植物の罹病時特異的発現遺伝子の制御機構の解析とその利用に関わる基礎研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14656019
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 一瀬 勇規 岡山大学, 農学部, 教授 (50213004)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲垣 善茂 岡山大学, 農学部, 助教授 (50280764)
• Keywords: 罹病時特異的 / サプレッサー / OPR / オクタデカノイド / ジャスモン酸 / α / β不飽和カルボニルグループ / 脂質代謝 / oxylipin

Research Abstract

エンドウ褐紋病菌の生産するサプレッサーは、エリシターによって誘導されるエンドウの防御応答を特異的に抑制あるいは遅延させる。本病原性因子サプレッサーの親和性確立における機能を解析するために、エンドウにおけるサプレッサー応答性遺伝子のcDNAの単離を行い、クローンS64が既に同定されている。S64の遺伝子産物はジャスモン酸合成経路の12-oxophytodienoic acid reductase(OPR)と高い相同性を示す。そこでジャスモン酸合成系の他の酵素であるallene oxide synthase(AOS)とallene oxide cyclase(AOC)をコードする遺伝子のcDNAを単離し、ノーザン法、RT-PCR法によりエリシター・サプレッサー応答、病原菌・非病原菌に対する応答を解析した。その結果、AOSの遺伝子発現はサプレッサー処理や病原菌接種により誘導されることが明らかとなった。一方、S64の遺伝子を単離するためにエンドウゲノムDNAライブラリーよりハイブリダイゼーションによりスクリーニングを行うと、S64以外にOPRと推定される遺伝子が計5個単離され、OPRは遺伝子ファミリーを形成していることが明らかにされた。更に対応するcDNAを単離する試みにおいて新たに6個目のOPR cDNAを同定した。合計6種のエンドウOPR遺伝子について、個々の発現解析を行うとともに、個々の組換えタンパク質を生産し、モデル基質である2-cyclohexen-1-one(CyHE)に対する還元活性を解析した。その結果、S64に相当するPsOPR2遺伝子の発現が最も強くサプレッサー処理・病原菌接種に応答し、その組換えタンパク質が最も高いCyHE還元活性を示した。これらのことより6種のエンドウOPRはそれぞれ異なる基質・発現特性を有していると推測された。現在PsORP2の高発現タバコ、シロイヌナズナ並びにPsOPR2のプロモーターをレポーター遺伝子に繋いだ形質転換植物体を作出している。

Research Products

• [Publications] Ishiga, et al.: "Expression of allene oxide synthase and allene oxide cyclase in the interactions between pea and fungal pathogens"J.Gen.Plant Pathol. 69(6). 351-357 (2003)
• [Publications] Matsui, et al.: "Structure and expression of 12-oxophytodienoate reductase(subgroup I) genes in pea, and characterization of the oxidoreductase activities of their recombinant products"Mol.Gen.Genomics. (印刷中). (2004)