2016 Fiscal Year Research-status Report
フォスファチジン酸を介した植物免疫プライミング誘導機構の解明と耐病性付与への展開
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15K07314
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
木場 章範 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50343314)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大西 浩平 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50211800)
曵地 康史 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (70291507)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 病害抵抗性 / SEC14脂質輸送タンパク質 / フォスフォリパーゼC / PAMPs誘導免疫 / SnRK1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、フォスファチジルイノシトール輸送SEC14はリン脂質代謝酵素活性を活性化することによって、フォスファチジン酸（PA）を生産した結果、植物免疫の活性化を導く。一方、フォスファチジン酸脱リン酸化酵素（PAP）を抑制した植物ではPAの蓄積を介して植物病原細菌に対して抵抗性を示す。本研究ではSec14P、PAP、フォスフォリパーゼC、およびD（PLC、PLD）、PAの下流のシグナル伝達因子SnRk1に着目した。Sec14P抑制植物では、青枯病菌、タバコ野火病菌に対する抵抗性が低下する。SEC14は自己細胞死を伴う過敏感反応（HR）には関与せず、病原体由来の共通的分子パターン（PAPMs）で誘導される、植物の基礎的な免疫であるPAMPs誘導免疫（PTI）の特徴的な現象であるカロース沈着、PTIマーカー遺伝子の発現に関与していることを見出した。次に、PA合成に直接かかわる酵素としてPLCに着目した。PLCはジーンファミリーを形成していることから、植物免疫に関与するPLCの検索を行った。その結果、PLC2抑制植物では青枯病に対する抵抗性の低下が観察された。PLC2はSEC14同様に、PTIの特徴的な現象であるカロース沈着、PTIマーカー遺伝子の発現に影響を与えることを見出した。さらに、PAの下流で機能するタンパクリン酸化酵素であるSnRk1抑制植物の解析から、SnRk1もETIには関与せず、PTIの誘導に影響を与えることを見出した。本年度の研究成果から、PTI制御とリン脂質代謝（SEC14、PLC、SnRK1）を明らかにした。これらに加えて、ゲノム編集によりPAPを破壊したPAP欠損植物を作出し、病原体の感染実験を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで解析を続けてきた、SEC14リン脂質輸送たんぱく質が植物の基礎的な免疫であるPAMPs誘導免疫（PTI）への関与を示した。PA合成に直接かかわる酵素としてPLC2を単離し、病害抵抗性への関与明らかにした。さらに、PAを介した抵抗性機構に関わる伝子群を単離するとともに、PAの直接のターゲット分子として、SnRK1の関与の可能性を見出した。これらの2種の酵素は、自己細胞死を伴う過敏感反応（HR）には関与せず、植物の基礎的な免疫であるPTIへの関与を示した。これらの成果はPAを介した病害抵抗性の解明、特にPTIの誘導メカニズムの解明に大きな意義がある。さらに、PAPノックアウト植物の作出は、PAを介した病害抵抗性の解明のみならず、PAPをターゲットとした病害抵抗性育種の可能性を検討する格好の材料となると考え、PAP抑制植物を用いた耐病性植物作出の検討も進めるに至っている。そのような理由から、進捗状況は順調・良好と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
PA合成に直接かかわる酵素であるPLCについてはPTIへの関与が明らかになってきたことから、病害抵抗性への関与に関する分子機構を詳細に解析し、早急に国際的なジャーナルへの投稿を目指す。PAの直接のターゲット分子として、SnRK1（タンパク質リン酸化酵素）については、本酵素の本来の役割である細胞内のエネルギー利用の調節という点にも着目し、植物内の一次代謝についても詳細に調査し、病害抵抗性とエネルギー代謝との関連、酵素学的性質の解明、さらには病害抵抗性への関与に関する分子機構を詳細に解析し、早急に国際的なジャーナルへの投稿を目指す。さらに、PLCの他のファミリーに関しても網羅的に単離し、病害抵抗性への関与を解析する。また、PLCと協調的にPAを合成しているDGKに関して、ファミリーを構成する遺伝子を網羅的に単離し、病害抵抗性への関与を解析する。PLC、DGKとともにPA合成に関わるPLDに関しても、ファミリーを構成するPLDを網羅的に単離し、病害抵抗性への関与を解析する。また、PAP抑制植物に関しては種々の病原体の感染への影響を調査し、PAPをターゲットとした病害抵抗性育種の可能性を検討する。また、PAPの相同遺伝子をナス科の食用作物であるジャガイモ、トマトに加え、イネ等の食用作物にも着目して解析を行う。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] The plant cell wall as a site for molecular contacts in fungal pathogenesis.2016
Author(s)
Kazuhiro Toyoda, Sachiyo Yao, Mai Takagi, Maki Uchioki, Momiji Miki, Kaori Tanaka, Tomoko Suzuki , Masashi Amano, Akinori Kiba, Toshiaki Kato, Hirotaka Takahashi, Yasuhiro Ishiga, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi.
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Journal Title
Physiological and Molecular Plant Pathology
Volume: 99
Pages: 44-49
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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