植物の感染防御応答に重要な活性酸素生成機構とシグナリングの解明

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H06186
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 門田 康弘 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (80548975)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 活性酸素 / 植物免疫 / 病害抵抗性 / レドックスシグナル

Outline of Annual Research Achievements

昨年までの研究により、EFR, 及びRBOHDの両方と複合体を形成する因子として我々が単離したREAL1はEFRをはじめとするPAMP受容体の負の制御因子であることが分かった。本年度はREAL1の機能を分子レベルで解明することを目的に研究を行ったところ、REAL1の過剰発現体ではPAMP受容体のタンパク質量が減少していることが分かった。逆に、REAL1の欠損変異体では
PAMP受容体の量は増えていた。よって、REAL1はPAMP受容体と結合してその量を負に制御することが明らかとなった(論文投稿準備中)。
NLR受容体の活性化後に誘導される活性酸素生成の分子機構について調べたところ、RBOHDのS343、及びS347がリン酸化され、これが引き金となってRBOHDが活性化されることが分かった。これら部位のリン酸化はPAMP受容体の活性化後にも誘導され、活性酸素生成にも必須である (Kadota et al Mol Cell, 2014, 54:43-55)。よってこれらRBOHDのリン酸化部位は、二種の免疫受容体の情報伝達系の収束点であると思われる。また、アメリカUC DavisのGitta Coakerのグループと共同でNLR受容体活性化後のリン酸化プロテオーム解析を行い、多数の新規リン酸化タンパク質の同定に成功した。興味深いことに、この中にはRBOHDのS343/S347以外にも二種の免疫受容体の情報伝達系の両方でリン酸化されるものがあった。そしてその中にはPEN3, ACA8, non-canonical Gα protein XLG2等、既知の植物免疫の制御因子が含まれていた(Kadota et al., New Phytol. 2019)。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] The Sainsbury laboratory/John Innes Centre(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: The Sainsbury laboratory/John Innes Centre
• [Int'l Joint Research] University of Alabama/University of California Davis(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of Alabama/University of California Davis
• [Int'l Joint Research] University of Zurich(スイス)
  • Country Name: SWITZERLAND
  • Counterpart Institution: University of Zurich
• [Int'l Joint Research] INRA(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: INRA
• [Int'l Joint Research] University of Bonn(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: University of Bonn
• [Journal Article] Chitin perception in plasmodesmata characterizes submembrane immune-signaling specificity in plants. (2020)
  • Author(s): Cecilia Cheval, Sebastian Samwald, Matthew G. Johnston, Jeroen de Keijzer, Andrew Breakspear, Xiaokun Liu, Annalisa Bellandi, Yasuhiro Kadota, Cyril Zipfel, Christine Faulkner
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 117 Pages: 9621-9629
  • DOI: 10.1073/pnas.1907799117
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Exogenous Treatment with Glutamate Induces Immune Responses in Arabidopsis (2020)
  • Author(s): Goto Yukihisa、Maki Noriko、Ichihashi Yasunori、Kitazawa Daisuke、Igarashi Daisuke、Kadota Yasuhiro、Shirasu Ken
  • Journal Title: Molecular Plant-Microbe Interactions? Volume: 33 Pages: 474～487
  • DOI: 10.1094/MPMI-09-19-0262-R
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An artificial metalloenzyme biosensor can detect ethylene gas in fruits and Arabidopsis leaves (2019)
  • Author(s): Vong Kenward、Eda Shohei、Kadota Yasuhiro、Nasibullin Igor、Wakatake Takanori、Yokoshima Satoshi、Shirasu Ken、Tanaka Katsunori
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 10 Pages: 5746
  • DOI: 10.1038/s41467-019-13758-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Super-Agrobacterium ver. 4: Improving the Transformation Frequencies and Genetic Engineering Possibilities for Crop Plants (2019)
  • Author(s): Nonaka Satoko、Someya Tatsuhiko、Kadota Yasuhiro、Nakamura Kouji、Ezura Hiroshi
  • Journal Title: Frontiers in Plant Science Volume: 10 Pages: 1204
  • DOI: 10.3389/fpls.2019.01204
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plant Immune Responses to Parasitic Nematodes (2019)
  • Author(s): Sato Kazuki、Kadota Yasuhiro、Shirasu Ken
  • Journal Title: Frontiers in Plant Science Volume: 10 Pages: 1165
  • DOI: 10.3389/fpls.2019.01165
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 植物免疫抑制に関わるネコブセンチュウエフェクターの探索および機能解析 (2020)
  • Author(s): 佐藤一輝, 門田康弘, Pamela Gan, 植原健人, 尾納隆大, 山口勝司, 村田岳, 上杉謙太, 齊藤猛雄, 槇紀子, 重信秀治, M. Shahid Mukhtar, 白須賢
  • Organizer: 日本植物病理学会大会
• [Presentation] 新規PRR複合体構成因子REAL1を介したPAMP情報伝達系の抑制機構 (2020)
  • Author(s): 後藤幸久, 門田康弘, 松井英譲, Jan Sklenar, Paul Derbyshire, Frank Menke, 中神弘史, Darrell Desveaux, Cyril Zipfel, 白須賢
  • Organizer: 日本植物病理学会大会
• [Presentation] Interaction of nematode-resistant plant Solanum torvum and virulent/avirulent root-knot nematodes. (2019)
  • Author(s): Sato K, Kadota Y, Gan P, Uehara T, Bino T, Yamaguchi K, Ichihashi Y, Iwahori H, Maki N, Shigenobu S, Suzuki T, Shirasu K,
  • Organizer: IS-MPMI XVIII Congress.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Quantitative phosphoproteomic analysis reveals common regulatory mechanisms between effector- and PAMP-triggered immunity in plants. (2019)
  • Author(s): Kadota Y, Liebrand TWH, Goto Y, Sklenar J, Derbyshire P, Menke FLH, Torres MA, Molina A, Zipfel C, Coaker G, Shirasu K.
  • Organizer: IS-MPMI XVIII Congress.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The LRR-RLK REAL1 is a novel factor of PRR complex negatively regulates PAMP-triggered immunity in Arabidopsis (2019)
  • Author(s): Goto Y, Kadota Y, Matsui H, Sklenar J, Derbyshire P, Menke F, Nakagami H, Zipfel C, Shirasu K,
  • Organizer: IS-MPMI XVIII Congress.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ネコブセンチュウエフェクターの探索と機能解析 (2019)
  • Author(s): 佐藤一輝, 門田康弘, Pamela Gan, 植原健人, 尾納隆大, 山口勝司, 村田岳, 上杉謙太, 齊藤猛雄, 槇紀子, 重信秀治, M. Shahid Mukhtar, 白須賢
  • Organizer: 日本線虫学会第27回大会
• [Presentation] センチュウに対する植物の免疫機構の解明 (2019)
  • Author(s): 門田康弘, 佐藤一輝, 植原健人, 槇紀子, 鈴木孝征, 白須賢
  • Organizer: 日本線虫学会第27回大会
• [Remarks] 植物免疫研究グループ ホームページ
  • URL: http://plantimmunity.riken.jp/
• [Remarks] 植物への形質転換効率を向上させるアグロバクテリムの改良 プレスリリース
  • URL: http://www.tsukuba.ac.jp/wp-content/uploads/191029nonaka-3.pdf
• [Remarks] 触媒駆動型の生体内エチレンセンサー プレスリリース
  • URL: https://www.riken.jp/press/2019/20191217_2/index.html