Search for novel chloroplast function involved in disease and insect response

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K07395
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 本橋 令子 静岡大学, 農学部, 教授 (90332296)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 葉緑体 / シロイヌナズナ / タグライン / 病害応答 / 虫害応答

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、モデル植物シロイヌナズナのタグラインを用いて、葉緑体が持つ新規機能を調べることを目的として、２つのテーマに関して実験を行った。一つは、病害応答に関与する葉緑体タンパク質の機能解析であり、もう一つは、虫害応答に関与する葉緑体タンパク質の機能解析である。葉緑体は病原菌の感染による免疫応答に関わるCa2+シグナル伝達やROS（reactive oxygen species）を発生する場としての機能を持ち、病害応答において病原菌の侵入を認識するシグナルを受けることで免疫応答を誘導することがわかり始めている。そこで、植物の防御応答メカニズムであるPTI（pattern-triggered immunity / PAMP-triggered immunity）を引き起こす、細菌の鞭毛を構成するフラジェリンのN末端に保存されている22個のアミノ酸flg22を用いて、葉緑体の機能と病害応答の関係を解明するため、葉緑体タンパク質の遺伝子破壊株のスクリーニングを行い、flg22の感受性株としてDs.190とDs.210、非感受性株としてDs.73が得られた。GFP蛍光による細胞内局在観察では、３つの原因タンパク質が葉緑体に局在することが確認され、防御応答メカニズムであるPTIに関与する葉緑体タンパク質単離に成功した。
また、虫害応答に関与する葉緑体タンパク質を探索するために、葉緑体タンパク質遺伝子破壊株について、ハモグリバエの加害の程度を指標にスクリーニングを行った結果、虫食い跡に見えると考えられる斑入り変異体の食害は野生型より多く、老化に関与する葉緑体タンパク質の遺伝子破壊株は、食害が少ない傾向が観察された。