2017 Fiscal Year Annual Research Report
卵菌PAMPエリシターに対する植物の抵抗性誘導機構の解明
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17H03963
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
川北 一人 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (90186065)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹本 大吾 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30456587)
小鹿 一 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50152492)
佐藤 育男 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (70743102)
千葉 壮太郎 名古屋大学, アジアサテライトキャンパス学院(農), 特任准教授 (70754521)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エリシター / ジャガイモ疫病菌 / 卵菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物は、微生物の構成成分を認識することで病害抵抗反応を誘導する。これまでに、抵抗反応を誘導する微生物由来の物質（PAMPエリシター）が、細菌（フラジェリンなど）や糸状菌（キチンなど）から単離されている。一方、Phytophthora属（疫病菌）やPeronospora属（べと病菌）など、重要病原菌を含む卵菌のPAMPについての研究は限られている。申請者らは、ジャガイモ疫病菌（Phytophthora infestans）菌体から、病害抵抗性応答である活性酸素生成や抗菌物質（ファイトアレキシン）生成を誘導するエリシター物質を精製した。精製の過程で、活性酸素生成活性とファイトアレキシン生成活性が別の画分で検出され、それぞれセラミド化合物およびエイコサペンタエン酸関連化合物であることが明らかとなった。本年はこれら2つの物質にたいするシロイヌナズナの応答を調査した。11種の抵抗性関連遺伝子の発現誘導活性をセラミド化合物およびエイコサペンタエン酸関連化合物で調査したところ、発現誘導される遺伝子のパターンに差異が認められた。セラミド化合物は、イネに対してもエリシター活性を持つことが認められ、卵菌エリシターが単子葉、双子葉植物のいずれに対してもエリシター活性があることが確認された。共同研究者と、セラミド化合物およびエイコサペンタエン酸関連化合物への応答性が低下するシロイヌナズナ変異株のスクリーニングを行なっており、セラミド化合物については応答性を失った変異株の全ゲノム解析による応答性に必須な遺伝子の特定を進めている。
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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
本研究では、卵菌に特異的なPAMPエリシターとしてセラミド化合物およびエイコサペンタエン酸関連化合物の精製と構造決定に成功している。卵菌は重要病原菌を含むにも関わらずPAMPについての研究は限られており、卵菌由来のPAMPsの発見は新規性が高い。本研究では、植物の2種のPAMPエリシターへの応答の比較解析、シロイヌナズナからのPAMPエリシター受容体の単離、疫病菌PAMPエリシターによる抵抗性誘導に必須な情報伝達経路の解明を目指している。本年はシロイヌナズナを用いた、PAMPエリシター応答の簡便な検出と変異株のスクリーニングが本格的にスタートし、セラミド化合物に関しては変異株からの受容体様遺伝子の候補が単離されている。また、エイコサペンタエン酸関連化合物への応答も変異株がスクリーニングできる体制であり、平成30年度中には多数の変異株が単離される公算が高い。また植物の2種のPAMPエリシターへの応答の比較解析として、データはまだ得られていないものの、RNAseqを用いた解析も進めており、すべての計画が順調に進んでいる。このように、今年度は今後の解析に必要な新たな知見が順調に得られたことより、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．シロイヌナズナのエイコサペンタエン酸無応答変異株の単離 シロイヌナズナの高感度検出系を用いて、エイコサペンタエン酸への無応答性変異株のスクリーニングを行う。得られた無応答変異株のM2世代の取得と全ゲノム解析により、エイコサペンタエン酸へ応答に必須な遺伝子を特定する。
2. シロイヌナズナの高感度検出系を用いたジャガイモ疫病菌由来のエリシターの精製 これまでに、12種類の病害応答性遺伝子プロモーターにルシフェラーゼを結合したシロイヌナズナ系統が作成され、卵菌のメタノール可溶性画分を処理により9系統で蛍光の上昇が確認されている。そこで、卵菌物質の分画を行い、エリシター活性をもつ画分の精製を進める。また精製されたエリシターはその構造を決定する。
3. ナス科植物を用いた高感度なエリシター活性の検出系の確立 シロイヌナズナ（アブラナ科）を用いた高感度検出系を用いて、すでに共同研究者によって疫病菌セラミド化合物の受容体候補遺伝子が単離されている。ジャガイモを含むナス科植物では、受容体候補遺伝子の明確な相同遺伝子が見いだされなかったことから、ジャガイモにおける疫病菌認識機構を明らかにするためには、ナス科植物を用いたエリシター活性の検出系の確立が必要であると考えられる。そこで、ナス科植物のうち1) 2倍体である、2) 自殖が可能である、3) 種子の取り扱いが簡便である、4) 形質転換が可能である、という条件から、Nicotiana sylvestrisあるいはN. excelsiorが最適であると考えている。そこで、これら植物のエリシター応答性などの調査を行い、病害応答性遺伝子プロモーターにルシフェラーゼを結合したカセットを導入したNicotiana植物を作出する。得られた形質転換体を用いて、計画1で単離したエリシターに対する応答性を調査する。
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