2020 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular elucidation of plant-pathogen interactions
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17H06172
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
白須 賢 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, グループディレクター (20425630)
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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | 分子間相互作用 / 生物間相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナにおいて過酸化水素およびキノンを認識してカルシウム濃度を上昇させるシグナルに必須である膜タンパク質CARD1のコシオガマホモログが、キノンを認識した際にリン酸化されるアミノ酸をリン酸化プロテオーム解析法によって同定した。また、そのシグナル伝達系の下流でリン酸化されると考えられるタンパク質を同様の方法で同定した。また、細菌の鞭毛を与えたときに活性酸素を生産する酵素であるRBOHDの共免疫沈降法と質量分析法を用いて、RBOHDに関連するタンパク質としてPB1CPを同定した。また、PB1CPがRBOHDや炭疽病菌に対する抵抗性を負に制御していることがわかった。PB1CPは、RBOHDと直接相互作用し、PAMP処理により相互作用が増大する。PB1CPは細胞周辺および細胞質に局在するが、PAMP処理により小さな膜内コンパートメントに再局在する。過剰発現させるとRBOHDの細胞膜への局在が減少することから、PB1CPがRBOHDを細胞膜から再局在させることで、RBOHDの機能を低下させていることが示唆された。また、イチゴに対する病原性が異なる４種について、全ゲノムアセンブリを作成し、アノテーションを行った。比較ゲノム解析の結果、イチゴに病原性を持つ各菌株で保存度の高いアクセサリー領域を特定した。これらの領域は、エフェクターと呼ばれる病原性関連遺伝子のホモログをコードしており、各菌株でコピー数の異なるシンテニー遺伝子群で構成されていた。各菌株の連続性の高いアセンブリーを解析したところ、関連するアクセサリーエフェクター遺伝子群がテロメアや繰り返しの多い染色体と関連しており、これら2つのゲノムコンパートメント間で交換が行われていることが明らかになった。さらに、発現解析を行ったところ、感染時に、シンテニー遺伝子群のオルソログが相関して遺伝子を発現する傾向が見られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
過酸化水素およびキノンを認識して活性化する受容体型キナーゼの下流因子、また活性酸素を生産するRBOHDに結合する新規因子を同定できており、その一部はＫＯ変異体の解析から表現型が明らかになってきている。このことから病原体認識における活性酸素シグナルの全容が明らかになりつつあると考える。また、病原体ゲノムシークエンス・発現解析を継続しておこない、病原性エフェクター候補の同定ができており、感染時に活性酸素シグナルを低下させるものや、逆に亢進するものも同定できている。マーカーリサイクル技術を用いてノックアウトを作成して、病原性の有無を確認できており、病原体が如何にして活性酸素シグナルをブロックするか、あるいは植物がこれにどう対抗しているかが明らかになりつつある。よって、研究は当初の計画以上に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
キノン・過酸化水素センサーに関して、そのホモログをコードする遺伝子をゲノム編集し作成した変異体の表現型を解析し、この遺伝子群の生物的存在意義を明らかにする。また、キノン・過酸化水素センサーの結合するタンパク質を、酵母２ハイブリッド法やプロテオーム解析法を用いて同定し、その変異体を作成することでその機能を探索する。また、本研究室においてこれまでに解析をおこなってきた植物免疫における重要タンパク質の複合体構成因子として同定されたタンパク質について、シロイヌナズナやベンサミアーナタバコ等の植物内で発現させて、免疫沈降法や蛍光タンパク質をつかってその結合を細胞内で確認し、シロイヌナズナにおけるT-DNA KO やCRSIPR/CAS9 の変異体解析や、ベンサミアーナタバコにおけるサイレンシングシステム・相補実験等を用いて機能解析を進める。植物免疫の表現型の解析としては、各病原体への抵抗性の変化や、病原体分子パターンへの応答（活性酸素の蓄積、MAP キナーゼの活性化、カルスの蓄積、防御遺伝子群の活性化、植物免疫関連タンパク質の安定性）の変化を詳細に解析して、植物免疫の全体像を得る。また、ロングリードシークエンサーを用いて、各種病原体のゲノム・トランスクリプトームをおこない、病原体解析の分子解析基盤確立を推進する。高度に保存され感染時に発現している分泌性の小型タンパク質（コアエフェクター候補）については、GFP 等のタグを付け、ベンサミアーナタバコにおける発現をおこない、その機能を詳細に解析する。候補タンパク質をコードする遺伝子については、ゲノム編集法を用いて、病原体における変異体を作成し、病原性に寄与するかを検証する。また、二次代謝物生合成酵素をコードする遺伝子に関しては、その変異体をゲノム編集を用いて作成し、病原性に関与するか解析する。
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Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Oxicam-type NSAIDs enhance Agrobacterium-mediated transformation in plants2020
Author(s)
Seung-won Choi, Kie Kumaishi, Reiko Motohashi, Harumi Enoki, Wiluk Chacuttayapong, Tadashi Takamizo, Hiroaki Saika, Masaki Endo, Tetsuya Yamada, Aya Hirose, Nobuya Koizuka, Seisuke Kimura, Yaichi Kawakatsu, Hiroyuki Koga, Emi Ito, Ken Shirasu, Yasunori Ichihashi
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Journal Title
bioRxiv
Volume: -
Pages: -
DOI
Open Access
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[Presentation] Role of the subtilases in the haustorial formation in the parasitic plant Phtheirospermum japonicum2021
Author(s)
Satoshi Ogawa, Takanori Wakatake, Thomas Spallek, Juliane K. Ishida, Ryosuke Sano, Tetsuya Kurata, Taku Demura, Satoko Yoshida, Yasunori Ichihashi, Andreas Schaller, Ken Shirasu
Organizer
第62回日本植物生理学会年会
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