2019 Fiscal Year Annual Research Report

Role and evolution of homeobox transcription factor in pathogenicity of plant pathogenic fungi

Research Project

Project/Area Number	17K07669
Research Institution	The University of Shiga Prefecture
Principal Investigator	鈴木一実滋賀県立大学, 環境科学部, 教授 (90390880)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	泉津弘佑滋賀県立大学, 環境科学部, 講師 (20579263)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	植物病原菌 / ホメオボックス遺伝子 / 病原性発言 / 付着器形成 / 付着器侵入 / 遺伝子破壊 / バイオトロフィー / ネクロトロフィー
Outline of Annual Research Achievements	ホメオボックス転写因子はショウジョウバエにおいて触角や足などの形態形成に関与することが知られている，遺伝子発現の重要な制御因子である。植物病原菌におけるホメオボックス遺伝子の機能解析に関する研究例は少なく，病原性発現における役割あるいは各ホメオボックス遺伝子の機能分化については不明な点が多い。ウリ類炭疽病菌のゲノム情報を解析したところ，本菌は10個のホメオボックス遺伝子を有することが明らかとなった。これら10個のホメオボックス遺伝子すべてについて，相同性組換えによる遺伝子破壊株の作出と表現型の解析を行い，機能を推定した。すなわち，CoHox1およびCoHox3遺伝子についてそれぞれの遺伝子破壊株の表現型を解析したところ，CoHox1遺伝子は侵入菌糸の形態分化に，CoHox3遺伝子は付着器の形態分化に関与していることが明らかとなった。また，CoHox10遺伝子はすでに先行研究で付着器侵入に関与していることが報告されているCST1（Ste12）遺伝子であることが判明した。さらに，CoHox2遺伝子およびCoHox4遺伝子破壊株を作出し，表現型を解析したところ，CoHox2遺伝子は分生胞子形成と剛毛形成に，CoHox4遺伝子は栄養菌糸生育，分生胞子の形態および付着の形成に関与することが明らかとなった。一方，CoHox5遺伝子，CoHox6遺伝子，CoHox7遺伝子，CoHox8遺伝子およびCoHox9遺伝子の破壊株では野生株と比較して感染過程での形態分化や病原性に差異は認められなかった。これらのことから，ウリ類炭疽病菌が有する10個のホメオボックス遺伝子のうち，少なくとも5種類はそれぞれ感染過程で異なる機能を有していること，いずれも病原性関連遺伝子として本菌の病原性発現に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。