2019 Fiscal Year Research-status Report
植物ホルモン受容体の過剰発現による植物免疫促進機構の解明とその応用研究
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18K05453
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中村 英光 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (40724191)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ストリゴラクトン / 植物免疫応答 / 受容体 / いもち病 / 植物ホルモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに代表者らはイネのストリゴラクトン受容体D14の過剰発現体(OsD14ox)が葉身に疑似病斑を形成すること、さらにいもち病への抵抗性が向上していることを見出していた。さらに、d14変異体は野生型イネよりも有意にいもち病菌に対して高感受性を示し、病害抵抗性におけるD14の関与が示唆された。一方、野生株にSLアナログであるGR24を処理すると処理区では抵抗性が上がる傾向があることを見出していた。ストリゴラクトンシグナルと病害抵抗性の関係を明らかにすべく、OsD14oxにおいてサリチル酸マーカー遺伝子であるOsPR1a、ジャスモン酸マーカー遺伝子であるOsMYB108の発現量解析を行った。すると、OsD14とOsPR1a、OsMYB108の発現量の間に相関は見られず、OsD14oxにおいて恒常的なサリチル酸シグナルやジャスモン酸シグナルの亢進は起きていないことが示唆された。一方、OsD14oxでは活性酸素種が発生していることや、OsD14oxでは野生型イネと比べファイトアレキシンが増加し、d14では減少していることを確認した。
本年度は、RNA-seqを用いて、野生型イネとOsD14ox、d14変異体における遺伝子発現パターンの違いの網羅的解析を行った。その結果、野生型イネ、d14変異体と比較して、OsD14oxにおいて、様々な遺伝子の発現が上昇していることが見いだされた。特に、病原菌の分泌するエフェクター因子を認識して植物に病原菌耐性を付与する受容体の多数の遺伝子発現が上昇していることや、サリチル酸やジャスモン酸の糖付加酵素の遺伝子発現が上昇していることを見出し、OsD14過剰発現によるいもち病耐性機構の一端を明らかにすることができた。
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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
昨年度までに引き続き、OsD14oxイネにおける活性酸素の生成量や、植物ホルモン量、ファイトアレキシンの量を測定したところ、小さな変化は認められたものの顕著な変化は見られなかった。そこで、OsD14oxイネの中で起こっている変化をより網羅的に調べるために、野生型イネとOsD14ox、d14変異体における遺伝子発現パターンの違いをRNAseqを用いて解析した。
OsD14ox vs 野生型、OsD14 vs d14、野生型 vs d14で遺伝子発現パターンを比較解析したところ、OsD14ox vs 野生型の変化が他の２つの比較結果と比べて異なっていた。OsD14ox vs 野生型の比較では、遺伝子発現の変動は、OsD14ox＞野生型のものがOsD14ox＜野生型のものより圧倒的に多く、OsD14はある種の遺伝子発現が正に制御されていることが示唆された。そこで、遺伝子発現が上昇している遺伝子群（DEGs）を詳細に解析してみると、病原菌の分泌するエフェクター因子を認識して植物に病原菌耐性を付与する受容体をコードする多数のR遺伝子発現が上昇していることや、サリチル酸やジャスモン酸の糖付加酵素の遺伝子発現が上昇していることが見出された。OsD14イネでは、こうした遺伝子発現量を高めていくことで、いざ病原体が感染したときに迅速に抵抗正応答ができるようにしている、いわゆるプライミング状態になっていることが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
RNAseqにおける、OsD14ox vs 野生型、OsD14 vs d14、野生型 vs d14の3つの比較解析の結果、いずれにおいても発現上昇している33のDEGsが存在していた。その中に、R遺伝子も存在していた。この33遺伝子について、遺伝子発現変動を詳細に解析する。特に、いもち病金を感染させる前と感染させたあとの遺伝子発現変動を調べる。また、配糖体も含めたSAやJAの内生量も調べる。また、D14と他の因子との直接的なタンパク質タンパク質相互作用についても調査する。
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| Causes of Carryover |
予定していたRNA-seq解析のサンプル数が少なくて済んだため。また新型コロナウィルスの影響で、春に予定していた学会が中止になり、旅費の支出が無くなったため。2020年度にさらにRNA-seqを行う予定である。
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