2019 Fiscal Year Research-status Report
リン脂質代謝による植物免疫制御を介した広耐病性の分子機構の解明と病害防除への展開
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18K05651
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
木場 章範 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50343314)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大西 浩平 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50211800)
曵地 康史 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (70291507)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リン脂質代謝 / 耐病性 / Nicotiana benthamiana / ウイルス誘導ジーンサイレンシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではPAの合成に関わるフォスフォリパーゼC、およびD（PLC、PLD）、PAの下流のシグナル伝達因子PDK1に着目した。Nicotiana benthamianaのゲノムにPLCは12個存在し、7つのグループに類別できた。植物免疫に関与するPLCの検索を行った。その結果、PLC2抑制植物では青枯病に対する抵抗性の低下が観察された。PLC2は自己細胞死を伴う過敏感反応（HR）には関与せず、病原体由来の共通的分子パターン（PAPMs）で誘導される、植物の基礎的な免疫であるPAMPs誘導免疫（PTI）の特徴的な現象であるカロース沈着、PTIマーカー遺伝子の発現に関与していることを見出した。一方、PLC3は自己細胞死を伴う過敏感反応（HR）の抑制に関わることも明らかとなった。すなわち、PLCは同じ酵素活性を示すことが推定されるが、ファミリーによって防御応答応答制御における役割は異なることが示唆された。また、PA合成に関わる別の経路を構成するPLDもジーンファミリーを形成していることから、植物免疫に関与するPLDの検索を行った。その結果、PLCδ抑制植物では青枯病に対する抵抗性の低下が観察された。近年見いだされたNPLCもジーンファミリーを形成しており、N. benthamianaのゲノムにNPLCは8個存在し、6つのグループに類別できた。さらにPAのターゲットとされるPDKはHRの誘導に関わることを示した。本年度の研究成果から、PTI制御とリン脂質代謝（PLC2、PLDδ）、HR制御とリン脂質代謝（PLC3）の関連を明らかにした。
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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
PA合成に直接かかわる酵素としてPLC2、PLC3、PLDδを単離し、病害抵抗性への関与明らかにした。これらのPLC2とPLDδは、自己細胞死を伴う過敏感反応（HR）には関与せず、植物の基礎的な免疫であるPAMPs誘導免疫（PTI）への関与を示した。これらの成果はPAを介した病害抵抗性の解明、特にPTIの誘導メカニズムの解明に大きな意義がある。一方、PLC3はHRの抑制する役割を持つことを明らかとした。このことはPLC、PLDを含むリン脂質代謝により、植物免疫のON・OFFが巧に、複雑に制御されていることを示しており、リン脂質代謝を介した病害抵抗性の解明に大きな意義がある。さらに、PAPノックアウト植物の作出は、PAを介した病害抵抗性の解明のみならず、PAPをターゲットとした病害抵抗性育種の可能性を検討する格好の材料となると考え、PAP抑制植物を用いた耐病性植物作出の検討も進めるに至っている。また、研究結果の一部（PLC2、PDK）に関しては。国際ジャーナルへの掲載が決定している。そのような理由から、進捗状況は順調・良好と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
さらに、PLC、PLDの他のファミリーに関しても網羅的に単離し、病害抵抗性への関与を解析する。また、PLCと協調的にPAを合成しているDGKに関して、ファミリーを構成する遺伝子を網羅的に単離し、病害抵抗性への関与を解析する。PLC、DGKとともにPA合成に関わるPLDに関しても、ファミリーを構成するPLDを網羅的に単離し、病害抵抗性への関与を解析する。また、PAP抑制植物に関しては種々の病原体の感染への影響を調査し、PAPをターゲットとした病害抵抗性育種の可能性を検討する。また、PAPの相同遺伝子をナス科の食用作物であるジャガイモ、トマトに加え、イネ等の食用作物にも着目して解析を行う。
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| Causes of Carryover |
年度末の学会、情報収集、研究材料収集等の予定が複数あったが、Covid-19の影響で中止になった関係で、旅費相当部分やそれに伴う、実験試料にかかる予算が未消化となった。
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Research Products
(4 results)
