Defense mechanism in plant apoplastic space against plant pathogens

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K06121
• Research Institution: Iwate Biotechnology Research Center
• Principal Investigator: 竹田 匠 公益財団法人岩手生物工学研究センター, ゲノム育種研究部, 主任研究員 (80423036)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: アポプラスト / 耐病性 / 感染性 / イネ / いもち病菌

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、植物アポプラストにおける植物の耐病性機構および病原菌の感染性機構を解明することを目的とした。これまでに、イネ由来のCysteine-rich repeat secretion protein (CRRSP) は植物アポプラストにおいて、いもち病菌由来のCarbohydrate binding module family 1 (CBM1) と結合し、その機能を阻害することが明らかとなった。また、CRRSP遺伝子をノックダウンしたイネ株にいもち病菌を接種すると、いもち病菌の感染性が増加することが明らかとなった。つまり、イネのCRRSPはいもち病菌由来のCBM1の機能を阻害し、いもち病菌の感染を抑制していることが結論づけられた。
抗菌作用を示すことが知られている植物由来のソーマチン(Thaumatin)は耐病性を向上させることが推察されている。本研究課題では、イネのソーマチンに結合する３種類のいもち病菌由来のタンパク質(1,3-Glucan binding protein (1,3-GBP), Thaumatin-binding protein 15kおよび24k (ThBP15k, ThBP24k))を単離し、その機能を解明することを目的とした。いもち病菌由来の1,3-GBPはいもち病菌の1,3-グルカン（細胞壁多糖）に結合し、菌糸成長を制御していることが明らかとなった。イネのソーマチンはいもち病菌の1,3-GBPに結合し、その機能を阻害し、いもち病菌の生育を抑制することが明らかとなった。一方、ソーマチンの1,3-GBPへの結合はThBP15k, ThBP24kにより阻害されることも明らかとなった。この様にイネといもち病菌は植物アポプラストにタンパク質を分泌し、イネの耐病性およびいもち病菌の感染性の向上に寄与していることが明らかとなった。