2020 Fiscal Year Research-status Report
植物免疫はクロロシス発症モデル植物におけるクロロシスと細胞死に関与するか
| Project/Area Number |
19K06055
|
|---|
| Research Institution | Ehime University |
|---|
Principal Investigator |
小林 括平 愛媛大学, 農学研究科, 教授 (40244587)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
賀屋 秀隆 愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (80398825)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 遺伝子組換え植物 / 細胞死 / 植物ウイルス / 植物免疫 / 退緑黄化 / 病徴 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ウイルス病における退緑黄化などの症状の発症に関わるメカニズムを明らかにする目的で，ウイルス遺伝子の発現，あるいは葉緑体タンパク質遺伝子の発現抑制によって，人為的に退緑黄化を誘導可能な遺伝子組換えモデル植物を用いて解析している。2019年度までにキュウリモザイクウイルス（CMV）のYサテライトとモモ潜在モザイクウイロイドの病原性標的であるChlIおよびHsp90Cの発現を任意のタイミングで抑制することのできるi-amiChlIタバコおよびi-hpHsp90Cタバコを作出した。これらにおける網羅的遺伝子発現解析の結果から，植物の病害に対する防御応答に関わる遺伝子の発現が，退緑黄化の発症と関連していることを明らかにした。さらに葉における加齢依存的な散在性の細胞死が，退緑黄化を発症しつつある植物において生じており，症状の劇症化に関与することを示唆した。詳細なデータ解析によってi-amiChlIタバコとi-hpHsp90Cタバコにおける発症に関わる植物の応答に，共通な経路とそれぞれに特異的な経路が関わることが示唆された。
2020年度は，i-amiChlIタバコとi-hpHsp90Cタバコの両退緑発症モデル系に共通な経路として活性化の顕著なサリチル酸（SA）について，退緑黄化発症における役割を明らかにする目的で，SA分解酵素遺伝子（nahG）を導入したタバコを作出し，各系統におけるnahG遺伝子の発現量を調査し，高発現系統を選抜した。また，SAによるウイルス抵抗性を抑制することが報告されているCMVの2b遺伝子，およびその部分欠失変異遺伝子を導入したタバコを作出した。予備的な検討において，2b遺伝子発現によって退緑発症モデル系における退緑黄化が軽減されることが示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
i-amiChlIタバコおよびi-hpHsp90Cタバコの網羅的遺伝子発現の比較解析について，2020年度に2報の論文を発表した。
退緑黄化の劇症化をもたらす細胞死等のプロセスには，サリチル酸（SA）の関与が強く示唆される。そこで，上述の二種類の発症モデルタバコにSA分解酵素遺伝子（nahG）を導入した二重遺伝子組換え植物をすでに作出していた。i-hpHsp90C/nahGタバコでi-hpHsp90Cタバコと同様に退緑黄化が誘導され，SA以外の経路が退緑黄化の発症に重要であることが示唆された。しかし，i-amiChlI/nahGタバコにおいて退緑誘導の低下が認められたものの，対照として蛍光タンパク質遺伝子を導入したi-amiChlI/EGFPタバコにおいても，退緑黄化の誘導が抑制された。このことは，およびモデル植物における発症誘導遺伝子の発現が二重遺伝子組換え植物作出の影響を受けうることを示唆する。そこで，nahG高発現系統を作出し，発症モデル植物と交配する手法をとることとし，新たにnahG導入タバコを作出した。得られた37系統についてnahG遺伝子の発現をRT-PCR法で調査し，nahGを高発現する8系統を選抜した。
一方，ゲノム編集によるサリチル酸合成系等の植物免疫関連遺伝子の破壊については，ゲノム編集標的の設計は進めているが，10月の予定であった外国人留学生の来日が延期になったため，ゲノム編集植物の作出については遅延を生じている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
対照区において予期せぬ結果を観察していたnahG導入タバコについては，2020年度中に新たに作出し直し，高発現系統を選抜した。それらを発症モデル植物と交配した後代を用い，さらにSA等植物ホルモンの定量，およびChlI遺伝子やHsp90C遺伝子の発現解析を行い，両モデル植物の退緑黄化発症におけるSAの役割を明らかにする。植物ホルモンの計測については，共同研究者との議論を進めている。CMV 2b遺伝子導入タバコについてもより詳細な検討を加え，ウイルスの病原因子が病徴の発症に及ぼす影響，およびこの現象におけるSAの関与を明らかにする。また，2020年度において遅延のあったゲノム編集による種々の植物免疫関連遺伝子を破壊したタバコの作出については，新たに加入した2名の学生を配置して推進する。2021年度内に4種類を作出し，発症モデル植物との交配後代を用いて，植物免疫が退緑黄化の発症に果たす役割の解析を開始する。
|
| Causes of Carryover |
次年度使用額として2,208円が生じたのは，オープンアクセスジャーナルの掲載料が外貨建てであったため，余裕をもって使用していたためである。少額であるため，次年度の助成金と合わせて効率的に使用する。
|
Research Products
(2 results)
