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2021 Fiscal Year Annual Research Report

植物病原糸状菌による宿主プラスチド崩壊とデンプン分解の分子メカニズム解明

Research Project

Project/Area Number 19K06056
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

八丈野 孝  愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (10404063)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywordsオオムギうどんこ病菌 / デンプン / プラスチド崩壊 / グルコアミラーゼ / エフェクター
Outline of Annual Research Achievements

オオムギうどんこ病菌は、光合成を行わない表皮細胞にのみ感染し栄養を吸収する。表皮細胞内には、葉緑体には分化していないプラスチドが存在しており、周辺の葉肉細胞から転流してきた糖をデンプンの形で蓄えている。本菌の侵入により表皮細胞内のプラスチドに含まれるデンプンが消失することを見出しており、そのメカニズムを解明することを目的として、プラスチド局在型のGFP(tpGFP)を発現させた形質転換オオムギ系統を作製してプラスチドの動態解析を行った。侵入部位付近では分散したようなGFP蛍光が観察されたことから、プラスチドが崩壊し、内部のデンプンが露出した後に糖に分解して吸収するのではないかと仮説を立て研究を行った。また、本菌の感染過程のプロテオーム解析により分泌型アミラーゼをコードするAPEC29を同定しており、宿主細胞内のデンプンを分解する酵素の候補として解析した。まず、プラスチドの崩壊を可視化するために、プラスチドに移行してデンプンに結合することが知られているGBSSのC末端にmCherryを融合させたコンストラクトを発現させ観察した。GFP蛍光とmCherry蛍光を同時に解析する実験系の構築に成功し、本菌の侵入部位付近において露出したmCherry蛍光を観察することができた。緑色蛍光を発するプラスチドと比較して明らかにサイズが小さい赤色蛍光が原形質流動に乗って細胞内に分散していく様子が見られ、侵入部位付近で崩壊したプラスチドから流出したことがわかった。APEC29のin vitroでの活性調査を行うため、大腸菌を用いたリコンビナントタンパク質の発現を試みたが、高度に発現はするものの封入体となってしまい、様々な精製方法を試みたが活性測定はできていない。プラスチド崩壊を引き起こす候補因子については複数同定しているがメカニズム解明には至っておらず、引き続き調査を進めている。

  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] High-Quality Genome Sequence Resource of the Taro Pathogen Phytophthora colocasiae.2022

    • Author(s)
      Sachiko Masuda, Takashi Yaeno, Hideaki Shibata, Shuuhei Yorozu, Satoki Yamamoto, Ken Shirasu
    • Journal Title

      Molecular plant-microbe interactions

      Volume: 35 Pages: 297-299

    • DOI

      10.1094/MPMI-05-21-0120-A

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Knockout of Tobacco Homologs of Arabidopsis Multi-Antibiotic Resistance 1 Gene Confers a Limited Resistance to Aminoglycoside Antibiotics.2022

    • Author(s)
      Hafizur Rahman, Chika Fukushima, Hidetaka Kaya, Takashi Yaeno, Kappei Kobayashi
    • Journal Title

      International journal of molecular sciences

      Volume: 23 Pages: 2006

    • DOI

      10.3390/ijms23042006

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] プラントアクティベーターによるムギ類赤かび病菌の侵入抑制とそのリアルタイムバイオイメージング解析2022

    • Author(s)
      八丈野 孝
    • Journal Title

      JSM Mycotoxins

      Volume: 72 Pages: 43-48

    • DOI

      10.2520/myco.72-1-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] RACE1, a Japanese Blumeria graminis f. sp. hordei isolate, is capable of overcoming partially mlo-mediated penetration resistance in barley in an allele-specific manner.2021

    • Author(s)
      Takashi Yaeno, Miki Wahara, Mai Nagano, Hikaru Wanezaki, Hirotaka Toda, Hiroshi Inoue, Ayaka Eishima, Masamichi Nishiguchi, Hiroshi Hisano, Kappei Kobayashi, Kazuhiro Sato, Naoto Yamaoka
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 16 Pages: e0256574

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0256574

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Neuroprotective and anti-microglial activation effects of tocotrienols in brains of lipopolysaccharide-induced inflammatory model mice.2021

    • Author(s)
      Satoshi Okuyama, Masafumi Matsuda, Yuna Okusako, Sanae Miyauchi, Toshiki Omasa, Akiho Ozawa, Masato Abe, Takashi Yaeno, Takuya Araki, Atsushi Sawamoto, Mitsunari Nakajima, Yoshiko Furukawa
    • Journal Title

      Neuroglia

      Volume: 2 Pages: 89-97

    • DOI

      10.3390/neuroglia2010009

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ムギ類赤かび病菌感染のリアルタイムバイオイメージング解析2022

    • Author(s)
      八丈野孝
    • Organizer
      日本マイコトキシン学会
    • Invited
  • [Presentation] オオムギうどんこ病菌の侵入に対するMLO及びカルシウムイオンの動態解析2021

    • Author(s)
      八丈野孝、小川翔也、長野眞依、和原未季、小林括平、久野裕、吉田健太郎、山岡直人
    • Organizer
      日本植物学会
  • [Presentation] レーザー熱膨張式マイクロインジェクション技術を利用したHR細胞死のシングルセル時空間解析2021

    • Author(s)
      小川翔也、清水茜、小林括平、吉田健太郎、八丈野孝
    • Organizer
      日本植物学会
  • [Presentation] ペルオキシソームを標的とするオオムギうどんこ病菌エフェクターAPEC1の病原性機能解析2021

    • Author(s)
      和根﨑洸、片山貴博、小出陽菜、熊倉直祐、Pamela Gan、井上智絵、香口智宏、小林括平、山岡直人、白須賢、西内巧、中神弘史、八丈野孝
    • Organizer
      日本植物学会
  • [Presentation] オオムギうどんこ病菌エフェクターAPEC1が標的とするグリコール酸オキシダーゼの機能解析2021

    • Author(s)
      片山貴博、和根﨑洸、小出陽菜、熊倉直祐、Pamela Gan、井上智絵、香口智宏、小林括平、山岡直人、白須賢、西内巧、中神弘史、八丈野孝
    • Organizer
      日本植物学会
  • [Presentation] オオムギうどんこ病菌による宿主表皮細胞プラスチド内在デンプンの分解メカニズムの解析2021

    • Author(s)
      在間玄香、井上博、久野裕、松島良、小林括平、山岡直人、中神弘史、八丈野孝
    • Organizer
      日本植物学会

URL: 

Published: 2022-12-28  

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