2019 Fiscal Year Research-status Report
病原菌エフェクターによる植物の核機能のハイジャック機構の解明
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19K06061
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
山口 公志 近畿大学, 農学部, 講師 (20722721)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | イネ白葉枯病菌 / エフェクター / 植物免疫 / 核局在 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物は病原菌の侵入を細胞膜上の受容体で特異的に認識できるため、病原菌の感染時に活性酸素種や抗菌性物質の産生、気孔の閉鎖など様々な防御反応を発動することができる。一方で、病原菌は植物の抵抗性を抑制するために、エフェクタータンパク質を獲得した。病原菌は植物に感染すると、複数のエフェクタータンパク質を産生し、植物の細胞内にエフェクターを直接注入する。植物細胞内に分泌されたエフェクターは植物の主要な免疫因子を標的とし、植物の免疫システムを攪乱する。申請者は、このエフェクターの特性を利用し、主要な植物免疫因子を発見することで、新たな植物免疫システムを明らかにするとともに、エフェクターによる免疫抑制機構を明らかにしてきた。植物免疫の多くの反応は、核内の転写因子やエピジェネティックな修飾など様々な転写制御ネットワークを介して誘導されることが知られているが、エフェクターが核内の植物の耐病性因子を直接制御するかについては殆ど明らかとなっていない。
イネ白葉枯病菌はイネの最重要病害の一つであり、現在も東南アジアなどの地域でイネの生産に大きな被害を与えているグラム陰性のバクテリアである。申請者はイネの免疫応答を強く抑制する白葉枯病菌エフェクター、XopZが核に局在することを見出した。XopZは自身のタンパク質の構造から、その機能が予測できない。そこで、酵母ツーハイブリッド法を利用して、XopZの核内標的因子を同定した結果、イネのZIP3タンパク質を同定した。ZIP3は機能未知タンパク質であるが、XopZと同様にZIP3はイネの核に局在する。XopZが核内でイネの免疫を抑制する分子機構を明らかにするとともに、宿主標的候補因子ZIP3の機能解析を通じて、新たな植物免疫システムの解明を目指している。
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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
CRISPR/Cas9システムを用いて、ZIP３の遺伝子破壊株の作出を目指し、数ラインのZIP３機能欠損株の作出に成功し、加えてZIP３伝子発現抑制株の作出が順調に進んでおり、イネ免疫におけるZIP３の機能解析を計画通り進めることができる。さらに、XopZに核外移行シグナルを付加した形質転換イネを数ライン作出することに成功している。また、酵母を利用した相互用解析から、ZIP３がN末端のSMC様ドメインを介してホモダイマー形成することを明らかにした。さらに、XopZが特異的にZIP3と相互作用し、ZIP３のホモダイマー化を阻害する結果を得ている。以上の結果から、本研究はおおむね順調に伸展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
酵母で実証された実験結果をイネの細胞内で実証するために、XopZとZIP3の詳細な相互作用解析をSplit luciferaseアッセイを利用して解析し、XopZがZIP3のダイマー化を阻害するのかを解析する。また、昨年度作出した核外移行シグナルを付加したXopZの過剰発現イネやZIP３機能欠損イネを利用して、イネ白葉枯病菌の接種実験をおこなう。葉内におけるイネ白葉枯病菌の増殖量を野生株と比較することで、核内因子を標的としたXopZによる免疫抑制能を解析すると共に、ZIP3がイネの耐病性関連遺伝子として機能しているかを検討する。さらに、ZIP３機能欠損イネやXopZ過剰発現イネ由来の培養細胞を作成し、これらの培養細胞を利用したPTI応答の解析をおこなう。
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