2020 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、病原菌の構成成分を細胞膜上の受容体で特異的に認識することができる。自身の体内に侵入した病原菌を感知した植物は、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で、病原菌の増殖を抑制する。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とエフェクターを植物細胞内に注入する装置を獲得した。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、イネ白葉枯病菌エフェクターを利用し、イネのエフェクター標的因子を同定することで、新たなイネの免疫システムを明らかにしてきた。
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ため、酵母ツーハイブリッド法を利用して、XopZの核内標的因子を探索した。その結果、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。本研究課題では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。さらに、XopZの宿主標的候補因子の機能解析を通じて、新たな植物免疫システムの理解を目指している。
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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、ホモラインの選抜を終了した。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し、研究に使用するラインの選抜も順調に進行している。また、XopZはXanthomonas属であるアブラナ科黒腐病菌にも保存されている。イネの解析と並行し、シロイヌナズナのXopZの宿主標的因子のオルソログに注目し、研究を進めてきた。現在、アブラナ科黒腐病菌のXopZがシロイヌナズナの転写因子を標的とし、そのダイマー形成を阻害することを明らかにした。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 |
昨年度、選抜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。これらの植物体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、XopZによる免疫抑制機構を解析すると共に、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。並行して、アブラナ科黒腐病菌の標的候補の転写因子の機能欠損株を利用して、この転写因子がシロイヌナズナの耐病性発動機構に関与するかを検定する。さらに、この機能欠損株を利用して、アブラナ科黒腐病菌感染時の転写プロファイルを取得し、この転写因子の制御する遺伝子群の同定を試みる。
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| Causes of Carryover |
コロナウィルスのパンデミックの影響で予定していた研究が実施できなかっため、次年度使用額が生じた。
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