2020 Fiscal Year Research-status Report

微生物と植物の細胞間相互作用に着目した植物免疫活性化微生物および化合物の探索

Research Project

Project/Area Number	20K05812
Research Institution	Tokyo University of Science
Principal Investigator	古屋俊樹東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 准教授 (20367064)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	朽津和幸東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (50211884)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	植物免疫活性化微生物 / 内生菌 / 微生物農薬 / 植物培養細胞 / 活性酸素種 / 細胞間相互作用 / アブラナ科植物 / 植物病原菌
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、微生物と植物の細胞間相互作用を基盤とした、植物免疫を活性化する微生物の新しい評価手法を確立し、免疫活性化剤として効果を発揮する新規微生物および微生物由来化合物を取得することを目的としている。令和2（2020）年度は、微生物を植物培養細胞と試験管内で接触させ、植物培養細胞の免疫応答の指標として活性酸素種（ROS）生成を計測することにより、微生物の植物免疫活性化能を評価する手法を検討した。タバコBY-2細胞は、病原性卵菌由来のタンパク質性エリシターであるクリプトゲインを受容すると免疫応答を示すが、ROSの生成量と防御応答の強さに正の相関があることが知られている。そこで、微生物をBY-2細胞と試験管内で接触させた後、クリプトゲインを添加してROS生成を計測することにより、微生物の植物免疫活性化能を評価する手法を確立した。本手法は、微生物が植物免疫活性化能を有していれば、微生物を接触させていないときと比較して、クリプトゲイン添加時のROS生成が高まるという原理に基づいている。さらに、コマツナから約30株の内生菌を分離し、確立した評価手法に供した。その結果、多くの細菌はBY-2細胞に影響を及ぼさないのに対して、一部の細菌はBY-2細胞のクリプトゲイン誘導性のROS生成を亢進することがわかった。この一次評価で陽性を示した細菌Delftia sp. BR1R-2株とArthrobacter sp. BR2S-6株をモデル植物であるシロイヌナズナの幼芽の根に接触させたところ、シロイヌナズナの生育に影響を与えずに内生した。さらに、内生させたシロイヌナズナにトマト斑葉細菌病菌と軟腐病菌を感染させたところ、BR1R-2株とBR2S-6株はどちらもシロイヌナズナに両病原菌に対する抵抗性を付与することができた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和2（2020）年度は、「植物内生菌の収集」、「植物細胞を利用したスクリーニング」、「植物体を利用した耐病性試験」の実施を計画していた。1つ目については、コマツナから約30株の内生菌を分離し、またダイコンからも内生菌を分離している。2つ目と3つ目については、BY-2細胞のROS生成を指標としたスクリーニング手法を確立し、植物体を利用した試験により耐病性を向上させる微生物を取得できた。現在、ダイコン由来内生菌についても「植物細胞を利用したスクリーニング」および「植物体を利用した耐病性試験」を実施中である。
Strategy for Future Research Activity	令和3（2021）年度は、ダイコン由来内生菌について、BY-2細胞のROS生成を亢進する活性を評価するとともに、陽性を示した微生物について植物体を利用した耐病性試験を実施する。これにより、アブラナ科植物にはどのような内生菌が存在するのか、どのような微生物が植物免疫を活性化できるのか等の基礎的知見を得る。さらに、植物免疫活性化能を有することが確認された内生菌BR1R-2株とBR2S-6株について、当該活性を有する細胞画分を明らかにし、さらに活性本体化合物の分離を試みる。
Causes of Carryover	次年度使用額はわずかであり（1264円）、端数として生じた。次年度使用額はわずかであり（1264円）、消耗品費として使用することを計画している。