Relationship between chromatin structure and transcription factors regulating defense priming of plants

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06045
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39040:Plant protection science-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Ando Sugihiro 東北大学, 農学研究科, 准教授 (10442831)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 植物免疫 / 病害抵抗性 / プライミング / エピジェネティクス

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the mechanism of BTH-induced priming of the Arabidopsis RNA silencing-related factor AGO2, we searched for transcription factors that bind to the AGO2 promoter region, where histone modifications are altered during priming. As a result, WRKY25 and AtHMGB9 were isolated as candidates. The WRKY25 gene was primed by BTH treatment, and the mutant exhibited enhanced AGO2 priming and cucumber mosaic virus (CMV) resistance. Conversely, AtHMGB9 expression was decreased by BTH treatment, and AGO2 priming and CMV resistance were attenuated in the mutants. This study suggested the presence of transcription factors that positively and negatively regulate AGO2 gene priming.

Free Research Field

植物病理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

エピジェネティックな遺伝子発現制御の理解は生物の遺伝子発現制御を理解する上で非常に重要である。ヒストン修飾やDNAのメチル化がエピジェネティックな遺伝子発現制御に重要な役割をもつことは知られているが、個々の遺伝子の発現制御に関わる転写因子との相関性については不明な点が多いのが現状といえる。本研究はAGO2遺伝子のプライミング現象に着目し、プライミング誘導時にヒストン修飾が変化するプロモーター領域に結合する転写因子としてWRKY25とAtHMBG9を同定し、それぞれプライミングを負と正に制御する可能性を示唆した。ヒストン修飾変化と転写因子の関連を解析するツールとして本研究の成果は意義がある。