2021 Fiscal Year Research-status Report
青枯病菌の3型エフェクター遺伝子超多重欠損株を利用した3型エフェクター機能解析
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20K06054
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
大西 浩平 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50211800)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木場 章範 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50343314)
曵地 康史 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (70291507)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | エフェクター / ３型分泌装置 / 青枯病菌 / 植物病原細菌 / 宿主 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物病原細菌は３型エフェクターを宿主細胞内へ分泌する。一方、植物は自然免疫であるPTI (pattern-triggered immunity)とより強力なETI(effector-triggered immunity)の免疫系を持つ。エフェクターがPTI、ETIを抑制することで細菌は感染を成立させている。
ナス科植物等に導管病を引き起こす青枯病菌（Ralstonia solanacearum）OE1-1株は69種類のエフェクターを保持している。本研究は、各エフェクターのPTIおよびETIに対する関与を網羅的に解析し、その機能を明らかにすることを目的とする。我々が構築した50種類のエフェクター遺伝子を欠損させたOE1-1D50Eは、宿主に対する病原性を完全に失っており、エフェクターレス株とみなすことができる。本株をベースに69種類の１エフェクター発現株を構築し、各発現株の宿主植物における増殖能や感染時における抵抗性遺伝子発現を含めた宿主植物の表現型を解析することで目的を達成する。
今年度は青枯病菌間で保存されているcore, next coreエフェクターのうち、すでに構築されていた17種類の1エフェクター発現株に加えて新しく発現株を構築した。いずれの株も宿主であるベンサミアナタバコに対する病原性を回復することはなかった。
当初予定した表現型解析のうち、イオン漏出量と活性酸素産生量の測定を行ったところ、顕著な違いは見られなかった。本解析については、次年度も引き続き解析予定である。
また、葉肉注入した場合の、植物体内での増殖について調べた。ナス葉での増殖は見られなかったものの、タバコ葉では、野生株とほぼ同等の増殖が観察された。１エフェクター発現株は病徴は示さないことから、タバコにおいては青枯病菌の増殖と病原性の関係が、ナスやトマトとは異なっている可能性が示唆された。
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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
青枯病菌OE1-1株のみなしエフェクターレス株に主要な３型エフェクター１分子を発現する株は、８割程度は構築できた。予定した表現型解析をこなしていけばよいが、株数と解析項目が多いため、すべての解析は終わっていない。これは当初から予想されていた結果で、次年度（最終年）に集中して、すべての解析を終了させる。
本研究で利用するエフェクター遺伝子超多重欠損株OE1-1D50EはOE1-1ゲノム上に存在する69種類のエフェクター遺伝子のうち、50個を欠損させたものである。青枯病菌はRalstonia solanacearum species complexと称されるように多様性が大きく、phylotype I, II, III, IVに分類される。各phylotypeに属する株の公開ゲノム情報をもとに、青枯病菌間でよく保存されたエフェクター遺伝子（core effector, next core effector）が提唱されている。OE1-1D50E株は30種類のcore effectorおよびnext core effectorのすべてが欠損しており、ナスやタバコなどの複数の宿主に対する病原性を完全に失っていることから、すべてのエフェクター遺伝子を欠損させた株に準じるものとして利用している。今年度は53エフェクター遺伝子の欠損まで進行させたが、それ以上の欠損株の構築はストップしている。原因は不明であるが、一般的な２回相同組換えを用いた、欠損株の構築は、欠損させる遺伝子の数が増えるにしたがって、困難となる傾向がある。現在利用しているみなしエフェクターレス株も十分実用に供していることから、しばらくは新たな欠失株の構築は行わない。
以上のことから、研究の年度計画の変更はあったものの、全体的には順調に進展していると判断した。、
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| Strategy for Future Research Activity |
みなしエフェクターレス株において、１エフェクターを発現する株の残り２割の構築を完了する。方法論は確立されていることから、達成可能である。
すでに構築済みの１エフェクター発現株の表現性解析を終了させる。昨年度、宿主としてナスとタバコをした場合で、表現型の違いがあることが判明したため、両方の宿主について実験を行う。すなわち、１エフェクター発現株のナス葉とタバコ葉における挙動解析：表現型解析を行い、比較を行う。
昨年度は、感染植物における抵抗性マーカー遺伝子発現解析は全く行わなかった。リアルタイムPCR用のプライマーについては設計済みであることから、１エフェクター発現株をタバコ葉に接種し、サリチル酸シグナルマーカー遺伝子NbPR1およびHRマーカー遺伝子NbHIN1の発現を経時的に解析する
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で、国内、国際学会出張や共同研究での出張がなくなったため。
キャンパスの入構制限などで、研究活動が一部制限されたため。
次年度においては、対面での学会も増えるため、出張旅費の予想され、助成金の使用が適正に行われる。
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[Presentation] Two homologous response regulator genes, hrpG and prhG, in the hrp regulon are differently regulated in Ralstonia solanacearum2022
Author(s)
Ohnishi, K. , Zhu, C. , Cao, Y. , Kadotiku, S., Kiba, A., Hikichi, Y.
Organizer
令和4年度日本植物病理学会大会
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