低分子RNA制御を介した植物免疫プライミング機構の解析

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K15498
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 田島 由理 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 博士研究員 (80771154)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 植物免疫 / 全身獲得抵抗性 / プライミング / シロイヌナズナ

Outline of Annual Research Achievements

病原体認識に伴って、植物は局所的な防御応答に加え、長距離シグナルを通じて全身で二次感染に備える全身獲得抵抗性を発揮する。この際、防御応答遺伝子は二次感染に対して鋭敏に発現可能なプライミング状態となる。本研究では、植物における防御応答遺伝子のプライミング制御機構の一端を明らかにすることを目的とした。シロイヌナズナの種々の変異体と病原性細菌Pseudomonas syringae pv. tomato AvrRpm1 (Pst AvrRpm1)を用いた逆遺伝学的解析の結果、低分子RNAの生成を通じてRNAサイレンシングに機能するDCLの三重変異体植物（dcl2/3/4）において、防御応答遺伝子PR1のプライミングが低下していることを見出した。また、防御応答遺伝子のプライミングの低下と相関し、dcl2/3/4変異体植物ではPst AvrRpm1接種後に誘導される全身獲得抵抗性が低下していることが明らかとなった。一方で、dcl2/3/4変異体植物におけるPst AvrRpm1の接種葉での増殖量は野生型植物と同程度であった。このことからDCL2/3/4は局所的な防御応答ではなく、接種葉から全身への長距離シグナルの生成から、システミック葉におけるプライミング成立に到るまでのいずれかのステップで機能することが示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初、DCLの３遺伝子のうちどのDCLが主にプライミングに寄与するかを、単独・二重変異体を用いて絞り込む予定であった。しかし、コロナ禍の影響でこれは達成できなかった。一方、プライミングの表現型に加え、全身獲得抵抗性や接種葉での表現型解析を行い、着実に足場を固めることができた。また、RNAサイレンシング関連の種々の変異体植物を入手し、マテリアルの整備を行うこともできたため、進捗はやや遅れているとした。

Strategy for Future Research Activity

令和３年度は、DCL依存的なプライミング標的遺伝子の同定を目指し、トランスクリプトーム解析を行う。また、すでに得られているヒストン修飾因子（ポリコーム複合体）変異体植物でのプライミング誘導時のトランスクリプトーム解析の結果と照らし合わせ、RNAサイレンシング経路とヒストン修飾を介した遺伝子発現制御経路が重複するのかについても情報を得る。また、それぞれの経路特異的な標的遺伝子や、両者の制御を受ける標的遺伝子について共通するDNAシス配列の探索などを通じ、それぞれの経路の制御に関わる新規因子の同定につなげたい。

Causes of Carryover

実験の進捗に遅れがみられ、使用する消耗品が予定よりも少なくなったため、次年度使用額が生じた。次年度交付分の金額と合わせ、実験に使う消耗品やトランスクリプトーム解析の外注費用に充てる予定である。