2021 Fiscal Year Research-status Report
イネ白葉枯病菌の病原力遺伝子群hrpとキシロース代謝の同時制御とその意義
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20K15530
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University |
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Principal Investigator |
伊川 有美 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 特任助教 (30866968)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 白葉枯病 / キシロース代謝 / 病原力遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネ白葉枯病菌において病原性に必須とされるhrp遺伝子群は、HrpGおよびHrpXによって制御される。筆者はキシロース代謝関連遺伝子の転写抑制因子XylRがHrpXの蓄積を制御すること、そしてキシロース存在下では、XylRの不活化により、キシロース代謝関連遺伝子の発現が誘導されるとともにHrpXの蓄積が増大することでhrp遺伝子群の発現が活性化することを見出した。イネ細胞壁にはキシラン・キシロースが多量に含まれること、およびhrp遺伝子群の感染における重要性から、XylRによるHrpXの蓄積制御は本細菌の病原性や宿主特異性に関する重要因子と考え、本制御機構の解明を目指している。
これまでに、キシロース存在下におけるXylRの不活化に伴い複数のキシロース輸送体が発現誘導され、その結果、キシロースが細菌細胞内に取り込まれることがHrpXの蓄積とhrp遺伝子の発現誘導に重要であることを示唆する結果を得た。また、糖代謝を含む多様な遺伝子発現に関わるグローバル制御因子ClpがhrpGの発現制御に関わることを明らかとした。さらに、XylRによって制御されるキシラン・キシロース代謝関連遺伝子群の制御にもClpが関わっている可能性を考え、それらの遺伝子群の発現にClpが影響するかどうかを調べた。その結果、ClpはXylRの発現制御に関わっていないにもかかわらず、キシラン・キシロース代謝関連遺伝子群の一部の転写制御に関与することが示唆された。したがって、キシラン・キシロースの取り込みやその代謝には、XylRだけでなくClpによる制御が行われていると考えられた。また、HrpXの蓄積（プロテアーゼによる分解）に関与すると予想されるプロテアーゼ候補について欠損変異株を作出し、hrp遺伝子の発現を調べたところ、キシロース存在下で発現上昇するプロテアーゼ遺伝子を見出すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
XylRによって制御される因子を探索するために、ランダムトランスポゾン法による変異株作出用の親株作出を試みたが成功しなかった。そこで、HrpXの分解に関与すると予想されるプロテアーゼの範囲を広げて欠損変異株作出を行い、変異株におけるhrp遺伝子の発現を調べた。その結果、キシロース存在下でhrp遺伝子の発現が上昇する変異株が得られた。
また、従来のはさみに菌懸濁液を付着させて葉を切ることで本菌を接種する剪葉接種法では、直接本菌が導管内に入るため、自然感染における感染初期を再現することができない。イネ葉内に含まれるキシロースが本菌の感染に関わる重要性を解明するためには、自然感染に近い状態を再現する必要があると考え、接種方法やイネの栽培条件の検討を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回得られたプロテアーゼ遺伝子候補の解析を進める。この遺伝子がXylRによるHrpXの蓄積経路に関わっていなかったとしても、少なくともhrp遺伝子の発現に関与することは確認できているため、新たな知見が得られると考えている。また、XylR以外にもキシラン・キシロース代謝関連遺伝子の発現の一部をClpが制御していると示唆される結果が得られたため、二つの因子がどのようにキシラン・キシロース代謝関連遺伝子の制御を行っているのかについて解析を進める。さらに、XylRはHrpXの蓄積経路を制御するとともに、キシロース代謝関連遺伝子群の制御も行っていると考えられるため、自然感染に近い条件での接種方法の開発を行い、宿主となるイネとイネ科雑草への感染過程におけるキシロース代謝の重要性を検討する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染拡大の影響により国内外の学会が、非開催あるいはオンライン開催になったため、旅費の必要がなかった。次年度、国内外への学会参加が可能となった場合に使用する予定である。
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