2021 Fiscal Year Research-status Report
Why can endophytic commensal bacteria colonize plants by evading the host immunity mechanism?
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20K20572
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
能年 義輝 岡山大学, 環境生命科学学域, 准教授 (70332278)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川口 章 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 西日本農業研究センター, 上級研究員 (80520486)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | リゾビウム属細菌 / 片利共生細菌 / エンドファイト / 植物免疫 / 宿主定着能 / 植物根圏微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物は多くの微生物が共通に持つ物質を感知して自然免疫を誘導する。一方、自然界には植物の表面や内部に住み着く微生物が存在する。これらの微生物は宿主免疫を回避すると想像されるがその仕組みはわかっていない。本研究ではブドウ根圏に定着する根頭がんしゅ病菌Rhizobium vitis Ti株、その病気を拮抗する同属同種のVAR03-1株、非病原性非拮抗性のVAR06-30株、およびモデル植物シロイヌナズナを材料とし、片利共生細菌の植物根圏への定着機構を明らかにする。昨年までにこれら菌株を混合した寒天培地でシロイヌナズナを生育させた場合、根の周辺に細菌コロニーが形成されること、および培地にショ糖を添加すると植物の成長が著しく抑制されることを明らかにした。この結果から、細菌は炭素源を求めて植物への寄生（共生）を行うが、炭素源の存在によりそのプログラムが破綻したと予想し、ショ糖存在下でシロイヌナズナの生育を阻害しなくなるVAR03-1株の変異体を探索した。3変異株が得られ、原因遺伝子はTCA回路に関わるpycA、ビタミンB12生合成に関わるcobJ、膜脂質の生合成に関わるmprFで、いずれも生体維持機能の低下が予想された。これと一致して、各変位菌株はMS液体培地中での増殖速度が低かった。しかし、投入する菌体量を1/10にしても植物の生育阻害の程度が変わらないこと、変異菌株が植物周辺にコロニーを形成していたことから、増殖量ではなく共生行動の減退が原因と推察した。ショ糖存在下で矮小化した植物は防御応答を発現しておらず、矮小化は過剰な防御応答ではなく菌の過剰感染が原因と推測された。R. vitisの植物への定着能は、ショ糖により植物の生育を阻害するほどまでに活性化し、各変異体のように生体維持機能が低下すると、定着に割くエネルギーが欠如し、定着行為が低下して生育阻害効果が低減したと推測した。
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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
炭素源の存在により植物と細菌の共生関係が破綻するという現象を通じ、細菌側の共生行動の一端を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
根滲出液に含まれるショ糖以外の物質が共生関係に与える影響について明らかにする。植物側の制御機構はFERONIAを中心として報告されつつあるため、ショ糖が植物免疫に与える影響にも注目する。またPseudomonas属細菌なども炭素源存在下で同様の挙動を示すか否かを調査し、共生成立の普遍性について明らかにする。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍によりブドウ畑の現地調査が制限されたため。次年度以降に実施する。
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[Presentation] Rhizobium vitis VAR03-1 株のブドウ根頭がんしゅ病拮抗能を司るテイロシン rhizoviticin の機能解析2022
Author(s)
土田菜月, 石井智也, 渡邉恵, 齊藤晶, 包継源, Niarsi Merry Hemelda, 佐藤繭子, 豊岡公徳, 石濱伸明, 白須賢, 豊田敦, 松原岳大, 松井英譲, 山本幹博, 豊田和弘, 一瀬勇規, 川口章, 能年義輝
Organizer
令和４年度日本植物病理学会大会
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[Presentation] Characterization of rhizoviticin, a phage tail-like particle, as a determinant of biocontrol activity of Rhizobium vitis VAR03-1 on crown gall disease of grapevine2021
Author(s)
Tsuchida, N., Ishii, T., Watanabe, M., Saito, K., Bao, J., Sato, M., Toyooka, K., Ishihama, N., Shirasu, K., Toyoda, A., Matsubara, T., Matsui, H., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Toyoda, K., Kawaguchi, A., Noutoshi, Y.
Organizer
Plant Microbe Research Network(PMRN) 第1回オンラインシンポジウム
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[Presentation] Colonization mechanism of Rhizobium vitis VAR03-1, a biocontrol bacterial agent for grapevine crown gall disease, in Arabidopsis thaliana2021
Author(s)
Bao, J., Matsui, H., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Toyoda, K., Kawaguchi, A., Noutoshi, Y.
Organizer
Plant Microbe Research Network(PMRN) 第1回オンラインシンポジウム
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[Presentation] Rhizobium vitis VAR03-1 株のブドウ根頭がんしゅ病拮抗能を司るテイロシン rhizoviticin の機能解析2021
Author(s)
土田菜月, 石井智也, 渡邉恵, 齊藤晶, 包継源, 佐藤繭子, 豊岡公徳, 石濱伸明, 白須賢, 豊田敦, 松原岳大, 松井英譲, 山本幹博, 一瀬勇規, 豊田和弘, 川口章, 能年義輝
Organizer
令和３年度植物感染生理談話会
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[Presentation] Characterization of rhizoviticin, a phage tail-like particle, as a determinant of biocontrol activity of Rhizobium vitis VAR03-1 on crown gall disease of grapevine2021
Author(s)
Tsuchida, N., Ishii, T., Watanabe, M., Saito, K., Bao, J., Sato, M., Toyooka, K., Ishihama, N., Shirasu, K., Toyoda, A., Matsubara, T., Matsui, H.,Yamamoto, M., Ichinose, Y., Toyoda, K., Kawaguchi, A., Noutoshi, Y.
Organizer
IPSR Plant Web Forum 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Colonization mechanism of Rhizobium vitis VAR03-1, a biocontrol bacterial agent for grapevine crown gall disease, in Arabidopsis thaliana2021
Author(s)
Bao, J., Matsui, H., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Toyoda, K., Kawaguchi, A., Noutoshi, Y.
Organizer
IPSR Plant Web Forum 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Rhizobium vitis VAR03-1 株のブドウ根頭がんしゅ病拮抗能を司るテイロシン rhizoviticin の機能解析2021
Author(s)
土田菜月, 石井智也, 渡邉恵, 齊藤晶, 包継源, 佐藤繭子, 豊岡公徳, 石濱伸明, 白須賢, 豊田敦, 松原岳大, 松井英譲, 山本幹博, 一瀬勇規, 豊田和弘, 川口章, 能年義輝
Organizer
ウイルス学若手研究集会2021
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