2022 Fiscal Year Research-status Report
New regulatory mechanism on plant immunity via CEP peptide
| Project/Area Number |
21K05597
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
豊田 和弘 岡山大学, 環境生命科学学域, 教授 (50294442)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 植物免疫 / 内生サプレッサー / CEP ペプチド / 成長と防御 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
植物の病原体に対する免疫応答の活性化についての研究は盛んに行われてきたが、免疫を負に調節する仕組みについては世界的にも殆ど解析されていない。このような状況の中、シロイヌナズナの健全な植物体から免疫抑制因子（内生サプレッサー）の探索と精製を進め、その１つが C-terminally encoded peptide 5 （CEP5）のフラグメントであることをすでに明らかにしている。実際、化学合成した CEP5 ペプチドのフラグメントまたは成熟型ペプチドで前処理した植物体では不適応型菌や非親和静菌による感染が成立する。当該年度は、免疫応答時における CEP ペプチドの役割について明らかにする目的で、CEP5 遺伝子を含むすべての CEP 遺伝子 (CEP1-CEP15) の病原体や植物ホルモンに対する応答について調べた。その結果、強い免疫応答を伴う病原性欠損株、非親和性菌ならびに不適応型菌の接種に応答して複数の CEP 遺伝子の発現が誘導されたが、親和性菌では CEP14 遺伝子を除いて明確な応答は認められなかった。すなわち、CEP 遺伝子は ETI や PTI に伴って誘導されること、さらに親和性の組み合わせでも一部の CEP 遺伝子が拡大抵抗性に伴って発現が誘導されるものと推測された。事実、CEP 遺伝子はサリチル酸の処理によって発現が増加することが明らかとなった。このことは、CEP 遺伝子の発現が植物ホルモンによる調節を受けていることを示唆している。以上の結果は、遺伝子応答に伴って生成する一群の CEP ペプチドが「過剰な免疫応答を未然に調節し、成長と防御の最適化を図る」という考え（仮説）を強く支持している。今後は、病原菌やホルモン応答性のすべての CEP ペプチド(成熟型)を化学合成し、これらの免疫応答に対する作用について調べるとともに、CEP 遺伝子の過剰発現体や抑制個体を用いた解析を進め、この仮説の妥当性について検証していく。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度は、シロイヌナズナ Col-0 に対して親和性の Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000（DC3000）とその病原性欠損株（Δhrc）、エフェクター遺伝子 avrRpm1 発現株（avrRpm1）ならびに不適応型菌として P. syringae pv. tabaci 6605（6605）をそれぞれ接種し、すべての CEP 遺伝子（CEP1~15）の応答について解析した。その結果、強い免疫応答を伴う病原性欠損株、非親和性菌ならびに不適応型菌の接種に応答して複数の CEP 遺伝子の発現が誘導されたが、親和性菌では CEP14 遺伝子を除いて明確な応答は認められなかった。一方で、サリチル酸に対する応答性についても解析し、複数の CEP 遺伝子の発現がサリチル酸による調節を受けていること実証した。実際、非親和性または不適応型菌の接種で誘導される CEP 遺伝子のほとんどがサリチル酸の処理に応答して誘導されたが、サリチル酸非感受性変異体 npr1-2 ではそれらの応答はほぼ完全に消失した。以上、前年度までに得られた知見と当該年度の結果から、CEP ペプチドの免疫応答時における役割として、「過剰な免疫反応を防ぎ、成長と防御のトレードオフを微調整するとする」という考え（仮説）に至っている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
病原体（不適応型病原菌、病原性欠損株、非親和性菌）やホルモン応答性のすべての CEP ペプチドを化学合成し、これらの免疫応答に対する作用について調べる予定にしている。また、得られた知見を基にして、CEP 遺伝子の過剰発現体や抑制個体の作製を個別に進め、CEP ペプチドの免疫応答における役割を明確にする。一方で、病原体接種あるいはサリチル酸応答性の CEP 遺伝子のプロモーター領域から、既知のシス配列や共通してみられる配列の有無について解析する。有力な候補となる配列が絞り込めれば、ネイティブまたは改変プロモーター下の CEP5Pro::CEP5-HA（エフェクター遺伝子）、MAMP 応答性プロモーター下のルシフェラーゼ遺伝子 ProMAMP::Luc-FLAG（レポーター遺伝子）および 35S::GUS（リファレンス遺伝子）を cep5 由来の葉肉細胞（プロトプラスト）へ共導入し、MAMP 処理・非処理下でルシフェラーゼ活性を定量する。これにより、免疫応答時の CEP 遺伝子の「発現タイミング」「強度」「持続時間」について定量的に調べることが可能となる。
|
-
[Journal Article] CEP peptide, a family of conserved, secreted small peptides acts as an endogenous suppressor in Arabidopsis2023
Author(s)
Toyoda, K., Fitrianti, A.N., Itoh, C., Hasegawa, H., Matsui, H., Noutoshi, Y., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Shiraishi, T.
-
Journal Title
Physiological and Molecular Plant Pathology
Volume: 125
Pages: 102019
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] CEP peptide induces susceptibility of Arabidopsis thaliana to non-adapted pathogens2022
Author(s)
Fitrianti, A.N., Mai, T.M., Monden, H., Shiba, N., Matsui, H., Noutoshi, Y., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Shiraishi, T., Toyoda, K.
-
Journal Title
Journal of General Plant Pathology
Volume: 88
Pages: 287-292
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Presentation] CEP peptides, a family of conserved, secreted peptides that negatively modulate Arabidopsis immunity I. Potential role during PTI and ETI2022
Author(s)
Itoh, C., Hasegawa, H., Fitrianti, A.N., Matsui, H., Noutoshi, Y., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Shiraishi, T., Toyoda, K.
Organizer
12th Japan-US Seminar in Plant Pathology
Int'l Joint Research
-
[Presentation] CEP peptides, a family of conserved, secreted peptides that negatively modulate Arabidopsis immunity II. CEP peptide attenuates SA-mediated immunity2022
Author(s)
Hasegawa, H., Itoh, C., Fitrianti, A.N., Matsui, H., Noutoshi, Y., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Shiraishi, T., Toyoda, K.
Organizer
12th Japan-US Seminar in Plant Pathology
Int'l Joint Research
-
-
-
