Elucidation of abscisic acid-mediated plant-bacterial pathogen interactions under high humidity

2024 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14829
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Yasuda Shigetaka 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60749670)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 高湿度環境 / シロイヌナズナ / 病原細菌 / アブシジン酸 / 気孔 / 水浸漬 / エフェクター

Outline of Final Research Achievements

In Arabidopsis leaves exposed to high humidity, cytosolic calcium ion levels increase, leading to the induction of the abscisic acid catabolic enzyme gene CYP707A3 via the calmodulin-binding transcription factor CAMTA3. This promotes stomatal opening and suppresses the development of water-soaked lesions caused by bacterial pathogens. Furthermore, it was revealed that the bacterial pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 promotes water-soaking by suppressing CYP707A3 induction through the action of effectors. These findings demonstrate that plants possess a mechanism to sense elevated humidity and induce resistance to water-soaking, while bacterial pathogens have evolved strategies to overcome this resistance.

Free Research Field

植物微生物相互作用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

降雨などによって生じる高湿度環境は、病原菌による植物の病害を誘発する主な要因である。しかし、高湿度における植物と病原菌の相互作用の実態については、未だ不明な点が多い。本研究の成果により、植物が備える高湿度誘環境に応じた病害抵抗性と、それに対する病原菌の感染戦略の存在が明らかとなった。これは、植物と病原菌が高湿度環境への適応をめぐって攻防を繰り広げ、共進化してきたことを示唆する重要な知見である。本コンセプトの検証と、その分子メカニズムの解明をさらに進めることで、高湿度が植物病害を助長する仕組みの理解が深まり、これに対する新たな防除技術の開発につながることが期待される。