青枯病菌のPTI回避機構の解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K05650
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 井上 加奈子 大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 講師 (00647737)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大西 浩平 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50211800) ; 木場 章範 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50343314) ; 曵地 康史 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (70291507)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: PTI / 青枯病菌

Outline of Annual Research Achievements

土壌伝搬性のグラム陰性植物病原細菌青枯病菌は、２５０以上の作物種に難防除病害である萎凋症状をもたらす。宿主植物の根へ侵入直後に、青枯病菌は、III型分泌装置を介して宿主植物内にエフェクターを注入して、宿主植物の自然免疫（PTI）を回避し、宿主植物への感染を成立させる。そのため、青枯病菌PTI回避の阻害を利用した持続的な青枯病防除が期待されている。しかし、PTI回避機構誘導時における根への青枯病菌の感染機序について画期的な解析法が確立されておらず、未だ不明瞭な点が多い。
令和４年度の研究成果として、青枯病菌のPTI回避機構を解明するため、電子顕微鏡学的手法を取り入れた解剖学解析および走査型電子顕微鏡を用いた形態学解析によるトマト植物根侵入直後（PTI回避機構時）における青枯病菌感染機序の解析法を確立した。これら手法により、青枯病菌の侵入様式と青枯病菌の侵入に伴うトマト植物根の応答について解析した結果、青枯病菌がトマト植物根に固着した早い段階において、トマト植物根の表皮細胞と隣接した領域の皮層細胞では核や細胞質の変性を伴ったPTI回避に関わる細胞死の準備が既に始まっていることを明らかにした。その成果を国内外の学会発表および４報の学術論文としてまとめた。さらに、PTIの認識に重要と考えられるエフェクター分泌に関わる遺伝子喪失株を用いてPTI回避時における各種変異株の感染様式についても解剖学的解明を進めており、青枯病菌はPTIをどのようなメカニズムで回避するのかを示すデータを取得している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

トマト植物根への青枯病菌接種法、解剖学的手法、走査型電子顕微鏡解析法、および、取得データの解析についての系を確立したことで、PTI回避時のトマト植物根と青枯病菌のインターラクション解明をスムーズに進めることができた。しかしながら、当初予定していたタバコ植物とのインターラクションについてはタバコ植物根が解剖学解析に不向きであることが分かったことから、RNA -sequenceを用いたタバコ植物根のPTI回避シグナル系解明が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

PTIに伴い誘導される植物細胞死の遅延メカニズムの解剖学解析を進めるとともにトマトの根の系でのT3SS、T3E、PTIシグナル系に関するトランスクリプトーム解析を行う。

Causes of Carryover

実験消耗品を購入する際、少々の価格変動があり未使用額が生じた。この未使用額は2023年度に実験消耗品のために使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Infection route in tomato roots and quorum sensing of Ralstonia pseudosolanacearum strain OE1-1. (2023)
  • Author(s): Masayuki Tsuzuki, Kanako Inoue, Akinori Kiba, Kouhei Ohnishi, Kenji Kai,Yasufumi Hikichi
  • Journal Title: Physiological and Molecular Plant Pathology Volume: 125 Pages: 101995-101995
  • DOI: 10.1016/j.pmpp.2023.101995
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 42.β-1,4-cellobiohydrolase is involved in full expression of phcA, contributing to the feedback loop in quorum sensing of Ralstonia pseudosolanacearum strain OE1-1. (2023)
  • Author(s): Wakana Senuma, Masayuki Tsuzuki, Chika Takemura, Yuki Terazawa, Kanako Inoue, Akinori Kiba, Kouhei Ohnishi, Kenji Kai and Yasufumi Hikichi
  • Journal Title: Molecular Plant Pathology Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1111/mpp.13322
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 12.Ralstonia solanacearum OE1-1株のトマト植物根感染時に活性化されるクオラムセンシングが病原力へ及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 井上加奈子, 大西浩平, 木場章範, 前田英史, 曳地康史
  • Journal Title: 大阪大学超高圧電子顕微鏡センター年報 Volume: 50 Pages: 12-17
• [Journal Article] The behavior of Ralstonia psudosolanacearum strain OE1-1 and morphological changes of cells in tomato roots. (2022)
  • Author(s): Kanako Inoue, Chika Takemura, Wakana Senuma, Hidefumi Maeda, Kenji Kai, Akinori Kiba, Kouhei Ohnishi, Masayuki Tsuzuki and Yasufumi Hikichi
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 136 Pages: 19-31
  • DOI: 10.1007/s10265-022-01427-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Contribution of the quorum sensing to infection in tomato roots and virulence in Ralstonia pseudosolanacearum strain OE1-1 (2023)
  • Author(s): Hikichi, Y, Inoue, K, Kiba, A, Ohnishi, K, Kai, K, Tsuzuki, M
  • Organizer: 7th International Bacterial wilt Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 青枯病菌OE1-1株における比較トランスクリプトーム解析 (2023)
  • Author(s): 都筑正行, 竹村知夏, 瀬沼和香奈, 寺澤夕貴, 舘田宇宙, 阿部悠里, 植山竜弥, 井上加奈子, 木場章範, 大西浩平, 甲斐建次, 曵地康史
  • Organizer: 日本植物病理学会令和5年度大会
• [Presentation] 青枯病菌OE1-1株のトマト植物の根の導管への感染過程と病原力に関する解剖学的解析 (2022)
  • Author(s): 井上加奈子, 瀬沼和香奈, 竹村知夏, 大西浩平, 木場章範, 甲斐建次, 前田英史, 曵地康史
  • Organizer: 日本植物病理学会令和4年度大会