毒素とエリシター：病原菌に由来する細胞死誘導因子の機能と病理学的役割の比較研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23380025
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 児玉 基一朗 鳥取大学, 農学部, 教授 (00183343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉岡 博文 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30240245)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 植物病原菌 / 毒素 / エリシター / 細胞死

Research Abstract

植物―病原体相互作用の場において、菌の生産する毒素は病原性因子として、一方、エリシターは非病原性因子として機能する。両者は植物細胞死（プログラム細胞死）の誘導因子という共通の作用を示すが、その病理学的意義は全く正反対である。本研究では、毒素とエリシターという細胞死誘導エフェクター因子の意義と機能に関する比較検討を通して、両者の介在する植物―病原体相互作用の統一的理解を目指す。
本年度は以下の検討を進めた。病原菌側の解析においては、INF1エリシター遺伝子をA. alternataに導入し、エリシター産生ネクロトロフ菌を作出した。さらに、エフェクター分子（毒素）のヘテロロガス発現系を構築するため、A. alternata tomato pathotypeにおける毒素生合成遺伝子クラスター全領域を構成する12遺伝子全てを導入、発現させた形質転換体を作出することに成功した。また植物側の解析に関しては、申請者らが新たに見出した毒素感受性シロイヌナズナ変異体（Asc1欠失）（AAL毒素・病原菌感受性モデル植物）およびサリチル酸、JAおよび各種シグナリング系の変異体を活用し、宿主・非宿主の細胞死がnecrotroph菌感染に及ぼす影響を明確にした。また、毒素感受性タバコおよびシロイヌナズナを利用した細胞死カスケードの解明に関して、遺伝子サイレンシング法および一過的発現法を用いて、毒素およびエリシター誘導性の細胞死カスケードの類似点・相違点を比較検討した。その結果、感受性細胞における毒素誘導性のプログラム細胞死に、エチレンシグナリング経路およびMAPKカスケードが関わることを明らかにした。以上の検討により、それぞれのエフェクター分子により誘導される宿主・非宿主の細胞死がnecrotroph菌感染に及ぼす影響を明確にでき、さらに、細胞死誘導過程の分子機構が明らかとなった。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ethylene-responsive AP2/ERF transcription factor MACD1 participates in phytotoxin-triggered programmed cell death (2013)
  • Author(s): Mase, K., Ishihama, N., Mori, H., T akahashi, H., Kaminaka, H., Kodama, M. and Y oshioka, H
  • Journal Title: Molecular Plant-Microbe Interactions Volume: 26 Pages: 868-879
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nonhost resistance of Arabidopsis thaliana against Alternaria alternata involves both pre- and postinvasive defenses but is collapsed by AAL-toxin in the absence of LOH2. (2013)
  • Author(s): Egusa M, Miwa T, Kaminaka H, Takano Y, Kodama M.
  • Journal Title: Phytopathology Volume: 103 Pages: 733-740
  • DOI: 10.1094/PHYTO-08-12-0201-R
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Pathogenicity chromosomes in host-specific toxin-producing Alternaria species (2014)
  • Author(s): Kodama, M., Akagi, Y., Takao, K. and Tsuge, T.
  • Organizer: 12th European Conference on Fungal Genetics
  • Place of Presentation: Hotel Silken Al Andalus, Seville, Spain
  • Year and Date: 20140322-20140327
  • Invited
• [Presentation] 非病原性Alternaria alternataにおける宿主特異的AAL毒素生合成遺伝子クラスター導入菌株の作出と解析 (2013)
  • Author(s): 高尾和実・赤木靖典・柘植尚志・難波英二・児玉基一朗
  • Organizer: 日本植物病理学会関西部会
  • Place of Presentation: 岡山大学50周年記念館、岡山市
  • Year and Date: 20130926-20130927
• [Presentation] Biosynthetic pathway for host-specific AAL-toxin in the tomato pathotype of Alternaria alternata (2013)
  • Author(s): Akagi, Y., Tsuge, T. and Kodama, M
  • Organizer: 10th International Congress of Plant Pathology
  • Place of Presentation: Beijing International Convention Centre, Beijing, China
  • Year and Date: 20130825-20130830
• [Presentation] AaLAEA, a methyltransferase gene homolog, controls biosynthesis of secondary metabolites and pathogenicity in the multi pathotypes of Alternaria alternata (2013)
  • Author(s): Tanao, K., Akagi, Y., Tsuge, T., Namba, E. and Kodama, M.
  • Organizer: 10th International Congress of Plant Pathology
  • Place of Presentation: Beijing International Convention Centre, Beijing, China
  • Year and Date: 20130825-20130830
• [Book] Fungal toxins of agricultural importance. In The Mycota (2013)
  • Author(s): Johnson,R.D., Akagi,Y., Fleetwood, D.J., Gardiner, D.M., Kodama, M., Young, C.A., Voisey, C.R.
  • Total Pages: 393
  • Publisher: Springer-Verlag