いもち病菌に対するイネの階層的抵抗性の機構解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23580065
• Research Institution: Iwate Biotechnology Research Center
• Principal Investigator: 神崎 洋之 公益財団法人岩手生物工学研究センター, 生命科学研究部, 研究専門員 (10390882)
• Keywords: イネ / いもち病菌 / 非病原力遺伝子AVR-Pik / タンパク質相互作用 / Dual抵抗性遺伝子 / Effector

Research Abstract

昨年度までに、イネ抵抗性遺伝子Pikはいもち病菌（Magnaporthe oryzae）由来のAVR-Pikとの共進化の中で、PikとAVR-Pikにおけるタンパク質直接的結合を介して抵抗性を獲得し、Pik1の変異がAVR-Pikアリルに対する抵抗性認識に重要な役割を担っている、との知見を得た。この研究成果についてはPlant Journalにて報告した。
また、イネにおける2種のNBS-LRR遺伝子から構成される（Dual抵抗性遺伝子）いもち病抵抗性遺伝子Pia或いはPikの抵抗性誘導機構について解析を進めた。Pikを構成するPik1とPik2の過剰発現試験の結果、両者が存在して初めて細胞死を誘導することを明らかにした。一方、Piaを構成するRGA4とRGA5の過剰発現試験の結果、RGA4は単独で細胞死誘導能をもちRGA5はその誘導を抑制すること、AVR-Piaの直接的なRGA5との相互作用によってその抑制を打破すること、等の知見を得た。Piaにおけるこれらの結果は、共同研究として現在投稿中である。
またさらに、AVR-Pikのもつeffector機能を明らかにする目的で、AVR-Pik結合タンパク質の探索をおこない、数種の低分子量のHeavy Metal Associated domain protein (sHMA) 遺伝子を単離同定した。これらのHMA遺伝子は、抵抗性遺伝子Pik1のAVR-Pik認識に関わるN末のCoiled-coil領域と高い相同性を有していた。イネsHMA遺伝子のノックダウンされたイネを作製し親和性のいもち病菌を接種したところ、抵抗性が高まることが確認され罹病性遺伝子（S-gene）として機能していることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] MutMap+: Genetic Mapping and Mutant Identification without Crossing in Rice. (2014)
  • Author(s): Fekih, R., Takagi, H., Tamiru, M., Abe, A., Natsume, S., Yaegashi, H., Sharma, S., Sharma, S., Kanzaki, H., Matsumura, H., Saitoh, H., Mitsuoka, C., Utsushi, H., Uemura, A., Kanzaki, E., Kosugi, S., Yoshida, K., Cano, L., Kamoun, S., Terauchi, R.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8 Pages: e68529
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0068529
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The rice resistance protein pair RGA4/RGA5 recognize the Magnaporthe oryzae effectors AVR-Pia and AVR-CO39 by direct binding. (2013)
  • Author(s): Cesari, S., Thilliez, G., Ribot, C., Chalvon, V., Michel, C., Jauneau, A., Rivas, S., Alaux, L., Kanzaki, H., Okuyama, Y., Morel, J.B., Fournier, E., Terauchi, R., Kroj, T.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 25 Pages: 1463-1481
  • DOI: 10.1105/tpc.112.107201
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MutMap-Gap: whole-genome resequencing of mutant F2 progeny bulk combined with de novo assembly of gap regions identifies the rice blast resistance gene Pii. (2013)
  • Author(s): Takagi H., Uemura A., Yaegashi H., Tamiru M., Abe A., Mitsuoka C., Utsushi H., Natsume S., Kanzaki H., Matsumura H., Saitoh H., Yoshida K., Cano L.M., Kamoun S., Terauchi R.
  • Journal Title: New Phytologist Volume: 200 Pages: 276-283
  • DOI: 10.1111/nph.12369. Epub 2013 Jun 24.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] いもち病菌（Magnaporthe oryzae）非病原力遺伝子AVR-Pikと相互作用するイネタンパク質の同定 (2014)
  • Author(s): 神崎洋之、斉藤宏昌、藤崎恒喜、小林光智衣、伊藤和江、神崎英子、三岡周子、Mark Banfield、Sophien Kamoun、寺内良平
  • Organizer: 平成2６年度日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス （富山市）
  • Year and Date: 20140318-20140320
• [Presentation] Rice proteins that interact with the M.oryzae avirulence effector Avr-Pik (2013)
  • Author(s): Hiroyuki Kanzaki, Hiromasa Saitoh, Koki Fujisaki,Michie Kobayashi, Kazue Ito, Eiko Kanzaki, Chikako Mitsuoka,Mark Banfield, Sophien Kamoun
  • Organizer: 2013 International Rice Blast Conference
  • Place of Presentation: Ramada Plaza Jeju Hotel, Jejudo, South Korea（韓国、済州島）
  • Year and Date: 20130820-20130823
• [Book] Protoplast cell death assay to study AVR function in rice (in Methods in Molecular Biology ; Plant Immunity) (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Kanzaki, Kentaro Yoshida, Hiromasa, Saitoh, Muluneh Tamiru and Ryohei Terauchi (Edit. Baul Birch)
  • Total Pages: 269-275
  • Publisher: Springer