青枯病感受性誘導機構の解明と青枯病感受性感知システムの開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25292029
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 曵地 康史 高知大学, 教育研究部総合科学系, 教授 (70291507)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大西 浩平 高知大学, 教育研究部総合科学系, 教授 (50211800) ; 木場 章範 高知大学, 教育研究部総合科学系, 教授 (50343314)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 青枯病 / 感受性 / 植物免疫 / エフェクター

Outline of Annual Research Achievements

感受性誘導阻害により、植物の自然免疫を活用する青枯病防除技術開発の基盤研究として、青枯病感受性誘導機構を網羅的に解明することを目的とする。その目的を達成するために、第一に、青枯病菌のⅢ型分泌系構築機構を解明するとともに、Ⅲ型分泌系を介して宿主植物内に分泌する、植物免疫阻害による感受性誘導を行うエフェクターの同定・機能解析を行う。第二に、宿主植物における青枯病感受性誘導シグナル伝達系を解明する。これらの青枯病感受性誘導に関わる青枯病菌-宿主植物相互作用の結果を基に、青枯病感受性感知システムを開発し、青枯病感受性誘導機構を網羅的に解明する。
その中で、平成26年度は、(1)青枯病菌日本株における青枯病感受性誘導エフェクターの機能解析と(2)青枯病感受性誘導シグナル伝達系の解明　を実施した。
とくに、青枯病菌日本株のエフェクターのNicotiana benthamianaでの一過的発現系を確立するとともに、青枯病菌におけるエフェクター発現制御系の解明を行った。とくに、エフェクター遺伝子の発現を制御する新たな転写制御因子として、PrhNタンパク質を同定するとともに、PrhNによる発現制御機構と青枯病菌の病原性について解明した。さらに、先行研究で明らかになったエフェクター遺伝子の転写制御因子PrhGタンパク質とHrpGタンパク質の機能解析を行い、それぞれのタンパク質のC端に、転写活性を支配するドメインが存在することを明らかにした。また、N. benthamianaの植物免疫阻害に主要な働きをするフォスファチジン酸脱リン酸化酵素遺伝子のプロモータ領域を特定することができ、青枯病感受性感知システムの構築が可能となった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

青枯病感受性誘導に関わる青枯病菌日本株のエフェクターの網羅的同定にはいたらなかったが、エフェクター遺伝子の発現制御機構の全容解明に近づいた。さらに、先行研究において、青枯病菌の細胞間隙におけるコロニー化機構が解明されたことにより、青枯病菌は細胞間隙に侵入後、宿主植物の細胞表面に固着し、Ⅲ型分泌系を構築し、エフェクター分泌を宿主細胞内に分泌し、植物免疫を阻害することで、宿主細胞表面で増殖し、その増殖によりクオラムセンシングが起動し、バイオフィルム形成を行うことを明らかにされた。さらに、このバイオフィルム形成時に青枯病菌が産生するラルフラノン類化合物は、セカンドメッセンジャーとして、バイオフィルム形成と宿主植物との相互作用に関わる、Ⅲ型分泌系構築にも関わる二成分制御系の恒常的発現に関わることを明らかにした。これらの結果から、青枯病菌の細胞間隙でのコロニー化時の、エフェクターの宿主細胞内への注入と作用時期の推定を行うことができ、青枯病感受性感知システムの構築に有益な知見を得ることができた。

Strategy for Future Research Activity

本研究の目的である(1)青枯病菌のⅢ型分泌系構築機構を解明するとともに、Ⅲ型分泌系を介して宿主植物内に分泌する、植物免疫阻害による感受性誘導を行うエフェクターの同定・機能解析、および(2)宿主植物における青枯病感受性誘導シグナル伝達系の解明それぞれを推進するとともに、これらの結果を基に、青枯病感受性誘導に関わる青枯病菌-宿主植物相互作用をomics解析により解明する。これらの青枯病感受性誘導に関わる青枯病菌-宿主植物相互作用の結果を基に、青枯病感受性感知システムを開発し、青枯病感受性誘導機構を網羅的に解明する。

Research Products

• [Journal Article] PrhN, a putative marR family transcriptional regulator, is involved in positive regulation of type III secretion system and full virulence of Ralstonia solanacearum (2015)
  • Author(s): Zhang, Y., Luo, F., Wu, D., Hikichi, Y., Kiba, A., Igarashi, Y., Ding W. and Ohnishi, K.
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 6 Pages: 357
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.00357
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The C-terminal extension of PrhG impairs its activation of hrp expression and virulence in Ralstonia solanacearum (2015)
  • Author(s): Zhang, Y., Luo, F., Hikichi, Y., Kiba, A., Igarashi, Y. and Ohnishi, K.
  • Journal Title: FEMS Microbiology Letters, Volume: 362 Pages: fnv026
  • DOI: 10.1093/femsle/fnv026
• [Journal Article] Implication of limited iron acquisition of Pseudomonas cichorii strain SPC9018 in reduction of its virulence on eggplant (2015)
  • Author(s): Ullah Md Wali, Risa Maenaka, Yuka Mori, Daisei Ueno, Kenji Kai, Kouhei Ohnishi, Akinori Kiba, Hideo Hayashi, and Yasufumi Hikichi
  • Journal Title: Journal of General Plant Pathology Volume: 81 Pages: 136-141
  • DOI: 0.1007/s10327-014-0569-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Discrimination of sweet pepper-virulent isolates among Corynespora cassiicola isolates from black blight on eggplant by multiplex polymerase chain reaction (2015)
  • Author(s): Yoshifumi Shimomoto, Akinori Kiba and Yasufumi Hikichi
  • Journal Title: Journal of General Plant Pathology Volume: 81 Pages: 226-231
  • DOI: 10.1007/s10327-015-0584-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SEC14 phospholipid transfer protein is involved in lipid signaling-mediated plant immune responses in Nicotiana benthamiana. (2014)
  • Author(s): Kiba, A., Galis, I., Hojo, Y., Ohnishi, K., Yoshioka, H., Hikichi, Y.,
  • Journal Title: Plos One Volume: 9 Pages: e98150
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098150
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Involvement of Ralfuranone Production in the Virulence of Ralstonia solanacearum OE1-1 (2014)
  • Author(s): Kenji Kai, Hideyuki Ohnishi, Yuka Mori, Akinori Kiba, Kouhei Ohnishi, and Yasufumi Hikichi
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: 15 Pages: 2590-2597
  • DOI: 10.1002/cbic.201402404
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Heat shock protein 70 is required for tabtoxinine- B-lactam-induced cell death in Nicotiana benthamiana (2014)
  • Author(s): Ito, M., Yamamoto, Y., Kim, C-S., Ohnishi, K., Hikichia, Y., Kiba, A.
  • Journal Title: Journal of Plant Physiology Volume: 171 Pages: 173-178
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2013.10.012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Functional characterization of the mutations in Pepper mild mottle virus overcoming tomato tm-1-mediated resistance (2014)
  • Author(s): Mizumoto, H., Morikawa, Y., Ishibashi, K., Kimura, K., Matsumoto, K., Tokunaga, M., Kiba, A., Ishikawa, M., Okuno, T.,and Hikichi, Y.
  • Journal Title: Molecular Plant Pathology Volume: 15 Pages: 479-487
  • DOI: 10.1111/mpp.12107
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Novel type of adenylyl cyclase participates in tabtoxinine-β-lactam-induced cell death and occurrence of wildfire disease in Nicotiana benthamiana (2014)
  • Author(s): Makoto Ito, Hirotaka Takahashi, Tatsuya Sawasaki, Kouhei Ohnishi, Yasufumi Hikichi, Akinori Kiba
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 9 Pages: e27420
  • DOI: 10.4161/psb.27420
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Silencing of DS2 aminoacylase-like genes confirms basal resistance to Phytophthora infestans in Nicotiana benthamiana (2014)
  • Author(s): Nakano, M., Nishihara, M., Yoshioka, H., Ohnishi, K., Hikichi, Y., Kiba, A.
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 9 Pages: e28004
  • DOI: 10.4161/psb.28004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] furanone 合成酵素をコードするralA遺伝子は、青枯病菌のバイオフィルム形成に関与する (2015)
  • Author(s): 森 友花・大西秀幸・井上加奈子・池田健一・中屋敷均・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • Organizer: 日本植物病理学会平成27年度大会
  • Place of Presentation: 明治大学（東京都・千代田区）
  • Year and Date: 2015-03-29 – 2015-03-31
• [Presentation] 青枯病菌のバイオフィルムの形成への菌体外多糖の関与 (2015)
  • Author(s): 森 友花・東本周樹・井上加奈子・池田健一・中屋敷均・木場章範・大西浩平・曵地康史
  • Organizer: 日本植物病理学会平成27年度大会
  • Place of Presentation: 明治大学（東京都・千代田区）
  • Year and Date: 2015-03-29 – 2015-03-31
• [Presentation] 青枯病菌のクオルモンに関する機能学的・分子系統学的解析 (2015)
  • Author(s): 石川詩歩・森友花・東本周樹・嶋谷美香・大西秀幸・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • Organizer: 日本植物病理学会平成27年度大会
  • Place of Presentation: 明治大学（東京都・千代田区）
  • Year and Date: 2015-03-29 – 2015-03-31
• [Presentation] マンノース結合型レクチンは，青枯病菌のトマト細胞上でのバイオフィルム形成に関わる (2015)
  • Author(s): 森友花・東本周樹・大西秀幸・石川詩歩・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • Organizer: 第88回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場（岐阜県・岐阜市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] DS1-フォスファチジン酸フォスファターゼ抑制植物における植物免疫活性化機構の解析 (2014)
  • Author(s): 木場 章範・中野 真人・吉岡 博文・大西 浩平・曵地 康史
  • Organizer: 第２７回植物脂質シンポジウム
  • Place of Presentation: 静岡市産学交流センター（静岡県・静岡市）
  • Year and Date: 2014-11-28 – 2014-11-29
• [Presentation] For development of sustainable control system of plant bacteria diseases (2014)
  • Author(s): Yasufumi Hikichi
  • Organizer: The 5th Asian Conference on Plant Pathology
  • Place of Presentation: Empress Convention Center (Chiang Mai, Thailand)
  • Year and Date: 2014-11-03 – 2014-11-06
  • Invited
• [Presentation] NtrB-NtrC two component system is necessary for growth of Ralstonia solanacearum in host xylem (2014)
  • Author(s): Hirotaka Uchi, Yuka Mori, Akinori Kiba, Yasufumi Hikichi and Kouhei Ohnishi
  • Organizer: The 3rd Korea-Japan Joint Symposium
  • Place of Presentation: Pukyong National University (Busan, Korea)
  • Year and Date: 2014-10-22 – 2014-10-25
• [Presentation] NtrB-NtrC二成分制御系は青枯病菌の宿主導管内での増殖に必須である (2014)
  • Author(s): 内弘貴・木場章範・曵地康史・大西浩平
  • Organizer: 平成26年度日本植物病理学会関西部会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山県・富山市）
  • Year and Date: 2014-09-27 – 2014-09-28
• [Presentation] トマト植物の細胞間隙に接する細胞表面でのバイオフィルム形成は、青枯病菌の病原性に関与する (2014)
  • Author(s): 森友花・甲斐建次・大西秀幸・井上加奈子・池田健一・中屋敷均・大西浩平・木場章範・曵地康史
  • Organizer: 植物微生物研究会第24回研究交流会
  • Place of Presentation: 佐賀大学（佐賀県・佐賀市）
  • Year and Date: 2014-09-19 – 2014-09-21
• [Presentation] Ralfuranone類は青枯病菌のバイオフィルム形成に関与する (2014)
  • Author(s): 大西秀幸・甲斐建次・森友花・木場章範・大西浩平・曵地康史・林英雄
  • Organizer: 2014年度日本農芸化学会関西支部大会第486回講演会
  • Place of Presentation: 奈良先端科学技術大学（奈良県・生駒市）
  • Year and Date: 2014-09-19 – 2014-09-20
• [Presentation] Biofilm formation of Ralstonia solanacaerum in intercellular spaces and implication of ralfuranones in its biofilm formation (2014)
  • Author(s): Yuka Mori, Hideyuki Ohnishi, KanakoInoue, Kenichi Ikeda, Hitoshi Nakayashiki, Shiho Ishikawa, AkinoriKiba, KouheiOhnishi, Kenji Kai, YasufumiHikichi
  • Organizer: The 13th Internationals Conference on Plant Pathogenic Bacteria
  • Place of Presentation: Shanghai Everbright International Hotel (Shanghai, China)
  • Year and Date: 2014-06-08 – 2014-06-13
• [Presentation] 青枯病菌hrpレギュロン調節遺伝子の宿主植物内における発現解析 (2014)
  • Author(s): 大西浩平・大石和矢・木場章範・曵地康史
  • Organizer: 日本植物病理学会平成26年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [Presentation] トマト植物の細胞間隙に接する細胞表面で青枯病菌はバイオフィルムを形成する (2014)
  • Author(s): 森友花・井上加奈子・池田健一・中屋敷均・尾上孝利・木場章範・曵地康史
  • Organizer: 日本植物病理学会平成26年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [Presentation] Ralfuranone類は青枯病菌のバイオフィルム形成に関与する (2014)
  • Author(s): 甲斐建次・大西秀幸・森友花・石川詩歩・木場章範・大西浩平・曵地康史
  • Organizer: 日本植物病理学会平成26年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04