2013 Fiscal Year Research-status Report

白葉枯病菌TALエフェクター群によるイネの感受性誘導機構とその多様性に関する研究

Research Project

Project/Area Number	25450062
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution	Kyoto Prefectural University
Principal Investigator	津下誠治京都府立大学, 生命環境科学研究科(系), 准教授 (10254319)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	イネ白葉枯病菌 / TALエフェクター / type III分泌タンパク質
Research Abstract	白葉枯病菌日本系統MAFF311018は16個のTALエフェクター(transcriptional activator-like effectors; TALEs)をもつ。TALEsはtype III分泌装置を介して植物細胞内に導入され、細菌の病原力・非病原力に関与することが明らかとなってきた。一方、白葉枯病菌の各系統間では、保有するTALEsの種類および組合せが異なっている。そこで平成25年度はまず、白葉枯病菌MAFF311018のもつTALEsの病原力・非病原力に関わるインベントリーの作成に取り組んだ。 MAFF311018株のもつTALE遺伝子は6つのクラスターにわかれて、ゲノム上に座乗している。本研究ではまず、各クラスターの単独欠損株、および多重変異株を作出し、それらの病原力および非病原力への関与を調べた。その結果、クラスターA欠損株において病原力への低下が認められた。また、そのクラスターに存在するTALE遺伝子を欠損させた変異株を作出することにより、クラスターA内の少なくとも２つの遺伝子が病原力に関与することが明らかとなった。また、クラスターBおよびCについては、それぞれ単独欠損株の病原力は野生株と同様にもかかわらず、それらの二重変異株では著しい病原力の低下が認められた。このことは、それらに含まれているTALE遺伝子は、本細菌の病原力に重要であり、しかも機能的に重複していることが予想された。一方、本菌株のもつTALEsの非病原力因子としての機能を調べたところ、AvrXa3、AvrXa4、AvrXa5、AvrXa8、AvrXa10、AvrXa13としての機能は持たないことがわかった。しかし、AvrXa7、およびAvrXa1としての機能をもつことを示す結果が得られた。ときにAvrXa1については、複数のTALEsがこの機能に関与している可能性が示されている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初の予定においては、病原力および非病原力に関わるTALエフェクター遺伝子の同定を完了する予定であった。しかし、各TALエフェクターの機能的な重複もあり、単独のTALE遺伝子（群）の破壊株では病原力の低下が認められなかった。したがって、TALE遺伝子を複数破壊する多重変異株を作出する必要が生じ、その結果として、研究遂行に遅れが生じた。しかしながら、供試菌株のもつ6つのクラスターのうち、クラスターAに含まれる少なくとも２つが病原力に関与すること、およびクラスターBおよびクラスターCに含まれるTALE遺伝子の少なくとも１つずつが機能的な重複をもって病原力に関わることを明らかにしており、今後研究を推進していきたい。
Strategy for Future Research Activity	上述のように、これまでに病原力に関わるTALE遺伝子の絞り込みが進んでいることから、今後それを同定したうえで、当該遺伝子を発現する形質転換イネの作出を行う。得られた形質転換イネを用いて、(1) 白葉枯病菌および他病原体に対する感受性の増大に関する解析、(2) 既知病害防御応答遺伝子群の発現解析を行うとともに、(3) マイクロアレイ解析、あるいは次世代シークエンサーを用いた解析により、TALE発現イネにおける網羅的遺伝子発現解析を行う。さらに、TALEsは特定の配列をもつイネ遺伝子のプロモーター領域に結合し、その遺伝子の発現を増加させる。また、その結合配列はTALEsの内部反復配列領域から予想できることから、上記(3)の成果、およびイネデーターベースを利用して、イネ遺伝子の中からターゲット遺伝子を推定ならびに同定を行う。その後に、TALE(s)のターゲットとなるイネ遺伝子の機能解析へと向かう予定である。