2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナス科植物に特異的な病害抵抗性誘導ペプチドSAR8.2の機能解析
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26292024
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
竹本 大吾 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30456587)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 竜彦 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (30362289)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 病害抵抗性 / ジャガイモ疫病菌 / ベンサミアナ / 分泌タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ジャガイモ疫病菌は、世界4大作物の1つであるジャガイモの難防除病原菌である。これまでにジャガイモ野生種由来の抵抗性遺伝子が単離され、疫病菌のエフェクター認識に関わるレセプターをコードすることが報告されている。しかし、抵抗性遺伝子は、対応するエフェクター遺伝子を失った菌株の出現により効力を失うことから、持続的な疫病菌抵抗性ジャガイモ品種の作出には利用できない。タバコ野生種であるベンサミアナの成熟個体は全ての疫病菌レースに抵抗性であり、その解析により恒久的なジャガイモ疫病菌抵抗性機構が明らかに出来ると考えられた。TRVを介したベンサミアナのランダムな遺伝子をサイレンシングした株群を作出し、疫病菌抵抗性が低下する株の選抜により、分泌ペプチド（SAR8.2m）遺伝子を単離した。SAR8.2mの発現を抑制した株では、疫病菌が植物個体全体に進展する。本研究では、この機能未知のSAR8.2mのジャガイモ疫病菌に対する抵抗性における機能を明らかにするために、まず様々な病原菌におけるSAR8.2m の役割を調査した。SAR8.2mサイレンシング株のダイズ茎疫病菌、灰色かび病菌、ウリ類炭疽病菌および青枯病菌に対する抵抗性は対照株と同等であり、SAR8.2mが疫病菌抵抗性に極めて特異的に働いていることが示された。SAR8.2mを処理すると、ファイトアレキシン生合成遺伝子EASなどの発現が誘導されることより、SAR8.2mは内生エリシターとして作用することが示されている。疫病菌抵抗性に関連する情報伝達因子の遺伝子であるSGT1、WIPK/SIPK、EIN2などをサイレンシングし、SAR8.2mによる抵抗性誘導への影響について解析を行なったところ、これら遺伝子のサイレンシング株でEASの発現が若干抑制されていたことから、これら情報伝達因子が、NbSAR8.2mのエリシター活性による抵抗性誘導に機能していることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成26年度は、SAR8.2mのサイレンシング株が様々な病原菌への抵抗性に必要でないことが明確に示され、その機能がジャガイモ疫病菌に対して極めて特異的であることが見出された。またSAR8.2mの内生エリシターとしての活性に、SGT1、WIPK/SIPK、EIN2などのエチレン情報伝達系の活性化に関与する因子が必須であることが示された。以上の結果は、SAR8.2m がエリシターとして機能すると同時に、ジャガイモ疫病菌に特異的に作用する異なる活性を持つことを示唆した。さらに、SAR8.2m-GFPをベンサミアナに発現させ、ジャガイモ疫病菌を接種すると、SAR8.2m-GFPが病原菌の菌糸に移行することを示す予備的結果が得られており、この結果もSAR8.2mがジャガイモ疫病菌に直接作用することでベンサミアナの抵抗性に寄与しているという推測を支持している。このように、今年度は今後の解析に必要な新たな知見が順調に得られたことより、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果を踏まえて、今後はベンサミアに生産されたSAR8.2mのジャガイモ疫病菌菌糸への移行機構、およびその作用機構の解析を中心に進める。
1) SAR8.2m各ドメインのジャガイモ疫病菌への移行への役割の解析 SAR8.2mは、N末端から、シグナルペプチド、SAR8.2ファミリーに保存されている領域（Conserved region）および可変領域（Variable region）に分けられる。そこで、これらドメインを欠損した変異SAR8.2m-GFPを作出し、アグロバクテリウムを介した一過的発現により、細胞外への移行およびジャガイモ疫病菌菌糸への移行におけるこれら領域の役割を調査する。
2) 成熟型SAR8.2mの構造解析 上記SAR8.2m-GFPを発現したベンサミアナ葉から、GFP抗体を用いたアフィニティー生成により、成熟型SAR8.2mのN末端を特定する。また野生株およびSAR8.2mサイレンシング株の細胞間隙のペプチドを回収し、質量分析により、成熟型SAR8.2mのアミノ酸配列を特定する。
3) SAR8.2m相互作用因子の単離 ジャガイモ疫病菌を接種したベンサミアナのcDNAから作製したライブラリーを用いて、SAR8.2mと相互作用するジャガイモ疫病菌の因子を探索する。また、すでに報告されているジャガイモ疫病菌の形質転換法を当研究室でも確立し、SAR8.2mを発現させたジャガイモ疫病菌の病原性への影響や、菌糸内でのSAR8.2mとターゲット因子の相互作用を調査する。
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