2014 Fiscal Year Annual Research Report
植物のROS・膜交通シグナル制御機構の解明に基づく新奇植物免疫活性化剤の創出
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26292032
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部, 教授 (50211884)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
来須 孝光 東京工科大学, 応用生物学部, 助教 (50422499)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 膜交通系 / 活性酸素種 / カルシウムイオン / 植物免疫 / 植物防除剤 / PI3キナーゼ / NADPHオキシダーゼ / 抵抗性誘導剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PI3キナーゼ阻害剤前処理により、病原菌由来の感染シグナル分子により誘導される一連の感染防御応答が亢進されることを見出した。PI3Kは、複数の細胞内膜交通系の制御に関与する。そこでシロイヌナズナ植物体を用いた実験系を構築し、エンドサイトーシスなど各種膜交通系の変異体を用いて、flg22誘導性の感染防御応答に対するPI3K阻害剤の効果を比較解析した。野生型株においてPI3K阻害剤前処理によりflg22誘導性のROS生成が亢進した。一方、一部の膜交通系変異体では、ROS生成が亢進すると共に、PI3K阻害剤による亢進効果の抑制が見られた。受容体FLS2はflg22を受容するとエンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれ、最終的に液胞に輸送され分解される。そこで、flg22を受容後のFLS2-GFPの細胞内動態を共焦点顕微鏡により定量的にイメージング解析し、受容体の細胞内動態とROS生成等の防御応答に対する、PI3K阻害剤の影響を解析した。
病原菌由来の感染シグナル分子により誘導される活性酸素種(ROS)生成パターンと遺伝子発現や過敏感細胞死等の防御応答との相関性に基づく、ROS生成を指標とした簡便な植物免疫制御剤のスクリーニング系を用いて、ケミカルライブラリーから植物免疫活性化剤候補化合物を選抜した。各種マーカー遺伝子の発現に対する候補化合物の影響を解析すると共に、耐病性･耐虫性検定や、各種ホルモン生合成/シグナル伝達系の欠損変異体を用いた化合物の作用点の解析を進めた。
一方、感染防御応答に伴うROS生成を抑制する化合物も、植物の防御応答機構解明の有用なツールとなる。そこで、構築した選抜系を改変して、ROS生成を強く抑制する化合物を選抜した。NADPHオキシダーゼ/Rbohの異種発現系解析の結果、一部の化合物はRbohの新規阻害剤と考えられた。
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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
シロイヌナズナの変異体を用いた実験系を構築でき、遺伝学とケミカルバイオロジーの融合研究が進展している。一方で、遺伝子発現解析については、実験毎に、当初の予想を上回るデータのばらつきが見られ、より正確なデータを得るためには、実験材料の生育条件や、処理条件、遺伝子発現解析実験法などの精査が必要となることが明らかになった。現在、それを克服すべく実験を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 感染防御応答における膜交通系の動態の解析、2) 膜交通系制御によるROSシグナル･感染防御応答の亢進機構の解明を進めると共に、3) JA系を亢進する物質の探索と評価を進め、殺生菌･虫害･傷害も念頭に置いた既存の戦略とは全く発想の異なる植物免疫活性化剤の創出を目指す。
遺伝子発現解析のデータの正確性の向上や大規模な網羅的解析技術の導入と解析の高度化等について検討を進める。
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| Causes of Carryover |
予算を有効活用するため、性急に化合物を購入することなく、大規模なケミカルスクリーニングを開始する前の条件検討を慎重に進めたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ケミカルスクリーニングや化合物の効果の解析を効率的に進めるため、優れた博士研究員を雇用し、研究を加速する計画である。
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[Journal Article] Autophagy supports biomass production and nitrogen use elliciency at the vegetative stage in rice.2015
Author(s)
Wada S, Hayashida Y, Izumi M, Kurusu T, Hanamata S, Kanno K, Kojima S,Yamaya T, Kuchitsu K, ~fakino A, Ishida II
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Journal Title
Plant Physiology
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] イネの感染防御応答及び脂質代謝におけるオートファジーの役割の解析2014
Author(s)
二平耕太朗、来須孝光、高橋章夫、岡咲洋三、安藤大智、佐谷南海子、北畑信隆、花俣繁、小嶋美紀子、榊原均、斉藤和季、朽津和幸
Organizer
東京理科大学総合研究機構 RNA科学総合研究センター公開シンポジウム ｢RNA科学のこれから―その可能性と展望」
Place of Presentation
東京理科大学葛飾キャンパス・図書館大ホール（東京都）
Year and Date
2014-12-22 – 2014-12-22
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[Presentation] 新規植物免疫活性化剤候補化合物の選抜と作用機構の解析2014
Author(s)
吉川岳史、北畑信隆、八木智華子、来須孝光、浅見忠男、朽津和幸
Organizer
東京理科大学総合研究機構 RNA科学総合研究センター公開シンポジウム ｢RNA科学のこれから―その可能性と展望」
Place of Presentation
東京理科大学葛飾キャンパス・図書館大ホール（東京都）
Year and Date
2014-12-22 – 2014-12-22
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[Presentation] 植物の実りのイメージング2014
Author(s)
朽津 和幸
Organizer
イメージングフロンティアシンポジウム2014
Place of Presentation
東京理科大学野田キャンパス（千葉県）
Year and Date
2014-12-20 – 2014-12-20
Invited
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[Book] Peptide Science 20142015
Author(s)
Nara M, Miyakawa T, Tanokura M, Kuchitsu K, Shimizu T, Morii H
Total Pages
369（235-236）
Publisher
Protein Research Foundation.
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