2018 Fiscal Year Annual Research Report
植物の被食害認識のための化学シグナル受容機構
Publicly Offered Research
| Project Area | Frontier research of chemical communications |
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| Project/Area Number |
18H04630
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
有村 源一郎 東京理科大学, 基礎工学部生物工学科, 准教授 (60505329)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エリシター / 受容体 / 防御応答 / ダイズ / シロイヌナズナ / ハスモンヨトウ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
害虫の唾液内に含まれるエリシターは植物の防御応答を誘導する分子であるが、奇主植物におけるエリシター受容体の同定には至ってはいない。本研究では、ハスモンヨトウ幼虫唾液内オリゴ糖成分のエリシター受容体をダイズ（GmHERK）ならびにシロイヌナズナ（AtHERK）において同定し、HERKを介した寄主植物における防御応答メカニズムの解明を試みた。
害虫由来エリシターを認識する受容体タンパク質を同定するために、ダイズreceptor-like kinase (RLK)ファミリーから受容体候補遺伝子を選抜し、これらを恒常的に発現する組換えシロイヌナズナを作出した。15候補遺伝子の過剰発現シロイヌナズナ系統に、ハスモンヨトウ幼虫吐き戻し液(OS)を処理したところ、2系統における防御遺伝子PDF1.2の発現量が野生株よりも顕著に誘導された。また、サイズ排除クロマトグラフィーによって精製された、糖化合物を含むエリシター画分（Frα）を上記2系統に処理した場合においても、PDF1.2の発現は野生株と比べて亢進されたことから、HERKは糖エリシターに特異的に応答する受容体である可能性が示唆された。さらに、ウイルスベクターを用いてGmHERKの発現を抑制したノックダウンダイズ系統を作出しFrα処理を行ったところ、防御遺伝子の発現量が野生株に比べて有意に低下した。
また、ダイズHERK相同性遺伝子であるAtHERK候補遺伝子の欠損変異株（5系統 : R1～5）にOSを処理したところ、野生株と比べてR2系統（herk1）では、PDF1.2の発現量が有意に低下した。また、AtHERK1は細胞膜上でホモ2量体を形成し、下流因子であるPBL27に情報伝達する可能性も示唆された。これらの結果から、ダイズとシロイヌナズナの両HERKは害虫由来エリシター受容体システムにおける鍵因子として機能することが結論された。
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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
実験は計画通りに進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
エリシター分子とHERKの分子間相互作用の確認、エリシター認識時に受容体複合体を形成する相互作用タンパク質の同定、下流シグナル伝達系ネットワークの解明を試みる。エリシターの更なる精製も進める。具体的には、以下の３研究項目を実施する。
項目１ エリシターの精製および同定
項目２ AtHERKの同定および分子機能の解明
項目３ AtHERK相互作用タンパク質の同定
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Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Overexpression of geraniol synthase induces heat stress susceptibility in Nicotiana tabacum2019
Author(s)
Ashita Hamachi, Masahiro Nisihara, Shiori Saito, Hojun Rim, Hideyuki Takahashi, Monirul Islam, Takuya Uemura, Toshiyuki Ohnishi, Rika Ozawa, Massimo E. Maffei, Gen-ichiro Arimura
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Journal Title
Planta
Volume: 249
Pages: 235-249
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] JRE4 is a master transcriptional regulator of defense-related steroidal glycoalkaloids in tomato2018
Author(s)
Masaru Nakayasu, Naoki Shioya, Masahito Shikata, Chonprakun Thagun, Ayman Abdelkareem, Yoshihiro Okabe , Tohru Ariizumi, Gen‐ichiro Arimura, Masaharu Mizutani, Hiroshi Ezura, Takashi Hashimoto, Tsubasa Shoji
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Journal Title
The Plant Journal
Volume: 94
Pages: 975-990
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] ダイズの食害応答を制御する糖エリシターの受容機構の解明2019
Author(s)
上村卓矢, 八須匡和, 星野稜介, 根本圭一郎, 吉田彩子, 三浦成敏, 西山真, 西山千春, 堀戸重臣, 出崎能丈, 澤崎達也, 有村源一郎
Organizer
第60回日本植物生理学会年会
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[Presentation] Herbivore elicitor receptors in plants2019
Author(s)
Takuya Uemura, Masakazu Hachisu, Ryosuke Hoshino, Keiichirou Nemoto, Ayako Yoshida, Shigetoshi Miura, Makoto Nishiyama, Chiharu Nishiyama, Shigeomi Horito, Yoshitake Desaki, Tatsuya Sawasaki, Gen-ichiro Arimura
Organizer
The 1st International Symposium on the Chemical Communication (ISCC2019)
Int'l Joint Research
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[Presentation] イネ科モデル植物ミナトカモジグサにおけるサリチル酸依存型制御因子BdNPRの機能解明2018
Author(s)
星野稜介, 上村卓矢, 福田達彦, 早瀬麟太郎, 清水弘平, 根本圭一郎, 野澤彰, 澤崎達也, 吉田彩子, 西山真, 西山千春, 安部洋, 有村源 一郎
Organizer
第41回日本分子生物学会年会
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