植物多価ワクチンにより誘導される防御応答遺伝子の発現解析とDNAアレイ作出

• Project/Area Number: 04F04537
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Plant pathology
• Research Institution: National Institute for Agro-Environmental Sciences
• Principal Investigator: 石井 英夫 独立行政法人農業環境技術研究所, 化学環境部, 研究リーダー
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): DEEPAK S.A. 独立行政法人農業環境技術研究所, 化学環境部, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 全身獲得抵抗性 / 植物免疫 / 抵抗性誘導 / プラントアクティベーター / アシベンゾラルSメチル / フェニルプロパノイド系 / リグニン / 遺伝子発現解析

Research Abstract

「植物多価ワクチン」アシベンゾラルSメチル(ASM)による全身抵抗性の誘導・発現過程で、キュウリ細胞壁におけるリグニンの蓄積が炭疽病菌の侵入に対する物理的障壁として働くことが明らかになっている。そこで、フェニルプロパノイド系酵素などリグニン生成に関連する酵素であるlignin peroxidase(LPO)、caffeoyl-CoA O-methyltransferase(CCOAMT)、cinnamyl alcohol dehydrogenase(CAD)、さらにはNADPH oxidaseやcalcium-dependent proteinkinase(CDPK)、たんぱく質りん酸化酵素(MAPK)等の遺伝子をキュウリからクローニングし、塩基配列を決定した。また、これに基づいて特異的プライマーを作製し、リアルタイムPCRによる遺伝子発現解析を行った。全身抵抗性を誘導したキュウリ葉では、ASM処理6〜12時間後にLPOやMAPK、CDPK、NADPH oxidaseの遺伝子発現が有意に増大し、細胞壁における過酸化水素やリグニンの蓄積に関するこれまでの実験結果ともよく一致した。一方、フェニルアラニンアンモニアリアーゼの下流に位置するCCOAMT、CADの遺伝子発現には、有意な違いがみられなかった。このほか、転写因子やたんぱく質分泌等に関連する遺伝子に関して発現解析を行った。
次に薬用植物等の抽出物を蒸留水で希釈し、鉢植えキュウリ苗に散布、風乾後、炭疽病菌またはうどんこ病菌を接種して発病抑制効果を調べた。供試した植物抽出物80種のうち、炭疽病に対してはユッカ葉、カムカム種子、ガンハクサイ根茎の100倍希釈液が、対照の蒸留水散布に比べて80%以上、グアバ葉、チャの実の100倍液が70%以上の安定した発病抑制率を示した。また、うどんこ病に対してはタマリンド種皮と藤茶葉の100倍液が80%以上の発病抑制率を示した。供試サンプルの中には、培地上で菌の生育を強く阻害するものも見られたため、現在有効成分の同定や作用機構の解明を進めている。