宿主特異的毒素を介した植物・糸状菌の分子応答機構の解明

• Project/Area Number: 13039011
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 秋光 和也 香川大学, 農学部, 助教授 (80263888)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥5,200,000); Fiscal Year 2002: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2001: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: 宿主特異的毒素 / ACR毒素 / レセプター / ミトコンドリア / 糸状菌 / カンキツ / 植物抵抗性 / プロセッシング / Alternaria / brown spot病 / 宿主特異性 / 抵抗性

Research Abstract

ACR毒素に対する宿主のレセプター遺伝子探索を進め、ドーパミン、グルタミン酸、黄体形成ホルモン等のレセプター遺伝子の部分領域と相同性を示すミトコンドリアゲノム遺伝子ACRSを単離し、ACR毒素への感受性/抵抗性は本遺伝子mRNAへのプロセッシングの有無により決定されることを証明した。また、ACR毒素に抵抗性を示すカンキツ2品種の細胞を融合させると、毒素抵抗性の2品種由来にも関わらず、その融合体からの再生体はすべて毒素に感受化することを発見し、さらにこの再生体はすべてサイブリットであり、核とオルガネラが別々の親由来であり、毒素抵抗性の2品種由来の細胞融合再生体が毒素感受性になったのは、ミトコンドリア遺伝子であるレセプター遺伝子のmRNAが、由来の異なる核のプロセッシング酵素に切断されず、レセプターが翻訳され、毒素に感受化することを証明した。これらの結果により、本毒素への感受性/抵抗性は、ミトコンドリアにおけるACRSmRNAへのプロセッシングの有無により決定されることを明確にした。
さらに、ラフレモン葉へは毒性を示さず、むしろ抵抗性誘導因子(エリシター)として働くことを明かにした宿主特異的ACT毒素合成遺伝子、およびペクチン分解酵素遺伝子の単離と、それらの標的遺伝子欠損菌の作出に成功した。また、防御関連遺伝子の単離のために、ラフレモン葉に非病原性Alternaria属菌を噴霧接種し、2時間後のRNAを無処理葉のRNAでサブトラクション後のmRNAをクローン化し、500クローンの配列を決定した。その結果、全体の16%が抵抗性またはストレス応答に関与すると報告されている遺伝子の部分配列であり、その中からリポキシゲナーゼ、ハイドロペルオキシドリアーゼ、エポキシハイドロラーゼ、キチナーゼ、プロテアーゼ阻害蛋白、ペクチナーゼ阻害蛋白の全長単離、PAL, CHS, HMGR, HMGS, GTP結合蛋白Rab,14-3-3蛋白の部分配列の単離と発現挙動の解析等に成功した。

Research Products

• [Publications] Otani, K., Yamamoto, H., Akimitsu, K.: "Sensitivity to Alternaria alternata toxin in citrus because of altered mitochondrial RNA processing"Proceedings of National Academy of Sciences of the USA. 99. 2439-2444 (2002)
• [Publications] Hatta, R., Ito, K., Hosaki, Y., Tanaka, T., Tanaka, A., Yamamoto, M., Akimitsu, K., Tsuge, T.: "A conditionally dispensable chromosome controls host-specific pathogenicity in the fungal plant pathogen Alternaria alternata"Genetics. 171. 59-70 (2002)
• [Publications] Peever, T.L., Ibaez, A., Akimitsu K., Timmer, L.W.: "Worldwide Phylogeography of the Citrus Brown Spot Pathogen, Alternaria alternata"Phytopathology. 92. 794-802 (2002)
• [Publications] Gotoh, Y., Nalumpang, S., Isshiki, A., Utsumi, T., Gomi, K., Akimitsu, K.: "A cDNA encoding polygalacturonase-inhibiting protein induced in citrus leaves by polygalacturonase of Alternaria citri"Journal of General Plant Pathology. 68. 57-61 (2002)
• [Publications] Gomi, K., Itoh, N., Yamamoto, H., Akimitsu, K.: "Characterization and Functional Analysis of Class I and II Acidic Chitinase cDNA from Rough Lemon"Journal of General Plant Pathology. 68. 191-199 (2002)
• [Publications] Gomi, K., Yamamoto, H., Akimitsu, K.: "Characterization of Lipoxygenase gene in rough lemon induced by Alternaria alternata"Journal of General Plant Pathology. 68. 21-30 (2002)
• [Publications] Ohtani, K., Yamamoto, H., Akimitsu, K.: "Sensitivity to Alternaria alternata toxin in Citrus because of Altered Mitochondrial RNA Processing"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 2439-2444 (2002)
• [Publications] Isshiki, A., Akimitsu, K., Yamamoto, M., Yamamoto, H: "Endopolygalacturonase is essential for citrus black rot caused by Alternaria citri but not brown spot caused by Alternaria alternata"Mol. Plant-Microbe Interactions. 14. 749-757 (2001)
• [Publications] Okazaki, K., Amano, T., Morimoto, T., Hayakawa, S., Akimitsu, K.: "Cloning and nucleotide sequence of the mycodextranase from Streptomycetes sp. J-13-3"Biosci. Biotechnol. Biochem.. 65. 1684-1687 (2001)
• [Publications] Hatta, R., Ito, K., Hosaki, Y., Akimitsu, K., Tsuge, T.: "A Conditionally Dispensable Chromosome Controls Host-Specific in the Fungal Plant Pathogen Alternaria alternata"Genetics. (in press). (2002)
• [Publications] Nalumpang, S., Gotoh, Y., Tsuboi, Yamamoto, H., Akimitsu, K.: "Functional Characterization of Citrus Polygalacturonase-inhibiting Protein"J. Gen. Plant Pathol.. (in press). (2002)
• [Publications] Gomi, K., Akimitsu, K., Yamamoto, H.: "Characterization of Lipoxygenase Gene in Rough Lemon Induced by Alternaria alternata"J. Gen. Plant Pathol.. (in press). (2002)
• [Publications] Akimitsu, K., Ohtani, K., Gotoh, Gomi, K., Yamamoto H.: "Citrus Responses to a Pathogenicity Factor : The Brown Spot Disease Caused by the Rough Lemon Pathotype of Alternaria alternata"Delivery and Perception of Pathogen Signals in Plants APS Press. 202-211 (2001)