Visualization of MAP kinase activity by a biosensor in plant immune responses

• Project/Area Number: 17H03772
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Plant protection science
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Yoshioka Hirofumi 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30240245)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2017: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
• Keywords: 植物免疫シグナル / MAPキナーゼ / バイオセンサー / 植物免疫

Outline of Final Research Achievements

In plant immunity, there are two sequential immune responses, PTI (Pattern-triggered immunity) and ETI (Effector-triggered immunity). In both cases, MAP kinases play an important role in the immune responses. The applicant has started the development of a biosensor that spatiotemporally monitors MAP kinase activity at the cell and tissue levels. The purpose of this study is to understand the actual state of population-coordinated biological defense mechanism, and by visualizing MAP kinase activity in response to pathogen infection, it is possible to discover new signal networks in PTI and ETI, presenting a pioneering model system.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生きた細胞でのMAPキナーゼ活性の時空間的観察は、従来の生化学的手法では不可能であったが、バイオセンサーを用いることにより、集団協調的な植物免疫シグナル伝達をライヴイメージングすることが可能となる。本研究で得られる成果は、MAPキナーゼによる基礎抵抗性や免疫細胞死の制御機構を提供するのみでなく、新たな植物免疫誘導剤の開発に貢献するものである。

Research Products

• [Journal Article] Role of salicylic acid glucosyltransferase in balancing growth and defence for optimum plant fitness. (2020)
  • Author(s): Kobayashi, Y., Fukuzawa, N., Hyodo, A., Kim, H., Mashiyama, S., Ogihara, T., Yoshioka, H., Matsuura, H., Masuta, C., Matsumura, T. and Takeshita, M.
  • Journal Title: Molecular Plant Pathology Volume: 21 Issue: 3 Pages: 429-442
  • DOI: 10.1111/mpp.12906
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RNAi of the sesquiterpene cyclase gene for phytoalexin production impairs pre‐ and post‐invasive resistance to potato blight pathogens (2019)
  • Author(s): Yoshioka, M., Adachi, I., Sato, Y., Doke, N., Kondo, T. and Yoshioka, H.
  • Journal Title: Molecular Plant Pathology Volume: 印刷中 Issue: 7 Pages: 907-922
  • DOI: 10.1111/mpp.12802
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 植物を元気にして病気を防ぐ―植物活力剤によるイチゴの病害抑制技術― (2019)
  • Author(s): 鳴坂義弘・鳴坂真理・吉岡博文・吉岡美樹・谷口伸治・石川美友紀・紀岡雄三・野口勝憲
  • Journal Title: 植物防疫 Volume: 73 Pages: 684-688
• [Journal Article] An NADPH oxidase RBOH functions in rice roots during lysigenous aerenchyma formation under oxygen-deficient conditions. (2017)
  • Author(s): Yamauchi, T., Yoshioka, M., Fukazawa, A., Mori, H., Nishizawa, N.K., Tsutsumi, N., Yoshioka, H. and Nakazono, M.
  • Journal Title: The Plant Cell Volume: 印刷中 Issue: 4 Pages: 775-790
  • DOI: 10.1105/tpc.16.00976
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 植物免疫における活性酸素生成誘導のしくみー植物はいかにして病原菌から身を護るのか？ (2017)
  • Author(s): 安達広明・吉岡博文
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 55 Pages: 590-592
  • NAID: 130007437458
• [Presentation] 植物免疫における葉緑体ROSバーストは、フェレドキシンに還元力が蓄積することで誘導される (2020)
  • Author(s): 小川尊也・岡本渓太・稲田太一・安達広明・吉岡美樹・杉浦大輔・森 仁志・三宅親弘・吉岡博文
  • Organizer: 令和2年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] イネのRBOHIを介したROS生成に おけるRLCK185とCDPKによる相 加的効果 (2020)
  • Author(s): 吉岡美樹・山口公志・吉村智美・ 野元美佳・多田安臣・山内卓樹・石井陽大・中園幹生・川崎 努・吉岡博文
  • Organizer: 令和2年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] 植物免疫シグナルを介在するROS センサータンパク質は抵抗性を正に制御する (2020)
  • Author(s): 岡本渓太・小川尊也・稲田太一・安達広明・吉岡美樹・森 仁志・吉岡博文
  • Organizer: 令和2年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] サリチル酸とジャスモン酸シグナルの活性化および拮抗作用を可視化するバイオセンサーの構築 (2020)
  • Author(s): 田中達己・安達広明・吉岡美樹・ 荒川花子・別役重之・多田安臣・ 鳴坂真理・鳴坂義弘・吉岡博文
  • Organizer: 令和2年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] ニジュウヤホシテントウの経口成分に由来するソラニン・チャコニンは植物の免疫反応を誘導する (2020)
  • Author(s): 岩田啓一朗・高橋来人・千賀紀尚・安達広明・石濱伸明・關 光・村中俊哉・吉岡美樹・近藤竜彦・吉岡博文
  • Organizer: 令和2年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] ROS免疫シグナルを介在するROSセンサータンパク質のプロテオーム解析 (2019)
  • Author(s): 岡本渓太・小川尊也・稲田太一・安達広明・吉岡美樹・森 仁志・吉岡博文
  • Organizer: 令和元年度日本植物病理学会関西部会
• [Presentation] 植物免疫応答における葉緑体のROSシグナルは葉緑体の核への凝集に関連する (2019)
  • Author(s): 小川尊也・岡本渓太・稲田太一・安達広明・吉岡美樹・杉浦大輔・吉岡博文
  • Organizer: 令和元年度日本植物病理学会関西部会
• [Presentation] シロイヌナズナMAPKセンサー植物を用いた免疫MAPKの時空間的活性動態 (2019)
  • Author(s): 吉岡美樹・安達広明・石濱伸明・鳴坂真理・鳴坂義弘・高野義孝・吉岡博文
  • Organizer: 令和元年度日本植物病理学会関西部会
• [Presentation] 咀嚼昆虫の食害に対するMAPKの時空間的活性動態における薬理学的研究 (2019)
  • Author(s): 岩田啓一朗・高橋来人・千賀紀尚・安達広明・石濱伸明・吉岡美樹・近藤竜彦・吉岡博文
  • Organizer: 令和元年度日本植物病理学会関西部会
• [Presentation] 植物免疫応答における光合成活性抑制は葉緑体のROS生産を誘導する (2019)
  • Author(s): 小川尊也・安達広明・吉岡美樹・ 杉浦大輔・吉岡博文
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会大会
• [Presentation] 細胞死に連動する植物免疫応答では葉緑体の ROS 生産が誘導される (2019)
  • Author(s): 小川尊也・安達広明・吉岡美樹・ 杉浦大輔・吉岡博文
  • Organizer: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] ニジュウヤホシテントウの食害による MAPK 活性の時空間的動態 (2019)
  • Author(s): 岩田啓一朗・高橋来人・千賀紀尚・ 安達広明・石濱伸明・吉岡美樹・ 近藤竜彦・吉岡博文
  • Organizer: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] WRKYs phosphorylated by MAPK regulate chloroplast-mediated ROS burst in plant immunity (2018)
  • Author(s): Yoshioka, H., Adachi, H., Ishihama, N., Belhaj, K., Takano, Y., Kamoun, S., Sato, M. and Yoshioka, M.
  • Organizer: International Congress of Plant Pathology (ICPP) 2018
• [Presentation] Plant immunity mediated by MAPK-WRKY phosphorylation pathway (2018)
  • Author(s): Yoshioka, H
  • Organizer: 2018 International Symposium on Agricultural Biotechnology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 植物免疫応答におけるROSセンサータンパク質はROS蓄積を制御する (2018)
  • Author(s): 稲田太一・吉岡美樹・安達広明・吉岡博文
  • Organizer: 平成３０年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] Plant immune MAPK-WRKY phosphorylation pathway regulates NADPH oxidase and chloroplast-mediated ROS bursts (2018)
  • Author(s): 吉岡博文・安達広明・吉岡美樹
  • Organizer: 第59回日本植物生理学会年会
• [Presentation] 免疫応答においてMAPK活性を可視化するバイオセンサーの開発 (2017)
  • Author(s): 安達広明、石濱伸明、吉岡美樹、鳴坂真理、鳴坂義弘、吉岡博文
  • Organizer: 平成２９年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] FRET biosensor for plant immune MAPK in Nicotiana benthamiana (2017)
  • Author(s): 安達広明、石濱伸明、吉岡美樹、鳴坂真理、鳴坂義弘、吉岡博文
  • Organizer: 14th Solanaceae and 3nd Cucurbitaceae Joint Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 免疫応答におけるROSセンサータンパク質の関与 (2017)
  • Author(s): 稲田太一・安達広明・吉岡美樹・吉岡博文
  • Organizer: 平成29年度日本植物病理学会関西部会
• [Remarks] 植物免疫学研究室
  • URL: http://www.agr.nagoya-u.ac.jp/%7ebio4283/index.html
• [Remarks] 植物免疫学研究室
  • URL: https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/%7ebio4283/pg12.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物免疫ホルモンであるサリチル酸およびジャスモン酸のシグナル伝達および拮抗作用の可視化システム (2020)
  • Inventor(s): 吉岡博文、安達広明
  • Industrial Property Rights Holder: 吉岡博文、安達広明
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2020-021831
  • Filing Date: 2020
• [Patent(Industrial Property Rights)] MAPキナーゼバイオセンサー (2017)
  • Inventor(s): 吉岡博文
  • Industrial Property Rights Holder: 吉岡博文
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2017