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Molecular basis of plant NB-LRR receptor-mediated immune activation and transcription of host genes controlled by pathogens

Research Project

Project/Area Number 19H00945
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

Kawasaki Tsutomu  近畿大学, 農学部, 教授 (90283936)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 児嶋 長次郎  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50333563)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥45,760,000 (Direct Cost: ¥35,200,000、Indirect Cost: ¥10,560,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2019: ¥20,410,000 (Direct Cost: ¥15,700,000、Indirect Cost: ¥4,710,000)
Keywords植物免疫 / NB-LRR / エフェクター / イネ / 病害抵抗性 / 病原菌 / 受容体 / 病原性細菌
Outline of Research at the Start

植物は、病原菌を認識して多様な防御反応を誘導する。一方、病原菌はエフェクターを植物細胞内に分泌し、植物の防御反応を抑制する。それに対し、植物は、エフェクターを認識して強い免疫を誘導するNB-LRR受容体を獲得している。NB-LRR受容体は、重要な免疫因子であるが、NB-LRR受容体による免疫活性化機構は不明である。また、病原細菌がもつTALエフェクターは、核で植物遺伝子の転写を制御し、菌の増殖環境を整える最強の病原性因子であるが、植物の転写をハイジャックする分子機構は不明である。本研究では、NB-LRR受容体による免疫活性化機構およびTALエフェクターによる植物遺伝子の転写制御機構を解明する。

Outline of Final Research Achievements

Plant NB-LRR receptors recognize pathogen-derived effectors secreted into plant cells, and induce strong immune responses. However, the molecular mechanism of how NB-LRR receptors induce immunity is largely unknown. In this study, we found that rice transcription factor ERF101 that interacts with rice NB-LRR receptor Xa1 functions as a positive regulator for Xa1-mediated immunity. Bacterial transcription activator-like (TAL) effectors possess the transcriptional activity that induces expression of host genes. We found that TAL effectors utilize host proteins involved in transcriptional regulation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

世界的な環境変動により、病害虫の発生地域が変化・拡大することで、農業生産に大きな損失をもたらしており、新たな耐病性技術の開発が望まれている。NB-LRR型受容体は、様々な病虫害に対して抵抗性を誘導するため、古くから農業現場で利用されてきた。しかし、NB-LRR型受容体が未だにどのように免疫反応を誘導しているかは理解されていない。NB-LRR型受容体の免疫活性化機構を理解できれば、病害虫抵抗性を付与する次世代型農業技術の開発に貢献することが期待される。また、病原菌のエフェクターは病原力の鍵因子として働いており、その機能解明は、病原菌の増殖を抑制する技術に結びつくことが期待される。

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (38 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Missouri(米国)

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      Yoshihisa Ayaka、Yoshimura Satomi、Shimizu Motoki、Sato Sayaka、Matsuno Shogo、Mine Akira、Yamaguchi Koji、Kawasaki Tsutomu
    • Journal Title

      New Phytologist

      Volume: 236 Issue: 4 Pages: 1441-1454

    • DOI

      10.1111/nph.18439

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    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 2397-2397

    • DOI

      10.1038/s41467-022-30131-y

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      Taoka Ken-ichiro、Shimatani Zenpei、Yamaguchi Koji、Ogawa Mana、Saitoh Hiromi、Ikeda Yoichi、Akashi Hiroko、Terada Rie、Kawasaki Tsutomu、Tsuji Hiroyuki
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 38 Issue: 1 Pages: 89-99

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.20.1209a

    • NAID

      130008002864

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • Year and Date
      2021-03-25
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      Yoshihisa Ayaka、Yoshimura Satomi、Shimizu Motoki、Yamaguchi Koji、Kawasaki Tsutomu
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      Journal of General Plant Pathology

      Volume: 87 Issue: 6 Pages: 354-360

    • DOI

      10.1007/s10327-021-01023-8

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      Yoshihisa Ayaka、Yoshimura Satomi、Shimizu Motoki、Sato Sayaka、Mine Akira、Yamaguchi Koji、Kawasaki Tsutomu
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/2021.11.12.468346

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      Volume: 26 Issue: 6 Pages: 707-709

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      Volume: 60 Issue: 10 Pages: 2127-2128

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      10.1093/pcp/pcz165

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      Volume: 17 Pages: 981-981

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    • URL

      https://www.nara.kindai.ac.jp/laboratory/kawasaki_lab/index.html

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URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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