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Molecular mechanisms of flexible plant immunity by receptors for reactive oxygen species

Research Project

Project/Area Number 20H02984
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 39040:Plant protection science-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Yoshioka Hirofumi  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30240245)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Keywords活性酸素種 / ROSセンサー / 植物免疫 / 活性酸素 / ROSセンサータンパク質
Outline of Research at the Start

植物免疫応答では、原形質膜に存在するNADPHオキシダーゼによって2相性のROSバーストが誘導される。ROSバーストは第一では弱く、第二ではより激しく起こり、免疫細胞死に重要な役割を果たす。ROSはそのセンサータンパク質を酸化することによって構造を変化させ、様々な細胞応答を引き起こすと考えられている。しかし、植物免疫応答に関与するROSセンサーについては未開拓である。本研究では、植物免疫応答の鍵を握るROSセンサータンパク質を網羅的に探索し、機能を明らかにすることでROSによる免疫統御機構を明らかにすることを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

ROS bursts are induced by RBOH in the plasma membrane. ROS has been observed as a marker of defense response, but its mechanism of action is not known. ROS sensor protein was purified as a YAP1-binding protein. A wide variety of 102 ROS sensor candidates were obtained. Among these candidates, the recombinant protein of NbGLR was treated with H2O2, then the protein was chemically labeled with a BTD that binds to the sulfenylated cysteine residue. The sulfenylation of the target cysteine residue was confirmed in vitro using a specific antibody.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、ROSの作用機構を標的タンパク質の酸化による構造変化に基づいて明らかにする試みであり、植物免疫の実態を突き止めることができるものと考えられる。作物生産においては、殺菌性農薬に依存して生産量を確保しているが、環境負荷に懸念が持たれている。このような状況において、作物に免疫を附与する免疫誘導剤の開発が急務である。本研究で得られる成果は、ROSによる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。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] NADPH oxidase-mediated sulfenylation of cysteine derivatives regulates plant immunity.2024

    • Author(s)
      Hino, Y., Inada, T., Yoshioka, M. and Yoshioka, H.
    • Journal Title

      Journal of Experimental Botany

      Volume: 4 Issue: 15 Pages: 4641-4654

    • DOI

      10.1093/jxb/erae111

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] CDPK5 and CDPK13 play key roles in acclimation to low oxygen through the control of RBOH-mediated ROS production in rice.2024

    • Author(s)
      Li, J., Ishii, T., Yoshioka, M., Hino, Y., Nomoto, M., Tada, Y., Yoshioka, H., Takahashi, H., Yamauchi, T. and Nakazono, M.
    • Journal Title

      Plant Physiology

      Volume: 6

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 活性酸素シグナルによる植物免疫応答の分子機構.植物感染生理学研究の未来.2023

    • Author(s)
      吉岡博文・日野雄太・岡本渓太・稲田太一・小川尊也・安達広明・吉岡美樹
    • Journal Title

      感染生理談話会論文集

      Volume: 57 Pages: 65-75

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Dynamics of plant immune MAPK activity and ROS signaling in response to invaders2023

    • Author(s)
      Hirofumi Yoshioka, Yuta Hino, Keiichiro Iwata,Takaya Ogawa, Miki Yoshioka, Nobuaki Ishihama, Hiroaki Adachi
    • Journal Title

      Physiological and Molecular Plant Pathology

      Volume: 125 Pages: 102000-102000

    • DOI

      10.1016/j.pmpp.2023.102000

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ナノ粒子による植物免疫システムの誘導と病害防除戦略2021

    • Author(s)
      吉岡博文・吉岡美樹・鳴坂義弘・鳴坂真理・大高剛史・上田真澄
    • Journal Title

      アグリバイオ

      Volume: 5 Pages: 75-79

    • NAID

      40022519108

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Oral RNAi of diap1 results in rapid reduction of damage to potatoes in Henosepilachna vigintioctopunctata2020

    • Author(s)
      Chikami Yasuhiko、Kawaguchi Haruka、Suzuki Takamasa、Yoshioka Hirofumi、Sato Yutaka、Yaginuma Toshinobu、Niimi Teruyuki
    • Journal Title

      Journal of Pest Science

      Volume: 94 Issue: 2 Pages: 505-515

    • DOI

      10.1007/s10340-020-01276-w

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ベンサミアナタバコのCDPK は RBOH の転写調節および翻訳後修飾を介してETI-ROS バーストを制御する2024

    • Author(s)
      日野雄太・矢田充洋・白石佑太郎・吉岡美樹・吉岡博文
    • Organizer
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 活性酸素シグナルによる植物免疫応答の分子機構2023

    • Author(s)
      吉岡博文・日野雄太・岡本渓太・稲田太一・小川尊也・安達広明・吉岡美樹
    • Organizer
      令和5年度植物感染生理談話会
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      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] RBOHに依存したROSバーストによるタンパク質のスルフェニル化は植物免疫応答を制御する2023

    • Author(s)
      日野雄太・稲田太一・吉岡美樹・吉岡博文
    • Organizer
      令和5年度植物感染生理談話会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ベンサミアナタバコのCDPKsは転写調節および翻訳後修飾を介してRBOH由来のROS生産を誘導する2023

    • Author(s)
      日野雄太・矢田充弘・白石祐太郎・吉岡美樹・吉岡博文
    • Organizer
      令和5年度日本植物病理学会関西部会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ベンサミアナタバコのROSセンサー候補タンパク質CIPKはRBOHの活性調節に関与する2023

    • Author(s)
      松吉紀佳・日野雄太・岡本渓太・稲田太一・吉岡美樹・森仁志・吉岡博文
    • Organizer
      令和5年度日本植物病理学会関西部会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Proteomic screening and functional analysis of plant immune ROS sensors: NbGLR positively regulates plant immune responses2023

    • Author(s)
      Yuta Hino, Keita Okamoto, Taichi Inada, Miki Yoshioka, Tatsuhiko Kondo, Hitoshi Mori, Hirofumi Yoshioka
    • Organizer
      第64回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 過硫化システイン (Cys-SSH) および多硫化システイン (Cys-SSnH, n≧1) は植物免疫応答におけるROSシグナルを介在する2023

    • Author(s)
      日野雄太・岡本渓太・稲田太一・吉岡美樹・吉岡博文
    • Organizer
      令和5年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] NbGLR3.7, a candidate of ROS sensor protein, positively regulates plant immune responses in a target cys-teine-dependent manner2022

    • Author(s)
      Yuta Hino, Keita Okamoto, Taichi Inada, Miki Yoshioka, Tatsuhiko Kondo, Hitoshi Mori and Hirofumi Yoshioka
    • Organizer
      12th Japan-US Seminar in Plant Pathology
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamics of plant immune MAPK activity in response to pathogen and insect attacks2022

    • Author(s)
      Hirofumi Yoshioka, Yuta Hino, Kenichiro Iwata, Hiroaki Adachi, Nobuaki Ishihama and Miki Yoshioka
    • Organizer
      12th Japan-US Seminar in Plant Pathology
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ROSは植物免疫に関わるROSセンサータンパク質候補 NbGLRの標的システインを酸化する2022

    • Author(s)
      日野雄太・岡本渓太・稲田太一・吉岡美樹・近藤竜彦・森 仁志・吉岡博文
    • Organizer
      令和4年度日本植物病理学会関西部会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Mining of ROS sensor proteins that positively regulate plant immune responses2022

    • Author(s)
      Hirofumi Yoshioka, Yuta Hino, Keita Okamoto, Taichi Inada, Tatsuhiko Kondo, Hitoshi Mori and Miki Yoshioka
    • Organizer
      The 12th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ROSセンサータンパク質は植物病原糸状菌に対する抵抗性を正に制御する2021

    • Author(s)
      日野雄太・岡本渓太・稲田太一・吉岡美樹・森 仁志・吉岡博文
    • Organizer
      植物微生物研究会 第30回研究交流会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Mining for ROS sensor proteins involved in plant immune response2021

    • Author(s)
      日野雄太・岡本渓太・稲田太一・吉岡美樹・森 仁志・吉岡博文
    • Organizer
      The Institute of Plant Science and Resources (IPSR), International Plant Web Forum 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ROS センサータンパク質の候補である GLR は植物免疫応答に関与する2021

    • Author(s)
      日野雄太・岡本渓太・稲田太一・吉岡美樹・森 仁志・吉岡博文
    • Organizer
      令和3年度日本植物病理学会関西部会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] サリチル酸とジャスモン酸シグナルの拮抗作用を反映するバイオセンサーの構築2021

    • Author(s)
      吉岡美樹・田中達己・尾中南海・荒川花子・別役重之・多田安臣・鳴坂真理・鳴坂義弘・ 上田真澄・大高剛史・安達広明・吉岡博文
    • Organizer
      令和2年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] ナノ粒子を用いた農薬送達システムによる革新的植物免疫プライミング技術の開発

    • URL

      https://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20201109_agr1.pdf

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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