植物病原糸状菌の形態形成と感染適応戦略のネットワーク解析

• Project/Area Number: 20H02989
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39040:Plant protection science-related
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: 久保 康之 摂南大学, 農学部, 教授 (80183797)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小玉 紗代 摂南大学, 農学部, 助教 (10824039) ; 西内 巧 金沢大学, 疾患モデル総合研究センター, 准教授 (20334790)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000); Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
• Keywords: 植物病原糸状菌 / 炭疽病菌 / 形態形成 / 病原性 / シグナル受容

Outline of Research at the Start

本研究は植物病原糸状菌の感染戦略における宿主認識と感染器官の形態形成の分子機構に関する研究を行う。とくに植物表層認識から形態形成に至る制御機構を細胞内の“相分離”という学問的新知見とポストゲノム研究における技術的飛躍により解明し、病原糸状菌の感染適応戦略の分子レベルでの理解を飛躍的に進めることを目的とする。オミックス解析の追求と順遺伝学的アプローチ、さらに分子細胞学的解析を組み合わせ、植物病原糸状菌の植物への感染適応戦略の分子モデルを構築し、植物病害防除における基盤的成果を得る。

Outline of Annual Research Achievements

課題１ 植物表層環境の認識と侵入器官形成を制御するシグナル受容とネットワーク解析
NDRキナーゼの制御ネットワークの詳細を解明することを目的とし、多様な制御因子の同定をめざし、サプレッサー変異の導入によりNDRキナーゼネットワークに関わる制御因子の単離を試みた。NDRキナーゼを条件的に活性阻害し、変異株のスクリーニングを行った。しかし、本実験に関しては、現在のところ、目的とする変異株の取得には至っていない。一方、温度感受性を示し、低温依存的に病原性の欠損を示す変異株の取得に成功した。現在、２菌株を取得しており、ゲノム解析により変異部位の特定と変異株の形質評価を進めている。また、アグロバクテリウム形質転換法によるタギング変異株のスクリーニングにより、NDRキナーゼとパラレルに機能すると考えられるキナーゼPPK1の同定に成功した。PPK1の変異株はNDRキナーゼ変異株と類似した形質を示した。現在、PPK1変異株へのNDRキナーゼ恒常活性変異導入により、カスケードの評価実験を進めている。

課題２ 病原糸状菌の感染器官の形態形成におけるNDRキナーゼネットワークの細胞内相分離の関与
液相ーゲル相分離の形態形成と病原性への関与を評価するために、出芽酵母のRNA結合タンパク質Pbp1のウリ類炭疽病菌相同遺伝子CoPBP1の破壊株を取得した、宿主への病原性の評価をしたところ、野生型株に比較して、病原性の低下が見られた。現在、Pbp1のGFP融合タンパク質発現株を取得して、Pbp1の細胞内局在評価を進めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

課題１ 植物表層環境の認識と侵入器官形成を制御するシグナル受容とネットワーク解析については、変異株取得に関して、３つのアプローチを行っていたが、そのうち２つの方法で変異株の取得に成功している。
課題２ 病原糸状菌の感染器官の形態形成におけるNDRキナーゼネットワークの細胞内相分離の関与については、細胞内相分離に関与する因子Pbp１の同定と、本因子が病原性に関与するか可能性を見出した。
以上のことから、一部の計画が想定していたより、進捗が遅れているが、全体計画としては、独創性の高い新発見につながる基礎データを得つつあることから、概ね順調と評価した。

Strategy for Future Research Activity

課題遂行にあたり、必須遺伝子の条件的変異株の取得とSNP変異の同定は、研究の独創性、先行性を担保する上で必須の研究手法である。すでに色素合成変異株の変異部位の同定により、実績を重ねており基本的な研究基盤は確保している。今後、ゲノム配列情報の精緻化と変異部位解析のハイスループット化により、炭疽病菌のモデル植物病原菌としての研究手法の有効性を確立したい。