| Project/Area Number |
23K21195
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| Project/Area Number (Other) |
21H02194 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39040:Plant protection science-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
入枝 泰樹 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (00749244)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高野 義孝 京都大学, 農学研究科, 教授 (80293918)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
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| Keywords | 植物－微生物間相互作用 / 葉緑体 / 非宿主抵抗性 / 微生物－植物間相互作用 / 表皮葉緑体 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では植物における表皮葉緑体を中心とする新しい免疫システムの全容を解明する。一般的な葉緑体は葉肉細胞で大きく発達した光合成器官であるが、表皮細胞にも機能未知の小さな葉緑体が存在することが認識されている。研究代表者は、表皮葉緑体が病原糸状菌に応答して表皮細胞内を移動し、免疫に寄与することを見出した。また、複数の植物免疫因子が表皮葉緑体に特異的に局在することも突き止めた。これらの発見を基盤に、病原菌攻撃時の植物表皮細胞の反応を表皮葉緑体を中心に多面的に解析し、入力（病原菌認識）、処理（オルガネラの動的応答・免疫因子の局在）、そして出力（抵抗性発揮）から構成される新規免疫システムの解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭疽病菌やイネいもち病菌などの病原糸状菌の植物侵入に対する植物の新しい免疫応答として表皮葉緑体応答を独自に発見し、2021年に報告していた。表皮葉緑体応答は病原糸状菌の植物表皮細胞に対する侵入トライアルの程度を解析する新しいツールとして活用できる可能性が考えられた。そこで、2023年度は、表皮葉緑体応答を炭疽病菌の植物表皮細胞に対する侵入トライアルの程度を解析するツールとして実際に活用することを試み、侵入能のわずかな差を表皮葉緑体応答の差異として検出することに成功し、令和6年度日本植物病理学会大会にて報告した。野生型シロイヌナズナの表皮葉緑体応答は、野性型のコスモス炭疽病菌に対して十分に起こるが、付着器がメラニン化せず植物侵入能がわずかに低下したコスモス炭疽病菌のアルビノ変異体に対してはほとんど起きないことが明らかになった。一方で、侵入抵抗性が低下したシロイヌナズナのpen2変異体ではコスモス炭疽病菌のアルビノ変異体に対しても強い表皮葉緑体応答が起こった。これらの結果は、アルビノ変異体における非メラニン化付着器を介した侵入能のわずかな低下を表皮葉緑体応答の明確な違いとして検出できること示唆しており、表葉緑体応答が病原糸状菌の植物侵入トライアルのわずかな差を検出する有用なツールとして活用できることを示している。
また、EMS処理を行った野生型シロイヌナズナに対する、不適応型菌（コスモス炭疽病菌）の壊死斑形成を指標にした変異体スクリーニングを継続し、多数の候補変異体を取得することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度は、表皮葉緑体応答を炭疽病菌の植物表皮細胞に対する侵入トライアルの程度を解析するツールとして活用し、侵入能のわずかな差を表皮葉緑体応答の差異として検出することに成功した。炭疽病菌の植物侵入能のわずかな低下を表皮葉緑体応答の明確な違いとして検出できること示した。表皮葉緑体を誘導する病原微生物の認識機構は不明であるが、誘導に必要な病原糸状菌の因子特定に関するデータを徐々に取得し、必要な準備も整えつつある。
EMS処理を行った野生型シロイヌナズナに対する、不適応型菌（コスモス炭疽病菌）の壊死斑形成を指標にした変異体スクリーニングも継続中であり、候補変異体がさらに取得されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、2021年に表皮葉緑体応答を初めて報告した論文以降に追加同定した表皮葉緑体応答の多数の制御因子に関する報告論文を執筆する。
また、表皮葉緑体応答を誘導する病原糸状菌の因子を特定するため、細胞壁分解酵素の発現制御に関与すると推定される遺伝子およびエフェクター遺伝子に変異をもつウリ類炭疽病菌株について、シロイヌナズナのpen2変異体に対する表皮葉緑体応答の誘導能を解析する。
表皮葉緑体の分裂制御因子に変異をもつシロイヌナズナを用いて、表皮葉緑体応答と不適応型炭疽病菌の侵入率の解析を比較しながら実施し、表皮葉緑体の分裂と免疫応答の関係を明らかにする。
不適応型のコスモス炭疽病菌の壊死斑形成を指標にしたEMS処理シロイヌナズナの変異体スクリーニングを継続する。また、2021から2023年度に取得したシロイヌナズナの候補変異体について、ゲノム配列情報をもとにMutMAP法で原因遺伝子の特定を試みる。
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