植物-病原微生物の分子応答機構の解明-耐病性植物の創出に向けて-

• 研究課題/領域番号: 11185101
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 上田 一郎 北海道大学, 大学院農学研究科, 教授 (10113523)
• 研究分担者: 増田 税 北海道大学, 大学院農学研究科, 教授 (60281854) ; 白石 友紀 (白石 知紀) 岡山大学, 農学部, 教授 (10033268) ; 日比 忠明 玉川大学, 学術研究院・教授 (50261954) ; 道家 紀志 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 教授 (80023472) ; 真山 滋志 (眞山 滋志) 神戸大学, 農学部, 教授 (00112251) ; 高橋 英樹 東北大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (20197164) ; 渡辺 雄一郎 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (60183125) ; 露無 慎二 静岡大学, 農学部, 教授 (30090541) ; 古澤 巌 京都大学, 大学院・農学研究科, 教授 (10026594)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 60,600千円 (直接経費: 60,600千円); 2005年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2004年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円); 2003年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円); 2002年度: 11,700千円 (直接経費: 11,700千円); 2001年度: 13,000千円 (直接経費: 13,000千円); 2000年度: 16,100千円 (直接経費: 16,100千円); 1999年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
• キーワード: 病原微生物 / 菌 / 細菌 / ウイルス / 耐病性 / 防御応答 / 相互作 / 相互作用 / 過敏感反応 / 病害抵抗性

研究概要

本領域は、1)植物が病原微生物を認識しシグナル伝達系を通じて、種々の防御応答が発現する一連の分子機構の解明し、また2)病原微生物が宿主因子と相互作用して発現させる病原性や宿主の抵抗性の分子機構の解明して、耐病性分子育種を目指した。このために、合同研究会議、若手研究会、公開シンポジウムを行い、研究の進展を把握して成果を公開してきた。またニュースレター16号まで刊行した。
重要な成果は以下のようである。1)ウイルスのRNAiサプレッサー活性がウイルスゲノムの複製とリンクしていることを発見し、新しい分野を切り開いた。2)病原菌の感染に対して起こる植物のHR細胞死は遺伝的にプログラムされた能動的な細胞の自殺であり、動植物を通じて共通のプログラム細胞死機構が存在するということが示唆された。3)ウイルス感染に応答する植物防御反応では、SAシグナル伝達系とJAシグナル伝達系が拮抗的にクロストークしていることをしめした。4)傷では誘導されず、ジャガイモと疫病菌の組み合わせてのみ発現するプロモーターを同定した。このプロモーター下流に抵抗性反応を誘導する遺伝子を組み込み、形質転換して、疫病抵抗性ジャガイモの作製に成功した。5)植物は外界から侵入する病原菌を植物独自の小器官である細胞壁(結合型NTPase)で認識することを見いだしたほか、細胞壁での防御応答を詳細にあきらかにした。6)感染初期防御応答で、カルシウムチャンネルが重要な役割を担っていることを発見し、これが全身獲得抵抗性の重要なシグナルとしてはたらいていることが示唆された。7)宿主特異性に関する研究では、毒素感受性の分子機構の一つが明らかにされた。これらの成果から耐病性戦略がいくつか考えられるようになってきた。

研究成果

• [雑誌論文] Selective involvement of members of the cukaryotie initiation factor 4E family in the infection of Arabidopsis thaliana by potyviruses. (2005)
  • 著者名/発表者名: Uycda, I.
  • 雑誌名: FEBS Letters 579 ページ: 1167-1171
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Self-interaction of ORF II protein through the leucine zipper is essential for Soybean chlorotic mottle virus infectivity. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hibi, T.
  • 雑誌名: Virology 332 ページ: 199-205
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Selective involvement of members of the eukaryotic initiation factor 4E family in the infection of Arabidopsis thaliana by potyviruses. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sato, M., Yoshii, M., Ishikawa, M., Uyeda, I.
  • 雑誌名: FEBS Letters 579 ページ: 1167-1171
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Self-interaction of ORF II protein through the leucine zipper is essential for Soybean chlorotic mottle virus infectivity. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takemoto, Y., Hibi, T.
  • 雑誌名: Virology 332 ページ: 199-205
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Selective involvement of members of the eukaryotic initiation factor 4E family in the infection of Arabidopsis thaliana by potyviruses. (2005)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, I.
  • 雑誌名: FEBS Letters 579 ページ: 1167-1171
• [雑誌論文] The Arabidopsis gene CAD1 controls programmed cell death in the plant immune system and encodes a protein containing a MACPF domain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, I.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 46 ページ: 902-912
• [雑誌論文] 3C-like protease encoded by rice tungro spheriacl virus is autocatalytically processed. (2005)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, I.
  • 雑誌名: Arch.Virol 150 ページ: 595-601
• [雑誌論文] Patterning of virus-infected soybean seed coat is associated with suppression of endogenous silencing of chalconc synthase genes. (2004)
  • 著者名/発表者名: Masuta, C.
  • 雑誌名: Plant Cell 16 ページ: 807-818
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] RCH1, a locus in Arabidopsis that confers resistance to the hemibiotrophic fungal pathogen Colletotricum higginsianum. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi, T.
  • 雑誌名: Mol.Plant-Microbe Interactions 17 ページ: 746-762
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Involvement of nitric oxide generation in hypersensitive cell death induced by clicitin in tobacco cell suspension culture. (2004)
  • 著者名/発表者名: Doke, N.
  • 雑誌名: J.Gen.Plant Pthol. 70 ページ: 85-92
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Coordinate involvement of cysteine protease and nuclcasc in the executive phase of plant apoptosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mayama, S.
  • 雑誌名: FEBS Letters 578 ページ: 363-367
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Patterning of virus-infected soybean seed coat is associated with suppression of endogenous silencing of chalcone synthase genes. (2004)
  • 著者名/発表者名: Senda, M., Masuta, C., Ohnishi, S., Goto, K., Kasai, A., Sano, T., Hong, J.-S., MacFarlane, S.
  • 雑誌名: The Plant Cell 16 ページ: 807-818
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] RCH1, a locus in Arabidopsis that confers resistance to the hemibiotrophic fungal pathogen Colletotricum higginsianum (2004)
  • 著者名/発表者名: Narusaka, Y., Narusaka, M., Park, P., Kubo, Y., Hirayama, T., Seki, M., Shiraishi, T., Ishida, J., Nakashima, M., Enju, A., Sakurai, T., Satou, M., Kobayashi, M., Shinozaki, K.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 17 ページ: 746-762
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Involvement of nitric oxide generation in hypersensitive cell death induced by elicitin in tobacco cell suspension culture. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, A.S.Katou, H.Yoshioka, N.Doke, K.Kawakita
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 70 ページ: 85-92
  • NAID: 10014194861
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Coordinate involvement of cysteine protease and nuclease in the executive phase of plant apoptosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kusaka, K., Tada, Y., Shigemi, T., Sakamoto, M., Nakayashiki, H., Tosa, Y., Mayama, S.
  • 雑誌名: FEBS Letters 578 ページ: 363-367
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Patterning of virus-infected soybean seed coat is associated with suppression of endogenous silencing of chalcone synthase genes. (2004)
  • 著者名/発表者名: Masuta, C.
  • 雑誌名: Plant Cell 16 ページ: 807-818
• [雑誌論文] Involvement of nitric oxide generation in hypersensitive cell death induced by elicitin in tobacco cell suspension culture. (2004)
  • 著者名/発表者名: Doke, N.
  • 雑誌名: J.Gen.Plant Pathol. 70 ページ: 85-92
  • NAID: 10014194861
• [雑誌論文] Coordinate involvement of cysteine protease and nuclease in the executive phase of plant apoptosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mayama, S.
  • 雑誌名: FEBS Letters 578 ページ: 363-367
• [文献書誌] Uyeda, I.: "Protein-protein interaction among genome-linked protein and helper component-protease in clover yellow vein virus."J.Gen.Virol.. 84. 2861-2869 (2003)
• [文献書誌] Tsuyumu, S.: "Comparative study of regulatory mechanisims for pectinase production by Erwinia carotovora subsp.Carotovora and Erwinia chrysanthemi."Mol.Plant-Microbe Interact. 16. 226-237 (2002)
• [文献書誌] Shiraishi, T.: "The Colletotrichum lagenarium Ste12-Like gene CSTI is essential for appressorium penetration."MPMI. 16. 315-325 (2003)
• [文献書誌] Hibi, T.: "RNA recombination between cucumoviruses : Possible role of predicted stem-loop structures and an internal subgenomic promoter-like motif."Virol.. 306. 77-86 (2003)
• [文献書誌] Doke, N.: "Nicotiana benthamiana gp91 phox homologs NbrbohA and NbrbohB participate in H202 accumulation and resistance to Phytophathora infestans."Plant Cell. 15. 706-718 (2003)
• [文献書誌] Mayama, S.: "Apoptotic cell death is a common response in oats to pathogen attacks."Mol.Plant-Microbe Interact. 15. 1000-1007 (2002)
• [文献書誌] Sekiguchi, H.: "The 3'terminal region is strictly required for clover yellow vein virus genome replication"Arch. Virol.. 148(印刷中). (2003)
• [文献書誌] Sasabe, M.: "CDNA cloning and characterization of tobacco ABC transporter : NtPDRI is a novel elicitor-responsive gene"FEBS Letters. 518. 164-168 (2002)
• [文献書誌] Kawakami, K.: "Defective Tobamovirus Movement Protein Lacking Wild Type Phosphorylation Sites can he Complemented by Substitutions found in Revertants"J. Virol.. 77. 1452-1461 (2003)
• [文献書誌] Takahashi, H.: "RCYI, an Arabidopsis thaliana RPP8/HRT family resistance gene, conferring resistance to Cucumber mosaic virus required salicylic acid, ethylene and a novel signal transudation mechanism"Plant J.. 32. 655-667 (2002)
• [文献書誌] Yao, N.: "Mitochondrial oxidative burst involved in apoptotic response in oats"Plant J.. 30. 569-579 (2002)
• [文献書誌] Goto, K.: "A Simple and Rapid method to Detect Plant siRNAs Using Nonradioactive Probes"Plant Mol. Biol. Rep.. 21. 1-8 (2003)
• [文献書誌] Hirashima, K.: "Tobamovirus replicase coding region is involved in cell-to-cell movement"J. Virol.. 75. 8831-8836 (2001)
• [文献書誌] Nagano, H.: "Conversion in the requirement of coat protein in cell-to-cell movement mediated by the cucumber mosaic virus movement protein"J. Virol.. 75. 8045-8053 (2001)
• [文献書誌] Seo, S.: "Transient accumulation of jasmonic acid during the synchronized hypersensitive cell death in tobacco mosaic virus-infected tobacco leaves"Mol. Plant Microbe Interac.. 14. 261-264 (2001)
• [文献書誌] Yoshioka, H.: "Induction of plant gp91phox homolog by fungal cell wall, arachidonic acid and salicylic acid in potato"Mol. Plant Microbe Interac.. 14. 725-736 (2001)
• [文献書誌] Yao, N.: "Novel evidence for apoptotic cell response and differential signals in chromatin condensation and DNA cleavage in victorin-treated oats"Plant J.. (in press). (2001)
• [文献書誌] Yamakawa, H.: "Transcriptionally and post-transcriptionally regulated response of 13 calmodulin genes to tobacco mosaic virus-induced cell death and wounding in tobacco plant"Eur. J. Biochem.. 268. 3916-3929 (2001)
• [文献書誌] Masuta,C.: "Development of clover yellow vein virus as an afficient, stable gene-expression system for legume species."Plant J.. 23. 539-546 (2000)
• [文献書誌] Matsushita,Y.: "In vitro phosphorylation of the movement protein of tomato mosaic tobamovirus by a cellular kinase."J.Gen.Virol.. 81. 2095-2102 (2000)
• [文献書誌] Sugimoto,M.: "Cytochalasin A inhibits the binding of phenylalanine ammonia-lyase mRNA to ribosomes during induction of phytoalexin in pea seedlings."Plant Cell Physiol.. 41. 234-238 (2000)
• [文献書誌] Shirotani,H.: "Pathogenic interactions between Xanthomonas axonopodis pv.citri and cultivars pummelo (Citrus grandis Osbok)."Phytopathology. 90. 1383-1389 (2000)
• [文献書誌] Tada.Y.,: "Signal mediators for phytoalexin production in defense response of oats elicited by victorin as a specific elicitor."J.Gen.Plant.Pathol.. 66. 185-190 (2000)
• [文献書誌] Sugiyama,M.: "Characterization of symptom determinants in two mutants of cucumber mosaic virus Y strain, causing distinct mild green mosaic symptom in tobacco."Physiol.Mol.Plant Pthol.. 56. 85-90 (2000)
• [文献書誌] 中原 健二: "A simple rapid method of nucleic acid extraction without tissue homogenization for detecting viroids by hybridization and RT-PCR"J. Virol. Methods. 77. 103-106 (1999)
• [文献書誌] 上田 一郎: "Detecting the protein (Pns10) encoded by genome segment 10 of rice ragged stunt Oryzavirus in diseased rice and viruliferous vector insects"Ann. Phytopath. Soc. Japan. 65. 281-285 (1999)
• [文献書誌] 上田 重文: "The C-terminal region of the P3 structural protein of rice dwarf phytoreovirus is important for P3-P3 interaction"Arch Virol.. 144. 1653-1657 (1999)
• [文献書誌] 高橋 葉子: "Restoration of the 3' end of potyvirs RNA derived from poly (A)-deficient infectious cDNA clones"Virology. 265. 147-152 (1999)