植物細胞における病原菌認識装置の分離とそれらの再構成に関する基礎的研究

• 研究課題/領域番号: 11760036
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 植物保護
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 豊田 和弘 岡山大学, 農学部, 助手 (50294442)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 2000年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 1999年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 植物病原菌 / 防御応答 / シグナル伝達 / エリシター / サプレッサー / 細胞壁 / 原形質膜 / エンドウ / エンドウ褐紋病菌 / 宿主特異性

研究概要

植物-病原菌の相互作用における宿主特異性決定機構の解明は、自他識別という生命現象の根幹に迫りうる課題であり、幾多の応用的価値を秘めている。植物の感染病をモデルとすれば、感染の成立(罹病化)、または拒絶(抵抗化)が特異性決定の指標となる。これまでに、エンドウー褐紋病菌Mycosphaerella pinodesをモデルとして、病原菌に対する認識は先ず宿主の細胞壁で行われ、下流の原形質膜シグナル伝達系が制御されていることが次第に明らかとなってきた。そこで、本研究では、細胞壁における病原菌認識と、これに引き続く情報伝達の流れを明らかにすることを目的とした。すなわち、エンドウ細胞壁ならびに原形質膜可溶化タンパク質から病原菌シグナル物質(サプレッサー、エリシター)に対して応答する分子(酵素活性)を探索し、エンドウcDNAライブラリーからそれらのクローニングを行った。一方、大腸菌で発現させた組み換えタンパク質を抗原としてポリクローナル抗体を作製するとともに、ビオチン標識、またはそれらを固相化したアフィニティーゲル担体を作製し、シグナル伝達系における相互作用分子の探索を進めた。この結果、原形質膜シグナル伝達系を構成するリピッドキナーゼ(組み換えタンパク質)を直接リン酸化する原形質膜タンパク質の存在が明らかとなった。また、分離原形質膜におけるリピッドキナーゼはエリシターで活性化し、逆にサプレッサーやタンパク質リン酸化酵素阻害剤の存在下には著しく抑制されたことから、本リン酸化酵素は原形質膜から細胞内部への情報伝達に深く関与しているものと推定された。現在、本酵素の上流で働くタンパク質の精製・解析を進めてる。

研究成果

• [文献書誌] Toyoda,K. et al.: "Potentiation of phytoalexin accumulation in elicitor-treated epicotyls of pea (Pisum sativum L.) by a diacylglycerol kinase inhibitor"J.Phtytopathol.. 148. 633-636 (2000)
• [文献書誌] Sugimoto,M. et al.: "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] Ichinose,Y. et al.: "Genes expressed in Ascochyta rabiei-inoculated chickpea plants and elicited cell cultures as detected by differential cDNA-hybridization"Z.Naturforscung. 55c. 44-55 (2000)
• [文献書誌] Imura,Y. et al.: "Impotance of AC-rich element on pea phenylalanine ammonia-lyase gene 1 promotor for expression induced by nonpathogen attack"J.Gen.Plant Pathol.. 66. 123-127 (2000)
• [文献書誌] Sasabe,M. et al.: "Indepent pathways leading to apoptotic cell death, oxidative burst and defense gene expression in response to elicitin in tobacco cell suspension culture"Eur.J.Biochem.. 267. 5005-5013 (2000)
• [文献書誌] Imura,Y. et al.: "Contrary operations of Box-I element of pea phenylalanine ammonia-lyase gene 1 promoter for organ-specific expression"Plant Physiol.Biochem.. (印刷中).
• [文献書誌] Toyoda,K. et al.: "Early signaling events required for induction of phytoalexin accumulation in pea epicotyls : Phosphoinosoitides and their role in signal transduction"Chinese Society of Plant Pathology, Beijing, China(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Shiraishi,T. et al.: "Suppressors of defense-Supprescins and plant receptor molecules"APS Press, St Paul Minnesota, USA.. 268 (2000)
• [文献書誌] 白石友紀 他: "宿主特異性決定における植物細胞壁の役割"日本植物病理学会東北部会,仙台. 302 (2000)
• [文献書誌] 白石友紀 他: "植物細胞壁から細胞内部へ-防御応答への情報伝達-"日本植物病理学会,東京. 139 (2000)
• [文献書誌] Yamada,T. et al.: "Regulation of nuclear gene expression in relation to signal molecules"APS Press, St Paul Minnesota, USA.. 268 (2000)
• [文献書誌] Ichinose, Y. et al.: "cDNA cloning and gene expression of three small GTP-binding proteins in defense response of chickpea"Biochim. Biophys. Acta. 1489. 462-466 (1999)
• [文献書誌] Kiba, A. et al.: "Inductions of defense responses by synthetic glycopeptides that have a partial structure of the elicitor in the spore germination fluid of Mycosphaerella pinodes"Plant Cell Phyiol.. 40. 978-985 (1999)
• [文献書誌] Sugimoto, M. et al.: "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] Ichinose, Y. et al.: "Molecular cloning of a cDNA encoding a encoding a putative DNA-Binding zinc-finger protein in pea"Sci. Rep. Fac. Agric. Okayama Univ.. 88. 25-30 (1999)
• [文献書誌] Toyoda, K. et al.: "Co-purification of plasma membrane ATPase and phosphatidylinositol kinase from pea plasma membrane"Sci. Rep. Fac. Agr. Okayama Univ.. 88. 31-38 (1999)
• [文献書誌] Shiraishi, T. et al.: "Suppressor as a factor determining plant-pathogen specificity, In Plant-Microbe Interactions Vol.4,(Stacey, G. and Keen, N.T.eds.)"APS Press, St. Paul, Minnesota, USA. 283 (1999)
• [文献書誌] Shiraishi, T. et al.: "Suppressors of defense - Supprescins and plant receptor molecules, In Delivery of Pathogen Signals to Plants (N.T.Keen Ed.)"APS Press, St. Paul Minnesota, USA (印刷中). (1999)