植物表層における病原菌-植物シグナル交換と情報伝達

• 研究課題/領域番号: 12052219
• 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: 岡山大学
• 研究代表者: 白石 友紀 岡山大学, 農学部, 教授 (10033268)
• 研究分担者: 久保 康之 京都府立大学, 農学部, 教授 (80183797) ; 久能 均 三重大学, 名誉教授 (20024573)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 73,700千円 (直接経費: 73,700千円); 2004年度: 16,400千円 (直接経費: 16,400千円); 2003年度: 17,500千円 (直接経費: 17,500千円); 2002年度: 13,000千円 (直接経費: 13,000千円); 2001年度: 13,200千円 (直接経費: 13,200千円); 2000年度: 13,600千円 (直接経費: 13,600千円)
• キーワード: 胞子発芽誘導オクダデカン酸 / AtMT法 / オスモチン耐性遺伝子 / シロイヌナズナIn-0 / ECM / エステラーゼ / 細胞壁NTPase組換植物 / VIGS / 根頭癌腫病菌による形質転換系(AtMT) / 遺伝子ターゲテイング / ペルオキシゾーム / 細胞学マトリクス(ECM) / 透過型電子顕微鏡(TEM) / 植物細胞壁NTPase / ヂアミンオキシデース(DAO) / 無機リン酸情報伝達系 / 植物-病原菌相互作用 / シグナル伝達系 / 防御遺伝子発現 / 防御システム / 細胞壁(表層)認識 / 菌類形質転換系 / Agrobacterium(アグロバクテリウム) / 感染誘導物質 / サプレッサー / 細胞壁 / シグナル伝達 / 付着器 / 炭疽病菌 / 形態分化 / 活性酸素 / NTPase / Arabidopsis / 情報伝達系 / MAPキナーゼ / Ste12ホモログ / peroxidase / エリシター

研究概要

(1)病原菌胞子(ウリ炭疽病菌)の発芽を誘導する植物因子が、オクタデカン酸誘導体であることを突止めた。(2)AtMT法で得られた病原菌の変異株から変異遺伝子をクローニングし、機能解析した結果、植物の防御応答に関連するオスモチン様タンパク質への耐性に関与するタンパク質であることを証明した。さらにイネいもち病菌のオルソログ遺伝子のノックアウト変異株を作出した結果、それらはイネに対する病原性を欠うことから、病原性に重要な働きをしていることを示した。(3)シロイヌナズナエコタイプIn-0はアブラナ科野菜類炭そ病菌337-5株に対して抵抗性を示す。Col-0との交雑および分子マーカーを用いた遺伝子座検定の結果、In-0の抵抗性は優性の1遺伝子によって支配され、第4染色体に座上することを明らかにするとともに、表現型に密接に連鎖する分子マーカーの作出に成功した。(4)病原菌分生子が宿主細胞に接触するとECMを分泌するが、ECM中にはエステラーゼが存在することを免疫電顕および細胞化学的手法で空間的時間的に解析した。さらに、非病原性うどんこ病菌のECMを認識すると1時間以内に拒否性が誘導されることを細胞学的に実証した。このように両者の表層でおこる物質交換が後の相互作用の引金になると結論した。(5)植物細胞壁における情報伝達系と防御システムを解析し、細胞壁NTPaseが病原菌シグナル分子の1受容体であることを明らかにした。非宿主植物ササゲの組換えNTPaseを作成して、エンドウ病原菌のサプレッサーに対する応答性を調査した結果、宿主NTPaseとは逆に、活性化されることを突止めた。活性化を受けたNTPaseから生じる無機リン酸によって防御関連遺伝子応答が誘導されることを明らかにしたが、エンドウNTPase過剰発現タバコでは病害抵抗性が増高し、NTPaseをサイレンシングしたタバコでは抵抗性が低下することを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of the genes expressed during spore germination of Mycosphaerella pinodes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takahara, H., Toyoda, K., Tsuji, G., Kubo, Y., Ichinose, Y., Shiraishi, T.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology. 71 ページ: 190-195
  • NAID: 10016446075
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of the genes expressed during spore germination of Mycosphaerella pinodes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takahara, H., Toyoda, K., Tsuji, G., Kubo, Y., Ichinose, Y., Shiraishi, T.
  • 雑誌名: J.Gen.Plant Pathol 71 ページ: 190-195
  • NAID: 10016446075
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of the genes expressed during spore germination of Mycosphaerella pinodes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takahara, II., Toyoda, K., Tsuji, G., Kubo, Y., Ichinose, Y., Shiraishi, T.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology. 71(in press)
  • NAID: 10016446075
• [雑誌論文] Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation as a tool for random mutagenesis of Colletotrichum trifolii. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takahara, H., Tsuji, G., Kubo, Y., Yamamoto M., Toyoda, K., Shiraishi, T.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology. 70 ページ: 93-96
  • NAID: 10014194911
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] RCHI, a locus in Arabidopsis that confers resistance to the hemibiotrophic fungal pathogen Colletotrichum higginsianum. (2004)
  • 著者名/発表者名: Narusaka, Y., Narusaka, M., Park, P., Kubo, Y.et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 17 ページ: 749-762
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Rapid pre-germination and germination responses of Erysiphe pisi conidia to contact and light. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fujita, K., Wright, A.J., Meguro, A., Kunoh H., Carver, T.L.W.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology. 70 ページ: 75-84
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Increased inaccessibility induced in barley cells after exposure to extracellular material released by nonpathogenic powdery mildew conidia. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fujita, K., Suzuki, T., Kunoh, H., Carver, T.L.W., Thomas, B.J., Gurr, S.J.
  • 雑誌名: Physiological and Molecular Plant Patholology 64 ページ: 169-178
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Differential regulation of MBP kinases by a glycoprotein elicitor and a polypeptide suppressor from Mycosphaerella pinodes in pea. (2004)
  • 著者名/発表者名: Uppalapati, S.R., Toyoda, K., Ishiga, Y., Ichinose, Y., Shiraishi, T.
  • 雑誌名: Physiological and Molecular Plant Pathology 64 ページ: 17-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation as a tool for random mutagenesis Of Colletotrichum trifolii (2004)
  • 著者名/発表者名: Takahara, H., Tsuji, G., Kubo, Y., Yamamoto, M., Toyoda, K., -, Shiraishi, T.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 70 ページ: 93-96
  • NAID: 10014194911
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] RCHI, 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: Mol.Plant-Microbe Interactions 17 ページ: 749-762
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Rapid pre-germination and germination responses of Erysiphe pisi conidia to contact and light. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fujita, K., Wright, A.J., Meguro, A., Kunoh H., Carver, T.L.W.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 70 ページ: 75-84
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Differential regulation of MBP kinases by a glycoprotein elicitor and a polypeptide suppressor from Mycosphaerella pinodes in pea. (2004)
  • 著者名/発表者名: Uppalapati, S.R., Toyoda, K., Ishiga, Y., Ichinose, Y., Shiraishi.T.
  • 雑誌名: Physiological and Molecular Plant Pathology 64 ページ: 17-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genomic and Genetic Analysis of plant Parasitism and defense. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi, T., Toyoda, K.et al.
  • 雑誌名: American Phythopathol.Soc. (Press) ページ: 301-301
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation as a tool for random mutagenesis of Colletotrichum trifolii. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takahara, H., Tsuji, G., Kubo, Y., Yamamoto, M., Toyoda, K., Shiraishi, T.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology. 70 ページ: 93-96
  • NAID: 10014194911
• [雑誌論文] RCH1, a locus in Arabidopsis that confers resistance to the hemibiotrophic fungal pathogen Colletotrichum higginsianum. (2004)
  • 著者名/発表者名: Narusaka, Y., Narusaka, M., Park, P., Kubo, Y., et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 17 ページ: 749-762
• [図書] Genomic and Genetic Analysis of Plant Parasitism and Defense (Tsuyumu et al. eds.) (2004)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi, T., Toyoda, K., et al.
  • 総ページ数: 301
  • 出版者: American Phytopathlical Society Press
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Genomic and Genetic Analysis of Plant Parasitism and Defense (Tsuyumu et al. eds.) (2004)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi, T., Toyoda, K., Kiba, A., Kawahara, T., Takahashi, H., Inagaki, Y., Ichinose, Y.
  • 総ページ数: 301
  • 出版者: American Phytopathological Society Press.St.Paul, MN, USA.
• [産業財産権] 植物病害防除剤 (2001)
  • 発明者名: 久能 均他5名
  • 権利者名: 久能 均, 赤塚植物
  • 出願年月日: 2001-01-17
  • 取得年月日: 2004-12-17
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] Plant Disease Control Agent (2001)
  • 発明者名: Kunoh, H. 他5名
  • 権利者名: Kunoh, H., Aka
  • 出願年月日: 2001-03-09
  • 取得年月日: 2003-04-08
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 植物病害防除剤 (2001)
  • 発明者名: 久能 均, 他5名
  • 権利者名: 久能 均, 赤塚植物園
  • 出願年月日: 2001-01-17
  • 取得年月日: 2004-12-17
• [文献書誌] Gento Tsuji, Seiji Tsuge, Tomonori Shiraishi, Yasuyuki Kubo: "Expression of melanin biosynthesis enzymes during infectious morphogenesis of Colletotrichum lagenarium"Journal of General Plant Pathology. 69. 169-175 (2003)
• [文献書誌] Gento Tsuji, Satoshi Fujii, Seiji Tsuge, et al.: "The Colletotrichum lagenarium Ste12-like gene CST4 is essential for appressorium penetration"Molecular-Plant-Microbe Interaction. 16. 315-325 (2003)
• [文献書誌] Gento Tsuji, Satoshi Fujii, Naoki Fujihara, Chika Hirose, et al.: "Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation for random insertional mutagenesis in Colletotrichum lagenarium"Journal of General Plant Pathology. 69. 230-239 (2003)
• [文献書誌] R Shimizu, F Taguchi, M Marutani, T Mukaihara, Y Inagaki, et al.: "Flagella defective mutant ΔfliD of Pseudomonas syringae pv.tabaci that secretes monomer flagellin induces strong HR on nonhost tomato cells"Mol.Genet.Genomics. 269. 21-30 (2003)
• [文献書誌] K Takeuchi, F Taguchi, Y Inagaki, K Toyoda, T Shiraishi, Y Ichinose: "Flagellin Glycosylation Island in Pseudomonas syringae pv. glycinea and Its Role in Host Specificity"J.Bacteriol.. 185. 6658-6665 (2003)
• [文献書誌] Fujita, K., A.J.Wright, A.Meguro, H.Kunoh, T.L.W.Carver: "Rapid pre-germination and germination responses of Erysiphe pisi condia to contact and light"J.Gen.Plant Pathol.. 70 2(In press). (2004)
• [文献書誌] T.Shiraishi, K.Toyoda, A.Kiba, T.Kawahara, H.Takahashi, et al.: "Defense Signaling and the Plant Cell Wall -A New Signaling Pathway Dependent Upon Inorganic Phosphate-"Genetic analysis of fungal pathogenesis. S.Tsuyumu, J.Leach, T.Shiraishi and T.Walpert eds.APS Press, St.Paul, USA.. (in press). (2004)
• [文献書誌] Sasabe, M. et al.: "cDNA cloning and characterization of tobacco ABC transporter. NtPDR1 is a novel elicitor-responsive gene"FEBS Letters. 518. 164-168 (2002)
• [文献書誌] Seki, H., et al.: "Molecular cloning of cDNA for a novel pea protein, PsDof1, and its DNA-binding activity to the promoter of PsDof1 gene"Plant Biotechnology. 19. 251-260 (2002)
• [文献書誌] Kawahara, T., et al.: "Cloning and characterization of pea apyrases: Involvement of PsAPY1 in response to signal molecules from a pea pathogen Mycosphaerella pinodes"J. Gen. Plant Pathol.. 68. 33-38 (2003)
• [文献書誌] Tsuji, G., et al.: "Expression of melanin biosynthesis enzymes during infectious morphogenesis of Collectotrichum lagenarium"J. Gen. Plant Pathol.. 69(in press). (2003)
• [文献書誌] Tsuji, G., et al.: "The Colletotrichum Iagenarium Ste12-like gene CST1 is essential for appressorium penetration"Molecular Plant-Microbe Interactions. 16(in press). (2003)
• [文献書誌] Tsuji, G., et al.: "Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation for random insertional mutagenesis in Colletotrichum lagenarium"J. Gen. Plant Pathol.. 69(In press). (2003)
• [文献書誌] 白石友紀(共): "植物栄養・肥料の事典"朝倉書店 東京. 697 (2002)
• [文献書誌] Matsuo, H. et al.: "Gramine increase associated with rapid and transient systemic resistance in barley seedlings induced by mechanical and biological stresses 42, 1103-1111"Plant Cell Physiol.. 42. 1103-1111 (2001)
• [文献書誌] Tsuji, G. et al.: "Laccase gne LAC1 of Colletotrichum lagenarium is not essential for melanin biosynthesis and pathoqenicity"J. Gen. Plant Pathol.. 67. 182-190 (2001)
• [文献書誌] Okamoto, S. et al.: "Inhibitory effect of aflastatin A on melanin biosynthesis by Colletotrichum laaenanum"Microbiology. 147. 2623-2628 (2001)
• [文献書誌] Toyoda, K. et al.: "Early signaling events required for induction of phytoalexin accumulation in peaepicotyls"Plant Disease and Their Control. China Agric. Scientech Press. Beijing.(Proc. 1st Asian Phytopathol. Congress). 45-49 (2001)
• [文献書誌] 久保 康之: "感染初期の分子機構-病原菌感染に関わる形態分化と遺伝子発現"化学と生物. 39. 531-537 (2001)
• [文献書誌] 白石 友紀, 豊田 和弘, 木場 章範, 一瀬 勇規: "初期・表層シグナル伝達系と防御システム"化学と生物. 39. 686-692 (2001)
• [文献書誌] Shiraishi, T. et al.: "In Delivery of Pathogen Signals to Plants. APS Press, St. Poul, Ml"Suppressors of defense-Supprescins and Plant receptor molecules. 268 (2001)
• [文献書誌] Toyoda,k.,Kawahara,T.,Ichinose,Y.,Yamada,T.and Shiraishi,T.: "Potentiation of phytoalexin accumukation in elicitor-treated epicotyls of pea by a diacylglycerol kinase inhibitor."J.Phytopathology. 148. 633-636 (2000)
• [文献書誌] Sugimoto,M.,Toyoda,k.,Ichinose,Y.,Yamada T.and Shiraish,T.: "Cytochalasin A inhibits the binding of phenylalanine ammonia-lyase mRNA to ribosomes during induction of phytalexin in pea seedlings."Plant Cell Physiol.. 41. 234-238 (2000)
• [文献書誌] Fujii,I.,Mori,Y.,Watanabe.A.,Kubo,Y. et al.: "Enzymatic synthesis of 1,3,6,8-tetrahydroxynaphthalene solely from malonyl coenzyme A by a fungal interactive typeI polyketide synthase PKS1."Biochemistry. 39. 8853-8858 (2000)
• [文献書誌] Tsuji,G.,Kenmochi,Y.,Takano,Y.,Sweigard,J.Farrall,L.,Furusawa,I.,Horino,O.and Kuoo,Y.: "Novel fungal transcriptional activators, Cmr1p of Colletotrichum lagenarium and Pig1p of Magnaporthe grisea,contain Cys2His2 zinc finger and Zn(II)D2Cys6 binuclear cluster DNA binding motifs, and regulare trancription of melanin biosynthesis genes in a development specific manner."Molecular Microbiology. 38. 940-954 (2000)
• [文献書誌] Sasabe,M.,Takeuchi,k.,Kamoun,S.,Ichinose Y.,Govers,F.,Toyoda.K.,Shiraishi,T. and Yamada.T.: "Independent pathways leading to apoptotic cell death, oxidative burst and defense gene expression in response to elicitin in tobaco cell suspension culture."Eur.J.Biochem.. 267. 5005-5013 (2000)
• [文献書誌] Imura,Y.,Iguchi,S.,Toyoda,K.,Ichinose,Y.,Shiraishi,T.and Yamada,T.: "Importance of AC-rich element on pea phenylalanine ammonia-lyase gene 1 promoter for expression induced by nonpathogen attack."J.Gen.Plant Pathol.. 66. 123-127 (2000)
• [文献書誌] Shiraishi,T. et al.: "Delivery and Perception of Pathogen Signals in Plants (N.Keen et al.eds.)"APS Press, St. Paul, Minnesota, USA. 268 (2001)
• [文献書誌] Kubo,Y.,Takano.Y.,Tsuji,G.,Horino.O.and Furusawa.: "Host specificity,pathogenicity and host pathogen interaction of Colletotrichum.(D.Prusky.S.Freeman and M.Dickman eds.)"APS Press,St.Paul, Minnesota, USA.. 273 (2000)