病害抵抗性遺伝子の病原体認識ドメインの解析とその改変による病害防除への応用

• 研究課題/領域番号: 15658014
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 植物病理学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 英樹 東北大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (20197164)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円); 2004年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2003年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
• キーワード: 抵抗性遺伝子 / 過敏感反応 / シグナル伝達 / キュウリモザイクウイルス / ウイルス / 植物

研究概要

シロイヌナズナaccession C24は,単一優性であるCC-NBS-LRRタイプの抵抗性遺伝子RCY1を持ち,キュウリモザイクウイルス黄斑系統(CMV-Y)に対して過敏感反応(HR)を示す.本研究課題では,C24にEMSを用いて突然変異を誘起することによりCMV罹病性変異体の作出を試みた.M2植物14,744個体中36個体で,CMV-Yを接種した葉にHRが起こらずウイルスの全身感染が認められた.さらにその後代のM3植物においてもウイルスの全身感染が認められた4系統(#250-037,#219-053,#219-066,#212-001)を目的のCMV罹病性変異体とし原因遺伝子の同定を行った.遺伝分析とマッピングの結果,全て劣性変異で,原因遺伝子がRCY1近傍に存在することが示された.さらにRCY1を持たないaccession Colと各変異体を交配して得られた植物の後代が全てCMV-Tに対して罹病性であったことから,RCY1自体が変異している可能性が示された.各々のRCY1領域をシークエンス解析したところ,いずれも一塩基の変異によるアミノ酸置換がCC又はLRRモチーフに生じている変異体であった.RCY1とその対立遺伝子であるTurnip crinkle virus (TCV)抵抗性遺伝子HRTとの比較から、特にLRRドメイン内でアミノ酸が変化していることが明らかになっているが、本研究結果はLRRドメインが病原体認識に重要な役割を果たしていることを強く示している。

研究成果

• [雑誌論文] Antagonistic interactions between the SA- and JA- signaling pathways in Arabidopsis modulate expression of defense genes and gene-for-gene resistance to Cucumber mosaic virus. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takahashi et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 45 ページ: 803-809
  • NAID: 10013129021
• [雑誌論文] The enhanced resistance to Cucumber mosaic virus in the Arabidopsis thaliana stearoyl-ACP desaturase-deficient ssi2 mutant is mediated by an SA-independent, but EDS5-dependent signaling mechanism. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sekine et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interaction 17 ページ: 623-632
• [雑誌論文] Comparative analysis of expressed sequence tags in resistant and susceptible ecotypes of Arabidopsis thaliana infected with Cucumber mosaic virus. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ishihara et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 45 ページ: 470-480
• [雑誌論文] Identification of the cis-acting elements in Arabidopsis thaliana NHL10 promoter responsible for leaf senescence, the hypersensitive response against Cucumber mosaic virus infection, and spermine treatment. (2004)
  • 著者名/発表者名: Zheng et al.
  • 雑誌名: Plant Science 168 ページ: 415-422
• [文献書誌] Ishihara T. et al.: "Comparative analysis of expressed sequence tags in resistant and susceptible ecotypes of Arabidopsis thaliana infected with Cucumber mosaic virus"Plant Cell Physiology. 45(in press). (2004)
• [文献書誌] 高橋英樹: "新版 分子レベルからみた植物の耐病性 植物細胞工学シリーズ19(島本 功・渡辺雄一郎・柘植尚志 監修)"秀潤社. 214 (2004)