イネ－いもち病相互作用の分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15H05779
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 遺伝育種科学
• 研究機関: 京都大学 (2016-2019); 公益財団法人岩手生物工学研究センター (2015)
• 研究代表者: 寺内 良平 京都大学, 農学研究科, 教授 (50236981)
• 研究分担者: 藤崎 恒喜 公益財団法人岩手生物工学研究センター, 園芸資源研究部, 主任研究員 (30626510) ; 竹田 匠 公益財団法人岩手生物工学研究センター, ゲノム育種研究部, 主任研究員 (80423036) ; 清水 元樹 公益財団法人岩手生物工学研究センター, ゲノム育種研究部, 主任研究員 (90734343) ; 齋藤 宏昌 公益財団法人岩手生物工学研究センター, ゲノム育種研究部, 主任研究員 (20414336)
• 研究期間 (年度): 2015-05-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 196,950千円 (直接経費: 151,500千円、間接経費: 45,450千円); 2019年度: 24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円); 2018年度: 24,440千円 (直接経費: 18,800千円、間接経費: 5,640千円); 2017年度: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2016年度: 30,940千円 (直接経費: 23,800千円、間接経費: 7,140千円); 2015年度: 92,170千円 (直接経費: 70,900千円、間接経費: 21,270千円)
• キーワード: イネ / いもち病菌 / 分子間相互作用 / 共進化 / 耐病性 / 抵抗性遺伝子 / ゲノム / 非病原力因子 / 植物-病原菌 / 抵抗性 / 耐病性分子機構 / 植物耐病性 / 病原菌 / 植物ー病原菌相互作用 / 構造解析 / イネ-いもち病菌相互作用 / 病原性 / 育種学 / 植物病理学

研究成果の概要

いもち病はイネの最重要病害である。いもち病に対して高度抵抗性のイネ育種を目的に、イネ－いもち病菌相互作用の分子機構を解明した。その結果、(1)三組のイネ抵抗性タンパク質といもち病菌非病原力因子の相互作用について、詳細な分子機構が明らかになった。(2) 対となって機能するイネ抵抗性遺伝子の機能と進化のパターンが示された。(3)いもち病菌から分泌される病原力因子の機能が明らかになった。本研究で得られた知見を基に、病原菌の任意の因子を認識可能な人工抵抗性タンパク質をエンジニアすることが可能となる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

作物に耐病性を付与する育種において、抵抗性遺伝子は最も広く利用されている。しかしこれらの遺伝子がコードする抵抗性タンパク質の分子機能は明らかでない。本研究により、植物抵抗性タンパク質による病原菌因子認識の分子機構が、結晶構造レベルで示された。さらに、病原菌因子が植物を操作する機構の一端も明らかとなった。本研究を基盤として人工抵抗性タンパク質をエンジニアすることにより、植物耐病性の増強を通じて世界の食料安全に貢献することを目標とする。

評価記号

検証結果 (区分)

A

研究成果

• [国際共同研究] The Sainsbury Laboratory/John Innes Centre(英国)
• [国際共同研究] The Sainsbury Laboratory/John Innes Centre(英国)
• [国際共同研究] The Sainsbury Laboratory(United Kingdom)
• [国際共同研究] John Innes Centre(United Kingdom)
• [国際共同研究] The Sainsbury Laboratory/John Innes Centre(英国)
• [国際共同研究] The Sainsbury Laboratory/John Innes Centre(英国)
• [国際共同研究] Frankfurt University(Germany)
• [国際共同研究] INRA(France)
• [雑誌論文] RNA-Seq of in plants-expressed Magnaporthe oryzae genes identifies MoSVP as a highly expressed gene required for pathogenicity at the initial stage of infection (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, M., Nakano, Y., Hirabuchi, A., Yoshino, K., Kobayashi, M., Yamamoto, K., Terauchi, R., Saitoh, H.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: 20 号: 12 ページ: 1682-1695
  • DOI: 10.1111/mpp.12869
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Protein engineering expands the effector recognition profile of a rice NLR immune receptor (2019)
  • 著者名/発表者名: De la Concepcion Juan Carlos、Franceschetti Marina、MacLean Dan、Terauchi Ryohei、Kamoun Sophien、Banfield Mark J
  • 雑誌名: eLife 巻: 8
  • DOI: 10.7554/elife.47713
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cross-reactivity of a rice NLR immune receptor to distinct effectors from the rice blast pathogen Magnaporthe oryzae provides partial disease resistance (2019)
  • 著者名/発表者名: Varden, F.A., Saitoh, H., Yoshino, K., Franceschetti, M., Kamoun, S., Terauchi, R., Banfield, M.J.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 294 号: 35 ページ: 13006-13016
  • DOI: 10.1074/jbc.ra119.007730
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polymorphic residues in rice NLRs expand binding and response to effectors of the blast pathogen (2018)
  • 著者名/発表者名: De la Concepcion, J.C., Franceschetti, M., Maqbool, A., Saitoh, H., Terauchi, R., Kamoun, S., Banfield, M.J.
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 4 号: 8 ページ: 576-585
  • DOI: 10.1038/s41477-018-0194-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lessons in Effector and NLR Biology of Plant-Microbe Systems (2018)
  • 著者名/発表者名: Bialas Aleksandra、Zess Erin K.、De la Concepcion Juan Carlos、中略 Fujisaki Koki、Saitoh Hiromasa、Terauchi Ryohei、Banfield Mark J.、Kamoun Sophien
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 巻: 31 号: 1 ページ: 34-45
  • DOI: 10.1094/mpmi-08-17-0196-fi
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An unconventional NOI/RIN4 domain of a rice NLR protein binds host EXO70 protein to confer fungal immunity (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujisaki Koki、Abe Yoshiko、Kanzaki Eiko、Ito Kazue、Utsushi Hiroe、Saitoh Hiromasa、Bia?as Aleksandra、Banfield Mark、Kamoun Sophien、Terauchi Ryohei
  • 雑誌名: BioRxiv 巻: 0 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1101/239400
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rice blast resistance gene Pii is controlled by a pair of NBS-LRR genes Pii-1 and Pii-2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Takagi Hiroki、Abe Akira、Uemura Aiko、Oikawa Kaori、Utsushi Hiroe、Yaegashi Hiroki、Kikuchi Hideko、Shimizu Motoki、Abe Yoshiko、Kanzaki Hiroyuki、Saitoh Hiromasa、Terauchi Ryohei、Fujisaki Koki
  • 雑誌名: BioRxiv 巻: 0 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1101/227132
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] A chloroplast-localized protein LESION AND LAMINA BENDING affects defense and growth responses in rice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tamiru, M., Takagi, H., Abe, A., Yokota, T., Kanzaki, H., Okamoto, H., Saitoh, H., Takahashi, H., Fujisaki, K., Oikawa, K., Uemura, A., Natsume, S., Jikumaru, Y., Matsuura, H., Umemura, K., Terry, M. J., Terauchi, R.
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 210 号: 4 ページ: 1282-1297
  • DOI: 10.1111/nph.13864
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Whole genome sequencing approaches to understand Magnaporthe-rice interactions. (2016)
  • 著者名/発表者名: Terauchi, R., Kanzaki, H., Fujisaki, K., Takagi, H., Abe, A., Yoshida, K., Okuyama, Y., Tamiru, M., Saitoh, H.
  • 雑誌名: Physiological and Molecular Plant Pathology 巻: 94 ページ: 1-5
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rice Exo70 interacts with a fungal effector, AVR-Pii and is required for AVR-Pii-triggerred immunity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujisaki, K., Abe, Y., Saitoh, H., Yoshida, K., Kanzaki, H., Kanzaki, E., Utsushi, H., Ymashita, T., Kamoun, S., Terauchi, R.
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 83 ページ: 9750887-9750887
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis of pathogen recognition by an integrated HMA domain in a plant NLR immune receptor. (2015)
  • 著者名/発表者名: Maqbool, A., Saitoh, H., Franceschetti, M., Stevenson, C.E.M., Uemura, A., Kanzakii, H., Kamoun, S., Terauchi, R., Banfield, M. J.
  • 雑誌名: eLife 巻: 4 ページ: 1-24
  • DOI: 10.7554/elife.08709
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Rice NLRs and Magnaporthe oryzae AVR Effectors: their Interactions and Coevolution (2019)
  • 著者名/発表者名: Terauchi R.
  • 学会等名: IS-MPMI XVIII International Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Next Generation Breeding of Crops by Whole Genome Approaches (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Terauchi
  • 学会等名: International Plant Molecular Biology Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular coevolution of Magnaporthe oryzae pathogen and rice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Terauchi, R.
  • 学会等名: The 5th International Conference on Biotic Plant Interactions
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Magnaporthe-rice molecular interaction as revealed by genomics. (2017)
  • 著者名/発表者名: Terauchi, R.
  • 学会等名: 2017 Asian Conference on Plant Pathology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular interaction and co-evolution of rice paired NLRs and Magnaporthe oryzae AVRs; similarities and differences in Pik NLR/AvR- Pik and Pii NLR/AVR-Pii interactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Terauchi, R.
  • 学会等名: NLR Sans Frontiers
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Arms race co-evolution in rice blast disease: The link between an effector host target and plant immunity through an integrated NLR domain (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Terauchi
  • 学会等名: 7th International Rice Blast Conference
  • 発表場所: Manilla, Phillipines
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Whole genome sequencing approaches reveal rice-Magnaporthe coevolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Terauchi
  • 学会等名: 14th International Symposium on Rice Functional Genomics
  • 発表場所: Le Courm, Montpellier, France
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Arms race coevolution in rice blast disease: the link between an effector host target and plant immunity through an integrated NLR domain (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Terauchi
  • 学会等名: 17th International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: Portland, USA
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Arms race coevolution between pathogen and plant: The case of Magnaporthe oryzae AVR-Pik effector and rice heavy metal associated (HMA) domain proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Terauchi
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Gyeongju Hwabaek International Convention Center, Korea
  • 年月日: 2016-06-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Towards understanding molecular co-evolution of Magnaporthe and rice (2015)
  • 著者名/発表者名: Terauchi R.
  • 学会等名: The 11th US-Japan Scientific Seminar
  • 発表場所: Kagawa International Hall, Takamatsu, Japan
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会 / 招待講演