植物の自然免疫におけるNB-LRR遺伝子ファミリーの機能解明

• 研究課題/領域番号: 16380031
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 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)
• 研究分担者: 長谷 修 東北大学, 大学院農学研究科, 助手 (10261497)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 14,600千円 (直接経費: 14,600千円); 2006年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 2005年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 2004年度: 9,700千円 (直接経費: 9,700千円)
• 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 / 植物 / キュウリモザイクテスト

研究概要

われわれは、シロイヌナズナからキュウリモザイクウイルス(CMV)抵抗性遺伝子RCY1を単離し、coiled coil (CC)、nucleotide binding site (NB)、leucine-rich repeat (LRR)の3ドメインをもつタンパク質をコードすることを明らかにしている。さらに、シロイヌナズナゲノム情報より、NB-LRRタンパク質をコードするパラログはゲノムあたり約200コピー存在することが明らかになっている。本研究では、(1)CMV抵抗性におけるRCY1の機能解析、(2)CMV抵抗性におけるNB-LRRパラログの網羅的発現解析、および(3)CMV誘導性NB-LRRパラログの機能解析を行い、RCY1とNB-LRRパラログのCMV抵抗性発現における機能解明を目的とした。その結果、(1)RCY1遺伝子産物のCC、NB、LRRドメインは、それぞれがCMV抵抗性の誘導に必須である、(2)RCY1の発現レベルによりCMV抵抗性が制御されている、(3)過敏感細胞死とウイルス局在化はRCY1により独立に制御されていることが明らかになった。さらに、(4)NB-LRRファミリーの中で、5遺伝子(Atlg72890,Atlg72900,Atlg72910,Atlg72930,Atlg72940:第1染色体上にクラスター形成)の発現が、RCY1によるCMV抵抗性で誘導されることが明らかになり、それらをCMV(Y)-inducible R-like gene family (CIR family)と命名した。(5)CIRを過剰発現するシロイヌナズナ形質転換体を作出した。今後、これら形質転換体を用いてCMV抵抗性におけるCIRの機能解析を進める。以上の知見は、抵抗性におけるNB-LRR遺伝子ファミリーの機能解明とウイルス抵抗性の分子基盤の理解に寄与するものと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Up-regulation of LeATL6 that encodes a fungal elicitor-responsive ubiquitin ligase induces jasmonic acid-dependent proteinase inhibitor gene expression in tomato. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hondo, D. et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 20 ページ: 72-81
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of a novel Cys_2/His_2-type zinc-finger protein as a component of a spermine-signaling pathway in tobacco. (2007)
  • 著者名/発表者名: Mitsuya, Y. et al.
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiology (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Up-regulation of LeA7L6 that encodes a fungal elicitor-responsive ubiquitin ligase induces jasmonic acid-dependent proteinase inhibitor gene expression in tomato. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hondo, D., Hase, S., Kanayama, Y., Yoshikawa, N., Takenaka, S., Takahashi, H.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 20 ページ: 72-81
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of a novel CYs_2/His_2-type zinc-finger protein as a component of a spemine-signaling pathway in tobacco. (2007)
  • 著者名/発表者名: Mitsuya, Y., Takahashi, Y., Uehara, Y., Barberich, T., Miyazaki, A., Takahashi, H., Kusano, T.
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiology (m press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Up-regulation of LeATL6 that encodes a fungal elicitor-responsive ubiquitin ligase induces jasmonic acid-dependent proteinase inhibitor gene expression in tomato. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hondo, D., et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 20 ページ: 72-81
• [雑誌論文] Identification of a novel Cys_2/His_2-type zinc-finger protein as a component of a spermine-signaling pathway in tobacco. (2007)
  • 著者名/発表者名: Mitsuya, Y., et al.
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiology (印刷中)
• [雑誌論文] Single amino acid alterations in Arabidopsis thaliana RCY1 compromise resistance to Cucumber mosaic virus, but differentially suppress hypersensitive response-like cell death. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sekine, K.-T.et al.
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 62 ページ: 669-682
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Beta-cyanoalanine synthase as a molecular marker induced resistance by fungal glycoprotein elicitor and commercial plant activators. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H. et al.
  • 雑誌名: Phytopathology 96 ページ: 908-916
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Induction of transient ethylene and reduction in severity of tomato bacterial wilt by Pythium oligandrum. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hase, S. et al.
  • 雑誌名: Plant Pathology 55 ページ: 537-543
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Novel elicitin-like proteins isolated from the cell wall of the biocontrol agent Pythium oligandrum induce defence-related genes in sugar beet. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takenaka, S. et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 7 ページ: 325-339
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Single amino acid alterations in Arabidosis thaliana RCY1 compromise resistance to Cucumber mosaic virus, but differentially suppress hypersensitive response-like cell death. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sekine, K.-T., Ishihara, T., Hase, S., Kusano, T., Shah, J., Takahashi, H.
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 62 ページ: 669-682
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Beta-cyanoalanine synthase as a molecular marker induced resistance by fungal glycopotein elicitor and commercial plant activators. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., Ishihara, T., Hase, S., Chiba, A., Nakaho, K., Arie, T., Teraoka, T., Iwata, M., Tugane, T., Shibata, D., Takenaka, S.
  • 雑誌名: Phytopathology 96 ページ: 908-916
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Induction of transient ethylene and reduction in severity of tomato bacterial wilt by Pythium oligandrum. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hase, S., Shimizu, A., Nakaho, K., Takenaka, S., Takahashi, H.
  • 雑誌名: Plant Pathology 55 ページ: 537-543
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Novel elicitin-like proteins isolated from the cell wall of the biocontrol agent Pythium oligandrum induce defence-related gars in sugar beet (2006)
  • 著者名/発表者名: Takenaka, S., Nakamura, Y., Ono, T., Sekiguchi, H., Masunaka, A., Takahashi, H.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 7 ページ: 325-339
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Single amino acid alterations in Arabidopsis thaliana RCY1 compromise resistance to Cucumber mosaic virus, but differentially suppress hypersensitive response-like cell death. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sekine, K.-T., et al.
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 62 ページ: 669-682
• [雑誌論文] Novel elicitin-like proteins isolated from the cell wall of the biocontrol agent Pythium oligandrum induce defence-related genes in sugar beet. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takenaka, S., et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 7 ページ: 325-339
• [雑誌論文] Beta-cyanoalanine synthase as a molecular marker induced resistance by fungal glycoprotein elicitor and commercial plant activators. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., et al.
  • 雑誌名: Phytopathology 96 ページ: 908-916
• [雑誌論文] Catalog of Micro-Tom tomato responses to common fungal, bacterial and viral pathogens. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H. et al.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 71 ページ: 8-22
  • NAID: 10014471856
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Tobacco ZFT1, a transcriptional repressor with a Cys_2/His_2 type zinc finger motif that functions in spermine-signaling pathway. (2005)
  • 著者名/発表者名: Uehara, Y. et al.
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 59 ページ: 433-446
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [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. (2005)
  • 著者名/発表者名: Zheng, M.S.et al.
  • 雑誌名: Plant Science 168 ページ: 415-422
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Catalog of Micro-Tom tomato responses to common fungal, bacterial and viral Pathogens. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., Shimizu, A., Arie, T., Rosmalawati, S., Fukushima, S., Kikuchi, M., Hikichi, Y., Kanda, A., Ohnishi, K., Ichinose, Y., Yasuda, C., Kodama, M., Egusa, M., Masuta, C., Sawada, H., Shibata, D., Hori, K., Watanabe, Y.
  • 雑誌名: Joumal of General Plant Pathology 71 ページ: 8-22
  • NAID: 10014471856
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Tobacco ZFT1, a transcriptional repressor with a Cys_2/His_2 type zinc finger motif that functions in in spermine-signaling pathway. (2005)
  • 著者名/発表者名: Uehara, Y., Takahashi, Y., Berberich, T., Miyazaki, A., Takahashi, H., Matsui, K., Ohme-Takagi, M., Saitoh, H., Terauchi, R., Kusano, T.
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 59 ページ: 433-446
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of the cis-acting dements in Arabidopsis thaliana NHL10 promoter responsible for leaf senescence, the hypersensitive response against Cucumber mosaic virus infection, and spermine treatment. (2005)
  • 著者名/発表者名: Zheng, M.S., Takahashi, H., Miyazaki, A., Yamaguchi, K., Kusano, T.
  • 雑誌名: Plant Science 168 ページ: 415-422
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [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, H. et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 45 ページ: 803-809
  • NAID: 10013129021
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enhanced resistance to Cucumber mosaic virus in the Arabidopsis thalianassi2 mutant is mediated via an SA-independent mechanism. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sekine, K.-T.et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interaction 17 ページ: 623-632
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [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, T. et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 45 ページ: 470-480
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Up-regulation of Arabidopsis thaliana NHL10 in the hypersensitive response to Cucumber mosaic virus infection and in senescing leaves is controlled by signaling pathways that differ in salicylate involvement. (2004)
  • 著者名/発表者名: Zheng, M.S.et al.
  • 雑誌名: Planta 218 ページ: 740-750
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Antagonistic interactions between the SA-and IA-signaling pathways in Arabidopsis modulate expression of defense genes and gene-for-gene resistance to Cucumbermasaicvirus (2004)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H, Kanayama, Y., Zheng, M.S., Kusano, T., Hase, S., Ikegami, M., Shah, S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 45 ページ: 803-809
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enhanced resistance to Cucumber mosaic virus in the Anabidopsis thaliana ssi2 mutant is mediated via an SA-independent mechanism. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sekine, K.-T., Nandi, A., Ishihara, T., Hase, S., Ikegami, M., Shah, S., Takahashi, H.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interaction 17 ページ: 623-632
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [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, T., Sakurai, N., Sekine, K.-T., Hase, S., Ikegami, M., Shibata, D., Takahashi, H.
  • 雑誌名: PlantCell Physiology 45 ページ: 470-480
  • NAID: 10012852556
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Up-regulation of Arabidopsis thaliana NHL10 in the hypersensitive response to Cucumber mosaic virus infection and in senescing leaves is controlled by signaling pathways that differ in salicylate involvement (2004)
  • 著者名/発表者名: Zheng, M.S., Takahashi, H., Miyazaki, A., Hamamoto, H., Shah, J., Yamaguchi, I., Kusano, T.
  • 雑誌名: Planta 218 ページ: 740-750
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Antagonistic interactions between the SA- and JA- signaling pathways in Arabidopsis modulate expression 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
• [図書] 「ウイルス感染に対する宿主応答」作物保護の新展開-バイオサイエンスのかけはし- (羽柴輝良 監修) (2005)
  • 著者名/発表者名: 高橋英樹
  • 総ページ数: 338
  • 出版者: ソフトサイエンス社
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] "Signal transduction pathways for the resistance response to Cucumber mosaic virus." Genomic and Genetic Analysis of Plant Parasitism and Defense. (Eds. S. Tsuyumu, J. Leach, T. Shiraishi and T. Walpert) (2005)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H. et al.
  • 総ページ数: 301
  • 出版者: APS Press
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Response of host plants to virus infection, New insight of Plant Protection (edited by Hashiba, T.)(in Japanese) (2005)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H.
  • 総ページ数: 338
  • 出版者: Softscience-sha
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] Signal transduction pathways for the resistance response to Cucumber mosaic virus. Genomic and Genetic Analysis of Plant Parasitism and Defense (Eds.S.Tsuyumu, J.Leach, T.Shiraishi and T.Walpert) (2005)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., Sekine, K.-T., Ishihara, T., Hase, S., Ikegami, M., Shah, J.
  • 総ページ数: 301
  • 出版者: APS Press, St Paul, Minnesota, USA
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 「ウイルスに対する宿主抵抗性」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) (2004)
  • 著者名/発表者名: 高橋英樹
  • 総ページ数: 214
  • 出版者: 秀潤社
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Resistance to virus in host plants, Disease resistance in plants at the molecular level (edited by Shimamoto, K., Watanabe, Y.and Tsuge, T.) Plant Biotechology 19(in Japanese) (2004)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H.
  • 総ページ数: 214
  • 出版者: Shuujyunnsha
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [産業財産権] 植物病原体に対する誘導抵抗性の指標となるマーカー遺伝子の単離 (2005)
  • 発明者名: 高橋英樹, 竹中重仁
  • 権利者名: 東北大学・(独)農業・生物系産業技術研究機構
  • 産業財産権番号: 2005-353502
  • 出願年月日: 2005-12-07
  • 取得年月日: 2005-12-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より