全身獲得抵抗性の新しい概念の証明とそれを利用した抵抗性育種戦略の例証

• 研究課題/領域番号: 16H04879
• 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: 植物保護科学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中原 健二 北海道大学, 農学研究院, 講師 (90315606)
• 研究分担者: 山田 哲也 北海道大学, 農学研究院, 講師 (70374618)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 全身獲得抵抗性 / カルモジュリン様タンパク質 / ウイルス防御機構 / RNAサイレンシング抑制タンパク質 / オートファジー / 転写促進 / 植物自然免疫 / ゲノム編集 / ウィルス / 病理学 / 植物 / シグナル伝達 / ストレス / ストレス応答 / 自然免疫 / プライミング / RNA / ウイルス

研究成果の概要

ウイルスのRNAサイレンシング抑制タンパク質と相互作用を介したウイルス防御機構は全身獲得抵抗性に関わる。本研究でこのウイルス防御機構に、6つのカルモジュリン様タンパク質(CML)およびそれらに結合する内生因子が関わることが分かった。これらのCMLと結合内生因子の機能解析の結果から考えられる全身獲得抵抗性の分子機構モデルを構築した。本研究の知見を利用したゲノム編集によりトマトにウイルス抵抗性を付与することが出来た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

全身獲得抵抗性は繰り返し襲来する病原体感染により強い抵抗性を示すために植物が獲得した防御機構で100年前から知られているが、そのメカニズムは未だ不明の点が多い。本研究でこの全身獲得抵抗性に関わる新たな因子を同定し、それらによる分子メカニズムを解明した。これらの成果は、学術的に重要なだけでなく、全身獲得抵抗性を病害防除や抵抗性育種に活用するための基礎的な知見として農産物生産への貢献も期待出来る。

研究成果

• [国際共同研究] Queen's University/University of Toronto(カナダ)
• [国際共同研究] 国立台湾大学(その他の国・地域)
• [国際共同研究] クイーンズ大学(カナダ)
• [国際共同研究] テネシー州立大学(米国)
• [国際共同研究] 國立臺灣大学(その他の国・地域 台湾)
• [国際共同研究] クイーンズ大学(カナダ)
• [国際共同研究] テネシー州立大学(米国)
• [国際共同研究] 国立台湾大学(台湾)
• [雑誌論文] First report of Botrytis porri causing Botrytis leaf blight on leek in Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Misawa T.、Ueno R.、Kurose D.、Nakahara K.S.
  • 雑誌名: New Disease Reports 巻: 41 号: 1 ページ: 19-19
  • DOI: 10.5197/j.2044-0588.2020.041.019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intracellular proliferation of clover yellow vein virus is unaffected by the recessive resistance gene cyv1 of Pisum sativum (2020)
  • 著者名/発表者名: Taninaka Yosuke、Nakahara Kenji S.、Hagiwara‐Komoda Yuka
  • 雑誌名: Microbiology and Immunology 巻: 64 号: 1 ページ: 76-82
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12755
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precise Exchange of the Helper-Component Proteinase Cistron Between Soybean mosaic virus and Clover yellow vein virus: Impact on Virus Viability and Host Range Specificity (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang Y.、Xu W.、Abe J.、Nakahara K. S.、Hajimorad M. R.
  • 雑誌名: Phytopathology 巻: 110 号: 1 ページ: 206-214
  • DOI: 10.1094/phyto-06-19-0193-fi
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Recessive resistance governed by a major quantitative trait locus restricts clover yellow vein virus in mechanically but not graft-inoculated cultivated soybeans (2019)
  • 著者名/発表者名: Abe Junya、Wang Yongzhi、Yamada Tetsuya、Sato Masako、Ono Takuya、Atsumi Go、Abe Jun、Hajimorad M. R.、Nakahara Kenji Suto
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 巻: 32 号: 8 ページ: 1026-1037
  • DOI: 10.1094/mpmi-12-18-0331-r
  • NAID: 120006734169
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] CRISPR/Cas9-mediated editing of genes encoding rgs-CaM-like proteins in transgenic potato plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhila Osmani、Shinnosuke Jin、Masafumi Mikami、Masaki Endo、Hiroki Atarashi、Kaien Fujino、Tetsuya Yamada、Kenji S. Nakahara
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: in press
• [雑誌論文] トレードオフを利用した植物のウイルス防御戦略 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中原 健二
  • 雑誌名: 生化学 巻: 89 号: 3 ページ: 436-440
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2017.890436
  • NAID: 120006360100
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2017-06-25
• [雑誌論文] rgs-CaM Detects and Counteracts Viral RNA Silencing Suppressors in Plant Immune Priming. (2017)
  • 著者名/発表者名: Jeon EJ, Tadamura K, Murakami T, Inaba J-I, Kim BM, Sato M, Atsumi G, Kuchitsu K, Masuta C, Nakahara KS
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 91 号: 19 ページ: 00761-17
  • DOI: 10.1128/jvi.00761-17
  • NAID: 120006416011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microperforated leaf blotting on polyvinylidene difluoride and nylon membranes to analyze spatial distribution of endogenous and viral gene expression in plant leaves (2016)
  • 著者名/発表者名: Murakami, T., Tayama, R., Nakahara, K.S
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 82 号: 5 ページ: 254-260
  • DOI: 10.1007/s10327-016-0671-x
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Trade-offs for viruses in overcoming innate immunities in plants (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyashita, Y., Atsumi, G., Nakahara, K.S
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 巻: 29 号: 8 ページ: 595-598
  • DOI: 10.1094/mpmi-05-16-0103-cr
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] P3N-PIPO, a frameshift product from P3, pleiotropically determines the virulence of clover yellow vein virus in both resistant and susceptible peas. (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsumi, G., Suzuki, H., Miyashita, Y., Choi, S.H., Hisa, Y., Rihei, S., Shimada, R., Jeon, E.J., Abe, J., Nakahara, K.S., Uyeda, I
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 90 号: 16 ページ: 7388-7404
  • DOI: 10.1128/jvi.00190-16
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Interaction of Arabidopsis calmodulin-like proteins with the protein 2b, an RNA silencing suppressor of cucumber mosaic virus (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakahara, K., H. Teresinski, M. Suto, S. Jin, W. Snedden
  • 学会等名: Plant Canada 2019
  • 国際学会
• [学会発表] キュウリモザイクウイルス感染シロイヌナズナにおけるカルモジュリン様タンパク質37, 38, 39欠損の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 神 慎之介、佐藤雅子、須藤深雪、中原健二
  • 学会等名: 日本植物病理学会北海道部会
• [学会発表] ダイズとツルマメ間の組換え自殖系統におけるクローバ葉脈黄化ウイルスに対する抵抗性の再評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小野卓哉、山田哲也、中原健二
  • 学会等名: 日本植物病理学会北海道部会
• [学会発表] ダイズ栽培化で選抜されたかもしれないクローバ葉脈黄化ウイルス抵抗性について (2018)
  • 著者名/発表者名: 中原健二・山田哲也
  • 学会等名: 第13回 植物ウイルス病研究会
  • 招待講演
• [図書] CRISPR/Cas9-Mediated Editing of Genes Encoding rgs-CaM-like Proteins in Transgenic Potato Plants, Antiviral Resistance in Plants, Methods in Molecular Biology (2019)
  • 著者名/発表者名: Osmani Zhila、Jin Shinnosuke、Mikami Masafumi、Endo Masaki、Atarashi Hiroki、Fujino Kaien、Yamada Tetsuya、Nakahara Kenji S.
  • 出版者: Humana, New York, NY
  • ISBN: 9781493996353
• [備考] プレスリリース「ウイルスの強毒化を防ぐエンドウの仕組みを発見」（中原 健二 講師）
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/news/2016/06/post-677.html
• [産業財産権] ウイルス抵抗性植物及びその作成方法 (2017)
  • 発明者名: 新子泰規、中原健二、山田哲也、増田税
  • 権利者名: 新子泰規、中原健二、山田哲也、増田税
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017