植物ウイルスに対する非宿主抵抗性の多層性と新規特異的抵抗性の分子基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 16H04881
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 三瀬 和之 京都大学, 大学院農学研究科, 准教授 (90209776)
• 研究分担者: 海道 真典 京都大学, 農学研究科, 助教 (20314247) ; 奥本 裕 京都大学, 農学研究科, 教授 (90152438)
• 連携研究者: 谷口 寿章 徳島大学, 疾患酵素学研究センター, 教授 (10257636)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円); 2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: 適応変異 / RNAサイレンシング / 複製 / 細胞間移行 / 移行タンパク質 / 非宿主抵抗性 / NLR型遺伝子 / 細胞死 / 植物ウイルス / イネ / シロイヌナズナ / R遺伝子

研究成果の概要

Brome mosaic virus (BMV)とシロイヌナズナ間の非宿主抵抗性には、ウイルス因子として2a複製酵素タンパク質のC末端のアミノ酸残基や3a移行タンパク質の発現量、また植物因子としてDicer-like 2 と4が多層的に関与していることが明らかとなった。また、BMVに対するイネの抵抗性遺伝子としてCoiled-coil型のNLRタンパク質が同定され、さらに別の抵抗性遺伝子の存在も強く示唆された。この新規な抵抗性遺伝子はBMVの3a移行タンパク質が機能する際に相互作用する植物因子の状態をモニターして抵抗性を発動している可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物と病原体間の相互作用において、ある植物種は大多数の病原体に種レベルで抵抗性である。このような非宿主抵抗性は植物ウイルスの抵抗性機構の解明に残された大きな課題のひとつである。本研究においてシロイヌナズナが植物RNAウイルスのひとつのBMVに対して示す非宿主抵抗性の多層性に関与する宿主植物因子とウイルス因子の一端が初めて明らかとなった。また、イネのウイルス抵抗性メカニズムには不明な点が多いが、その主動抵抗性遺伝子のひとつの単離に成功し、さらに他の抵抗性遺伝子の存在が示唆されたことは、今後イネにとどまらず、重要穀物を含む単子葉植物の抗ウイルス育種の遺伝子素材の探索という点で意義深い。

研究成果

• [雑誌論文] 5′-Terminal stem-loop of carnation ringspot virus RNA1 is required for the efficient amplification of viral RNAs (2019)
  • 著者名/発表者名: Kaido Masanori、Nagano Hideaki、Omote Kazunori、Takano Yoshitaka、Mise Kazuyuki、Okuno Tetsuro
  • 雑誌名: Virus Research 巻: 265 ページ: 138-142
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2019.03.009
  • NAID: 120006621537
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Systemic necrosis in tomato induced by a Japanese isolate of rehmannia mosaic virus in a temperature-sensitive manner (2019)
  • 著者名/発表者名: Hamada T.、Mise K.、Kiba A.、Hikichi Y.
  • 雑誌名: Plant Pathology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1025-1032
  • DOI: 10.1111/ppa.13006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inappropriate expression of an NLP effector in Colletotrichum orbiculare impairs infection on Cucurbitaceae cultivars via plant recognition of the C-terminal region. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nur Sabrina Ahmad Azmi, Suthitar Singkaravanit-Ogawa S, Kyoko Ikeda, Saeko Kitakura, Yoshihiro Inoue, Yoshihiro Narusaka, Ken Shirasu, Masanori Kaido, Kazuyuki Mise, and Yoshitaka Takano
  • 雑誌名: Mol. Plant-Microbe Interact. 巻: 31 号: 1 ページ: 101-111
  • DOI: 10.1094/mpmi-04-17-0085-fi
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of superoxide anion and hydrogen peroxide during replication of two unrelated plant RNA viruses in Nicotiana benthamiana. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hyodo K., Suzuki N., Mise K., Okuno T.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 6 号: 6 ページ: e1338223-e1338223
  • DOI: 10.1080/15592324.2017.1338223
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Requirement for eukaryotic translation initiation factors in cap-independent translation differs between bipartite genomic RNAs of red clover necrotic mosaic virus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tajima Y, Iwakawa HO, Hyodo K, Kaido M, Mise K, Okuno T.
  • 雑誌名: Virology 巻: 509 ページ: 152-158
  • DOI: 10.1016/j.virol.2017.06.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Draft genome sequence of an inbred line of Chenopodium quinoa, an allotetraploid crop with great environmental adaptability and outstanding nutritional properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasui, Y., Hirakwa, H., Oikawa, T., Toyoshima, M., Matsuzaki, C., Ueno, M., Mizuno, N., Nagatoshi, Y., Imamura, T., Miyago, M., Tanaka, K., Mise, K., Tanaka, T., Mizukoshi, H., Mori, M., and Fujita, Y.
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 23 号: 6 ページ: 535-546
  • DOI: 10.1093/dnares/dsw037
  • NAID: 120005825895
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 根部接種におけるウリ類炭疽病菌とメロン実生の相互作用に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 徳野直人・井上喜博・田中冬樹・海道真典・三瀬和之・高野義孝
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Studies on the plant recognition of the C-terminal region of the Colletotrichum orbiculare effector NLP1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Chen, J., Inoue, Y., Tanaka, S., Singkaravanit-Ogawa, S., Ohki, S., Kaido, M., Mise, K., and Takanao, Y.
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] シロイヌナズナによるウリ類炭疽病菌の認識とそれに伴う初期防御応答の分子機構研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林由佳・小内 清・田中佐恵子・加藤大明・海道真典・三瀬和之・寺内良平・高野義孝
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Red clover necrotic mosaic virus (RCNMV)二本鎖RNAの感染植物細胞内における動態 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高田昌汰・三瀬和之・高野義孝・海道真典
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] リンドウから単離されたgentian virus Aの低温依存的増殖機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤崎恒喜・舘田知佳・阿部善子・岩井摩莉・海道真典・三瀬和之
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Brome mosaic virus (BMV)抵抗性に関わるイネNLRタンパク質RBM1によって認識されるBMV因子の同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大竹竜馬・大矢卓明・市邊愛佳・嶋本果穂・寺石政義・海道真典・高野義孝・奥本 裕・三瀬和之
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Involvement of tryptophan-derived metabolites in the post-invasive resistance of Arabidopsis thaliana against multiple fungal pathogens with different infection strategies (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosaka, A., Pastorczyk, M., Kaido, M., Mise, K., Bednarek, P., and Takano, Y.
  • 学会等名: 11th International Congress of Plant Pathology
  • 国際学会
• [学会発表] nlp24 ペプチドが活性化するシロイヌナズナのPAMP誘導免疫経路の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大野恵梨佳・小内 清・加藤大明・海道真典・三瀬和之 ・寺内良平・高野義孝
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成30年度（第53回）植物感染生理談話会
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌の宿主特異性に関する研究：アルファルファ炭疽病菌との比較解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小川泰生・井上喜博・Pamela Gan・海道真典・三瀬和之・鳴坂義弘・白須 賢・高野義孝
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成30年度（第53回）植物感染生理談話会
• [学会発表] World Rice Collection（WRC）におけるBrome mosaic virus（BMV）抵抗性に関わるNB-LRR型イネ遺伝子の品種間比較 (2018)
  • 著者名/発表者名: 嶋本果穂・大矢卓明・寺石政義・海道真典・奥本 裕・三瀬和之
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成30年度（第53回）植物感染生理談話会
• [学会発表] 不適応型炭疽病菌の接種によりシロイヌナズナnsl1変異体において誘導される細胞死に関与する遺伝子の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂井遼太・畑 政輝・海道真典・三瀬和之・阿部 陽・寺内良平・高野義孝
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] TFV1 encoding a fungal Zn(II)2-Cys6 transcriptional factor is preferentially expressed in plant infection phase and is required for full virulence of Colletotrichum orbiculare on cucurbit plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang, R., Inoue, Y., Kaido, M., Mise, K., and Takano, Y.
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌の強病原性株および中程度病原性株のスイカ品種への感染性の調査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 辻田理紗・井上喜博・海道真典・三瀬和之・高野義孝
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] TFV1 is preferentially expressed in plant infection phase and is required for full virulence of Colletotrichum orbiculare on cucurbit plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Ru Zhang, Yoshihiro Inoue，Masanori Kaido，Kazuyuki Mise，and Yoshitaka Takano
  • 学会等名: 第18回糸状菌分子生物学コンファレンス
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌の宿主特異性に関する研究：アルファルファ炭疽病菌との比較解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小川泰生，井上喜博，Pamela Gan，海道真典，三瀬和之，鳴坂義弘，白須 賢，高野義孝
  • 学会等名: 第18回糸状菌分子生物学コンファレンス
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌の宿主特異性に関する研究：アルファルファ炭疽病菌との比較解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小川泰生・井上喜博・Pamela Gan・海道真典・三瀬和之・鳴坂義弘・白須 賢・高野義孝
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌は転写制御因子SGE1依存的にメロン根部へ感染し植物体の萎凋症状を引き起こす (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中冬樹・Suthitar Singkaravanit-Ogawa・海道真典・三瀬和之・高野義孝
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] nlp24ペプチドが活性化するシロイヌナズナのPAMP誘導免疫経路の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大野恵梨佳・小内 清・畑 政輝・加藤大明・海道真典・三瀬和之・寺内良平・高野義孝
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] World Rice Collection(WRC)におけるBrome mosaic virus (BMV) 抵抗性に関わるNB-LRR型イネ遺伝子の品種間比較 (2018)
  • 著者名/発表者名: 嶋本果穂・大矢卓明・寺石政義・海道真典・高野義孝・奥本裕・三瀬和之
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Cassia yellow blotch virusの2a複製酵素タンパク質はNicotiana benthamianaに細胞死を誘導し，外被タンパク質はその細胞死を抑制する (2018)
  • 著者名/発表者名: 市邊愛佳・中林優貴・海道真典・高野義孝・三瀬和之
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Carnation ringspot virusのシロイヌナズナにおける感染性に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 辻川峻平・尾崎紗恵・三瀬和之・高野義孝・海道真典
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] 一過的過剰発現系を利用したRed clover necrotic mosaic virusの細胞間移行に関連する宿主タンパク質の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上泰彦・尾崎紗恵・三瀬和之・高野義孝・海道真典
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Rehmannia mosaic virus日本株のトマトへの全身壊疽誘導能に対する温度の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 浜田拓弥・三瀬和之・木場章範・曵地康史
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Involvement of tryptophan-derived metabolites in the post-invasive resistance of Arabidopsis thaliana against multiple fungal pathogens with different infection strategies (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosaka, A., Pastorczyk, M., Kaido, M., Mise, K., Bednarek, P., and Takano, Y.
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Brome mosaic virus (BMV) 抵抗性に関わるNB-LRR型イネ遺伝子の品種間比較 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大矢卓明・新田浩志・Xu Quan・安田加奈子・寺石政義・海道真典・奥野哲郎・高野義孝・奥本 裕・三瀬和之
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Red clover necrotic mosaic virus (RCNMV) 移行タンパク質 (MP)のアラニン置換変異が細胞内局在とウイルスの細胞間移行に及ぼす影響の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北尾晃一・三瀬和之・高野義孝・海道真典
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Isolation of an NB-LRR gene involved in rice resistance against Brome mosaic virus (2017)
  • 著者名/発表者名: Oya, T., Nitta, K., Xu, Q., Yasuda, K., Teraishi, M., Kaido, M., Okuno, T., Takano, Y., Okumoto, Y., and Mise, K.
  • 学会等名: 17th International Congress of Virology
  • 国際学会
• [学会発表] Infection strategy of Brome mosaic virus in host and non-host plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, S., Yazaki, K., Okuno, T., Kaido, M., Takano, Y., and Mise, K.
  • 学会等名: 17th International Congress of Virology
  • 国際学会
• [学会発表] Bipartite genomic RNA segments of a plant virus can move from cell to cell in a different manner (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitasaka, K., Mise, K., Okuno, T., Takano, Y., and Kaido, M.
  • 学会等名: 17th International Congress of Virology
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of tryptophan-derived secondary metabolism in post-invasive resistance of Arabidopsis thaliana against fungal pathogens (2017)
  • 著者名/発表者名: Kosaka, A., Bednarek, P., Ishikawa, A., Kaido, M., Mise, K., and Takano, Y.
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] Red clover necrotic mosaic virus（RCNMV）移行タンパク質における推定βストランドの欠失変異解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村光希・三瀬和之・高野義孝・海道真典
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] シロイヌナズナnsl1変異体にウリ類炭疽病菌が誘導する細胞死の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂井遼太・畑 政輝・海道真典・三瀬和之・高野義孝
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] Brome mosaic virus (BMV)抵抗性に関わるNBS-LRR型イネ遺伝子の単離 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大矢卓明・新田浩志・Xu Quan・安田加奈子・海道真典・奥野哲郎・高野義孝・奥本裕・三瀬和之
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会関西部会
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター グランシップ 静岡県静岡市
  • 年月日: 2016-09-29
• [学会発表] Red clover necrotic mosaic virus MP-GFP融合タンパク質を用いたMPと結合する宿主タンパク質の同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾﨑紗恵・高野義孝・三瀬和之・奥野哲郎・海道真典
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会関西部会
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター グランシップ 静岡県静岡市
  • 年月日: 2016-09-29
• [学会発表] Inappropriate expression of the NLP effector impairs the infection of Colletotrichum orbiculare on cucumber (2016)
  • 著者名/発表者名: Nur Sabrina, A. A., Singkaravanit-Ogawa, S., Ikeda, K., Kaido, M., Mise, K., and Takano, Y.
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会関西部会
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター グランシップ 静岡県静岡市
  • 年月日: 2016-09-29