植物病原糸状菌付着器分泌型エフェクターの病原性機能の解析

• 研究課題/領域番号: 16K07618
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物保護科学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 八丈野 孝 愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (10404063)
• 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: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: うどんこ病菌 / エフェクター / 活性酸素 / ペルオキシソーム / オオムギうどんこ病菌 / 病原性 / 宿主標的因子 / HR細胞死 / AVRエフェクター / AVR / うどんこ病 / 付着器

研究成果の概要

植物病原糸状菌が分泌するエフェクターは、宿主植物の細胞内へ侵入して免疫反応を抑制するが、病原性機能の分子メカニズムはまだよくわかっていない。本研究において、オオムギうどんこ病菌の付着器発芽管に含まれるタンパク質を網羅的に質量分析して多数同定したエフェクター候補タンパク質の中からAPEC1に焦点をあて、それがAVRエフェクターであるかを明らかにするとともに、宿主細胞内局在及びそれに寄与するアミノ酸配列の同定、さらには病原性機能を解析するためのAPEC1過剰発現シロイヌナズナ形質転換体の作製、共免疫沈降法による相互作用タンパク質の単離と同定を行い、病原性機能の分子メカニズムの解明に取り組んだ。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物は病原菌の分子パターンを認識したり、抵抗性を持つ植物では抵抗性タンパク質がエフェクターを認識することにより、感染行動を停止させる。近年、コムギ黒さび病菌の新たなレースUg99がアフリカ大陸で出現し、今まで抵抗性であったコムギに感染するようになって西アジアまで拡散して作物病害パンデミックとして問題となっている。それに加え、本来イネに感染するいもち病菌がコムギにも感染するようにホストジャンプした報告も出始め、植物病原糸状菌の感染メカニズムの全容解明が急務となっている。本研究で得られた知見は、これら病原菌に共通する感染戦略を理解する上で多大なる貢献となり得るものである。

研究成果

• [国際共同研究] マックスプランク植物育種学研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] カーティン大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] アイオワ州立大学(米国)
• [雑誌論文] Conferring virus resistance in tomato by independent RNA silencing of three tomato homologs of Arabidopsis TOM1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ali Md Emran、Ishii Yuko、Taniguchi Jyun-ichi、Waliullah Sumyya、Kobayashi Kappei、Yaeno Takashi、Yamaoka Naoto、Nishiguchi Masamichi
  • 雑誌名: Archives of Virology 巻: 163 号: 5 ページ: 1357-1362
  • DOI: 10.1007/s00705-018-3747-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inducible transgenic tobacco system to study the mechanisms underlying chlorosis mediated by the silencing of chloroplast heat shock protein 90 (2017)
  • 著者名/発表者名: Bhor S. A., Tateda C., Mochizuki T., Sekine K.-T., Yaeno T., Yamaoka N., Nishiguchi M. and Kobayashi K.
  • 雑誌名: VirusDisease 巻: 28 号: 1 ページ: 81-92
  • DOI: 10.1007/s13337-017-0361-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inducible expression of magnesium protoporphyrin chelatase subunit I (CHLI)-amiRNA provides insights into Cucumber mosaic virus Y satellite RNA-induced chlorosis symptoms (2017)
  • 著者名/発表者名: Bhor S. A., Tateda C., Mochizuki T., Sekine K.-T., Yaeno T., Yamaoka N., Nishiguchi M. and Kobayashi K.
  • 雑誌名: VirusDisease 巻: 28 号: 1 ページ: 69-80
  • DOI: 10.1007/s13337-017-0360-1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improved method for in situ biolistic transformation to analyze barley-powdery mildew interactions. (2017)
  • 著者名/発表者名: Wahara, M., Inoue, C., Kohguchi, T., Sugai, K., Kobayashi, K., Nishiguchi, M., Yamaoka, N. and Yaeno, T.
  • 雑誌名: J. Gen. Plant Pathol. 巻: 83(3) 号: 3 ページ: 140-146
  • DOI: 10.1007/s10327-017-0712-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Allelic barley MLA immune receptors recognize sequence-unrelated avirulence effectors of the powdery mildew pathogen. (2016)
  • 著者名/発表者名: Lu, X., Kracher, B., Saur, I. M. L., Bauer, S., Ellwood, S. R., Wise, R., Yaeno, T., Maekawa, T. and Schulze-Lefert, P.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 113(42) 号: 42
  • DOI: 10.1073/pnas.1612947113
  • 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] Hammer blot-mediated RNA extraction: an inexpensive, labor-saving method to extract RNA for plant virus detection (2016)
  • 著者名/発表者名: Akhter M. S., Yaeno T, Yamaoka N., Nishiguchi M. and Kobayashi K.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 82 号: 5 ページ: 268-272
  • DOI: 10.1007/s10327-016-0673-8
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Review of Beet pseudoyellows virus genome structure built the consensus genome organization of cucumber strains and highlighted the unique feature of strawberry strain (2016)
  • 著者名/発表者名: Akhter M. S., Bhor S. A., Hlalele N., Nao M., Sekine K.-T., Yaeno T., Yamaoka N., Nishiguchi M., Gubba A. and Kobayashi K.
  • 雑誌名: Virus Genes 巻: 52 号: 6 ページ: 828-834
  • DOI: 10.1007/s11262-016-1376-0
  • 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] Transmission of RNA silencing through grafting: conferring virus resistance from transgenically silenced tobacco rootstocks to non-transgenic tomato scions (2015)
  • 著者名/発表者名: M.A. Emran, S. Waliullah, K. Kobayashi, N. Yamaoka and M. Nishiguchi
  • 雑誌名: J Plant Biochem Biotechnol 巻: ｰ 号: 3 ページ: 245-252
  • DOI: 10.1007/s13562-015-0334-6
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌はどのようにして宿主プラスチド内のデンプンを分解するのか？ (2019)
  • 著者名/発表者名: 八丈野孝
  • 学会等名: 作物イノベーション研究ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 宿主ペルオキシソームを標的とするオオムギうどんこ病菌エフェクターAPEC1の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 井上智絵、香口智宏、西口正道、小林括平、山岡直人、西内巧、中神弘史、八丈野孝
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌による宿主細胞内デンプン分解機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 井上博、久野裕、松島良、小林括平、山岡直人、西内巧、中神弘史、八丈野孝
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] レーザーインジェクション技術によるsingle-cellエフェクター発現法の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 清水茜、吉田健太郎、小林括平、山岡直人、八丈野孝
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] 新たな2種のDiaporthe sp.によるカンキツ黒点病（病原追加） (2019)
  • 著者名/発表者名: 長野眞依、清水伸一、山岡直人、小林括平、八丈野孝
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ブラキポディウムを用いたオオムギうどんこ病菌の宿主特異性の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩井さくら、長野眞依、清水茜、上原由紀子、小林括平、山岡直人、持田恵一、八丈野孝
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ムギ類うどんこ病菌感染細胞におけるsingle-cell RNA-seqの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三野航司朗、久保稔、八丈野孝、宅見薫雄、吉田健太郎
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] CRISPR/Cas9を用いたN’トバモウイルス抵抗性遺伝子感受性アレルの修復 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三好沙季、賀屋秀隆、八丈野孝、小林括平
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] オオムギmlo変異による侵入抵抗性打破メカニズムの解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長野眞依、和原未季、井上智絵、久野裕、小林括平、山岡直人、中神弘史、八丈野孝
  • 学会等名: 第75回中国四国植物学会大会
• [学会発表] ROSを指標としたオオムギうどんこ病菌の分子パターン PAMP候補物質の同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 清水茜、大熊祐之介、片岡創、小林括平、山岡直人、八丈野孝
  • 学会等名: 第75回中国四国植物学会大会
• [学会発表] オオムギの改良へ向けたTILLINGシステムの確立 (2018)
  • 著者名/発表者名: 戸田寛隆、小林括平、八丈野孝
  • 学会等名: 第75回中国四国植物学会大会
• [学会発表] 宿主ペルオキシソームを標的とするオオムギうどんこ病菌エフェクタータンパク質の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上智絵、武井博、香口智宏、小林括平、山岡直人、中神弘史、八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] 宿主表皮細胞に感染する絶対寄生菌の栄養吸収メカニズムの解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上博、小林括平、山岡直人、中神弘史、八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] パターン認識シグナルはオオムギうどんこ病菌に対する宿主特異的抵抗性に寄与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩井さくら、上原由紀子、小林括平、山岡直人、持田恵一、八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌によるmlo侵入抵抗性打破メカニズムの解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長野眞依、和原未季、井上智絵、久野裕、小林括平、山岡直人、中神弘史、八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌による宿主細胞内デンプン分解メカニズムの解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上博、久野裕、松島良、小林括平、山岡直人、中神弘史、八丈野孝
  • 学会等名: 第13回ムギ類研究会
• [学会発表] 基礎研究と応用のニーズに基づいたオオムギ遺伝資源開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 八丈野孝
  • 学会等名: 愛媛大学開学70周年関連事業 第1回オオムギ資源開発研究セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌エフェクターの病原性機能および細胞内局在解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 八丈野孝，武井博，井上智絵，和原未季，中村篤史，岩井さくら，清水茜，長野眞依，戸田寛隆，小林括平，中神弘史，山岡直人
  • 学会等名: 日本植物病理学会
• [学会発表] 小胞体レトロトランスロコンは植物病原糸状菌エフェクターの宿主細胞侵入に関与するのか？ (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上智絵, 小林括平，山岡直人，八丈野孝
  • 学会等名: 生物系三学会中国四国支部大会
• [学会発表] 宿主特異性決定機構を解明するための植物免疫抑制ブラキポディウムの作出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩井さくら，上原由紀子，小林括平，山岡直人，持田恵一，八丈野孝
  • 学会等名: 生物系三学会中国四国支部大会
• [学会発表] 植物細胞壁を分解する病原糸状菌の新規酵素の同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村篤史，小林括平，山岡直人，八丈野孝
  • 学会等名: 生物系三学会中国四国支部大会
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌エフェクターAPEC1の病原性機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上智絵，武井博，香口智宏，小林括平，山岡直人，中神弘史，八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成29年度植物感染生理談話会
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌の付着器分泌型エフェクター候補APEC5の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村篤史，小林括平，山岡直人，中神弘史，八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成29年度植物感染生理談話会
• [学会発表] mlo変異による侵入抵抗性を打破するオオムギうどんこ病菌の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和原未季，長野眞依，井上智絵，久野裕，小林括平，山岡直人，中神弘史，八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成29年度植物感染生理談話会
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌エフェクターAPEC1の機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上智絵，武井博 1・香口智宏，小林括平，山岡直人，中神弘史，八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] mlo変異によるオオムギうどんこ病菌抵抗性の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長野眞依，和原未季，井上智絵，久野裕，小林括平，山岡直人，中神弘史，八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] 作物の病害発症メカニズム解明に向けた温故知新的研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 八丈野孝
  • 学会等名: 作物学会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 招待講演
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌のAVRエフェクターは付着器から分泌される (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上智絵、和原未季、香口智宏、中村篤史、武井博、小林括平、山岡直人、八丈野孝
  • 学会等名: 第11回ムギ類研究会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県倉敷市）
  • 年月日: 2016-12-10
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌のエフェクター（病原性タンパク質）に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 八丈野孝、井上智絵、武井博、和原未季、中村篤史、清水茜、戸田寛隆、小林括平、山岡直人
  • 学会等名: 第11回ムギ類研究会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県倉敷市）
  • 年月日: 2016-12-10
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌の付着器分泌型エフェクター候補APEC1の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 武井博、井上智絵、香口智宏、和原未季、菅井維之、野村有子、小林括平、西口正通、山岡直人、中神弘史、八丈野孝
  • 学会等名: 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（静岡県静岡市）
  • 年月日: 2016-09-29
• [学会発表] オオムギうどんこ病菌の付着器分泌型エフェクター候補APEC1の病原性機能と宿主細胞内局在 (2016)
  • 著者名/発表者名: 武井博、香口智宏、和原未季、菅井維之、野村有子、小林括平、西口正通、山岡直人、中神弘史、八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成28年度植物感染生理談話会
  • 発表場所: シーパル須磨（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-08-10
• [学会発表] mlo変異による侵入抵抗性の打破メカニズムの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 和原未季、中村篤史、香口智宏、久野裕、小林括平、西口正通、山岡直人、八丈野孝
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成28年度植物感染生理談話会
  • 発表場所: シーパル須磨（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-08-10
• [備考] 世界初の取り組みでオオムギうどんこ病菌の病原性因子を発見！～うどんこ病抵抗性品種の育種研究に活路～
  • URL: https://www.ehime-u.ac.jp/data_relese/data_relese-32578/