植物の乳管細胞の防御機能に関する比較マルチオミクスと昆虫フェノミクス

• 研究課題/領域番号: 16K07641
• 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: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 北島 佐紀人 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 准教授 (70283653)
• 研究分担者: 山口 政光 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 教授 (00182460) ; 小林 優 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60281101)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 乳液 / 乳管細胞 / 植物 / オミックス / 防御 / 抗菌 / 抗昆虫 / イチジク / フェニルプロパノイド / テルペノイド / フィシン / キチナーゼ / トランスクリプトーム / プロテオーム

研究成果の概要

植物体に張り巡らされる乳管細胞は、抗害虫・微生物防御に特化した細胞である。本研究では、国内で栽培の容易なクワ、イチジク、ミドリサンゴを研究対象とし、比較マルチオミックス解析を駆使して、乳管細胞の防御機能の分子的実体と多様性を研究した。(1)乳管細胞内容物である乳液には抗微生物タンパク質と抗昆虫・動物タンパク質候補が大量に発現・蓄積していた。(2)植物種および器官ごとに異なる外敵が想定されるために多分それに適応して、各種・各器官の乳液は互いに異なる防御タンパク質・化合物を蓄積していた。(3)ホモロジー検索から機能予測できなかった乳液タンパク質XXもまた抗昆虫毒性を有した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新規な毒性タンパク質の探索に、乳液は有力な研究材料であることを示した。研究成果は、天然ゴム産生植物等の乳管細胞生理学の知見を拡大するとともに、Btトキシンに代わるGM作物の新たな抗害虫遺伝子の開発に活用される。

研究成果

• [雑誌論文] Global transcriptome analyses reveal that infection with chrysanthemum stunt viroid (CSVd) affects gene expression profile of chrysanthemum plants, but the genes involved in plant hormone metabolism and signaling may not be silencing target of CSVd-siRNAs (2019)
  • 著者名/発表者名: Takino, H., Kitajima, S., Hirano, S., Oka, M., Matsuura, T., Ikeda, Y., Kojima, M., Takebayashi, Y., Sakakibara, H., Mino, M.
  • 雑誌名: Plant Gene 巻: 18 ページ: 100181-100181
  • DOI: 10.1016/j.plgene.2019.100181
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptome analysis of Petunia axillaris flowers reveals genes involved in morphological differentiation and metabolite transport (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikuko Amano, Sakihito Kitajima, Hideyuki Suzuki, Takao Koeduka, Nobukazu Shitan
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 13 号: 6 ページ: e0198936-e0198936
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0198936
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative multi-omics analysis reveals diverse latex-based defense strategies against pests among latex-producing organs of the fig tree (Ficus carica) (2018)
  • 著者名/発表者名: Kitajima Sakihito、Aoki Wataru、Shibata Daisuke、Nakajima Daisuke、Sakurai Nozomu、Yazaki Kazufumi、Munakata Ryosuke、Taira Toki、Kobayashi Masaru、Aburaya Shunsuke、Savadogo Eric Hyrmeya、Hibino Susumu、Yano Haruna
  • 雑誌名: Planta 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1423-1438
  • DOI: 10.1007/s00425-018-2880-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mechanism underlying rapid responses to boron deprivation in Arabidopsis roots (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, M., Miyamoto, M., Matoh, T., Kitajima, S., Hanano, S., Sumerta, I.N., Narise, T., Suzuki, H., Sakurai, N., Shibata, D.
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 64 号: 1 ページ: 106-115
  • DOI: 10.1080/00380768.2017.1416670
  • NAID: 210000011961
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Drosophila Ubiquitin C-Terminal Hydrolase Knockdown Model of Parkinson's Disease (2018)
  • 著者名/発表者名: Tran, H.H., Dang, S.N.A., Nguyen, T.T., Huynh, A.M., Dao, L.M., Kamei, K., Yamaguchi, M., Dang, T.T.P.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 4468-4468
  • DOI: 10.1038/s41598-018-22804-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cloning and Aggregation Characterization of Rubber Elongation Factor and Small Rubber Particle Protein from Ficus carica (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokota Saki、Suzuki Yurina、Saitoh Keisuke、Kitajima Sakihito、Ohya Norimasa、Gotoh Takeshi
  • 雑誌名: Molecular Biotechnology 巻: 60 号: 2 ページ: 83-91
  • DOI: 10.1007/s12033-017-0051-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptome and proteome analyses provide insight into laticifer's defense of Euphorbia tirucalli against pests (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitajima, S., Miura, K., Aoki, W., Yamato, K. T., Taira, T., Murakami, R., & Aburaya, S.
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 巻: 108 ページ: 434-446
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2016.08.008
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Identification and evaluation of toxic proteins accumulated in Ficus carica and Euphorbia tirucalli latexes (2019)
  • 著者名/発表者名: Eric Hyrmeya Savadogo, Kazufumi Yazaki, Ryosuke Munakata, Masamitsu Yamaguchi, Hideki Yoshida, Takanari Umegawachi, Ryo Tanaka, Dan Ngoc Anh Suong, Toki Taira, Sakihito Kitajim
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] アグロインフィルトレーションによる 植物の乳液タンパク質の生産と抗昆虫活性の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 塩見 祐生、秋野 順治、三浦 謙治、Savadogo Eric、北島 佐紀人
  • 学会等名: 日本農芸化学会