植物感染性線虫の植物感染機構の総合的解析と作物への応用研究

• 研究課題/領域番号: 17H03967
• 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: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 澤 進一郎 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (00315748)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: 植物感染性線虫 / 植物感染性センチュウ / サツマイモネコブセンチュウ

研究成果の概要

植物感染性線虫の農業被害は、年間数十兆円と試算されている。本研究では、植物感染性線虫の感染機構について研究を行った。まず、線虫誘引物質の同定を行った。ＮＭＲにより、多糖類に線虫誘引活性が有ることを見いだした。その他の研究から、それが細胞壁の成分であるＲＧ－Ｉであり、その構造について、詳細な情報を得ることが出来た。また、線虫感染に関わる植物側遺伝子の分子機構の解明も進め、線虫のエフェクター蛋白質の植物内のターゲット蛋白質を同定し、その突然変異体の線虫感染効率が変化することも見いだした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、線虫の植物誘引物質が同定出来た。また、植物への感染過程における分子機構の一端も明らかになった。これらの情報は、学術的には、植物－動物相互作用の分子機構が明らかになっただけでなく、どのようにパラサイトーホストの関係が進化してきたかを紐解く鍵になると考えられる。また、これらの情報は、線虫のトラップ剤の開発や、線虫に抵抗性を持つ作物品種の開発にも繋がると考えられ、基礎研究だけでなく、応用研究分野にも、今後、広く、利用されると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] INRA/ENS Lyon(フランス)
• [国際共同研究] UNIVERSIDAD DE CASTILLA LA MANCHA(スペイン)
• [国際共同研究] INRA/ENS Lyon(フランス)
• [国際共同研究] UNIVERSIDAD DE CASTILLA LA MANCHA(スペイン)
• [雑誌論文] Effect of the CLE14 polypeptide on <i>GLABRA2</i> homolog gene expression in rice and tomato roots (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, N., Rongkavilit, N., Tetsumura, T., Sawa, S., Wada, T., and Tominaga-Wada, R.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 36 号: 3 ページ: 205-208
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.19.0725a
  • NAID: 130007724770
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2019-09-25
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A new forma of the mycoheterotrophic orchid Lechanorchis japonica from Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu K., Kaida, S., Fukunaga, H., and Sawa, S.
  • 雑誌名: Acta Phytotax. Geobot. 巻: In Press
  • 査読あり
• [雑誌論文] The RopGEF KARAPPO Is Essential for the Initiation of Vegetative Reproduction in Marchantia polymorpha (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiwatashi T., Goh H., Yasui Y., Koh L.Q., Takami H., Kajikawa M., Kirita H., Kanazawa T., Minamino N., Togawa T., Sato M., Wakazaki M., Yamaguchi K., Shigenobu S., Fukaki H., Mimura T., Toyooka K., Sawa S., Yamato K.T.,Ueda T., Urano D., Kohchi T., Ishizaki K.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 29 号: 20 ページ: 3525-3531
  • DOI: 10.1016/j.cub.2019.08.071
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Developing heritable mutations in Arabidopsis thaliana using a modified CRISPR/Cas9 toolkit comprising PAM-altered Cas9 variants and gRNAs. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, A., Ishida, T., Yoshimura, M., Kimura, Y., Sawa, S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 60 号: 10 ページ: 2255-2262
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lecanorchis moritae (Orchidaceae, Vanilloideae), a new mycoheterotrophic species from Amami- Oshima Island, Japan, based on morphological and molecular data (2019)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, K., Kaida, S., Hsu, T.-C., Sawa, S.
  • 雑誌名: Phytotaxa 巻: 404 ページ: 137-145
  • DOI: 10.5962/bhl.title.154048
  • NAID: 120006951628
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Diverse function of plant peptide hormones in local signaling and development (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa Yuki、Sawa Shinichiro
  • 雑誌名: Current Opinion in Plant Biology 巻: 51 ページ: 81-87
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2019.04.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of proliferation in the haploid meristem by CLE peptide signaling in Marchantia polymorpha. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa Y, Uchida N, Yamaguchi YL, Tabata R, Ishida S, Ishizaki K, Nishihama R, Kohchi T, Sawa S, Bowman JL
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: 7 号: 3 ページ: e1007997-e1007997
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1007997
  • NAID: 120006621164
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of Root-Knot Nematode Behavior by Seed-Coat Mucilage-Derived Attractants. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsai, A, Y-L., Higaki, T., Nguyen, C-N., Perfus-Barbeoch, L., Favery, B., and Sawa, S.
  • 雑誌名: Mol. Plants. 巻: 12 号: 1 ページ: 99-122
  • DOI: 10.1016/j.molp.2018.11.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CLE9 peptide-induced stomatal closure is mediated by abscisic acid, hydrogen peroxide, and nitric oxide in Arabidopsis thaliana 5.発行年 2019年 (2019)
  • 著者名/発表者名: Zang, L., Shi, X., Zhang, Y., Wang, J., Yang, J., Ishida, T., Jiang, W., Han, X., Kang, J., Wang, X., Pan, L., Lv, S., Cao, B., Zhang, Y., Wu, J., Han, H., Hu, Z., Cui, L, Sawa, S., He, J., and Wang, G
  • 雑誌名: Plant Cell & Environment. 巻: 42 号: 3 ページ: 1033-1044
  • DOI: 10.1111/pce.13475
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The CLE9/10 secretory peptide regulates stomatal and vascular development through distinct receptors. (2018)
  • 著者名/発表者名: Qian P, Song W, Yokoo T, Minobe A, Wang G, Ishida T, Sawa S, Chai Jijie; Kakimoto T.
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 4 号: 12 ページ: 1071-1081
  • DOI: 10.1038/s41477-018-0317-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 3D Body Evolution: Adding a New Dimension to Colonize the Land (2018)
  • 著者名/発表者名: Furumizu, C., Hirakawa, Y., Bowman, J. L., and *Sawa, S.
  • 雑誌名: Curr. Biol. 巻: 28 号: 15 ページ: 838-840
  • DOI: 10.1016/j.cub.2018.06.040
  • 査読あり
• [雑誌論文] The dynamics of root cap sloughing in Arabidopsis is regulated by peptide signaling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shin C.L., Wangenheim, D. Herrmann, U., Wildhagen, M., Kulik, I., Kopf, A., Ishida, T., Olsson, V., Anker, M. K., Albert, M., Butenko, M., Felix, G., Sawa, S., Claassen, M., Friml, J., and Aalen, R. B.
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 4 号: 8 ページ: 596-604
  • DOI: 10.1038/s41477-018-0212-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] CLE14 peptide signaling in Arabidopsis root hair cell fate determination (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoto Hayashi, Takuya Tetsumura, Shinichiro Sawa, Takuji Wada, and Rumi Tominaga-Wada
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 35 号: 1 ページ: 17-22
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.18.0122a
  • NAID: 130006727675
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Artificial Cultivation System for Gastrodia spp. and Identification of Associated Mycorrhizal Fungi. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimaoka, C., Fukunaga, H., Inagaki, S., and Sawa, S.
  • 雑誌名: J. Biol. 巻: 9 号: 4 ページ: 27-34
  • DOI: 10.5539/ijb.v9n4p27
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Collection of Mutants for CLE-Peptide-Encoding Genes in Arabidopsis Generated by CRISPR/Cas9-Mediated Gene Targeting (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Yasuka L、Ishida Takashi、Yoshimura Mika、Imamura Yuko、Shimaoka Chie、Sawa Shinichiro
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 58 号: 11 ページ: 1848-1856
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx139
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insights into Land Plant Evolution Garnered from the Marchantia polymorpha Genome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Bowman J, Kouchi T,..(106名）..Yokoyama R, ..(4名)
  • 雑誌名: Cell 巻: 171 号: 2 ページ: 287-304
  • DOI: 10.1016/j.cell.2017.09.030
  • NAID: 120006353839
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Root-knot and cyst nematodes activate procambium-associated genes in Arabidopsis roots (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuka L Yamaguchi, Reira Suzuki, Javier Cabrera, Satoru Nakagami, Tomomi Sagara, Chika Ejima, Ryosuke Sano, Yuichi Aoki, Rocio Olmo Lopez, Tetsuya Kurata, Takeshi Obayashi, Taku Demura, Takashi Ishida, Carolina Escobar, Shinichiro Sawa
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 8 ページ: 1195-1195
  • DOI: 10.3389/fpls.2017.01195
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Negative phototaxis in M. incognita (2017)
  • 著者名/発表者名: Oota M, Gotoh E, Endo M, Ishida T, Matsushita T, and Sawa S
  • 雑誌名: International Journal of Biology 巻: 9 号: 3 ページ: 12-16
  • DOI: 10.5539/ijb.v9n3p51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chloroplastic ATP synthase builds up proton motive force for preventing reactive oxygen species production in photosystemI. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takagi D., Amako, K., Hashiguchi M., Fukaki, H., Ishizaki, K., Goh T., Fukao Y., Sano, R., Kurata, T., Demura, T., Sawa, S., and Miyake C.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 91 号: 2 ページ: 306-324
  • DOI: 10.1111/tpj.13566
  • 査読あり
• [学会発表] Systemic long distance signal supports successful infection of plant parasitic root-knot nematodes, M. incognita (2019)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: International workshop of plants and nematodes interaction
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plant attractant and systemic-peptide signaling supporting nematode successful infection. (2019)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: Mechanisms of Plant Perception -From endogenous to exogenous Lausanne
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plant attractant and systemic peptide signaling supporting nematode successful infection (2019)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: Department seminar; Horticulture biology and metabolomics center
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evolution of peptide signalling pathways in land plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Furumizu, Shinichiro Saw
  • 学会等名: The Vassilios Sarafis OzBryo Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] マイクロチャンバーを用いた植物寄生性線虫の集団行動の分析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 肥田博隆, 森仁志, 神野伊策, 古水千尋, 澤進一郎
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会 第４０回研究会
• [学会発表] Systemic long distance signal supports successful infection of plant parasitic root-knot nematodes, M. incognita (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Sawa
  • 学会等名: International workshop of plants and nematodes interaction
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ネコブセンチュウ感染抵抗性トマトの原因究明と応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: くまもと産業復興支援プロジェクトフォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] サツマイモネコブセンチュウの誘引物質の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: 日本線虫学会大会公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 植物規制性線虫-植物間コミュニケーションの実態解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: 第22回天然薬物の開発と応用シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] SpCas9 改変体を用いたシロイヌナズナゲノム編集 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本晃大
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会
• [学会発表] CLE-CLV1 は長距離シグナルを介して線虫感染を制御する (2018)
  • 著者名/発表者名: 中上 知
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会
• [学会発表] ペプチドホルモンCLE14がシロイヌナズナの根毛形成機構に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 林直人
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第50回記念講演会
• [学会発表] サツマイモネコブセンチュウの根こぶ形成におけるオーキシンシグナリングと前形成層発生メカニズムの関与 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 れいら、澤 進一郎
  • 学会等名: 第59 回日本植物生理学会
• [学会発表] 植物感染性線虫の植物感染に関わるホルモンの役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: ConBio2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms of gall development during plant parasitic nematode, M. incognita infection (2017)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: GDRI meeting 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] サツマイモネコブセンチュウに対する誘引物質の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第81 回大会
  • 招待講演
• [学会発表] Release of novel root-knot nematode attractants through seed coat mucilage extrusion (2017)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: International workshop on Plant Parasitic Nematode in Kumamoto
  • 国際学会
• [学会発表] Regualtion of meristematic activity by CLE signaling pathway in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: 澤 進一郎
  • 学会等名: Plant Cell Signaling 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] The Sawa Lab.
  • URL: http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/~sawa/
• [産業財産権] ピロール化合物を有効成分として含有する農園芸用殺菌剤または医用抗真菌剤 (2019)
  • 発明者名: 谷時雄; 石川勇人; 澤進一郎; 石田喬志 他４名
  • 権利者名: 谷時雄; 石川勇人; 澤進一郎; 石田喬志 他４名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
• [産業財産権] 植物成長抑制剤、およびそれを用いた植物成長抑制方法 (2018)
  • 発明者名: 石川勇人、谷時雄、澤進一郎、石田喬志
  • 権利者名: 石川勇人、谷時雄、澤進一郎、石田喬志
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018