ジーンサイレンシングを応用した発症抑制系による花の葉化誘導メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 17J09944
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岩渕 望 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2017-04-26 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: ファイトプラズマ / 葉化 / エフェクター / 機能分化 / ファイロジェン / 立体構造 / αヘリックス

研究実績の概要

病原体から分泌される多種多様なエフェクタータンパク質は宿主の様々な細胞機能を改変し、感染に有利な環境を作り出す。本研究では、世界中の作物生産に甚大な被害を及ぼす植物病原細菌ファイトプラズマに対する新規防除戦略及び園芸品種創出への基盤構築のため、ファイトプラズマのエフェクターの１つ、花の葉化誘導ペプチド「ファイロジェン」による葉化症状の分子機構解明を目指す。
ファイロジェンはファイトプラズマに共通の症状の１つ、花の葉化を引き起こす一方で、ファイトプラズマ属内には、葉化を誘導するファイロジェンが見つかっていない種・系統も数多く存在した。そこで、昨年度決定したファイロジェンの立体構造情報に基づいてファイロジェンの新規探索法を開発した。これにより多くのファイトプラズマからこれまで未同定だったファイロジェンを網羅的に同定した。本成果により、様々なファイトプラズマに配列多様性に富むファイロジェンが広く保存されることを明らかにした。さらに、新しく同定したファイロジェンの機能の多様性解析を行った。その結果、葉化誘導能を失ったファイロジェングループを初めて同定すると共に、葉化誘導能の有無を決定する1つのアミノ酸残基の決定にも至った。本成果は、ファイトプラズマの病原性がファイロジェンという1つのエフェクタータンパク質の、たった1つのアミノ酸によって決定されることを示す成果で、病原体の進化、および植物-病原体相互作用研究の観点から非常に意義深い。
エフェクターの機能分化や多様化は病原体の進化を理解する上で重要であるが、エフェクターの多様化、機能分化の道筋について統合的な理解を試みている事例は少ない。本研究で明らかになったファイロジェンの機能の多様性は、エフェクターを用いた病原体の進化を理解するためのモデルとして有用であると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Functional variation in phyllogen, a phyllody-inducing phytoplasma effector family, attributable to a single amino acid polymorphism (2020)
  • 著者名/発表者名: Nozomu Iwabuchi, Yugo Kitazawa, Kensaku Maejima, Hiroaki Koinuma, Akio Miyazaki, Ouki Matsumoto, Takumi Suzuki, Takamichi Nijo, Kenro Oshima, Shigetou Namba and Yasuyuki Yamaji.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: －
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural analysis of phyllogen, a phyllody-inducing effector, revealed the importance of two conserved-helices. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitazawa, Y., Iwabuchi, N., Maejima, K., Miyatake, H., Nishikawa, M., Tokuda, R., Oshima, K., Yasuyuki, Y. & Namba, S.
  • 雑誌名: Phytopathogenic Mollicutes 巻: 9 号: 1 ページ: 127-128
  • DOI: 10.5958/2249-4677.2019.00064.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of phyllogen, a phyllody-inducing effector protein of phytoplasma (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwabuchi Nozomu、Maejima Kensaku、Kitazawa Yugo、Miyatake Hideyuki、Nishikawa Masanobu、Tokuda Ryosuke、Koinuma Hiroaki、Miyazaki Akio、Nijo Takamichi、Oshima Kenro、Yamaji Yasuyuki、Namba Shigetou
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 952-957
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.04.060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive screening of antimicrobials to control phytoplasma diseases using an in vitro plant?phytoplasma co-culture system (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanno Kazuyuki、Maejima Kensaku、Miyazaki Akio、Koinuma Hiroaki、Iwabuchi Nozomu、Kitazawa Yugo、Nijo Takamichi、Hashimoto Masayoshi、Yamaji Yasuyuki、Namba Shigetou
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 164 号: 8 ページ: 1048-1058
  • DOI: 10.1099/mic.0.000681
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] First report of ‘Candidatus Phytoplasma pruni’ infecting cassava in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Koinuma Hiroaki、Miyazaki Akio、Wakaki Renya、Fujimoto Yuji、Iwabuchi Nozomu、Nijo Takamichi、Kitazawa Yugo、Shigaki Toshiro、Maejima Kensaku、Yamaji Yasuyuki、Namba Shigetou
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 84 号: 4 ページ: 300-304
  • DOI: 10.1007/s10327-018-0787-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] ‘Candidatus Phytoplasma noviguineense’, a novel taxon associated with Bogia coconut syndrome and banana wilt disease on the island of New Guinea (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Akio、Shigaki Toshiro、Koinuma Hiroaki、Iwabuchi Nozomu、Rauka Gou Bue、Kembu Alfred、Saul Josephine、Watanabe Kiyoto、Nijo Takamichi、Maejima Kensaku、Yamaji Yasuyuki、Namba Shigetou
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 68 号: 1 ページ: 170-175
  • DOI: 10.1099/ijsem.0.002480
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] First report of ‘Candidatus Phytoplasma malaysianum’ associated with Elaeocarpus yellows of Elaeocarpus zollingeri (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwabuchi Nozomu、Endo Ai、Kameyama Norikazu、Satoh Masaya、Miyazaki Akio、Koinuma Hiroaki、Kitazawa Yugo、Maejima Kensaku、Yamaji Yasuyuki、Oshima Kenro、Namba Shigetou
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 84 号: 2 ページ: 160-164
  • DOI: 10.1007/s10327-017-0761-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Phytoplasma-conserved phyllogen proteins induce phyllody across the Plantae by degrading floral MADS domain proteins (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitazawa Yugo、Iwabuchi Nozomu、Himeno Misako、Sasano Momoka、Koinuma Hiroaki、Nijo Takamichi、Tomomitsu Tatsuya、Yoshida Tetsuya、Okano Yukari、Yoshikawa Nobuyuki、Maejima Kensaku、Oshima Kenro、Namba Shigetou
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 68 号: 11 ページ: 2799-2811
  • DOI: 10.1093/jxb/erx158
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genome-Wide Analysis of the Transcription Start Sites and Promoter Motifs of Phytoplasmas (2017)
  • 著者名/発表者名: Nijo Takamichi、Neriya Yutaro、Koinuma Hiroaki、Iwabuchi Nozomu、Kitazawa Yugo、Tanno Kazuyuki、Okano Yukari、Maejima Kensaku、Yamaji Yasuyuki、Oshima Kenro、Namba Shigetou
  • 雑誌名: DNA and Cell Biology 巻: 36 号: 12 ページ: 1081-1092
  • DOI: 10.1089/dna.2016.3616
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ファイトプラズマのエフェクター「ファイロジェン」の葉化誘導能に関わるαヘリックス構造の重要性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩渕望・北沢優悟・二條貴通・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • 学会等名: 令和2年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ファイトプラズマの葉化誘導エフェクター「ファイロジェン」の立体構造 (2020)
  • 著者名/発表者名: 北沢優悟・岩渕望・宮武秀行・鯉沼宏章・宮﨑彰雄・二條貴通・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • 学会等名: 令和2年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Phyllody induction in diverse plant species by the phytoplasma effector phyllogen through degradation of host floral mads-domain transcription factors (2018)
  • 著者名/発表者名: Iwabuchi Nozomu, Kitazawa Yugo, Fujimoto Yuji, Koinuma Hiroaki, Nijo Takamichi, Yoshida Tetsuya, Okano Yukari, Maejima Kensaku, Yamaji Yasuyuki, Oshima Kenro, Namba Shigetou
  • 学会等名: 22nd Congress of the International Organization for Mycoplasmology
  • 国際学会
• [学会発表] Phyllogen induces phyllody symptoms in diverse plant species through degradation of their floral MADS domain transcription factors (2018)
  • 著者名/発表者名: Iwabuchi N., Kitazawa Y., Fujimoto Y., Hosoe N., Koinuma H., Nijo T,, Yoshida T., Okano Y., Maejima K., Yamaji Y., Oshima K., Namba S.
  • 学会等名: The 7th Meeting of the Asian Organization for Mycoplasmology
  • 国際学会
• [学会発表] ニューギニア島のココヤシおよびバナナから発見された新規ファイトプラズマ ‘Candidatus Phytoplasma noviguineense’ (新暫定種) (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩渕望, 宮﨑彰雄, 志柿俊朗, 鯉沼宏章, 二條貴通, 前島健作, 山次康幸, 難波成任.
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] 花器官の葉化誘導因子ファイロジェンは異なる複数の科の植物に葉化を誘導する (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩渕望・北沢優悟・鯉沼宏章・二條貴通・吉田哲也・吉川信幸・前島健作・大島研郎・難波成任
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ファイトプラズマの葉化誘導因子による多様な植物の花の葉化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩渕望・北沢優悟・渡邉聖斗・藤本祐司・細江尚唯・鯉沼宏章・前島健作・大島研郎・難波成任
  • 学会等名: 平成29年度日本マイコプラズマ学会
• [学会発表] First report of ‘Candidatus Phytoplasma malaysianum’ associated with Elaeocarpus yellows of Elaeocarpus zollingeri (2017)
  • 著者名/発表者名: Nozomu Iwabuchi, Akio Miyazaki, Hiroaki Koinuma, Naoi Hosoe, Yugo Kitazawa, Kensaku Maejima, Yasuyuki Yamaji and Shigetou Namba
  • 学会等名: The 8th International Conference of Clinical Plant Science
  • 国際学会
• [備考] 葉化病発症の仕組みを構造化学的に解明 ―葉化病治療薬開発や新品種開発に新たな道―
  • URL: https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20190419-1.html
• [備考] １つの病原性因子があらゆる植物種の花形成因子を分解する
  • URL: http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2017/20170516-1.html