植物栄養代謝に関わるSnRK1によるいもち病抵抗性獲得の分子基盤解明

• 研究課題/領域番号: 17K07678
• 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: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 林 長生 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 再雇用職員 (90391557)
• 研究分担者: 井上 晴彦 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (10435612)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: 育種学 / 菌類 / シグナル伝達 / 植物 / 圃場抵抗性 / いもち病 / pi21 / 抵抗性機作 / リグニン化 / 圃場抵抗性遺伝子 / SnRK1 / 組織局在性

研究成果の概要

陸稲品種の「戦捷」に由来するいもち病抵抗性遺伝子pi21は、葉いもち病に安定した抵抗性を付与する。実験の正確性をきすために、pi21の相互作用因子についてゲノム編集個体を作成して解析を行うと、pi21の抵抗性が著しく落ちることはなかったが、SnRK1βは抵抗性が落ちる傾向にあった。抵抗性および罹病性系統にいもち病菌を接種し、炭素および窒素のラジオアイソトープを取り込ませた実験では、炭素の流れには影響はなかったが、窒素ではいもち病病斑の周辺葉鞘側に窒素のシグナルが多く見られ、特に罹病性品種で大きなシグナルが観察された。抵抗性に関わるタンパク質を発現させ、様々な条件下で相互作用の確認を行っている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

圃場抵抗性であるpi21の抵抗性機構を明らかにするために、タンパク質の相互作用因子に着目し本研究を行った。pi21はSnRK1と相互作用するが、SnRK1の特性から栄養との関連性を検証することで、いもち病圃場抵抗性は窒素栄養と深く結びついていることを明らかにした。古くからいもち病罹病には、窒素栄養が深く関わっているとされており、その分子生物学的な一端を明らかにしたことは意義深い。同時に、pi21抵抗性が今後広く普及するために科学的な知見として利用される。

研究成果

• [雑誌論文] miR2118-dependent U-rich phasiRNA production in rice anther wall development (2020)
  • 著者名/発表者名: Saori Araki, Ngoc Tu Le, Koji Koizumi, Alejandro Villar-Briones, Ken-Ichi Nonomura, Masaki Endo, Haruhiko Inoue, Hidetoshi Saze, Reina Komiya
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 11 ページ: 1-12
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Root angle modifications by theDRO1homolog improve rice yields in saline paddy fields (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitomi Yuka、Hanzawa Eiko、Kuya Noriyuki、Inoue Haruhiko、Hara Naho、Kawai Sawako、Kanno Noriko、Endo Masaki、Sugimoto Kazuhiko、Yamazaki Toshimasa、Sakamoto Shingo、Sentoku Naoki、Wu Jianzhong、Kanno Hitoshi、Mitsuda Nobutaka、Toriyama Kinya、Sato Tadashi、Uga Yusaku
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 号: 35 ページ: 21242-21250
  • DOI: 10.1073/pnas.2005911117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Root-Secreted Coumarins and the Microbiota Interact to Improve Iron Nutrition in Arabidopsis (2020)
  • 著者名/発表者名: Harbort Christopher J.、Hashimoto Masayoshi、Inoue Haruhiko、Niu Yulong、Guan Rui、Rombola Adamo D.、Kopriva Stanislav、Voges Mathias J.E.E.E.、Sattely Elizabeth S.、Garrido-Oter Ruben、Schulze-Lefert Paul
  • 雑誌名: Cell Host & Microbe 巻: 28 号: 6 ページ: 825-837
  • DOI: 10.1016/j.chom.2020.09.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A gnotobiotic growth assay for Arabidopsis root microbiota reconstitution under iron limitation (2020)
  • 著者名/発表者名: Harbort Christopher J.、Hashimoto Masayoshi、Inoue Haruhiko、Schulze-Lefert Paul
  • 雑誌名: STAR Protocols 巻: 1 号: 3 ページ: 100226-100226
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2020.100226
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic Variation of Rice Blast (Pyricularia oryzae) Isolates in Laos (2020)
  • 著者名/発表者名: Xangsayasane, P., Boualaphanh, C., Bounphanousay, C., Bounphanousay, V., Manivong, P., Voradeth, S., Inthapanya, P., Sato, T., Obara, M., Hayashi, N., Fukuta, Y.
  • 雑誌名: Plant Health Progress 巻: 21 号: 4 ページ: 248-255
  • DOI: 10.1094/php-05-20-0041-rs
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Diversity and distribution of rice blast (Pyricularia oryzae Cavara) races in Vietnam (2020)
  • 著者名/発表者名: Nguyen T. M. Nguyet,Hoang H. Long,Nguyen B. Ngoc,Nguyen T Nhai,Nguyen T. T. Thuy,Nagao Hayashi,and Yoshimichi Fukuta
  • 雑誌名: Plant Disease 巻: 104 号: 2 ページ: 381-387
  • DOI: 10.1094/pdis-05-19-1008-re
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rice OsAAA-ATPase1 is Induced during Blast Infection in a Salicylic Acid-Dependent Manner, and Promotes Blast Fungus Resistance (2020)
  • 著者名/発表者名: X Liu*, H Inoue*, X Tang, Y Tan, X Xu, C Wang, CJ Jiang *contribution equally
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 号: 4 ページ: 1443-1443
  • DOI: 10.3390/ijms21041443
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Panicle Blast Resistance Mechanism of <i>qPbm11</i> in the Rice Cultivar Miyazaki-mochi is Independent from that of <i>Pb1</i> (2019)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Inoue and Nagao Hayashi
  • 雑誌名: Japan Agricultural Research Quarterly: JARQ 巻: 53 号: 4 ページ: 289-293
  • DOI: 10.6090/jarq.53.289
  • NAID: 130007756089
  • ISSN: 0021-3551, 2185-8896
  • 年月日: 2019-10-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pathogenicities of rice blast (Pyricularia oryzae Cavara) isolates from Kenya (2019)
  • 著者名/発表者名: Fukuta, Y., Telebanco-Yanoria, M. J., Hayashi, N., Yanagihara, S., Machungo, C. W., Makihara, D.
  • 雑誌名: Plant Disease 巻: 103 号: 12 ページ: 3181-3188
  • DOI: 10.1094/pdis-04-19-0870-re
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] WRKY45 phosphorylation at threonine 266 acts negatively on WRKY45-dependent blast resistance in rice (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueno Yoshihisa、Matsushita Akane、Inoue Haruhiko、Yoshida Riichiro、Jiang Chang-Jie、Takatsuji Hiroshi
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 12 号: 8 ページ: 1559-2324
  • DOI: 10.1080/15592324.2017.1356968
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Panicle blast 1 (Pb1) resistance is dependent of at least four QTLs in rice genome (2017)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Inoue, Mitsuru Nakamura, Tatsumi Mizubayashi, Akira Takahashi, Shoji Sugano, Shuuichi Fukuoka and Nagao Hayashi
  • 雑誌名: Rice 巻: 10 号: 1 ページ: 36-36
  • DOI: 10.1186/s12284-017-0175-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 北海PL9に見いだされたイネいもち病真性抵抗性遺伝子Pit-h (2019)
  • 著者名/発表者名: 林長生、山内歌子、安藤露、福岡修一、高橋章
  • 学会等名: 日本育種学会第136回講演会