可塑性を示す青枯病菌の病原性をプライミングするクオラムセンシングの謎に迫る

• 研究課題/領域番号: 17K19271
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生産環境農学およびその関連分野
• 研究機関: 高知大学
• 研究代表者: 曵地 康史 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (70291507)
• 研究分担者: 甲斐 建次 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 講師 (40508404) ; 大西 浩平 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50211800) ; 木場 章範 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50343314)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 青枯病 / クオラムセンシング / バイオフィルム / 病原力 / プライミング / 青枯病菌 / 病原性 / 植物細菌

研究成果の概要

青枯病菌のクオラムセンシング（QS）系は少なくとも2系列から構成されており、QSによる遺伝子発現制御には、QSシグナルMethyl 3-hydroxymyristate (3-OH MAME) 受容によりリン酸化されるレスポスレギュレーターPhcQとPhcWと、3-OH MAME受容とは独立して発現が誘導されるPhcAが関与した。QSにより産生が誘導されるレクチンLecM、ラルフラノンおよびEPS Iは、QSの正のフィードバック制御とともにマッシュルーム型バイオフィルム形成の制御に関与した。QSとラルフラノンは導管への侵入に、EPS IとLecMは病原力のプライミングに関わった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

世界中の農業生産に甚大な被害をもたらしている青枯病の病原細菌である青枯病菌の宿主植物の根の細胞間隙へ侵入後の植物細胞表面における青枯病菌の細胞集団の構造分化であるマッシュルーム型バイオフィルム（mBF）形成、および導管への侵入能と病原性である機能分化をもたらすクオラムセンシング（QS）機構とそれらにより病原性に可塑性をプライミングする機構の分子生物学的解明の礎を確立した。植物体内での細菌によるmBF形成と細菌の病原力のプライミングは世界初の報告である。これらの成果は、QSを分子標的とした持続性ある青枯病防除技術の開発に大きく貢献し、世界の農業を青枯病の恐怖から救うことが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Functional characterization of two putative DAHP synthases of AroG1 and AroG2 and their links with type III secretion system in Ralstonia solanacearum (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang, W., Li, J., Shi, X., Hikichi, Y., Zhang, Y. and Ohnishi, K.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 10 ページ: 183-183
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.00183
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Systemic necrosis in tomato induced by a Japanese isolate of rehmannia mosaic virus in a temperature-sensitive manner (2019)
  • 著者名/発表者名: Hamada T.、Mise K.、Kiba A.、Hikichi Y.
  • 雑誌名: Plant Pathology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1025-1032
  • DOI: 10.1111/ppa.13006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contribution of a lectin, LecM, to the quorum sensing signalling pathway of Ralstonia solanacearum strain OE1-1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Kazusa、Kai Kenji、Mori Yuka、Ishikawa Shiho、Ujita Yumeto、Ohnishi Kouhei、Kiba Akinori、Hikichi Yasufumi
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: 20 号: 3 ページ: 334-345
  • DOI: 10.1111/mpp.12757
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Involvement of avirulence genes avrA and popP1 of Japanese Ralstonia solanacearum strains in the pathogenicity to tobacco. (2018)
  • 著者名/発表者名: Chen, L., Dahal, A., Zhang, Y., Rokunuzzaman, Md., Kiba, A., Hikichi, Y. and Ohnishi, K.
  • 雑誌名: Physiological and Molecular Plant Pathology 巻: 102 ページ: 154-162
  • DOI: 10.1016/j.pmpp.2017.12.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The SEC14 phospholipid transfer protein regulates pathogen-associated molecular pattern-triggered immunity in Nicotiana benthamiana (2018)
  • 著者名/発表者名: Kiba Akinori、Nakano Masahito、Ohnishi Kouhei、Hikichi Yasufumi
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 巻: 125 ページ: 212-218
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2018.02.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A putative LysR-type transcriptional regulator PrhO positively regulates the type III secretion system and contributes to the virulence of Ralstonia solanacearum (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang Yong、Li Jiaman、Zhang Weiqi、Shi Hualei、Luo Feng、Hikichi Yasufumi、Shi Xiaojun、Ohnishi Kouhei
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: 19 号: 8 ページ: 1808-1819
  • DOI: 10.1111/mpp.12660
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ralfuranones contribute to mushroom-type biofilm formation by Ralstonia solanacearum strain OE1-1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mori, Y., Hosoi, Y., Ishikawa, S., Hayashi, K., Asai, Y., Ohnishi, H., Shimatani, M., Inoue, K., Ikeda, K., Nakayashiki, H., Nishimura, Y., Ohnishi K., Kiba, A., Kai, K., Hikichi, Y.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: 19 号: 4 ページ: 975-985
  • DOI: 10.1111/mpp.12583
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Involvement of ralfuranones in the quorum sensing signaling pathway and virulence of Ralstonia solanacearum strain OE1-1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Mori, M., Ishikawa, S., Ohnishi, H., Shimatani, M., Morikawa, Y., Hayashi, K., Ohnishi, K., Kiba, A., Kai K. and Hikichi, Y.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 454-463
  • DOI: 10.1111/mpp.12537
  • 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] Ralstonins A and B, Lipopeptides with Chlamydospore-Inducing and Phytotoxic Activities from the Plant Pathogen Ralstonia solanacearum (2017)
  • 著者名/発表者名: Murai Y, Mori S, Konno H, Yasufumi H, Kai K
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 19 号: 16 ページ: 4175-4178
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.7b01685
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation Involved in Colonization of Intercellular Spaces of Host Plants in Ralstonia solanacearum (2017)
  • 著者名/発表者名: Hikichi Yasufumi、Mori Yuka、Ishikawa Shiho、Hayashi Kazusa、Ohnishi Kouhei、Kiba Akinori、Kai Kenji
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 8 ページ: 967-967
  • DOI: 10.3389/fpls.2017.00967
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 青枯病菌のクオラムセンシングに対してクエンチング活性を示す化合物の作用機序 (2019)
  • 著者名/発表者名: 竹村知夏 ・吉原彩華 ・林 一沙 ・瀬沼和香奈 ・木場章範 ・大西浩平・甲斐建次 ・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成31年度大会
• [学会発表] cbhA 遺伝子は青枯病菌OE1-1 株の運動能に関わる (2019)
  • 著者名/発表者名: 川本大輝 ・林 一沙 ・瀬沼和香奈 ・木場章範 ・大西浩平 ・甲斐建次 ・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成31年度大会
• [学会発表] Ralstonia solanacearum のクオラムセンシングは複数のシグナル伝達系から構成される (2019)
  • 著者名/発表者名: 瀬沼和香奈・林 一沙 ・登 達也・木場章範・大西浩平・甲斐建次・津田賢一・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成31年度大会
• [学会発表] RSc1351遺伝子はphcA遺伝子の発現制御に関わる (2018)
  • 著者名/発表者名: 林 一沙・瀬沼和香奈・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成30年度関西部会
• [学会発表] Ralfuranones feedback-regulate the quorum sensing, contributing to virulence of Ralstonia solanacearum strain OE1-1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasufumi Hikichi, Kazusa Hayashi, Kouhei Ohnishi, Akinori Kiba and Kenji Kai
  • 学会等名: 11th International Congress of Plant Pathology
  • 国際学会
• [学会発表] PhcSのHis230Gln 置換は青枯病菌OE1-1株のクオラムセンシングに関与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 瀬沼和香奈・林 一沙・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成30年度関西部会
• [学会発表] 青枯病菌OE1-1 株の主要な菌体外多糖EPS I は，クオラムセンシングによる制御される遺伝子発現に寄与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 林 一沙・氏田夢斗・大西浩平・木場章範・甲斐建次・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成30年度大会
• [学会発表] lasI 遺伝子は青枯病菌OE1-1 株のhrpの発現制御に関与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 林 一沙・甲斐建次・木場章範・大西浩平・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成30年度大会
• [学会発表] ラルフラノン化合物は青枯病菌によるマッシュルーム型バイオフィルム形成に関与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 曵地康史・林 一沙・井上加奈子・大西浩平・木場章範・甲斐建次
  • 学会等名: 日本細菌学会第91回総会
• [学会発表] 二次代謝物質による青枯病菌のクオラムセンシングのフィードバック制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 林 一沙・甲斐建次・大西浩平・木場章範・曵地康史
  • 学会等名: 日本細菌学会第91回総会
• [学会発表] 青枯病菌OE1-1株のクオラムセンシングに関わる新奇センサーカイネース遺伝子の同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林一沙・石川詩歩・森友花・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成29年度大会
• [学会発表] ラルフラノン化合物は、青枯病菌OE1-1株のクオラムセンシングのフィードバック制御に関与する (2017)
  • 著者名/発表者名: 森友花・石川詩歩・林一沙・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成29年度大会
• [学会発表] ラルフラノン化合物は、クオラムセンシングにより阻害される青枯病菌OE1-1株のマッシュルーム型バイオフィルム形成を抑制する (2017)
  • 著者名/発表者名: 森友花・細井勇希・石川詩歩・林一沙・浅井 遊・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成29年度大会
• [学会発表] 青枯病の化学防除を志向したクオラムクエンチング法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉原彩華・嶋谷美香・曵地康史・甲斐建次
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成29年度大会
• [学会発表] Involment of ralfuranones in the quorum sensing signaling pathway and virulence of Ralstonia solanacearum strain OE1-1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Hikichi, Y., Mori, Y., Hayashi, K., Kiba, A., Ohnishi, K. and Kai, K.
  • 学会等名: The 7th Congress of European Microbiologists
  • 国際学会
• [学会発表] Chemical quorum quenching attenuates Ralstonia solanacearum virulence on plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Kai, K., Yoshihara, A., Shimatani, M. and Hikichi, Y.
  • 学会等名: The 7th Congress of European Microbiologists
  • 国際学会
• [学会発表] 青枯病菌によるマッシュルーム型バイオフィルム形成機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 曵地康史・林一沙・木場章範・大西浩平・甲斐建次
  • 学会等名: 植物微生物研究会第27回研究集会
• [学会発表] methyl 3-hydroxymyristateをクオラムセンシングシグナルとするRalstonia solanacearum OE1-1株のクオラムセンシングにおいてシグナル伝達に関わる新奇センサーカイネース (2017)
  • 著者名/発表者名: 林一沙・大西浩平・木場章範・甲斐建次・曵地康史
  • 学会等名: 植物微生物研究会第27回研究集会