宿主侵入ステージにおいて高発現する炭疽病菌エフェクター群の研究

• 研究課題/領域番号: 18H02204
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分39040:植物保護科学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高野 義孝 京都大学, 農学研究科, 教授 (80293918)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2018年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: 植物病原糸状菌 / 非宿主抵抗性 / エフェクター / 宿主特異性 / ウリ類炭疽病菌 / ウリ科作物 / 付着器 / ベンサミアナタバコ / 宿主侵入 / PAMP / PAMPs

研究成果の概要

ウリ類炭疽病菌は宿主植物に侵入するためにはメラニンによって着色した付着器の形成を必要とする。しかし非宿主植物上では強力な抵抗反応により、付着器からの侵入菌糸形成がブロックされることから、エフェクターによるこのステージにおける抵抗性抑制の重要さが推察されている。今回、第一に、この侵入ステージにおいて高発現し、ウリ類炭疽病菌の病原性に関与するエフェクター分子について、その植物免疫抑制能、植物細胞内における局在性などを明らかにした。さらにウリ類炭疽病菌の複数系統のRNAシークエンスによる病原性エフェクター候補の選抜、続く標的遺伝子破壊解析により、本菌の3種の新規病原性エフェクター遺伝子を発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物病原糸状菌は宿主植物に感染するために、エフェクターと総称される病原性関連分泌タンパク質を用いて宿主の免疫反応を抑制すると考えられている。しかし、どのようなエフェクターが重要なのかについては不明な点が多い。本研究では、ウリ科作物に病害を引き起こすウリ類炭疽病菌を対象として、すでに同定に成功している病原性エフェクターの植物免疫抑制能などを明らかにしたとともに、本菌の3種の新規病原性エフェクターの発見に成功している。この成果は、エフェクター研究において大きな学術的意義があるとともに、本研究を起点としてエフェクターによる宿主感染戦略を解明できれば、新たな作物保護技術の開発への貢献も期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Fungal effector SIB1 of Colletotrichum orbiculare has unique structural features and can suppress plant immunity in Nicotiana benthamiana (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang Ru、Isozumi Noriyoshi、Mori Masashi、Okuta Ryuta、Singkaravanit-Ogawa Suthitar、Imamura Tomohiro、Kurita Jun-Ichi、Gan Pamela、Shirasu Ken、Ohki Shinya、Takano Yoshitaka
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 297 号: 6 ページ: 101370-101370
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2021.101370
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Arabidopsis <i>CURLY LEAF</i> functions in leaf immunity against fungal pathogens by concomitantly repressing <i>SEPALLATA3</i> and activating <i>ORA59</i> (2021)
  • 著者名/発表者名: Singkaravanit‐Ogawa Suthitar、Kosaka Ayumi、Kitakura Saeko、Uchida Kotaro、Nishiuchi Takumi、Ono Erika、Fukunaga Satoshi、Takano Yoshitaka
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 108 号: 4 ページ: 1005-1019
  • DOI: 10.1111/tpj.15488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative transient expression analyses on two conserved effectors of Colletotrichum orbiculare reveal their distinct cell death‐inducing activities between Nicotiana benthamiana and melon (2021)
  • 著者名/発表者名: Chen Jinlian、Inoue Yoshihiro、Kumakura Naoyoshi、Mise Kazuyuki、Shirasu Ken、Takano Yoshitaka
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: - 号: 8 ページ: 1006-1013
  • DOI: 10.1111/mpp.13078
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiple <i>Colletotrichum</i> species commonly exhibit focal effector accumulation in a biotrophic interface at the primary invasion sites in their host plants (2021)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Taiki、Chen Jinlian、Mise Kazuyuki、Takano Yoshitaka
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 16 ページ: 1935604-1935604
  • DOI: 10.1080/15592324.2021.1935604
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epidermal chloroplasts are defense-related motile organelles equipped with plant immune components (2021)
  • 著者名/発表者名: Irieda Hiroki、Takano Yoshitaka
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 2739-2739
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22977-5
  • NAID: 120007038810
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Colletotrichum shisoi sp. nov., an anthracnose pathogen of Perilla frutescens in Japan: molecular phylogenetic, morphological and genomic evidence (2019)
  • 著者名/発表者名: Gan P.、Tsushima A.、Hiroyama R.、Narusaka M.、Takano Y.、Narusaka Y.、Kawaradani M.、Damm U.、Shirasu K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 13349-13349
  • DOI: 10.1038/s41598-019-50076-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ca2+-dependent interaction between calmodulin and CoDN3, an effector of Colletotrichum orbiculare (2019)
  • 著者名/発表者名: Isozumi Noriyoshi、Inoue Yoshihiro、Imamura Tomohiro、Mori Masashi、Takano Yoshitaka、Ohki Shinya
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 514 号: 3 ページ: 803-808
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.05.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conserved fungal effector suppresses PAMP-triggered immunity by targeting plant immune kinases (2019)
  • 著者名/発表者名: Irieda H, Inoue Y, Mori M, Yamada K, Oshikawa Y, Saitoh H, Uemura A, Terauchi R, Kitakura S, Kosaka K, Singkaravanit-Ogawa S, and TakanoY.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 116 号: 2 ページ: 496-505
  • DOI: 10.1073/pnas.1807297116
  • NAID: 120006547395
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nonhost resistance of Arabidopsis thaliana against Colletotrichum species (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosaka A, and Takano Y.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 84 号: 5 ページ: 305-311
  • DOI: 10.1007/s10327-018-0799-y
  • 査読あり
• [学会発表] シロイヌナズナのRLP23遺伝子は灰色かび病菌への抵抗性に関与している (2020)
  • 著者名/発表者名: 大野恵梨佳・小内 清・加藤大明・海道真典・三瀬和之・寺内良平・高野義孝
  • 学会等名: 令和2年度 日本植物病理学会大会
• [学会発表] 近縁炭疽病菌との比較解析によるウリ類炭疽病菌の宿主適応に関与する遺伝子の単離および解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小川泰生・井上喜博・Trinh Thi Phuong Vy・Pamela Gan・海道真典・三瀬和之・鳴坂 義弘・白須 賢・高野義孝
  • 学会等名: 令和2年度 日本植物病理学会大会
• [学会発表] bak1-5 mutation uncouples tryptophan-dependent and independent postinvasive immune pathways triggered in Arabidopsis thaliana by multiple fungal pathogens (2019)
  • 著者名/発表者名: Kosaka, A., Pastorczyk, M., Nishiuchi, T., Suemoto, H., Ishikawa, A., Kaido, M., Mise, K., Bednarek, P., and Takano, Y.
  • 学会等名: .令和元年度 日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] In planta transcriptome analyses reveal three novel core effectors of the cucumber anthracnose fungus, Colletotrichum orbiculare, essential for full virulence on Cucurbitaceae host plants. (2019)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Y., Vy, T. T. P., Yamada, K., Ogawa, S. S., Gan, P., Shirasu, K. and Takano, Y.
  • 学会等名: 2019 IS-MPMI Congress
  • 国際学会
• [学会発表] TFV1 is preferentially expressed in plant infection phase and is required for full virulence of Colletotrichum orbiculare on cucurbit plants. (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang, R., Inoue, Y., Kaido, M., Mise, K. and Takano, Y.
  • 学会等名: 2019 IS-MPMI Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Studies on the plant recognition of the C-terminal region of the Colletotrichum orbiculare effector NLP1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Jinlian Chen, Yoshihiro Inoue, Saeko Tanaka, Suthiar Singkaravanit-Ogawa, Shinya Ohki, S, Masanori Kaido, Kazuyuki Mise, Yoshitaka Takano
  • 学会等名: 平成31年度 日本植物病理学会大会
• [学会発表] 根部接種におけるウリ類炭疽病菌とメロン実生の相互作用に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 徳野直人、井上喜博、田中冬樹、海道真典、三瀬和之、高野義孝
  • 学会等名: 平成31年度 日本植物病理学会大会
• [学会発表] 比較ゲノム・トランスクリプトーム解析によるウリ類炭疽病菌の強病原性関連因子の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上 喜博、Pamela Gan、白須 賢、鳴坂 義弘、高野 義孝
  • 学会等名: 第18回糸状菌分子生物学コンファレンス
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌の宿主特異性に関する研究：アルファルファ炭疽病菌との比較解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小川泰生、井上喜博、Pamela Gan、海道真典、三瀬和之、鳴坂 義弘、白須 賢、高野義孝
  • 学会等名: 第18回糸状菌分子生物学コンファレンス
• [学会発表] TFV1 is preferentially expressed in plant infection phase and is required for full virulence of Colletotrichum orbiculare on cucurbit plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Ru Zhang, Yoshihiro Inoue, Masanori Kaido, Kazuyuki Mise, Yoshitaka Takano
  • 学会等名: 第18回糸状菌分子生物学コンファレンス