植物細胞壁を介する病原体認識・応答のダイナミズム

• 研究課題/領域番号: 18K05645
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 岡山大学
• 研究代表者: 豊田 和弘 岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (50294442)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 植物免疫 / 植物細胞壁 / エリシター / サプレッサー / オキシダティブバースト / 防御応答 / 活性酸素種（ROS） / 細胞壁ペルオキシダーゼ / 細胞膜 NADPH オキシダーゼ / シロイヌナズナ PRX34 / スルフェン酸化 / シロイヌナズナ / PRX34 / 細胞壁 / ペルオキシダーゼ / 活性酸素種 / 病原体認識 / エフェクター

研究成果の概要

パターン認識レセプターを介する植物免疫（PTI）についての研究は急速に進んだが、細胞壁を起点とする情報伝達・応答との関連（相互作用）については依然不明な点が多い。研究実施者はこれまで、植物細胞壁が病原菌を認識し、構成分子を通して細胞内外の防御応答を開始させることを示してきた。一方で、病原体が分泌するサプレッサーやこれと類似の作用をもつ物質（内生サプレッサーと命名）をプローブとしてこれらの制御機構についても解析を進めた。本課題研究では、植物細胞壁における免疫応答と PTI 応答の関連を強く示唆する知見を提供するとともに、既知の免疫分子を必要としない未知の情報伝達機構の存在を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物の病原体感染時における認識と応答についての一連の研究から、植物細胞壁の重要性が改めて明らかとなった。特に細胞壁に分泌されるペルオキシダーゼが活性酸素種（ROS）生成だけでなくカビなどによる侵入の障壁となるカロース生成・蓄積に必須であることが示された。事実、ペルオキシダーゼ欠損個体では病原菌に対する罹病性は増加し、逆に過剰発現個体には抵抗性が付与された。本知見はペルオキシダーゼ（遺伝子）が植物の耐病性品種作出の上で新たなターゲット分子となることを示しており、学術的意義に留まらず応用的にも価値がある。

研究成果

• [雑誌論文] Antagonism between SA- and JA- signaling conditioned by saccharin in Arabidopsis renders resistance to a specific pathogen (2020)
  • 著者名/発表者名: Phuong, L.T., Fitrianti, A.N., Luan, M.T., Matsui, H., Noutoshi, Y., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Shiraishi, T. and Toyoda, K.
  • 雑誌名: J. Gen. Plant Pathol. 巻: 86(2) 号: 2 ページ: 86-99
  • DOI: 10.1007/s10327-019-00899-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Endogenous suppressor(s) in Arabidopsis thaliana (2020)
  • 著者名/発表者名: Mai, T.L., Kawasaki, T., Fitrianti, A.N., Phuong, L.T., Shiokawa, T., Tada, H., Matsui, H., Noutoshi, Y., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Shiraishi, T. and Toyoda, K.
  • 雑誌名: J. Gen. Plant Pathol. 巻: 86(2) 号: 2 ページ: 100-106
  • DOI: 10.1007/s10327-019-00897-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The plant activator saccharin induces resistance to wheat powdery mildew through activation of multiple defense-related genes (2020)
  • 著者名/発表者名: Phuong, L.T., Zhao, L., Fitrianti, A.N., Matsui, H., Noutoshi, Y., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Shiraishi, T. and Toyoda, K.
  • 雑誌名: J. Gen. Plant Pathol. 巻: 86(2) 号: 2 ページ: 107-113
  • DOI: 10.1007/s10327-019-00900-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A class III peroxidase PRX34 is a component of disease resistance in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: 1)Zhao, L., Phuong, L.T., Luan, M.T., Fitrianti, A.N., Matsui, H., Nakagami, H., Noutoshi, Y., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Shiraishi, T. and Toyoda, K.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 85 号: 6 ページ: 405-412
  • DOI: 10.1007/s10327-019-00863-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A class III peroxidase PRX34 is a component of disease resistance in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: 1)Lei Zhao, Le Thi Phuong, Mai Thanh Luan, Aprilia Nur Fitrianti, Hidenori Matsui, Hirofumi Nakagami, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The role of CEP5 peptide as an endogenous suppressor in Arabidopsis thaliana (2021)
  • 著者名/発表者名: Aprilia Nur Fitrianti, Thanh Luan Mai, Tsugumi Shiokawa, Hiroko Tada, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi, Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: International Symposium on Environmental and Life Science: FY2020 Debrief Meeting on Education and Research (25 January 2021), Okayama University, Okayama, Japan
• [学会発表] メトミノストロビンの抵抗性誘導作用に関する研究 (3) メトミノストロビンはシロイヌナズナの MAP キナーゼを活性化する (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊藤千晶・小原七海・佐藤穂高・市成光広・山田 晶・櫻本和生・白石 慎・山本 隆・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 学会等名: 日本農薬学会第46回大会（令和3年3月8～10日），東京農工大学（オンライン），東京
• [学会発表] メトミノストロビンの抵抗性誘導作用に関する研究（4） メトミノストロビンはシロイヌナズナにおいて PTI 関連遺伝子の発現を促進する (2021)
  • 著者名/発表者名: 小原七海・伊藤千晶・佐藤穂高・市成光広・山田 晶・櫻本和生・白石 慎・山本 隆・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 学会等名: 日本農薬学会第46回大会（令和3年3月8～10日），東京農工大学（オンライン），東京
• [学会発表] CEP5 peptide negatively modulates defense responses in Arabidopsis thaliana (2021)
  • 著者名/発表者名: Aprilia, N.F., Luan, M.T., Matsui, H., Noutoshi, Y., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Shiraishi, T., Toyoda, K.
  • 学会等名: 令和3年度日本植物病理学会大会（令和3年3月18～20日），津（オンライン）
  • 国際学会
• [学会発表] メトミノストロビンの抵抗性誘導作用に関する研究５．シロイヌナズナのPTI応答における MAPキナーゼ活性に対する影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊藤千晶・小原七海・佐藤穂高・市成光広・山田 晶・櫻本和生・白石 慎・山本 隆・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 学会等名: 令和3年度日本植物病理学会大会（令和3年3月18～20日），津（オンライン）
• [学会発表] メトミノストロビンの抵抗性誘導作用に関する研究 ６．シロイヌナズナにおける PTI 関連遺伝子の発現に対する影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小原七海・伊藤千晶・佐藤穂高・市成光広・山田 晶・櫻本和生・白石 慎・山本 隆・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 学会等名: 令和3年度日本植物病理学会大会（令和3年3月18～20日），津（オンライン）
• [学会発表] シロイヌナズナの細胞内/細胞外レドックス制御における NADPH オキシダーゼ RBOHD の役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高須瑞穂・木元菜々子・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 学会等名: 令和2年度日本植物病理学会関西部会（令和2年11月7～8日），島根大学（オンライン），松江
• [学会発表] シロイヌナズナの MAMP 誘導性オキシダティブバーストにおける細胞壁ペルオキシダーゼと NADPH オキシダーゼの関与 (2020)
  • 著者名/発表者名: 木元菜々子・高須瑞穂・Aprilia Nur Fitrianti・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 学会等名: 令和2年度日本植物病理学会関西部会（令和2年11月7～8日），島根大学（オンライン），松江
• [学会発表] シロイヌナズナにおける既知の受容体を介さないカビの認識機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 矢野裕奈・Aprilia Nur Fitrianti・木元菜々子・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 学会等名: 令和2年度日本植物病理学会関西部会（令和2年11月7～8日），島根大学（オンライン），松江
• [学会発表] The role of CEP5 peptide as an endogenous suppressor in Arabidopsis thaliana (2020)
  • 著者名/発表者名: Aprilia, N.F., Luan, M.T., Matsui, H., Noutoshi, Y., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Shiraishi, T., Toyoda, K.
  • 学会等名: 令和2年度日本植物病理学会関西部会（令和2年11月7～8日），島根大学（オンライン），松江
• [学会発表] Endogenous suppressor(s) in Arabidopsis thaliana (2020)
  • 著者名/発表者名: Aprilia Nur Fitrianti, Mai Thanh Luan, Le Thi Phuong, Lei Zhao, Hiori Monden, Norika Shiiba, Tsugumi Shiokawa, Hiroko Tada, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: 2020 Japan-US Early Career Online Symposium (29 September to 7 October), Cornell University, Ithaca, NY, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Endogenous suppressor(s) in Arabidopsis thaliana (2019)
  • 著者名/発表者名: 1)Mai Thanh Luan, Tatsuhiro Kawasaki, Aprilia Nur Fitrianti, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: Vietnam-Japan Science and Technology 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Study on the mode of action of CEP peptide in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: 2)Aprilia Nur Fitrianti, Mai Thanh Luan, Le Thi Phuong, Lei Zhao, Hiyori Monden, Norika Shiiba, Tsugumi Shiokawa, Hiroko Tada, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: Kansai-area Meeting of the Phytopathological Society of Japan
• [学会発表] The mode of action of saccharin as a plant activator of disease resistance (2019)
  • 著者名/発表者名: 3)Le Thi Phuong, Mai Thanh Luan, Aprilia Nur Fitrianti, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi, and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: Kansai-area Meeting of the Phytopathological Society of Japan
• [学会発表] メトミノストロビンの作用機構に関する研究Ⅱ．コムギにおけるうどんこ病抵抗性のプライミング (2019)
  • 著者名/発表者名: 4)佐藤穂高・Le Thi Phuong・市成光広・櫻本和生・山田 晶・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 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] シロイヌナズナの分泌型ペルオキシダーゼ PRX34 は MAMP 誘導性オキシダティブバーストに関与する (2019)
  • 著者名/発表者名: 5)高須瑞穂・木元菜々子・Zhao Lei・Le Thi Phuong・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 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] シロイヌナズナにおける既知の受容体を必要としない病原糸状菌の認識 (2019)
  • 著者名/発表者名: 6)矢野裕奈・アプリリア ヌ フィランティ・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 学会等名: 令和２年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるオキシダティブバースト反応の前提条件：細胞内/細胞外レドックス制御における NADPH オキシダーゼ RBOHD の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 7)高須瑞穂・木元菜々子・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 学会等名: 令和２年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] シロイヌナズナの MAMP 誘導性オキシダティブバースト反応に対する細胞壁ペルオキシダーゼと NADPH オキシダーゼの寄与 (2019)
  • 著者名/発表者名: 8)木元菜々子・高須瑞穂・アプリリア ヌ フィランティ・ザオ レイ・松井英譲・能年義輝・山本幹博・一瀬勇規・白石友紀・豊田和弘
  • 学会等名: 令和２年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Antagonism between SA- and JA-signaling conditioned by saccharin renders resistance to a specific pathogen in Arabidopsis thaliana (2018)
  • 著者名/発表者名: 1)Le Thi Phuong, Aprilia Nur Fitrianti, Mai Thanh Luan, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: The 29th Annual Meeting of the Japanese Plant-Microbe Interactions (19-21 September 2018)
• [学会発表] A Cep peptide acts as an endogenous suppressor in Arabidopsis thaliana (2018)
  • 著者名/発表者名: 2)Aprilia Nur Fitrianti, Mai Thanh Luan, Le Thi Phuong, Lei Zhao, Tsugumi Shiokawa, Hiroko Tada, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: The 29th Annual Meeting of the Japanese Plant-Microbe Interactions (19-21 September 2018)
• [学会発表] エンドウの細胞壁タンパク質に検出されるキトサン結合タンパク質 (2018)
  • 著者名/発表者名: 3)松尾実佳、川端真矢、三木紅葉、松井英譲、能年義輝、山本幹博、一瀬勇規、白石友紀、豊田和弘
  • 学会等名: 植物微生物研究会第28回研究交流会（平成30年9月19～21日）
• [学会発表] Antagonism between SA- and JA-signaling conditioned by saccharin renders resistance to a specific pathogen in Arabidopsis thaliana (2018)
  • 著者名/発表者名: 4)Le Thi Phuong, Aprilia Nur Fitrianti, Mai Thanh Luan, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda,
  • 学会等名: Kansai-area Meeting of the Phytopathological Society of Japan (27-28 September 2018)
• [学会発表] エンドウの細胞壁タンパク質に検出されるキトサン結合タンパク質 (2018)
  • 著者名/発表者名: 5)松尾実佳、川端真矢、三木紅葉、松井英譲、能年義輝、山本幹博、一瀬勇規、白石友紀、豊田和弘
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会関西部会（平成30年9月27～28日）
• [学会発表] 細胞外オキシダティブバースト反応の分子機構：ペルオキシダーゼのスルフェン酸化とその役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 6)高須瑞穂、吉岡美樹、吉岡博文、松井英譲、能年義輝、山本幹博、一瀬勇規、白石友紀、豊田和弘
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会関西部会（平成30年9月27～28日）
• [学会発表] A CEP peptide acts as an endogenous suppressor in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: 7)Aprilia Nur Fitrianti, Mai Thanh Luan, Le Thi Phuong, Lei Zhao, Tsugumi Shiokawa, Hiroko Tada, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: Kansai-area Meeting of the Phytopathological Society of Japan (27-28 September 2018)
• [学会発表] メトミノストロビンの作用機構に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 8)佐藤穂高、市成光広、櫻本和生、山田 晶、松井英譲、能年義輝、山本幹博、一瀬勇規、白石友紀、豊田和弘
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会関西部会（平成30年9月27～28日）
• [学会発表] A class III peroxidase PRX34 is a component of disease resistance in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: 9)Lei Zhao, Le Thi Phuong, Mai Thanh Luan, Aprilia Nur Fitrianti, Hidenori Matsui, Hirofumi Nakagami, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: Jilin University-Okayama University Joint Sakura Science Workshop (18 December 2018)
• [学会発表] エンドウの細胞壁画分に見出されたキトサンと結合するタンパク質複合体 (2018)
  • 著者名/発表者名: 10)松尾実佳、三木紅葉、松井英譲、能年義輝、山本幹博、一瀬勇規、白石友紀、豊田和弘
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会（平成31年3月18～20日）
• [学会発表] AtCEP peptide promotes disease susceptibility towards non-adapted pathogens in Arabidopsis thaliana (2018)
  • 著者名/発表者名: 11)Aprilia Nur Fitrianti, Mai Thanh Luan, Le Thi Phuong, Lei Zhao, Hiori Monden, Norika Shiiba, Tsugumi Shiokawa, Hiroko Tada, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: 2019 Annual Meeting of the Phytopathological Society of Japan (18-20 March 2019)
• [学会発表] A class III peroxidase PRX34 is a component of disease resistance in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: 12)Lei Zhao, Le Thi Phuong, Mai Thanh Luan, Aprilia Nur Fitrianti, Hidenori Matsui, Hirofumi Nakagami, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: 2019 Annual Meeting of the Phytopathological Society of Japan (18-20 March 2019)
• [学会発表] Saccharin induces wheat resistance to powdery mildew fungus through activation of defense genes (2018)
  • 著者名/発表者名: 13)Le Thi Phuong, Mai Thanh Luan, Lei Zhao, Aprilia Nur Fitrianti, Hidenori Matsui, Yoshiteru Noutoshi, Mikihiro Yamamoto, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: 2019 Annual Meeting of the Phytopathological Society of Japan (18-20 March 2019)
• [図書] Ultrastructural and cytological studies on Mycosphaerella pinodes infection of the model legume Medicago truncatula (doi: 10.3389/978-2-88945-634-5), In Advances in Ascochyta Research (2018)
  • 著者名/発表者名: 1)Tomoko Suzuki, Aya Maeda, Masaya Hirose, Yuki Ichinose, Tomonori Shiraishi and Kazuhiro Toyoda（分担）
  • 総ページ数: 193
  • 出版者: Frontiers Media SA, Switzerland
  • ISBN: 9782889456345