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イネNLR抵抗性遺伝子の機能と進化の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H05681
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
審査区分 大区分F
研究機関京都大学

研究代表者

寺内 良平  京都大学, 農学研究科, 教授 (50236981)

研究分担者 藤崎 恒喜  公益財団法人岩手生物工学研究センター, 園芸資源研究部, 主任研究員 (30626510)
阿部 陽  公益財団法人岩手生物工学研究センター, ゲノム育種研究部, 主席研究員 (80503606)
清水 元樹  公益財団法人岩手生物工学研究センター, ゲノム育種研究部, 主任研究員 (90734343)
研究期間 (年度) 2020-08-31 – 2025-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
154,570千円 (直接経費: 118,900千円、間接経費: 35,670千円)
2023年度: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)
2022年度: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)
2021年度: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)
2020年度: 77,090千円 (直接経費: 59,300千円、間接経費: 17,790千円)
キーワードイネ / いもち病 / エフェクター / 抵抗性タンパク質 / 共進化 / 耐病性 / 宿主-病原菌 / いもち病菌 / 植物ー病原菌相互作用 / 抵抗性 / NLR遺伝子 / 進化 / 植物病害抵抗性 / 植物病原菌 / ゲノム
研究開始時の研究の概要

イネは、世界人口の50%以上を支える主食である(FAO, 2004)。子嚢菌類いもち病菌によるイネいもち病は、イネの最重要病害の一つで、世界の作物生産における7大最重要病害に含まれる(Pennisi, 2010)。いもち病防除に最も有効な手法は、イネの抵抗性遺伝子の利用である。本研究では、イネ抵抗性遺伝子がコードするNLR型いもち病抵抗性タンパク質の病原菌認識と抵抗性誘導の分子機構と進化を解明し、有効ないもち病防除に役立てる。

研究実績の概要

(1)英国Banfield教授グループと共同研究を実施し、Pikp-1のIDであるHMAドメインをsHMA1の配列と交換することによりPik-1 NLRをエンジニアし、エフェクター 認識範囲の拡大に成功し、Maidment et al, 2023として論文発表した。
(2) AVR-Pikの宿主標的であるsHMAタンパク質の機能解明を進めた。イネsHMA遺伝子のノックアウト(KO)を実施したところ、AVR-Pikと結合するOsHIPP20遺伝子のKOにより、親和性いもち病菌株の罹病性が低下した。イネsHMAの一部は、いもち病菌感染にとって重要な罹病性因子であり、AVR-PikはOsHIPP20に結合して安定化することを示した。本成果は論文投稿中である。
(3) Pii-2はIDであるNOIドメインを介してOsExo70F2/F3と複合体を形成し、OsExo70F2/F3と結合するAVR-Piiと間接的に相互作用すること、またAVR-PiiがこのPii-2ーOsExo70F2/F3複合体を解離させることを示した。本成果は論文準備中である。
(4)イネ組換え近交系(RILs)に多数のいもち病菌株を接種して抵抗性/感受性を検定した。この結果、現在までに、Pi-eTO5/eTO5, Pi-eTO16/eTO16のNLR-AVRの組の単離同定に成功した。本成果は論文準備中である。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

評価記号
中間評価所見 (区分)

A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる

報告書

(8件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 研究概要(中間評価) ( PDF )   実績報告書   中間評価(所見) ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 研究概要(採択時) ( PDF )   審査結果の所見 ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 14件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] The Sainsbury Laboratory/John Innes Centre(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] The Sainsbury Laboratory/John Innes Centreohn(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] The Sainsbury Laboratorya/John Innes Centre(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] The Sainsbury Laboratory/John Innes Centre(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Bioengineering a plant NLR immune receptor with a robust binding interface towards a conserved fungal pathogen effector2024

    • 著者名/発表者名
      Zdrzaek Rafal、Xi Yuxuan、Langner Thorsten、Bentham Adam R.、Petit-Houdenot Yohann、De la Concepcion Juan Carlos、Harant Adeline、Shimizu Motoki、Were Vincent、Talbot Nicholas J.、Terauchi Ryohei、Kamoun Sophien、Banfield Mark J.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1101/2024.01.20.576400

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effector target-guided engineering of an integrated domain expands the disease resistance profile of a rice NLR immune receptor2023

    • 著者名/発表者名
      Maidment Josephine HR、Shimizu Motoki、Bentham Adam R、Vera Sham、Franceschetti Marina、Longya Apinya、Stevenson Clare EM、De la Concepcion Juan Carlos、Bialas Aleksandra、Kamoun Sophien、Terauchi Ryohei、Banfield Mark J
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 12 ページ: 1-10

    • DOI

      10.7554/elife.81123

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Zinc-finger (ZiF) fold secreted effectors form a functionally diverse family across lineages of the blast fungus Magnaporthe oryzae2023

    • 著者名/発表者名
      Concepcion Juan Carlos De la、Langner Thorsten、Fujisaki Koki、Were Vincent、Yan Xia、Lam Anson Ho Ching、Saado Indira、Brabham Helen J.、Win Joe、Yoshida Kentaro、Talbot Nicholas J.、Terauchi Ryohei、Kamoun Sophien、Banfield Mark J.
    • 雑誌名

      biorXiv

      巻: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1101/2023.10.18.562914

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Disentangling the complex gene interaction networks between rice and the blast fungus identifies a new pathogen effector2023

    • 著者名/発表者名
      Sugihara Y, Abe Y, Takagi H, Abe A, Shimizu M, Ito K, Kanzaki E, Oikawa K, Kourelis J, Langner T, Win J, Bialas A, Ludke D, Contreras MP, Chuma I, Saitoh H, Kobayashi M, Zheng S, Tosa Y, Banfield MJ, Kamoun S, Terauchi R, Fujisaki K
    • 雑誌名

      PLOS Biology

      巻: 21 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.3001945

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Isolation of <i>Pikps</i>, an allele of <i>Pik</i>, from the <i>aus</i> rice cultivar Shoni2022

    • 著者名/発表者名
      Kovi B, Sakai T, Abe A, Kanzaki E, Terauchi R, Shimizu M
    • 雑誌名

      Genes & Genetic Systems

      巻: 97 号: 5 ページ: 229-235

    • DOI

      10.1266/ggs.22-00002

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • 年月日
      2022-10-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A genetically linked pair of NLR immune receptors shows contrasting patterns of evolution2022

    • 著者名/発表者名
      Shimizu M,Hirabuchi, Sugihara Y, Abe A, Takeda T, Kobayashi M, Hiraka Y, Kanzaki E, Oikawa K, Saitoh H, Langner T, Banfield MJ, Kamoun S, Terauchi R
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 27 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1073/pnas.2116896119

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rice apoplastic CBM1-interacting protein counters blast pathogen invasion by binding conserved carbohydrate binding module 1 motif of fungal proteins2022

    • 著者名/発表者名
      Takeda T, Takahashi M, Shimizu M, Sugihara Y, Yamashita T, Saitoh H, Fujisaki K, Ishikawa K, Utsushi H, Kanzaki E, Sakamoto Y, Abe A, Terauchi R
    • 雑誌名

      PLOS Pathogens

      巻: 18 号: 9 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1371/journal.ppat.1010792

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A blast fungus zinc-finger fold effector binds to a hydrophobic pocket in host Exo70 proteins to modulate immune recognition in rice2022

    • 著者名/発表者名
      De la Concepcion Juan Carlos、Fujisaki Koki、Bentham Adam R.、Cruz Mireles Neftaly、Sanchez de Medina Hernandez Victor、Shimizu Motoki、Lawson David M.、Kamoun Sophien、Terauchi Ryohei、Banfield Mark J.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 43 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1073/pnas.2210559119

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Functional diversification gave rise to allelic specialization in a rice NLR immune receptor pair2021

    • 著者名/発表者名
      De la Concepcion Juan Carlos、Vega Benjumea Javier、Bialas Aleksandra、Terauchi Ryohei、Kamoun Sophien、Banfield Mark J
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10 ページ: 1-10

    • DOI

      10.7554/elife.71662

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A single amino acid polymorphism in a conserved effector of the multihost blast fungus pathogen expands host-target binding spectrum2021

    • 著者名/発表者名
      Bentham Adam R.、Petit-Houdenot Yohann、Win Joe、Chuma Izumi、Terauchi Ryohei、Banfield Mark J.、Kamoun Sophien、Langner Thorsten
    • 雑誌名

      PLOS Pathogens

      巻: 17 号: 11 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1371/journal.ppat.1009957

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Two NLR immune receptors acquired high-affinity binding to a fungal effector through convergent evolution of their integrated domain2021

    • 著者名/発表者名
      Bia?as Aleksandra、Langner Thorsten、Harant Adeline、Contreras Mauricio P、Stevenson Clare EM、Lawson David M、Sklenar Jan、Kellner Ronny、Moscou Matthew J、Terauchi Ryohei、Banfield Mark J、Kamoun Sophien
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10 ページ: 1-10

    • DOI

      10.7554/elife.66961

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A genetically linked pair of NLR immune receptors show contrasting patterns of evolution2021

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Motoki、Hirabuchi Akiko、Sugihara Yu、Abe Akira、Takeda Takumi、Kobayashi Michie、Hiraka Yukie、Kanzaki Eiko、Oikawa Kaori、Saitoh Hiromasa、Langner Thorsten、Banfield Mark J.、Kamoun Sophien、Terauchi Ryohei
    • 雑誌名

      birRxiv

      巻: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1101/2021.09.01.458560

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] RIL-StEp: epistasis analysis of rice recombinant inbred lines reveals candidate interacting genes that control seed hull color and leaf chlorophyll content2021

    • 著者名/発表者名
      Sakai Toshiyuki、Abe Akira、Shimizu Motoki、Terauchi Ryohei
    • 雑誌名

      G3 Genes|Genomes|Genetics

      巻: 11 号: 7 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1093/g3journal/jkab130

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiple variants of the fungal effector AVR-Pik bind the HMA domain of the rice protein OsHIPP19, providing a foundation to engineer plant defense2021

    • 著者名/発表者名
      Maidment Josephine H.R.、Franceschetti Marina、Maqbool Abbas、Saitoh Hiromasa、Jantasuriyarat Chatchawan、Kamoun Sophien、Terauchi Ryohei、Banfield Mark J.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 296 ページ: 100371-100371

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.100371

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The blast pathogen effector AVR-Pik binds and stabilizes rice heavy metal-associated (HMA) proteins to co-opt their function in immunity2020

    • 著者名/発表者名
      Oikawa K.、Fujisaki K.、Shimizu M.、Takeda T.、Saitoh H.、Hirabuchi A.、Hiraka Y.、Bia?as A.、Langner T.、Kellner R.、Bozkurt T. O.、Cesari S.、Kroj T.、Maidment J. H. R.、Banfield M. J.、Kamoun S.、Terauchi R.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 1 ページ: 1-34

    • DOI

      10.1101/2020.12.01.406389

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The rice NLR pair Pikp-1/Pikp-2 initiates cell death through receptor cooperation rather than negative regulation2020

    • 著者名/発表者名
      Zdrzaek Rafal、Kamoun Sophien、Terauchi Ryohei、Saitoh Hiromasa、Banfield Mark J.
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 号: 9 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0238616

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Coevolution of rice paired NLRs and Magnaporthe effectors2023

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Terauchi
    • 学会等名
      International Plant Helper- and Paired NLR Mini Symposium, Tuebingen, Germany
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular Interactions between Rice NLRs and Magnaporthe Effectors2022

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Terauchi
    • 学会等名
      12th US-Japan Seminar in Plant Pathology, Cornell University, NY, USA
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genomics reveals evolution of rice paired NLRs2022

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Terauchi
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Plant Biotic Interactions and Plant Health, Wuhan, China
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] イネNLR型抵抗性遺伝子の機能と進化2022

    • 著者名/発表者名
      寺内良平
    • 学会等名
      ファイトジーンの可能性と未来XIII 香川大学農学部 植物ゲノム・遺伝子源解析センター (2022.3.7)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イネのいもち病抵抗性: paired NLR遺伝子の機能と進化2022

    • 著者名/発表者名
      寺内良平
    • 学会等名
      第37回資源植物科学シンポジウム及び第13回植物ストレス科学研究シンポジウム 「夢が広がる新植物の作出へ」 岡山大学資源植物科学研究所 (2022.3.1)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Rice NLRs and Magnaporthe oryzae AVR effectors: their interactions and coevolution2020

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Terauchi
    • 学会等名
      International Virtual Conference "Current Advances in Rice Blast Research" National Institute of Technology Durgapur, India (2020.12.5)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] イネのいもち病抵抗性機構の解明―イネ抵抗性タンパク質の付加ドメイン―

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2022-07-22-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] ゲノム解読による植物病害抵抗性の解明―イネ-いもち病菌「遺伝子対遺伝子」の戦い

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2023-02-01

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] いもち病からイネを守る細胞外タンパク質 (CBMIP) の発見―

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2022-09-30

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-09-07   更新日: 2024-12-25  

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