植物病原糸状菌の細胞壁糖鎖修飾を介したストレス応答の解析

• 研究課題/領域番号: 20K15529
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分39040:植物保護科学関連
• 研究機関: 摂南大学
• 研究代表者: 小玉 紗代 摂南大学, 農学部, 助教 (10824039)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 植物病原糸状菌 / ウリ類炭疽病菌 / 病原性 / 細胞壁 / ストレス応答 / 糖鎖修飾

研究開始時の研究の概要

植物病原糸状菌の細胞壁は細胞形態を維持するだけでなく、菌と宿主植物の境界面として形態形成に必要な環境シグナル認識や環境ストレスに対する応答にも寄与する。近年、感染時には細胞壁構成が大幅に変化することがわかってきた。細胞壁に含まれる多糖類や糖タンパク質の多くは糖鎖修飾を受けるとされているが、細胞壁の詳細な構造やその合成および再構成機構の感染制御における役割はよく知られていない。本研究では、ウリ科植物に感染する炭疽病菌の病原性に必要なタンパク質糖鎖修飾関連因子が細胞壁ストレス応答に関与するという観察に基づき、糖鎖修飾機構および感染時の細胞壁ストレス応答と病原性との関係性を明らかにする。

研究成果の概要

植物病原糸状菌の細胞壁は細胞保護や形態維持の役割だけでなく形態形成の制御や環境ストレスの感知に重要な役割を果たす。本研究ではウリ科植物に感染する炭疽病菌のタンパク質糖鎖修飾関連因子CoPap2が細胞壁成分の構成および病原性に重要であり脂質脱リン酸化酵素として小胞体における糖鎖修飾に寄与することを明らかにした。また細胞壁ストレスセンサーは細胞壁完全性および病原性に必要であること、MAPキナーゼMaf1活性は細胞壁ストレス応答性を示しその活性はCoPap2の影響を受けたことから、CoPap2を介した糖鎖修飾とCell Wall Integrity経路を介した細胞壁ストレス応答との関連性を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでに植物病原糸状菌の感染時には細胞壁構造の大幅な再構築が起こることがわかってきた。細胞壁に含まれる多糖類や糖タンパク質の多くは糖鎖修飾を受けるとされているが、植物病原糸状菌の細胞壁合成および再構成機構の感染制御における役割はよく知られていない。本研究では、植物病原糸状菌の病原性に必要な脂質脱リン酸化酵素が細胞壁成分の糖鎖修飾に寄与することを見出し、さらにCWI経路を介した細胞壁ストレス応答に関与することを明らかにした。本研究により植物病原糸状菌の感染過程における細胞壁再構成に関する新たな知見を提供し、より効果的な植物糸状菌病防除薬剤や抗真菌薬の標的探索に貢献することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Plant surface signal sensing and infection-related morphogenesis of Colletotrichum orbiculare (2023)
  • 著者名/発表者名: Sayo Kodama, Bastien Bissaro, Jean-Guy Berrin and Yasuyuki Kubo
  • 雑誌名: Physiological and Molecular Plant Pathology 巻: 124 ページ: 101979-101979
  • DOI: 10.1016/j.pmpp.2023.101979
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Niemann-Pick Type C Proteins Are Required for Sterol Transport and Appressorium-Mediated Plant Penetration of <i>Colletotrichum orbiculare</i> (2022)
  • 著者名/発表者名: Kodama Sayo、Kajikawa Naoki、Fukada Fumi、Kubo Yasuyuki
  • 雑誌名: mBio 巻: 13 号: 5
  • DOI: 10.1128/mbio.02236-22
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tandem metalloenzymes gate plant cell entry by pathogenic fungi (2022)
  • 著者名/発表者名: Bastien Bissaro, Sayo Kodama, Takumi Nishiuchi, Anna Maria DIaz-Rovira, Hayat Hage, David Ribeaucourt, Mireille Haon, Sacha Grisel, A. Jalila Simaan, Fred Beisson, Stephanie M. Forget, Harry Brumer, Marie-Noelle Rosso, Victor Guallar, Richard O´Connell, Mickael Lafond, Yasuyuki Kubo and Jean-Guy Berrin
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 8 号: 51
  • DOI: 10.1126/sciadv.ade9982
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Niemann-Pick type C proteins of Colletotrichum orbiculare: sterol transport and appressorium -mediated plant infection (2023)
  • 著者名/発表者名: Sayo Kodama, Naoki Kajikawa, Fumi Fukada, Yasuyuki Kubo
  • 学会等名: 16th European Conference on Fungal Genetics
  • 国際学会
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌の細胞内ステロール輸送機構は膜湾曲と付着器侵入に必要である (2022)
  • 著者名/発表者名: 小玉紗代，梶河直起，深田史美，久保康之
  • 学会等名: 第21回 糸状菌分子生物学コンファレンス
• [学会発表] カイコガ上科のフェロモン腺中にみられる油滴とフェロモン量の関係 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井毅, 小玉紗代, 山本雅信, 櫻井健志, 石川幸男
  • 学会等名: 第66回日本応用動物昆虫学会大会
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌のメラニン合成ポリケチド合成酵素Pks1は付着器形成時に凝集体を形成する (2022)
  • 著者名/発表者名: 久保康之, 山下紗苗, 前島孝年司, 阪本萌乃佳, 小川真実, 小玉紗代, 永野真吾, 加藤直樹
  • 学会等名: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌のキナーゼ遺伝子PPK1は植物表層成分認識を介した付着器形成に関与する (2022)
  • 著者名/発表者名: 小玉紗代，山下紗苗，西内巧，久保康之
  • 学会等名: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Contribution of the aliphatic alcohol oxidase CorAlcOx and the peroxidase CorPerOx to pathogenicity of Colletotrichum orbiculare (2021)
  • 著者名/発表者名: Sayo Kodama, Bastien Bissaro, Takumi Nishiuchi, Hayat Hage, David Ribeaucourt, Mireille Haon, Sacha Grisel, A. Jalila Simaan, Fred Beisson, Stephanie M. Forget, Harry Brumer, Marie-Noelle Rosso, Richard O’Connell, Michael Lafond, Yasuyuki Kubo, Jean-Guy Berrin
  • 学会等名: IPSR International Plant Web Forum 2021
  • 国際学会
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌の脂肪族アルコールオキシダーゼCorAlcOxとペルオキシダーゼCorPerOxの付着器侵入への寄与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小玉紗代, Bastien Bissaro, 西内巧, Hayat Hage, David Ribeaucourt, Mireille Haon, Sacha Grisel, A. Jalila Simaan, Fred Beisson, Stephanie M. Forget, Harry Brumer, Marie-Noelle Rosso, Richard O’Connell, Michael Lafond, 久保康之, Jean-Guy Berrin
  • 学会等名: 令和3年度日本植物病理学会関西部会