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細菌による花形態遠隔操作メカニズムの解明と汎用的な花形態制御技術開発への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21K14847
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分39030:園芸科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

北沢 優悟  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (50803160)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードファイロジェン / ファイトプラズマ / 花器官形態制御
研究開始時の研究の概要

花形態は花卉植物の価値を決定する最重要形質であり、より美しく珍奇な外観を作出することが常に求められる。本研究では植物の篩部に感染する植物病原細菌ファイトプラズマが分泌するタンパク質ファイロジェンが、篩部から花の形態を「遠隔制御」して葉化させることに着目し、この遠隔制御機構の全貌を解明するとともに、進化分子工学的な手法によりファイロジェンの標的認識部位を解析・改変し、ファイロジェンによる遠隔的花形態制御システムの構築を目指す。

研究成果の概要

本研究では植物病原細菌由来のタンパク質ファイロジェンによる花形態制御機構の全貌解明に向けて、その機能を分子的に解析した。その結果、ファイロジェンがユビキチン非依存的プロテアソーム経路により標的を分解するユニークな機能を有することを解明するとともに、標的決定メカニズムを明らかとした。さらにアミノ酸変異導入実験とAIによる高精度なタンパク質構造予測プログラムを組み合わせ、ファイロジェンと標的宿主因子との結合モデルを構築した。またファイロジェン形質転換タバコ属植物の作出、およびタバコ属植物の異種接木試験に取り組んだ。

研究成果の学術的意義や社会的意義

花形態は花卉植物の価値を決定する最重要形質であり、より美しく珍奇な外観を作出することが常に求められる。本研究では植物の篩部に感染する植物病原細菌ファイトプラズマが分泌するタンパク質ファイロジェンが、篩部から花の形態を「遠隔制御」して葉化させることに着目し、ファイロジェン発現植物に様々な植物を接ぎ木することで、形質転換を行わずに様々な植物の花を葉化させることを目標として、形質転換植物の作出、遠隔制御機構の分子機構解明、標的認識部位の解析を行った。本研究により、形質転換を必要としない新規な花形態の制御技術の基盤が構築されたといえる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Target degradation specificity of phytoplasma effector phyllogen is regulated by the recruitment of host proteasome shuttle protein2023

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Masato、Kitazawa Yugo、Iwabuchi Nozomu、Maejima Kensaku、Matsuyama Juri、Matsumoto Oki、Oshima Kenro、Namba Shigetou、Yamaji Yasuyuki
    • 雑誌名

      Molecular Plant Pathology

      巻: 25 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1111/mpp.13410

    • 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
  • [雑誌論文] Potential mobile units drive the horizontal transfer of phytoplasma effector phyllogen genes.2023

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Tokuda, Nozomu Iwabuchi, Yugo Kitazawa, Takamichi Nijo, Masato Suzuki, Kensaku Maejima, Kenro Oshima, Shigetou Namba, Yasuyuki Yamaji
    • 雑誌名

      Frontiers in Genetics

      巻: 14 ページ: 1132432-1132432

    • DOI

      10.3389/fgene.2023.1132432

    • 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
  • [雑誌論文] Random mutagenesis-based screening of the interface of phyllogen, a bacterial phyllody-inducing effector, for interaction with plant MADS-box proteins2023

    • 著者名/発表者名
      Kitazawa Yugo、Iwabuchi Nozomu、Maejima Kensaku、Matsumoto Oki、Suzuki Masato、Matsuyama Juri、Koinuma Hiroaki、Oshima Kenro、Namba Shigetou、Yamaji Yasuyuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 14 ページ: 917-917

    • DOI

      10.3389/fpls.2023.1058059

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A phytoplasma effector acts as a ubiquitin-like mediator between floral MADS-box proteins and proteasome shuttle proteins2022

    • 著者名/発表者名
      Kitazawa Yugo、Iwabuchi Nozomu、Maejima Kensaku、Sasano Momoka、Matsumoto Oki、Koinuma Hiroaki、Tokuda Ryosuke、Suzuki Masato、Oshima Kenro、Namba Shigetou、Yamaji Yasuyuki
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: 34 号: 5 ページ: 1709-1723

    • DOI

      10.1093/plcell/koac062

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ファイトプラズマのエフェクターの水平伝播はトランスポゾン様配列PMUにより引き起こされる2024

    • 著者名/発表者名
      岩渕望・徳田遼佑・北沢優悟・鈴木拓海・宮﨑彰雄・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • 学会等名
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] PMUに座乗するファイロジェンの葉化誘導能の比較2024

    • 著者名/発表者名
      徳田遼佑・前島健作・岩渕望・北沢優悟・松本旺樹・鈴木誠人・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • 学会等名
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] イネ黄萎病ファイトプラズマのファイロジェンに見出された特異な分解標的スペクトラム2024

    • 著者名/発表者名
      北沢優悟・鈴木誠人・岩渕望・前島健作・松山樹立・松本旺樹・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • 学会等名
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ファイロジェンの分解標的特異性はプロテアソーム関連因子との相互作用による制御を受ける2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木誠人・北沢優悟・岩渕望・前島健作・松山樹立・松本旺樹・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • 学会等名
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ファイトプラズマの葉化誘導因子ファイロジェンの標的認識に関わる新規アミノ酸残基の網羅的探索2023

    • 著者名/発表者名
      松山樹立・北沢優悟・岩渕望・前島健作・松本旺樹・鈴木誠人・鯉沼宏章・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • 学会等名
      令和5年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ファイロジェンとMADSドメイン転写因子の結合に影響するアミノ酸残基はひとつの相互作用面を形成する2023

    • 著者名/発表者名
      北沢優悟・松山樹立・岩渕望・前島健作・松本旺樹・鈴木誠人・鯉沼宏章・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • 学会等名
      令和5年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ファイトプラズマの葉化誘導因子ファイロジェンと2種類の宿主因子による三者複合体の検出2022

    • 著者名/発表者名
      松本旺樹・北沢優悟・岩渕望・鯉沼宏章・鈴木誠人・徳田遼佑・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • 学会等名
      令和4年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ファイロジェンは標的宿主因子のユビキチン非依存的なプロテアソーム分解により葉化を誘導する2022

    • 著者名/発表者名
      北沢優悟・岩渕望・松本旺樹・鈴木誠人・笹野百花・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • 学会等名
      令和4年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ファイロジェンは宿主因子の保存領域を相互作用の標的とする2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木誠人・北沢優悟・岩渕望・松本旺樹・山本桐也・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • 学会等名
      令和4年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 病原性因子の標的選択性を決める新たな仕組みを発見 ――葉化病の治療薬開発に期待――

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20231218-1.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] ファイトプラズマの病原性獲得の原動力を解明――病原性遺伝子はトランスポゾンによってシェアされる――

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20230511-1.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] プロテインノックダウン技術の確立に一歩近づく

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20230330-1.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] タンパク質の新たな分解システム ―ファイロジェンによる葉化誘導メカニズム解明で発見!

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20220302-1.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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