| 研究課題/領域番号 |
23K23613
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02348 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分39040:植物保護科学関連
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
一瀬 勇規 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (50213004)
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| 研究分担者 |
松井 英譲 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (20598833)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2025年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2024年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 走化性 / 病原力 / 誘引物質 / Mcp / 受容体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大腸菌や緑膿菌など動物病原細菌と比較して植物病原細菌では走化性受容体遺伝子の数が多く、Pseudomonas syringaeでは約50の走化性受容体遺伝子が存在する。本研究ではモデル植物病原細菌であるP. syringae pv. tabaci 6605 (Pta6605)を材料に、全受容体遺伝子の変異株の作出とその解析により、病原力に必要な走化性受容体とそれら受容体のリガンドを同定する。また、これまでに受容体変異により走化性以外の表現型が変わること、病原細菌をリガンドで処理すると病原力遺伝子発現が変動することが知られており、本研究ではそれらの機構も解明する。
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| 研究実績の概要 |
実験材料としているタバコ野火病菌（Pseudomonas syringae pv. tabaci 6605, 以後Pta6605）について、既出の走化性受容体変異株の解析に加え、新規走化性受容体変異株の作出を行い、病原力に必要な走化性受容体候補を複数同定した。特にPASドメインを保持するサイトゾル型走化性受容体遺伝子について解析を深めている。また、宿主植物であるタバコ、ベンサミアーナタバコ、非宿主植物であるトマト、ナスのアポプラスト液を調製し、Pta6605の走化性を解析した。その結果、Pta6605は宿主・非宿主に関わらずアポプラスト液に誘引されることを見出した。このことは誘引物質が広く植物種に保存されて存在している共通分子であることが推察された。そこでタバコアポプラスト液のメタボローム解析を実施したところ、主要な成分はGABAを含むアミノ酸とリンゴ酸などの有機酸であることが判明した。GABAを含むアミノ酸に対する走化性受容体は同定済である。リンゴ酸及びコハク酸に対する走化性はこれら有機酸がPta6605の生育を阻害するため、従来の誘引物質を入れたキャピラリー内部に侵入した細菌数を計測する方法は適用できず、誘引物質をマイクロキャピラリー内部にアガロースと共に充填させ、顕微鏡下で集合する細菌集団を観察する方法によって、これら有機酸に対する正の走化性を確認した。これらの成果はJ. General Plant Pathology誌に投稿し、現在最終段階の校正中であり、まもなく受理されることが見込まれている。また、イタリア、米国で開催された関連集会において口頭発表を行い、その一部は総説として公表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
全ての走化性受容体遺伝子変異株の作出を目指し、その解析から病原力に重要な走化性遺伝子を同定する目標に向けて、研究は順調に進んでいる。走化性アッセイはこれまで主にマイクロプレートに細菌懸濁液を分注し、そこに5 uLの誘引物質を含むキャピラリーを一定時間浸漬させることにより、キャピラリー内に侵入した細菌数をカウントする方法を適用してきた。しかしながら、有機酸を誘引物質とする場合、誘引されてもその後、細菌の生育を阻害することより、本法による走化性解析は不可能であった。そこで、誘引物質をマイクロキャピラリー内部にアガロースと共に充填させ、顕微鏡下で集合する細菌集団を観察する方法を採用することによって生育阻害の問題を解決することができた。国内の学会で３回の発表、国際学会で２度の口頭発表を含む計４回発表することができた。また、１編の総説を公表し、１編の原著論文が受理間近であることも計画以上の進展と判断した理由である。
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| 今後の研究の推進方策 |
Pta6605の有する全走化性受容体遺伝子について欠損変異株を作出する従来の方針に変更はない。但し、化合物を誘引物質とする場合の受容体は細胞膜上にリガンド結合ドメインを有する場合が多いと思われることからそれらの遺伝子の変異株を優先する。他の細菌の走化性受容体情報から有機酸に対する受容体はsCache_2、HBM、4HBタイプのリガンド結合部位を有することが予想された。sCache_2タイプは２遺伝子あり、既に変異株の作出を終えているが、７遺伝子あるHBMタイプは２遺伝子しか変異株を作出していない。4HBタイプは15 遺伝子あり、7遺伝子について変異株が未作出である。それら変異株について有機酸への走化性を解析することで受容体の同定が可能と思われる。また、予備実験においてPta6605はジャスモン酸メチル、インドール酢酸、カイネチン、アスコルビン酸に誘引された。植物特有に存在するこれらの化合物に対する走化性受容体は、オルソログ遺伝子が近縁の動物病原細菌であるPseudomonas aeruginosaに存在しない走化性受容体遺伝子の変異株を中心に検索を進める。これまでに、特定の走化性受容体遺伝子を欠損させた場合に運動能を欠損する場合があった。その原因を探るためにRNA seqを行い、変異株において発現が変動する遺伝子を特定し、その原因を探る。
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