寄生性高等植物における寄生の分子メカニズム解明

• 研究課題/領域番号: 25711019
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学 (2016-2017); 国立研究開発法人理化学研究所 (2013-2015)
• 研究代表者: 吉田 聡子 奈良先端科学技術大学院大学, 研究推進機構, 特任准教授 (20450421)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円); 2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2014年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2013年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 寄生植物 / 遺伝学 / 変異体 / ハマウツボ科 / ゲノム / 次世代シーケンサー / コシオガマ / 吸器形成 / 遺伝子 / 遺伝子同定 / 遺伝地図 / 原因遺伝子同定

研究成果の概要

ハマウツボ科根寄生植物であるストライガやオロバンキは主要な穀物や野菜に寄生し、アフリカ地域を中心に甚大な農業被害をもたらしている。しかし、植物寄生のメカニズムはまだほとんど解明されておらず、その根本的な防除法は確立していない。本研究では、遺伝学的アプローチを用いて寄生植物の寄生の分子メカニズムの解明を試みた。ハマウツボ科条件的寄生植物コシオガマを用いて規制成立に異常を生じる変異体を単離し、その機能解析を行った。また、コシオガマのゲノムを解読し、変異体の原因遺伝子を特定する方法を開発した。

研究成果

• [国際共同研究] Pennsylvania State University/University of Virginia(米国)
• [国際共同研究] Tront University(カナダ)
• [国際共同研究] Penn State University/Virginia University(米国)
• [国際共同研究] Seoul University(韓国)
• [雑誌論文] Host lignin composition affects haustorium induction in the parasitic plants Phtheirospermum japonicum and Striga hermonthica (2018)
  • 著者名/発表者名: Cui S, Wada S, Tobimatsu Y, Takeda Y, Saucet S, Takano T, Umezawa T, Shirasu K, Yoshida S
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 218 号: 2 ページ: 710-723
  • DOI: 10.1111/nph.15033
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation and functional diversification of root hairs (2017)
  • 著者名/発表者名: Cui, S., Suzaki, T., Tominaga-wada, R., Yoshida, S.
  • 雑誌名: Sem. Cell. Dev. Biol. 巻: in press ページ: 115-122
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2017.10.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Quinone oxidoreductase 2 is involved in haustorium development of the parasitic plant Phtheirospermum japonicum (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishida JK, Yoshida S, Shirasu K.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav 巻: 12 号: 7 ページ: e1319029-e1319029
  • DOI: 10.1080/15592324.2017.1319029
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Haustorium induction assay of the parasitic plant Phtheirospermum japonicum. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishida, J.K., Yoshida, S., Shirasu, K.
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 7 号: 9
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.2260
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inter-species hormonal control of host root morphology by parasitic plants. (2017)
  • 著者名/発表者名: Spallek, T., Melnyk, C.W., Wakatake, T., Zhang, J., Sakamoto, Y., Kiba, T., Yoshida, S., Matsunaga, S., Sakakibara, H., *Shirasu, K.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 巻: 印刷中 号: 20 ページ: 5283-5288
  • DOI: 10.1073/pnas.1619078114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Small Organ Size 1 and Small Organ Size 2/Dwarf and Low Tillering form a Complex to Integrate Auxin and Brassinosteroid Signaling in Rice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirano, K., Yoshida, H., Aya, K., Kawamura, M., Hayashi, M., Hobo, T., Sato-Izawa, K., Kitano, H., Ueguchi-Tanaka, M., Matsuoka, M.
  • 雑誌名: Molecular plant 巻: 10 号: 2 ページ: 590-604
  • DOI: 10.1104/pp.17.00301
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcriptomic and Metabolomic Reprogramming from Roots to Haustoria in the Parasitic Plant, Thesium chinense. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi Y, Kusano M, Kobayashi M, Suetsugu K, Yoshida S, Wakatake T, Kumaishi K, Shibata A, Saito K, Shirasu K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 59 号: 4 ページ: 724-733
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx200
  • NAID: 120006488507
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Local auxin biosynthesis mediated by a YUCCA flavin monooxygenase regulates haustorium development in the parasitic plant Phtheirospermum japonicum. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishida, J.K., Wakatake, T., Yoshida, S., Takebayashi, Y., Kasahara, H., Wafula, E., dePamphilis, C. W., Namba, S., Shirasu K.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 28 号: 8 ページ: 1795-1814
  • DOI: 10.1105/tpc.16.00310
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Haustorial hairs are specialized root hairs that support parasitism in the facultative parasitic plant, Phtheirospermum japonicum (2016)
  • 著者名/発表者名: Songkui Cui, Takanori Wakatake, Kei Hashimoto, Simon Saucet, Kiminori Toyooka, Satoko Yoshida and Ken Shirasu
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 170 号: 3 ページ: 1492-1503
  • DOI: 10.1104/pp.15.01786
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Haustorium, a Specialized Invasive Organ in Parasitic Plants. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, S., Cui, S., Ichihashi, Y., Shirasu, K.
  • 雑誌名: Ann. Rev. Plant Biol. 巻: 67 号: 1 ページ: 643-667
  • DOI: 10.1146/annurev-arplant-043015-111702
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 根寄生植物の寄生メカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 若竹崇雅、吉田聡子、白須賢
  • 雑誌名: 生物の科学 遺伝 巻: 70 ページ: 289-293
• [雑誌論文] 寄生植物コシオガマの吸器形成機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 若竹崇雅、吉田聡子、白須賢
  • 雑誌名: BSJ-Review 巻: 7 ページ: 241-249
• [雑誌論文] Convergent evolution of strigolactone perception enabled host detection in parasitic plants. (2015)
  • 著者名/発表者名: Conn, C. E., Bythell-Douglas, R., Neumann, D., Yoshida, S., Whittington, B., Westwood, J. H., Shirasu, K., Bond, C. S., Dyer, K. A. Nelson, D. C.
  • 雑誌名: Science 巻: 349 号: 6247 ページ: 540-543
  • DOI: 10.1126/science.aab1140
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The WRKY45-dependent signaling pathway is required for resistance against Striga parasitism (2015)
  • 著者名/発表者名: Mutuku JM, Yoshida S, Shimizu T, Ichihashi Y, Wakatake T, Seo M, Takahashi A, Shirasu K
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 168 号: 3 ページ: 1152-1163
  • DOI: 10.1104/pp.114.256404
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Apoplastic interactions between plants and plant root intruders (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasu K, Seto Y, Yoshida S.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 6 ページ: 617-617
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00617
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptomics exposes the uniqueness of parasitic plants. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi, Y., Mutuku, J.M., Yoshida, S., and Shirasu, K.
  • 雑誌名: Briefings in Functional Genomics 巻: in press 号: 4 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1093/bfgp/elv001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 遺伝子から見た根寄生植物の生存戦略 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田聡子、若竹崇雅、白須賢
  • 雑誌名: 植物の生長調節 巻: 49 ページ: 66-73
  • NAID: 110009815847
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] Genome structure and gene transfer in parasitic plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoko Yoshida and Ken Shirasu
  • 学会等名: 日本植物生理学会第５８回年会
  • 発表場所: 鹿児島大学 郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
  • 招待講演
• [学会発表] モデル寄生植物コシオガマの変異体原因遺伝子同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: Songkui Cui、 重信秀治、西山智明、柴田朋子、長谷部光泰、白須賢、吉田聡子
  • 学会等名: 日本植物学会
• [学会発表] Host lignin composition affects haustorium induction in parasitic plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Songkui Cui, Syogo Wada, Yuki Tobimatsu, Yuri Takeda, Toshiyuki Takano, Toshiaki Umezawa, Ken Shirasu and Satoko Yoshida
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] 寄生植物ストライガの吸器誘導における活性酸素種の役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: Syogo Wada, Songkui Cui and Sotoko Yoshida
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] Ethylene signaling controls haustorium development in parasitic plant Phtheirospermum japonicum (2017)
  • 著者名/発表者名: Songkui Cui, Ken Shirasu , Satoko Yoshida
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] Genomes and genetics of parasitic plants in Orobanchaceae (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoko Yoshida
  • 学会等名: The 14th World Congress on Parasitic Plants
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 寄生植物コシオガマにおけるsubtilaseの分類と発現動態解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小川哲史、若竹崇雅、吉田聡子、市橋泰範、白須賢
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] A yeast-one hybrid assay to explore transcription factors that initiate haustorium development in parasitic plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Takanori Wakatake, Satoko Yoshida, Ken Shirasu
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] ハマウツボ科寄生植物の寄生器官の発生と形づくり (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田聡子
  • 学会等名: 日本農芸化学会第177回中部支部会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 植物に寄生する植物：寄生植物の宿主の見つけ方 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田聡子
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Genomics and genetics in parasitic Orobanchaceae (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoko Yoshida
  • 学会等名: 奈良先端大異分野融合ワークショップFrontiers in parasitic plant and host interactions
  • 発表場所: 奈良先端大(奈良県生駒市）
  • 年月日: 2016-08-30
• [学会発表] 寄生植物ストライガのゲノムにおける植物免疫関連遺伝子の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田聡子, Thomas Spallek, Anuphon Laohavisit, Juliane K. Ishida,白須賢
  • 学会等名: 日本植物病理学会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] Intimate plant-plant interaction between parasitic plants and their hosts (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoko Yoshida, Songkui Cui, Takanori Wakatake, Thomas Spallek, Yasunori Ichihashi, Simon Saucet, Ken Shirasu
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] ハマウツボ科寄生植物の寄生形質獲得と適応進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田聡子、Thomas Spallek, 市橋泰範、Songkui Cui, 若竹崇雅、Juliane Ishida, 白須賢
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 新潟 朱鷺ホール
  • 年月日: 2015-09-06
  • 招待講演
• [学会発表] Genomic and genetic analyses of haustorium formation using Phtheirospermum japonicum as a model parasitic plant. (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoko Yoshida, Takanori Wakatake, Songkui Cui, Juliane K. Ishida, Thomas Spallek, Simon Saucet, and Ken Shirasu
  • 学会等名: The 13th World Congress on Parasitic Plants
  • 発表場所: 昆明、中国
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] 寄生植物ストライガの感染戦略と宿主植物の応答 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田聡子
  • 学会等名: シンポジウム｢寄生・共生インシデント｣
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-04-28
  • 招待講演
• [学会発表] 寄生植物ストライガの抵抗性におけるジャスモン酸とサリチル酸シグナル経路の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: Musembi Mutuku、吉田聡子、清水崇史、市橋泰範、高橋章、瀬尾光範、白須賢
  • 学会等名: 日本植物病理学会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [学会発表] 寄生植物と宿主植物の細胞壁をめぐる攻防 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田聡子, Musembi Mutuku, Songkui Cui, 堀千明, 清水崇, 市橋安範, 出村拓, 白須賢
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Molecular and genomic analyses of the witchweed Striga (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoko Yoshida
  • 学会等名: 筑波大学 Global Science week
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2014-09-29
  • 招待講演
• [学会発表] 寄生植物ストライガの全ゲノム解読 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田聡子, Thomas Spallek, Songkui Cui, 市橋 泰範, Seungill Kim, Yong-Min Kim, 真鍋 理一郎, Michael Timko, Doil Choi, 白須 賢
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] ゲノム・トランスクリプトーム解析からみた植物の寄生 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田聡子
  • 学会等名: 第８回細菌学若手コロッセウム
  • 発表場所: ニセコ
  • 年月日: 2014-08-07
  • 招待講演
• [学会発表] Plant-plant communications in rhizosphere: interactions and signaling between root parasites and their host plants (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoko Yoshida, Juliane K. Ishida, Takanori Wakatake, Songkui Cui, Ken Shirasu
  • 学会等名: 第５５回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 招待講演
• [学会発表] Genome and transcriptome analyses of Striga spp. (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoko Yoshida, Ri-ichiroh Manabe, Seungil Kim, Thomas Spallek, Musembi Mutuku, Michael Timko, Doil Choi, Ken Shirasu
  • 学会等名: 12th World Congress on Parasitic Plants
  • 発表場所: Sheffield, UK
• [産業財産権] 吸器形成阻害剤 (2018)
  • 発明者名: 和田将吾、Songkui Cui, 吉田聡子
  • 権利者名: 和田将吾、Songkui Cui, 吉田聡子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-010715
  • 出願年月日: 2018