ウイルス・卵菌複合抵抗性を支配する植物免疫受容体の機能解明と防除応用への分子基盤

• 研究課題/領域番号: 26292022
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物保護科学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 英樹 東北大学, 農学研究科, 教授 (20197164)
• 研究分担者: 安藤 杉尋 東北大学, 農学研究科, 准教授 (10442831)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円); 2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: ウイルス / NB-LRRクラス抵抗性タンパク質 / エピジェネティクス / 病害抵抗性 / NB-LRRタンパク質 / ウィルス / 植物保護 / NB-LRR class Rタンパク質 / 植物病理 / ウイルス抵抗性 / キュウリモザイクウイルス / 病害抵抗性遺伝子

研究成果の概要

抵抗性対立遺伝子座RCY1/HRT/RPP8は、Cucumber mosaic virus (CMV)、Turnip crinkle virus (TCV)、アブラナ科べと病菌(Hpa)に対するNB-LRR型抵抗性タンパク質をコードしている。同抵抗性座の発現は、プローモーター領域のシトシンメチル化によるエピジェネティックな制御を受けており、抵抗性タンパク質の蓄積量が病害抵抗性と相関していた。さらに、同抵抗性タンパク質は、LRRドメインを介してCMV外被タンパク質(CP)を認識することにより抵抗性を誘導し、その認識には、CPのN末端のαへリックスドメインを介したCP多量体形成が関与していた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

(1)抵抗性対立遺伝子座RCY1、HRT、RPP8は、エピジェネティックな調節により発現制御を受けていること、(2)同遺伝子座がコードするNB-LRRクラス抵抗性タンパク質の病原体認識にはLRRドメインが関わっていること、(3)同抵抗性タンパク質による認識される病原体分子（非病原力因子）の高次構造を明らかにした。これらの知見は抵抗性対立遺伝子座RCY1、HRT、RPP8による病害抵抗性の分子基盤の理解と、新規な病害防除方法への応用に寄与するものと考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] ワーゲニンゲン大学(オランダ)
• [国際共同研究] カフルエルシェイク大学(エジプト)
• [雑誌論文] First identification and characterization of cucumber mosaic virus from Corchorus olitorius in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Hanbal Sara E.、Miyashita Shuhei、Ando Sugihiro、Sidaros Samir A.、Takahashi Hideki
  • 雑誌名: Journal of Plant Pathology 巻: 100 号: 3 ページ: 561-565
  • DOI: 10.1007/s42161-018-0099-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Survey of the response of 82 domestic landraces of Zea mays to cucumber mosaic virus reveals geographical region-related resistance to CMV in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H.、Tian A.、Miyashita S.、Kanayama Y.、Ando S.、Kormelink R.
  • 雑誌名: Plant Pathology 巻: in press 号: 6 ページ: 1401-1415
  • DOI: 10.1111/ppa.12848
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Increased cytosine methylation at promoter of the NB-LRR class R gene RCY1 correlated with compromised resistance to cucumber mosaic virus in EMS-generated src mutants of Arabidopsis thaliana (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato Yukiyo、Miyashita Shuhei、Ando Sugihiro、Takahashi Hideki
  • 雑誌名: Physiol Mol Plant Pathol 巻: 100 ページ: 151-162
  • DOI: 10.1016/j.pmpp.2017.09.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] L-Histidine induces resistance in plants to the bacterial pathogen Ralstonia solanacearum partially through the activation of ethylene signaling. (2016)
  • 著者名/発表者名: Seo, S., Nakaho, K., Hong, S-W., Takahashi, H., Shigemori, H. and Mitsuhara, I.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 57 号: 9 ページ: 1932-1942
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw114
  • NAID: 120006771684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of NtERF3 in the cell death signalling pathway mediated by SIPK/WIPK and WRKY1 in tobacco plants. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogata, T., Okada, H., Kawaide, H., Takahashi, H., Seo, S., Mitsuhara, I. and Matsushita, Y.
  • 雑誌名: Plant Biology 巻: 17 号: 5 ページ: 962-972
  • DOI: 10.1111/plb.12349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cauliflower mosaic virus Tav protein induces leaf chlorosis in transgenic tobacco through a host response to its virulence function. (2015)
  • 著者名/発表者名: Waliullah S, Kosaka N, Yaeno T, Ali ME, Sekine KT, Atsumi G, Yamaoka N, Nishiguchi M, Takahashi H and Kobayashi K
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: - 号: 4 ページ: 261-270
  • DOI: 10.1007/s10327-015-0600-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of intron-mediated enhancement on accumulation of an Arabidopsis NB-LRR class R-protein that confers resistance to Cucumber mosaic virus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato, Y., Ando, S. and Takahashi, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 号: 9 ページ: e107185-e107185
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0107185
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcriptional profile of tomato roots exhibiting Bacillus thuringiensis- induced resistance to Ralstonia solanacearum. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., Nakaho, K., Ishihara, T., Ando, S., Wada, T., Kanayama, Y., Asano, S., Yoshida, S., Tsushima, S. and Hyakumachi, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Reports 巻: 33 ページ: 99-110
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] WRKY70 interacting with RCY1 disease resistance protein is required for resistance to Cucumber mosaic virus in Arabidopsis thaliana. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ando, S., Obinata, A. and Takahashi, H.
  • 雑誌名: Physiological and Molecular Plant Pathology 巻: 85 ページ: 8-14
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] エジプト産ササゲ品種EGのキュウリモザイクウイルス高度抵抗性を決定するウイルス因子の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村山友理・井尾美由記・安藤杉尋・宮下脩平・Sara E. Hanbal・高橋英樹
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] キュウリモザイクウイルス(CMV)に対するエジプト産ササゲ品種EGの応答とCMVに対する高度抵抗性の性状解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 井尾美由記・村山友理・安藤杉尋・宮下脩平・Sara E. Hanbal・高橋英樹
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Analysis of genomic region in cucumber mosaic virus RNA1 which determines the induction of the non-HR cell death in reassorted CMV-inoculated leaves of Arabidopsis thaliana (2019)
  • 著者名/発表者名: Ainan Tian・Shuhei Miyashita・Sugihiro Ando・Hideki Takahashi
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] BTH処理によるRNAサイレンシング関連因子AGO2のプライミングを制御する転写因子の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安藤杉尋・小関彩恵子・宮下脩平・高橋英樹
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] キュウリモザイクウイルスに不顕性感染したシロイヌナズナにおける2bタンパク質の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋英樹・田原 緑・宮下脩平・安藤杉尋・福原敏行
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Latent plant-virus interactions and their impact on plant stress tolerance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideki Takahashi
  • 学会等名: WUR-TU Plant Science Workshop 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Comparative analysis of two-type of cell death developed in cucumber mosaic virus-inoculated leaves of Arabidopsis thaliana (2018)
  • 著者名/発表者名: Ainan Tian, Shuhei Miyashita, Sugihiro Ando, Hieki Takahashi
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] R遺伝子による認識を免れる変異型CMV CPのアラニンスキャニングによる探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西條悠希, 安藤杉尋, 高橋英樹, 宮下脩平
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] シロイヌナズナへの無病徴感染に関わるキュウリモザイクウイルスのゲノムRNAと宿主因子の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉澤 峻, 宮下脩平, 安藤杉尋, 福原敏行, 高橋英樹
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] キュウリモザイクウイルスに無病徴感染したシロイヌナズナにおけるRNA-seq解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋英樹, 田原 緑, 平山裕也, 宮下脩平, 安藤杉尋, 川野修一, 福原敏行
  • 学会等名: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] EMS変異誘発シロイヌナズナ系統におけるNB-LRRクラス抵抗性遺伝子RCY1プロモーター領域シトシンメチル化とCMV抵抗性レベル低下の相関 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤有希代・宮下脩平・安藤杉尋・高橋英樹
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ヒストン脱メチル化酵素変異体ldlにおけるキュウリモザイクウイルス抵抗性の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小関彩恵子・宮下脩平・高橋英樹・安藤杉尋
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] The Dawn of Agriculture immunology (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H
  • 学会等名: Lorentz Center Workshop
  • 発表場所: Lorentz Center, Leiden, The Netherlands
  • 年月日: 2016-09-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] R遺伝子による細胞死誘導の回避に寄与するキュウリモザイクウイルス外被タンパク質の1アミノ酸変異はウイルスの全身移行能を喪失させる (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤由起・宮下脩平・安藤杉尋・高橋英樹
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 岡山県、岡山市
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] 次世代シークエンサーを用いたイネ有機栽培育苗培土の微生物多様性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋英樹・松下裕子・伊藤豊彰・小林 隆・橋本知義・宮下脩平・守川俊幸・吉田重信・對馬誠也・安藤杉尋
  • 学会等名: 平成27年度日本植物病理学会東北部会
  • 発表場所: 宮城県、仙台市
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] 異なる有機栽培育苗土の微生物コミュニティーによるイネもみ枯細菌病抑制効果の比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安藤杉尋・鎗山純・小林隆・吉田重信・伊藤豊彰・宮下脩平・高橋英樹
  • 学会等名: 平成27年度日本植物病理学会東北部会
  • 発表場所: 宮城県、仙台市
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] トマトモザイクウイルスのゲノム／サブゲノム合成量比を制御するcisエレメント (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮下脩平・安藤杉尋・高橋英樹・石川雅之
  • 学会等名: 平成27年度日本植物病理学会東北部会
  • 発表場所: 宮城県、仙台市
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] Molecular basis of RCY1/RPP8 locus conferred dual resistance to Cucumber mosaic virus and Hyaloperonospora arabidopsidis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., Sato, Y., Ando, Y. and Ando, S.
  • 学会等名: 3rd Korea-Japan Joint Symposium on Plant Pathology
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2014-10-23 – 2014-10-24
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of pathogen-recognition domain in NB-LRR class RCY1/RPP8 locus conferring dual resistance to Cucumber mosaic virus and Hyaloperonospora arabidopsidis in Arabidopsis thaliana. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., Ando, Y. and Ando, S.
  • 学会等名: XVI International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: Rhodos, Greece
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-13
• [学会発表] Role of intron-mediated enhancement on accumulation of an Arabidopsis NB-LRR class R-protein that confers resistance to Cucumber mosaic virus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato, Y., Ando, S. and Takahashi, H.
  • 学会等名: XVI International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: Rhodos, Greece
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-13
• [学会発表] キュウリモザイクウイルス・アブラナ科べと病菌複合抵抗性を支配するRCY1/RPP8遺伝子座の組換えと病原体応答 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋英樹・安藤杉尋
  • 学会等名: 平成26年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [学会発表] キュウリモザイクウイルス抵抗性遺伝子RCY1に対するウイルス非病原性因子の機能ドメイン解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安藤由起・安藤杉尋・高橋英樹
  • 学会等名: 平成26年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [図書] Antiviral Resistance in Plants: Methods and Protocols, In Methods in Molecular Biology (Eds. Kappei Kobayashi and Masamichi Nishiguchi) (2019)
  • 著者名/発表者名: Yukiyo Sato and Hideki Takahashi
  • 総ページ数: 278
  • 出版者: Springer
• [図書] Cucumber Mosaic Virus (Eds. Peter Palukaitis and Fernando Garcia-Arenal) (2018)
  • 著者名/発表者名: Chikara Masuta and Hideki Takahashi
  • 総ページ数: 380
  • 出版者: APS Press
  • ISBN: 9780890546093