MAPキナーゼの基質WRKY型転写因子による植物免疫機構の解明

• 研究課題/領域番号: 26292023
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉岡 博文 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30240245)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2014年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: 植物免疫 / シグナル伝達 / MAPキナーゼ / WRKY型転写因子

研究成果の概要

一部のWRKY型転写因子は、MAPKによってリン酸化されることで植物免疫を始動する。植物免疫に関与するMAPKが多くの光合成関連遺伝子や二酸化炭素の固定を司る遺伝子を抑制することを見出した。この阻害は、ベンサミアナタバコ葉の表皮細胞において葉緑体での活性酸素種 (ROS) 生産を引き起こす。ジャガイモ疫病菌のエフェクターがレセプターで認識されると、WRKYに依存した表皮細胞における葉緑体ROSバーストが誘導され、表皮細胞への病原菌侵入に対する抵抗性が賦与された。これらの結果は、MAPK-WRKY系路がベンサミアナタバコ葉の表皮細胞において病原菌の侵入阻害を誘導することを示唆している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物が病原菌を認識して生体防御機構を始動すると、細胞死を伴った激しい免疫応答が誘導される。この誘導過程には、主にMAPキナーゼであるSIPKが関与する。しかし、その作用機構はほとんど明らかになっていない。本研究では、SIPKの基質であるWRKY型転写因子の下流遺伝子を網羅的に探索・比較することによって、植物免疫応答の制御機構を明らかにすることを目的とする。成果として、MAPK-WRKY系路がベンサミアナタバコ葉の表皮細胞において病原菌の侵入阻害を誘導することを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] LIPM(フランス)
• [雑誌論文] An NADPH oxidase RBOH functions in rice roots during lysigenous aerenchyma formation under oxygen-deficient conditions. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi, T., Yoshioka, M., Fukazawa, A., Mori, H., Nishizawa, N.K., Tsutsumi, N., Yoshioka, H. and Nakazono, M.
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 775-790
  • DOI: 10.1105/tpc.16.00976
  • 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] 植物免疫における活性酸素生成誘導のしくみ―植物はいかにして病原菌から身を護るのか？ (2017)
  • 著者名/発表者名: 安達広明・吉岡博文
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 印刷中
  • NAID: 130007437458
• [雑誌論文] SGT1 contributes to maintaining protein levels of MEK2DD to facilitate hypersensitive response-like cell death in Nicotiana benthamiana (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Ichimura, Takehito Shinzato, Miki Edaki, Hirofumi Yoshioka, Ken Shirasu
  • 雑誌名: Physiological and Molecular Plant Pathology 巻: 94 ページ: 47-52
  • DOI: 10.1016/j.pmpp.2016.04.001
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hierarchical regulation of NADPH oxidase by protein kinases in plant immunity (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Adachi H., Nakano T., Miyagawa N., Asai S., Ishihama N., and Yoshioka M.
  • 雑誌名: Physiological and Molecular Plant Pathology 巻: in press ページ: 20-26
  • DOI: 10.1016/j.pmpp.2016.03.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nicotiana benthamiana MAPK-WRKY pathway confers resistance to a necrotrophic pathogen Botrytis cinerea. (2016)
  • 著者名/発表者名: Adachi, H., Ishihama, N., Nakano, T., Yoshioka, M. and Yoshioka, H.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 11 号: 6 ページ: e1183085-e1183085
  • DOI: 10.1080/15592324.2016.1183085
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nicotiana benthamiana MAPK-WRKY pathway confers resistance to a necrotrophic pathogen Botrytis cinerea. (2016)
  • 著者名/発表者名: Adachi, H., Ishihama, N., Nakano, T., Yoshioka, M. and Yoshioka, H. (2016) Nicotiana benthamiana MAPK-WRKY pathway confers resistance to a necrotrophic pathogen Botrytis cinerea.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A receptor pair with an integrated decoy converts pathogen disabling of transcription factors to immunity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Le Roux, C., Huet, G., Jauneau, A., Camborde, L., Tremousaygue, D., Kraut, A., Zhou, B., Levaillant, M., Adachi, H., Yoshioka, H., Raffaele, S., Berthome, R., Coute, Y., Parker, J.E. and Deslandes, L.
  • 雑誌名: Cell 巻: 161 号: 5 ページ: 1074-1088
  • DOI: 10.1016/j.cell.2015.04.025
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cell death-inducing stresses are required for defense activation in DS1-phosphatidic acid phosphatase-silenced Nicotiana benthamiana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahito Nakano, Hirofumi Yoshioka, Kouhei Ohnishi, Yasufumi Hikichi, Akinori Kiba
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiology 巻: 184 ページ: 15-19
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2015.06.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular characterization of LjABCG1, an ATP-binding cassette protein in Lotus japonicus. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, A., Fukuda, S., Takanashi, K., Yoshioka, M., Yoshioka, H., Narusaka, Y., Narusaka, M., Kojima, M., Sakakibara, H., Shitan, N., Sato, S., Tabata, S., Kawaguchi, M. and Yazaki, K.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 9 ページ: e0139127-e0139127
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0139127
  • NAID: 120005715333
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] WRKY transcription factors phosphorylated by MAPK regulate a plant immune NADPH oxidase in Nicotiana benthamiana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Adachi, H., Nakano, T., Miyagawa, N., Ishihama, N., Yoshioka, M., Katou, Y., Yaeno, T., Shirasu, K. and Yoshioka, H.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 27 号: 9 ページ: 2645-2663
  • DOI: 10.1105/tpc.15.00213
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] リン酸化反応が制御するROSバーストの分子機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉岡博文，安達広明，石濱伸明，中野孝明，白石佑太郎，宮川典子，野村裕也，吉岡美樹，浅井秀太
  • 雑誌名: 日本植物病理学会報 巻: 81 ページ: 1-8
  • NAID: 130005129474
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinase-mediated orchestration of NADPH oxidase in plant immunity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Adachi and Hirofumi Yoshioka
  • 雑誌名: Brief. Funct. Genomics 巻: 14 号: 4 ページ: 253-259
  • DOI: 10.1093/bfgp/elv004
  • 査読あり
• [雑誌論文] An immune receptor decoy converts pathogen disabling of transcription factor-DNA binding into resistance (2015)
  • 著者名/発表者名: Le Roux, C., Huet, G., Jauneau, A., Camborde, L., Trémousaygue, D., Kraut, A., Zhou, B., Levaillant, M., Adachi, H., Yoshioka, H., Rafaele, S., Berthomé, R., Couté, Y., Parker, J.E. and Deslandes, L.
  • 雑誌名: Cell 巻: in press
  • 査読あり
• [学会発表] Live-imaging of MAPK activity in plant immune responses (2017)
  • 著者名/発表者名: 安達広明・石濱伸明・吉岡美樹・鳴坂真理・鳴坂義弘・吉岡博文
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学、鹿児島
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 植物免疫に関与するMAPキナーゼによる活性酸素生成機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉岡博文
  • 学会等名: 第４回新学術領域研究「酸素生物学」公開シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 招待講演
• [学会発表] 免疫応答におけるSIPKの細胞内動態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安達広明、波多江健太、吉岡美樹、鳴坂真理、鳴坂義弘、吉岡博文
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会関西部会
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター，静岡
  • 年月日: 2016-09-28
• [学会発表] Nicotiana benthamiana MAPK-WRKY pathway regulates effector-triggered ROS burst to confer resistance against Phytophthora infestans. (2016)
  • 著者名/発表者名: Adachi, H., Nakano, T., Miyagawa, N., Ishihama, N., Yoshioka, M., Katou, Y., Yaeno, T., Shirasu, K. and Yoshioka, H.
  • 学会等名: XVII International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions.
  • 発表場所: Portland
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] 葉緑体による活性酸素生成を介した植物免疫機構.「活性酸素が支える生体防御力」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉岡博文・安達広明
  • 学会等名: 第27回日本生体防御学会学術総会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2016-07-07
  • 招待講演
• [学会発表] Protein kinases hierarchically regulate a plant immune NADPH oxidase (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, H
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
  • 発表場所: 仙台国際センター、仙台
  • 年月日: 2016-05-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物免疫に関わるNADPH oxidaseの活性化機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉岡博文
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Protein kinase-mediated regulation of NADPH oxidase in plant immunity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, H., Adachi, H., Nakano, T., Miyagawa, N., Asai, S., Ishihama, N. and Yoshioka, M.
  • 学会等名: 11th US-Japan Scientific Seminar
  • 発表場所: 香川
  • 年月日: 2015-10-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MAPK-WRKY pathway up-regulates NbRBOHB gene and contributes to effector-triggered ROS burst in Nicotiana benthamiana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Adachi, H., Nakano, T., Miyagawa, N., Ishihama, N., Yoshioka, M., Katou, Y., Yaeno, T., Shirasu, K. and Yoshioka, H.
  • 学会等名: The 4th International Conference on Biotic Plant Interactions.
  • 発表場所: 中国
  • 年月日: 2015-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] Transactivation of NbRBOHB gene via MAPK-WRKY pathway is essential for effector-triggered ROS burst in Nicotiana benthamiana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Adachi, H., Ishihama, N., Nakano, T., Miyagawa, N., Yoshioka, M., Yaeno, T., Shirasu, K. and Yoshioka, H.
  • 学会等名: 12th International Conference on Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Plants: from model systems to field.
  • 発表場所: イタリア
  • 年月日: 2015-05-24
  • 国際学会
• [学会発表] RLCK-mediated phosphorylation of the N-terminus of RBOH regulates ROS burst in rice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, M., Yamaguchi, K., Fujiwara, M., Yoshimura, S., Kawasaki, T. and Yoshioka, H.
  • 学会等名: 12th International Conference on Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Plants: from model systems to field.
  • 発表場所: イタリア
  • 年月日: 2015-05-24
  • 国際学会
• [学会発表] RNA-seqによるMAPK-WRKY経路下流の植物免疫関連遺伝子の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安達広明・佐藤昌直・吉岡博文
  • 学会等名: 平成27年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [学会発表] RNA-seqによるMAPK-WRKY経路下流の免疫応答誘導機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安達広明・佐藤昌直・吉岡博文
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-31
• [学会発表] ナス科植物の免疫応答における活性酸素の生成機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉岡博文
  • 学会等名: 第11回日本ナス科コンソシアム年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-10-25 – 2014-10-26
  • 招待講演
• [図書] Methods in Molecular Biology (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishihama, N., Adachi, H., Yoshioka, M. and Yoshioka, H.
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: Springer/Humana Press
• [備考]
  • URL: http://www.agr.nagoya-u.ac.jp/%7ebio4283/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~bio4283/index.html
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.agr.nagoya-u.ac.jp/%7ebio4283/index.html