葉緑体で発生する活性酸素シグナルの調節機構

• 研究領域: 酸素を基軸とする生命の新たな統合的理解
• 研究課題/領域番号: 17H05526
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 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): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円); 2018年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2017年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: ROSセンサー / 植物免疫 / 葉緑体 / 活性酸素

研究実績の概要

植物の免疫応答では、葉緑体における活性酸素種 (ROS) の生成が誘導されることが知られている。光化学系II (PSII) では一重項酸素が、PSIではO2-が生成される。レトログレードシグナルとしてO2-から派生したH2O2が葉緑体から核へ直接送り込まれる可能性が示されている。葉緑体のH2O2は、葉緑体または核でROSセンサー分子に受容されると予想される。本研究では、葉緑体のROSを介したシグナル伝達機構の解明を目指し、免疫応答、PTI (pattern-triggered immunity) および細胞死を伴うETI (effector-triggered immunity) におけるROSセンサー分子の役割を調べた。
ROSを介した主なシグナル伝達は、センサー分子のシステイン残基がH2O2と反応してスルフェン酸を形成し、スルフェン酸が修飾を受けることでシグナルが誘導される。スルフェン酸と反応してシグナル伝達を阻害するYAP1を葉緑体に発現させたところ、INF1誘導による細胞死が抑制された。ベンサミアナタバコにPTIとETIをそれぞれ誘導し、クロロフィル蛍光とガス交換速度の測定により光合成活性測定を行った。ETIを誘導するRpi-blb2/AVRblb2は、PSI に連動するCO2固定活性を顕著に抑制した。一方で、PTIを誘導するflg22はCO2固定に影響を与えなかった。さらに、PTIとETIは共にPSII活性に影響を与えなかった。以上の結果から、ETIにおけるCO2固定阻害に起因した過剰なNADPHが、葉緑体でのROS生成に寄与しているものと考えられた。
以上より、葉緑体のROSシグナルは、細胞死を誘導する因子に関連した複雑なネットワークを形成しているものと思われた。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] RNAi of the sesquiterpene cyclase gene for phytoalexin production impairs pre‐ and post‐invasive resistance to potato blight pathogens (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, M., Adachi, I., Sato, Y., Doke, N., Kondo, T. and Yoshioka, H.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: 印刷中 号: 7 ページ: 907-922
  • DOI: 10.1111/mpp.12802
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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: 55 ページ: 590-592
  • NAID: 130007437458
• [学会発表] 植物免疫応答における光合成活性抑制は葉緑体のROS生産を誘導する (2019)
  • 著者名/発表者名: 小川尊也・安達広明・吉岡美樹・ 杉浦大輔・吉岡博文
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会大会
• [学会発表] 細胞死に連動する植物免疫応答では葉緑体の ROS 生産が誘導される (2019)
  • 著者名/発表者名: 小川尊也・安達広明・吉岡美樹・ 杉浦大輔・吉岡博文
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ニジュウヤホシテントウの食害による MAPK 活性の時空間的動態 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩田啓一朗・高橋来人・千賀紀尚・ 安達広明・石濱伸明・吉岡美樹・ 近藤竜彦・吉岡博文
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] WRKYs phosphorylated by MAPK regulate chloroplast-mediated ROS burst in plant immunity (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, H., Adachi, H., Ishihama, N., Belhaj, K., Takano, Y., Kamoun, S., Sato, M. and Yoshioka, M.
  • 学会等名: International Congress of Plant Pathology (ICPP) 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Plant immunity mediated by MAPK-WRKY phosphorylation pathway (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, H
  • 学会等名: 2018 International Symposium on Agricultural Biotechnology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物免疫応答におけるROSセンサータンパク質はROS蓄積を制御する (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲田太一・吉岡美樹・安達広明・吉岡博文
  • 学会等名: 平成３０年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] 植物免疫応答における葉緑体のROSセンサータンパク質の関与 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小川尊也・稲田太一・吉岡美樹・安達広明・吉岡博文
  • 学会等名: 平成３０年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] 免疫応答においてMAPK活性を可視化するバイオセンサーの開発 (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: 平成２９年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] FRET biosensor for plant immune MAPK in Nicotiana benthamiana (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: 14th Solanaceae and 3nd Cucurbitaceae Joint Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 免疫応答におけるROSセンサータンパク質の関与 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲田太一・安達広明・吉岡美樹・吉岡博文
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会関西部会
• [備考] 植物免疫学研究室
  • URL: https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/%7ebio4283/index.html
• [備考] 植物免疫学研究室
  • URL: https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/%7ebio4283/pg12.html