宿主特異的毒素に依存する植物感染の分子病理学の樹立

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02304019
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 甲元 啓介 鳥取大学, 農学部, 教授 (80032093)
• 研究分担者: 小林 裕和 名古屋大学, アイソトープセンター, 助手 (80170348) ; 柘植 尚志 名古屋大学, 農学部, 助教授 (30192644) ; 中塚 進一 岐阜大学, 農学部, 助教授 (30109318) ; 荒瀬 栄 島根大学, 農学部, 助教授 (40127478) ; 尾谷 浩 鳥取大学, 農学部, 教授 (50032305)
• キーワード: 宿主特異的毒素 / 宿主識別因子 / 受容性誘導 / 形質転換ベクタ- / 原形質膜 / アルタ-ナリア

研究概要

専門分野を異にする研究者の緊密な学際協力体制の下に、Work shopの開催や学会活動を通して積極的に新知見・学術情報の交換、先端技術の移転を図り、研究深化に努めた。主な成果を下記に要約する。
1)新規宿主特異的毒素の単離と構造解析:タバコ赤星病菌の生成する宿主特異的AT毒素をHPLCを利用して純度の高い毒素を単離した。また、鳥取砂丘のラッキョウ栽培地域で発生する灰色かび病菌の胞子発芽液から宿主識別因子を単離し、分子量503のアミノ糖と推定した。
2)毒素の作用過程:ACT毒素Ib,IIbの作用過程はカンキツと日本ナシで著しく異なり、ナシではAK毒素による黒変壊死過程と酷似していたが、Ibによるカンキツの褐変壊死過程は、SH基修飾剤、蛋白合成阻害剤、銅酵素阻害剤、光に対する反応性に於いて異なる。また、AK毒素による変性原形質膜の微細構造は原形質連絡糸近傍の膜断片化、ゴルジ小胞から放出される糖成分の蓄積、膜貫入の大型化である。
3)イネいもち病菌毒素による受容性誘導にも原形質膜機能の障害が関与していた。
4)形質転換マ-カ-遺伝子を組み込んだプラスミドに、ナシ黒斑病菌のrDNA配列を挿入して、本菌の高頻度形質転換ベクタ-を作製した。本ベクタ-由来のコスミドを用いて染色体DNAライブラリ-を作製。
5)AK毒素の前駆体デカトリエン酸が6分子の酢酸から生合成されることを明らかにした。
6)5ー(pーメトキシフェニル)ーαーアミノ吉草酸の合成ル-トとその ^<13>C、 ^<15>Nによるラベル化法を検討した。
7)ナシおよびリンゴ培養植物葉からのプロトプラト単離法を開発した。培養葉の毒素感受性はナシでは自然成葉とほぼ同じであったが、リンゴでは毒素による壊死斑形成が顕著に抑制された。しかし、病原菌接種あるいは病原性喪失菌と毒素の同時処理による病斑形成には自然成葉と差がなかった。

研究成果

• [文献書誌] Shimomura,N.,et al.: "Two action sites of AMーtoxin produced by <Alternaria>___ー <alternata>___ー apple pathotype and their pathological significance" Ann.Phytopath.Soc.Japan. 57. (1991)
• [文献書誌] Kodama,M.,et al.: "Effect of ALーtoxin on viability of cultured tomato cells determined by MTTーcolorimetric assay" Ann.Phytopath.Soc.Japan. 57. (1991)
• [文献書誌] 尾谷 浩、他: "宿主特異的毒素についての最近の研究成果" 植物防疫. 44. 450-454 (1990)
• [文献書誌] 甲元 啓介: "宿主特異的毒素と病害防除戦略" 日本植物病理学会感染生理談話会文集. 26. 37-46 (1990)
• [文献書誌] Feng,B.ーN.,et al.: "Biosynthesis of hostーselective toxins produced by <Alternaria>___ー <alternata>___ー pathogens.I.(8R,9S)ー9,10ーepoxyー8ーhydroxyー9ーmethylーdecaー(2E,4Z,6E)ーtrienoic acid,a precursor of AKーtoxins" Agric.Biol.Chem.54. 845-848 (1990)
• [文献書誌] Nakatsuka,S.,et al.: "Biosynthetic origin of (8R,9S)ー9,10ーepoxyー8ーhydroxyー9ーmethylーdecaー(2E,4Z,6E)ーtrienoic acid,a precursor of AKーtoxins produced by <Alternatria>___ー <alternata>___ー Japanese pear pathotype" Phytochemistry. 29. 1529-1531 (1990)
• [文献書誌] Xiao,J.ーZ.,et al.: "Isolation and characterization of a factor from <Bipolaris>___ー <zeicola>___ー race 3 that induces susceptibility in rice plants" Ann.Phytopath.Soc.Japan. 56. 605-612 (1990)
• [文献書誌] Nakajima,H.,et al.: "Spiciferones B and C,minor phytotoxins from <Cochliobolus>___ー <spicifer>___ー" Phytochemistry. (1991)
• [文献書誌] Arase,S.,et al.: "Studies on hostーselective infection mechanism of <Pyricularia>___ー <oryzae>___ー Cavara (4) Role of toxin in pathogenesis" Ann.Phytopath.Soc.Japan.
• [文献書誌] Park,P.,et al.: "Improved fixation and embedding methods for electron microscopy of <Alternaria>___ー <alternata>___ー spores" Ann.Phytopath.Soc.Japan. 56. 16-25 (1990)
• [文献書誌] Tsuge,T.,et al.: "Efficient integrative transformation of the phytopathogenic fungus <Alternaria>___ー <alternata>___ー mediated by the repetitive rDNA sequences" Gene. 92. 207-214 (1990)
• [文献書誌] Hayashi,N.,et al.: "Determination of hostーselective toxin production during spore germination of <Alternaria>___ー <alternata>___ー by high performance liquid chromatography" Phytopathology. 80. 1088-1091 (1990)
• [文献書誌] Xiao,J.ーZ.et al.: "Riceーspecific toxins produced by <Bipolaris>___ー <zeicola>___ー race 3:Evidence for role as pathogenicity factors for rice and maize plants" Physiol.Molec.Plant Pathol.37. (1991)
• [文献書誌] 柘植 尚志: "植物病原糸状菌<Alternaria>___ー <alternata>___ーの宿主特異的毒素." 土と微生物. 37. 15-25 (1990)
• [文献書誌] 中島 路可,他: "長鎖アルキル基を有するαーアミノ酸の合成とその花粉管伸長阻害活性" Chemistry Express.
• [文献書誌] 田平 弘基,他: "ナシのウイルスフリ-化と試験管内増殖" バイオホルティ. 4. 109-113 (1990)
• [文献書誌] 小林 裕和,他: "ハイブリダイゼ-ション:原理と応用" 植物細胞工学. 2. 543-555 (1990)
• [文献書誌] Kobayashi,H.,et al.: "Transcriptional regulation and DNA methylation in plastids during transitional conversion of chloroplasts to chromoplasts" EMBO Journal. 9. 307-313 (1990)
• [文献書誌] Patill,S.S.,et al.(ed.): "Molecular Strategies of Pathogens and Host Plants(分担執筆)" SpringerーVerlag,Berlin, 250 (1991)
• [文献書誌] 奥 八郎,他(編): "植物感染生理学最近の進歩" 西村正暘失生追悼記念植物感染生理学最近の進歩刊行会(名古屋大学), 250 (1991)
• [文献書誌] 菊本 敏雄(編)(分担執筆): "植物病原体の分子生態" 東北大学遺伝生態研究センタ-, (1991)
• [文献書誌] 杉山 達夫,他: "「生物化学実験法シリ-ズ」光合成酵素系の研究法:細胞から遺伝子まで" 学会出版センタ-,