植物の病原菌に対する防御反応応答と遺伝子発現制御に関する研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06454063
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 山田 哲治 岡山大学, 農学部, 教授 (00191320)
• 研究分担者: 一瀬 勇規 岡山大学, 農学部, 助教授 (50213004)
• キーワード: フェニールアラニン・アンモニア・リアーゼ / PAL / エリシター / UV / GUS / PSPAL1 / PSPAL2 / 菌感染

研究概要

植物と微生物の相互作用における初期認識には、植物に一連の防御反応を誘導する物質であるエリシターとその誘導を迎えたり遅らせたりする物質であるサプレッサーなどの、菌由来シグナル因子が、病原性・非病原性を決定する要因として非常に重要な役割を担っている。本研究では、病原菌由来シグナル因子による植物防御遺伝子の同調した発現調節に必要なシス・トランス因子の割り出しをさらに押し進めるため、遺伝子改変したPAL,CHS遺伝子にプロモータを導入したトランスジェニック植物体を作出し、病原菌や非病原菌を接種した場合の、感染局部におけるGUS遺伝子発現を検索することにより、in situでの病原菌と宿主植物のinteractionにおける植物防御反応遺伝子の発現様式を調べた。本年度の研究では、以下に列記した実験結果を得た。
1.Loss of function実験で割り出されたエリシター誘導応答に必要な共通コンセンサスシークエンスボックスをタンデムに繋いだ遺伝子改変プロモータを構築し、エンドウ葉にパーテイクルガンを用いて導入し、トランジェントなレポータ遺伝子の活性を比較する、いわゆるGain of function実験から、PSPAL1遺伝子5′-プロモータ領域に含まれるエリシターによる発現誘導応答に必要なシス因子の候補として特に、box 2 (P-box) ,box 4 (AT box)が必要であり、さらにbox 1との共存下でその効果が増幅されることが明らかとなった.
2.トランスジェニックタバコにおけるキメラ遺伝子の発現様式からPSPAL1,PSPAL2プロモータはともに、根・下位茎における組織特異的発現に関与していることが示唆された。また、PSPAL1プロモータは、さらに花弁の色素沈着部における特異的発現に関与していることが明らかとなった。GUSレポーター遺伝子との連結で、非転写融合型(-1,394から-27まで)、転写融合型(-1,394から+5まで)、並びに二つのタイプ(type A,-1,394から+115,type B,-1,394から+140)の翻訳融合型を構築しGUSの発現レベルを調べたところ、翻訳融合型タイプBで最も発現が高く、続いて翻訳融合型タイプBであったが、転写融合型、非転写融合型では、活性はほとんど認められなかったことから、エキソニックな領域にPSPAL1プロモータの活性化因子が存在するものと考えられる.

研究成果

• [文献書誌] Kato,H.et al.: "Characterization of nuclear factors for elicitor-mediated activation of the promoter of the pea phenylalanine ammonia-lyase gene 1." Plant Physiology. 108. 129-139 (1995)
• [文献書誌] Wada,M.,et al.: "Supprescin from a phytopathogenic fungus deacti vates trans cription of a plant defense gene encoding phenylalanine ammonia-lysse." J.MoL Biol.249. 513-519 (1995)
• [文献書誌] Toyoda,K.et al.: "Plant lectins induce the production of a phytoalexin in Pisum sativum." Plant Cell PhysioL. 36. 799-807 (1995)
• [文献書誌] Hiramoto,T.et al.: "The relationship between systemic resistance induced by pruning and accumulation of antifungal substances in barley seedling." J.Phytopath.143. 43-46 (1995)
• [文献書誌] Hiramoto,T.et al.: "Signal molecules inducing systemic resistance and susceptibility in barley seedling." J.Phytopath.143. 47-51 (1995)
• [文献書誌] Nasu,K.et al.: "Suppression of the activation of chitinase and β-1,3-glucanase in pea epicotyls by endogenous suppressor from Pisum sativum." Ann,Phytopath.Soc.Japan. 61. 13-17 (1995)
• [文献書誌] Kiba,A.et al: "Specific inhibition of cell wall-bound ATPase by fungal suppressor from Mycosphaerella pinodes." Plant Cell PhysioL. 36. 809-817 (1995)
• [文献書誌] Amano,M.et al.: "H^+-translocating activity in proteoliposomes reconstituted with pea plasma membrane ATPase and its inhibition by fungal suppressor from Mycosphaerella pinodes." Ann,Phytopathol.Soc.Japan. 61. 134-136 (1995)
• [文献書誌] Shiraishi,T.et al.: "Phenylalanine ammonia-lyase in barley : Activity enhancementin response to Erisiphe graminis f.sp.hordei (rece 1) a pathogen,and Erisiphe pisi,a nonpathogen." Physiol.Mol.Plant Pathol.46. 153-162 (1995)
• [文献書誌] Shiraishi,T.et al.: "Regulation of plant defense responses by signals from fungal pathogens." 日本農芸化学会誌. 69. 174-177 (1995)
• [文献書誌] 白石友紀・山田哲治: "植物感染を制御する病原菌シグナル" バイオサイエンスとインダストリー. 53. 16-21 (1995)
• [文献書誌] 山田哲治・白石友紀: "バイオテクノロジーによる植物の病害抵抗性機構の解明とアグリメデイカル的有用植物の創造" New Food Industry. 37. 65-71 (1995)
• [文献書誌] Saleh,N.H.et al.: "Expression of heterologous pal gene in Muskmelon (Cucumis meloL.Birdie)." Asia Pacific Journal of Molecular Biology and Biotechnology. 3. 206-214 (1995)
• [文献書誌] Tan,S.H.et al.: "Establishment of a system for the transient expression of GUS gene in electroporated muskmelon (Cucumis melo L.) protoplasts." Asia Pacific Journal of Molecular Biology and Biotechnology. 3. 156-159 (1995)
• [文献書誌] Seki,H.et al.: "Analysis of cis-regulatory elements involved in the activation of a member of chalcone synthase gene family (PsCHS1) in pea." Plant Mol.Biol.in press.(1996)
• [文献書誌] 山田哲治他: "植物感染機構の進化を考える" 日本植物病理学会, 15 (1995)
• [文献書誌] 山田哲治: "植物病理学事典" 養賢堂, 7 (1995)