宿主特異的毒素が介在する植物-微生物相互作用の分子遺伝学に関する日米共同研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08044207
• 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: 伊藤 靖夫 信州大学, 理学部, 助手 (70283231) ; 秋光 和也 香川大学, 農学部, 助教授 (80263888) ; 柘植 尚志 名古屋大学大学院, 生命農学研究科, 助教授 (30192644) ; 児玉 基一朗 鳥取大学, 農学部, 講師 (00183343) ; 尾谷 浩 鳥取大学, 大学院連合農学研究科, 教授 (50032305)
• キーワード: REMI / CPS遺伝子 / PKS遺伝子 / 宿主特異的毒素 / AMT / AKT / プロテオーム分析 / ACR毒素感受性遺伝子(ACRS)

研究概要

1) リンゴ斑点落葉病菌の宿主特異的AM毒素の生合成に関与する遺伝子: 環状ペプチド合成酵素(CPS)遺伝子のユニバーサルPCRプライマーを利用して得たPCR産物は他のCPS遺伝子と相同性が認められ、サザン解析の結果、AM毒素生産菌に特異的に存在する配列であることが判明した。本遺伝子断片を用いた相同的組込みによる遺伝子破壊により、毒素非生産形質転換体が得られ、さらに野生株ゲノムライブラリーをスクリーニングして、完全長のAM毒素生合成遺伝子(AMT)のクローニングに成功した。AMTは13KbのORFをもち、イントロンはなく、毒素構成アミノ酸に対応するアミノ酸活性化ドメインが認められた。
2) ナシ黒斑病菌のAK毒素生合成遺伝子: REMIによる遺伝子タギング法を用いて毒素生産菌に特異的に存在する染色体断片から、AKT1(脂肪酸合成)、AKT2,AKT3(脂肪酸改変),AKTR(発現調節因子)、AKTS1(AK毒素生合成特異的)の5つの遺伝子を単離した。また、AK毒素と類似の化学構造を有するAF及びACT毒素の生産菌も、本遺伝子ホモログを保有することが明らかとなった。
3) トウモロコシ北方斑点病菌のHC毒素生合成遺伝子TOX2の解析が進み、特異的CPS遺伝子HTS1のほかに、TOXA(毒素排出ポンプ)、TOXC(脂肪酸合成酵素b*)、TOXE(発現調節因子)、TOXF(分枝アミノ酸アミノ基転移酵素)、TOXG(アラニンラセミ化酵素)などが明らかとなった。
4) トウモロコシごま葉枯病菌のポリケチドT毒素生合成遺伝子TOX1は、伝統的遺伝学手法では単一のローカスと考えられていたが、今回の分子分析でTOX1AとTOX1Bの2つのローカスからなり、それぞれ異なった染色体上に存在することが明確となった。
5) ACR毒素に対する特異的感受性因子を支配している遺伝子(ACRS)を、ラフレモンmtDNAからクローニングした。この遺伝子は大腸菌で発現した。
6) リンゴ斑点落葉病感受性(AM毒素のレセプター)遺伝子を求めて、プロテオーム解析によりAM毒素感受性リンゴに特異的に発現しているタンパク質(SA60)を検出した。
7) 宿主特異的毒素の生合成遺伝子は水平移動で特定の菌系に導入されたと推論できる。

研究成果

• [文献書誌] Otani,H,et al: "Production of a host specific toxion by germinating spores of Altermris brassicicola" Physiological and Molacular Plant Pathdogy. 52. 285-295 (1998)
• [文献書誌] Akamatu,H,et al: "Molecular karyotypes for Alternaria plant pathogens known to produce host-specific toxins" Current Genetics. (1999)
• [文献書誌] Kawamura,C,et al: "Targeted disruption of a melanin biosynthesis gene affects conidial derelopment and UV talarmce in the Japanese pear pathatype of Alternasis alternats" Mekcu lar Plant-Microbe Interactions. 12. 59-63 (1999)
• [文献書誌] Kaneko,I,et al: "Intracellular localization and expression of the plasmid pAAT56 in the Japanese pear pathatype of Alternaria alternata" Ann. Phytopsthol,Soc.Jpn. 65. (1999)
• [文献書誌] Nakajima,H.et al: "Biosynthesis of sarokinianin a phytotoxin of Bipokris serokiniana:Evidence of mixed origin from the seguiterpene and TCA pathway" Tetrahedron Letters. 39. 1013-1016 (1998)
• [文献書誌] Christianser,S.K.et al: "The two Cochliobalus mating type genes are conserved among species but one of thema missing in C.victorise" Mycological Research. 102. 919-929 (1998)
• [文献書誌] Tsage,T,et al(分担): "Diversity and Use of Agricultural Microorganisms(K.Kato.et al,eds)" Researd Coungl Secrotariat of MAFF and National Istitute of Agrobiological Resourcos TsuRuba,Japan (in press), Kluner Academic Publishers,Dordrecht (Kahmoto,K.et al)
• [文献書誌] Modecular Gemetics of Host-Specific Toxins in Plant Disease: "413" 1998,