植物感染の特異性:宿主特異的毒素による基本的親和性決定の分子機構

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08456028
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 尾谷 浩 鳥取大学, 大学院・連合農学研究科, 教授 (50032305)
• 研究分担者: 児玉 基一朗 鳥取大学, 農学部, 講師 (00183343) ; 中島 廣光 鳥取大学, 農学部, 助教授 (40144646) ; 甲元 啓介 鳥取大学, 農学部, 教授 (80032093)
• キーワード: 基本的親和性 / 宿主特異的毒素 / 宿主特異的毒素生成遺伝子 / 環状ペプチド合成酵素遺伝子 / 細胞膜 / 葉緑体 / 受容体

研究概要

1.宿主特異的毒素の探索と構造決定 基本的親和性の決定因子である宿主特異的毒素(HST)を生成する病原菌は約20例報告されているが、昨年度明らかとなったアブラナ科植物黒すす病菌、トマト褐色輪紋病菌の新規HST(それぞれABおよびCCT毒素と命名)の構造決定を試みた。その結果、AB毒素はこれまでのHSTが低分子の二次代謝物であるのとは異なり、分子量35,000の蛋白質で、CCT毒素は分子量2,780のペプチドであった。なお、今回、トマト褐色輪紋病菌と同種のキュウリ褐斑病菌も新規HST(CCC毒素と命名)を生成することが明かとなった。
2.宿主特異的毒素生成の分子機構 HST生成遺伝子(病原性遺伝子)の解析を目的に、各種HSTを生成するAlternaria alternata菌群(7病原型)核型をPFGE法により比較した。その結果、各病原型には0.6〜6.5Mbの範囲に9〜11本の染色体が観察され、さらに、HST生成の無い非病原性菌には存在しない1.6Mb以下の小型染色体が共通に認められた。リンゴ斑点落葉病菌では、HST(AM毒素)生成に関与する環状ペプチド合成酵素遺伝子配列の一部をプローブとした場合、少染色体上にシグナルがみられ、HST生成遺伝子と小型染色体との関係が示唆された。
3.宿主特異的毒素作用の分子機構 ナシ黒斑病菌のHST(AK毒素)およびリンゴ斑点落葉病菌のAM毒素は、それぞれ感受性植物の細胞膜および葉緑体に初期作用を示す。それぞれの感受性植物の細胞膜および葉緑体にはそれぞれのHSTと特異的に結合する蛋白質(受容体)の存在が示唆されたが、結合活性を示す蛋白質は微量かつ不安定で結合蛋白質を特定するまでには至らなかった。次に、二次元電気泳動により蛋白質の比較を行った結果、リンゴでは感受性植物にのみ存在する特異な蛋白質を見い出した。現在、本蛋白質とAM毒素作用との関連を検討中である。

研究成果

• [文献書誌] Kodama,M.: "Host-specific toxin deficient mutants of Alternaria alternata tomato pathotype by restriction enzyme-mediated integration." Molecular Genetics of Host-Specific Toxins in Plant Disease (Ed.by Kohmoto,K.and Yoder,O.C.), Kluwer Academic Publishers. 35-42 (1998)
• [文献書誌] Itoh,Y.: "A catalytic domain of a cyclic peptide synthetase that is specific for the apple pathotype of Alternaria alternata and its possible involvement in host-specific AM-toxin production." Molecular Genetics of Host-Specific Toxins in Plant Disease (Ed.by Kohmoto,K.and Yoder,O.C.), Kluwer Academic Publishers. 53-61 (1998)
• [文献書誌] Otani,H.: "Involvement of host factors in the production of a protein host-specific toxin produced by Alternaria brassicicola." Molecular Genetics of Host-Specific Toxins in Plant Disease (Ed.by Kohmoto,K.and Yoder,O.C.), Kluwer Academic Publishers. 63-69 (1998)
• [文献書誌] Tabira,H.: "Analysis of protein associated with susceptibility to Alternaria blotch by use of resistant mutant in apple." Molecular Genetics of Host-Specific Toxins in Plant Disease (Ed.by Kohmoto,K.and Yoder,O.C.), Kluwer Academic Publishers. 387-397 (1998)
• [文献書誌] Akamatsu,H.: "AAL-toxin-deficient mutants of Alternaria alternata tomato pathotype by restriction enzyme-mediated integration." Phytopathology. 87. 967-972 (1997)
• [文献書誌] Otani,H.: "Production of a host-specific toxin by germinating spores of Alternaria brassicicola." Physiological and Molecular Plant Pathology. (in Press) (1998)
• [文献書誌] 児玉基一郎: "宿主特異的毒素:その生物学的側面.「植物病害の化学」(市原耿民・上野民夫編)" 学会出版センター(東京), 39-48 (1997)