植物の感染防御応答におけるプログラム細胞死の制御機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12052215
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 眞山 滋志 神戸大学, 農学部, 教授 (00112251)
• 研究分担者: 朴 杓允 神戸大学, 自然科学研究科, 教授 (20147094) ; 一瀬 勇規 岡山大学, 農学部, 教授 (50213004)
• キーワード: アポトーシス / プログラム細胞死 / 過敏感反応 / 感染応答 / シグナル伝達

研究概要

1 エンバク初生葉に糸状菌(純寄生菌の冠さび病菌:Puccinia coronata f. sp. avenaeと腐生性病原菌のエンバク及びコムギいもち病菌:Magnaporthe grisea Br58,M. grisea Br48)、細菌(エンバクかさ枯病細菌:Pseudomonas. syringae pv. coronafaciens、同すじ枯病細菌:P. syringae pv. atropurpurea),およびウィルス(ライグラスモットルウィルス:RMotV)の病原体を接種したところ、いずれの感染葉においても親和性および非親和性を問わず、感染部位に生じる細胞死は、アポトーシス様であることが明らかになり、いずれの病原体種に対しても起こる普遍的なものであることを示した。
2 エンバクの非親和性エンバク冠さび病菌感染における過敏感死細胞は、アポトーシス様であることが判明した。同細胞死は、植物固有の細胞壁の著しい変形を伴う細胞死過程を経た。過敏感死細胞の周縁細胞もアポトーシス様の細胞死が誘導された。電子顕微鏡観察により、被侵入細胞において(1)核クロマチンの凝集が認められ、(2)クロマチン凝集部位においてEM-TUNEL positiveであり、(3)ミトコンドリアなどの細胞小器官の形態は保持されていること等が明らかとなった。
3 Helminthosporium victotiaeの産出する宿主特異的毒素ビクトリンにより誘導したアポトーシス様細胞死においても、ヘテロクロマチンの凝集、DNAラダーが認められた。電子顕微鏡を用いた塩化セリウム法により、クロマチン凝集以前にミトコンドリア膜上にH_2O_2が生成していることが明らかとなった。
4 病原細菌Pseudomonas syringaeのHRエリシターharpinによる過敏感反応の誘導と抑制機構を解析した。その結果、(1)タバコ野火病菌(P. syringae pv. tabaci)のharpinは遺伝子の欠損によりHR誘導活性を示さないこと、(2)他の病原型由来のharpinは非宿主タバコにHRを誘導するが、エンドウに対してはHRを誘導しないこと、(3)harpinによるHR誘導に活性酸素は必要でないこと、(4)harpinによるHR誘導をジャスモン酸が効果的に抑制することを見い出した。
5 タバコで過敏感反応時に発現するhsr203J遺伝子に相同な遺伝子を、過敏感反応を誘導しないエリシターを処理したエンドウから単離し、その発現・機能を解析した。その他、病原糸状菌Phytophthora infestansのHRエリシターelicitinとP. syringaeのsyringaeの新規HR flagellinについても解析を行った。

研究成果

• [文献書誌] Yao, N.: "Apoptotic cell death is a common response to pathogen attack in oats"Mol. Plant-Microbe Interact.. 15・10. 1000-1007 (2002)
• [文献書誌] Yao, N.: "Mitochondrial oxidative burst involved in apoptotic response in oats"Plant J.. 30・5. 567-579 (2002)
• [文献書誌] Kimura, Y.: "Oat retrotransposon OARE-1 is activated in both compatible and incompatible interactions with pathogenic fungi"J. Gen. Plant Pathol.. 68・1. 8-14 (2002)
• [文献書誌] Sasabe, M.: "cDNA cloning and characterization of tobacco ABC transporter : NtPDR1 is a novel elicitor-responsive gene"FEBS Letters. 518. 164-168 (2002)
• [文献書誌] Seki, H.: "Molecular cloning of cDNA for a novel pea Dof protein, PsDof1, and its DNA binding activity to the promoter of PsDof1 gene"Plant Biotechnol.. 19. 251-260 (2002)
• [文献書誌] Ishiga, Y.: "Expression of the 12-Oxophytodienoic acid 10, 11-reductase gene in the compatible interaction between pea and fungal pathogen"Plant Cell Physiol.. 43. 1210-1220 (2002)
• [文献書誌] Taguchi, F.: "Differential effects of flagellins from Pseudomonas syringae pv. tabaci, tomato and glycinea on plant defense response"Plant Physiol. & Biochem.. (in press). (2003)