ジャスモン酸シグナル下流因子JUL1の分子機能の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K07407
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 有村 源一郎 東京理科大学, 基礎工学部生物工学科, 准教授 (60505329)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ジャスモン酸 / JAV1 / JUL1 / ユビキチン化 / シロイヌナズナ / ハスモンヨトウ

研究実績の概要

害虫に食害された植物では、ジャスモン酸（JA）シグナル伝達系が活性化させることで防御機能が高められる。シロイヌナズナJASMONATE-ASSOCIATED VQ-MOTIF GENE 1 (JAV1/VQ22)抑制因子は、JAシグナル伝達系が活性化されるとユビキチン化分解され、防御遺伝子の発現が誘発させることが先行研究において明らかにされている。
本研究では、αスクリーニングアッセイを用いてJAV1と分子間相互作用するタンパク質を探索し、JAV1ユビキチンリガーゼ候補（JAV1-associated Ubiqutin Ligase：JUL1）を同定することに成功した。シロイヌナズナ葉由来のプロトプラストにおいて一過的にJUL1およびJAV1を共発現させた結果、JUL1は核内でJAV1に相互作用することで、JAV1はユビキチン化分解することが見出された。
JUL1過剰発現株では、JAV1の分解が促進されることで防御遺伝子であるPDF1.2の発現が活性化され、広食性害虫であるハスモンヨトウ幼虫に対する抵抗性が高まった。一方で、JUL1変異株では、JAV1の分解が抑制されることでPDF1.2の発現が抑制され、ハスモンヨトウ幼虫に対する抵抗性は弱まった。これら過剰発現株や変異株は野生株と比較して、個体の成長ならびに生殖において異常は認められなかったことから、JUL1は防御応答に特化した分子であることが示唆された。
また、JAV1遺伝子、JUL1遺伝子共に、ジャスモン酸受容体であるCORONATINE INSENSITIVE1 (COI1)依存的に発現制御されたことから、JAV1/JUL1システムはジャスモン酸依存的な防御応答の調和させる制御システムであることが結論された。

研究成果

• [国際共同研究] トリノ大学(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: トリノ大学
• [雑誌論文] Tetranins: new putative spider mite elicitors of host plant defense (2019)
  • 著者名/発表者名: Junya Iida, Yoshitake Desaki, Kumiko Hata, Takuya Uemura, Ayano Yasuno, Monirul Islam, Massimo E. Maffei, Rika Ozawa, Tadaaki Nakajima, Ivan Galis, Gen-ichiro Arimura
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: - ページ: in press
  • DOI: doi: 10.1111/nph.15813
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Diurnal rhythm of volatile emissions from damaged Brachypodium distachyon affects the temporal preferences of tritrophic interactions (2019)
  • 著者名/発表者名: Hojun Rim, Shinji Sekiguchi, Rika Ozawa, Yooichi Kainoh, Gen-ichiro Arimura
  • 雑誌名: Journal of Plant Interactions 巻: 14 ページ: 143-150
  • DOI: 10.1080/17429145.2019.1602888
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two arrays of defense strategies of Brassicaceae plants that eavesdrop on mint volatiles (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoru Sukegawa, Gen-ichiro Arimura
  • 雑誌名: Journal of Plant Interactions 巻: 14 ページ: 164-166
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The ring-type E3 ubiquitin ligase JUL1 targets the VQ-motif protein JAV1 to coordinate jasmonate signaling (2019)
  • 著者名/発表者名: Mohamed R. M. Ali, Takuya Uemura, Abdelaziz Ramadan, Kyoko Adachi, Keiichirou Nemoto, Akira Nozawa, Ryosuke Hoshino, Hiroshi Abe, Tatsuya Sawasaki, Gen-ichiro Arimura
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 179 ページ: 1273-1284
  • DOI: doi: 10.1104/pp.18.00715
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mint companion plants attract the predatory mite Phytoseiulus persimilis (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Togashi, Mifumi Goto, Hojun Rim, Sayaka Hattori, Rika Ozawa, Gen-ichiro Arimura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 1704
  • DOI: doi: 10.1038/s41598-018-38098-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Overexpression of geraniol synthase induces heat stress susceptibility in Nicotiana tabacum (2019)
  • 著者名/発表者名: Ashita Hamachi, Masahiro Nisihara, Shiori Saito, Hojun Rim, Hideyuki Takahashi, Monirul Islam, Takuya Uemura, Toshiyuki Ohnishi, Rika Ozawa, Massimo E. Maffei, Gen-ichiro Arimura
  • 雑誌名: Planta 巻: 249 ページ: 235-249
  • DOI: doi: 10.1007/s00425-018-3054-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ミントをコンパニオンプランツとして害虫防除に応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 雑誌名: Aroma Research 巻: - ページ: in press
• [雑誌論文] 植物アロマ成分を用いた有機栽培システムの開発とヒト健康増進効果への応用. (2019)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎, 上村卓矢, 八代拓也
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: - ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物の匂いを介した生態系コミュニケーションを新しい栽培技術に (2019)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: - ページ: in press
• [雑誌論文] 生態系コミュニケーションを介した植物の防御応答 (2019)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 雑誌名: アグリバイオ 巻: 3 ページ: 360-364
• [雑誌論文] 植物から放出される香りの機能と害虫防除への活用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 雑誌名: Green Age 巻: 2 ページ: 4-6
• [雑誌論文] 植物の匂いが織りなす生き物の相互作用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 雑誌名: 青淵 巻: 4 ページ: 12-14
• [雑誌論文] Pest management using mint volatiles to elicit resistance in soy: mechanism and application potential (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoru Sukegawa, Kaori Shiojiri, Tomota Higami, Syunpei Suzuki, Gen-ichiro Arimura
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 96 ページ: 910-920
  • DOI: doi: 10.1111/tpj.14077
  • 査読あり
• [雑誌論文] JRE4 is a master transcriptional regulator of defense-related steroidal glycoalkaloids in tomato (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaru Nakayasu, Naoki Shioya, Masahito Shikata, Chonprakun Thagun, Ayman Abdelkareem, Yoshihiro Okabe , Tohru Ariizumi, Gen‐ichiro Arimura, Masaharu Mizutani, Hiroshi Ezura, Takashi Hashimoto, Tsubasa Shoji
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 94 ページ: 975-990
  • DOI: doi: 10.1111/tpj.13911
  • 査読あり
• [雑誌論文] The intestinal anti-inflammatory activity of perillald (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Uemura, Takuya Yashiro, Rei Oda, Naoki Shioya, Tadaaki Nakajima, Masakazu Hachisu, Shoko Kobayashi, Chiharu Nishiyama, Gen-ichiro Arimura
  • 雑誌名: Journal of Agricultural and Food Chemistry 巻: 66 ページ: 3443-3448
  • DOI: doi: 10.1021/acs.jafc.8b00353
  • 査読あり
• [雑誌論文] シソの香り成分「ペリルアルデヒド」の腸炎緩和機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上村卓矢, 有村源一郎
  • 雑誌名: Aroma Research 巻: 19 ページ: 221-222
• [学会発表] ミント・コンパニオン植物を活用した有用天敵カブリダニの誘引 (2019)
  • 著者名/発表者名: 冨樫和樹, 後藤美詞, Hojun Rim, 服部紗也加, 小澤理香, 有村源一郎
  • 学会等名: 第63回日本応用動物昆虫学会大会
• [学会発表] ダイズの食害応答を制御する糖エリシターの受容機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上村卓矢, 八須匡和, 星野稜介, 根本圭一郎, 吉田彩子, 三浦成敏, 西山真, 西山千春, 堀戸重臣, 出崎能丈, 澤崎達也, 有村源一郎
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 植物の食害応答と揮発性化合物を介した生物間相互作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 学会等名: 理研シンポジウム「植物の代謝制御と化学生物学の新展開」
  • 招待講演
• [学会発表] イネ科モデル植物ミナトカモジグサにおけるサリチル酸依存型制御因子BdNPRの機能解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 星野稜介, 上村卓矢, 福田達彦, 早瀬麟太郎, 清水弘平, 根本圭一郎, 野澤彰, 澤崎達也, 吉田彩子, 西山真, 西山千春, 安部洋, 有村源 一郎
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] セイタカアワダチソウの防御応答におけるエチレン応答因子ERFの機能解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高藤健人, 林鎬俊, 河内健太郎, 下川咲, 安東義乃, 塩尻かおり, 稲毛 直人, 小島秀一, Ivan Galis, 有村源一郎
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 香気成分を介した植物間コミュニケーション (2018)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎
  • 学会等名: 第36回日本植物細胞分子生物学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Herbivore elicitor receptors in plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Uemura, Masakazu Hachisu, Ryosuke Hoshino, Keiichirou Nemoto, Ayako Yoshida, Shigetoshi Miura, Makoto Nishiyama, Chiharu Nishiyama, Shigeomi Horito, Yoshitake Desaki, Tatsuya Sawasaki, Gen-ichiro Arimura
  • 学会等名: The 1st International Symposium on the Chemical Communication (ISCC2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Oligosaccharide elicitor perception system for herbivory defense in plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Uemura, Keiichirou Nemoto, Abdelaziz Ramadan, Shigetoshi Miura, Masakazu Hachisu, Ryosuke Hoshino, Tatsuya Sawasaki, Gen-ichiro Arimura
  • 学会等名: Plant Biology 2018
  • 国際学会
• [図書] 基礎から学ぶ植物代謝生化学 ― 15章 生物間相互作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎, 杉山暁史
  • 総ページ数: 261-269
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 978-4758120906
• [図書] 植物のたくらみ ― 香りと色の植物学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 有村源一郎, 西原昌宏
  • 総ページ数: 159
  • 出版者: ペレ出版
  • ISBN: 978-4860645441
• [備考] 東京理科大学有村研究室
  • URL: https://www.rs.tus.ac.jp/garimura/