植物と病原体の攻防における分子機構

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H06172
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 白須 賢 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, グループディレクター (20425630)
• 研究期間 (年度): 2017-05-31 – 2022-03-31
• キーワード: 分子間相互作用 / 生物間相互作用

研究実績の概要

本研究室においてこれまでに解析をおこなってきた植物免疫における重要タンパク質である活性酸素発生酵素群とPAMP受容体群を中心に、これらタンパク質の複合体構成因子およびリン酸化タンパク質の同定を試みた。主には免疫沈降法で精製した複合体およびリン酸化ペプチドを高感度質量分析器した。同定された因子をPAMP受容体の結合因子と比較した所、両者のリストに含まれるLRR型受容体型キナーゼ (LRR-RLK)および新規タンパク質PB1CPを同定した。シロイヌナズナにおける欠損変異体ではPAMP誘導性の活性酸素生成、MAPKリン酸化、及び病原細菌に対する抵抗性が亢進していた。一方で過剰発現体では、PAMP誘導性の活性酸素生成、MAPKのリン酸化、及び病原細菌に対する抵抗性が抑制されていた。これらの結果はこのLRR-RLKがPAMP誘導性の活性酸素生成、MAPK活性化、及び病原細菌に対する抵抗性を負に制御することを示している。さらに、ケミカルバイオロジー的手法によって同定された免疫阻害剤が、植物免疫のマスターレギュレータであるNPR1の核内蓄積を阻害することで機能することを発見している。この阻害剤のターゲットがスーパーオキシドディスムターゼ(SOD,の一つであることをスクリーニングおよび結晶解析から発見している。変異体の解析からこの因子が欠損すると植物免疫が低下することから、正に免疫を制御していることが分かった。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: マックスプランク研究所
• [国際共同研究] セインズベリー研究所(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: セインズベリー研究所
• [国際共同研究] カリフォルニア大学デービス校/ミシガン大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: カリフォルニア大学デービス校/ミシガン大学
• [雑誌論文] High-quality genome sequence resource of the taro pathogen Phytophthora colocasiae. (2022)
  • 著者名/発表者名: Masuda Sachiko、Yaeno Takashi、Shibata Hideaki、Yorozu Shuuhei、Yamamoto Satoki、Shirasu Ken
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 巻: 35 ページ: 297～299
  • DOI: 10.1094/MPMI-05-21-0120-A
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-Quality Genome Sequence Resource of the Taro Pathogen Phytophthora colocasiae (2022)
  • 著者名/発表者名: Kurotani Ken-ichi、Huang Chaokun、Okayasu Koji、Suzuki Takamasa、Ichihashi Yasunori、Shirasu Ken、Higashiyama Tetsuya、Niwa Masaki、Notaguchi Michitaka
  • 雑誌名: Horticulture Research 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1093/hr/uhab056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oxicam-type non-steroidal anti-inflammatory drugs inhibit NPR1-mediated salicylic acid pathway (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishihama Nobuaki、Choi Seung-won、Noutoshi Yoshiteru、Saska Ivana、Asai Shuta、Takizawa Kaori、He Sheng Yang、Osada Hiroyuki、Shirasu Ken
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-021-27489-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Subtelomeric regions and a repeat-rich chromosome harbor multicopy effector gene clusters with variable conservation in multiple plant pathogenic Colletotrichum species. (2021)
  • 著者名/発表者名: Gan Pamela、Hiroyama Ryoko、Tsushima Ayako、Masuda Sachiko、Shibata Arisa、Ueno Akiko、Kumakura Naoyoshi、Narusaka Mari、Hoat Trinh Xuan、Narusaka Yoshihiro、Takano Yoshitaka、Shirasu Ken
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: 23 ページ: 6004～6018
  • DOI: 10.1111/1462-2920.15490
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Subtilase activity in intrusive cells mediates haustorium maturation in parasitic plants (2021)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Satoshi、Wakatake Takanori、Spallek Thomas、Ishida Juliane K、Sano Ryosuke、Kurata Tetsuya、Demura Taku、Yoshida Satoko、Ichihashi Yasunori、Schaller Andreas、Shirasu Ken
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 185 ページ: 1381～1394
  • DOI: 10.1093/plphys/kiaa001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Orobanchaceae parasite-host interactions (2021)
  • 著者名/発表者名: Mutuku J. Musembi、Cui Songkui、Yoshida Satoko、Shirasu Ken
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 230 ページ: 46～59
  • DOI: 10.1111/nph.17083
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] How to resist parasitic plants: pre- and post-attachment strategies (2021)
  • 著者名/発表者名: Fishman Maxwell R、Shirasu Ken
  • 雑誌名: Current Opinion in Plant Biology 巻: 62 ページ: 102004～102004
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2021.102004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptomic Analysis of Resistant and Susceptible Responses in a New Model Root-Knot Nematode Infection System Using Solanum torvum and Meloidogyne arenaria (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato Kazuki、Uehara Taketo、Holbein Julia、Sasaki-Sekimoto Yuko、Gan Pamela、Bino Takahiro、Yamaguchi Katsushi、Ichihashi Yasunori、Maki Noriko、Shigenobu Shuji、Ohta Hiroyuki、Franke Rochus B.、Siddique Shahid、Grundler Florian M. W.、Suzuki Takamasa、Kadota Yasuhiro、Shirasu Ken
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fpls.2021.680151
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Conserved Colletotrichum spp. Effector Candidate CEC3 Induces Nuclear Expansion and Cell Death in Plants (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsushima Ayako、Narusaka Mari、Gan Pamela、Kumakura Naoyoshi、Hiroyama Ryoko、Kato Naoki、Takahashi Shunji、Takano Yoshitaka、Narusaka Yoshihiro、Shirasu Ken
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fmicb.2021.682155
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Draft genome resources for Brassicaceae pathogens Fusarium oxysporum f. sp. raphani and Fusarium oxysporum f. sp. rapae. (2021)
  • 著者名/発表者名: Asai Shuta、Ayukawa Yu、Gan Pamela、Shirasu Ken
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 巻: 34 ページ: 1316～1319
  • DOI: 10.1094/MPMI-06-21-0148-A
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A pair of effectors encoded on a conditionally dispensable chromosome of Fusarium oxysporum suppress host-specific immunity (2021)
  • 著者名/発表者名: Ayukawa Yu、Asai Shuta、Gan Pamela、Tsushima Ayako、Ichihashi Yasunori、Shibata Arisa、Komatsu Ken、Houterman Petra M.、Rep Martijn、Shirasu Ken、Arie Tsutomu
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 4 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02245-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Three-dimensional reconstructions of haustoria in two parasitic plant species in the Orobanchaceae (2021)
  • 著者名/発表者名: Masumoto Natsumi、Suzuki Yuki、Cui Songkui、Wakazaki Mayumi、Sato Mayuko、Kumaishi Kie、Shibata Arisa、Furuta Kaori M、Ichihashi Yasunori、Shirasu Ken、Toyooka Kiminori、Sato Yoshinobu、Yoshida Satoko
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 185 ページ: 1429～1442
  • DOI: 10.1093/plphys/kiab005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of Genetic Diversity and Population Structure of Orobanche foetida Populations From Tunisia Using RADseq (2021)
  • 著者名/発表者名: Boukteb Amal、Sakaguchi Shota、Ichihashi Yasunori、Kharrat Mohamed、Nagano Atsushi J.、Shirasu Ken、Bouhadida Mariem
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fpls.2021.618245
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparative transient expression analyses on two conserved effectors of Colletotrichum orbiculare reveal their distinct cell death-inducing activities between Nicotiana benthamiana and melon. (2021)
  • 著者名/発表者名: Chen Jinlian、Inoue Yoshihiro、Kumakura Naoyoshi、Mise Kazuyuki、Shirasu Ken、Takano Yoshitaka
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: 22 ページ: 1006～1013
  • DOI: 10.1111/mpp.13078
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tobacco root endophytic arthrobacter harbors genomic features enabling the catabolism of host-specific plant specialized metabolites. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shimasaki Tomohisa、Masuda Sachiko、Garrido-Oter Ruben、Kawasaki Takashi、Aoki Yuichi、Shibata Arisa、Suda Wataru、Shirasu Ken、Yazaki Kazufumi、Nakano Ryohei Thomas、Sugiyama Akifumi
  • 雑誌名: mBio 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1128/mBio.00846-21
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nitrogen Deficiency-induced Bacterial Community Shifts in Soybean Roots (2021)
  • 著者名/発表者名: Yazaki Wataru、Shimasaki Tomohisa、Aoki Yuichi、Masuda Sachiko、Shibata Arisa、Suda Wataru、Shirasu Ken、Yazaki Kazufumi、Sugiyama Akifumi
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 36 ページ: -
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME21004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Pseudomonas amygdali pv. tabaci Strain 6605, a Causal Agent of Tobacco Wildfire Disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsui Hidenori、Nishimura Takafumi、Asai Shuta、Masuda Sachiko、Shirasu Ken、Yamamoto Mikihiro、Noutoshi Yoshiteru、Toyoda Kazuhiro、Ichinose Yuki
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.1128/MRA.00405-21
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fungal effector SIB1 of Colletotrichum orbiculare has unique structural features and can suppress plant immunity in Nicotiana benthamiana (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang Ru、Isozumi Noriyoshi、Mori Masashi、Okuta Ryuta、Singkaravanit-Ogawa Suthitar、Imamura Tomohiro、Kurita Jun-Ichi、Gan Pamela、Shirasu Ken、Ohki Shinya、Takano Yoshitaka
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 297 ページ: 101370～101370
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2021.101370
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 根圏の生化学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 白須賢
  • 学会等名: 第94回日本生化学大会
  • 招待講演
• [備考] 植物免疫研究グループ研究室運営Website
  • URL: http://plantimmunity.riken.jp/index.html