遺伝子マーカーを用いた植物に基礎抵抗性の増強をもたらす微生物群集の機能解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22380177
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 百町 満朗 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90113612)
• 研究分担者: 山本 義治 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (50301784)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 植物生育促進菌類 / 揮発性成分 / 抵抗性誘導 / SA/H2O2応答 / ABA応答

研究概要

植物生育促進菌類（PGPF）のCladosporium sp. とAmpelomyces sp. 由来の２種の揮発性成分（VOC）が、シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）において病原菌（Pseudomonas syringae pv. tomato (pst) DC3000）の感染に対する耐病性誘導を引き起こせることを見いだした。これらの活性を持つVOCの主要成分として、２種類の新規な揮発性化合物 m-cresol （Ampelomyces由来）及び methyl benzoate (MeBA)（Cladosporium由来）を同定し、それぞれの合成標品を用いてその効果を確認した。次に、同定されたVOCによる抵抗性誘導のシグナル伝達機構について解析を行った。SA経路、JA/ET経路に欠損を持つシロイヌナズナの変異体にm-cresolもしくはMeBA処理を行い病害抵抗性及びISRに関わる転写応答を解析した。その結果、m-cresolに対してはSA経路及びJA経路が共に関与しISRを引き起こすこと、MeBAについてはJA経路が主要であり、SA経路の関与は少ないことが明らかになった。
別のPGPFであるPenicillium simplicissimum GP17-2はVOCではなく未知の水溶性の化合物によりISR活性化を行う。この分子メカニズムを解明するために、マイクロアレイを用いた転写応答解析を行った。その際、公開されている感染応答並びに植物ホルモン応答についてのマイクロアレイ情報が参照された。その結果、GP17-2処理の６時間後にSA/H2O2応答のピークが生じ、２４時間後にはABA応答が現れる、ということを見いだした。これらの結果は、GP17-2処理によりSA/H2O2応答からABA応答へと、ホルモン応答が順序だって生じることを強く示唆している。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Systemic resistance induced by volatile organic compounds emitted by plant growth-promoting fungus in Arabidopsis thaliana. (2014)
  • 著者名/発表者名: Naznin, H.A., Kiyohara, D., Kimura, M., Miyazawa, M., Shimizu, M., and Hyakumachi, M.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0086882
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of volatile organic compounds emitted by plant growth-promoting fungus Phoma sp. GS8-3 for growth promotion effects on tobacco. (2013)
  • 著者名/発表者名: Naznin, H.A., Kimura, M., Miyazawa, M and Hyakumachi, M.
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 28 ページ: 42-49
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME12085
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of systemic resistance against Cucumber mosaic virus in Arabidopsis thaliana by Trichoderma asperellum SKT-1. (2013)
  • 著者名/発表者名: Elsharkawy, M., Shimizu, M., Takahashi, H., Ozaki, K. and Hyakumachi, M.
  • 雑誌名: Plant Pathology Journal 巻: 29 ページ: 193-200
  • DOI: 10.5423/PPJ.SI.07.2012.0117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bacillus thuringiensis suppresses bacterial wilt disease caused by Ralstonia solanacearum with systemic induction of defense-related gene expression in tomato. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hyakumachi, M., Nishimura, M., Arakawa, T., Asano, S., Yoshida, S., Tsushima, S. and Takahashi, H.
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 28 ページ: 128-134
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME12162
  • 査読あり
• [図書] Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｋｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ (2014)
  • 著者名/発表者名: Saldajeno, M.G.B., Naznin, H.A., Elsharkawy, M.M., Shimizu, M. and Hyakumachi, M.
  • 総ページ数: 549
  • 出版者: Elsevier