いもち病菌感染イネにおけるエフェクターとそのターゲットの相互作用の解明

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22780040
• 研究機関: 公益財団法人岩手生物工学研究センター
• 研究代表者: 齋藤 宏昌 公益財団法人岩手生物工学研究センター, 生命科学研究部, 主任研究員 (20414336)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 分泌タンパク質 / 細胞間隙 / 抵抗性タンパク質遺伝子 / 抵抗性誘導 / 非病原力エフェクター遺伝子 / 病原性分泌タンパク質 / ウリ類炭疽病菌 / ベンサミアーナタバコ

研究概要

植物病原体は宿主植物への感染時にエフェクターと呼ばれる分泌タンパク質を宿主細胞または細胞間隙に注入することによりその病原性を発揮する。一方あるエフェクターを認識する抵抗性タンパク質遺伝子を宿主植物が保有している場合、そのエフェクターは植物の抵抗性を誘導する。
平成２３年度までにいもち病菌の3つの非病原力エフェクタ－AVR-Pia、AVR-Pii、AVR-Pikと1つの病原性分泌タンパクMC69の同定に成功するとともに、イネにおいては、いもち病抵抗性（R）遺伝子Piaの単離同定に成功している。また、 MC69がイネいもち病菌およびウリ類炭疽病菌の感染に共通して必要な病原性分泌タンパク質であることを明らかにした（Saitoh et al., 2012 PLoS Path. 8:e1002711）。
平成２４年度の研究により、イネのRタンパク質Pik1が直接的タンパク質相互作用によってAVR-Pikを認識することを明らかにした（Kanzaki et al., 2012 Plant J. 72:894）。また、R遺伝子Piiの単離同定に成功した（Takagi et al., New Phytol. 投稿済）。HAタグ付きMC69（MC69-HA）タンパク質を過剰発現する形質転換イネ懸濁培養細胞または3xFLAGタグ付きウリ類炭疽病菌由来MC69（CoMC69-3xF）を一過的に過剰発現させたベンサミアーナタバコ葉を供試し、In planta共免疫沈降法によってMC69ターゲット因子候補を見出した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

PikがAVR-Pik産物とのタンパク質直接的相互作用を介して抵抗性を獲得し、AVR-Pikと共進化していること、Pik1の変異がAVR-Pikアリルに対する抵抗性認識に重要な役割を担っていることを明らかにした。In planta共免疫沈降法により、MC69ターゲット因子候補を見出した。

今後の研究の推進方策

AVR-PikとPikの関係においては、AVR-PikがPik1のCoiled-coilドメインに結合することを明らかにした。同様にAVR-PiaとPia、AVR-PiiとPiiの結合様式や結合部位を明らかにし、各AVRとそれらに対応する各R遺伝子産物との相互作用によって誘導される抵抗性の分子機構解明を目指す。さらに、AVR-Rの相互作用が直接的な結合によるものか、あるいは別のターゲット因子を介するのかを調査する。一方、MC69はエフェクタ－か、あるいはいもち病菌のエフェクタ－分泌機構に関与する可能性も示唆されている。したがってMC69については、いもち病菌由来およびイネ由来ターゲット因子の両方の存在が推察できる。そこで、AVR-Pia、AVR-Pii、AVR-Pik、MC69のターゲット因子を同定し、それらの相互作用を解明する。

研究成果

• [雑誌論文] Deployment of the Burkholderia glumae type III secretion system as an efficient tool for translocating pathogen effectors to monocot cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sharma S, Sharma S, Hirabuchi A, Yoshida K, Fujisaki K, Ito A, Uemura A, Terauchi R, Kamoun S, Sohn KH, Jones JDG, Saitoh H.
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 74 ページ: 701~712
  • DOI: 10.1111/tpj.12148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arms race co-evolution of Magnaporthe oryzae AVR-Pik and rice Pik genes driven by their physical interactions. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanzaki H, Yoshida K, Saitoh H, Fujisaki K, Hirabuchi A, Alaux L, Fournier E, Tharreau D, Terauchi R.
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 72 ページ: 894~907
  • DOI: 10.1111/j.1365-313X.2012.05110.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutation in OsLMS, a gene encoding a protein with two double-stranded RNA binding motifs, causes lesion mimic phenotype and early senescence in rice (Oryza sativa L.). (2012)
  • 著者名/発表者名: Undan JR, Tamiru M, Abe A, Yoshida K, Kosugi S, Takagi H, Yoshida K, Kanzaki H, Saitoh H, Fekih R, Sharma S, Undan J, Yano M, Terauchi R.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 87 ページ: 169~179
  • DOI: 10.1266/ggs.87.169
  • 査読あり
• [学会発表] イネもみ枯細菌病菌III型分泌機構を利用したイネいもち病菌エフェクタ－の単子葉植物細胞内への移行 (2013)
  • 著者名/発表者名: 齋藤宏昌
  • 学会等名: 平成２５年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 20130328-20130328
• [学会発表] Large-scale gene disruption in Magnaporthe oryzae identifies MC69, a secreted protein required for infection by monocot and dicot fungal pathogens (2012)
  • 著者名/発表者名: 齋藤宏昌, 三岡周子, 平渕亜紀子ら
  • 学会等名: 30th New Phytologist Symposium
  • 発表場所: Stanford Sierra Conference Center, California, USA
  • 年月日: 20120916-19
• [学会発表] Large-scale gene disruption in Magnaporthe oryzae identifies MC69, a secreted protein required for infection by monocot and dicot fungal pathogens (2012)
  • 著者名/発表者名: 齋藤宏昌, 三岡周子, 平渕亜紀子ら
  • 学会等名: XV International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 20120729-0802
• [備考] 岩手生物工学研究センターホームページ
  • URL: http://genome.ibrc.or.jp/
• [備考] 新学術領域｜ゲノム・遺伝子相関【岩手生工研】寺内班アーカイブ
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/genetics/study_report/terauchi/