青枯病菌のコロニー化に関わるシグナル伝達系の新規解析法の開発

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26660036
• 研究機関: 高知大学
• 研究代表者: 曵地 康史 高知大学, 教育研究部総合科学系, 教授 (70291507)
• 研究分担者: 甲斐 建次 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 助教 (40508404) ; 大西 浩平 高知大学, 教育研究部総合科学系, 教授 (50211800) ; 木場 章範 高知大学, 教育研究部総合科学系, 教授 (50343314)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: コロニー化 / 病原性 / 細胞間隙

研究実績の概要

宿主植物の細胞間隙へ侵入直後の植物細胞表面への固着とバイフィルム形成によるコロニー化は、青枯病菌の病原性確立に不可欠な感染過程である。本年度は、このコロニー化に関わる青枯病菌の二次代謝物質を同定し、その産生系の解明と機能解析を行うことを目標とした。
まず、青枯病菌OE1-1株から新たなクオルモン3-hydroxymyristic acid methyl ester (3OH-MAME)を同定した。さらに、それに対する受容体PhcSタンパク質との結合様式とともに、クオラムセンシング誘導機構を分子生物学的・分子進化学的に解析し、青枯病菌は、それぞれが産出するクオルモンに応じたクオラムセンシング機構を有することを明らかにした。それらの結果を基に、コロニー化がクオラムセンシングに依存することを明らかにし、コロニー化に関わるシグナル伝達系を部分的に解明した。
さらに、クオラムセンシングにより合成が誘導されるラルフラノン化合物の網羅的に同定し、その産生系を明らかにした。機能解析から、ラルフラノン化合物が、バイオフィルム形成に関わる菌体外多糖の生合成系の制御のみならず、青枯病菌の環境応答に関わる二成分制御系のセンサーカイネースとレスポンスレギュレーターの発現の恒常性に関与することを明らかにした。興味深いことに、固着とバイオフィルム形成とともに、コロニー化にとって重要な植物免疫の回避に不可欠なⅢ型分泌系の構造タンパク質をコードするhrp遺伝子群の発現に関わる二成分制御系のセンサーカイネースとレスポンスレギュレーターの発現の恒常性にも関与していた。すなわち、ラルフラノン化合物は、クオラムセンシングに支配される細胞間隙へ侵入直後のコロニー化において、セカンドメッセンジャーとして機能することを明らかにした。

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

本年度の成果は、メタボローム解析で同定した二次代謝産物3-OH MAMEと、ラルフラノン化合物の機能を生化学解析により明らかにするとともに、ゲノム情報を基にしたトランスクリプトーム解析により、それらの生合成機構を明らかにした。さらに、ゲノム情報とトランスクリプトーム情報を基に作製した変異株を用いた分子遺伝学解析により、それら二次代謝物質により制御される形質と、それら形質に関わる遺伝子の探索の発現制御系を明らかにすることができた。さらに、これらオミクス解析と、in vitroにおけるバイオフィルム形成システムとその走査型電子顕微鏡解析システムを組み合わせたことにより、青枯病菌のコロニー化機構の網羅的に解明を行うための、基盤情報と実験系を得ることができた。

今後の研究の推進方策

宿主植物の細胞間隙へ侵入直後の植物細胞表面への固着とバイフィルム形成によるコロニー化におけるセカンドメッセンジャーとしてのラルフラノン化合物の機能を、本年度に確立した実験系を用いて、明らかにする。その結果を基に、青枯病菌のコロニー化機構の網羅的解明に資する、解析法を開発する。

研究成果

• [雑誌論文] PrhN, a putative marR family transcriptional regulator, is involved in positive regulation of type III secretion system and full virulence of Ralstonia solanacearum (2015)
  • 著者名/発表者名: Yong Zhang, Feng Luo, Dousheng Wu, Yasufumi Hikichi, Akinori Kiba, Yasuo Igarashi, Wei Ding and Kouhei Ohnishi
  • 雑誌名: Front. Microbiol. 巻: 6 ページ: 357
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.00357
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The C-terminal extension of PrhG impairs its activation of hrp expression and virulence in Ralstonia solanacearum (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhang Y, Luo F, Hikichi Y, Kiba A, Yasuo I, Ohnishi K.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol Lett. 巻: 362 ページ: fnv026
  • DOI: 10.1093/femsle/fnv026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Implication of limited iron acquisition of Pseudomonas cichorii strain SPC9018 in reduction of its virulence on eggplant (2015)
  • 著者名/発表者名: Ullah Md Wali, Risa Maenaka, Yuka Mori, Daisei Ueno, Kenji Kai, Kouhei Ohnishi, Akinori Kiba, Hideo Hayashi, and Yasufumi Hikichi
  • 雑誌名: Journal of General Plant Patholog 巻: 81 ページ: 136-141
  • DOI: 10.1007/s10327-014-0569-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discrimination of sweet pepper-virulent isolates among Corynespora cassiicola isolates from black blight on eggplant by multiplex polymerase chain reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Shimomoto, Akinori Kiba and Yasufumi Hikichi
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 81 ページ: 226-231
  • DOI: 10.1007/s10327-015-0584-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Involvement of Ralfuranone Production in the Virulence of Ralstonia solanacearum OE1-1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kai, Hideyuki Ohnishi, Yuka Mori, Akinori Kiba, Kouhei Ohnishi, and Yasufumi Hikichi
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 15 ページ: 2590-2597
  • DOI: 10.1002/cbic.201402404
  • 査読あり
• [雑誌論文] SEC14 phospholipid transfer protein is involved in lipid signaling-mediated plant immune responses in Nicotiana benthamiana (2014)
  • 著者名/発表者名: Kiba, A., Galis, I., Hojo, Y., Ohnishi, K., Yoshioka, H., Hikichi, Y.
  • 雑誌名: Plos One 巻: 9 ページ: e98150
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098150
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Silencing of DS2 aminoacylase-like genes confirms basal resistance to Phytophthora infestans in Nicotiana benthamiana (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakano, M., Nishihara, M., Yoshioka, H., Ohnishi, K., Hikichi, Y., Kiba, A.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 9 ページ: e28004
  • DOI: 10.4161/psb.28004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel type of adenylyl cyclase participates in tabtoxinine-β-lactam-induced cell death and occurrence of wildfire disease in Nicotiana benthamiana (2014)
  • 著者名/発表者名: Makoto Ito, Hirotaka Takahashi, Tatsuya Sawasaki, Kouhei Ohnishi, Yasufumi Hikichi, Akinori Kiba
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 9 ページ: e27420
  • DOI: 10.4161/psb.27420
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional characterization of the mutations in Pepper mild mottle virus overcoming tomato tm-1-mediated resistance (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizumoto, H., Morikawa, Y., Ishibashi, K., Kimura, K., Matsumoto, K., Tokunaga, M., Kiba, A., Ishikawa, M., Okuno, T.,and Hikichi, Y.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: 15 ページ: 479-487
  • DOI: 10.1111/mpp.12107
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heat shock protein 70 is required for tabtoxinine-β-lactam-induced cell death in Nicotiana benthamiana (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito, M., Yamamoto, Y., Kim, C-S., Ohnishi, K., Hikichia, Y., Kiba, A.
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiology 巻: 171 ページ: 173-178
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2013.10.012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 青枯病菌のクオルモンに関する機能学的・分子系統学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川詩歩・森友花・東本周樹・嶋谷美香・大西秀幸・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成27年度大会
  • 発表場所: 明治大学（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2015-03-29 – 2015-03-31
• [学会発表] 青枯病菌のバイオフィルムの形成への菌体外多糖の関与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森友花・東本周樹・井上加奈子・池田健一・中屋敷均・木場章範・大西浩平・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成27年度大会
  • 発表場所: 明治大学（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2015-03-29 – 2015-03-31
• [学会発表] フラノン合成酵素をコードするralA遺伝子は、青枯病菌のバイオフィルム形成に関与する (2015)
  • 著者名/発表者名: 森友花・大西秀幸・井上加奈子・池田健一・中屋敷均・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • 学会等名: 日本植物病理学会平成27年度大会
  • 発表場所: 明治大学（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2015-03-29 – 2015-03-31
• [学会発表] The <I>lecM</I> encoding mannose-binding lectine, RS-IIL of Ralstonia solanacearum is involved in its biofilm formation on tomato cells, required for its virulence (2015)
  • 著者名/発表者名: 森 友花・東本周樹・大西秀幸・石川詩歩・木場章範・大西浩平・甲斐建次・曵地康史
  • 学会等名: 日本細菌学会第88回総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜県・岐阜市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] For development of sustainable control system of plant bacteria diseases (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasufumi Hikichi
  • 学会等名: The 5th Asian Conference on Plant Pathology
  • 発表場所: Empress Convention Center (Chiang Mai, Thailand)
  • 年月日: 2014-11-03 – 2014-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] Identification and functional analysis of secondary metabolite gene clusters in Corynespora cassiicola causing Cirynespora target spot of tomato (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohei Haruki, Yasunori Akagi, Kazumi Takao, Yoshifumi Shimomoto, Yasufumi Hikichi and Motoichiro Kodama
  • 学会等名: The 3rd Korea-Japan Joint Symposium
  • 発表場所: Pukyong National University (Busan, Korea)
  • 年月日: 2014-10-22 – 2014-10-25
• [学会発表] NtrB-NtrC two component system is necessary for growth of Ralstonia solanacearum in host xylem (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Uchi, Yuka Mori, Akinori Kiba, Yasufumi Hikichi and Kouhei Ohnishi.
  • 学会等名: The 3rd Korea-Japan Joint Symposium
  • 発表場所: Pukyong National University (Busan, Korea)
  • 年月日: 2014-10-22 – 2014-10-25
• [学会発表] The mutationin Pepper mild mottle virus overcoming tomato tm-1-mediated resistance (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukino Morikawa, Kazuhiro Ishibashi, Hiroyuki Mizumoto, Kentaro Kimura, Kouhei Matsumoto, Akinori Kiba, Masayuki Ishikawa, Tetsuro Okuno and Yasufumi Hikichi.
  • 学会等名: The 3rd Korea-Japan Joint Symposium
  • 発表場所: Pukyong National University (Busan, Korea)
  • 年月日: 2014-10-22 – 2014-10-25
• [学会発表] The coat protein of a P1 pathotype of tobamovurus, Rehmani mosaic virus Japanese strain, is involved in induction of systemic necrosis in Capsicum plants carrying L1 gene (2014)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Tokunaga, Akinori Kiba and Yasufumi Hikichi
  • 学会等名: The 3rd Korea-Japan Joint Symposium
  • 発表場所: Pukyong National University (Busan, Korea)
  • 年月日: 2014-10-22 – 2014-10-25
• [学会発表] トマト植物の細胞間隙に接する細胞表面でのバイオフィルム形成は、青枯病菌の病原性に関与する (2014)
  • 著者名/発表者名: 森友花・甲斐建次・大西秀幸・井上加奈子・池田健一・中屋敷均・大西浩平・木場章範・曵地康史
  • 学会等名: 植物微生物研究会第24回研究交流会
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀県・佐賀市）
  • 年月日: 2014-09-19 – 2014-09-21
• [学会発表] Ralfuranone類は青枯病菌のバイオフィルム形成に関与する (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西秀幸・甲斐建次・森友花・木場章範・大西浩平・曵地康史・林英雄
  • 学会等名: 2014年度日本農芸化学会関西支部大会第486回講演会
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学（奈良県・生駒市）
  • 年月日: 2014-09-19 – 2014-09-20
• [学会発表] Biofilm formation of Ralstonia solanacearum on surfaces of cells adjacent to intercellular spaces of tomato plants (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuka Mori, Kanako Inoue, Kenichi Ikeda, Hitoshi Nakayashiki, Shiho Ishikawa, Akinori Kiba, Kouhei Ohnishi, Yasufumi Hikichi
  • 学会等名: The 13th International Conference on Plant Pathogenic Bacteria
  • 発表場所: Shanghai Everbright International Hotel (Shanghai, China)
  • 年月日: 2014-06-08 – 2014-06-13