感染植物のオキシダティブバーストの分子機構と局部・全身的感染防御応答の統御機能

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11306004
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 道家 紀志 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (80023472)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉岡 博文 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助手 (30240245) ; 川北 一人 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助教授 (90186065)
• Keywords: オキシダティブバースト / 活性酸素生成NADPH酸化酵素 / gp91^<phox>ホモログのクローニング / HMGRプロモーター / セスキテルペノイドシクラーゼ / 硝酸還元酵素遺伝子 / 全身的シグナル伝達 / 防御応答遺伝子の発現

Research Abstract

感染防御応答の初期始動シグナルであるオキシダティブバースト(OXB)系の実態の解明とその制御下で局部的および全身的に発現する防御反応を解明する3カ年計画の2年目として、次の成果を挙げた。1.ジャガイモ植物のcDNAライブラリーよりOXBを担うNADPH酸化酵素の活性中心であるgp91^<phox>ホモログのStrbohAとStarbohをクローニングしたが、それぞれをプローブとしてタバコ植物のcDNAライブラリーを検索し、複数のisogeneを確認した。2.NADPH酸化酵素の活性化にはプロテインキナーゼが関与するが、StrbohAとStarbohに対するプロテインキナーゼをN末端の親水領域のペプチドを用いて探索し、エリシター処理ジャガイモ組織の可溶性画分のみから78kDaのCDPK様キナーゼとカルシウム非依存性36kDaの活性画分を得た。3.ジャガイモファイトアレキシン(PA)の生合成に関与するHMGR遺伝子のHMG2の推定プロモーター領域をルシフェラーゼ発現ベクターに組み込み、エレクトロポレーションでプロトプラストに導入してプロモーター活性を調べた。デリーションクローンの発現活性を調べた結果、HFS boxおよびAboxの関与が示唆された。4.PA合成に関与するセスキテルペノイドシクラーゼは多重遺伝子族(VS1〜VS4)を形成し、エリシターで誘導された。これらの塩基配列を決定し、構造の特性を推定した。5.ジャガイモ組織はNOに応答し発現する複数の防御関連遺伝子の発現を確認した。硝酸還元酵素が植物におけるNO生成系として機能する可能性があり、cDNAライブラリーを検索し、15クローンを単離した。RT-PCRにより2種の遺伝子がHWC処理後6から12時間にかけて発現することを確認した。6.局部的OXBの発生に伴い全身的シグナル伝達系が活性化し、遠隔地で全身的OXBが誘導されることを明らかにしたが、その間をつなぐシグナル伝達組織部では、エリシター刺激で細胞間Ca^<2+>インフラクスおよびpHの上昇が伝達した。7.局部および全身的OXBを示す組織部でそれぞれ発現する遺伝子をクローニングし、発現様相を比較した。

Research Products

• [Publications] Doke,N.: "The oxidative burst in plants : mechanism and function in induced resistance.In : Delivery and perception of pathogen signals in plants, (eds, N.Keen et al.)"APS Press. 268 (2001)