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

2001 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 / gp91phoxホモログ / ジーンサイレンシング / 防御応答 / NADPH酸化酵素 / グルコース-6-リン酸脱水素酵素 / 全身的シグナル伝達 / カルシウムインフラクス

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)の分子機構の解明とその制御下にある局部的および全身的防御反応の解明に関する3カ年計画の3年目として次の成果を挙げた。1.OXB酵素遺伝子gp91phoxホモログとして、タバコ植物(Nicotiana benthamiana)より常時発現性のNtrbohAおよび防御応答誘導発現性のNtrbohBをクローニングした。2.それぞれに特異的はN末端領域と共通領域のC末端領域を組み込みこんだPVXベクターを接種し、gp91phoxホモログのジーンサイレンシングを行った結果、それぞれの遺伝子の発現抑制により、非親和性のPhythophtora菌の感染やエリシターの処理に対するOXB発生と過敏感反応が抑制された。その結果、胞子の発芽、付着器の形成および感染菌糸の発育の抑制が解除されることを確認した。3.OXB反応に必要なNADPHの供給系の一つであるグルコース-6-リン酸脱水素酵素の遺伝子をクローニングし、その一部領域をPVXベクターに組み込んでジーンサイレンシングを試みた結果、感染やエリシターに対するOXB機能も感染防御反応も低下し、OXBが防御応答に重要な機能を果たしていることを確認した。4.局部的OXBに端を発する全身的シグナル伝達と全身獲得抵抗性の誘導機構に関して、局部的OXB時に発生する全身シグナル発信因子の作用をサリチル酸がもっていることを明らかにした。サリチル酸は組織のOXBの誘導を経由せず、情報伝達経路の組織細胞にカルシウムの細胞内インフラクスの連鎖反応を刺激し、OXB応答機能を獲得している組織にその情報が伝わると、再びOXBが誘導され、全身獲得抵抗性応答の引き金を引く機構を示した。5.本研究の目的にそって、3年間の成果を総括し、過去の成果を含めて総合的にまとめ、考察した。

Research Products

• [Publications] Yoshioka, H.: "Induction of plant gp91 phox h omolog by fungal cell wall, arachidonic acid, and salicylic acid in potato"Mol. Plant-Microb. Inter.. 14・6. 725-736 (2001)
• [Publications] 道家 紀志: "ジャガイモの病害抵抗性とオキシダティブバースト"植物の生長調節. 36・2. 143-149 (2001)
• [Publications] Takemoto, D.: "Characterization of elicitor-inducible tobacco genes isolated by differential hybridization"J.Gen.Plant Pathol.. 67. 89-96 (2001)
• [Publications] Doke, N.: "Delivery and Perception of Pathogen Signals in Plants"N.Keen, S.Mayama, J.E.Leach and S.Tsuyumu, APS-Press. 268 (2001)