多犯性植物病原菌類による抵抗性打破の分子機構の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14360195
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 阿久津 克己 茨城大学, 農学部, 教授 (10151002)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 雅己 茨城大学, 農学部, 助教授 (70301075)
• Keywords: Penicillium digitatum / ABCトランスポーター / 遺伝子破壊 / 薬剤耐性 / ファイトアレキシン / degenerate PCR / スーパーファミリー / 病害抵抗性

Research Abstract

カンキツ緑かび病菌Penicillium digitatumのABCトランスポーター遺伝子PMR1の破壊実験によりその機能の解析を試みた。先ず本遺伝子のATP-binding domain及びABC signatureをコードする領域を含む断片とハイグロマイシンB耐性遺伝子を置換し、遺伝子破壊ベクターpPdDF4で形質転換し、得られた50株の形質転換株についてサザン解析したところ、8株で遺伝子破壊が生じていることが明らかとなった。これらの遺伝子破壊株について、ファイトアレキシンを含む作用点の異なる20種類の薬剤に対する感受性検定を行ったところ、ポリオキシンとイプロベンホスに対する感受性が上昇していることが確認された。これらの結果から、PMR1は構造的に異なるポリオキシンとイプロベンホスを基質とし、それらを排出することで感受性に関与することが示唆された。
次にPMR1遺伝子のホモログである新たな2種の遺伝子PMR3とPMR4について、それらの発現パターンならびに機能の解析を行なった。その結果、PMR3の発現は低レベルで構成的であり、各種薬剤では誘導されなかったが、PMR3破壊株では病斑進展の遅延、プレート上での胞子形成率の低下、胞子の発芽条件の変化などが認められた。これまで、植物病原菌類において、このような特性を併せ持つABCトランスポーターの報告例はない。一方、PMR4は各種の薬剤ストレスに応じて誘導的に発現し、PMR4破壊株ではシクロヘキシミド、カンプトセシンおよびピリフェノックスについて薬剤耐性の低下が認められた。このことから、PMR4はPMR1と機能を分担する多剤排出ABCトランスポーターであることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Someya, N. et al.: "Biological control of rice blast by epiphytic bacterium Erwinia ananas transformed with a chitinolytic enzyme gene from an antagonistic bacterium"JGPP. 69・4. 276-282 (2003)
• [Publications] Kishimoto, K. et al.: "Response of transgenic cucumber expressing a rice class I chitinase gene to two funeral pathogens with different infectivities"JGPP. 69・6. 358-363 (2003)
• [Publications] Nakajima, M. et al.: "Nucleotide sequence and organization of copper resistance genes from Pseudomonas syringae pv. actinidiae"European Journal of Plant Pathology. 110. 223-226 (2004)
• [Publications] 松崎雄一等: "カンキツ緑かび病菌における2種の新たなABCトランスポーター遺伝子の機能:病原性に関わるPMR3と薬剤耐性に関わるPMR4"平成16年度日本植物病理学会大会講演要旨集. 150 (2004)
• [Publications] 阿久津克己: "括抗微生物による作物病害の生物防除"クミアイ化学工業株式会社. 245 (2003)