環境紫外線により調節される植物病原糸状菌の形態形成に関与する遺伝子群の分離・解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14760027
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 木原 淳一 島根大学, 生物資源科学部, 講師 (40294368)
• Keywords: 環境紫外線 / 植物病原糸状菌 / シタロン脱水酵素遺伝子 / メラニン / イネごま葉枯病菌 / レポーター遺伝子 / 遺伝子発現 / 光回復酵素遺伝子

Research Abstract

イネごま葉枯病菌のメラニン合成に関与するポリケチド合成酵素遺伝子(PKS1)、シタロン脱水酵素遺伝子(SCD1)及び1,3,8-THN還元酵素遺伝子(THR1)の発現が、環境紫外線(UVB:280-320nm)により増加することをこれまでに明らかにしてきた。今回、発現解析を簡便に行なうために、ルシフェラーゼレポーターシステムを用いた発現解析系の構築及び検討を行なった。イネごま葉枯病菌SCD1遺伝子の上流約1kb領域の下流にホタルルシフェラーゼ遺伝子を導入し、イネごま葉枯病菌の形質転換体を作出した。ルシフェラーゼ活性の測定を行なった結果,野生株ではルシフェラーゼ活性がまったく認められなかったが、ルシフェラーゼ形質転換体では、ルシフェラーゼ活性が認められた。さらに、コロ二ーに環境紫外線を照射すると、これまでのノーザン解析の結果と同様に、暗黒下で培養したコントロールと比較して、ルシフェラーゼ活性の顕著な増加が認められた。以上の結果から、ルシフェラーゼレポーターシステムは、本菌の光形態形成関連遺伝子の発現解析に有効であることが示された。
次に、イネごま葉枯病菌から光回復酵素遺伝子をクローニングし、本遺伝子の発現に及ぼす光の影響並びに機能解析を行なった。その結果、本遺伝子の発現は環境紫外線照射特異的に増加することが明らかとなった。また、光回復酵素遺伝子破壊株では、胞子発芽における光回復現象が認められず、さらに,光照射下におけるイネ葉への病原性が低下した。以上の結果から、光回復酵素遺伝子は、本菌の光回復及び光照射下における病原性に関与しており、環境紫外線照射による転写レベルでの発現制御を受けることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Kihara, J., Moriwaki, M., Ito, M., Arase, S., Honda, Y.: "Expression of THR1, a 1,3,8-trihydroxynaphthalene reductase gene involved in melanin biosynthesis in the phytopathogenic fungus Bipolaris oryzae, is enhanced by near-ultraviolet radiation"Pigment Cell Research. 17. 15-23 (2004)
• [Publications] Kihara, J., Moriwaki, M., Ueno, M., Tokunaga, T., Arase, S., Honda, Y.: "Cloning, functional analysis and expression of a scytalone dehydratase gene (SCD1) involved in melanin biosynthesis of the phytopathogenic fungus Bipolaris oryzae"Current Genetics. (印刷中). (2004)