2019 Fiscal Year Annual Research Report
植物NB-LRR受容体による免疫活性化と病原菌による宿主転写制御の分子基盤
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19H00945
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
川崎 努 近畿大学, 農学部, 教授 (90283936)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
児嶋 長次郎 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50333563)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 植物免疫 / NB-LRR / エフェクター / イネ / 病害抵抗性 / 病原菌 / 受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネ白葉枯病は、イネの最重要病害の一つであり、東南アジアやアフリカなどで深刻な問題を引き起こしている。白葉枯病菌は、転写制御因子として働くTALエフェクターを、イネ細胞内に分泌し、イネの遺伝子の発現をハイジャックすることで、菌の増殖に有利な環境を作り出している。一方、イネ品種黄玉から発見されたNB-LRR型受容体であるXa1は、白葉枯病菌のTALエフェクターを認識して防御反応を誘導することが知られている。また、植物のNB-LRR受容体については、それらによる免疫活性化機構についてもあまり理解されていない。そこで、本研究では、Xa1による免疫誘導機構を解析することで、NB-LRR型受容体による免疫活性化機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、イネ細胞内でのタンパク質間相互作用を定量的に解析できるスプリットナノルシフェラーゼ法を開発し、Xa1のN末端領域に存在するBEDドメインが、TALエフェクターと相互作用することを明らかにした。また、Xa1による免疫誘導に関わる因子を単離するため、酵母Two Hybrid法を用いてスクリーニングし、イネの転写因子RAPを単離した。さらに、RAPは、Xa1のBEDドメインに相互作用することが明らかになった。RAPの機能を解析するため、CRISPR/Cas9システムを用いて、RAPのノックアウト変異体と過剰発現体を作出した。RAP過剰発現体の解析から、RAPは免疫誘導のポジティブレギュレーターとして機能していると考えられた。一方、RAPノックアウト変異体でも、抵抗性の向上が観察された。このことから、RAPの欠損により、Xa1とTALエフェクターの相互作用が促進され、TALエフェクターが働けなくなったために、菌の増殖が抑えられたと考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
イネの細胞内でタンパク質間相互作用を定量的に解析するためのスプリットナノルシフェラーゼ法の開発に成功した。この方法を使用し、Xa1とTALエフェクターの相互作用解析を行った。また、Xa1と相互作用するRAPに関して、過剰発現体およびノックアウト変異体の作出に成功し、RAPが免疫誘導の正の制御因子として働くこと、RAPを欠損させることでXa1とTALエフェクターの相互作用が促進されることを明らかにした。また、TALエフェクターの転写制御に関わると考えられる宿主因子としてSROを同定し、CRISPR/Cas9システムを用いてノックアウトを作出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
Xa1によるTALエフェクターの認識機構を解明するため、スプリットナノルシフェラーゼ法を用いて、Xa1のBEDドメインが、TALエフェクターのどの領域と結合するかを明らかにする。また、Xa1のBEDドメインと結合する転写因子RAPのノックアウト変異体の解析から、RAPが欠損することで、TALエフェクターが働けなくなることがわかった。Xa1とTALエフェクターの相互作用を阻害するiTALエフェクターをもつ菌を利用した解析から、これは、RAPの欠損によりBEDとTALエフェクターの相互作用が促進されたためであることがわかった。この現象には、Xa1遺伝子座の近くにあると思われるXa1ホモログが関与している可能性が考えられるため、Xa1遺伝子座を含むゲノム領域の塩基配列を決定し、その中にコードされるBEDドメインとTALエフェクターの相互作用を解析することで、RAP欠損による抵抗性誘導機構を解析する。一方、RAPの過剰発現体の結果から、RAPは免疫誘導のポジティブレギュレターとして機能していると考えられることから、RAPノックアウト変異体およびRAP過剰変異体の解析により、Xa1を介したRAPの活性化機構および免疫誘導機構を解析する。また、植物の転写因子群のハブとして働くSROが、免疫を誘導するWRKY45やTALエフェクターの活性化に必要であることが明らかになってきた。昨年度、作出したSROノックアウト変異体や過剰発現体を用いて、転写因子の活性化におけるSROの機能を解析する。
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