Elucidation of sugar-mediated defense system in plants

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02157
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: YAMADA Kohji 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 准教授 (40587672)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 植物免疫 / 糖

Outline of Final Research Achievements

Although many proteins involved in plant immune responses have been isolated, how cellular environments affect plant immune systems remains unclear. This study analyzed the molecular mechanisms by which sugars affect plant immune responses. Glucose is phosphorylated by hexokinase to glucose 6-phosphate (G6P). We found that G6P suppresses the activity of the protein phosphatase ABI1, which dephosphorylates the protein kinase CPK5. It resulted in the derepression of CPK5, leading to the activation of the immune response. These results revealed a molecular mechanism by which cellular metabolites contribute to plant immune systems.

Free Research Field

植物生理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物は階層的で複雑かつ強固な免疫ネットワークを備えていることが近年の研究から明らかにされており、それらの知見を利用した耐病性育種も行われている。しかし植物の免疫応答の強度は様々な要因によって影響を受けており、安定的に高い免疫活性を維持させることは難しい。本研究では、細胞内の糖が免疫応答に作用する分子機構を明らかにした。本結果より、植物の免疫応答を強化させるためには、抵抗性遺伝子などの導入のみならず、免疫応答に適した細胞内環境を整える必要があることが示唆された。