① 植物病原微生物の感染機構の解明と利用技術の開発

① 植物病原微生物の感染機構の解明と利用技術の開発

課題番号2012020462
研究機関名農業生物資源研究所
研究期間-4
年度2012
研究問題2.農業生物に飛躍的な機能向上をもたらすための生命現象の解明と利用技術の開発
大課題(2)農作物や家畜等の生物機能の高度発揮に向けた生物間相互作用の解明と利用技術の開発
中課題① 植物病原微生物の感染機構の解明と利用技術の開発
大項目第2 国民に対して提供するサービスその他の業務の質の向上に関する目標を達成するためとるべき措置
中項目1.試験及び研究並びに調査
摘要1.イネいもち病菌は、感染器官の表面をα-1,3-グルカンで覆ってイネの自然免疫から逃れている。イネいもち病菌と進化上非常に遠い関係にあるイネごま葉枯病菌や紋枯病菌もイネいもち病菌と同様に感染時にα-1,3-グルカンで菌体を覆うことにより宿主植物の自然免疫の認識を抑制して感染していることを新たに明らかにした。イネいもち病菌とイネごま葉枯病菌とは異なり、紋枯病菌ではα-1,3-グルカンが感染器官の構造維持に必須であった。また、α-1,3-グルカンが欠損した菌体に対してイネが菌の侵入前から抵抗性応答を活性化させることを見出した。本研究成果は、植物免疫の活性化による新たな病害防除法の開発に資することが期待される。
2.バイオコントロール細菌Pseudomonas fluorescens の植物保護能力に関わる抗菌性物質は、Gac/Rsmを介したシグナル伝達系の制御の下、二次代謝産物として産生されるが、その制御メカニズムについては不明な点が多い。本研究で、警告物質ppGppがGac/Rsmシグナル伝達系を正に制御しており、さらにppGppの蓄積はGac/Rsmによって負に制御されていることを明らかにした。ppGpp欠損変異株では野生株と比較して、植物保護能力および根圏への定着能が顕著に低下したことから、P.luorescensによるバイオコントロールにはppGppが重要な役割を果たすことが示唆された。
3.広範囲の植物において重要病害である青枯病に有効な病害抵抗性誘導物質は実用化されていない。そこで、幼植物を用いた効率的な検定法を新たに開発し、青枯病を抑制する天然物質の検索を進めている。24年度は、タバコから単離したスクラレオール等ジテルペンが、エチレンが関与する新規シグナル伝達系を部分的に介して青枯病抑制活性を発現することを明らかにした。また、青枯病抑制活性を示す酵母抽出液由来の液肥からその活性本体としてアミノ酸の一種ヒスチジンを同定した。さらに、20種全てのアミノ酸が抑制効果を示すこと、その効果は植物で誘起された抵抗性に因ることも明らかにした。
4.ウイルスは極端に速く進化して宿主に適応するため、植物がどのようにウイルスと共存しているかについては不明な点が多い。本研究では、野生トマトSolanum habrochaitesがもつトマトモザイクウイルス抵抗性遺伝子Tm-1の多数のアリルについて配列とウイルス増殖阻害能を調べることにより、この遺伝子がウイルス増殖阻害活性を強めるように進化してきたことを示す状況証拠を得た。さらに、ウイルスが強い抵抗性遺伝子を打破するにはより大きな代償を払う必要があることを示し、植物とウイルスの共進化機構について新たなモデルを提唱した。
5.トマトモザイクウイルスの複製タンパク質は、子孫RNAの5'末端にキャップを付加する反応を触媒するが、その過程で複製タンパク質はグアニリル化される。グアニリル化されうる複製タンパク質は、ジスルフィド結合を介して高分子量化していることを見いだした。複製タンパク質中の特定のシステイン残基をセリン残基に置換すると、複製タンパク質のグアニリル化能およびジスルフィド結合形成能とともに、ゲノムRNAおよび膜への結合能が失われた。このことから、これらのシステイン残基が関与する分子間相互作用が鍵となり、複製複合体形成の一連の過程が進行することが示唆された。
研究分担石川 雅之
光原 一朗
落合 弘和
瀬尾 茂美
西村 麻里江
吉川 学
秋本 千春
竹内 香純
石橋 和大
協力分担関係(独)農業・食品産業技術総合研究機構
国立大学法人京都大学
国立大学法人筑波大学
国立大学法人東北大学
公立大学法人首都大学東京
北興化学工業(株)
学校法人近畿大学
(公財)岩手生物工学研究センター
国立大学法人奈良先端科学技術大学院大学
東京農業大学
予算区分技会交付金研究 イノベーション創出事業 委託プロ[新農業展開ゲノムプロ] 文科省[科研費] 文科省・JST競争的資金
業績(1)Expression, purification, and functional characterization of an N-terminal fragment of the tomato mosaic virus resistance protein Tm-1
(2)Identification of natural diterpenes that inhibit bacterial wilt disease in tobacco, tomato and Arabidopsis
(3)Transcriptome analysis of quantitative resistance-specific response upon Ralstonia solanacearum infection in tomato
(4)Function of COI1 in N gene-mediated resistance to Tobacco mosaic virus in tobacco
(5)Isolation and identification of natural diterpenes that inhibit bacterial wilt disease in tobacco, tomato,and Arabidopsis and analysis of their mode of action
(6)酵母分解産物中に見出された青枯病抑制物質の単離・同定
(7)ハダニ抵抗性誘導物質の探索
(8)Coevolution and hierarchical interactions of Tomato mosaic virus and the resistance gene Tm-1
(9)Functional analysis of the α-1,3-glucan synthase genes agsA and agsB in Aspergillus nidulans: AgsB is the major α-1,3-glucan synthase in this fungus
(10)Surface α-1,3-glucan facilitates fungal stealth infection by interfering with innate immunity in plants
(11)進化のスピードの速いヤツ〜ウイルスの進化のしくみ〜
(12)作物の重要病害を抑える天然由来の抵抗性誘導物質の探索と防除への利用
(13)SGS3による切断RNA-RISC複合体の安定化
(14)Magnaporthe oryzae evades MAMP-triggered immunity of the host plants with surface-accumulated α-1,3-glucan on the cell wall
(15)α-1,3-グルカンを利用した植物病原性糸状菌の自然免疫回避機構
(16)Small RNA-dependent regulatory mechanisms of antibiotic production in Pseudomonas fluorescens
(17)シロイヌナズナ-アザミウマ間の相互作用とトスポウイルス媒介に関する研究
(18)Exogenous application of a natural diterpene induces resistance to root-knot nematode in Arabidopsis and tomato through activation of the host defense
(19)Xanthomonas属細菌感染時におけるクレードK PP2Cの発現解析
(20)イネいもち病菌におけるハイドロフォビン様タンパク質MoHsb1, MoHsb2は病原性に関与する
(21)サツマイモネコブセンチュウの感染を抑制する植物由来物質の同定
(22)Crystal structure of the superfamily 1 helicase from Tomato mosaic virus
(23)Coordination structures of Mg2+ and Ca2+ in three types of tobacco calmodulins in solution: Fourier-transform infrared spectroscopic studies of side-chain COO- groups
(24)効率的探索法による植物病害抵抗性誘導物質の探索と防除におけるその利用に向けた取り組み
(25)ppGpp controlled by the Gac/Rsm regulatory pathway sustains biocontrol activity in Pseudomonas fluorescens CHA0
(26)SGS3 is recruited on RISCs when RISCs bind to target RNAs
(27)A plant pathogen protein XopR inhibits plant basal defense response and alters ethylene pathways
(28)3’ fragment of miR173-programmed RISC-cleaved RNA is protected from degradation in a complex with RISC and SGS3
(29)Characterization of a ribonucleoprotein complex that serves as a precursor of tobacco mosaic virus replication complex
(30)Induction of tobamovirus resistance in nontransgenic scions after grafting onto NtTOM1 and NtTOM3 silenced rootstocks
(31)Proteome and transcriptome analysis of wound-induced accumulation of salicylic acid in WIPK/SIPK-suppressed plants
(32)Studies on the signal molecules in the biocontrol strain Pseudomonas fluorescens CHA0
(33)イネいもち病菌におけるHsbA様タンパク質Mohsb1,Mohsb2は病原性に関与する
(34)Plant cues promote stealth infection in fungal plant pathogens
(35)A natural diterpene as an inducer for resistance to root-knot nematode (Meloidogyne incognita) infection in Arabidopsis and tomato
(36)Xanthomonas属細菌が分泌するタイプIIIエフェクターXopRは植物の基礎免疫を攻撃する
(37)イネ病害抵抗性におけるサリチル酸の関与
(38)トマト植物におけるPepper mild mottle virusの細胞間移行を可能にする130K/180K タンパク質のアミノ酸置換は一細胞における複製効率を向上させる
(39)Pseudomonas fluorescensのGac/Rsmを介した抗菌性制御機構にはLonプロテアーゼが負に関与する
(40)ppGpp controlled by the Gac/Rsm regulatory pathway sustains biocontrol activity in Pseudomonas fluorescens CHA0
(41)Tobacco MAP kinase phosphatase (NtMKP1) negatively regulates wound response and induced resistance against necrotrophic pathogens and lepidopteran herbivores
(42)Jasmonic acid and salicylic acid activate a common defense system in rice
(43)遺伝子の働きをコントロール?〜遺伝子組換え技術〜
(44)カビのステルス戦略を打ち破る:植物を病気から守る新技術
(45)The Xanthomonas oryzae pv. oryzae type III effector XopR alters ethylene perception and signal transduction pathway post MAMPs treatment, suppresses plant innate immunity in Arabidopsis thaliana
(46)Tritrophic interactions among thrips, tospovirus and Arabidopsis
(47)ハダニ抵抗性誘導物質の探索
(48)タバコモザイクウイルス抵抗性に果たすジャスモン酸の役割
(49)Genetic, biochemical, and structural studies about interactions between Tomato mosaic virus and the resistance gene Tm-1
(50)Mutations in the 130K/180K replication protein genes of Pepper mild mottle virus that confer the ability to systemically infect tomato plants reduce its infectivity in original hosts
(51)Toward controlling tobamovirus multiplication
(52)WIPK/SIPK抑制植物においてはサリチル酸の蓄積に先行して病害抵抗性関連遺伝子の発現が傷害により誘導される
(53)イネの3大病害(いもち病、ゴマ葉枯れ病、紋枯れ病) の感染予防が可能に!
−作物自身の免疫力を利用したマルチカビ病害防除 技術の開発−

(54)Cytoplasmic assembly and selective nuclear import of Arabidopsis ARGONAUTE4/siRNA complexes
(55)Guanylylation-competent replication proteins of Tomato mosaic virus are disulfide-linked
(56)作物の重要病害を抑える天然物質の探索の試み
(57)ハモグリバエ、アザミウマ抵抗性解明を目指した実験植物シロイヌナズナの利用
(58)真核微生物の感染阻害剤
(59)トバモウイルス抵抗性植物の製造方法およびその利用
(60)植物ウイルス抵抗性植物の製造方法及びその利用
(61)核酸を配列特異的に標識する方法、およびそれを利用した新規核酸検出法
パーマリンクhttps://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/3030203457
収録データベース研究課題データベース

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