② 作物の感染応答機構の解明と複合病害抵抗性育種素材の開発

② 作物の感染応答機構の解明と複合病害抵抗性育種素材の開発

課題番号2013023134
研究機関名農業生物資源研究所
研究期間2011-2015
年度2013
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② 作物の感染応答機構の解明と複合病害抵抗性育種素材の開発
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. イネのサリチル酸(SA)経路を介した病害応答の活性化に、転写因子WRKY45のMAPキナーゼカスケードによるリン酸化が関与していることがわかった。また、環境ストレスを媒介するアブシジン酸(ABA)シグナルを受けると、SA経路中のMAPキナーゼOsMPK6が、チロシン残基から脱リン酸化されることで不活性化し、その結果、抵抗性誘導剤によるWRKY45遺伝子の転写誘導が抑制され、いもち病抵抗性誘導が低下することがわかった。また、チロシン脱リン酸化酵素OsPTP1/2の遺伝子をRNAiによって抑制したイネでは、抵抗性誘導剤によるいもち病抵抗性の誘導がABAによって低下しないことがわかった。これらにより環境因子によるイネの誘導抵抗性の低下が説明できる。
2. Pb1は、育種利用が進められている穂いもち病ほ場抵抗性遺伝子である。これまで、Pb1によるいもち病抵抗性がSA経路の転写因子WRKY45に依存していること、一方、WRKY45はユビキチン-プロテアソーム分解を受けており、これによって病原菌非感染時のWRKY45タンパク質 量が抑制されていることを明らかにした。今回、Pb1によるいもち病抵抗性機構をさらに解析した結果、Pb1の結合によってWRKY45のプロテアソーム分解が阻害されることにより、防御応答遺伝子のWRKY45に依存した発現が増強することがわかった。以上から、Pb1によるいもち 病抵抗性機構の少なくとも一部が説明できる。
3. 植物は病原菌由来の物質(MAMPs)を細胞表層の受容体で認識することによって防御応答する。キチンはいもち病菌を含むカビの細胞壁 構成成分であり、イネの細胞膜に局在するCEBiPとOsCERK1がキチン受容体であることがわかっていた。CEBiP及びOsCERK1のMAMPs応答にお ける役割を明らかにするために、相同組換えによる遺伝子破壊法を用いて、それぞれの遺伝子を破壊したイネを作出した。それらを用いた解析により、CEBiPはイネの主要なキチン結合タンパク質でありキチンを特異的に認識すること、一方、OsCERK1はキチン応答に必須の受容体型キナーゼであり、キチン応答に加えて一部のペプチドグリカン応答にも関与することが明らかになった。また、CEBiPとOsCERK1はいずれもいもち病菌感染初期の抵抗性に寄与することが確認された。
4. 陸稲品種「嘉平」のいもち病ほ場抵抗性は複数のQTLから成ることがこれまでわかっていた。今回、それらのQTLの中で最も寄与率が高いPikahei-1(t)の遺伝子を単離・同定し、Pi63と命名した。Pi63は、CC-NBS-LRRタイプのタンパク質をコードし、いもち病菌菌系に対する特異性を有していた。また、Pi63によるいもち病抵抗性の強さは遺伝子の転写レベルと相関していた。これらの結果から、Pi63は真性抵抗性遺伝子であり、「嘉平」に見られる広汎ないもち病菌菌系に対する強いいもち病抵抗性は、Pi63及び菌系特異性の異なる類似の抵抗性遺伝子からなる複数の抵抗性QTLの自然集積により構築されたと考えられる。
5. 改良したWRKY45発現コンストラクトを導入した飼料イネの隔離ほ場栽培を進め、優良系統選抜のための農業形質に関するデータを蓄積した。また、新規感染応答性WRKY45発現コンストラクトによるイネ系統について複合病害抵抗性及び農業形質を調査し、さらに改良されていることを確認した。
研究分担高辻 博志
林 長生
南 栄一
西澤 洋子
森 昌樹
姜 昌杰
菅野 正治
山崎 宗郎
郄橋 章
井上 晴彦
大竹 祐子
予算区分技会交付金研究 委託プロ[次世代ゲノム基盤プロ] 技会・その他 文科省[科研費] 文科省・その他
業績(1)Differences in growth and physiology of rice in response to different saline-alkaline stress factors
(2)High-throughput analysis of rice genes by means of the heterologous full-length cDNA overexpressor (FOX)-hunting system
(3)The rare sugar D-allose acts as a triggering molecule of rice defence via ROS generation
(4)Reverse-genetic approach to verify physiological roles of rice phytoalexins: characterization of a knockdown mutant of OsCPS4 phytoalexin biosynthetic gene in rice
(5)CEBiP is the major chitin oligomer-binding protein in rice and plays a main role in the perception of chitin oligomers
(6)OsJAR1 contributes mainly to biosynthesis of the stress-induced Jasmonoyl-isoleucine involved in defense responses in rice
(7)Genome-wide identification of WRKY45-regulated genes that mediate benzothiadiazole-induced defense responses in rice
(8)Blast resistance of CC-NB-LRR protein Pb1 is mediated by WRKY45 through protein-protein interaction
(9)Rice blast resistance gene Pikahei-1(t), a member of a resistance gene cluster on chromosome 4, encodes a nucleotide-binding site and leucine-rich repeat protein
(10)Ubiquitin ligase EL5 maintains the viability of root meristems by influencing cytokinin-mediated nitrogen effects in rice
(11)WRKY76 is a rice transcriptional repressor playing opposite roles in blast disease resistance and cold stress tolerance
パーマリンクhttps://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/3030203661
収録データベース研究課題データベース

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