研究の目的
イネにおける病害抵抗性に関するシグナル伝達経路を解明するとともに、病原菌とイネとの感染初期における相互作用を解析し、得られた成果を病害防除技術開発に応用する。
研究項目及び実施体制(◎は研究代表者)
- エリシター受容体を介したシグナル伝達機構の解明
(渋谷直人、賀来華江/明治大学農学部) - イネの病害抵抗性を制御する遺伝子ネットワークの解明
(◎山根久和、岡田憲典/東京大学生物生産工学研究センター) - イネいもち病感染初期過程におけるシグナル伝達機構の解明
(南 栄一、西澤洋子、秋本千春/独立行政法人農業生物資源研究所)
研究の内容及び主要成果
- 植物病原菌由来の代表的な分子パターン (MAMPs) の一つであるキチンエリシターの受容体複合体構成因子として、イネからOsCERK1、CEBiP、CEBiP2、シロイヌナズナからCERK1を同定することに成功した。
- イネの受容体様キナーゼであるOsTHRK1が、イネいもち病菌細胞壁のβグルカンに結合し、βグルカンエリシター受容体として防御応答に関与する可能性を示した。
- イネにおけるエリシター誘導の基礎的抵抗性発現において、エリシター早期応答性の転写因子であるOsWRKY53が分子スイッチの一つとして機能することを明らかにするとともに、その過剰発現によりイネにイネいもち病抵抗性を付与することが可能なことを示した。
- イネの代表的な病害抵抗性反応の一つであるジテルペン型ファイトアレキシンの生合成系の全容を遺伝子レベルで解明し、その発現制御に関わるマスター転写因子OsTGAP1を同定した。
- イネにおけるキチンエリシターの受容により誘導される種々の防御応答関連遺伝子の発現がMAPKカスケード下流に位置することを見出した。
- イネいもち病菌が有する初期感染補助因子として、分泌型カタラーゼ、2'-デオキシウリジンを同定した。
- CEBiPを改変し、強力な抵抗性を誘導するキメラ受容体を発現するイネの作出に成功した。
見込まれる波及効果
本研究で得られた成果は、遺伝子組換えによる病害耐性植物の育種や病害抵抗性賦活型農薬探索法の開発などに広く応用が可能で、新規かつ有効性が高い病害抵抗性付与技術の開発に大きく貢献できると考えられる。
主な発表論文
- Kaku, H., et al.: Plant cells recognize chitin fragments for defense signaling through a novel plasma membrane receptor. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103: 11086-11091 (2006)
- Miya, A., et al.: CERK1, a LysM receptor kinase, is essential for chitin elicitor signaling in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104: 19613-19618 (2007)
- Shimura, K., et al.: Identification of a biosynthetic gene cluster in rice for momilactones. J. Biol. Chem. 282: 34013-34018 (2007)
- Okada, A., et al.: OsTGAP1, a bZIP transcription factor, coordinately regulates the inductive production of diterpenoid phytoalexins in rice. J. Biol. Chem. 284: 26510-26518 (2009)
- Kato, T., et al.: Differential responses of rice to inoculation with wild-type and nonpathogenic mutants of Magnaporthe oryzae. Plant Mol. Biol. 70: 617-625 (2009)
研究のイメージ
