研究の目的
プラントアクティベーター(病害抵抗性誘導物質)は植物が持つ内在性の防御システムを活性化して病害を防除する化合物であり、生態系自体への直接の影響は少なく環境に対する負荷を大幅に軽減することが期待できる。本課題ではアブラナ科作物の代表であるハクサイを対象として、プラントアクティベーターを中心とした環境負荷低減型の病害防除技術を確立するための基盤整備を行う。本課題により、プラントアクティベーターの新規開発と利用に道を拓き、環境負荷低減型かつ循環・持続型農業の推進に貢献することを目指す。
研究項目及び実施体制(◎は研究代表者)
- 新規プラントアクティベーターの検索および評価と病害応答診断アレイの開発
(◎鳴坂 義弘/岡山県生物科学総合研究所) - 病害応答診断技術開発のためのハクサイゲノムリソースとデータベースの整備
(安部 洋/独立行政法人 理化学研究所 バイオリソースセンター) - ハクサイゲノムリソースを利用した土壌病害応答診断技術の開発
(畠山 勝徳/独立行政法人 農業・食品産業技術総合研究機構 野菜茶業研究所)
研究の内容及び主要成果
- 大規模スクリーニングにより138個の新規プラントアクティベーター候補化合物を取得し、根こぶ病、黄化病、炭疽病及び黒斑細菌病などに対して防除効果を有する化合物を得た。
- ハクサイ完全長cDNAライブラリー及びハクサイ根ESTライブラリーなどからユニークな10,000クローンを得、これらを用いてハクサイマイクロアレイを構築した。さらに、ハクサイゲノム情報を中心とした統合的データベースABRANA(Arabidopsis and Brassica Network Access)を開発した。
- アブラナ科野菜類炭疽病菌、青枯病菌、トマト斑葉細菌病菌に対するシロイヌナズナ抵抗性遺伝子(RPS4とRRS1)を同定し、デュアル抵抗性遺伝子モデルの発見に至った。
見込まれる波及効果
本研究で得られた新規化合物群はプラントアクティベーターを開発するための重要な知見(新規骨格)を提供する。これら化合物をドラックデザインし、アブラナ科作物の病害防除に適応するプラントアクティベーターが開発できれば、日本の知財を豊かにし、かつ、環境負荷低減型の農業を推進できる。また、本研究により、ハクサイのゲノムリソース、DNAデータベース、マイクロアレイを整備した。これらを用いることで、農薬の効果の診断・評価、育種母本の評価の効率化が達成され、新品種の開発、農薬の創薬の速度を高め、開発に要するリスクや経費を抑制することができる。
主な発表論文
- Suzuki, Y., et al.: Geographical origin of polished rice based on multiple element and stable isotope analyses. Food Chemistry, 109: 470-475 (2008)
- Nakashita, R., et al.: Stable carbon, nitrogen, and oxygen isotope analysis as a potential tool for verifying geographical origin of beef. Analytica Chimica Acta,618: 148-152 (2008)
- Yamamoto, M., et al.: Application of chromatography/combustion/isotope ratio mass spectrometry for stuying nutrition and biosynthesis in plants. Chemistry Letters,38:696-697(2009)
- 中下留美子他: 生元素安定同位体比解析による養殖ウナギの産地判別の可能性. 日本食品科学工学会誌.56:495-497 (2009)
- Narusaka Y., et al. : High-throughput screening for plant defense activators using a β–glucuronidase-reporter gene assay in Arabidopsis thaliana. Plant Biotechnology 26 : 345-349 (2009)
Abe H., et al. : Jasmonate-dependent plant defense restricts thrips performance and preference. BMC Plant Biology9 : 97, 1-12 (2009)
Narusaka M., et al. : RRS1 and RPS4 provide a dual Resistance-gene system against fungal and bacterial pathogens.The Plant Journal 60 : 218-226 (2009)
Birker D., et al. : A locus conferring resistance to Colletotrichum higginsianum is shared by four geographically distinct Arabidopsis accessions. The Plant Journal 60 : 602-613 (2009)
Hatakeyama K. et al. : Mapping of quantitative trait loci for high level of self-incompatibility in Brassica rapa L.Genome, accepted
研究のイメージ
