Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

植物ウイルス / ファイトプラズマ / 宿主特異性 / ファイロジェン

本研究では植物病原細菌ファイトプラズマのエフェクター機能の解明と、それを利用した革新的遺伝子操作技術の開発ならびに近年蓄積される植物ゲノム情報などを駆使して、植物ウイルスの宿主特異性メカニズムを感受性、抵抗性の両面から分子レベルで解体し、宿主特異性の全容解明を目指す。令和3年度は以下の研究を実施した。
１．ファイトプラズマの花葉化エフェクターファイロジェンの機能解析
ファイロジェンは植物の花を葉に変える植物病原細菌ファイトプラズマ由来のエフェクターである。ファイロジェン、MADS転写因子ならびにプロテアソーム輸送タンパク質であるRAD23の三者間相互作用を解析するとともに、MADS転写因子分解におけるユビキチンの局在解析を行った。その結果、MADS転写因子とRAD23がファイロジェンを介して相互作用し、三者からなる複合体が形成されること、この複合体がプロテアソームとも相互作用していることが分かった。従って、ファイロジェンはユビキチンの代わりに標的MADS転写因子とRAD23との相互作用を直接仲介することで、標的因子のユビキチン非依存的なプロテアソーム分解を誘導すると考えられた。
２．植物ウイルス感受性機構に関する研究
研究代表者らはポテックスウイルスの感染を促進する感受性遺伝子EXA1を同定済みである。EXA1を欠損した植物では単細胞レベルでウイルス複製が極めて強固に阻害されることから、EXA1はポテックスウイルス複製におけるキーファクターであると考えている。そこで、EXA1を用いた酵母two-hybridスクリーニングを行い、EXA1と結合する植物遺伝子の網羅的同定を試みた。その結果、多数の遺伝子が単離されたことから、EXA1は植物ウイルス感染促進を含む様々な反応に関与しているものと推定された。

ナノ病原体 / ファイトプラズマ / 植物ウイルス / 抵抗性遺伝子 / 阻害剤 / 病原性因子 / ファイロジェン / ジャカリン

本研究ではファイトプラズマと植物ウイルスをナノ病原体と総称し、主要な４つの研究テーマを通じてナノ病原体に関する研究を推進した。「抵抗性遺伝子・感受性遺伝子の同定と機能解析」において新規抵抗性遺伝子の同定と機能解明を果たした。「治療薬剤のスクリーニング」では阻害剤スクリーニング系を確立し、阻害剤を発見した。「病原性誘導メカニズムの解明」では新規病原性遺伝子の同定と機能解明を行った。「ナノ病原体の逆遺伝学的解明」では宿主特異性決定因子、病原性因子等の逆遺伝学的解析を行った。これらの成果を通じて、ナノ病原体の統合生物学的理解を図り、学術的にも実用的にも高い価値を有する農学研究を展開した。

本研究の成果は高い学術的・社会的意義を有する。本研究で解明したナノ病原体に対する抵抗性誘導機構やナノ病原体による病原性誘導機構に関する研究は、学際的な研究領域に世界に先駆けて新たなパラダイムを創出する学術的価値の極めて高い研究であり、植物病理学だけでなく、植物生理学、植物形態形成学、微生物学にも幅広く波及する。また、本研究で確立した阻害剤スクリーニング系を用いた阻害剤発見の成果、抵抗性誘導機構解明、病原性誘導機構解明の成果はそれぞれ新規農薬開発、抵抗性品種開発、新規有用品種開発に結びつく極めて実用性の高い成果である。

【研究分担者】
前島健作	東京大学	大学院農学生命科学研究科(農学部)	准教授	(Kakenデータベース)