植物共生微生物が植物に誘導するプライミングのメカニズムの解明

植物の病害抵抗性の一つであるプライミング機構は、通常時の植物において、PRタンパク質などの防御関連遺伝子の発現を伴わず生育に対して影響を及ぼさない一方で、病原菌感染時の植物において、早くあるいは強く病原菌に対して応答することができるという特徴を持っている。しかしながら、その分子メカニズムに関しては明らかにされていないため、本研究は、細菌エンドファイトの共生によってイネ、シロイヌナズナやトマトに誘導されるプライミング機構に関与するシグナル物質を特定することを目的としている。これまでに、細菌エンドファイトが地際および根部に共生しているイネの葉身では2種の特異的なプライミング関連遺伝子の発現が誘導されていることを明らかにしており、これらの遺伝子の発現を指標として地下部から地上部へのシグナル物質の特定を試みた。シグナル物質の抽出材料としては、Azospirillum sp. B510 株懸濁液を処理してプライミングを誘導したイネの葉鞘部分を用いた。溶媒抽出および陰イオンカラム交換クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィーにより活性成分の分離および精製を行った。その結果、精製条件が異なる2種の画分に活性を見出した。それらの精製画分をイネに処理した場合にイネいもち病菌に対する病害抵抗性が誘導され、さらに精製画分を共処理することにより単独処理区よりも強くイネいもち病菌に対する病害抵抗性を誘導することが確認された。また、精製画分をシロイヌナズナに処理した場合には、トマト斑葉細菌病菌に対する病害抵抗性が誘導されなかった。以上の結果より、2種の活性画分に含まれる物質は、同じ部位に蓄積していたことから、同じ経路に作用する物質ではなく、独立した作用によってプライミングを誘導し、イネに特異的なプライミング誘導物質であるという想定外の可能性も見出した。以上の成果は、国内学会で発表を行った。

植物の病害抵抗性の一つであるプライミング機構は、通常時の植物において、PRタンパク質などの防御関連遺伝子の発現を伴わず生育に対して影響を及ぼさない一方で、病原菌感染時の植物において、早くあるいは強く病原菌に対して応答することができるという特徴を持っている。しかしながら、その分子メカニズムに関しては明らかにされていないため、本研究は、細菌エンドファイトの共生によってイネ、シロイヌナズナやトマトに誘導されるプライミング機構に関与するシグナル物質を特定することを目的としている。これまでに、細菌エンドファイトが地際および根部に共生しているイネの葉身では2種の特異的なプライミング関連遺伝子の発現が誘導されていることを明らかにしており、これらの遺伝子の発現を指標として地下部から地上部へのシグナル物質の特定を試みた。シグナル物質の抽出材料としては、Azospirillum sp. B510 株懸濁液を処理してプライミングを誘導したイネの葉鞘部分を用いた。溶媒抽出および陰イオンカラム交換クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィーにより活性成分の分離および精製を行った。その結果、精製条件が異なる2種の画分に活性を見出した。それらの精製画分をイネに処理した場合にイネいもち病菌に対する病害抵抗性が誘導され、さらに精製画分を共処理することにより単独処理区よりも強くイネいもち病菌に対する病害抵抗性を誘導することが確認された。また、精製画分をシロイヌナズナに処理した場合には、トマト斑葉細菌病菌に対する病害抵抗性が誘導されなかった。以上の結果より、2種の活性画分に含まれる物質は、同じ部位に蓄積していたことから、同じ経路に作用する物質ではなく、独立した作用によってプライミングを誘導し、イネに特異的なプライミング誘導物質であるという想定外の可能性も見出した。以上の成果は、国内学会で発表を行った。