アブラナ科植物による共生糸状菌の潜在的病原性の抑制機構の解明と応用展開

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糸状菌Colletotrichum tofildiae（Ct）は、アブラナ科植物シロイヌナズナと共生関係を構築し、リン欠乏環境下で宿主植物のリン栄養獲得を助ける。シロイヌナズナはトリプトファン（Trp）代謝物を介して、Ctの潜在的病原性を抑えることで共生関係を構築するが、その分子基盤は不明であった。Trp代謝の初発反応を担うCYP79B2およびCYP79B3を欠損したシロイヌナズナ変異体（cyp79B2 cyp79B3）では、Ctの感染が拡大し宿主の生育を阻害する。Trp代謝物をcyp79B2 cyp79B3に投与し、Ctの初期感染を解析した結果、複数の代謝物で菌体量の低下が認められた。それらの中で、4MI3Aは直接的な抗菌活性を示さず、シロイヌナズナの防御応答である細胞壁のカロース蓄積に寄与することで、Ctの過度な感染拡大を抑えることを突き止めた。病原微生物はエフェクターと呼ばれるタンパク質を分泌し、宿主植物の防御応答を攪乱することで、感染を拡大する。cyp79B2 cyp79B3感染初期に遺伝子発現が誘導されるCtのエフェクター候補（CSEP）として11遺伝子を同定した。これらを恒常的に発現するシロイヌナズナ形質転換体を用いてCtの初期感染を解析した結果、2つのCSEPで菌体量の増加が認められた。Colletotrichum属で広く保存されているCSEP2に着目し、その作用機序を調べた結果、CSEP2は防御応答時のカロース蓄積を抑制することが示された。4MI3Aを投与したCSEP2発現シロイヌナズナ形質転換体は、野生型植物（WT）と同程度のカロース蓄積を示したことから、CSEP2は4MI3Aに至るTrp代謝経路を阻害し、感染時のカロース蓄積誘導を抑制することが示唆された。