Elucidation of the molecular mechanism of disease resistance through abscisic acid receptor in wheat

植物ホルモンのアブシシン酸(ABA)は乾燥ストレスに重要な役割を果たす。ABA受容体を過剰発現させたコムギ(TaPYLox)は耐乾性を示す。従来、耐乾性と病害抵抗性は拮抗関係にあるとされていたが、驚くべきことにTaPYLoxはうどんこ病菌に抵抗性を示す形質を獲得していた。この性質はサリチル酸(SA)の過剰蓄積に依存していた。また、外部からABAを投与したり、乾燥ストレスによって内生ABA量を増加させても、内生SAが減少することはなかった。また、うどんこ病菌感染において、SAが蓄積してもABAが減少することはなかったため、コムギではABAとSAの拮抗作用がないことが明らかになった。興味深い事に、ABA受容体のタンパク質量を安定化させることが知られている高濃度のABAを投与すると、導入したABA受容体のタンパク質が蓄積し、その蓄積と相関して内生SA量も蓄積した。また、TaPYLoxでは、SA生合成の鍵転写因子SARD1、WAKY33、CBP60gなどの遺伝子の発現がうどんこ病菌感染前から高く発現しており、SA生合成の律速酵素のICS1とICS2遺伝子も強く発現していた。また、フェニルアラニンを前駆体とするSA生合成酵素遺伝子であるPAL1や4CL3遺伝子の発現も上昇していた。これが要因となってSAの過剰蓄積が起きていると予想された。コムギABA受容体がどのようにSA生合成を制御しているかを明らかにするために、TaPYLoxで導入しているTaPYL4::GFPのGFPタグを用いてプルダウンを行い、定量型高分解能精密質量分析計(Orbitrap Exploris 480)を用いて網羅的にTaPYL4と相互作用する因子の特定を行った。その結果、従来ABA受容体の標的タンパク質であるPP2C以外の新規のタンパク質を同定することができた。

植物ホルモンのアブシシン酸(ABA)は乾燥ストレスに重要な役割を果たす。ABA受容体を過剰発現させたコムギ(TaPYLox)は耐乾性を示す。従来、耐乾性と病害抵抗性は拮抗関係にあるとされていたが、驚くべきことにTaPYLoxはうどんこ病菌に抵抗性を示す形質を獲得していた。この性質はサリチル酸(SA)の過剰蓄積に依存していた。また、外部からABAを投与したり、乾燥ストレスによって内生ABA量を増加させても、内生SAが減少することはなかった。また、うどんこ病菌感染において、SAが蓄積してもABAが減少することはなかったため、コムギではABAとSAの拮抗作用がないことが明らかになった。興味深い事に、ABA受容体のタンパク質量を安定化させることが知られている高濃度のABAを投与すると、導入したABA受容体のタンパク質が蓄積し、その蓄積と相関して内生SA量も蓄積した。また、TaPYLoxでは、SA生合成の鍵転写因子SARD1、WAKY33、CBP60gなどの遺伝子の発現がうどんこ病菌感染前から高く発現しており、SA生合成の律速酵素のICS1とICS2遺伝子も強く発現していた。また、フェニルアラニンを前駆体とするSA生合成酵素遺伝子であるPAL1や4CL3遺伝子の発現も上昇していた。これが要因となってSAの過剰蓄積が起きていると予想された。コムギABA受容体がどのようにSA生合成を制御しているかを明らかにするために、TaPYLoxで導入しているTaPYL4::GFPのGFPタグを用いてプルダウンを行い、定量型高分解能精密質量分析計(Orbitrap Exploris 480)を用いて網羅的にTaPYL4と相互作用する因子の特定を行った。その結果、従来ABA受容体の標的タンパク質であるPP2C以外の新規のタンパク質を同定することができた。