気候変動時代の病害防除を見据えた植物病原細菌研究のパラダイムシフトへの挑戦

本研究では、植物病原細菌Pseudomonas syringaeが高湿度環境で発揮するエフェクターに依存しない病原性発現機構の解明を目的としている。そのために、（研究項目１）植物体内増殖を病原性の指標として、その程度が高湿度環境下で変化するP. syringae変異体をスクリーニングし、（研究項目2）その原因遺伝子によって制御される生理機能を明らかにすることを目指した。（研究項目1）エフェクターを分泌できないP. syringae変異体の恒常的発光株“hrcC-lux”を独自に作出した。hrcC-luxのTn5トランスポゾン変異体ライブラリを構築し、発光レベルを指標とした定量的スクリーニングにより、高湿度環境下における増殖量が変化する変異体を選抜した。およそ1600変異体のスクリーニングから、35変異体を選抜した。このうちの30変異体については、TAIL-PCR法やinverse PCR法によってTn5トランスポゾンの挿入位置を同定した。（研究項目2）研究項目１で同定した原因遺伝子の中には、ヌクレオチド代謝、ヘム合成、解糖系やTCA回路に関与する遺伝子が含まれていた。これらの代謝経路に加えて、種々のアミノ酸合成に必要な遺伝子も含まれていた。興味深いことに、これらのアミノ酸合成遺伝子は、高湿度におけるエフェクター非依存的な増殖に必要であったが、それぞれのアミノ酸合成経路の寄与度は異なることが分かった。この結果は、相同組換えにより新たに作成した遺伝子欠損変異体を用いた解析からも裏付けられた。また、同定した原因遺伝子の中には、二成分制御系を構成するレスポンスレギュレーターが含まれていた。遺伝子欠損変異体を用いたさらなる解析から、このレスポンスレギュレーターとそのパートナーとして働くセンサーキナーゼの両者が、高湿度における爆発的な増殖に必要であることを明らかにした。

本研究では、植物病原細菌Pseudomonas syringaeが高湿度環境で発揮するエフェクターに依存しない病原性発現機構の解明を目的としている。そのために、（研究項目１）植物体内増殖を病原性の指標として、その程度が高湿度環境下で変化するP. syringae変異体をスクリーニングし、（研究項目2）その原因遺伝子によって制御される生理機能を明らかにすることを目指した。（研究項目1）エフェクターを分泌できないP. syringae変異体の恒常的発光株“hrcC-lux”を独自に作出した。hrcC-luxのTn5トランスポゾン変異体ライブラリを構築し、発光レベルを指標とした定量的スクリーニングにより、高湿度環境下における増殖量が変化する変異体を選抜した。およそ1600変異体のスクリーニングから、35変異体を選抜した。このうちの30変異体については、TAIL-PCR法やinverse PCR法によってTn5トランスポゾンの挿入位置を同定した。（研究項目2）研究項目１で同定した原因遺伝子の中には、ヌクレオチド代謝、ヘム合成、解糖系やTCA回路に関与する遺伝子が含まれていた。これらの代謝経路に加えて、種々のアミノ酸合成に必要な遺伝子も含まれていた。興味深いことに、これらのアミノ酸合成遺伝子は、高湿度におけるエフェクター非依存的な増殖に必要であったが、それぞれのアミノ酸合成経路の寄与度は異なることが分かった。この結果は、相同組換えにより新たに作成した遺伝子欠損変異体を用いた解析からも裏付けられた。また、同定した原因遺伝子の中には、二成分制御系を構成するレスポンスレギュレーターが含まれていた。遺伝子欠損変異体を用いたさらなる解析から、このレスポンスレギュレーターとそのパートナーとして働くセンサーキナーゼの両者が、高湿度における爆発的な増殖に必要であることを明らかにした。