寄生植物ストライガへの耐性機構の解明

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MAMPsにより遺伝子発現が上昇する、3つの類似したユビキチンE3酵素遺伝子「PUB22」、「PUB23」、「PUB24」に着目し、これらの遺伝子が、MAMPsが誘導する防御反応で、どのような役割を持つのかを調べた。細菌の鞭毛由来のMAMPを植物に与えるとPUB22、PUB23、PUB24のいずれも1時間以内という早い時間で遺伝子発現が誘導された。また、病原菌が感染した場合に、これらの遺伝子が、植物のどの部分で発現するかを解析した。3つの遺伝子それぞれからプロモーターを取り出し、レポーター遺伝子のGUSにつないだ形質転換体を作成した。この植物ではPUB22、PUB23、PUB24遺伝子が発現した細胞が青く染まります。これに植物病原菌の、べと病菌を感染させたところ、菌糸の通り道に沿って細胞が青く染まった。このことから、病原菌に触れた細胞でPUB22、PUB23、PUB24遺伝子が活発に働くことが分かりました。さらに、これらの遺伝子の変異体を取得し、掛け合わせの手法を使って3つの遺伝子すべてに変異を持つ3重変異体を作成し、MAMPsに対する防御応答を解析しました。野生型では、MAMPsにさらされると、活性酸素生成や防御遺伝子の発現誘導が起こります。興味深いことに、3重変異体は、異なった種類のMAMPに対する防御応答を野生型より強く誘導しました。また、3重変異体は、トマト斑葉細菌病菌に対する抵抗性が野生型より約32倍に上昇していました。また、べと病菌に対する抵抗性も上昇していました。これらの結果から、PUB22、PUB23、PUB24遺伝子は、細菌、卵菌など外敵の種類によらず、ユビキチン化反応を介して自然免疫能を抑制するブレーキ役として働く機能を持っていることが判明した。