植物病原毒素を用いたケミカルバイオロジーによるプログラム細胞死の分子機構解明

植物の防御応答においてプログラム細胞死(PCD)は重要な役割を果たす。病原菌に攻撃された植物は、病原菌のPAMPs、エフェクタータンパク質などを認識し、過敏感細胞死(HR細胞死)と呼ばれるPCDを誘導する。植物は、死細胞に病原菌を封じ込めることで全身への病原菌の蔓延を防ぐ。HR細胞死の誘導のタイミング、強度が変化した変異体植物においては、野生型の植物に比べて病原菌が蔓延することが報告されている。HR細胞死に関与する様々な因子が単離され解析されてきたが、植物のPCDのシグナル伝達経路の全貌は不明である。本研究では、植物病原毒素であるAAL毒素とAAL毒素に感受性のNicotiana umbraticaをモデル植物とした新たな実験系を構築し、PCDの分子機構の解明を試みた。これまでに、エチレン経路およびその下流で働く転写因子であるNuERF4がAAL毒素胞死に関与することを見いだした。NuERF4が制御する因子を単離し、細胞死に関与する因子を同定することができれば、細胞死の強度や誘導のタイミングを調節できると期待できる。NuERF4に制御される細胞死に関与する因子を単離し、植物のPCDに関する新たな知見を得るとともに、分子育種のための新たなツールを得ることを目的とする。本年度は、NuERF4の制御する遺伝子を網羅的に解析するために、ゲノム情報が明らかであり、マイクロアレイ等の網羅的解析手法が用いられるArabidopsis thalianaをモデル植物として用いた。A.thalianaにおいてのNuERF4ホモログであるAEH1(A.thaliana ERF4 homolog 1)を単離し、AEH1がAAL毒素細胞死に関与することを明らかにした。野生型とAEH1恒常発現体を比較して、発現量が増加する遺伝子をマイクロアレイ解析により調べた。発現が変化する遺伝子を、AAL毒素感受性のA.thalianaをAAL毒素で処理した時に発現量が変化する遺伝子のデータベースと比較し、AAL毒素細胞死誘導時に発現がAEH1に制御される遺伝子を単離した。

植物の防御応答においてプログラム細胞死(PCD)は重要な役割を果たす。病原菌に攻撃された植物は、病原菌のPAMPs、エフェクタータンパク質などを認識し、過敏感細胞死(HR細胞死)と呼ばれるPCDを誘導する。植物は、死細胞に病原菌を封じ込めることで全身への病原菌の蔓延を防ぐ。HR細胞死の誘導のタイミング、強度が変化した変異体植物においては、野生型の植物に比べて病原菌が蔓延することが報告されている。HR細胞死に関与する様々な因子が単離され解析されてきたが、植物のPCDのシグナル伝達経路の全貌は不明である。本研究では、植物病原毒素であるAAL毒素とAAL毒素に感受性のNicotiana umbraticaをモデル植物とした新たな実験系を構築し、PCDの分子機構の解明を試みた。これまでに、エチレン経路およびその下流で働く転写因子であるNuERF4がAAL毒素胞死に関与することを見いだした。NuERF4が制御する因子を単離し、細胞死に関与する因子を同定することができれば、細胞死の強度や誘導のタイミングを調節できると期待できる。NuERF4に制御される細胞死に関与する因子を単離し、植物のPCDに関する新たな知見を得るとともに、分子育種のための新たなツールを得ることを目的とする。本年度は、NuERF4の制御する遺伝子を網羅的に解析するために、ゲノム情報が明らかであり、マイクロアレイ等の網羅的解析手法が用いられるArabidopsis thalianaをモデル植物として用いた。A.thalianaにおいてのNuERF4ホモログであるAEH1(A.thaliana ERF4 homolog 1)を単離し、AEH1がAAL毒素細胞死に関与することを明らかにした。野生型とAEH1恒常発現体を比較して、発現量が増加する遺伝子をマイクロアレイ解析により調べた。発現が変化する遺伝子を、AAL毒素感受性のA.thalianaをAAL毒素で処理した時に発現量が変化する遺伝子のデータベースと比較し、AAL毒素細胞死誘導時に発現がAEH1に制御される遺伝子を単離した。