トマト誘導全身抵抗性におけるエリシターと信号伝達経路の同定

[研究目的]植物生長促進菌類(PGPF)は、植物の生長を促進するだけでなく、植物体に病害抵抗性を誘導する。この抵抗性は、誘導全身抵抗性(ISR)とよばれる。PGPFによるISRの誘導機構については不明な部分が多く、とくに土壌伝染病に対するISRについてはほとんど解明されていない。そこで、本研究では、トマトの土壌伝染病(青枯病および萎ちょう病)における、PGPFによるISR誘導を明らかにし、誘導に関与する信号伝達経路について解析を行った。[研究成果]1.PGPFによるトマト青枯病抵抗性誘導方法:前年度に選抜したPGPF4菌株から2菌株を選び、青枯病受性トマトの種子に接種後、人工気象器で生育した。2週間後、トマトの根に青枯病菌をチャレンジ接種し、青枯病の発病を観察した。また、経時的に根を回収し、フェニルアラニンアンモニアリアーゼ(PAL)、ペルオキシダーゼ(POX)、およびグルカナーゼ(GLU)の酵素活性を定量するとともに、これらの酵素遺伝子の発現変化をリアルタイムRT-PCRによって調べた。結果:2菌株のPGPFを種子接種したトマトは、青枯病の発病をそれぞれ57%および49%抑制した。また、PGPFを接種したトマトでは、防御関連酵素が誘導された。PAL活性は、青枯病菌接種後24時間に最高となりその後低下した。POXとGLUの活性は接種後24時間後に高くなり、その後一定していた。PAL、POX、およびGLUの遺伝子発現は、酵素活性の経時変化と類似していた。これらの結果から、PGPFをあらかじめ種子に接種したトマトでは、青枯病菌のチャレンジ接種に際して、PAL、POX、およびGLUの生合成を迅速に誘導することが明らかになった。2.PGPFによるトマト萎ちょう病抵抗性誘導方法:萎ちょう病感受性品種、サリチル酸経路欠損株(NahG)、ジャスモン酸経路欠損株(def1)の種子に、前年度に選抜したPGPFを接種し、人工気象器で生育した(種子接種区)。また、各トマト品種の苗の根をPGPF培養ろ液で処理し、同様に人工気象器で生育した(培養ろ液処理区)。さらに、オートクレープ滅菌したコムギ種子にPGPF菌を接種して得た培養物を混和した土壌(コムギ種子培養物混和土:BGS)を調製し、これにトマト種子を播種した(BGS区)。2週間後、トマトの根に萎ちょう病菌をチャレンジ接種し、トマトの発病程度を90日間観察・比較した。結果:種子接種区およびBGS区は、感受性品種の萎ちょう病発病率を、44～50%抑制した。def1では発病が抑制されなかったことから、PGPFによる萎ちょう病抵抗性誘導へのジャスモン酸経路の関与が示唆された。植物体のジャスモン酸およびサリチル酸を定量した結果、種子接種区およびBGS区では、ジャスモン酸の蓄積がみとめられた。

[研究目的]植物生長促進菌類(PGPF)は、植物の生長を促進するだけでなく、植物体に病害抵抗性を誘導する。この抵抗性は、誘導全身抵抗性(ISR)とよばれる。PGPFによるISRの誘導機構については不明な部分が多く、とくに土壌伝染病に対するISRについてはほとんど解明されていない。そこで、本研究では、トマトの土壌伝染病(青枯病および萎ちょう病)における、PGPFによるISR誘導を明らかにし、誘導に関与する信号伝達経路について解析を行った。[研究成果]1.PGPFによるトマト青枯病抵抗性誘導方法:前年度に選抜したPGPF4菌株から2菌株を選び、青枯病受性トマトの種子に接種後、人工気象器で生育した。2週間後、トマトの根に青枯病菌をチャレンジ接種し、青枯病の発病を観察した。また、経時的に根を回収し、フェニルアラニンアンモニアリアーゼ(PAL)、ペルオキシダーゼ(POX)、およびグルカナーゼ(GLU)の酵素活性を定量するとともに、これらの酵素遺伝子の発現変化をリアルタイムRT-PCRによって調べた。結果:2菌株のPGPFを種子接種したトマトは、青枯病の発病をそれぞれ57%および49%抑制した。また、PGPFを接種したトマトでは、防御関連酵素が誘導された。PAL活性は、青枯病菌接種後24時間に最高となりその後低下した。POXとGLUの活性は接種後24時間後に高くなり、その後一定していた。PAL、POX、およびGLUの遺伝子発現は、酵素活性の経時変化と類似していた。これらの結果から、PGPFをあらかじめ種子に接種したトマトでは、青枯病菌のチャレンジ接種に際して、PAL、POX、およびGLUの生合成を迅速に誘導することが明らかになった。2.PGPFによるトマト萎ちょう病抵抗性誘導方法:萎ちょう病感受性品種、サリチル酸経路欠損株(NahG)、ジャスモン酸経路欠損株(def1)の種子に、前年度に選抜したPGPFを接種し、人工気象器で生育した(種子接種区)。また、各トマト品種の苗の根をPGPF培養ろ液で処理し、同様に人工気象器で生育した(培養ろ液処理区)。さらに、オートクレープ滅菌したコムギ種子にPGPF菌を接種して得た培養物を混和した土壌(コムギ種子培養物混和土:BGS)を調製し、これにトマト種子を播種した(BGS区)。2週間後、トマトの根に萎ちょう病菌をチャレンジ接種し、トマトの発病程度を90日間観察・比較した。結果:種子接種区およびBGS区は、感受性品種の萎ちょう病発病率を、44～50%抑制した。def1では発病が抑制されなかったことから、PGPFによる萎ちょう病抵抗性誘導へのジャスモン酸経路の関与が示唆された。植物体のジャスモン酸およびサリチル酸を定量した結果、種子接種区およびBGS区では、ジャスモン酸の蓄積がみとめられた。