植物病原糸状菌の侵入器官の形態形成と細胞周期の制御機構に関する研究

一般に糸状菌の形態形成は適切な細胞周期進行に基づいて行われるが、植物病原糸状菌において細胞周期制御と感染過程における形態分化の関連性に関する研究事例は極めて限られている。申請者はこれまでに、ウリ科植物を宿主とするウリ類炭疽病菌の植物への病原性にはRab GAP複合体を構成するBub2/Bfa1によるG1/S期の移行抑制が必要であることを明らかにしてきた。一方で、酵母や非植物病原糸状菌におけるこれらの相同遺伝子はG1/S期の進行制御には関与せずM期の進行制御や隔壁形成に関与することから、本シグナルカスケードは生物種によって異なる機能を持つ可能性が示唆される。本年度は、第一にマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析により、GAP複合体制御下の遺伝子発現変動を検討した。その結果、bub2破壊株ではDNA合成酵素やDNAヘリカーゼといったDNA複製に関与するタンパク質をコードする遺伝子群の顕著な発現上昇が認められた。加えて転写因子、小型分泌タンパク質、糖質関連酵素、膜輸送体に関連する遺伝子に関しても大幅な発現変動が認められ、これらの遺伝子発現の変動が病原性低下の要因となる可能性が強く示唆された。また、ウリ類炭疽病菌と同様に付着器と呼ばれる侵入器官を介した植物感染を行う植物病原菌におけるGAP複合体の機能の保存性を検討した。その結果、アブラナ科炭疽病菌、イネいもち病菌におけるbub2破壊株はG1/S期が異常に早期化した上に、核分裂に伴う隔壁形成の頻度が顕著に低下し、宿主植物への侵入能力が顕著に低下した。以上の結果は、本GAP複合体による制御機構が炭疽病菌といもち病菌に共通して存在し機能することを示しており、付着器を介した植物感染を行う植物病原糸状菌が独自の細胞周期、隔壁形成制御機構を獲得してきた可能性を示唆する。

一般に糸状菌の形態形成は適切な細胞周期進行に基づいて行われるが、植物病原糸状菌において細胞周期制御と感染過程における形態分化の関連性に関する研究事例は極めて限られている。申請者はこれまでに、ウリ科植物を宿主とするウリ類炭疽病菌の植物への病原性にはRab GAP複合体を構成するBub2/Bfa1によるG1/S期の移行抑制が必要であることを明らかにしてきた。一方で、酵母や非植物病原糸状菌におけるこれらの相同遺伝子はG1/S期の進行制御には関与せずM期の進行制御や隔壁形成に関与することから、本シグナルカスケードは生物種によって異なる機能を持つ可能性が示唆される。本年度は、第一にマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析により、GAP複合体制御下の遺伝子発現変動を検討した。その結果、bub2破壊株ではDNA合成酵素やDNAヘリカーゼといったDNA複製に関与するタンパク質をコードする遺伝子群の顕著な発現上昇が認められた。加えて転写因子、小型分泌タンパク質、糖質関連酵素、膜輸送体に関連する遺伝子に関しても大幅な発現変動が認められ、これらの遺伝子発現の変動が病原性低下の要因となる可能性が強く示唆された。また、ウリ類炭疽病菌と同様に付着器と呼ばれる侵入器官を介した植物感染を行う植物病原菌におけるGAP複合体の機能の保存性を検討した。その結果、アブラナ科炭疽病菌、イネいもち病菌におけるbub2破壊株はG1/S期が異常に早期化した上に、核分裂に伴う隔壁形成の頻度が顕著に低下し、宿主植物への侵入能力が顕著に低下した。以上の結果は、本GAP複合体による制御機構が炭疽病菌といもち病菌に共通して存在し機能することを示しており、付着器を介した植物感染を行う植物病原糸状菌が独自の細胞周期、隔壁形成制御機構を獲得してきた可能性を示唆する。