レクチン遺伝子プールを利用した広域ウイルス抵抗性植物開発の新戦略

昨年度行ったNicotiana benthamianaの展開葉における免疫沈降実験により、レクチン型抵抗性遺伝子JAX1が野生型potato virus X（PVX）株の複製酵素（RdRp）と相互作用すること、抵抗性打破PVX株のRdRpとは相互作用しないことを明らかにした。この結果は、JAX1の標的がウイルスのRdRpであることを示唆していた。そこで今年度は、JAX1抵抗性の分子機構の解明に焦点を絞りさらなる解析を行った。脱液胞化タバコBY-2プロトプラスト抽出液（BYL）を用いたJAX1抵抗性機構の生化学的な解析を試みた。BYLにPVXのRNAおよび翻訳や複製の基質を加え反応させたところ、RdRpの翻訳およびウイルスRNAの複製を確認した。BYLにJAX1のRNAを加え翻訳させた後に同様の解析を行ったところ、PVXのRdRpの翻訳は阻害されなかったがウイルスRNAの複製は阻害された。PVXのRNA添加後、様々なタイミングでJAX1を添加したところ、JAX1を早期に添加するほど高効率に複製が阻害された。また、膜画分を除いたBYL（mdBYL）にPVXのRNAを加え反応させると、RdRpを含む約1,000 kDaの巨大な複合体が検出された。JAX1存在下において、野生型PVX株および抵抗性打破PVX株のRNAを用いて同様の解析を行ったところ、野生型PVXのRdRpの巨大複合体にはJAX1が検出されるが、抵抗性打破株のRdRpの当該複合体にはJAX1が検出されないことが明らかとなった。以上から、JAX1はポテックスウイルスRdRpの巨大複合体にターゲティングし、複製を阻害することで抵抗性を発揮することが明らかとなった。これにより、レクチンによる植物ウイルス抵抗性の分子機構を初めて解明することができた。

昨年度行ったNicotiana benthamianaの展開葉における免疫沈降実験により、レクチン型抵抗性遺伝子JAX1が野生型potato virus X（PVX）株の複製酵素（RdRp）と相互作用すること、抵抗性打破PVX株のRdRpとは相互作用しないことを明らかにした。この結果は、JAX1の標的がウイルスのRdRpであることを示唆していた。そこで今年度は、JAX1抵抗性の分子機構の解明に焦点を絞りさらなる解析を行った。脱液胞化タバコBY-2プロトプラスト抽出液（BYL）を用いたJAX1抵抗性機構の生化学的な解析を試みた。BYLにPVXのRNAおよび翻訳や複製の基質を加え反応させたところ、RdRpの翻訳およびウイルスRNAの複製を確認した。BYLにJAX1のRNAを加え翻訳させた後に同様の解析を行ったところ、PVXのRdRpの翻訳は阻害されなかったがウイルスRNAの複製は阻害された。PVXのRNA添加後、様々なタイミングでJAX1を添加したところ、JAX1を早期に添加するほど高効率に複製が阻害された。また、膜画分を除いたBYL（mdBYL）にPVXのRNAを加え反応させると、RdRpを含む約1,000 kDaの巨大な複合体が検出された。JAX1存在下において、野生型PVX株および抵抗性打破PVX株のRNAを用いて同様の解析を行ったところ、野生型PVXのRdRpの巨大複合体にはJAX1が検出されるが、抵抗性打破株のRdRpの当該複合体にはJAX1が検出されないことが明らかとなった。以上から、JAX1はポテックスウイルスRdRpの巨大複合体にターゲティングし、複製を阻害することで抵抗性を発揮することが明らかとなった。これにより、レクチンによる植物ウイルス抵抗性の分子機構を初めて解明することができた。