Function and evolution of rice NLR genes

水稻NLR基因的功能和进化

基本信息

批准号：
20H00421
负责人：
寺内良平
金额：
$ 29.2万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当初計画に従い、研究を実施した。今年度の研究実績は下記の通りである。(1) Pik NLRの IDのエンジニアリングによる抵抗性遺伝子認識特異性の拡大: 申請者らは、現在までにPik-1 NLR Integrated Domain (ID)であるHMAドメインの結晶構造解析により、AVR-PikとHMA-IDの相互作用に重要な原子間相互作用を特定した。一方AVR-Pikは、その宿主標的因子としてsmall HMA1(sHMA1)タンパク質に結合して安定化することを見出した。そこで、Pikp-1のIDのHMAとsHMAを交換して、多様なAVR-Pik対立遺伝子を認識することが可能なNLRを生成するコンストラクトを作成し、イネ形質転換を開始した。(2)Pias/Pia NLRの機能と進化の解明: エンジニアリング新規に同定したPias NLR遺伝子座を構成するPias-1とPias-2遺伝子の詳細な多型解析を実施した。その結果、Pias-2座が高度に多型で、多くの種類のIDを保有する対立遺伝子が見出された。Pias-2遺伝子座には、trans-species polymorphismが見出され、本遺伝子座にbalancing selectionが働いていることが示唆された。Pias－2のID交換によるNLRエンジニアリング実験に着手した。(3)NLRネットワークの機能解明: Pia遺伝子座近傍には、10個以上のNLR遺伝子がクラスターとなって存在する。これらのNLRの機能解明の目的で、各遺伝子のCRISPR/Cas9によるノックアウト実験に着手した。

根据原始计划进行了研究。今年的研究结果如下：（1）通过PIK NLR IDS的工程扩展抗性基因识别特异性：申请人确定了一种原子相互作用，这对于通过HMA域的晶体结构分析，PIK-1 NLR集成域（ID）到日期，这对于AVR-PIK和HMA-ID的相互作用很重要。另一方面，已经发现AVR-PIK结合并稳定小HMA1（SHMA1）蛋白作为其宿主靶因子。因此，我们将HMA与SHMA与PIKP-1 ID交换，以创建一种可以识别各种AVR PIK等位基因的NLR的构造，并开始大米转换。（2）阐明PIA/PIA NLR的功能和演变：工程学我们对PIAS-1和PIAS-2基因进行了详细的多态性分析，这些分析构成了新鉴定的PIAS NLR基因座。结果，发现等位基因在PIAS-2基因座高度多态，并携带许多类型的ID。在PIAS-2基因座上发现了跨物种多态性，这表明在此基因座处于起作用。我们已经开始使用PIAS-2 ID交换的NLR工程实验。（3）阐明NLR网络的功能：PIA基因座附近的簇中存在10个以上的NLR基因。为了阐明这些NLR的功能，我们开始使用CRISPR/CAS9为每个基因进行基因敲除实验。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Multiple variants of the blast fungus effector AVR-Pik bind the HMA domain of the rice protein OsHIPP19 with high affinity

DOI：
10.1101/2020.12.01.403451
发表时间：
2020-12
期刊：
bioRxiv
影响因子：
0
作者：
J. Maidment;M. Franceschetti;A. Maqbool;H. Saitoh;C. Jantasuriyarat;S. Kamoun;R. Terauchi;M. Banfield
通讯作者：
J. Maidment;M. Franceschetti;A. Maqbool;H. Saitoh;C. Jantasuriyarat;S. Kamoun;R. Terauchi;M. Banfield

The rice NLR pair Pikp-1/Pikp-2 initiates cell death through receptor cooperation rather than negative regulation

DOI：
10.1101/2020.06.20.162834
发表时间：
2020-06
期刊：
PLoS ONE
影响因子：
3.7
作者：
Rafał Zdrzałek;S. Kamoun;R. Terauchi;H. Saitoh;M. Banfield
通讯作者：
Rafał Zdrzałek;S. Kamoun;R. Terauchi;H. Saitoh;M. Banfield

The blast pathogen effector AVR-Pik binds and stabilizes rice heavy metal-associated (HMA) proteins to co-opt their function in immunity

DOI：
10.1101/2020.12.01.406389
发表时间：
2020-12
期刊：
bioRxiv
影响因子：
0
作者：
Kaori Oikawa;K. Fujisaki;Motoki Shimizu;Takumi Takeda;Keiichiro Nemoto;H. Saitoh;Akiko Hirabuchi;Yukie Hiraka;Naomi Miyaji;A. Białas;Thorsten Langner;Ronny Kellner;T. Bozkurt;Stella Cesari;T. Kroj;M. Banfield;S. Kamoun;R. Terauchi
通讯作者：
Kaori Oikawa;K. Fujisaki;Motoki Shimizu;Takumi Takeda;Keiichiro Nemoto;H. Saitoh;Akiko Hirabuchi;Yukie Hiraka;Naomi Miyaji;A. Białas;Thorsten Langner;Ronny Kellner;T. Bozkurt;Stella Cesari;T. Kroj;M. Banfield;S. Kamoun;R. Terauchi

The Sainsbury laboratory/John Innes Centre(英国)

塞恩斯伯里实验室/约翰·英尼斯中心（英国）