Elucidation of flower color determinant gene-mediated disease resistance in plants

阐明植物花色决定基因介导的抗病性

基本信息

批准号：
21K14850
负责人：
Dominguez John・Jewish
金额：
$ 3万
依托单位：
Iwate Biotechnology Research Center
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14850/
关键词：
花色耐病性リンドウ糸状菌病微生物叢 VOC

项目摘要

これまでF3′ 5′ Hの機能を欠損させると花色が青からピンクに代わると共に、複数の病原糸状菌に対して弱くなることがわかっている。RNA-seqの結果により、F3′ 5′ H欠損株は細胞壁合成・修飾関連遺伝子の発現が低くなり、実際、細胞壁の物理的特性はF3′ 5′ H欠損株の葉は野生型に比べて柔らかかった。また、野生型に比べてF3′ 5′ H欠損株は菌の侵入を防ぐカロースの沈着率が低く、菌の侵入を妨げる防御機構は阻害されていることが示唆された。これらの結果から、F3′ 5′ Hは花弁での色素合成におけるこれまでの機能とは別に、葉の耐病性に関わる新規機能が存在することを示唆された。さらに、F3′ 5′ HとGFPとの融合タンパク質をリンドウのプロトプラストおよびベンサミアナタバコの葉において、一過的に発現させた所、F3′ 5′ Hの細胞質及び葉緑体への局在が観察された。現在、リンドウ及びF3′ 5′ H遺伝子を持たないシロイナズナでのF3’5’H過剰発現体を作成中であり、その耐病性への寄与および相互作用因子の同定を試みる予定である。平行して、F3′ 5′ Hを機能欠損した代謝産物の変化と耐病性の関係性を調べるために、メタボローム解析を行っている。加えて、本研究ではF3′ 5′ Hに伴う葉の微生物叢の変化についても、形質の１つとして着目し、解析を進めている。今の所、F3′ 5′ H機能特異的な微生物叢の変動は認められたいないが、本研究を通して、独自に単離したCurtobacterium属菌をはじめとするいくつかの細菌から、リンドウの糸状菌病害制御活性を持つものを同定しており、現在、微生物由来抗真菌活性および植物免疫誘導活性を持つ揮発性有機化合物 (VOCs)の同定をGC-MSで行い、活性物質の選抜に取り組むなど、リンドウの病害制御に向けた新たな展開の可能性も示されている。

迄今为止，已有研究表明，F3'5'H功能的缺失会使花的颜色从蓝色变为粉红色，并使花容易受到多种病原真菌的侵害。 RNA-seq结果表明，F3' 5' H缺陷菌株与细胞壁合成和修饰相关的基因表达较低，事实上，F3' 5' H缺陷菌株叶片中细胞壁的物理特性-缺陷株比野生型低。它是软的。此外，与野生型相比，F3'5'H缺陷菌株的胼胝质沉积率较低，可阻止细菌入侵，表明阻止细菌入侵的防御机制受到抑制。这些结果表明，F3' 5' H 除了先前在花瓣色素合成中的功能外，还具有与叶子抗病性相关的新功能。此外，当F3'5'H和GFP的融合蛋白在龙胆原生质体和本塞姆氏烟草叶子中瞬时表达时，观察到F3'5'H定位于细胞质和叶绿体。我们目前正在不具有 F3'5' H 基因的龙胆和拟南芥植物中创建 F3'5'H 过表达子，并计划确定它们对抗病性和相互作用因素的贡献。与此同时，我们正在进行代谢组学分析，以研究 F3' 5' H 功能丧失导致的代谢物变化与抗病性之间的关系。此外，在本研究中，我们重点关注与 F3' 5' H 作为性状之一相关的叶片微生物群的变化，并正在进行分析。到目前为止，尚未观察到F3' 5' H功能特异性微生物菌群发生变化，但通过这项研究，我们发现一些细菌，包括独立分离的Curtobacter spp.具有疾病控制活性的挥发性有机化合物。目前具有微生物源抗真菌活性和植物免疫诱导活性。控制龙胆病害方面新进展的可能性也正在显现，例如使用 GC-MS 识别 VOC 和选择活性物质。