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。

以前已经发现，F3'5'H的功能不足会取代从蓝色到粉红色的花色，并且在多种致病性真菌中变得较弱。 RNA-seq结果表明，F3'5'H缺陷菌株表现出较低的细胞壁合成表达和与修饰相关的基因的表达，实际上，细胞壁的物理性质比F3'5'H H缺陷型菌株的野生型叶片柔和。此外，与野生型相比，F3'5'H缺陷菌株具有较低的callo菌沉积率以防止细菌进入，这表明阻止细菌进入的防御机制受到抑制。这些结果表明，F3'5'H具有与叶片抗病性相关的新功能，与其先前在花瓣中色素合成中的功能分开。此外，当F3'5'H与GFP的融合蛋白与GFP的融合蛋白在绅士和Benthamiana烟叶的原生质体中暂时表达时，观察到F3'5'H的定位在细胞质和叶绿体中。目前，我们正在拟南芥中创建F3'5'H过表达者，这些过表达者不具备绅士和F3'5'H基因，我们计划试图促进其抗病性并识别相互作用的因素。同时，进行了代谢组分分析，以研究F3'5'H功能缺乏功能的代谢产物的变化与抗病性抗性之间的关系。此外，这项研究还集中于与F3'5'H相关的叶片微生物组的变化，作为其中一种特征，并进行了分析。 At present, no changes in the microbiota specific to F3' 5' H function have been observed, but this study has identified several bacteria, including the Curtobacterium genus, which have the activity of controlling filamentous fungal diseases, and it is currently showing the possibility of new developments towards controlling gentian diseases, such as GC-MS, which have been identified as antifungal activity and plant immune-inducing activity, and the possibility of new控制绅士疾病的发展，例如选择活性物质。