宿主特異的ACR毒素を介した植物・糸状菌間の分子応答機構の解明

阐明宿主特异性 ACR 毒素介导的植物与丝状真菌之间的分子反应机制

• 批准号: 12052221
• 负责人: 秋光 和也
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12052221/
• 关键词: ACR毒素; ACT毒素; Alternaria; カンキツ; ペクチン分解酵素; 宿主特異的毒素; サプレッサー; 抵抗性

本研究は、1)大腸菌をACR毒素感受化させる宿主ミトコンドリア(mt)ゲノム遺伝子ACRSの産物とACR毒素との分子応答は宿主感受化への分子スイッチであるかどうか、2)カンキツのストレス・防御応答で、各種抵抗性遺伝子の発現誘導における、宿主特異的毒素・細胞壁分解酵素の重要性を検証した。Alternaria alternata rough lemon pathotypeにより生産されるACR毒素は、宿主特異的毒性をもち、その作用機構はmtでの酸化的リン酸化の脱共役と補因子の漏出によるTCA回路の停止である。先に、大腸菌をACR毒素に感受化させるカンキツmt遺伝子(ACRS)を単離し、本遺伝子を含む約2600bpのラフレモンDNA断片領域の塩基配列を決定した。本遺伝子は、tRNA-Alaのイントロン部分に位置し、またACR毒素感受性、抵抗性カンキツの双方のmtゲノム中に存在する。しかしながら、ACR毒素抵抗性品種のmtでは本遺伝子転写物がプロセッシングを受けて破壊されることにより、ペプチドが翻訳されていないことが明らかとなった。一方、感受性品種のmtでは、本遺伝子の転写物がプロセッシング等の修飾を受ず、翻訳された産物はSDS-抵抗性のpore-formingタイプのACR毒素レセプターであることが明らかとなった。カンキツの病害抵抗性に関与するPGIP,LOX,CHS,PAL,HPL,AOS,FAD7,PDLの遺伝子はいずれも、菌接種後30分以内に発現誘導がかかり、菌の組織への侵入開始以前にシグナル伝達を伴う何らかの分子応答があることが明らかとなった。そこで、菌胞子がカンキツ細胞へ付着した直後から分泌されることが知られる宿主特異的毒素・細胞壁分解酵素に着目し、標的破壊法によりACT毒素生産、endoPG生産欠損菌を作出した。これら欠損株をラフレモン葉に接種し、防御反応関連遺伝子の発現誘導へどのような影響がでるかを検定した結果、これらの因子の欠損株はいずれも、抵抗性関連遺伝子の初期発現誘導を著しく阻害し、宿主特異的毒素・細胞壁分解酵素のいずれも抵抗性誘導に重要な役割をもつことが示唆された。

本研究的目的是：1）使大肠杆菌对 ACR 毒素敏感的宿主线粒体（mt）基因组基因 ACRS 的产物与 ACR 毒素之间的分子反应是否是宿主致敏的分子开关；2）应激和防御；作为回应，我们验证了宿主特异性毒素和细胞壁降解酶在诱导各种抗性基因表达中的重要性。链格孢粗柠檬病型产生的ACR毒素具有宿主特异性毒性，其作用机制是解偶联mt处的氧化磷酸化并通过泄漏辅助因子来关闭TCA循环。首先，我们分离了使大肠杆菌对ACR毒素敏感的柑橘mt基因（ACRS），并确定了包含该基因的大约2600bp粗柠檬DNA片段区域的碱基序列。该基因位于 tRNA-Ala 的内含子部分，存在于 ACR 毒素敏感和抗性柑橘的 mt 基因组中。然而，在抗ACR毒素的mt品种中，发现肽没有被翻译，因为该基因的转录本被加工并被破坏。另一方面，在易感品种mt中，该基因的转录物没有被加工修饰，并且发现翻译产物是SDS抗性的成孔型ACR毒素受体。接种真菌后30分钟内诱导柑橘抗病相关基因PGIP、LOX、CHS、PAL、HPL、AOS、FAD7和PDL的表达，并诱导这些基因的表达在真菌开始侵入组织之前，很明显存在某种涉及信号转导的分子反应。因此，我们专注于已知真菌孢子附着在柑橘细胞上后立即分泌的宿主特异性毒素和细胞壁降解酶，并使用定向破坏方法来创建ACT毒素和endoPG缺陷的细菌。将这些缺陷菌株接种到粗柠檬叶中，并检查它们对诱导防御反应相关基因表达的影响，结果发现，所有这些因子缺陷的菌株都显着诱导了抗性相关基因的初始表达。有人认为宿主特异性毒素和细胞壁降解酶在诱导抗性中发挥着重要作用。

项目成果

Masunaka,A.,Akimitsu,K, et al.: "Distribution and characterization of AKT homolgs in the tangerine pathotype of Alternaria alternata"Phytopathology. 90. 762-768 (2000)

Masunaka,A.、Akimitsu,K 等人：“AKT 同源物在链格孢属橘子致病型中的分布和特征”植物病理学。

秋光和也 ら: "Alternaria brown spot病菌に対する宿主植物感受化の分子機構"日本植物病理学会. 26-35 (2000)

Kazuya Akimitsu 等人：“宿主植物对链格孢褐斑病真菌敏感的分子机制”日本植物病理学会 26-35 (2000)。

Moriguchi,T.,Komatsu,A.,Akimitsu,K., et al.: "Molecular cloning of a homologue of dad-1 gene in citrus : distinctive expression during fruit development,"Biochimica et Biophysica Acta. 1490. 198-202 (2000)

Moriguchi,T.、Komatsu,A.、Akimitsu,K. 等人：“柑橘中 bad-1 基因同源物的分子克隆：果实发育过程中的独特表达”，《生物化学与生物物理学学报》。

Akimitsu,K., et al.: "Citrus Responses to a Pathogenicity Factor : The Brown Spot Disease caused by the Rough Lemon Pathotype of Alternaria alternata"APS Press. 202-211 (2000)

Akimitsu，K.，等：“柑橘对致病因素的反应：由链格孢的粗糙柠檬致病型引起的褐斑病”APS Press。