メタボロミクス手法による植物病理応答の分子基盤の解明

使用代谢组学方法阐明植物病理反应的分子基础

• 批准号: 08J07609
• 负责人: 小川 拓水
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J07609/
• 关键词: メタボロミクス; 病害抵抗性; シロイヌナズナ; サリチル酸; RCY1; グルコシルトランスフエラーゼ; UPLC-TOF-MS; LC-FT; ICR-MS; メタボローム; 植物免疫; 二次代謝

本研究では植物の病原体の進入に対する免疫反応の誘導と代謝調節機構の関係を解明することを目的としている。初年度のメタボローム解析結果から、CMV-Yに対する抵抗性遺伝子RCY1を高発現するシロイヌナズナ(Col::pRCY1#2)の傷害応答が野生型と異なることを見い出した。傷害と病害は密接に関わることが知られているため、傷害刺激による代謝変動と、avirulent pathogen存在下での代謝改変を詳細に調べた。野生型Col-0の傷害応答誘導過程では、サリチル酸の2種類の配糖体(SAGs)の蓄積量が増加することを見出した。この結果は、植物が傷害ストしスを受けたときに予備的に病害抵抗性の活性化に必要なサリチル酸を不活性な形態として蓄積する可能性を示している(Ogawa et al.,2010)。野生型では傷害処理後24時間にSAGsの増加が認められたのに対し、興味深いことに、Col::pRCY1#2では、SAGsレベルの一過的な増加が傷害処理後1時間以内に認められた。また、CMV-Y処理ではSAGレベルの増加が認められなかった。この結果から、植物の防御応答に関係の深いサリチル酸の生産に先立って、サリチル酸の配糖化の制御がavirulent pathogen依存的に誘導されると考えた。遺伝子発現解析により、この代謝物レベルでの観察結果を裏付ける結果が得られた。本研究で得られたメタボロームデータの一部はかずさDNA研究所のメタボロームデータベースMassBase(http://webs2.kazusa.or.jp/massbase/)に登録した。このような病傷害応答に伴う代謝変動の公開メタボロームデータは、関連研究者にとって利用価値の高いデータであると考えられる。

本研究的目的是阐明植物中病原体入侵诱导免疫反应与代谢调节机制之间的关系。从第一年的代谢组分析结果来看，我们发现高表达CMV-Y抗性基因RCY1的拟南芥（Col::pRCY1#2）的损伤反应与野生型不同。由于已知损伤和疾病密切相关，因此我们详细研究了损伤刺激引起的代谢变化以及无毒病原体存在下的代谢变化。我们发现野生型 Col-0 的损伤反应诱导过程中两种水杨酸苷 (SAG) 的积累增加。该结果表明，当植物受到损伤胁迫时，它们可能会以非活性形式预先积累激活抗病性所必需的水杨酸（Okawa等，2010）。有趣的是，在野生型中，损伤后 24 小时观察到 SAG 增加，而在 Col::pRCY1#2 中，在 Ta 后 1 小时内观察到 SAG 水平短暂增加。此外，CMV-Y 治疗没有观察到 SAG 水平增加。基于这些结果，我们假设水杨酸糖基化的控制是在水杨酸产生之前以无毒病原体依赖性方式诱导的，这与植物防御反应密切相关。基因表达分析在代谢物水平上支持了这一观察结果。本研究获得的部分代谢组数据已登记在Kazusa DNA研究所的代谢组数据库MassBase（http://webs2.kazusa.or.jp/massbase/）中。公开的与疾病反应相关的代谢变化的代谢组数据被认为对相关研究人员具有很高的实用价值。

项目成果

シロイヌナズナCMV(Y)抵抗性系統を用いたウイルス感染初期過程におけるメタボローム解析

使用拟南芥CMV(Y)抗性株系进行病毒感染初期的代谢组分析

• 发表时间: 2009
• 作者: 小川拓水;鈴木秀行;青木考;高橋英樹;柴田大輔
• 通讯作者: 柴田大輔