オートファジー制御に基づく植物免疫の亢進と新奇植物防除剤の創出

基于自噬控制的植物免疫力增强及新型植物控制剂的研制

基本信息

批准号：
21658118
负责人：
朽津和幸
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

植物の感染防御応答のモデル実験系において、オートファジー可視化系を構築すると共に、CIPKなど自然免疫応答に関与する因子の局在やその動態を可視化解析することにより、植物の自然免疫応答におけるオートファジーの機能の解明を進めた。オートファゴソームに局在するユビキチン様タンパク質ATG8と蛍光タンパク質YFPとの融合タンパク質を発現させたBY-2細胞を作出したところ、細胞内にパッチ状の蛍光が観察された。このオートファゴソーム様の蛍光は、糖飢餓条件下で著しく増加し、液胞膜プロトンポンプ阻害剤処理により、液胞内に蓄積された。病原体由来のシグナル因子の効果を解析したところ、自然免疫応答に伴い、オートファジーが抑制される可能性が示唆された。卵菌由来のエリシターcryptogeinによりタバコ培養細胞BY-2株に誘導される活性酸素種(ROS)の生成を指標に、感染防御応答を活性化するリード化合物の効率的なスクリーニング系を確立した。この成果に関して、米国に特許出願した。Ca^<2+>動員、ROSの生成、防御関連遺伝子の発現、過敏感細胞死等、一連の防御応答を飛躍的に亢進し、cryptogeinに対する感受性を高める候補化合物を見出した。タバコ・シロイヌナズナ植物体に処理したところ、BTH等のサリチル酸系に作用する既存の植物抵抗性誘導剤と異なり、エリシターによるサリチル酸系・ジャスモン酸系の双方のシグナル伝達系について、下流の防御関連遺伝子の発現誘導の亢進が見られた。候補化合物の各種病原体に対する抵抗性の検定と共に、作用機構の解明を進めた。

在植物感染防御反应模型实验系统中，我们构建了自噬可视化系统，对CIPK等参与先天免疫反应的因子的定位和动态进行可视化和动态分析，在阐明自噬的功能方面取得了进展。当产生表达自噬体定位的泛素样蛋白 ATG8 和荧光蛋白 YFP 之间的融合蛋白的 BY-2 细胞时，在细胞内观察到斑块状荧光。这种自噬体样荧光在糖饥饿条件下显着增加，并在用液泡膜质子泵抑制剂处理后在液泡内积累。对病原体衍生信号因子影响的分析表明，自噬可能与先天免疫反应一起受到抑制。我们建立了一个有效的先导化合物筛选系统，该系统以卵菌诱导子隐黄蛋白在培养的烟草细胞 BY-2 中诱导产生的活性氧 (ROS) 为指标，激活感染防御反应。我们已就这一结果在美国申请了专利。我们发现了一种候选化合物，可以显着增强一系列防御反应，包括Ca^2+动员、ROS生成、防御相关基因表达和过敏性细胞死亡，并增加对隐黄蛋白的敏感性。当用烟草和拟南芥植物处理时，与作用于水杨酸系统的现有植物抗性诱导剂（例如BTH）不同，激发子抑制水杨酸和茉莉酸系统信号转导系统的下游防御相关基因。。除了测试候选化合物对各种病原体的抵抗力之外，我们还着手阐明其作用机制。