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遺伝子細胞工学分野 (Genetic Engineering)

植物病原菌の病原性と植物病害抵抗性の解析と応用

教員

一瀬先生 教授 :一瀬 勇規  Prof. Dr. Yuki ICHINOSE
E-mail: yuki@(@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野: 分子植物病理学
植物病原細菌の病害力遺伝子の発現制御機構と機能の解析並びに植物病害防除への応用
山本先生 准教授 :山本 幹博  Assoc. Prof. Dr. Mikihiro YAMAMOTO
E-mail: myama@(@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野: 植物病理学
植物病害の発病過程における特異性決定機構の分子的解析
松井先生 助教 :松井 英譲  Asst. Prof. Dr. Hidenori MATSUI
E-mail: hmatsui@(@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野: 植物病理学、植物生理学
植物免疫制御因子の機能解析と耐病性品種作出への応用

主な研究テーマ

 植物病害の制御には病原菌の病原性と, 植物免疫と呼ばれる植物病害抵抗性の解明が重要です。私たちは, 病害防除への応用を視野に入れ, 分子遺伝学的手法を駆使して, 植物病原菌の病原性と植物の病原菌に対する抵抗性機構を遺伝子レベルで解析しています。最近では, 植物病原細菌のべん毛糖タンパク質フラジェリンが植物に対し防御応答を誘導する一方、べん毛運動能は宿主に対する病原性に必要であることなどを見出しました。

植物病原細菌の病原性の解析

 植物病原細菌Pseudomonas syringae には異なる植物を宿主とする多くの病原型が存在します。本菌の病原性にはタイプIII分泌機構, 毒素生産, 運動能, 菌体密度感知機構, バイオフィルム形成能力などを必要としていますが, それら病原性因子が感染のどの段階で必要とされるのか, 病原性遺伝子の時間・空間的発現制御機構を明らかにします。
 P. syringae のべん毛とタイプIV線毛による運動能は病害力因子として重要であること、べん毛の主要タンパク質フラジェリンは原核生物では稀な糖タンパク質であり, 糖鎖はべん毛の安定性、運動能、ひいては十分な病原力に必要であることを見出しました。広範囲の植物病原細菌においてフラジェリンは糖鎖修飾されていたことから、糖鎖修飾の阻害は病害力の低下に繋がることが期待されます。
 植物病原細菌は気孔などの自然開口部や傷口からアポプラストに侵入します。最近、この運動には走化性を必要とすることがわかってきました。植物感染行動時における走化性の誘引物質とその受容体の解明、走化性を利用した植物防除の可能性について研究しています。
 ナス科植物青枯病菌Ralstonia solanacearum はナス科植物など100種以上の作物に病害を及ぼす難防除植物病原細菌です。本菌はタイプIII分泌機構により72のエフェクタータンパク質を直接宿主植物細胞質に導入することが知られています。これらエフェクターの機能とそれに対する植物側の応答、並びに本菌の増殖を特異的に阻害する化合物について研究しています。

写真1
植物の抵抗性誘導シグナル伝達機構の解析

 植物は病原体由来の分子パターン (PAMPs)として上述のフラジェリンやリポ多糖, DNA, エリシチンなどを認識し, 防御応答を活性化させることが知られています。PAMP認識受容体の下流で,抵抗性誘導に関わる因子は,比較的共通すると考えられており,これらを利用することが植物の品種改良に役立つと考えています.しかしながら,PAMP認識後のシグナル伝達機構については不明な点も多く,世界中で精力的な解析が進められています.
 当研究室では,PAMPsの認識後早期のシグナル伝達に関わる因子を同定し,それら因子の機能解析を進めています。 主にシロイヌナズナ,ベンサミアナタバコを利用し,目的遺伝子のT-DNA挿入による遺伝子破壊を利用し,PAMP処理時や病原菌感染時の応答を詳細に解析することで,抵抗性誘導時の遺伝子機能の解析を進めます.

写真2

左 ) 形質転換された Arabidopsis thaliana 右 ) Nicotiana benthamiana におけるエリシン処理による過敏感細胞死

植物病害の発病過程における特異性決定機構の分子的解析

 宿主植物にのみ毒性を発揮する物質である「宿主特異的毒素」に注目し,その化学構造や植物に対する生理・生化学的作用を研究しています。また,病原菌における宿主特異的毒素合成遺伝子群のクローニング・構造解析によって,病原菌の変異を分子遺伝学的に研究しています。

写真3

研究業績リスト

  • Ishiga, Y. and Ichinose, Y. (2016) Pseudomonas syringae pv. tomato OxyR is required for virulence in tomato and Arabidopsis. Mol. Plant-Microbe Interact. 29: 119-131.
  • Ichinose Y, Sawada T, Matsui H, Yamamoto M, Toyoda K, Noutoshi Y, and Taguchi F. (2016) Motility-mediated regulation of virulence in Pseudomonas syringae. Physiol. Mol. Plant Pathol. 95: 50-54.
  • Takao K., Akagi Y., Tsuge T., Harimoto Y., Yamamoto M., Kodama M. (2016) The global regulator LaeA controls biosynthesis of host-specific toxins, pathogenicity and development of Alternaria alternate pathotypes. J. Gen. Plant Pathol. 82: 121-131.
  • Yamada, K.,Yamaguchi, K.,Shirakawa,T., Nakagami, H., Mine, A., Ishikawa, K., Fujiwara, M., Narusaka, M., Narusaka, Y., Ichimura, K., Kobayashi, Y., Matsui, H., Nomura, Y., Nomoto, M., Tada, Y., Fukao, Y., Fukamizo, T., Tsuda, K., Shirasu, K., Shibuya, N. and Kawasaki, T. (2016) The Arabidopsis CERK1‐associated kinase PBL27 connects chitin perception to MAPK activation. The EMBO Journal 35, 2468-2483
  • Taguchi, F., Inoue, Y., Suzuki, T., Inagaki, Y., Yamamoto, M., Toyoda, K., Noutoshi, Y., Shiraishi, T. and Ichinose, Y. (2015) Characterization of quorum sensing-controlled transcriptional regulator MarR and Rieske (2Fe-2S) cluster-containing protein (Orf5), which are involved in resistance to environmental stresses in Pseudomonas syringae pv. tabaci 6605. Mol. Plant Pathol. 16 (4) 376-387.
  • Egusa, M., Matsui, H., Urakami, T., Okuda, S., Ifuku, S., Nakagami, H. and Kaminaka, H. (2015) Chitin Nanofiber Elucidates the Elicitor Activity of Polymeric Chitin in Plants. Front. Plant Sci. 6:1098. doi:10.3389/fpls.2015.01098
  • Nahar, K., Matsumoto, I., Taguchi, F., Inagaki, Y., Yamamoto, M., Toyoda, K., Shiraishi, T., Ichinose, Y. and Mukaihara, T. (2014) Ralstonia solanacearum type III secretion system effector Rip36 induces hypersensitive response in the nonhost wild eggplant Solanum torvum. Mol. Plant Pathol. 15 (3): 297-303. DOI: 10.1111/mpp.12079
  • Ichinose Y, Taguchi F, Mukaihara T (2013) Pathogenicity and virulence factors of Pseudomonas syringae. J. Gen. Plant Pathol. 79 (5) 285-296.
  • Taguchi, F. and Ichinose, Y. (2013) Virulence factor regulator (Vfr) controls virulence-associated phenotypes in Pseudomonas syringae pv. tabaci 6605 by a quorum sensing-independent mechanism. Mol. Plant Pathol. 14 (3) 279-292.
  • Ichinose, Y., Taguchi, F., Yamamoto, M., Ohnishi-Kameyama, M., Atsumi, T., Iwaki, M., Manabe, H., Kumagai, M., Nguyen, Q. T., Nguyen, C. L., Inagaki, Y., Ono, H., Chiku, K., Ishii, T. and Yoshida, M. (2013) Flagellin glycosylation is ubiquitous in a broad range of phytopathogenic bacteria. J. Gen. Plant Pathol. 79 (5): 359-365.
  • 一瀬勇規・澤田貴博・高田基弘・山本 悟・藤山友里・中津有紀子・田阪洋昌・下村洪祐・田口富美子・松井英譲・山本幹博・能年義輝・豊田和弘 (2016) Pseudomonas syringaeの菌体密度感知機構と多剤排出ポンプの病原力における役割.植物細菌病談話会論文集(第27号) p. 77-88. 日本植物病理学会

卒業生・修了生進路

  • 学部卒業生:岡山大学等大学院進学,就職(岡山県,徳島県,熊本県,兵庫県,微研財団,生花関連,製薬関連,日立製作所,オハヨー乳業,カイタック,神戸屋パン,アース製薬,その他)

  • 修士卒業生:岡山大学等大学院博士後期課程進学,就職(岡山県,島根県,愛媛県,食品<ヒガシマル醤油,カバヤ,コカコーラ,山田養蜂場, 等>,製薬<アース,中外,石原産業,旭化成ファーマ,日産化学工業>,化学<鐘化,宇部興産>, 化粧品<資生堂,ノエビア>,大学研究補助

  • 博士卒業生:PD(米国コーネル大,オクラホマ大,フロリダ大
独マックスプランク研,理研,名古屋大), 大学教員(福井県立大,日本大学,大阪大,弘前大,筑波大,岡山大,インドネシア大他)

収穫祭ポスター

遺伝子細胞工学研究ユニットポスター2016年