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気孔をめぐり、死ぬまで戦う!植物細胞と病原真菌との“気孔防衛戦”の仕組みを明らかに

2020年08月11日



◆発表のポイント

  • 多くの病原真菌は植物の気孔から侵入し、作物の生産に多大な被害を与えますが、気孔を構成する孔辺細胞と病原真菌との相互作用機構はこれまで十分に解明されていませんでした。
  • 孔辺細胞が真菌の細胞壁成分キチンを認識して気孔を閉じ、菌の侵入を防ぎ、一方で真菌はキチンをキトサンに変換することでこれを回避するという関係性とその仕組みを解明しました。
  • 本研究に基づいた気孔制御技術の開発により、作物の耐病性向上が期待されます。

 岡山大学大学院環境生命科学研究科・農学部の村田芳行教授と上海交通大学農業生物学部の叶文秀助教授らの共同研究チームは、気孔をめぐる植物細胞と病原真菌との“戦い”についてこれまで謎であった仕組みを解明しました。
 多くの病原真菌は植物の気孔から侵入し、作物の生産に多大な被害を与えます。しかし、気孔を構成する孔辺細胞と病原真菌の相互作用機構は十分に解明されていません。本研究では、孔辺細胞が真菌の細胞壁成分キチンを認識することで気孔閉口を誘導し、菌の侵入を防ぐことと、その分子基盤を明らかにしました。一方で、病原真菌はキチンを脱アセチル化し、キトサンに変換することで気孔閉口を回避します。面白いことに、そうやって蓄積したキトサンを孔辺細胞は別の機構により認識し、自ら死ぬことで、感染を抑制します。
 過去の十数年、気孔の免疫応答は開閉制御しか知られていませんでした。本研究は植物が孔辺細胞死という強力な免疫応答を持つことを明らかにし、新たな研究領域を開拓しました。本研究の知見に基づいた気孔制御技術の開発により、作物の耐病性向上が可能になることが期待されます。
本研究は、岡山大学(大学院環境生命科学研究科、資源植物科学研究所)、上海交通大学、明治大学、名古屋大学との共同研究で行われたものです。この研究成果は8月11日、米科学アカデミー紀要(PNAS)電子版に掲載されました。

◆研究者からのひとこと

村田:岡山大学の私たち(村田・宗正)のチームでは、気孔の開閉運動に関わる孔辺細胞信号伝達経路の研究だけでなく、植物の環境ストレス応答の研究も行っています。
叶:上海交通大学にある私たちのチームでは主にシングルセルレベルで植物と微生物の相互作用の分子メカニズムを研究しています。現在、ポスドク、大学院生を募集しています。ご興味ある方はぜひご連絡ください!

村田教授(左)・叶助教授

■論文情報論 文 名:Stomatal immunity against fungal invasion comprises not only chitin-induced stomatal closure but also chitosan-induced guard cell death掲 載 紙:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)著  者:Wenxiu Ye*, Shintaro Munemasa, Tomonori Shinya, Wei Wu, Tao Ma, Jiang Lu, Toshinori Kinoshita, Hanae Kaku, Naoto Shibuya and Yoshiyuki Murata* (*共同責任著者)D O I:https://doi.org/10.1073/pnas.1922319117

<詳しい研究内容について>
気孔をめぐり、死ぬまで戦う!植物細胞と病原真菌との“気孔防衛戦”の仕組みを明らかに

<お問い合わせ>
岡山大学大学院環境生命科学研究科
教授 村田 芳行
(電話番号)086-251-8310
(FAX)086-251-8310

上海交通大学農業与生物学院
助教授 叶 文秀
(電話番号)+86-21-34208546
(FAX)+86-21-34208546