古屋大学大学院生 農学研究科 竹本 大吾准教授 榧 香大学院生 現：横浜植物
防疫所 研究 プ 共生菌*1 植物 共存 た カニ 解明 成 し
ました
自然界 い 植物 多様 微生物 助け 借 栄養 効率的 吸 した 病
原菌や害虫 撃退した し い こ 知 いま 本研究 用い い 植物
共生菌 属 ン イ イ 科牧草／芝草 葉 茎 花 内部
生育し 植物 外敵 様々 物質 生産 糸状菌 いわゆ カ
こ う 用 特性 持 共生菌 農業 い 積極的 利用し う いう研究
世界的 行わ 属 ン イ 牧草や芝草 害虫防除 広
活用さ いま
一般 微生物 植物 侵入し う 植物 微生物 敵 識し そ 感染
抑制しま 一方 植物共生菌 植物 与え い う 生育 タ ン
厳密 コン し 植物 全身 定着しま 本研究 植物共生菌 2 遺
伝子Cdc42 RacA 共生菌 植物中 生育 コン 要 役割 担
い こ 発見しました Cdc42 共生菌 植物全身 感染 た 菌 伸長 制
御 一方 RacA 植物中 共生菌 過剰 増え いた ッ ワ 構造
形成 助け 両遺伝子 働 共生菌 植物 与え い生育
タ ン 確立し い こ 示さ ました
本研究 植物共生菌 植物 共存 た 持 カニ 一端 明
農業生産 け 植物共生菌利用 さ 進 期待さ ま
こ 研究成 成30 1 26日 日本時間 米国 科学専門 PLOS Pathogens
掲載さ ました
共生菌が植物と共存する
カニズ
を解明！
ポイン
イ 科牧草／芝草 感染 共生菌 あ 属 ン イ 植物 害虫や
病原菌 性質*2 あ 牧畜 盛 国々 牧草 害虫防除 広 活用さ い
ン イ 植物 共存 た 独特 感染 カニ 持 い 本研究
共生菌 植物 共存 た 必要 2 遺伝子 役割 明 した
共生菌 植物 共生 維持 カニ 明 こ 共生菌 植物
特性 農業現場 広 活用 技術 確立 期待さ
研究背景
植物 内部 共生 微生物 ン イ 総称さ い イ 科植物 感染 共
生菌 あ 属 ン イ 学 ：Epichloë festucae 植物 葉組織 細胞
隙間 生育し 植物 生育 影響 与え 感染し い
植物 感染した ン イ 植物細胞内 耐虫性物質 抗菌性物質 生産し 植
物 外敵 活性
持 い 一方 ン
イ 植物 種
感染し 世代 植物
感染 こ 繁殖し
前ペ 両
者 共 利益 あ 共
生関 築い い
植物 病原菌 感染
植物組織 病原菌 蔓延 こ 植物成長 悪影響 し 場合 植物
枯死し しまう 一方 共生菌 あ ン イ 植物内 植物 協調し 成長
こ 植物 健全 保ち 両者 好的 共存関 確立し い 本研究
う カニ 共生菌 植物 共存し い いう点 注目し 解析 行 た
研究内容
本研究 イ 科牧草 あ
イ 感染 ン
イ 用い 植物 共生 た
必要 共生菌 遺伝子 探
索 行 た ン イ 植
物 共存 た 1) 植物
生育 調し 生長 2) 植物
与え い う 生育
タ ン 保 いう2 生
育調節機構 必要
1:植物共生菌 ン イ イ 科植物へ 感染
中央 長方形 植物細胞 い 青い糸状 細胞 ン イ
右 ン イ 細胞 輪 し 電子顕微鏡 観察
ン イ
ン イ 断面
植物 細胞
2: ン イ 植物 協調し 生育 カニ
ン イ 植物 生育 調し 菌糸中間 伸 こ
植物全身へ 感染 確立
岐した菌糸 融合し ッ ワ 構造 形成 こ ,植
本研究 結 共生菌 植物 定 し
感染 た 構造的 極
類 似 し た タ ン 質 作 遺 伝 子
Cdc42 RacA 要 役割 担
い こ 明 た Cdc42
RacA 低 子 Gタン 質
*3
細胞内 活動 ON／OFF 司
子 イ ッ チ し 働 タ ン 質 あ
RacA 失 た ン イ racA 損株 植物 感染さ た こ 共生菌
増え 菌 植物中 ッ ワ 構造 形成 た そ 結 植物
け 小 さ 植 物
枯死 こ あ た
一方 cdc42 損株 感染した
植 物 正 常 生 育 し た
ン イ 植 物 部 ま
感 染 こ 出 来
た
ン イ 植 物 成
長 際 菌 糸 引 張
菌 糸 中 間 伸 展 さ
い う 独 特 方 法 植 物 全 身
感 染 考 え
cdc42 損 株 こ 菌 糸
伸 長 正 常 起 こ い た
菌 糸 断 片 化 し た 考 え
以 結 Cdc42
RacA 植物生育 調した生長 制御 植物 与え い生育 タ ン 制
御 いう 共生菌 植物 共存 た 鍵 2
生育調節 必要 因子 あ こ 示さ た
また 共生菌 細胞内 Cdc42 RacA 結合
因子 し 1 酵素複合体中
*4
あ 可能性 示
さ た 5 こ 複合体 活性酸素生成酵素 含
cdc42 損株 活性酸素生成 増 し
racA 損株 減少した こ こ Cdc42 RacA
互い 影響 与えあい 共生菌 感染 コン
し い 可能性 示さ た
3: ン イ Cdc42 びRacA 推定構造
4:RacAあ い Cdc42遺伝子 失 た植物共生菌 イ 科植物へ 感染
ン イ GFP 緑色蛍光タン 質 発現し 可視化し い
紫 植物 葉緑体
ン イ 生株 , 植物全体 菌糸 ッ ワ 形成し い racA 損株 , 植物中 異常 作 , 植物
け 小さ い
cdc42 損株 植物 部 菌糸 短 ち 植物全身 感染
出来 た.
成 意義
本研究 植物共生菌 2 遺伝子Cdc42 RacA
共生菌 植物中 生育コン 要 役割
担 い こ 発見しました 研究対象 ン
イ ペ ニ イ
一部 植物種 し 感染 いた そ 活用 牧草
や芝草 限 いま 本研究 ン
イ 植物 共 存 基本 的 カニ 明
ました 後 様々 植物種 感染 近縁種 ン
イ 探索 合わ 感染 植物 特異性
決定 機構 解明 進 こ 共生菌 類やイ
い た 要作物 応 用 技 術 確立
期待さ ま
用語説明
*1 共生菌：
植物 悪い影響 さ 共存 微生物 一般 共生菌 ぶ 主 例 し 植物
感染し 植物 ンや窒素 供給 菌 菌 気体 窒素 固定し 供給 粒
菌 知 い
*2植物 害虫や病原菌 性質：
本研究 用い い ン イ 植物 地 部組織全体 生息 共生菌 耐虫性
物質 ペ ン ン 産生 こ 植物 昆虫 食害 抑制 病原菌
生育 抑制 物質 研究 共 研究 進行中 あ 後 発表予定 あ
*3低 子 Gタン 質：
酵母ま 全 真 生物 低 子 約 20-25kDa GTP ン
ン酸 結合 タン 質 総称 165 種 本研究 用いた ン イ 31
種 低 子 Gタン 質 持 い 一般 GTP 結合した活性型 GDP
ン二 ン酸 結合した非活性型 替わ こ 細胞内 活動 ON/OFF
こ 細胞内 イッチ 子 イッチ い
*4酵素複合体：
一般 生体 こ 化学 応 触媒 酵素 そ 活性 コン タン 質
結合し 存在 状態 複数 酵素 合わさ 形成さ 場合 あ 本研究 細胞
膜 活性酸素 生産 酵素 あ NoxA そ 活性 コン 推定さ 因
子 NoxR BemA Cdc42 RacAやCdc42 酵素複合体 形成し い こ 示
唆した
6: ン イ racA破壊株 び
cdc42破壊株 た ン イ
論文
掲載雑 ：PLOS Pathogens
著者：Kayano, Y., Tanaka, A., and Takemoto, D.
論文タイ ：Two closely related Rho GTPases, Cdc42 and RacA, of the endophytic fungus Epichloë
festucae have contrasting roles for ROS production and symbiotic infection synchronized with the host plant.
