活性酸素
応
た植物の成長と病害抵抗性の
天秤の傾きを調節
る
か
め
の発見
城大学農学部 塚越 啓央 准教授 古屋大学遺伝子実験施設 多田 安臣 教授 古屋大学 ラ ン ー 生命分子研究所 東山 哲也 教授 研究 ルー 共 研究 活性酸素 植物 根 成長 病害抵抗性 天秤 傾 調節 支点 ンパ 質 あ こ そ
制御 ニ 発見 ま た
活性酸素 たくさ 蓄積さ 細胞 ー え 老化 原因 ま 活性 酸素 植物 正常 根 成長 利用さ ま また 植物 病原菌 攻撃さ 活性酸素 発 生 病害抵抗性 発揮 ま 時 植物 成長 抑え まうこ 知 いま
活性酸素 使 植物 う 成長 病害抵抗 天秤 け い 明 た 今回 塚越准教授 研究 ルー MYB30 いう ンパ 質 根 成長 病害抵抗 両方 活性酸素 応 根 成長 調節 あ こ 発見 ま た 病害抵抗時 植物 成 長 抑制さ こ 植物生産性 低下させ 要因 一 今回 発見 今後 病害抵抗 必要 時 抵抗性 強 成長 必要 時 成長 促進させ 植物活性化剤 代替農薬 開発 い
た応用研究 こ 期待さ ま
こ 研究成果 成 月 日付 日本時間午前 時 米国科学雑誌 米国科学 ー 紀要 PNAS ンラ ン版 掲載さ ま た
ポイント
活性酸素 応答 MYB30 転写調節タンパ 質 様々 遺伝子の働 を制御 根の細胞の伸
長度合いを調節 こ を発見 た
病害抵抗性 発揮さ 時 MYB30 の働 根の細胞伸長 抑制さ こ を発見
た
長 独立 制御さ い 考え いた根の成長 病害抵抗性 活性酸素の MYB30
いう一 の 調節さ 仕組 を明 た
研究背景 内容
植物 根 個体全体 地 部 支え 土壌中 養 や水 吸 植物体全体 循
環さ 要 器官 一度根付 動 い植物 塩害や乾燥 い 生
育 い 土壌環境変化 鋭敏 応答 ンサー 要 役割 果 い 植物 根 成
長 良 こ 植物体全体 成長 繋 環境変動 右さ い十 大 さ 根 確保 農
業生産性 向 大 課題
一般 植物 根 成長 ー ンやサイト イ ン い 植物ホ ン 要性 多 報告さ
い 近年 過酸化水素 H2O2 や超酸化物 O2
-い 活性酸素 通常 根 成長 大
役割 果 い こ 報告さ う 活性酸素 動物 老化 引 起こ 負
側面 知 い 活性酸素 非常 高い化学エ ー 持 い 様々 子 応
高い 応性 細胞 ベ 細胞膜脂質 酵素タン 質 DNA 到 多 大 生
命 子 傷 い 植物 根 活性酸素 利用 成長制御 行 い こ わ
い 成長制御 植物 病原菌 攻撃さ 時 活性酸素 発生さ 植物病害
抵抗性 発揮 い こ 知 い 一般 植物 病害抵抗性 発揮 時
成長 抑制 い わ 植物内 限 エ ー ト 成長 病害抵抗性
う 防衛 天秤 い 植物 成長制御 病害抵抗性 同 活性酸素 使
う 制御 合 い 不明 こ 本研究 活性酸素 根
成長制御 特 活性酸素 発現 影響 受 遺伝子 着目 こ 解
明 目指
大規模マイ ア イ 用い 網羅的遺伝子発現解析
注1)
MYB30 いう活性酸素 応答 転写調
節タン 質
注2)
選抜 こ 遺伝子 働 myb30 突然変異株や 人 的 MYB30 機能 亢進さ MYB30誘導発現株 用い イ イ ー ン 解析 MYB30 根 細胞伸長 抑
制 根 成長 関わ こ 明 図 1 さ 高速 ー エンサー 用い 網羅的遺伝
子発現解析 MYB30 極長鎖脂肪酸
注3)
輸送 関わ 遺伝子発現 直接制御 い こ わ
蛍 タン 質 用い 遺伝子 機能 場所 調 極長鎖脂肪酸 輸送 関わ 遺伝子
根 MYB30 非常 似 場所 機能 い こ 確認 図2 極長鎖脂肪酸 輸送
関わ 遺伝子 働 突然変異株 用い 研究 こ 遺伝子 MYB30 同様 根 伸長
図1. MYB30誘導発現株を用いたライブイメ ン 解析
MYB30 蛍 タン 質 融合さ 遺伝子 薬剤誘導発現 ーター
注4)
薬剤誘導 行
イ イ ー ン 画像 定 値 中 黒い生育曲線 イ 生型株 ン
生育曲線 MYB30誘導発現株 薬剤誘導後300 MYB30誘導発現株 根 伸長抑制
見 右 イ イ ー ン チー 写真 MYB30 融合さ 蛍 タン 質 黄色
蓄積 薬剤誘導後1時間20 観察さ 数 イ イ ー ン 開始 時間
時 : 表 い
図2. MYB30 その標的遺伝子の根 の発現様式
蛍 タン 質 MYB30 融合遺伝子 自身 ーター 発現さ 根 黄色 MYB30標
的遺伝子 一 あ 極長鎖脂肪酸 輸送 関わ 遺伝子 ーター 蛍 タン 質 融合遺伝
子 根 右 緑色 活性酸素応答性 調 活性酸素 一種 あ 過酸化水素 H2O2
応 根 同 部位 遺伝子発現 強 ー ー 100 マイ ート µm 表
い
MYB30 他 研究 ー 植物病害応答時 葉 病害抵抗性 誘導 要 役割 果 こ
報告さ い 葉 う 地 部 植物 病原菌 晒さ MYB30 働 極長鎖脂肪酸
合成 促 こ 極長鎖脂肪酸 細胞外 輸送 促進 病害 対抗 術 起動 い
実際 極長鎖脂肪酸 輸送 関わ 遺伝子 働 い変異株 植物病原菌 感染抵抗力
こ 報告さ い こ 根 病害抵抗性 誘導さ 時 MYB30 根 伸長 制御
い 調 こ MYB30 病原菌由来 物質 あ MAMP エ ター
注5)
引 起こさ
的 あ 極長鎖脂肪酸 輸送 関わ 遺伝子 葉 病害抵抗性 同様 根 伸長制御 関わ い
こ わ
今後の展望
本研究 長年 独立 制御さ い 考え い 植物 成長 病害抵抗性 いう異 生命現
象 活性酸素 MYB30 制御さ い こ 明 こ 図3
植物 成長 外敵 防衛 2択 迫 優 的 エ ー ト 注 天秤
い わ MYB30 病害抵抗性 成長制御 天秤 傾 調節 い 支 位置
あ 言え こ 天秤 傾 う 調節 こ ば 植物病害抵抗性 植物成長制御
いう 相容 い現象 人 的 ント ー こ 可能 活性酸素や MYB30 ター
ット こ 病害 晒さ 病気 負 根張 良い い 植物 イ マ
増産 応用展開 期待さ 同時 こ 標的 こ 農薬 い植物
持 潜在能力 高 こ 植物活性化剤 う 新 いタイ 代替薬 既 農薬 異 薬
剤 開発 期待さ 病害抵抗性 必要 時 能力 高 成長 促進 い時
能力 高 こ 可能 言え MYB30 い 単一 タン 質 制御 遺伝子
発現 ットワー や極長鎖脂肪酸輸送 異 植物生命現象 要 あ いう報告 基礎研究
大変意義深い 言え
図3. 活性酸素 応 た植物の根の成長 病害抵抗性の天秤の支点 MYB30の模式図
成長過程や病害抵抗時 産生さ 活性酸素 MYB30 通 根 細胞伸長 制御 地 部 葉
MYB30 働 植物免疫応答 起動 一見 成長 防御 い 異 生命現象
活性酸素 応答 機能 発揮 MYB30 天秤 支 こ 同時 制御さ い
用語説明
注1 網羅的遺伝子発現解析
生物 全遺伝子発現 一挙 調 解析方法 こ 特定 生物種 mRNA 断片 貼 付
基板 マイ ア イ 用い 方法や 高速 ー エンサー 用い 全 RNA 子 塩基配列 解
注2 転写調節タン 質
遺伝子 発現 制御 さ 転写調節 DNA 配列 特定 タン 質 結合 遺伝子
発現場所や 調節さ こ DNA配列 結合 遺伝子 発現 調節 い タン 質 転写調
節タン 質 いう MYB30 転写調節タン 質 一種 標的遺伝子 MYB30 特異的 認識
転写調節DNA配列 結合 遺伝子発現 促進 役割 持 注3 極長鎖脂肪酸
極長鎖脂肪酸 Very Long Chain Fatty Acid; VLCFA 定義 必 統一さ い い ここ 炭
素鎖数 20 以 脂肪酸 こ 指 動植物 い 様々 生理活性や生体 子 要 植物
地 部 植物表面 在 ワッ 層 原料 ワッ 減少 病害 弱 こ 知
い
注4 薬剤誘導発現 ーター
特別 薬剤処理 施 こ 発現 誘導さ 人 合成 ーター 植物 作用 い 考え
動物ホ ン 回 エ ト ー 処理 特異的 応答 ーター 流 融合 標
的遺伝子 発現さ こ
注5 MAMPエ ター
病原微生物自体 持 宿主 在 い特定 微生物間 保 さ い 毛 微生物
関連 子 ターン Microbe Associated Molecular Pattern; MAMP 植物 こ MAMPエ ター 細胞外
認識 情報 細胞内 伝達 植物免疫応答 示
掲載雑誌 論文名 著者
掲載雑誌：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
論文名：MYB30 Links ROS Signaling, Root Cell Elongation and Plant Immune Responses.
MYB30 活性酸素種 ル 根の細胞伸長さ 植物免疫応答を
著者名：馬渕果穂 1
牧宏優 1
板谷知健 2
鈴木孝征 2,3,4
野元美佳 2
坂岡里実 5,6,7
森上敦 7
東山哲也 2,4,8
多田安臣
2,5 Busch Wolfgang9
塚越啓央 5,6,7
1.名古屋大学大学院 生命農学研究科 2.名古屋大学大学院 生命理学研究科 3.中部大学 4.JST
ERATO 東山ライブホロ 5.名古屋大学 遺伝子実験施設 6. JST さ 7. 名城大
学 農学部 8. 名古屋大学 ITbM 9. SALK institute
論文公開： 成30 5月1日 日本時間午前4時
