寺内良平 農学研究科教授、斉藤宏昌 東京農業大学教授、Mark Banfield 英国ジョンイネス研究所教授、Sophien Kamoun 同セインズベリー研究所教授らの研究グループは、公益財団法人岩手生物工学研究センターと共同で、いもち病菌から分泌されるタンパク質と、それを認識して抵抗性を誘導するイネの抵抗性タンパク質の相互作用を分子レベルで解明しました。
本研究成果は、2018年7月10日に英国の国際学術誌「Nature Plants」 にオンライン掲載されました。
研究者からのコメント
病原生物の多くは、个体数が多く世代时间が短いため、さまざまな种类の突然変异が生じ、それらに効果的に自然选択が働くことにより、宿主生物に感染して繁殖するさまざまな机构が急速に进化します。一方、宿主生物においては、さまざまな抵抗性机构による病原菌への防御が进化します。感染と防御は相互の生物の进化を促すため、病原菌と宿主の间にはアームズレースと呼ばれる型の急速な共进化がおこります。私たちは、生物进化を理解する目的で、植物と病原菌の相互作用に注目し、イネといもち病菌の研究を続けています。本成果は、従来「遗伝子対遗伝子」説として知られていた病原菌の因子と植物の抵抗性因子の相互作用を、结晶构造解析により解明した画期的な国际共同研究成果です。
概要
いもち病は、イネの最も深刻な病害です。いもち病菌に强いイネを育成することは、日本および世界のコメの安定生产にとって重要な课题です。本研究グループは、いもち病菌から分泌されるタンパク质と、それを认识して抵抗性を诱导するイネの抵抗性タンパク质の相互作用の研究を进めた结果、いもち病菌の非病原力因子のわずか１个のアミノ酸の违いにより、イネ抵抗性タンパク质と强く结合するかしないかが决まることが分かりました。
また、いもち病菌の非病原力因子はイネの抵抗性タンパク质からの结合を避ける方向に、イネの抵抗性タンパク质遗伝子はいもち病の非病原力因子に结合する方向に进化が进んでいることも明らかになり、このことは、一方の进化が他方の进化を促す形の「共进化」を遂げていることを示しています。
本研究の手法によって、いもち病菌の非病原力因子とイネの抵抗性タンパク质の结合结晶构造を详细に调べることにより、どのようなタイプの非病原力因子にも结合することが可能な抵抗性タンパク质を设计することが可能です。本研究成果により、抵抗性タンパク质遗伝子を品种育成に利用できれば、いもち病抵抗性が长続きするイネ品种の育成の可能性が期待されます。
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
Juan Carlos De la Concepcion, Marina Franceschetti, Abbas Maqbool, Hiromasa Saitoh, Ryohei Terauchi, Sophien Kamoun, Mark J. Banfield (2018). Polymorphic residues in rice NLRs expand binding and response to effectors of the blast pathogen. Nature Plants, 4(8), 576-585.
