新説デュアル<I>R</I>-遺伝子システムによる病原体認識機構:RPS4とRRS1による異なる3種の病原体の認識 <I>RRS1</I> and <I>RPS4</I> Provide a Dual <I>Resistance</I>-gene System Against Fungal and Bacterial Pathogens

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Abstract

アブラナ科野菜類炭疽病菌に感受性を示すCol-0と抵抗性を示すWs-0を交雑して得たF2植物を用いて、SSLPマーカーによるマッピングを行った結果、5番染色体下腕に <I>R</I>-遺伝子が存在することが示唆された。さらに、SNPが明らかにされた19エコタイプを用いたnatural variation解析の結果、炭疽病に対する<I>R</I>-遺伝子は青枯病菌に対応する<I>R</I>-遺伝子<I>RRS1</I>のアリルである可能性が示唆された。次いで、Ws-0のT-DNA挿入変異体ライブラリーから炭疽病感受性変異株を得、そのうち5変異体は<I>RRS1</I>にT-DNAまたは塩基置換が認められた。これに対して、1つの変異体は <I>RRS1</I>に変異が存在せず、隣接するトマト斑葉細菌病菌(非病原力遺伝子<I>AvrRps4</I>を有する)に対応する<I>R</I>-遺伝子<I>RPS4</I>に5塩基の欠損が認められた。これら炭疽病感受性変異株について、青枯病およびトマト斑葉細菌病に対する感受度検定を行った結果、両遺伝子が異なる3つの病原菌の認識に関与することが明らかとなった。さらに、<I>rps4-21</I>と<I>rrs1-1</I>変異体から2重変異体を作製し、3つの病原菌に対する感受度検定を行った結果、2つの<I>R</I> -遺伝子が協調して3種の異なる病原体を認識することが示唆された。

<I>Colletotrichum higginsianum</I> is a fungal pathogen that infects a wide variety of cruciferous plants causing important crop losses. We have used map-based cloning and natural variation analysis of 19 <I>Arabidopsis</I> ecotypes to identify a dominant resistance locus against <I>C. higginsianum</I>. By analyzing natural variations, we found that alleles of <I>RRS1</I> from susceptible ecotypes contain SNPs that may affect the encoded protein. Furthermore, two susceptible mutants, <I>rrs1-1</I> and <I>rrs1-2</I>, were identified by screening a T-DNA-tagged mutant library for the loss of resistance to <I>C. higginsianum</I>. The screening identified an additional susceptible mutant (<I>rps4-21</I>) which has a 5 bp deletion in the neighboring gene, <I>RPS4-Ws</I>, a well-characterized <I>R</I> gene that provides resistance to <I>Pseudomonas syringae</I> pv. <I>tomato</I> strain DC3000 expressing <I>avrRps4</I> (<I>Pst-avrRps4</I>). The <I>rps4-21/rrs1-1</I> double mutant exhibited similar susceptibility levels to <I>C. higginsianum</I> as the single mutants. We also found that both <I>RRS1</I> and <I>RPS4</I> are required for resistance to <I>Ralstonia solanacearum</I> and <I>Pst-avrRps4</I>. Thus <I>RPS4-Ws</I> and <I>RRS1-Ws</I> function as a dual resistance gene system that prevents infection by three distinct pathogens.

Journal

  • Plant and Cell Physiology Supplement

    Plant and Cell Physiology Supplement 2010(0), 0316-0316, 2010

    The Japanese Society of Plant Physiologists

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