研究室・教員

植物免疫学 (西條研究室)

西條雄介准教授の顔写真
准教授
西條 雄介
助教
晝間 敬、田島 由理(特任)
Email
{ saijo, hiruma, ytajima }@bs.naist.jp
研究室HP
http://bsw3.naist.jp/saijo/

研究・教育の概要

私たちが目にする生物多様性をもたらしたのは、生物同士の相互作用です。植物は、抗原抗体反応に代表されるような獲得免疫を持たず、一定数の免疫センサーに基づく自然免疫で無限に進化し得る多様な微生物の相手をしています。微生物に特有の成分(MAMPs)や自らの細胞プロセス異常を表すデンジャーシグナル(DAMPs)を免疫センサー(パターン受容体)が感知することで、病原菌の侵入や感染を察知し、的確に防御応答を誘導することで身を守っています。一方、ヒトの腸内細菌等と同様に、植物の体表や組織内にも内生微生物が病気も防御応答も起こすこともなく生息しています。私たちは、植物が病原菌と非病原菌を識別する仕組みについて、①パターン受容体によるシグナル伝達や、②防御関連遺伝子の発現制御に着目しながら解明を進めています。また、植物に病気を起こさずに感染する内生菌の中には植物の成長や環境適応を助ける共生菌も知られています。そこで、③内生菌の個々の感染戦略や植物との相互作用について、病原菌との相違点や共通点を明らかにしていくと同時に、内生微生物の集団「微生物叢(そう)」として植物の環境適応に果たす役割についても解明を進めています。これらの取り組みを通して、感染戦略を異にするさまざまな微生物と植物が織り成すダイナミックな相互作用の意義や仕組みを分子レベルで明らかにしていきます。その成果を持続的な農業を推進する新しい技術の創製につなげることも重要な目標です。

主な研究テーマ

  1. 微生物や細胞ダメージの認識に基づき誘導される、植物の生体防御システムを明らかにする。特に、MAMP受容体とDAMP受容体のシグナル伝達および両者のクロストークに着目することで、植物が病原菌と非病原菌を識別して防御応答を制御する仕組みを明らかにする。
  2. 免疫応答の活性化に伴い多くの防御応答関連遺伝子の発現をすばやく同調的にオン・オフする仕組みや、免疫活性化を記憶して次の刺激に対する応答をスムーズにする仕組みを明らかにする。
  3. 植物と内生微生物(エンドファイト)の相互作用の意義や内生微生物の感染戦略を明らかにするとともに、植物が膨大な微生物叢(集団)との相互作用を介して環境適応を進める仕組みを明らかにする。
図1
(図1) パターン受容体が微生物由来の因子に加えて内生のデンジャーシグナルを感知すると、適切なタイミング・規模で防御応答を誘導して植物は病原体の感染・増殖を抑える。
図2
(図2) 植物のペプチド性デンジャーシグナル因子(GFPで標識)がダメージを受けた部位の周囲の細胞外スペースへ広がる様子。植物には、細胞間コミュニケーションにより、局所的な病原体感染や細胞ダメージを察知して全身で免疫力を向上させる仕組みが備わっている。
図3
(図3) 植物は、組織内に侵入した微生物(内生糸状菌の一種を緑に光るGFPで標識し、菌糸を破線で囲んである)と細胞膜(赤)で接して相互作用を展開する(矢印)。貧栄養条件では内生菌の感染によって植物の成長が促進される。バー:10 µm。

主な発表論文・著作

  1. Yasuda et al, Curr Opin Plant Biol, 38, 10-18, 2017
  2. Ariga et al, Nature Plants, 3, 17072, 2017
  3. Yamada et al, Science, 354, 1427-1430, 2016
  4. Espinas et al, Front. Plant Sci. 7, 1201, 2016
  5. Hiruma et al, Cell, 165, 464-474, 2016
  6. Yamada et al, EMBO J., 35, 46-61, 2016
  7. Ross et al., EMBO J., 33, 62-75, 2014
  8. Tintor et al., Proc Natl Acad Sci USA, 110, 6211-6216, 2013
  9. Hiruma et al., Proc Natl Acad Sci USA, 110, 9589-9594, 2013
  10. Serrano et al., Plant Physiol., 158, 408-422, 2012
  11. Saijo, Cell Microbiol., 12, 716-724, 2010
  12. Hiruma et al., Plant Cell, 22, 2429-2443, 2010
  13. Lu et al., Proc Natl Acad Sci USA, 106, 22522-22527, 2009
  14. Saijo et al., EMBO J., 28, 3439-3449, 2009
  15. Saijo et al., Mol. Cell, 31, 607-613, 2008
  16. Shen et al., Science, 315, 1098-1103, 2007