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

植物は、微生物に特有の因子(MAMPs)に加えて自らの細胞破砕因子や細胞プロセスの異常などデンジャーシグナル(DAMPs)を目印に病原体の存在侵入を察知し、効果的に防御応答を展開することで身を守っています。一方、植物の体表や組織内には内生・共生微生物が病気を起こさずに無数に棲息していますが、防御応答が強く活性化されることは通常ありません。微生物の存在やその危険性を認識して植物免疫のシグナル伝達を制御しているのは、植物細胞の表面でMAMPsやDAMPs等の分子パターンの認識に働く、パターン受容体と呼ばれる免疫センサーです。私たちは、①パターン受容体によるシグナル伝達やシグナル経路間のクロストークに加えて、②防御応答に伴い遺伝子発現を一斉かつ精緻に制御する仕組みに関しても解明を進めています。また、植物には多様な微生物が病気を起こさずに感染しており、そのような内生菌の中には植物の成長や環境適応を助ける有用菌も知られています。そこで、③病原菌と内生菌の感染戦略や植物が両者を識別する仕組みについて、種々の分子生物学的なアプローチを用いて解明を進めています。これらの研究を通して、病原型から共生型まで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することで、持続的な農業を推進する新技術の創製にも貢献したいと考えています。

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、植物が微生物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. Hiruma et al, Cell, 165, 464-474, 2016
  2. Yamada et al, EMBO J., 35, 46-61, 2016
  3. Ross et al., EMBO J., 33, 62-75, 2014
  4. Tintor et al., Proc Natl Acad Sci USA, 110, 6211-6216, 2013
  5. Hiruma et al., Proc Natl Acad Sci USA, 110, 9589-9594, 2013
  6. Serrano et al., Plant Physiol., 158, 408-422, 2012
  7. Saijo, Cell Microbiol., 12, 716-724, 2010
  8. Lu et al., Proc Natl Acad Sci USA, 106, 22522-22527, 2009
  9. Saijo et al., EMBO J., 28, 3439-3449, 2009
  10. Saijo et al., Mol. Cell, 31, 607-613, 2008
  11. Shen et al., Science, 315, 1098-1103, 2007