NAIST 奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス領域

研究室・教員

植物免疫学 (西條研究室)

西條雄介教授の顔写真
教授
西條 雄介
助教
晝間 敬、 舘田 知佳
Email
{ saijo, hiruma, c-tateda }@bs.naist.jp
研究室HP
https://bsw3.naist.jp/saijo/

研究・教育の概要

私たちが目にする生物多様性は、生物同士の相互作用や競争の賜物です。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)や自らの細胞異常を表すデンジャーシグナル(DAMPs)を指標に、免疫受容体(パターン認識受容体)が病原菌の侵入や感染程度を感知することで、的確に防御応答を誘導して身を守っています。一方、ヒトの腸内細菌等と同様に、植物の組織内にも細菌や糸状菌等の微生物の集団「微生物叢(そう)、マイクロバイオーム」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パターン認識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、植物に生息する菌の中には植物の成長や環境適応を助ける菌も含まれており、③共生菌と病原菌との相違点や共通点についても菌側の視点から明らかにしていきます。同時に、④共生マイクロバイオームが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。シロイヌナズナやイネ、トマトなどを材料として、さまざまな微生物と植物が織り成す相互作用の役割や分子制御メカニズム、さらには共進化について研究を進めています。植物免疫や共生に関する研究を通して、植物・微生物の環境適応戦略に関する理解を深めることや、環境保全型農業技術の開発に貢献したいと考えています。

主な研究テーマ

  1. 植物が病原菌と非病原菌を識別する生体防御システムを明らかにする。また、植物が環境変動に応じて免疫システムを調節しながら、微生物共生を活用して環境適応を進め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. 植物と共生微生物(エンドファイト)の相互作用の意義や分子基盤を明らかにするとともに、植物と共生するマイクロバイオームの実態や役割、それを制御する仕組みを明らかにする。
図1
(図1) 植物と微生物の関係性(共生か病害・防除かなど)は環境条件に大きく依存します。私たちは、植物の生存や作物生産を左右する、植物・微生物・環境因子の相互作用メカニズムについて解明に取り組んでいます。
図2
(図2) パターン認識受容体(PRR)は、微生物成分(MAMPs)やダメージシグナル(DAMPs)を認識すると一連の防御応答を誘導します。免疫シグナルの制御メカニズムや環境変動に応じて調節される仕組みについて解明を進めています。
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します(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ます。バー:10 µm。

主な発表論文・著作

  1. Saijo & Loo, New Phytologist, 225, 87-104, 2020 Tansley Review
  2. Saijo et al, Plant J, 93, 592-613, 2018
  3. Shinya et al, Plant J, 94, 4, 626-637, 2018
  4. Hiruma et al, Curr Opin Plant Biol, 44, 145-154, 2018
  5. Yasuda et al, Curr Opin Plant Biol, 38, 10-18, 2017
  6. Ariga et al, Nature Plants, 3, 17072, 2017
  7. Yamada et al, Science, 354, 1427-1430, 2016
  8. Espinas et al, Front. Plant Sci. 7, 1201, 2016
  9. Hiruma et al, Cell, 165, 464-474, 2016
  10. Yamada et al, EMBO J., 35, 46-61, 2016
  11. Ross et al., EMBO J., 33, 62-75, 2014
  12. Tintor et al., Proc Natl Acad Sci USA, 110, 6211-6216, 2013
  13. Hiruma et al., Proc Natl Acad Sci USA, 110, 9589-9594, 2013
  14. Serrano et al., Plant Physiol., 158, 408-422, 2012
  15. Lu et al., Proc Natl Acad Sci USA, 106, 22522-22527, 2009
  16. Saijo et al., EMBO J., 28, 3439-3449, 2009
  17. Shen et al., Science, 315, 1098-1103, 2007