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)

バイオ 情報生命 データ

西條雄介教授の顔写真
教授
西條 雄介
助教
舘田 知佳
Email
{ saijo, 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(特に感染生物との攻防)の賜物と言われています。特定の生物に感染できるかできないか(感染させるかさせないか)の戦略の多様化が、生物の多様化(適応分化)の大きな原動力であるためです。

植物もヒトと同様につねに微生物の集団(マイクロバイオーム、微生物叢(そう))を体内に宿し、共生関係を成立させる一方で、病原体の感染から身を守っています。抗原抗体反応に代表されるような獲得免疫を持たず、一定数の自然免疫受容体に頼る植物が、どのようにして急速に進化し得る多様な微生物に対応しているのでしょうか?これは、ヒトの健康に重要な働きをしている自然免疫や腸内細菌共生にも通じる普遍的な問題です。

私たちは、微生物由来の成分(MAMPs)に加えて、自らのダメージシグナル(DAMPs)を指標にすることで、病原体の侵入・感染を的確に感知し、防御応答レベルを調節することが鍵であると考えています。植物が病原菌と非病原菌を識別する仕組みについて、①ダメージシグナルの産生や免疫受容体による認識、及び細胞内・細胞間の免疫シグナル制御、②防御関連遺伝子の発現制御に着目して解明を進めています。また、③共生菌と病原菌の感染戦略の相違点・共通点に関して、菌側の視点からも明らかにしていきます。さらに、④共生マイクロバイオームの実態や役割、制御メカニズム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た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や共進化に関する理解を深めることで、環境保全型農業技術の開発にも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