イネにおけるジャスモネート応答性 OsbHLH034 の過剰発現は、リグニン生合成の増加を介して細菌病抵抗性を誘導する

Overexpression of jasmonate-responsive OsbHLH034 in rice results in the induction of bacterial blight resistance via an increase in lignin biosynthesis.

• Tomonori Onohata
• Kenji Gomi

抄録

キーメッセージ:

OsbHLH034はイネにおけるジャスモネートシグナル伝達のポジティブレギュレーターとして作用する。ジャスモン酸(JA)は、様々な転写因子(TF)によって厳密に制御されている植物ホルモンであり、植物の防御反応や発生の制御においてシグナル伝達物質として作用する。OsbHLH034の発現は、JA処理後の後期にアップレギュレーションされた。OsbHLH034は、植物細胞および酵母細胞の両方において、ジャスモネートZIMドメイン（JAZ）タンパク質であるOsJAZ9と相互作用した。OsbHLH034を過剰発現させたトランスジェニックイネは、JA過敏な表現型を示し、イネ細菌性病害に対する抵抗性が増加した。逆に、OsbHLH034を過剰発現させた植物は塩ストレスに対して高い感受性を示した。OsbHLH034過剰発現イネでは、いくつかのJA応答性分泌型ペルオキシダーゼ遺伝子の発現がアップレギュレートされていた。また、これらのトランスジェニック植物では、野生型に比べてリグニン含量が有意に増加した。これらの結果から、OsbHLH034 はイネにおける JA 介在性防御応答の正の調節因子として作用していることが示唆された。

KEY MESSAGE: OsbHLH034 acts as a positive regulator in jasmonate signaling in rice. Jasmonic acid (JA) is a plant hormone under strict regulation by various transcription factors (TFs) that acts as a signaling compound in the regulation of plant defense responses and development. Here, we report that a basic helix-loop-helix (bHLH)-type TF, OsbHLH034, plays an important role in the JA-mediated resistance response against rice bacterial blight caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae. The expression of OsbHLH034 was upregulated at a late phase after JA treatment. OsbHLH034 interacted with a Jasmonate ZIM-domain (JAZ) protein, OsJAZ9, in both plant and yeast cells. Transgenic rice plants overexpressing OsbHLH034 exhibited a JA-hypersensitive phenotype and increased resistance against rice bacterial blight. Conversely, OsbHLH034-overexpressing plants exhibited high sensitivity to salt stress. The expression of some JA-responsive secretory-type peroxidase genes was upregulated in the OsbHLH034-overexpressing rice plants. Concomitantly, the lignin content significantly increased in these transgenic plants compared to that in the wild-type. These results indicate that OsbHLH034 acts as a positive regulator of the JA-mediated defense response in rice.