いもち病菌に対するイネの応答のトランスクリプトーム解析により、免疫に関わるコア遺伝子を同定した

Transcriptome analysis of rice response to blast fungus identified core genes involved in immunity.

• Dewei Yang
• Shengping Li
• Yueping Xiao
• Ling Lu
• Zichao Zheng
• Dingzhong Tang
• Haitao Cui

抄録

糸状菌Magnaporthe oryzaeによって引き起こされるイネいもち病は、世界中の稲作にとって大きな脅威である。イネがM. oryzaeに対して抵抗性を示すメカニズムは、転写リプログラミングやシグナル伝達ネットワークなど、いまだ解明されていない。本研究では、M. oryzaeに対して感受性のあるイネ品種と耐性のあるイネ品種のトランスクリプトームを詳細に比較検討した。その結果、いもち病菌に対するイネの防御には、迅速かつ高振幅の転写リプログラミングが重要であることが明らかになった。また、両品種ともに、12時間後の段階で、リボソーム関連遺伝子とタンパク質翻訳関連遺伝子が、差次的に発現する遺伝子（DEGs）の中で有意に濃縮されており、イネの免疫活性化においてタンパク質翻訳機構が制御されていることが示された。さらに、イネの生物的・非生物的ストレスへの応答に関与するコア遺伝子群を同定した。さらに、これらのコア遺伝子のうち、メタロチオネインOsMT1aおよびOsMT1b遺伝子がイネの抵抗性を正に制御し、ペルオキシダーゼ遺伝子Perox4がイネのM. oryzaeに対する抵抗性を負に制御することを明らかにした。本研究は、転写リプログラミングに関する新たな知見を提供するとともに、イネのいもち病抵抗性における免疫シグナル成分の機能的研究の貴重な資料となる。この記事は著作権により保護されています。本記事は著作権により保護されており、すべての著作権は当社に帰属します。

Rice blast disease caused by the filamentous Ascomycetous fungus Magnaporthe oryzae is a major threat to rice production worldwide. The mechanisms underlying rice resistance to M. oryzae, such as transcriptional reprogramming and signaling networks, remain elusive. In this study, we carried out an in-depth comparative transcriptome study on the susceptible and resistant rice cultivars in response to M. oryzae. Our analysis highlighted that rapid, high-amplitude transcriptional reprogramming was important for rice defense against blast fungus. Ribosome- and protein translation-related genes were significantly enriched among differentially expressed genes (DEGs) at 12 hpi in both cultivars, indicating that the protein translation machinery is regulated in the activation of immunity in rice. Furthermore, we identified a core set of genes that are involved in the rice response to both biotic and abiotic stress. More importantly, among the core genes, we demonstrated that the metallothionein OsMT1a and OsMT1b genes positively regulated rice resistance while a peroxidase gene Perox4 negatively regulated rice resistance to M. oryzae. Our study provides novel insight into transcriptional reprogramming and serves as a valuable resource for functional studies on rice immune signaling components in resistance to blast disease. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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