寄生虫は宿主NADPH酸化酵素を活性化することよって植物細胞死を制限し感染を促進する活性酸素種を産生させる

Sci. Signal., 8 April 2014
Vol. 7, Issue 320, p. ra33
[DOI: 10.1126/scisignal.2004777]

Shahid Siddique^1*, Christiane Matera^1*, Zoran S. Radakovic¹, M. Shamim Hasan^1,2, Philipp Gutbrod¹, Elzbieta Rozanska³, Miroslaw Sobczak³, Miguel Angel Torres⁴, and Florian M. W. Grundler^1†

¹ Institute of Crop Science and Resource Conservation, Department of Molecular Phytomedicine, University of Bonn, 53115 Bonn, Germany.
² Department of Plant Pathology, Faculty of Agriculture, Hajee Mohammad Danesh Science and Technology University, Dinajpur 5200, Bangladesh.
³ Department of Botany, Warsaw University of Life Sciences (SGGW), 02-787 Warsaw, Poland.
⁴ Centro de Biotecnología y Genomica de Plantas (UPM-INIA), ETSI Agrónomos, Universidad Politecnica de Madrid, Pozuelo de Alarcón, 28223 Madrid, Spain.

^* These authors contributed equally to this work.

† Corresponding author. E-mail: grundler@uni-bonn.de

要約

植物と動物は、感染に応答して活性酸素種（ROS）を産生する。植物においては、ROSが防御応答を活性化させ、細胞死を促進して病原体の広がりを制限するだけでなく、病原体認識に応答した細胞死の量も制限する。植物は、サリチル酸などのホルモンも用いて、感染に対する免疫応答を仲介する。しかし、持続的な生体栄養性の植物−病原体間の相互作用が存在し、たとえば、寄生線虫と植物の根との相互作用においては、防御応答が抑制され、根細胞が特異的なナース細胞系に再編成される。植物において、ROSは主に細胞膜局在型NADPH（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸還元型）酸化酵素によって産生され、NADPH酸化酵素活性が消失すると、免疫応答と細胞死が障害される。われわれは、シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）に寄生線虫Heterodera schachtiiを感染させると、NADPH酸化酵素であるRbohDとRbohFが活性化されてROSが産生され、このROSが、感染した植物の細胞死の制限とナース細胞形成の促進に必要であることを見出した。RbohDおよびRbohFを欠損した植物には、線虫感染に応答した細胞死が広範囲におよび、ナース細胞形成が大幅に減少した。線虫感染植物におけるサリチル酸蓄積と免疫活性化に必要なSID2の遺伝子破壊によって、RbohDおよびRbohF欠損植物では線虫のサイズが増加したが、植物細胞死は減少しなかった。したがって、NADPH酸化酵素を亢進させて産生されたROSによって、寄生線虫は、破壊的な根への侵入の段階で植物細胞死のパターンを微調整し、生体栄養性の生活段階ではサリチル酸誘導性の防御応答を打ち消す可能性がある。

S. Siddique, C. Matera, Z. S. Radakovic, M. Shamim Hasan, P. Gutbrod, E. Rozanska, M. Sobczak, M. Angel Torres, F. M. W. Grundler, Parasitic Worms Stimulate Host NADPH Oxidases to Produce Reactive Oxygen Species That Limit Plant Cell Death and Promote Infection. Sci. Signal. 7, ra33 (2014).