高湿度下での葉内の水集積をめぐる植物と病原細菌の攻防を解明 気孔を開いて水を排出させる酵素の遺伝子発現が標的だった~気候変動時代の病害防除への貢献に期待~

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2026-01-16 奈良先端科学技術大学院大学,理化学研究所,東京農業大学,埼玉大学

奈良先端科学技術大学院大学を中心とする研究グループは、高湿度環境下で植物と病原細菌が葉内の水をめぐって攻防を繰り広げる分子機構を解明した。モデル植物シロイヌナズナでは、湿度上昇により細胞内Ca²⁺濃度が増加し、転写因子CAMTA3を介してアブシシン酸分解酵素CYP707A3の遺伝子発現が誘導される。その結果、気孔が開いて葉内の水集積(水浸漬)が抑制され、病原細菌の増殖が防がれる。一方、病原細菌はエフェクターAvrPtoBを用いてCYP707A3の発現を抑制し、水浸漬を誘導することが明らかになった。本成果は、気候変動に伴い深刻化する植物病害に対する新たな防除戦略につながると期待される。研究成果はNature Communicationsに掲載された。

高湿度下での葉内の水集積をめぐる植物と病原細菌の攻防を解明 気孔を開いて水を排出させる酵素の遺伝子発現が標的だった~気候変動時代の病害防除への貢献に期待~
通常湿度                    高湿度
図1. 高湿度では病原細菌に感染した葉は顕著な病徴を示す。

<関連情報>

湿度によるABA枯渇は、葉の水分をめぐる植物病原菌の競争を決定づける Humidity-driven ABA depletion determines plant-pathogen competition for leaf water

Shigetaka Yasuda,Akihisa Shinozawa,Yuanjie Weng,Arullthevan Rajendram,Taishi Hirase,Haruka Ishizaki,Ryuji Suzuki,Shioriko Ueda,Rahul Sk,Yumiko Takebayashi,Izumi Yotsui,Masatsugu Toyota,Masanori Okamoto & Yusuke Saijo
Nature Communications  Published:19 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-67469-y An unedited version of this manuscript

Abstract

Bacterial phytopathogens, such as Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst) DC3000, induce water-soaked lesions in the leaf apoplast under high humidity, facilitating infection. However, it remains largely unclear how plants regulate their resistance to restrict bacterial infection in response to humidity. Here, we demonstrate that abscisic acid (ABA)-catabolizing ABA 8’-hydroxylase, encoded by CYP707A3, plays a critical role in this resistance in Arabidopsis thaliana. Elevated humidity induces CYP707A3 expression, which is essential for reducing ABA levels and promoting stomatal opening, thereby limiting bacterial water-soaking and infection following leaf invasion. High humidity also increases cytosolic Ca2+ levels via the Ca2+ channels CNGC2 and CNGC4, with partial involvement from CNGC9, activating the calmodulin-binding transcription activator CAMTA3 to drive CYP707A3 induction. However, Pst DC3000 counteracts this defense response using type III secretion effectors, including AvrPtoB, facilitating water-soaking. These findings provide insights into the mechanisms underlying the competition between plants and bacteria for leaf water under elevated humidity.

細胞遺伝子工学
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