マツ枯れ病マイクロバイオームの機能解析

• Project/Area Number: 14F04394
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Forest science
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: 長谷川 浩一 中部大学, 応用生物学部, 准教授 (10609837)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): LEITE VICENTE CLAUDIA 中部大学, 応用生物学部, 外国人特別研究員 ; LEITE VICENTE Claudia 中部大学, 応用生物学部, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2014: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
• Keywords: マツ枯れ病 / マイクロバイオーム / 樹木内生菌 / 線虫 / 国際研究者交流 / ポルトガル / 細菌 / 国際交流

Outline of Annual Research Achievements

マツ材線虫病の主病原体はマツノザイセンチュウBursaphelenchus xylophilusであるが、そこに取り巻く細菌の種類やその特徴について、すなわちマツノザイセンチュウ体表面、ベクターであるカミキリ日本産Monochamus alternatusおよびポルトガル産M. galloprovincialisの消化管と気管内、健全木および本病による枯死木樹から名井に存在する細菌の種構成について、分離培養法と16SrDNA のV4 領域をもとにしたメタゲノム解析法の2つの方法により調べることができた。その結果、（１）マツ樹木を主たる生活の拠り所とする線虫とカミキリとを併せて、3者間でマイクロバイオームが共通していること、（２）本病により枯死したマツ樹体内のマイクロバイオームがより多様性を増すことを示せた。そのうちの培養法により選抜した細菌2種を選び、完全ゲノム配列を解析したところ、（３）植物内生菌（endophytic bacteria）グループに属し、解毒代謝機構が非常に発達していることが分かった。最後に、クロマツ苗を用いた人工感染試験を実施したところ、（４）病原性を有するマツノザイセンチュウが樹体内に侵入する際に、単独では病原性の無かった内生菌が、病原性を助長する能力を持ってしまうことを示すことができた。
マツノザイセンチュウは北米原産のため、東アジアおよびヨーロッパにおいては外来種である。病原性を持ったマツノザイセンチュウが樹体内に侵入すると、共生関係を確立していなかった在来マツは病原体と様々な攻防を経て枯死に至ることが報告されてきたが、今回、マイクロバイオームの変遷とその機能解析というこれまでにない新しい視点から、本病のメカニズムを説明することができた。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Evora(Portugal)
• [Int'l Joint Research] The james Hutton Institute(英国)
• [Int'l Joint Research] Academia Sinica(Taiwan)
• [Int'l Joint Research] University of Evora(Portugal)
• [Int'l Joint Research] The James Hutton Institute(United Kingdom)
• [Journal Article] The Genome and Genetics of a High Oxidative Stress Tolerant Serratia sp. LCN16 Isolated From the Plant Parasitic Nematode Bursaphelenchus xylophilus (2016)
  • Author(s): Vicente, C.S.L., Nascimento, F.X., Ikuyo, Y., Cock, P.J.A., Mota, M., Hasegawa, K.
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 17 Issue: 1 Pages: 301-301
  • DOI: 10.1186/s12864-016-2626-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evidences for an opportunistic and endophytic lifestyle of the Bursaphelenchus xylophilus-associated bacteria Serratia marcescens PWN146 isolated from wilting Pinus pinaster (2016)
  • Author(s): Vicente, C.S.L., Nascimento, F.X., Barbosa, P., Huei-Mien, K., Tsai, I.J., Hirao, T., Cock, P.J.A., Kikuchi, T., Hasegawa, K., Mota, M.
  • Journal Title: Microbial Ecology Volume: 72 Issue: 3 Pages: 669-681
  • DOI: 10.1007/s00248-016-0820-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bacterial community associated to the pine wilt disease insect vectors Monochamus galloprovincialis and Monochamus alternatus (2016)
  • Author(s): Alves, M., Pereira, A., Matos, P., Henriques, J., Vicente, C., Aikawa, T., Hasegawa, K., Nascimento, F., Mota, M., Correia, A., Henriques, I.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 23908-23908
  • DOI: 10.1038/srep23908
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Catalases induction in high virulence pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus under hydrogen peroxide-induced stress (2015)
  • Author(s): Vicente CSL, Ikuyo Y, Shinya R, Mota M, Hasegawa K
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: なし Issue: 4 Pages: e0123839-e0123839
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0123839
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bacterial role in pine wilt disease development -review and future perspectives (2015)
  • Author(s): Nascimento, F.X., Hasegawa, K., Mota, M., Vicente, C.S.L.
  • Journal Title: Environmental Microbiology Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 51-63
  • DOI: 10.1111/1758-2229.12202
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Direct interaction between the WD40 repeat protein WDR-23 and SKN-1/Nrf inhibits binding to target DNA (2014)
  • Author(s): Leung, C.K., Hasegawa, K., Wang, Y., Deonarine, A., Tang, L., Miwa, J., Choe, K.P.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: 34 Issue: 16 Pages: 3156-3167
  • DOI: 10.1128/mcb.00114-14
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] New insights into the biology of PWN-associated bacteria: genome analysis of Serratia sp. LCN16 and Serratia marcescens PWN146 (2016)
  • Author(s): Vicente, C.S.L., Mota, M., Hasegawa, K.
  • Organizer: IUFRO Pine Wilt Disease Symposium 2016
  • Place of Presentation: Soul, Korea
  • Year and Date: 2016-08-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Genome and Genetics of a High Oxidative Stress Tolerant Serratia sp. LCN16 isolated from the plant parasitic nematode Bursaphelenchus xylophilus (2016)
  • Author(s): Vicente, C.S.L., Nascimento, F.X., Ikuyo, Y., Mota, M., Hasegawa, K.
  • Organizer: ASM Microbe 2016
  • Place of Presentation: Boston, MA, USA
  • Year and Date: 2016-06-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Genomic analysis of nematode-bacteria interaction in Pine Wilt Disease (2015)
  • Author(s): Vicente, C.S.L., Nascimento, F.X., Ikuyo, Y., Peter, C., Mota, M., Hasegawa, K.
  • Organizer: 日本線虫学会第23回大会
  • Place of Presentation: 中部大学三浦記念会館（愛知県）
  • Year and Date: 2015-09-02
• [Presentation] Study of nematode-bacteria interaction in Pine Wilt Disease (2015)
  • Author(s): Vicente, C.S.L., Nascimento F., Ikuyo, Y., Mota, M., Hasegawa, K.
  • Organizer: 6th Congress of European Microbiologists
  • Place of Presentation: Maastricht, The Netherlands
  • Year and Date: 2015-06-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ゲノムから見るマツ枯れ病関連細菌Serratia marcescens PWN-146の役割 (2015)
  • Author(s): Claudia Vicente，田山地晃宏，Peter Cock，幾代以子，Manuel Mota，長谷川浩一
  • Organizer: 第59回日本応用動物昆虫学会大会
  • Place of Presentation: 山形大学、山形市、山形県
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] Lack of the function for oxidative stress response in the pine wood nematode Bursaphelenchus xylophilus low virulent strain (2014)
  • Author(s): Vicente, C.S.L., Soga, K., Shinya, R., Mota, M., Hasegawa, K
  • Organizer: 日本線虫学会第22回大会
  • Place of Presentation: 文部科学省研究交流センター、つくば市、茨城県
  • Year and Date: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [Presentation] Virulence and oxidative stress response of the pine wood nematode Bursaphelenchus xylophilus (2014)
  • Author(s): Vicente, C.S.L., Ikuyo, Y., Shinya, R., Mota, M., Hasegawa, K.
  • Organizer: 6th International Congress of Nematology
  • Place of Presentation: Cape Town, South Africa
  • Year and Date: 2014-05-04 – 2014-05-09
• [Presentation] Ecological role of bacteria associated with the pine wilt disease system (2014)
  • Author(s): Francisco X. Nascimento, Cláudia S.L. Vicente, Pedro Barbosa, Margarida Espada, Paulo Vieira, Koichi Hasegawa, Manuel Mota
  • Organizer: 6th International Congress of Nematology
  • Place of Presentation: Cape Town, South Africa
  • Year and Date: 2014-05-04 – 2014-05-09
• [Remarks] 中部大学応用生物学部長谷川浩一研究室
  • URL: http://www3.chubu.ac.jp/faculty/hasegawa_koichi/
• [Remarks] 中部大学応用生物学長谷川浩一研究室
  • URL: http://www3.chubu.ac.jp/faculty/hasegawa_koichi/
• [Remarks] 中部大学長谷川浩一研究室
  • URL: http://www3.chubu.ac.jp/faculty/hasegawa_koichi/