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Developing anti-viral strategies that target social aspects in viral way of life

Research Project

Project/Area Number 16H06185
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Plant protection science
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Miyashita Shuhei  東北大学, 農学研究科, 助教 (60556710)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥24,050,000 (Direct Cost: ¥18,500,000、Indirect Cost: ¥5,550,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Keywords植物病理学 / ウイルス / 抵抗性 / 進化 / 社会性 / 植物ウイルス / 防除技術 / シミュレーション / 植物 / 欠失変異 / 数理モデリング / 数理モデル / 変異
Outline of Final Research Achievements

We studied the social aspects in the life of plant viruses, and developed a novel method to protect crop plants from viruses. Specifically, we carried out molecular biology experiments and computer simulations to show that cell infection by around 5 genomes is a general phenomenon among plant vi1ruses, and this allows the viruses to exclude free-riders from their populations. We also developed a simulation model for replication of cucumber mosaic virus, which has a three-segmented genome, to explain how the ratio of each segment are balanced during replication and accumulation of segmented viruses. Furthermore, we showed that cucumber mosaic virus has a decision-making system that resembles a majority decision, and developed an artificially modified viral RNA variant that targets this decision making and inhibits the cell-to-cell movement of the virus.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ウイルスは非常に単純な生物であるが、同じ宿主細胞内のウイルスゲノム間で遺伝子産物の共有が生じることから、ウイルスゲノム間に様々な社会的関係性が生じる。本研究はこの点に着目して行った。研究の結果、遺伝子産物に対するフリーライダーを排除するための「社会ルール」を植物ウイルスが普遍的に有することや、遺伝子産物をめぐってウイルスが多数決型の意思決定を行うことが示された。この成果は独創性が高く、植物病理学・ウイルス学のみならず社会学的にも大きな意義がある。また植物ウイルスは一般に防除が非常に難しいが、本研究で得られた知見を活かして新発想の防除法開発につながる基盤技術を確立することができた。

Report

(5 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (72 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 11 results) Presentation (53 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 13 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] ユトレヒト大学(オランダ)

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    • Author(s)
      Takahashi Hideki、Tabara Midori、Miyashita Shuhei、Ando Sugihiro、Kawano Shuichi、Kanayama Yoshinori、Fukuhara Toshiyuki、Kormelink Richard
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 12 Pages: 770925-770925

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.770925

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    • Author(s)
      Sasaki R, Miyashita S, Ando S, Ito K, Fukuhara T, Kormelink R, Takahashi H
    • Journal Title

      Archives of Virology

      Volume: 166 Issue: 1 Pages: 313-316

    • DOI

      10.1007/s00705-020-04811-3

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  • [Journal Article] Isolation and characterization of a novel jumbo phage from leaf litter compost and its suppressive effect on rice seedling rot diseases.2021

    • Author(s)
      Sasaki R, Miyashita S, Ando S, Ito K, Fukuhara T, Takahashi H
    • Journal Title

      Viruses

      Volume: 13 Issue: 4 Pages: 591-591

    • DOI

      10.3390/v13040591

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  • [Journal Article] Plant death caused by inefficient induction of antiviral R-gene-mediated resistance may function as a suicidal population resistance mechanism2021

    • Author(s)
      Abebe Derib A.、van Bentum Sietske、Suzuki Machi、Ando Sugihiro、Takahashi Hideki、Miyashita Shuhei
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 947-947

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02482-7

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  • [Journal Article] Priming for enhanced ARGONAUTE2 activation accompanies induced resistance to cucumber mosaic virus in Arabidopsis thaliana2020

    • Author(s)
      Ando Sugihiro、Jaskiewicz Michal、Mochizuki Sei、Koseki Saeko、Miyashita Shuhei、Takahashi Hideki、Conrath Uwe
    • Journal Title

      Molecular Plant Pathology

      Volume: 22 Issue: 1 Pages: 19-30

    • DOI

      10.1111/mpp.13005

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  • [Journal Article] Establishment of Neurospora crassa as a model organism for fungal virology.2020

    • Author(s)
      Honda S, Eusebio-Cope A, Miyashita S, Yokoyama A, Aulia A, Shahi S, Kondo H, Suzuki N
    • Journal Title

      Nature communications

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 5627-5627

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19355-y

    • NAID

      120006939592

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    • Author(s)
      Qu Feng、Zheng Limin、Zhang Shaoyan、Sun Rong、Slot Jason、Miyashita Shuhei
    • Journal Title

      Virus Evolution

      Volume: 6 Issue: 2

    • DOI

      10.1093/ve/veaa086

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  • [Journal Article] Single amino acid substitutions in the cucumber mosaic virus 1a protein induce necrotic cell death in virus-inoculated leaves without affecting virus multiplication.2020

    • Author(s)
      Tian A, Miyashita S, Ando S, Takahashi H
    • Journal Title

      Viruses

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 91-91

    • DOI

      10.3390/v12010091

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  • [Journal Article] Plant defense systems against cucumber mosaic virus: lessons learned from CMV-Arabidopsis interactions2019

    • Author(s)
      Sugihiro Ando ・ Shuhei Miyashita ・ Hideki Takahashi
    • Journal Title

      Journal of General Plant Pathology

      Volume: 85 Issue: 3 Pages: 174-181

    • DOI

      10.1007/s10327-019-00845-x

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  • [Journal Article] Exogenous application of L‐histidine suppresses bacterial diseases and enhances ethylene production in rice seedlings2019

    • Author(s)
      Yariyama S.、Ando S.、Seo S.、Nakaho K.、Miyashita S.、Kanayama Y.、Takahashi H.
    • Journal Title

      Plant Pathology

      Volume: 68 Issue: 6 Pages: 1072-1078

    • DOI

      10.1111/ppa.13037

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Comparative analysis of microbial diversity and bacterial seedling disease-suppressive activity in organic-farmed and standardized commercial conventional soils for rice nursery cultivation2018

    • Author(s)
      Takahashi Hideki、Matsushita Yuko、Ito Toyoaki、Nakai Yutaka、Nanzyo Masami、Kobayashi Takashi、Iwaishi Shinji、Hashimoto Tomoyoshi、Miyashita Shuhei、Morikawa Toshiyuki、Yoshida Shigenobu、Tsushima Seiya、Ando Sugihiro
    • Journal Title

      Journal of Phytopathology

      Volume: 166 Issue: 4 Pages: 249-264

    • DOI

      10.1111/jph.12682

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Survey of the response of 82 domestic landraces of Zea mays to cucumber mosaic virus reveals geographical region-related resistance to CMV in Japan2018

    • Author(s)
      Takahashi H.、Tian A.、Miyashita S.、Kanayama Y.、Ando S.、Kormelink R.
    • Journal Title

      Plant Pathology

      Volume: in press Issue: 6 Pages: 1401-1415

    • DOI

      10.1111/ppa.12848

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Increased cytosine methylation at promoter of the NB-LRR class R gene RCY1 correlated with compromised resistance to cucumber mosaic virus in EMS-generated src mutants of Arabidopsis thaliana2017

    • Author(s)
      Sato Yukiyo、Miyashita Shuhei、Ando Sugihiro、Takahashi Hideki
    • Journal Title

      Physiol Mol Plant Pathol

      Volume: 100 Pages: 151-162

    • DOI

      10.1016/j.pmpp.2017.09.007

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] キュウリモザイクウイルスCP発現PVXベクターのアグロインフェクションを利用したR遺伝子抵抗性同期的誘導系2022

    • Author(s)
      宮下脩平*・狩野凱・石橋和大・安藤杉尋・高橋英樹
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      令和4年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] 植物ウイルスの細胞間移行における小さいMOIを再現する細胞感染・細胞間移行シミュレーションモデルの構築2022

    • Author(s)
      平澤花織*・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
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      令和4年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] キュウリモザイクウイルスの細胞間移行タンパク質による多数決型意思決定はドミナントネガティブ効果で説明される2022

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      小黒まゆ*・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
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      令和4年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] イルミナシーケンサを利用した省力・低コストな植物 RNA ウイルス網羅的検出・塩基配列決定系の構築2021

    • Author(s)
      武田萌*・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
    • Organizer
      令和3年度日本植物病理学会東北部会
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  • [Presentation] 全身 HR による抗ウイルス自殺型集団抵抗性の成立条件についてのシミュレーションによる検討2021

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      宮下脩平*・Derib A Abebe・安藤杉尋・高橋英樹
    • Organizer
      令和3年度日本植物病理学会東北部会
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  • [Presentation] Individual death resulted from inefficient induction of R-gene-mediated antiviral resistance may confer suicidal population resistance in land plants2021

    • Author(s)
      Derib Alemu Abebe*・Sietske van Bentum・Machi Suzuki・Sugihiro Ando・Hideki Takahashi・and Shuhei Miyashita
    • Organizer
      International Plant Web Forum 2021, IPSR, Okayama Univ
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  • [Presentation] キュウリモザイクウイルスの細胞感染シミュレーションモデルの構築2021

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      山田省吾*・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
    • Organizer
      日本植物病理学会 令和3年度植物感染生理談話会
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  • [Presentation] Local propagation of land plants may enable their R-gene-mediated suicidal population resistance2021

    • Author(s)
      Shuhei Miyashita*・Derib Alemu Abebe・Sietske van Bentum・Machi Suzuki・Sugihiro Ando・Hideki Takahashi
    • Organizer
      Plant Microbiota Research Network 1st Online Symposium
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  • [Presentation] Local propagation of land plants may have enabled their suicidal population resistance against viruses.2021

    • Author(s)
      Shuhei Miyashita
    • Organizer
      10th Aquatic Virus Workshop
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    • Invited
  • [Presentation] ウイルスの社会性、植物の社会性2021

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      宮下脩平
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      日本農芸化学会2021年度大会 Frontiersシンポジウム
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  • [Presentation] Comparison of replication competitiveness among cucumber mosaic virus RNA3s with different 5’UTRs from the three subgroups2021

    • Author(s)
      Zhongxu Yuan*・Kaori Hirasawa・Sugihiro Ando・Hideki Takahashi・Shuhei Miyashita
    • Organizer
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  • [Presentation] R遺伝子存在下で野生型キュウリモザイクウイルス(CMV)より小さい壊死病斑を誘導する変異型CMV は野生型より小さいMOIを示す2021

    • Author(s)
      狩野凱*・Derib Alemu Abebe・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
    • Organizer
      令和3年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] 接種葉におけるキュウリモザイクウイルスゲノムRNA分節蓄積量比の進化についての検討2021

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      平澤花織*・山田省吾・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
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      山田省吾*・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
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      令和3年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] 4以上のゲノム分節をもつ植物ウイルスが進化的に不安定である可能性をMOI 進化シミュレーションは示唆する2021

    • Author(s)
      宮下脩平*・安藤杉尋・高橋英樹
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      令和3年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] ウイルス・宿主相互作用の進化をシミュレーションで考える2020

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      宮下脩平
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      第1回ウイルス生態学セミナー
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    • Invited
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    • Author(s)
      狩野 凱*・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
    • Organizer
      令和2年度日本植物病理学会東北部会
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      Yuan Z.*・Takahashi H.・Ando S. and Miyashita S.
    • Organizer
      令和2年度日本植物病理学会東北部会
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  • [Presentation] キュウリモザイクウイルス2b遺伝子形質転換シロイヌナズナにおけるゲノムDNAのシトシンメチル化レベルの変動2020

    • Author(s)
      高橋英樹・宮下脩平・田原緑・栗山和典・安藤杉尋・福原敏行
    • Organizer
      令和2年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] キュウリモザイクウイルス[CMV(Ho)]の不顕性感染によるTurnip crinkle virusの増殖抑制へのSERK2の関与2020

    • Author(s)
      八木橋素良・安藤杉尋・宮下脩平・高橋英樹
    • Organizer
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  • [Presentation] 高温条件におけるササゲのキュウリモザイクウイルス抵抗性の増強メカニズムの解析2020

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      井尾美由記・安藤杉尋・宮下脩平・高橋英樹
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  • [Presentation] イネもみ枯細菌病菌およびイネ苗立枯細菌病菌に感染する新規ジャンボファージの性状解析2020

    • Author(s)
      佐々木稜太・宮下脩平・安藤杉尋・伊東久美子・高橋英樹
    • Organizer
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  • [Presentation] ウイルスゲノム分節性および宿主の組織構造をパラメタとして加えたMOI進化シミュレーションモデル2020

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      宮下脩平・安藤杉尋・高橋英樹
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      令和2年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] Two CMV variants which escapes resistance or induces systemic HR to RCY1 show different levels of R-gene mediated decrease of MOI2020

    • Author(s)
      Abebe, D. A., Ando, S., Takahashi, H., and Miyashita, S.
    • Organizer
      令和2年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] キュウリモザイクウイルスY系統とB2系統のRNA3は細胞感染レベルで競合し,B2系統のRNA3がほぼ独占的に蓄積する2020

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      本多宗一郎・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
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      令和2年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] Antiviral R genes of plants may have experienced different "selections" in nature and in crop fields.2020

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      Miyashita S., Abebe, D. A., van Bentum S., Suzuki M., Ando S., and Takahashi, H.
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      The 17th International Symposium of Integrated Field Science "Infectious Diseases and Field Science: From Pathogens to Environmental Microbes"
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      佐々木稜太・宮下脩平・安藤杉尋・伊東久美子・高橋英樹
    • Organizer
      第73回北日本病害虫研究発表会
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      第73回北日本病害虫研究発表会
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      宮下脩平
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      神戸大学大学院・農学研究科 インターゲノミクス研究会主催 第49回インターゲノミクスセミナー
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      宮下脩平
    • Organizer
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      Ainan Tian, Shuhei Miyashita, Sugihiro Ando, Hideki Takahashi
    • Organizer
      日本ナス科コンソーシアム年会
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    • Author(s)
      Yuri Murayama, Miyuki Io, Shuhei Miyashita, Sugihiro Ando, Hanbal Sara E., Hideki Takahashi
    • Organizer
      日本ナス科コンソーシアム年会
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      安藤杉尋・清水浩晶・A.Shahir A.Nor・高島圭介・宮下脩平・金子俊郎・高橋英樹
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      令和元年度日本植物病理学会東北部会
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      Sara E. Hanbal・Keisuke Takashima・Shuhei Miyashita・Sugihiro Ando・Kumiko Ito・Mohsen M. Elsharkawy・Toshiro Kaneko・Hideki Takahashi
    • Organizer
      令和元年度日本植物病理学会東北部会
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      令和元年度日本植物病理学会東北部会
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  • [Presentation] 有機栽培育苗土からのイネもみ枯細菌病菌に感染するファージの探索と特性解析2019

    • Author(s)
      佐々木稜太・三富直人・伊東久美子・宮下脩平・安藤杉尋・高橋英樹
    • Organizer
      令和元年度日本植物病理学会東北部会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] キュウリモザイクウイルスB2 系統のRNA1 およびRNA2 全長塩基配列の決定と感染性cDNAクローンの作製2019

    • Author(s)
      本多宗一郎・安藤杉尋・高橋英樹・夏秋啓子・宮下脩平
    • Organizer
      令和元年度日本植物病理学会東北部会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ササゲのキュウリモザイクウイルス抵抗性を決定する新奇ウイルス因子の解析2019

    • Author(s)
      村山友理・安藤杉尋・宮下脩平・高橋英樹
    • Organizer
      令和元年度日本植物病理学会東北部会
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  • [Presentation] 植物RNAウイルスの 複製と進化機構に関する研究2018

    • Author(s)
      宮下脩平
    • Organizer
      平成30年度日本植物病理学会大会
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    • Invited
  • [Presentation] R遺伝子による認識を免れる変異型CMV CPのアラニンスキャニングによる探索2018

    • Author(s)
      西條悠希・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
    • Organizer
      平成30年度日本植物病理学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞間移行におけるCMVのMOIはR遺伝子による抵抗性誘導時に低下する2018

    • Author(s)
      鈴木万智・Sietske van Bentum・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
    • Organizer
      平成30年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] 植物ウイルスの多数決型意思決定システム2017

    • Author(s)
      宮下脩平・安藤杉尋・高橋英樹
    • Organizer
      平成29年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] キュウリモザイクウイルスの欠失変異パターンの解析2017

    • Author(s)
      本多宗一郎・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
    • Organizer
      平成29年度日本植物病理学会大会
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  • [Presentation] 植物ウイルスのもつ社会システムを、実験と数理モデリングで覗き見る2017

    • Author(s)
      宮下脩平
    • Organizer
      ウイルス研究の潮流シリーズセミナー
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    • Invited
  • [Presentation] Social systems of plant viruses revealed by molecular biology experiments and mathematical modeling2017

    • Author(s)
      Shuhei Miyashita
    • Organizer
      Tohoku Forum for Creativity Fusion Research Seminar
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    • Invited
  • [Presentation] ウイルス社会学―ウイルスの社会システムを撹乱せよ!2017

    • Author(s)
      宮下脩平
    • Organizer
      第16回みちのくウイルス塾
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    • Invited
  • [Presentation] RNAウイルス欠失変異の網羅的検出系の確立2017

    • Author(s)
      宮下脩平・本多宗一郎・安藤杉尋・高橋英樹
    • Organizer
      平成29年度植物感染生理談話会
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  • [Presentation] 植物ウイルスの社会システムを標的とする防除技術の開発2017

    • Author(s)
      宮下脩平
    • Organizer
      第2回えこえぴワークショップ
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    • Invited
  • [Presentation] ウイルスは多数決をとる2016

    • Author(s)
      宮下脩平
    • Organizer
      第2回農学中手の会
    • Place of Presentation
      湯の宿 木もれび(滋賀県大津市)
    • Year and Date
      2016-11-10
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  • [Presentation] CMV CPの多量体化・粒子形成に寄与するとされるαへリックスドメインはR遺伝子によるCPの認識に必要である2016

    • Author(s)
      西條悠希・安藤杉尋・高橋英樹・宮下脩平
    • Organizer
      平成28年度日本植物病理学会東北部会
    • Place of Presentation
      コラッセふくしま(福島県福島市)
    • Year and Date
      2016-09-29
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] CMV感染細胞内のMP機能欠損ゲノムの割合と隣接細胞への細胞間移行確率の関係2016

    • Author(s)
      宮下脩平・安藤杉尋・高橋英樹
    • Organizer
      平成28年度日本植物病理学会東北部会
    • Place of Presentation
      コラッセふくしま(福島県福島市)
    • Year and Date
      2016-09-29
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Understanding the surviving strategies of plant viruses by mathematical modeling.2016

    • Author(s)
      S. Miyashita
    • Organizer
      Lorentz Center Workshop
    • Place of Presentation
      ライデン(オランダ)
    • Year and Date
      2016-09-19
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    • Invited
  • [Presentation] The number of individuals to infect a host cell: the Achilles’ heel of viruses2016

    • Author(s)
      S. Miyashita
    • Organizer
      CFAI 2nd International symposium
    • Place of Presentation
      東北大学川内キャンパス(宮城県仙台市)
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    • Invited
  • [Book] 生産環境統計学2022

    • Author(s)
      岸野 洋久ほか
    • Total Pages
      240
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254405743
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      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 東北大学大学院農学研究科植物病理学分野

    • URL

      http://www.agri.tohoku.ac.jp/ppathol/index.html

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      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 東北大学大学院農学研究科 お知らせ/ニュース(受賞)

    • URL

      http://www.agri.tohoku.ac.jp/jp/news/news/detail/20180406-2.html

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Published: 2016-04-21   Modified: 2023-01-30  

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