植物由来シグナルを介した病原菌と共生菌の感染戦略の解明

• Project/Area Number: 16J40044
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied molecular and cellular biology
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 竹本(田中) 愛子 名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 共生

Outline of Annual Research Achievements

イネの最重要病害であるいもち病菌の防除には、抵抗性品種の育種・導入が必須である一方、 その抵抗性を回避して感染する病原力の理解が不可欠である。また、菌根菌は植物の根に共生 し養分交換により宿主植物と相利的な関係を保持し、イネもその宿主のひとつである。本研究では、根への人工接種が可能なイネいもち病菌と共生菌である菌根菌との感染戦略の類似性に着目し菌根菌の感染機構を明らかにする。特に、病原菌と共生菌における植物由来シグナルの認識を介した植物組織侵入メカニズムを明らかにする。
イネOsRAM2の機能解析のため、先に、CRISPR/Cas9発現ベクターを用いてイネOsRAM2変異体を作出した。本年度はイネOsRAM2変異体のT1世代の変異部位を解析し、A塩基の挿入変異個体とC塩基の挿入変異個体の２種を選抜した。これらの挿入変異ヘテロ個体に菌根菌Rhizophagus irregularis胞子懸濁液を接種し、４週間後、各個体の根をWGA-FITCを用いて染色し、共焦点レーザー顕微鏡により観察した。その結果、OsRAM2変異体では、菌足（Hyphopodium）、内生菌糸、樹枝状体の形成率が野生型イネ個体と比較し顕著に低下し、明らかな菌根感染率の低下が確認された。
２種の１塩基挿入イネ変異体を出穂させ、それぞれT2種子を得た。イネいもち病菌のGFP恒常発現株を用いイネ野生型および２種の１塩基挿入変異体T2世代への感染過程を観察した。播種後３日の野生型およびOsRAM2１塩基挿入変異体イネ実生を滅菌土壌に移植し、イネいもち病菌GFPラベル株の胞子を接種した。２週間後、イネいもち病菌の感染を共焦点レーザー顕微鏡により観察したところ、いずれのOsRAM2１塩基挿入変異体においてもイネいもち病菌の感染も菌足（Hyphopodium）の形成率が低下し、感染率が顕著に低下した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nicotiana benthamiana RanBP1-1 Is Involved in the Induction of Disease Resistance via Regulation of Nuclear-Cytoplasmic Transport of Small GTPase Ran (2019)
  • Author(s): Mizuno Yuri、Ohtsu Mina、Shibata Yusuke、Tanaka Aiko、Camagna Maurizio、Ojika Makoto、Mori Hitoshi、Sato Ikuo、Chiba Sotaro、Kawakita Kazuhito、Takemoto Daigo
  • Journal Title: Frontiers in Plant Science Volume: 10 Pages: 222-222
  • DOI: 10.3389/fpls.2019.00222
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Draft Genome Sequence of Burkholderia vietnamiensis Strain RS1, a Nitrogen-Fixing Endophyte Isolated from Sweet Potato (2018)
  • Author(s): Shinjo R, Uesaka K, Ihara K, Sakazaki S, Yano K, Kondo M, Tanaka A
  • Journal Title: eCollection Volume: 7 Issue: 3
  • DOI: 10.1128/mra.00820-18
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Draft Genome Sequence of Ralstonia sp. Strain SET104, Isolated from Root Nodules of Aeschynomene indica (2018)
  • Author(s): Aiko Tanaka, Takamasa Suzuki, Kazuma Uesaka, Shingo Hata
  • Journal Title: Microbiology Resource Announcements Volume: 7 Issue: 2
  • DOI: 10.1128/mra.01441-18
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Two closely related Rho GTPases, Cdc42 and RacA, of the en-dophytic fungus Epichlo? festucae have contrasting roles for ROS production and symbiotic infection synchronized with the host plant (2018)
  • Author(s): Kayano Yuka、Tanaka Aiko、Takemoto Daigo
  • Journal Title: PLOS Pathogens Volume: 14 Issue: 1 Pages: e1006840-e1006840
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1006840
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Varietal differences in the growth responses of rice to an arbuscular mycorrhizal fungus under natural upland conditions (2017)
  • Author(s): Sisaphaithong T, Hanai S, Tomioka R, Kobae Y, Tanaka A, Yano K, Takenaka C, Hata S
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 12 Issue: 1 Pages: e1274483-e1274483
  • DOI: 10.1080/15592324.2016.1274483
  • NAID: 120006711674
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] SymB and SymC, two membrane associated proteins, are required for Epichloe festucae hyphal cell-cell fusion and maintenance of a mutualistic interaction with Lolium perenne (2017)
  • Author(s): Green K, Becker Y, Tanaka A, Takemoto D, Fitzsimons H, Seiler S, Lalucque H, Silar P, Scott B
  • Journal Title: Molecular Microbiology Volume: 103 Issue: 4 Pages: 657-677
  • DOI: 10.1111/mmi.13580
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Complete genome sequence of Kosakonia sacchari strain BO-1, an endophytic diazotroph isolated from a sweet potato (2016)
  • Author(s): Shinjo R, Uesaka K, Ihara K, Loshakova K, Mizuno Y, Yano K, Tanaka A
  • Journal Title: Genome Annoucements Volume: 4 Issue: 5
  • DOI: 10.1128/genomea.00868-16
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Burkholderia vietnamiensis による生育促進効果の植物種間差異 (2018)
  • Author(s): 新庄 莉奈，田中 愛子，近藤 始彦
  • Organizer: 植物微生物研究会第29回研究交流会
• [Presentation] イネにおける内生窒素固定は非構造性炭水化物含量の影響を受けるか？ (2018)
  • Author(s): 岡本卓哲・新庄莉奈・田中愛子・杉浦大輔・近藤始彦
  • Organizer: 植物微生物研究会第29回研究交流会
• [Presentation] 新規なβプロテオバクテリアRalstonia sp.によるクサネム根粒形成について (2018)
  • Author(s): 畑 信吾・玉井鉄宗・鈴木孝征・田中愛子
  • Organizer: 植物微生物研究会第29回研究交流会
• [Presentation] 窒素固定エンドファイトのイネへの定着性およびその接種効果 (2018)
  • Author(s): 新庄 莉奈, 田中 愛子, 近藤 始彦
  • Organizer: 日本作物学会第245回講演会
• [Presentation] 牧草共生エンドファイトの細胞融合と共生確立に関与するCdc25およびRasBの機能解析 (2017)
  • Author(s): 稲垣茉利子・神谷昇汰・岡村文音・榧野友香・佐藤育男・千葉壮太郎・川北一人・田中愛子・竹本大吾
  • Organizer: 第17回 糸状菌分子生物学コンファレンス
• [Presentation] イネ、サツマイモ、サトウキビからの窒素固定細菌の単離と植物生長促進関連特性 (2017)
  • Author(s): 新庄 莉奈, Albert Christian S. Suner, 上坂 一馬, 井原 邦夫, 田中 愛子, 近藤 始彦
  • Organizer: 環境微生物系学会合同大会
• [Presentation] イネ科植物共生菌Epichloe/Neotyphodium属エンドファイトの産生する抗菌性物質の探索 (2016)
  • Author(s): 三浦里佳・磯部仁美・Enkhee Purev・小鹿 一・増中 章・菅原幸哉・佐藤育男・千葉壮太郎・川北一人・田中愛子・竹本大吾
  • Organizer: 第16回 糸状菌分子生物学コンファレンス
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2016-11-17
• [Presentation] イネ科植物に共生するEpichloe/Neotyphodium属エンドファイトの産生する抗菌性物質の探索と解析 (2016)
  • Author(s): 三浦里佳・磯部仁美・Enkhee Purev・小鹿 一・増中 章・菅原幸哉・佐藤育男・千葉壮太郎・川北一人・田中愛子・竹本大吾
  • Organizer: 平成28年度 日本植物病理学会関西部会
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2016-09-29