Analysis of plant defense mechanisms against seed transmission of plant viruses
| Project/Area Number |
21K05590
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39040:Plant protection science-related
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
磯貝 雅道 岩手大学, 農学部, 教授 (30312515)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 植物ウイルス / 種子伝染 / ラズベリー黄化ウイルス / RNAサイレンシング / DCL2 / DCL4 / RDR6 / RBDV / 種子伝染性ウイルス |
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| Outline of Research at the Start |
種子伝染性ウイルスは、感染する植物種によって種子伝染率が大きく異なる点が挙げられる。これまでの解析から、その原因が、胚における各植物種が持つウイルス防御機構であるRNAサイレンシングとウイルスの持つRNAサイレンシングを抑制する能力との“せめぎ合い” がもたらす結果であると推察された。そこで、RNAサイレンシングに関与する植物遺伝子の発現を抑制および停止させた形質転換植物を用いて、ウイルスの種子伝染率や胚感染の変化を解析することにより、植物ウイルスの種子伝染を阻害する防御機構の一つがRNAサイレンシングであることを証明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
R4年度は、ラズベリー黄化ウイルス(raspberry bushy dwarf virus, RBDV)のNicotiana benthamiana（ベンサミアーナ）における種子伝染阻害とRNAサイレンシングとの関連を解析するため、以下の２つの解析を行った。
(1) ベンサミアーナにおける、植物RNAウイルスに対するRNAサイレンシングの重要因子であるNbDCL2とNbDCL4、およびNbRDR6の発現をゲノム編集により停止させたベンサミアーナでのRBDVの種子伝染率を解析した。RBDVに感染したNbDCL2とNbDCL4の発現を停止したベンサミアーナ(dcl2dcl4)を、健全dcl2dcl4の花粉を用いて人工授粉し、種子を得て、それら種子から生育させた実生のウイルス感染（種子伝染）を調べたが、種子伝染した個体は検出されなかった。さらに、NbRDR6の発現を停止したベンサミアーナにおいてもRBDVの種子伝染を解析したが、種子伝染した個体は検出されなかった。これらのことから、ベンサミアーナにおけるRBDVの種子伝染阻害には、RNAサイレンシングは主要な役割を担っていないと考えられた。
(2) RBDV感染ベンサミアーナ由来の胚のうにおけるウイルス局在解析を行った。胚珠内部に存在する胚のうでのウイルス局在を解析したところ、卵細胞にウイルスが局在していることが示された。昨年度の研究結果と合わせると、卵細胞がウイルスに感染しているにもかかわらず、健全精細胞との受精により形成された胚にウイルスが検出されないことが示された。つまり、受精後、RNAサイレンシングと異なったメカニズムにより、胚からRBDVを排除する種子伝染防御機構をベンサミアーナが備えている可能性を示唆した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
NbDCL2とNbDCL4の発現を停止したベンサミアーナ、およびNbRDR6の発現を停止したベンサミアーナを実験材料に用いることで、ベンサミアーナにおけるRBDVの種子伝染阻害には、RNAサイレンシングが主要な役割を担っていないと考えられた。加えて、卵細胞がウイルスに感染しているにもかかわらず、ウイルスフリーな精細胞との受精により形成された胚にウイルスが検出されないことを明らかにした。つまり、受精後、RNAサイレンシングと異なったメカニズムにより、胚からRBDVを排除する種子伝染防御機構をベンサミアーナが備えている可能性を示唆した。そして、これら結果を原著論文にまとめ、Archives of Virologyにて発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ムギ斑葉モザイクウイルス(barley stripe mosaic virus, BSMV)は、RBDVとウイルス分類学上、異なる科に所属するウイルスである。BSMVはオオムギにおいて高率に種子伝染するが、BSMVのベンサミアーナでの種子伝染を解析すると、RBDVと同様に、種子伝染は検出されなかった。本研究により、ベンサミアーナでのRBDVに対する種子伝染阻害に、RNAサイレンシングが主要な役割を担っていないと考えられたが、BSMVを材料として、RNAサイレンシングと種子伝染阻害との関連について解析を推進し、RBDVとの共通性および普遍性について解析する。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Plant Viruses Reported from Japan2022
Author(s)
Fuji S, Mochizuki T, Okuda M, Tsuda S, Kagiwada S, Sekine, K, Ugaki M, Natsuaki K-T, Isogai M, Maoka T, Takeshita M, Yoshikawa M, Mise K, Sasaya T, Kondo H, Kubota K, Yamaji Y, Iwanami T, Ohshima K, Kobayashi K, Hataya T, Sano T, Suzuki N.
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Journal Title
Journal of General Plant Pathology
Volume: 88
Issue: 2
Pages: 105-127
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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