酵素プロファイルから紐解く病斑の「かたち」を決める分子機構

Research Project

Project/Area Number	21K14858
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 39040:Plant protection science-related
Research Institution	Japan International Research Center for Agricultural Sciences
Principal Investigator	柏毅国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 生物資源・利用領域, 主任研究員 (60766400)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	ダイズ / ダイズ紫斑病 / ゲノム / 植物病原菌 / 感染生理 / 酵素群
Outline of Research at the Start	植物病原菌が宿主に感染すると、感染部位やその周辺が変化し「病斑」としてあらわれる場合がある。病斑は、病原菌と植物の攻防の結果として生じている。同じ植物でも、病斑は個々の病原菌で異なる形になることから、病原菌側の因子が病斑の形成に大きく影響すると考えられる。本研究では、病原菌が植物感染時に発現している酵素等の遺伝子群を探索する。これら酵素等の機能解析を実施し、病斑形成の分子機構等と結びつける。
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、植物病原糸状菌、特にダイズの病原糸状菌を対象に、病斑形成に関わるような遺伝子をゲノム中から探索することを目的としている。今年度は、ダイズ紫斑病菌のゲノム中から、病原性に関与することが推定される遺伝子群を選抜し、その解析を進めた。前年度までに、ダイズ紫斑病菌MAFF 305040株のゲノム解析を実施し、完成度の高いゲノム配列が得られている。今年度はさらに、よりダイズへの病原性が強いと考えられるダイズ紫斑病菌の菌株のゲノム配列を解析した。病原性が強い菌株を研究に利用することで、ダイズに対する病原性に寄与する遺伝子の探索、および、ダイズへの接種試験等に基づいた機能の解析が効率よく進むと考えられる。新たに取得した菌株のゲノム配列からコーディング領域を推定し、それらの中から、植物に対する病原性に関与することが推定される遺伝子（植物組織分解酵素の遺伝子として予測された配列など）を選抜した。さらに、ダイズに紫斑病菌を接種し、経時的に接種済みの葉を回収、RNAを抽出した。このサンプルをトランスクリプトーム解析に供し、ダイズ紫斑病菌が宿主感染時に発現している遺伝子の情報を収集した。ダイズ紫斑病菌の形質転換方法に関しては、アグロバクテリウムを利用してダイズ紫斑病菌にDNAを導入する方法、もしくは、ダイズ紫斑病菌のプロトプラストを取得してDNAを導入する方法を検討している。今後、作出した遺伝子破壊株等はダイズへの接種試験に供し、ゲノム解析から見出した遺伝子の病原性に関連する機能の解析を進める。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 前年度までにゲノム解析が完了していたダイズ紫斑病菌の菌株よりも、ダイズに対する病原性が強いと考えられる菌株のゲノム情報を新たに取得し、病原性に関与する遺伝子の探索を効率良く行うための基礎的な情報を強化した。さらに、ダイズ紫斑病菌を接種したダイズ葉のトランスクリプトーム解析を実施し、ダイズ紫斑病菌が感染時に発現している遺伝子の情報を収集している。加えて、ダイズ紫斑病菌の形質転換方法の検討など、研究テーマに関係するそれぞれの事柄が推進できているため、おおむね順調に進展していると評価した。
Strategy for Future Research Activity	今後は、現在までに取得できているダイズ紫斑病菌のゲノム情報、トランスクリプトーム情報に基づき、病原性に関与することが推定される遺伝子群をさらに絞り込む。続いて、選抜した病原性関連遺伝子の候補に関しては、遺伝子破壊株等の作出を進める。遺伝子破壊株等はダイズ植物体もしくはダイズから切り取った葉片に接種し、解析対象の遺伝子がダイズに対する病原性に関与しているかを確認する。ダイズへの接種試験では、これまでに開発した、葉片を利用したスプレー接種法を利用する。このほか、より高い効率でダイズ紫斑病菌の感染状況を確認できる新しい接種方法の利用も検討している。