Construction of hyphal network in host plant and pathogenicity in ear-infecting fungus

Research Project

Project/Area Number	22K05647
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 39040:Plant protection science-related
Research Institution	Gifu University
Principal Investigator	須賀晴久岐阜大学, 糖鎖生命コア研究所, 教授 (20283319)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	ムギ類赤かび病 / 植物病原性 / カビ毒 / Fusarium / 菌糸融合 / 植物病原性菌類 / ムギ類赤かび病菌 / 自己菌糸融合
Outline of Research at the Start	ムギ類赤かび病菌の野生株に緑色蛍光タンパク質遺伝子を導入して菌糸を緑色蛍光で観察できるようにする。また、同株に赤色蛍光タンパク質遺伝子を導入して赤色蛍光を持たせる。それらを同時に宿主植物に感染させることで宿主植物内での自己細胞融合(菌糸ネットワークの形成)の様子を調べる。更に病原性変異株についても同様にして自己細胞融合を起こすかを調べ、その際の野生株と病原性変異株の遺伝子発現の違いを明らかにする。
Outline of Annual Research Achievements	植物病原菌類は宿主植物において菌糸を枝分かれさせながら増殖するが、枝分かれした菌糸同士が融合 (自己菌糸融合)して菌糸がネットワーク化していると考えられている。本研究はムギに病害とカビ毒汚染を与えている赤かび病菌について、感染成立における菌糸ネットワーク形成の重要性を明らかにすることを目的としている。この研究は大きく、病原性喪失株における自己菌糸融合能の調査と自己菌糸融合に伴う遺伝子発現の変化の解析から成っており、本年度については当初の計画に沿って病原性喪失株における自己菌糸融合能の調査を実施した。遺伝子組換えを利用して、野生株と病原性喪失株それぞれについて、緑色蛍光タンパク質遺伝子(GFP) /ジェネティシン耐性遺伝子(GenR)と赤色蛍光タンパク質遺伝子(RFP) /ハイグロマイシン耐性遺伝子(HygR)を導入したものを用意して培地上での自己菌糸融合を調べた。同一株に由来するGFP/GenR 導入株とRFP/HygR導入株を対峙培養し、コロニーが重なり合った部分の菌糸の蛍光を観察したところ、野生株では緑色と赤色が混合した菌糸が認められた。また、同部位の菌糸をハイグロマイシンとジェネティシンの両方を含む培地に移植したところ、菌が増殖することを確認できた。一方、グリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)アンカータンパク質遺伝子の異常で病原性を喪失している株及び、NADPHオキシダーゼ遺伝子の異常で病原性を喪失している株については、緑色と赤色が混合した菌糸は認められず、ハイグロマイシンとジェネティシンを含む培地で菌が増殖することもなかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究の目的は、ムギ類赤かび病菌の宿主植物への感染成立における菌糸ネットワーク形成の重要性を明らかにすることである。研究計画上、1年目となっている令和4年度には、蛍光タンパク質遺伝子導入株の作成して培地上で自己菌糸融合を調べることであり、計画通り終了した。
Strategy for Future Research Activity	研究計画上、2年目となっている令和5年度には前年度作成した蛍光タンパク質遺伝子導入株を宿主植であるムギ穂に接種して、自己菌糸融合を調べることになっている。また、蛍光タンパク質遺伝子導入株を利用した新規タイプの農薬開発として、自己菌糸融合を阻害する化合物の探索することになっている。