ウイルスの強病原性・劇的宿主適応変異の分子機構の解明と変異株出現制御への応用

• Project/Area Number: 22KJ0216
• Project/Area Number (Other): 22J10081 (2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 39040:Plant protection science-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐々木 稜太 東北大学, 農学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2024-02-13 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2022: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: ファージ / Ralstonia

Outline of Research at the Start

細菌に感染するウイルスであるファージには、植物病原細菌に対する生物防除資材としての利用が期待されているものがある。本研究では、経済的に大きな損失を生じる青枯病の原因となる Ralstonia 属細菌に感染する新奇なファージ群をすでに検出した。これらのファージの分子系統解析や宿主範囲解析などの性状解析を実施し、ウイルスと土壌微生物との関係性を明らかにするとともに、病害防除へのファージの利用の可能性を探る。

Outline of Annual Research Achievements

ウイルスゲノムの変異が生じることにより, 宿主範囲の拡大・適応が生じ, こうしたウイルスが土壌微生物を介して植物に与える影響を明らかにすることを目的とした. 当初キュウリモザイクウイルス (CMV) を用いた系による実験を進めていた. 実験の過程で, 青枯病を引き起こす Ralstonia 属の植物病原性細菌に感染する複数株のバクテリオファージが, 細菌性植物病害に対する抑制効果を持つ落葉堆肥から検出された. ウイルスゲノムの変異がウイルス-土壌微生物-植物の相互の関係にどのような影響を及ぼすかを明らかにするため, 今回検出されたファージ群の次世代シーケンスによるゲノム配列決定ののち, 既報のファージとのゲノム配列比較を in silico 解析により実施した. その結果, 新たに単離されたファージにはゲノム全長が 200kbp 以上のジャンボファージが含まれていた. 本研究では単離された 5 株のジャンボファージ (FLC4-4C，FLC4-5C，FLC4-11C，FLC1-1B，FLC4-3B) の全長ゲノム配列を用いた proteomic tree 解析および, Terminase large subunit 遺伝子などを用いた分子系統解析を行った. その結果, FLC4-4C，FLC4-5C，FLC4-11C は Chiangmaivirus 属ファージと考えられ, 既報のイネに苗病害を引き起こす Burkholderia 属細菌に対する病害抑制効果の報告がある FLC6, FLC8 と非常に近縁であった. FLC1-1B, FLC4-3B は, 最も近縁な既報のファージ RP12 (Ripduovirus 属) との相同性がいずれもidentity 77%, query coverage 35% であったことから, FLC1-1B と FLC4-3B は新属に分類される可能性が考えられた.

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定していたキュウリモザイクウイルスを用いた実験系から, ウイルス-土壌微生物-植物の相互作用解明により適すると考えられた Ralstonia 属細菌に感染するジャンボファージを用いた実験系への変更を行なったため.

Strategy for Future Research Activity

1. 検出されたジャンボファージ群の宿主範囲解析.
2. 既報のファージとの遺伝子配列の比較解析.
これらを進めることでウイルスゲノムの変異が, ウイルス-土壌微生物-植物の相互作用に与える影響を検討する.

Research Products

• [Journal Article] Isolation of Burkholderia jumbo phages and their utilization as biocontrol agents to suppress rice seedling rot disease (2022)
  • Author(s): Kanaizuka Ayane、Sasaki Ryota、Miyashita Shuhei、Ando Sugihiro、Ito Kumiko、Fukuhara Toshiyuki、Takahashi Hideki
  • Journal Title: Journal of General Plant Pathology Volume: 89 Issue: 1 Pages: 24-34
  • DOI: 10.1007/s10327-022-01107-z
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 青枯病菌に感染するジャンボファージの病害抑制効果の検討 (2023)
  • Author(s): 阿部 香奈・佐々木 稜太・金井塚 文音・宮下 脩平・安藤 杉尋・高橋 英樹
  • Organizer: 令和5年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] Ralstonia 属細菌に感染するファージ群の落葉堆肥からの検出とその解析 (2022)
  • Author(s): 佐々木稜太・宮下脩平・安藤杉尋・高橋英樹
  • Organizer: 令和4年度日本植物病理学会東北部会
• [Presentation] ナス科植物青枯病菌の保有するプロファージの誘発条件の検討と溶菌化プロファージの性状解析 (2022)
  • Author(s): 阿部香奈・佐々木稜太・金井塚文音・安藤杉尋・ 宮下修平・高橋英樹
  • Organizer: 令和4年度日本植物病理学会東北部会