生態系構成因子であるウイルスの”生態機能”を全RNA解析と箱庭実験で究明する

• Project Area: Post-Koch Ecology: The next-era microbial ecology that elucidates the super-terrestrial organism system
• Project/Area Number: 22H04879
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 浦山 俊一 筑波大学, 生命環境系, 助教 (50736220)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
• Keywords: RNAウイルス / 持続型 / 菌類ウイルス / 生態 / dsRNA / 糸状菌 / ウイルス / 持続型RNAウイルス / 圃場 / 環境 / マイコウイルス

Outline of Research at the Start

本研究は、研究圃場で見出した宿主糸状菌と共存しているRNAウイルスの機能を、室内実験とシミュレーション実験を用いて解明することを目指す。
一般にRNAウイルスは病原体として認識されているが、多くの微生物RNAウイルスは生物に明確な病気を引き起こすことなく、宿主生物と共存している可能性が、近年の環境ウイルス研究の発展により明らかになった。本研究では、研究圃場におけるこのようなRNAウイルスの動態解析から予想されたRNAウイルスの機能を、室内実験によって検証し、数理モデルとして表現することを目指す。これにより、明確な病気を引き起こさないRNAウイルスの生態中での役割に迫る。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、①圃場から分離した糸状菌―RNAウイルスセットのうち、環境中での動態が確認でき、特徴的な動態を示すものについてウイルス機能を解析すること、および②宿主を殺さないRNAウイルスの宿主集団内保持率変動要因の洗い出し、の２点を重要なポイントと位置付けている。
最終年度は、①と②それぞれについて、十分な進展が得られた。①については、新たに確立した宿主糸状菌―RNAウイルスペアについて、実験材料を確立し、これを用いたRNAウイルスの影響解析を進めた。その結果、高温条件下では当該RNAウイルスが高頻度に宿主糸状菌から失われること、さらに、中温域では当該RNAウイルスにより宿主糸状菌の生育が、ウイルス治癒株と比較して抑制されていることが明らかになった。これらのラボ内実験で得られた結果を用い、経時的なメタトランスクリプトームデータに基づくこれら宿主糸状菌とRNAウイルスの環境動態の解釈を試みたところ、大まかな年間動態の半分以上を上記の現象で説明できることを見出した。経時的なメタトランスクリプトームデータに基づく宿主糸状菌とRNAウイルスの環境動態を解明したことはそれ単体でもこれまでにない大きな進捗と言えるが、今年度の成果はそれをさらに押し上げ、初めて解明された環境動態の背景にあるメカニズムに迫る成果と言える。②については、主に論文執筆とその過程で必要となったデータの取得等を進めた。これについては当初の目論見通りの成果が得られており、重要なマイルストーンに位置づけられる成果につながるものと考えている。
また、培養技術に依存しないRNAウイルス探索も本研究では土壌を中心に行ってきたが、高温酸性泉を対象とした解析では、極めて新規性の高いRNAウイルスの発見につながった。当該RNAウイルスは、現在定義されている２つのRNAウイルス界の中間的な特徴を有しており、新たな第三の界を形成する可能性が示唆されている。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Greetings from virologists to mycologists: A review outlining viruses that live in fungi (2024)
  • Author(s): Urayama Syun-ichi、Zhao Yan-jie、Kuroki Misa、Chiba Yuto、Ninomiya Akihiro、Hagiwara Daisuke
  • Journal Title: Mycoscience Volume: 65 Issue: 1 Pages: 1-11
  • DOI: 10.47371/mycosci.2023.11.004
  • ISSN: 1340-3540, 1618-2545
  • Year and Date: 2024-01-31
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Seven new mycoviruses identified from isolated ascomycetous macrofungi (2024)
  • Author(s): Zhao YJ, Hosoya T, Urayama S, Hagiwara D
  • Journal Title: Virus Research Volume: 339 Pages: 199290-199290
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2023.199290
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Double-stranded RNA sequencing reveals distinct riboviruses associated with thermoacidophilic bacteria from hot springs in Japan (2024)
  • Author(s): Urayama Syun-ichi、Fukudome Akihito、Hirai Miho、Okumura Tomoyo、Nishimura Yosuke、Takaki Yoshihiro、Kurosawa Norio、Koonin Eugene V.、Krupovic Mart、Nunoura Takuro
  • Journal Title: Nature Microbiology Volume: 9 Issue: 2 Pages: 514-523
  • DOI: 10.1038/s41564-023-01579-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The potential of mycoviruses affecting fungi (2023)
  • Author(s): Urayama Syun-ichi、Kuroki Misa、Ninomiya Akihiro、Hagiwara Daisuke
  • Journal Title: JSM Mycotoxins Volume: 73 Issue: 1 Pages: 25-28
  • DOI: 10.2520/myco.73-1-6
  • ISSN: 0285-1466, 1881-0128
  • Year and Date: 2023-01-31
  • Open Access
• [Journal Article] Experimental verification of strain-dependent relationship between mycovirus and its fungal host (2023)
  • Author(s): Kuroki M, Yaguchi T, Urayama S, Hagiwara D
  • Journal Title: iScience Volume: 26 Issue: 8 Pages: 107337-107337
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.107337
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of novel RNA mycoviruses from wild mushroom isolates in Japan (2023)
  • Author(s): Zhao, Y., T. Shirouzu, Y. Chiba, K. Hosaka, H. Moriyama, S. Urayama and D. Hagiwara
  • Journal Title: Virus Research Volume: 325 Pages: 199045-199045
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2023.199045
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Eukaryotic Microbial RNA Viruses—Acute or Persistent? Insights into Their Function in the Aquatic Ecosystem (2022)
  • Author(s): Urayama Syun-ichi、Takaki Yoshihiro、Chiba Yuto、Zhao Yanjie、Kuroki Misa、Hagiwara Daisuke、Nunoura Takuro
  • Journal Title: Microbes and Environments Volume: 37 Issue: 5 Pages: n/a
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME22034
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Loss of female fertility may be beneficial for conidial dispersal and mycovirus elimination in the rice blast fungus (2024)
  • Author(s): Uchida, Momotaka、Kita, Kohtetsu、Urayama, Shunichi、Fuji, Shin-ichi、Hagiwara, Daisuke、Moriyama, Hiromitsu、Arie, Tsutomu、Arazoe, Takayuki、Kamakura, Takashi
  • Organizer: 32nd Fungal Genetics Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 鰹節カビに内在するマイコウイルスが宿主に与える影響 (2024)
  • Author(s): 武馬 聖二; 浦山 俊一; 周 防玲; 糸井 史朗; 岡田 茂; 二宮 章洋
  • Organizer: 日本農芸化学会
• [Presentation] 全球RNA ウイルス探索の最前線 ―どこにあるんだ新規RNA ウイルス探索のゴール？ ― (2023)
  • Author(s): 浦山俊一
  • Organizer: 日本ウイルス学会北海道支部 第56 回 夏季シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 鰹節カビに内在するマイコウイルスの探索 (2023)
  • Author(s): 武馬 聖二; 浦山 俊一; 周防 玲; 糸井 史朗; 岡田 茂; 二宮 章洋
  • Organizer: 第22回 糸状菌分子生物学コンファレンス
• [Presentation] 菌類ウイルスによる宿主表現型への影響は株レベルで特異性を示す (2023)
  • Author(s): 渡邉 青陽; 浦山 俊一; 萩原 大祐
  • Organizer: 第22回 糸状菌分子生物学コンファレンス
• [Presentation] イネいもち病菌の転写因子 Pro1機能変異によるマイコウイルスの治癒現象 (2023)
  • Author(s): 内田 百岳; 浦山 俊一; 藤 晋一; 萩原 大祐; 森山 裕充; 荒添 貴之; 鎌倉 高志
  • Organizer: 第22回 糸状菌分子生物学コンファレンス
• [Presentation] 生物を変身させる秘密道具としてのウイルス (2023)
  • Author(s): 浦山俊一
  • Organizer: 微生物コンソーシアムＧ３定例会（大隅基礎科学創成財団）
  • Invited
• [Presentation] 真菌を操るウイルスのポテンシャルを俯瞰する (2023)
  • Author(s): 浦山俊一
  • Organizer: 日本マイコトキシン学会第 88 回学術講演会
  • Invited
• [Presentation] 持続型RNAウイルスの機能を環境メタ解析で推定し、ラボで検証する実験系の構築 (2022)
  • Author(s): 趙 彦杰; 千葉 悠斗; 浦山俊一; 萩原 大祐
  • Organizer: 日本微生物生態学会
• [Presentation] 持続型ウイルスにおける糸状菌eMVを利用した水平伝播の検証 (2022)
  • Author(s): 町谷 和彦; 千葉 悠斗; 三上 力輝; 齊藤 美緒; 浦山俊一; 萩原 大祐
  • Organizer: 日本微生物生態学会
• [Presentation] 野生キノコの分離株から新たに検出できたRNAマイコウイルスの同定について (2022)
  • Author(s): 趙 彦杰; 白水 貴; 千葉 悠斗; 保坂 健太郎; 森山 裕充; 浦山 俊一; 萩原 大祐
  • Organizer: 日本菌学会第66回大会
• [Presentation] Dynamics of mycoviruses in the lab and field conditions (2022)
  • Author(s): Urayama Shunichi; Chiba Yuto; Zhao Yanjie; Hagiwara Daisuke
  • Organizer: V International Mycovirus Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 糸状菌をモデルとした持続型ウイルスが 宿主集団内で維持される機構の解析 (2022)
  • Author(s): 千葉 悠斗; 浦山俊一; 萩原 大祐
  • Organizer: 日本微生物生態学会
• [Remarks] 極限環境から第3のRNAウイルス系統を発見
  • URL: https://www.tsukuba.ac.jp/journal/biology-environment/20240117190000.html