植物ー病原菌相互作用の集団ゲノミックス解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Correlative gene system: establishing next-generation genetics
• Project/Area Number: 23113009
• Research Institution: Iwate Biotechnology Research Center
• Principal Investigator: 寺内 良平 公益財団法人岩手生物工学研究センター, 生命科学研究部, 部長 (50236981)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 宏昌 公益財団法人岩手生物工学研究センター, 生命科学研究部, 主任研究員 (20414336)
• Project Period (FY): 2011-07-25 – 2016-03-31
• Keywords: 集団遺伝学 / 全ゲノム解析 / イネ / いもち病菌 / シーケンス / 耐病性 / 共進化 / 病原菌

Research Abstract

宿主－病原菌間の相互作用は、強力であり(Haldane 1949)、性の進化を含めた生物進化の原動力の一つと言われている。こうした相互作用は、関連遺伝子およびその周辺のゲノムのDNA配列上に特徴的な痕跡を残す。本課題では、全ゲノム解析による植物とその病原菌・寄生者の共進化で生じる強い自然選択がゲノムに残した痕跡を同定して、選択の働いた遺伝子を見いだし、その機能を解明することに焦点を当てる。そのために、(1)植物-病原菌・寄生者相互作用のゲノム解析およびエフェクターの同定、(2)全ゲノム解析によるselective sweep検出技術の開発と利用、の2つの研究を実施する。平成２５年度の研究実績は以下の通り。
(1)植物-病原菌・寄生者相互作用のゲノム解析およびエフェクターの同定
イネ-いもち病菌相互作用の解析を進めた。いもち病菌から分泌される３種類のエフェクター、AVR-Pia, AVR-Pik, AVR-Piiとイネの抵抗性遺伝子Pia,Pik,Piiの相互作用については、AVR-PiaとPia、AVR-PikとPikが直接結合することにより抵抗性反応が誘導されること、AVR-PiiとPiiは直接結合の可能性が低いことが明らかになった。現在、3種類のエフェクターのイネ標的因子の解明を進めている。
(2) 全ゲノム解析によるselective sweep検出技術の開発と利用
昨年度までに開発した技術MutMap法を改良して、MutMap-Gap法(Takagi et al. New Phytologist 200:276), MutMap+ (Fekih et al. PLoS One 8:e68529)を開発し、利用を開始した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

所期の計画に従い、着実に研究を進めている。成果の論文公表も順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

1. いもち病菌エフェクターAVR-Pia, AVR-Pik, AVR-Piiのイネ標的因子の同定と相互作用の解明
2. 野生生物を材料にして、自然選択の働いたゲノム領域を迅速に同定する。

Research Products

• [Journal Article] The tillering phenotype of the rice plastid terminal oxidase (PTOX) loss-of-function mutant is associated with strigolactone deficiency (2014)
  • Author(s): Tamiru,M., Abe,A., Utsushi,H., Yoshida,K., Takagi,H., Fujisaki,K., Undan,J.R., Rakshit,S., Takaichi,S., Jikumaru,Y., Yokota,T., Terry,M.J., Terauchi,R.
  • Journal Title: New Phytologist Volume: 202 Pages: 116-131
  • DOI: 10.1111/nph.12630
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MoST1 encoding a hexose transporter-like protein is involved in both coniciation and mycelial melanization of Magnaporthe oryzae (2014)
  • Author(s): Saitoh,H., Hirabuchi,A., Fujisawa,S., Mitsuoka,C., Terauchi,R., Takano,Y.
  • Journal Title: FEMS Microbiology Letters Volume: 352 Pages: 104-113
  • DOI: 10.1111/1574-6968.12369
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two distinct secretion systems facilitate tissue invasion by the rice blast fungus Magnaporthe oryzae (2013)
  • Author(s): Giraldo,M.C., Dagdas,Y.F., Gupta,Y.K., Mentlak,T.A., Yi,M., Marinez-Rocha,A.L., Saitoh,H., Terauchi,R., Talbot,N,J., Valent, B.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 4 Pages: 1996
  • DOI: 10.1038/ncomms2996
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MutMap-Gap:whole-genome resequencing of mutant F2 progeny bulk combined with de novo assembly of gap regions identifies the rice blast resistance gne Pii (2013)
  • Author(s): Takagi,H., Uemura,A., Yaegashi,H., Tamiru, M., Abe, A., Mitsuoka,C., Utsushi,H., Natsume,S., Kanzaki,H., Matsumura,H., Saitoh,H., Yoshida,K., Cano,L.M., Kamoun,S., Terauchi,R.
  • Journal Title: New Phytologist Volume: 200 Pages: 276-283
  • DOI: 10.1111/nph.12369
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MutMap+: Genetic mapping and mutant identification without crossing in rice (2013)
  • Author(s): Fekih,R., Takagi,H., Tamiru,M., Abe,A., Natsume,S., Yaegashi,H., Sharma,S., Sharma,S., Kanzaki,H., Matsumura,H., Saitoh,H., Mitsuoka,C., Utsuhi,H., Uemura,A., Kanzaki,E., Kosugi,S., Yoshida,K., Cano,L., Kamoun,S., Terauchi,R.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 8 Pages: e68529
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0068529
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coval: Improving alignment quality and variant calling accuracy for next-generation sequencing data (2013)
  • Author(s): Kosugi,S., Natsume,S., Yoshida,K., MacLean,D., Cano,L., Kamoun,S., Terauchi,R.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 8 Pages: e75402
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0075402
  • Peer Reviewed
• [Presentation] MutMap, MutMap+ & MutMap-Gap:次世代シーケンサーを用いた遺伝子単離技術
  • Author(s): 高木宏樹, 八重樫弘樹, 植村亜衣子, 宇津志博恵, 夏目俊, 阿部陽, 寺内良平
  • Organizer: 第１２４回日本育種学会講演会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Invited
• [Presentation] 分子間相互作用によるイネ－いもち病菌の共進化
  • Author(s): 寺内良平, 神崎洋之, 齋藤宏昌, 藤崎恒喜, 高木宏樹
  • Organizer: 第１２４回日本育種学会講演会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Invited
• [Presentation] 植物－病原菌相互作用の集団ゲノム解析
  • Author(s): 寺内良平
  • Organizer: 日本遺伝学会第８５回大会
  • Place of Presentation: 慶応大学
  • Invited
• [Presentation] Toward understanding evolution and function of Magnaporthe oryzae effectors AVR-Pia, AVR-Pii and AVR-Pik
  • Author(s): Terauchi,R., Saitoh,H., Kanzaki,H., Fujisaki,K., Takagi,H., Yoshida,K., Kamoun,S.
  • Organizer: 6th International Rice Blast Conference
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
• [Presentation] Whole genome analysis of rice-Magnaporthe interactions
  • Author(s): Terauchi, R.
  • Organizer: 10th International Congress of Plant Pathology
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Invited