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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Study on mechanisms of pathogenicity divergence in Fusarium oxysporum by structural and functional analyses of small chromosomes

Research Project

Project/Area Number 16H02536
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

有江 力  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (00211706)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 飯田 祐一郎  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 野菜花き研究部門, 主任研究員 (00456609)
小松 健  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60451837)
川部 眞登  富山県農林水産総合技術センター, 富山県農林水産総合技術センター園芸研究所, 主幹研究員 (60462678)
赤木 靖典  鳥取大学, (連合)農学研究科(研究院), プロジェクト研究員 (60626589)
荒添 貴之  東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 助教 (40749975)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsフザリウム / 小型染色体 / 宿主特異性 / 病原性分化 / トマト萎凋病
Outline of Annual Research Achievements

(1)Fusarium oxysporumの病原性関連小型染色体のシーケンシング
F. oxysporumのうち、宿主範囲等が異なる分化型・レース複数株(トマト萎凋病菌1株、キャベツ萎黄病菌2株(小型染色体喪失株)、バナナパナマ病菌1株、エンドウ萎凋病菌2株、非病原性株2株の計8株)を対象に、SMARTシーケンシグによる全ゲノム解析を行った。得られたコンティグ中から病原性関連小型染色体の検索法を確立した。ウリ科に感染する菌株についてSIXの分布とSNPs解析を行った。
(2)F. oxysporumの病原性関連小型染色体の比較構造解析
小型染色体座乗遺伝子(エフェクター等病原性関連遺伝子)の保持、シーケンスを比較した。トランスポゾンの存在および分布を考察した。病原性に関連する可能性が示唆されたSIXs、FoQde-2、RecQ、SMS-2遺伝子等の機能解析を行うこととした。
(3)F. oxysporumの病原性関連小型染色体に座乗する遺伝子(群)の機能解析
FoQde-2、RecQ、SMS-2の機能および病原性や宿主特異性との関連を明らかにするため、トマト萎凋病菌で、二回相同組換え法によって破壊株を作出、形質の調査を開始した。F. oxysporum用に新構築したCRISPR/Cas9システムを用い、キャベツ萎凋病菌のSIX4の高効率破壊 (~100%) に成功した。構築したCRISPR/Cas9システムをベースに,既に機能が明らかになっているSIX1およびSIX4遺伝子近傍にマーカー遺伝子をノックインするためのCRISPRベクター,機能未知であるSIX8およびSIX9遺伝子を破壊するためのCRISPRベクターならびにSIX8およびSIX9遺伝子近傍にマーカー遺伝子をノックインするためのCRISPRベクターを構築した。トマト近縁野生種でSIX2, 6, 7, 8, 9, 13を一過的発現系で強制発現させ、抵抗性誘導能を解析した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

設定している3つのサブテーマとも予定通り進捗している。
切り出した小型染色体のシーケンシングデータの解析が困難であったが、低廉化したSMARTシーケンシングによるロングリードシーケンシングを実施することで、8株の全ゲノムシーケンシングを終了、順調に解析を行っている。これまでの成果との比較でトランスポゾンの重要性が明らかになったのは予想以上の成果であった。遺伝子破壊も順調に推移、すでに1報を投稿中である。また、新たな分担者を加えることで、フザリウム用に特化したCRISPR/Cas9システムを構築、その有効性を確認できた。

Strategy for Future Research Activity

一部手法の見直しは行ったものの、全体的に当初の計画通り進行しているため、このまま研究を継続・推進する。
H30年度は最終年度であるため、H29までにロングリードシーケンシングなどで得たデータに基づき、遺伝子機能の解析を進めるとともに、H29に明らかになったhorminなどのトランスポゾンの重要性を確認するため、ゲノム上のトランスポゾンの分布等を解析、病原性関連遺伝子の座乗位置や変異との関連を探ることで、研究目的である小型染色体の機能解析にさらに肉薄する。

  • Research Products

    (15 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (9 results)

  • [Int'l Joint Research] ワーヘニンゲン大学(オランダ)

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      ワーヘニンゲン大学
  • [Journal Article] Panama disease of banana occurred in Miyakojima Island, Okinawa, Japan2018

    • Author(s)
      Nitani Takao、Akai Kotaro、Hasegawa Ryo、Ayukawa Yu、Garcia Ricardo Romero、Chitose Atsushi、Komatsu Ken、Kikuno Hidehiko、Natsuaki Keiko T.、Arie Tsutomu
    • Journal Title

      Journal of General Plant Pathology

      Volume: 84 Pages: 165~168

    • DOI

      10.1007/s10327-018-0769-4

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Knockout of the SREBP system increases production of the polyketide FR901512 in filamentous fungal sp. No. 14919 and lovastatin in Aspergillus terreus ATCC205422018

    • Author(s)
      Itoh Hiroya、Miura Ai、Matsui Makoto、Arazoe Takayuki、Nishida Keiji、Kumagai Toshitaka、Arita Masanori、Tamano Koichi、Machida Masayuki、Shibata Takashi
    • Journal Title

      Applied Microbiology and Biotechnology

      Volume: 102 Pages: 1393~1405

    • DOI

      10.1007/s00253-017-8685-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 分解酵素とインヒビターを介した植物と病原菌の攻防-植物病原菌の矛と盾2018

    • Author(s)
      飯田祐一郎
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 56 Pages: 244~245

  • [Journal Article] Novel loop-mediated isothermal amplification (LAMP) assay with a universal QProbe can detect SNPs determining races in plant pathogenic fungi2017

    • Author(s)
      Ayukawa Yu、Hanyuda Saeri、Fujita Naoko、Komatsu Ken、Arie Tsutomu
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Pages: 4253

    • DOI

      10.1038/s41598-017-04084-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A mobile pathogenicity chromosome in Fusarium oxysporum for infection of multiple cucurbit species2017

    • Author(s)
      van Dam Peter、Fokkens Like、Ayukawa Yu、van der Gragt Michelle、ter Horst Anneliek、Brankovics Bal?zs、Houterman Petra M.、Arie Tsutomu、Rep Martijn
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Pages: 9042

    • DOI

      10.1038/s41598-017-07995-y

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] キャベツ萎黄病菌Cong:1-1株のキャベツ,シロイヌナズナ,ストックに対する病原性を司る小型染色体は異なる2018

    • Author(s)
      鮎川 侑・小松 健・有江 力
    • Organizer
      平成30年度日本植物病理学会大会
  • [Presentation] Functional analyses of RecQ helicase and SMS-2 protein genes in Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici2018

    • Author(s)
      Jo S, Komatsu K, Yun SH, Arie T
    • Organizer
      平成30年度日本植物病理学会大会
  • [Presentation] 高知県の圃場におけるトマト萎凋病制御後の萎凋病菌の経時的消長2018

    • Author(s)
      羽生田冴莉・鮎川 侑・森田泰彰・山崎睦子・小松 健・有江 力
    • Organizer
      平成30年度日本植物病理学会大会
  • [Presentation] エンドウ萎凋病菌Fusarium oxysporum f. sp. pisiの分子系統解析と特異検出法の検討2018

    • Author(s)
      小寺俊丞・菱池政志・小松 健・有江 力
    • Organizer
      平成30年度日本植物病理学会大会
  • [Presentation] チューリップ球根腐敗病菌の病原性関連SIX遺伝子群の検出2018

    • Author(s)
      川部眞登
    • Organizer
      平成29年度関東東海北陸農業試験研究推進会議 北陸・水田農業部会 病害 虫害技術研究会
  • [Presentation] Fusarium oxysporum f. sp. conglutinansの小型染色体は宿主植物によって病原的機能が異なる2017

    • Author(s)
      鮎川 侑・小松 健・Martijn Rep・有江 力
    • Organizer
      平成29年度日本植物病理学会植物感染生理談話会
  • [Presentation] トマト萎凋病菌レース1 MAFF 103036株の小型染色体喪失株のトマトへの病原力2017

    • Author(s)
      増子諒一・鮎川 侑・小松 健・有江 力
    • Organizer
      平成29年度日本植物病理学会関東部会
  • [Presentation] チューリップ球根腐敗病菌の系統と薬剤抵抗性・病原性に関して2017

    • Author(s)
      川部眞登
    • Organizer
      第11回フザリウム研究会
  • [Presentation] チューリップ球根腐敗病菌のSIX遺伝子群の検出2017

    • Author(s)
      川部眞登・有江力
    • Organizer
      第17回糸状菌分子生物学カンファレンス

URL: 

Published: 2018-12-17  

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