大気圧プラズマによる植物免疫システム活性化の分子基盤と病害防除への応用

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K14858
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高橋 英樹 東北大学, 農学研究科, 教授 (20197164)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金子 俊郎 東北大学, 工学研究科, 教授 (30312599)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 病害抑制

Outline of Annual Research Achievements

プラズマは一般に気体が電離した状態のものを指し、工学、医学、農学など幅広い分野に応用可能な新技術として注目されている。プラズマ照射に種子伝搬性イネ苗病害の抑制効果を検討した。イネもみ枯細菌病菌（Burkhorderia glumae）またはイネ苗立枯病細菌を減圧接種（5分）することにより、罹病種子を準備した。同種子を、28℃で1日吸水させ、はとむね期に達した種子にプラズマを10分間（2分，5回）照射した。その後、照射種子を育苗土に播種し，9日間培養し（30℃，16時間明／8時間暗）、発病度を調査した。その結果、プラズマ非照射区では発病度97.6だったのに対し、プラズマ照射区では、イネもみ枯細菌病・イネ苗立枯病とも、有意に低い発病度を示し、両病害の発病が抑制されていることが明らかとなった。また、イネの発芽率や生育には、プラズマ照射が影響しないことも確認した。以上の結果から、プラズマ照射により、イネもみ枯細菌病菌やがイネ苗立枯病細菌が死滅したものと推測された。また、種子を切断し、DAB染色により過酸化水素の生成を解析したところ、プラズマ非照射に比べ、プラズマ照射で、種子の胚組織に過酸化水素の蓄積が認められたが、プラズマ照射前に種子を吸水させたかった場合は、病害抑制も認められず、過酸化水素の生成も求められなかった。したがって、プラズマ照射により、水から生成された活性酸素種が、イネもみ枯細菌病菌の殺菌効果に寄与している可能性が考えられた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

プラズマ照射により植物組織に活性酸素種のひとつである過酸化水素が直積することが確認できた。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、過酸化水素が直接、病原菌に殺菌作用をもつ可能性を示すデータが得られたが、今後は、プラズマ照射した植物組織における他の活性酸素種の生成と防御関連遺伝子の発現を解析し、プラズマによる植物の免疫システムの活性化について検討を進める。

Causes of Carryover

プラズマ照射植物における免疫システムの活性化について、マーカー遺伝子の発現解析まで至らなかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

プラズマ照射植物における免疫システムの活性化に関わる防御関連遺伝子をqPCRにより解析するための分子生物学関連試薬に使用する。合わせて、免疫システムの活性化シグナルである過酸化水素の生成解析も行うための試薬に使用する。

Research Products

• [Journal Article] Management of bakanae and bacterial seedling blight diseases in nurseries by irradiating rice seeds with atmospheric plasma. (2017)
  • Author(s): Ochi, A., Konishi, H., Ando, S., Sato, K., Yokoyama, K., Tsushima, S., Yoshida, S., Morikawa, T. Kaneko, T. and Takahashi, H.
  • Journal Title: Plant Pathology Volume: 65 Pages: 67-76
  • DOI: 10.1111/ppa.12555
  • Peer Reviewed
• [Presentation] イネ有機栽培育苗土由来の培養可能細菌を混合施用した際の病害抑制効果と微生物相変動の関係 (2016)
  • Author(s): 藤杉尋・清水浩晶・小林隆・吉田重信・對馬誠也・伊藤豊彰・宮下脩平・高橋英樹
  • Organizer: 平成28年度日本植物病理学会東北部会
  • Place of Presentation: コラッセ福島（福島県、福島市）
  • Year and Date: 2016-09-29 – 2016-09-30
• [Presentation] ネ有機栽培育苗土由来Pseudomonas属菌の混合施用による病害抑制機構の解析 (2016)
  • Author(s): 清水浩晶・鎗山純・宮下脩平・高橋英樹・安藤杉尋
  • Organizer: 平成28年度日本植物病理学会東北部会
  • Place of Presentation: コラッセ福島（福島県、福島市）
  • Year and Date: 2016-09-29 – 2016-09-30
• [Presentation] イネ有機栽培育苗土由来Pseudomonas属菌のイネもみ枯細菌病抑制効果におけるエチレンの関与 (2016)
  • Author(s): 鎗山純・宮下脩平・高橋英樹・安藤杉尋
  • Organizer: 平成28年度日本植物病理学会東北部会
  • Place of Presentation: コラッセ福島（福島県、福島市）
  • Year and Date: 2016-09-29 – 2016-09-30
• [Presentation] 有機栽培育苗土から分離した糸状菌のイネ苗病害抑制効果の解析 (2016)
  • Author(s): 笠原雅美・宮下脩平・高橋英樹・安藤杉尋
  • Organizer: 平成28年度日本植物病理学会東北部会
  • Place of Presentation: コラッセ福島（福島県、福島市）
  • Year and Date: 2016-09-29 – 2016-09-30