2018 Fiscal Year Annual Research Report
イネいもち病菌の感染と変異メカニズムの統合～新規防除因子探索～
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17H05021
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
荒添 貴之 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 助教 (40749975)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | イネいもち病菌 / ゲノム編集 / ゲノム進化 / 病原性変異 / 感染生理 / ゲノム再編成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネに重要病害を引き起こすイネいもち病菌は，薬剤耐性菌の出現や抵抗性品種への新たな病原性獲得など，ゲノムの多様化と病原性進化が大きな問題となっている。本研究では，ゲノム編集技術およびそのツールを基盤とした病原性変異の人為的誘導，順遺伝学的・逆遺伝学的解析を組み合わせることで，本菌の変異機構と感染整理機構との包括的な理解を進めていくことを目的としている。
本年度は，ゲノム内に散在する反復配列を起点とした本菌のゲノム再編成やそれに伴うAvr遺伝子の欠失等のゲノム動態をリアルタイムに検出し，定量化することが可能な蛍光・薬剤選抜マーカー系の評価と，本系を用いたいもち病菌のゲノム変異特性を調査した。マーカー遺伝子を特定のゲノム領域に導入した形質転換体を用い，マーカー遺伝子内で生じる組換え反応が反復配列を介したAvr-Pitaの欠失機構に付随していること，また組換え反応によってYFP蛍光ならびに薬剤耐性能が付与されることを確認した。YFP蛍光は栄養菌糸生育，胞子形成，付着器形成の各過程における一部の細胞で観察された。また，薬剤含有培地上での耐性コロニーの直径は組換えが生じた細胞数に依存することを見出した。
本マーカー系を用いることで，細胞内カルシウムイオンの低下，タンパク質合成阻害，DNA損傷，塩ストレス，活性酸素ストレス，浸透圧ストレス，細胞壁ストレス等のあらゆるストレス条件下において，いもち病菌ゲノムの再編成が強く誘導されることが示された。このことから，いもち病菌の様々なストレス応答にゲノムの再編成誘導がプログラムされていることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
いもち病菌ゲノムの再編成やそれに伴うAvr-Pita遺伝子の変異 (欠失・転座・重複) が様々なストレス応答反応に組み込まれていることを示唆する知見を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に最適化したハイスループット遺伝子破壊手法 (ゲノム編集) を用いて，感染生理，ストレス応答ならびにゲノム再編成機構の中枢となる共通メカニズムの抽出を行っていく。
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[Journal Article] Single crossover-mediated targeted nucleotide substitution and knock-in strategies with CRISPR/Cas9 system in the rice blast fungus2019
Author(s)
Yamato, T., Handa, A., Arazoe, T., Kuroki, M., Nozaka, A., Kamakura, T., Ohsato, S., Arie, T., Kuwata, S.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 印刷中
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Chloramphenicol inhibits eukaryotic Ser/Thr phosphatase and infection-specific cell differentiation in the rice blast fungus2019
Author(s)
Nozaka, A., Nishiwaki, A., Nagashima Y., Endo, S., Kuroki, M., Nakajima, M., Narukawa, M., Kamisuki, S., Arazoe, T., Taguchi, H., Sugawara, F., Kamakura T.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 印刷中
Pages: -
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] DNA double-strand breaks-mediatedectopic recombination between solo-long terminal repeats triggered pathogenic changes and genome rearrangement in the rice blast fungus2019
Author(s)
Arazoe, T., Hiraoka, D., Murochi, S., Kiguchi, K., Tanaka, T., Sakuma, T., Yamamoto, T., Arie, T., Kuwata, S., Chuma, I., Ohsato, S., Tosa, Y., Kamakura, T.
Organizer
IS-MPMI XVIII Congress
Int'l Joint Research
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