イネ・ダイズの土壌病害を予防するための病原菌モニタリング法の確立

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K08171
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 戸田 武 秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (00506529)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 土壌伝染性病原菌 / イネ / ダイズ / Pythium / 群集解析法 / 生育阻害

Outline of Annual Research Achievements

土壌伝染性菌類は多くの作物に被害を起こしている。病害を予防するために病原菌をモニタリングする必要があるが、土壌の病害では極めて難しい。申請者は、土壌の病原菌のモニタリングに利用できる技術として、植物の根から菌類のDNAを網羅的に検出する「群集解析法」を開発した。本研究では、群集解析法を利用して、主要作物であるイネ・ダイズに病害を起こす土壌伝染性の病原菌モニタリング法を確立する。
秋田県の栽培現場の合計10地域から土壌を採取した。イネとダイズを播種し、生育後の両作物の根から菌を分離した。根から生育した菌にはPythium属菌が多く含まれていた。分離された菌をDNA抽出し、群集解析法に使用して検出された種を判別した。
1地域のPythium属菌130菌株の種の割合を調べたところ、少なくとも13種が存在し、イネ科雑草の群集解析法によって検出された種と類似していたが、雑草から分離されない種も4種ほど存在した。そのうち、イネの苗に病原性を示すPythium arrhenomanesが4%ほどであった。その他に病原性があると報告された種は2種あるが5%以下であった。残り10種は90%以上を占めるとともに、病原性があると知られていないPythium属菌であった。これら10種のうち5%以上の割合で分離された7種の接種土壌を作成してイネを播種して生育を調べたところ、7種ともにイネの生育を著しく妨げた。これらのことから、土壌病原菌のモニタリングには、雑草の根を調べることもある程度効果があるが、その前に、採取した土壌でイネやダイズを生育させて分離した菌の種を調べることが必要と考えられた。さらに、水田にはイネの初期生育を阻害するPythium属菌が多く存在するため、他の地域においても同様にイネの生育を阻害する菌が存在するかを調べるとともに、種の存在する割合を調べる必要があると考えられた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

イネ科雑草から検出された種とイネから分離された菌の種が一致しているか群集解析法を使用して調べたところ、1地域における結果は、種に類似性があるものの、イネの生育に影響を及ぼす種の有無に違いが生じた。
この地域で分離された130菌株のPythium属菌は、13の種が存在し、そのうち9種はイネ科雑草から群集解析法によって検出された種に含まれていた。しかし、分離されたPythium属菌の残り4種はイネ科雑草から検出されない種であった。さらに、これら13種のPythium属菌のうち、イネの病原菌は3種ほどであった。残りの病原性が知られていない10種のうち7種はイネの生育を阻害した。うち、2種はイネ科雑草から検出されていない種であった。すなわち、イネ科雑草を群集解析法によって検出された種の中にイネに影響を与える種が全て検出されていないことが明らかになった。
これらの結果を踏まえて、イネの場合は、採取した土壌でイネを播種して生育後の根から分離した菌体を分離して種の割合を詳細に調べる必要があると考えられた。ダイズも同様にマメ科雑草から検出される種が、ダイズから分離された菌株の種が異なる可能性があるため、分離された菌の割合を詳細に調べる必要があると考えられた。
現在、土壌を採取する圃場を30箇所から10箇所に縮小し、各地域から土壌を採取して、各土壌で生育した土壌からイネおよびダイズの病原菌を分離する実験を実行している。年度内に全地点の土壌からイネおよびダイズから菌を分離する予定であったが、分離された菌株はイネからの菌株のみであるため、ダイズからの分離菌株を得る必要がある。

Strategy for Future Research Activity

採取した10の地点の土壌を使用して、播種生育後のイネからPythium属菌が高い割合で分離されたことから、ダイズを播種して生育した根から菌体もPythium属菌を中心に分離する。
10の地域の土壌で生育したイネの根から分離したPythium属菌を、DNA抽出後に群集解析法によって種を明らかにする。分離された種の割合を各地域で比較し、種の分布状況を明らかにする。分布状況の結果から、種の存在する環境などを解析してまとめる。昨年度の接種試験の結果を参考に、イネの初期生育を阻害する菌の割合を調べ、各地域におけるイネの生育への影響を調査する。また、各地域でしか得られない種が分離された場合、接種試験を行い、イネの初期の生育を阻害するかを調べる。
ダイズから分離された菌も群集解析法に使用して種の割合を調べる。各地域における違いととともに、ダイズの病原菌の割合や、種の分布状況を明らかにする。分離された菌の種がイネの生育にも影響を及ぼすかを比較調査し、必要とあれば接種試験などを使用して調べる。
イネとダイズの種の割合の結果から、種が分布する要因を明らかにし、イネやダイズの生育に影響する種が存在する環境を明らかにする。

Causes of Carryover

購入予定であったデジタルカメラ (単価 1,390 千円)が、同年度に大学から認可が降りたことから、大学の共通機器関連の予算で購入することになった。この状況を踏まえ、実験に必要なサンプル数に応じて、培養関係の試薬および道具、DNAを使用する解析に必要な試薬を購入したが、使用する予定額を大きく下回った。