Genetic diversity and population structure of Sydowia japonica, an agent for control Japanese cedar pollen

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05734
• Research Institution: Forest Research and Management Organization
• Principal Investigator: 高橋 由紀子 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (60725266)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: スギ花粉飛散防止剤 / スギ花粉症 / 遺伝的多様性 / 遺伝的構造 / マイクロサテライト / 分子生態 / Sydowia japonica

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、日本国内におけるスギ黒点病菌の遺伝的構造を明らかにするとともに、国内に自生するスギの遺伝的構造との関係を明らかにすることを目的とする。そのために、天然林を中心とする日本国内のスギ林から本菌を採取し、DNAマーカーにより得られた菌株の遺伝子型を同定し、日本国内の個体群の遺伝的構造を明らかにする。そして、既に情報が蓄積されているスギ天然林の遺伝的構造と照らしあわせ、両者の分化パターンを比較することで、両者の相互関係を明らかにする。
本年度は、北海道檜山郡厚沢部町、江差町、上ノ国町、北斗市、秋田県仙北市、大仙市、秋田市、岩手県雫石町、滝沢市、盛岡市、宮城県大崎市、茨城県桜川市、つくば市、東京都八王子市、福岡県田川郡添田町、粕屋郡篠栗町、朝倉郡東峰村、熊本県菊池市においてスギ黒点病菌の発生調査と罹病枝のサンプリングを行った。各枝から採取した罹病雄花を組織分離し、出現した菌叢からスギ黒点病菌を選抜して菌株を確立した。また、研究協力者より千葉県鴨川市、鹿児島県熊毛郡屋久島町の罹病枝を入手し、菌株を得た。菌株は順次振とう培養し、DNAを抽出した。サンプリング地点数を増やすために、過去に確立された菌株を整理し、供試菌株数を拡充した。一方、スギ黒点病菌のマーカー作成とゲノム情報の整備を目的として、基準菌株のde novoシーケンスと、由来の異なる菌株を用いたリシーケンス解析を行い、DNAマーカー作出のための配列情報を取得した。本菌は子嚢菌類の必須遺伝子の97.5%を有していたが、全体的にゲノムサイズが小さく、遺伝子数も少ない傾向にあることが明らかになった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

国内のスギ黒点病菌の発生調査と菌株の収集は予定通り進捗している。今年度は、宿主であるスギの天然分布の北限の青森県よりも北に位置する北海道南部の複数地点で本菌の分布を確認した。進入経路や定着要因の解明に寄与しうる貴重な試料が得られた。一方、前年度に解析方法の見直しを行った遺伝的構造解析については、マイクロサテライトを含む全ゲノム配列を取得するとともに、一塩基多型に関する情報を取得した。解析に使用した菌株のDNA調整に時間を要したために、データの取得が遅れたが、全体的には地点数と精度の向上が見込まれる。

Strategy for Future Research Activity

全ゲノムおよびリシーケンス情報をもとに、マイクロサテライトおよび一塩基多型（SNP）マーカーを作出する。作成したプライマーを用いて、由来の異なる複数菌株を用いてPCR増幅を確認し、判別が容易で多型があるものを選抜し、マーカーの品質を確認する。そして、各調査地から得られた菌DNAを鋳型としてPCR増幅し、遺伝子型を同定する。得られた遺伝子型多型データを元に、基礎統計量を算出するとともに、遺伝的構造解析により国内集団における遺伝的構造を解析する。得られた結果を元に、どの地域で個体群の遺伝的多様性が高いか、またそれぞれの集団がどこで分化しているかを明らかにする。

Causes of Carryover

マーカー作出のためのゲノム解析を行う際に、高純度のDNAの調整に時間を要したため、解析結果の取得が遅れたため、年度内にマーカー発注に至らなかった。次年度はマーカーを発注し、増幅チェックとマーカーの性能確認を行い、これまでに収集した菌株のDNAを用いた遺伝子型解析を行う。