2019 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of fruiting body formation mechanism in fairy ring disease
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19K22330
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
崔 宰熏 静岡大学, 農学部, 准教授 (40731633)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
道羅 英夫 静岡大学, 理学部, 准教授 (10311705)
鈴木 智大 宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 准教授 (10649601)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | きのこ / フェアリーリング病 / 共存培養 / ドラフトゲノム配列 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「妖精が輪を作ってその中で踊る」と伝えられてきたフェアリーリングについて、研究代表者らがフェアリーリングという未解明な生命現象を説明する分子群をキノコから発見したことで、その謎解きに終止符が打たれた。一方、フェアリーリング上でキノコが発生する際 には、芝からの化学シグナル(子実体形成物質)が分泌される可能性があるが、その分子は全く不明である。本研究では、フェアリーリング形成菌を芝に人工的に感染させ、その感染過程を2次代謝産物・遺伝子を解析し、感染から子実体発生に至る分子機構の解明を試みた。
研究代表者らは、フェアリーリングを形成するコムラサキシメジ（Lepista sordida）のドラフトゲノム配列を決定し、データベースで公開している（Takano et.al., http://bioinf.mind.meiji.ac.jp/f-rings/）。本研究では、まずRNA-seqのデータを用いて、このゲノム配列の遺伝子予測の修正を行った。BUSCO（https://busco.ezlab.org/）により予測精度を検証したところ、網羅性を88.3%から96.8%にまで高めることに成功した。また、フェアリーリング形成菌からの生物活性物質の探索も進んでおり、いくつかの化合物を単離した。その菌の芝との共存培養法を確立した。
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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
研究代表者らは、フェアリーリングを形成するコムラサキシメジのドラフトゲノム配列を決定し、データベースで公開している。本研究では、まずRNA-seqのデータを用いて、このゲノム配列の遺伝子予測の修正を行った。BUSCO（https://busco.ezlab.org/）により予測精度を検証したところ、網羅性を88.3%から96.8%にまで高めることに成功した。また、MiSeqを用いてオオムラサキシメジのドラフトゲノム配列を決定し、MycoCosmに登録されているムラサキシメジゲノム（L. nuda, https://mycocosm.jgi.doe.gov/Lepnud1/Lepnud1.home.html）を含めて、ムラサキシメジ属3種の比較ゲノム解析を進めているところである。今後、フェアリーリング形成に関与すると考えられる候補遺伝子について詳細に比較する予定であるが、まずはフェアリー化合物の骨格を構成する窒素原子の供給源の候補である一酸化窒素（NO）を産生する一酸化窒素合成酵素（NOS）様タンパク質をコードする遺伝子について、詳細な比較を行った。その結果、これらの3種において、8個のオーソログが存在し、ムラサキシメジ属では高度に保存されていることが明らかになった。これらは非常に興味深いである。また、フェアリーリング形成菌からの生物活性物質の探索も進んでおり、いくつかの化合物を単離した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点のドラフトゲノム配列はDiploidゲノムのコンセンサス配列であるが、アセンブリの改善とハプロタイプのフェージングを行うために、PacBioロングリードシーケンスによるDiploidゲノムのアセンブリを進めている。前述したように、コムラサキシメジは8個のNOS様タンパク質遺伝子をもつが、そのCDSは対立遺伝子間で多数の変異が見られることが明らかとなっており、これらについてもハプロタイプをフェージングし、ハプロタイプごとにNOS遺伝子の塩基配列を決定する予定である。また、コムラサキシメジとシバの共存培養ができれば、RNA-seqを行い、感染過程でのそれぞれの発現制御を調べる。
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