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2022 Fiscal Year Annual Research Report

植物感染性線虫の植物感染機構の総合的理解と作物への応用研究

Research Project

Project/Area Number 20H00422
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

澤 進一郎  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (00315748)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩堀 英晶  龍谷大学, 農学部, 教授 (10355646)
佐藤 豊  国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 教授 (40345872)
刑部 祐里子  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (50444071)
石川 勇人  千葉大学, 大学院薬学研究院, 教授 (80453827)
村田 岳  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 植物防疫研究部門, 研究員 (90760364)
佐伯 健太郎  琉球大学, 理学部, 助教 (70962801)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Keywords植物感染性線虫
Outline of Annual Research Achievements

植物感染性線虫の農業被害は、年間数十兆円と試算されている。本研究では、植物感染性線虫の感染機構において、線虫の誘引から植物への感染成立過程まで、幅広く、多種植物を用いてその分子メカニズムを解析する。また、その結果を利用して、農業分野への応用研究の基盤整備を行う所まで、幅広く線虫問題の解析と解決に貢献する事を目的としている。今年度は、以下の項目について、研究を進めた。

1:線虫誘引・忌避物質の同定と農学的線虫対策応用研究では、以下の研究成果を得た。I: 脱脂綿水に線虫誘引阻害効果がある事を発見した。千葉大学の石川教授(分担者)の協力の下、その阻害活性の精製を試みた。その結果、活性の有る画分を得ることに成功したが、現在の所、原因物質の同定にまでは至っていない。現在の所、NMR解析でも検出限界以下の量しか集められておらず、物質の同定までは困難である可能性が考えられる。II:線虫トラップの開発を行った。これまでに単離・同定してきた線虫誘引物質とセラミックスを組みあわせ、線虫ホイホイ(線虫トラップ農業資材)の開発を行った。プレートに線虫を含有し、それにセンチュウホイホイを載せると、そこに線虫がトラップされることを確認した。農業利用のためのプロトタイプが得られたと考えている。

2: 線虫感染に関わる植物側遺伝子の分子機構の解明(基礎研究)では、以下の研究成果を得た。I: 前年度までに、イネの品種を用いて抵抗性品種を得ていた。QTL解析の結果、遺伝子抵抗性を与える6つのQTLを明らかにした。さらに、遺伝学的な解析の結果、QTLのうちの2つについて、原因遺伝子の候補を得た。II: 線虫感染後、CLE遺伝子の発現が上昇することを明らかにした。このCLE遺伝子はシステミックに地上部に移動し、地上部のCLV1により受容され、その後糖が根に転流し、線虫の生育を促進していることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究項目1について、まず、脱脂綿からの抽出物は、線虫誘引活性の無効化に働くことが分かった。また、精製の結果、酢酸エチル層、エーテル層で、線虫誘引阻害活性が見られ、水画分では、より強い阻害活性が見られた。次に、水画分を更に極性によって精製するため、メタノール精製・Sep-Pakによる精製を行った。このように、順調に精製が進んでいる。また、線虫トラップとして、誘引物質をセラミックスにしみこませることで、トラップ剤を作成した。プレートレベルでの活性の確認ができた。

研究項目2については、イネの線虫抵抗性遺伝子の候補を特定するにまで至った。さらに、CLEペプチドがシステミックに機能し、根から地上部へ移動し、地上部から根への糖の転流により線虫の生育を促進させていることがわかった。本件について論文として報告することができた(Nakagami et al., 2023)

Strategy for Future Research Activity

研究項目1については、線虫トラップ剤の応用研究を進める。今年度は土を使って、より現場に近い条件でセンチュウホイホイが機能するかを検証する。

研究項目2では、イネの原因遺伝子の特定を行い、罹病整形等に導入する。このことにより、イネ線虫抵抗性遺伝子の確認を行うとともに、生理学的な解析も、平行して行う。

  • Research Products

    (26 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 11 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 7 results) Book (2 results)

  • [Int'l Joint Research] INRAe(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      INRAe
  • [Journal Article] トサノクロムヨウラン(ラン科)を大分県に記録する。2024

    • Author(s)
      10.福永裕一・原浩一・澤進一郎
    • Journal Title

      植物地理・分類研究

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dissection of the IDA promoter identifies WRKY transcription factors as abscission regulators in Arabidopsis2024

    • Author(s)
      Galindo-Trigo Sergio、Bagman Anne-Maarit、Ishida Takashi、Sawa Shinichiro、Brady Siobhin M、Butenko Melinka A
    • Journal Title

      Journal of Experimental Botany

      Volume: 75 Pages: 2417~2434

    • DOI

      10.1093/jxb/erae014

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Rhamnogalacturonan-I as a nematode chemoattractant from Lotus corniculatus L. super-growing root culture2023

    • Author(s)
      Oota Morihiro、Toyoda Syuuto、Kotake Toshihisa、Wada Naoki、Hashiguchi Masatsugu、Akashi Ryo、Ishikawa Hayato、Favery Bruno、Tsai Allen Yi-Lun、Sawa Shinichiro
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 13 Pages: In Press

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.1008725

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A rapid method for detection of the root-knot nematode resistance gene, Mi-1.2 in tomato cultivars2023

    • Author(s)
      Furumizu Chihiro、Sawa Shinichiro
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 40 Pages: 105~108

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.22.1206a

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] CLE3 and its homologs share overlapping functions in the modulation of lateral root formation through CLV1 and BAM1 in Arabidopsis thaliana2023

    • Author(s)
      Nakagami Satoru、Aoyama Tsuyoshi、Sato Yoshikatsu、Kajiwara Taiki、Ishida Takashi、Sawa Shinichiro
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 113 Pages: 1176~1191

    • DOI

      10.1111/tpj.16103

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Contribution of vasculature to stem integrity in Arabidopsis thaliana2023

    • Author(s)
      Asaoka Mariko、Sakamoto Shingo、Gunji Shizuka、Mitsuda Nobutaka、Tsukaya Hirokazu、Sawa Shinichiro、Hamant Olivier、Ferjani Ali
    • Journal Title

      Development

      Volume: 150 Pages: 150

    • DOI

      10.1242/dev.201156

    • Open Access
  • [Journal Article] NAC103 mutation alleviates DNA damage in an Arabidopsis thaliana mutant sensitive to excess boron2023

    • Author(s)
      Sotta Naoyuki、Sakamoto Takuya、Kamiya Takehiro、Tabata Ryo、Yamaguchi Katsushi、Shigenobu Shuji、Yamada Masashi、Hasebe Mitsuyasu、Sawa Shinichiro、Fujiwara Toru
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 14 Pages: -

    • DOI

      10.3389/fpls.2023.1099816

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] PECT1 a rate‐limiting enzyme in phosphatidylethanolamine biosynthesis, is involved in the regulation of stomatal movement in Arabidopsis2023

    • Author(s)
      Negi Juntaro、Obata Tomoki、Nishimura Sakura、Song Boseok、Yamagaki Sho、Ono Yuhei、Okabe Makoto、Hoshino Natsumi、Fukatsu Kohei、Tabata Ryo、Yamaguchi Katsushi、Shigenobu Shuji、Yamada Masashi、Hasebe Mitsuyasu、Sawa Shinichiro、Kinoshita Toshinori、Nishida Ikuo、Iba Koh
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 115 Pages: 563~576

    • DOI

      10.1111/tpj.16245

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Root-knot nematode modulates plant CLE3-CLV1 signaling as a long-distance signal for successful infection2023

    • Author(s)
      Nakagami Satoru、Notaguchi Michitaka、Kondo Tatsuhiko、Okamoto Satoru、Ida Takanori、Sato Yoshikatsu、Higashiyama Tetsuya、Tsai Allen Yi-Lun、Ishida Takashi、Sawa Shinichiro
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 9 Pages: -

    • DOI

      10.1126/sciadv.adf4803

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A mechanical theory of competition between plant root growth and soil pressure reveals a potential mechanism of root penetration2023

    • Author(s)
      Tomobe Haruka、Tsugawa Satoru、Yoshida Yuki、Arita Tetsuya、Tsai Allen Yi-Lun、Kubo Minoru、Demura Taku、Sawa Shinichiro
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-023-34025-x

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Genome size determination and chromosome characterization of Limosella aquatica L. (Scrophulariaceae) in Japan: Insights into Japanese population2023

    • Author(s)
      Katogi Takahiro、Yoshida Yuki、Nakayama Kaito、Hoshi Yoshikazu、Sawa Shinichiro
    • Journal Title

      CYTOLOGIA

      Volume: 88 Pages: 339~346

    • DOI

      10.1508/cytologia.88.339

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 植物と動物の関係性 植物寄生性線虫から学ぶ2024

    • Author(s)
      澤進一郎
    • Organizer
      第8回小中高生と最先端研究者とのふれ合いの集い
    • Invited
  • [Presentation] PDMS microfluidic device using a porous film for chemotaxis assay of plant-parasitic nematodes2023

    • Author(s)
      肥田 博隆,澤 進一郎
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第47回研究会
    • Invited
  • [Presentation] 植物ー線虫相互作用におけるペプチドホルモンのシステミックシグナル2023

    • Author(s)
      澤 進一郎
    • Organizer
      第1回ワークショップシグナル伝達研究の最前線
    • Invited
  • [Presentation] ジャスモン酸依存的および 非依存的なトライコーム増 加メカニズムの解析2023

    • Author(s)
      田代美空,澤進一郎,吉田祐樹
    • Organizer
      植物学会第87回大会
  • [Presentation] ゼニゴケの発生における推定 RNA メチル化酵素の機能解析2023

    • Author(s)
      古水千尋,澤進一郎
    • Organizer
      植物学会第87回大会
  • [Presentation] 植物寄生性線虫の根こぶ形成 における鍵遺伝子候補の分子 遺伝学的解析2023

    • Author(s)
      三坂愛鈴,神野奈穂,澤進一郎
    • Organizer
      植物学会第87回大会
  • [Presentation] サツマイモネコブセンチュウの根こぶ形成における巨大細胞発生のメカニズムの解析,2023

    • Author(s)
      神野 奈穂,澤 進一郎
    • Organizer
      日本遺伝学会 第95回大会
  • [Presentation] シロイヌナズナを用いた気孔腔の表現型解析と形成関連遺伝子の探索,2023

    • Author(s)
      神崎 ちひろ、澤 進一郎
    • Organizer
      日本遺伝学会 第95回大会
  • [Presentation] Plant-nematode interactions: basic research and practical prospects2023

    • Author(s)
      澤進一郎
    • Organizer
      植物学会第87回大会
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Root-knot nematode modulates plant CLE3-CLV1 signaling as a long-distance signal for successful infection2023

    • Author(s)
      Shinichiro SAWA
    • Organizer
      IRN France-Japan Frontiers in Plant Biology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 農業用資材としての酸化グラフェンの機能解析2023

    • Author(s)
      澤進一郎
    • Organizer
      共同利用・共同研究拠点 鳥取大学乾燥地研究センター 令和5年度共同研究発表会
    • Invited
  • [Presentation] 植物感染性線虫の感染機構の解析2023

    • Author(s)
      澤進一郎
    • Organizer
      資源植物科学シンポジウム及び第15回 植物ストレス科学研究シンポジウム
    • Invited
  • [Book] チャレンジ!生物学オリンピック22023

    • Author(s)
      国際生物学オリンピック日本委員会、澤 進一郎、杉山 宗隆
    • Total Pages
      144
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-17517-2
  • [Book] 植物寄生性線虫による植物遺伝子の“ハイジャック”と新規防除法への応用2023

    • Author(s)
      中上知、澤進一郎
    • Total Pages
      75
    • Publisher
      日本土壌協会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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