2022 Fiscal Year Research-status Report
宿主ゲノムとウイロイドゲノムを活用した病徴予測モデルの開発
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21K05608
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
松下 陽介 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, チーム長 (00414665)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
孫 建強 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業情報研究センター, 主任研究員 (90838624)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ウイロイド / PSTVd / ジャガイモやせいもウイロイド / クラスタ / 病原性 / トマト / small RNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではトマトに対する PSTVd の病原性（無毒・弱毒・強毒）を予測するアルゴリズムを開発する。これまでの研究は、ウイロイドの病原性をそのゲノム配列と viroid-sRNA で説明しようとする研究が主であり、viroid-sRNA の配列からサイレンシングの標的となる宿主植物側のmRNA を探索する研究はなかった。これに対して、本研究は、ウイロイドと宿主植物のゲノム配列の両方に着目し、ウイロイドの病原性を予測するアルゴリズムを開発し、ウイロイドの病原性の説明に試みるものである。このアルゴリズムを使用することで、圃場で発生するウイロイドの病原性の強弱を正確に予測できるようになり、ウイロイドと宿主ゲノムから発生被害の予測や潜伏感染リスクを判断できるようになる。シミュレーション実験によりトマトに対するPSTVdの病原性の強弱が11クラスタに分かれることがわかった。そこで、各クラスタから 1つ以上のPSTVd変異体を計13変異体選び、基準を統一させて接種試験を行った。13変異体のRNAをトマトの子葉に接種して、病徴を判定し、無病徴、弱毒、中間、強毒を分類した。この結果を元に各クラスタを病原性の強弱に応じて注釈することができた。次に強毒性クラスタと弱毒性・無毒性クラスタの中から無作為に計7変異体選び、それらの感染トマトからRNAを抽出して、small RNA配列を得た。得られたsRNAのうち21-24ntの断片をPSTVdゲノム配列にマッピングしてPSTVdにマッピングされる配列を確認した。また、sRNA配列の断片をPSTVの環状ゲノムにマッピングする無償で利用できるソフトウェアが存在しなかったため該当ソフトウェアを作製した。
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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
強毒性クラスタと弱毒性・無毒性クラスタから無作為に計７系統のPSTVdを選抜し、それらの感染トマトからRNAを抽出して、small RNA配列を得た。得られたsmall RNAのうち21-24ntの断片をPSTVdゲノム配列にマッピングして、PSTVdにマッピングされる配列を確認した。既存の解析方法ではPSTVdの環状RNAに対応していないため、該当マッピングソフトウェアを作製し、Bioconductor に登録した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1年目に作成した予測アルゴリズムを用いて、強毒性と予測されたPSTVd と弱毒性（あるいは無毒性）と予測された PSTVd を選び、両者を比較する。この比較を通じて、トマトゲノム上における両者のマッピング位置を評価し、マッピング位置と病原性の関係を調べる。 予測された強毒 PSTVdと弱毒 PSTVd をトマトに接種して得られた感染トマトの small RNAを作製した環状RNAをマッピング可能なソフトウェアを用いて解析する。ウイロイド感染によって生じたsRNAが宿主植物の病徴を誘導すると考えられていることから、得られたsRNAの結果とトマトのゲノム上のマッピング位置と病原性の関係を評価する。
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| Causes of Carryover |
追加のsmall RNA解析（ジャガイモ）の時期を変更したため
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