Elucidation of disease resistance mechanisms against Rhizoctonia root rot in barley

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05610
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 香西 雄介 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 研究員 (50783502)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 能年 義輝 岡山大学, 環境生命科学学域, 研究教授 (70332278)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 病害抵抗性 / オオムギ / 根腐れ病 / トランスクリプトーム解析 / ゲノムワイド関連解析

Outline of Annual Research Achievements

土壌に生息する糸状菌Rhizoctonia solaniは、世界規模で問題となっているコムギ・オオムギの根腐れ病の原因菌である。豪州での精力的な探索にも関わらず、本菌への抵抗性品種は確認されていない。我々は、岡山大学の大規模なオオムギ遺伝資源を用い、R. solani AG-4菌株に対する感染性評価を行った結果、Morex系統が強い抵抗性を示すことを発見した。 本研究では、その背景にある免疫応答の特徴づけ、および抵抗性遺伝子座の同定を目指す。 具体的には、罹病性と抵抗性のオオムギ系統で菌接種後のトランスクリプトームと転写ネットワーク解析を行い、その比較から抵抗性に寄与する免疫応答を明らかにする。また、オオムギ274系統の感染性を定量評価し、ゲノムワイド関連解析(GWAS)で抵抗性遺伝子座を特定する。
本年度は、研究代表者の異動によりオオムギおよびR. solaniの育成・実験系の立ち上げを再度実施し、オオムギ芽生えへのR. solani接種方法と表現型解析方法の構築を進めた。芽生えへの菌糸懸濁液の灌注接種と菌を混入・培養した汚染土壌を用いた接種を検討し、後者が比較的安定して病徴を誘導できることがわかった。しかし、罹病性を示す系統であるはるな二条においても、菌接種によって枯死に至るほどの強い生育抑制は観察されなかった。一方、菌接種によって有意に影響を受ける表現型として草丈と根長を見出し、抵抗性を示すMorexとの間で病徴の程度に差がみられる時点を明らかにした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究代表者の異動のため、植物成長トラッキングプログラムを利用した表現型解析が難しくなった。また、オオムギに対するAG-4菌株の病原性があまり高くないことから、罹病性のはるな二条と抵抗性のMorexの間での病徴の差が明瞭に現れづらいため、表現型解析系の構築に時間を要した。今後は安定して病徴を引き起こす菌株の探索も含め、強病原性を示すことが知られるAG-8菌株の利用を検討している。

Strategy for Future Research Activity

はるな二条とMorexの間で病徴の差が観察された時点において、それぞれの地上部と地下部のトランスクリプトーム解析を行い、AG-4菌株に対する免疫応答の違いを明らかにする。本解析は、当初、所属研究室が所有する次世代シーケンサーの利用を予定していたが、研究代表者が異動したため受託解析を利用する。また、当初の予定通りGWAS解析のためのSV274系統の根腐れ病抵抗性試験を実施するが、強病原性を示すAG-8菌株の利用を検討している。

Causes of Carryover

研究代表者の異動により、植物成長トラッキングプログラムを用いた表現型解析が困難となったため、計画を変更し、手動による計測を行うことになったため未使用額が生じた。また、新型コロナウイルス感染症の影響によりオンサイトの学会や対面での研究打ち合わせが難しくなったため、旅費として計上した経費に未使用額が生じた。これらの経費は次年度に計画しているトランスクリプトーム受託解析に使用する。