Understanding of molecular mechanism and biological significance of Tulip breaking disease

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05611
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 八重樫 元 岩手大学, 農学部, 准教授 (90582594)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 植物ウイルス / チューリップモザイク病 / 病原性 / ウイルスベクター / アントシアニン

Outline of Annual Research Achievements

本課題は、チューリップモザイクウイルス(TulMV)により引き起こされるチューリップ花弁の着色攪乱の分子機構と生物学的意義の解明を目標としている。
2021年度は、TulMV感染チューリップ株の作出と着色攪乱が誘導された花弁のRNA-seq解析を計画していた。品種“紫水晶”に感染しているTulMV-mz株の全ゲノム配列を解読し、TulMV-mz株を品種“紫水晶”や“ありさ”の萌芽期に汁液接種試験を行ったが、明瞭な着色攪乱を呈するTulMV感染花弁を得ることができなかった。そこで、TulMVを萌芽初期と後期に2回汁液接種したところ、明瞭な着色攪乱を示すTulMV感染花弁を得ることができた。今後は、これらの材料を用いて2022年度にRNA-seq解析を行い、着色攪乱に関わると推定されるアントシアニン合成系遺伝子群に着目して発現変動解析を行う予定である。
遺伝子組換えが困難であるチューリップにおいて、着色攪乱機構を遺伝子レベルで証明するためにリンゴ小球形潜在ウイルス(ALSV)ベクターによる遺伝子発現・抑制が期待される。2021年度は、チューリップ品種“ローズビューティ”を用いたALSVの接種試験を行った。汁液接種試験では、接種葉のみで感染が認められ、全身感染性は確認できなかった。一方、ALSV感染葉から抽出した全RNAを萌芽初期の芽にパーティクルガン接種したところ、全身への感染が確認された。現在パーティクルガン接種の再現性と感染率を調査中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究開始年度に研究代表者が所属研究機関を異動したことにより、研究材料となるチューリップ球根の調達が秋以降となったため、チューリップモザイクウイルス(TulMV)の接種試験による着色攪乱を呈するチューリップ花弁の用意が遅れてしまい、本年度予定していたRNA-seq解析を行うことができなかった。しかしながら、TulMVの全ゲノム配列の解読や接種条件の検討により、材料の用意に見通しが立ったため、遅れを取り戻すことはできると考えている。

Strategy for Future Research Activity

TulMVを萌芽初期と後期に2回汁液接種すること、明瞭な着色攪乱を示すTulMV感染花弁を得ることができている。2022年度は、これらの材料を用いてRNA-seq解析を行い、着色攪乱に関わると推定されるアントシアニン合成系遺伝子群に着目し、リアルタイムPCRによる発現変動する遺伝子の選抜を行う予定である。
ALSVベクターを利用した解析については、汁液接種試験では、全身感染性は確認できなかったが、ALSV感染葉から抽出した全RNAを萌芽初期の芽にパーティクルガン接種したところ、全身への感染が確認されたため、今後はパーティクルガン接種を利用し、ALSVベクターの利用可能性を検証する。ALSVベクターによる遺伝子サイレンシングが可能かを調べるため、上述のRNA-seq解析から得られる遺伝子情報からフィトエンデサチュラーゼ(PDS)遺伝子などを選抜し、その一部をALSVベクターに組み込み、サイレンシング誘導による葉の白色化などの表現型の変化を誘導できるか解析する。
野外のチューリップからアブラムシを採集し、種を同定するとともに人工的に育成・維持する。

Causes of Carryover

材料の用意の遅延により、2021年度に予定していたRNA-seq解析を行うことができなかったため、次年度使用額が生じた。RNA-seq解析に必要な材料の準備の見通しは立っているので、2022年度請求予定の助成金と合わせて、RNA-seq解析に使用する予定である。