同じ遺伝子型の植物が繋がるクローナル植物で、病気が広がりにくいのはなぜか？
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22K06391
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45040:Ecology and environment-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
鈴木 準一郎 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (00291237)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | イタドリ / クローナル植物 / 糸状菌 / 褐色病斑 / Lasiodiplodia 属菌 / 生理的統合 / 病気 / 感染 / 子のう菌 / 野生個体群 / 感染速度 |
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| Outline of Research at the Start |
一つの種子から匍匐枝などを介して栄養繁殖で成長し、複数のラメットが繋がったクローナル植物では、複数のラメットが遺伝的に同一なため、病気の感染に脆弱だと考えられる。しかし、病気の蔓延は極めて稀である。そこで、「ラメット間の生理的統合は、免疫機構としても機能し、病気の爆発的な感染拡大を防ぐ」という仮説を提唱し、病気の感染速度を野外調査で定量的に評価し、クローナル植物における生理的統合の免疫効果を栽培実験により検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
クローナル植物は、葉や花を持ちうる地上茎と根からなる植物体(ラメット)が、地下茎などで複数連結する植物の総称である。栄養成長によりラメットを生産する特性から、クローナル植物は病気に脆弱とされる。アジア原産のクローナル植物であるタデ科ソバカズラ属イタドリ(Fallopia japonica)については、Mycosphaerella polygoni-cuspidatiによるイタドリ斑点病の報告が日本では最も多く、植物標本および自生のイタドリでも、国内各地で発病を確認できた。しかし、今回の調査では既報とは異なる小斑点状の褐色病斑の病徴を示す個体が最も多く見られた。この褐色病斑から単離した糸状菌を、野外個体と健全個体のイタドリに接種したところ、野外で見られた病斑と同一の病徴が再現された。この糸状菌のrDNA-ITS領域のシーケンス結果は、Botryosphaeriaceae科Lasiodiplodia属の塩基配列に酷似し、ITS領域の塩基配列を用いた系統解析の結果も、Lasiodiplodia 属菌である可能性を支持した。以上より、イタドリで発生していた小斑点状の褐色病斑はLasiodiplodia 属菌による病害だと判断し、この糸状菌の感染様式を解析した。
感染ラメット由来の種子の発芽実験では、表面殺菌した種子としない種子のどちらからも健全個体が発芽し、種皮内の胚や胚乳を介した伝染の可能性は非常に低いと考えられる。また、感染ラメットの地上茎から発芽した全ての子ラメットで小斑点状の褐色病斑が発生した。さらに、感染ラメットの地際の地上茎内部からLasiodiplodia 属菌が分離された。以上から、イタドリにおける当該菌の感染様式は、地上茎や地下茎を介した菌糸による拡散が一般的で、種子を介して子へ伝染する可能性は極めて低いと考えられる。
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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
申請時の予想とは異なり、関東や東海での野外調査の結果から、小斑点状の褐色病斑を示すLasiodiplodia 属菌による病害は、極めて多くの個体に認められることが判明した。また、植物標本を用いた調査から、この病斑は130年以上前から見られることも明らかになった。さらに、発芽実験から、種子を介して感染親から子への伝播は起こらないことも解明した。一方、地上茎を介した糸状菌Lasiodiplodia 属菌の伝播を確認した。イタドリの地上茎は、土壌中に埋設すると地下茎となって越年することが知られているため、この結果は、地下茎を介した当該菌の伝播が生じることを強く示唆する。また、Lasiodiplodia 属菌に感染した個体も非常に多くの種子を生産し、感染の顕著なコストは認められない。ただし、ほとんどの個体がLasiodiplodia 属菌に感染しているため、非感染個体との定量的比較は困難なことも明らかになった。以上のように、十分な研究成果を得ており、研究は順調に進行していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
小斑点状の褐色病斑の病徴を示すイタドリ個体から採集したrDNA-ITS領域のシーケンス結果から、Lasiodiplodia属菌であることは判明したものの、種特定には至らなかった。そこで、今後は、βチューブリン領域のシーケンスを行い、種の特定を行いたい。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
