網羅的な植物マイコプラズマ遺伝子推定によるゲノム機能ネットワークの解析

• 研究課題/領域番号: 14014211
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 宮田 伸一 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (00313015)
• 研究期間 (年度): 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円); 2002年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
• キーワード: タマネギ萎黄病 / 植物マイコプラズマDNA / 植物マイコプラズマの大量増殖 / 師部局在性 / PFGEによるゲノムDNA精製

研究概要

本研究では、重大な病害を引き起こす植物病原体である植物マイコプラズマのゲノム構造の全容を世界に先駆けて網羅的に解明し、その病理の分子機構に関する基盤的知見を得ることを目的としている。細胞内寄生性の植物病原細菌として初のゲノム解析となり、ゲノムの機能ネットワークを解明する端緒となることが期待される。
平成14年度は、まず、植物マイコプラズマゲノムの全体像の把握を目指し、一次構造の解明に着手した。16SrRNA塩基配列による系統解析より、最大のグループに属するonion yellowsファイトプラズマ(OY-W)をゲノム決定のためのモデル系統とした。また、植物の篩部組織に特異的に生育することから、宿主植物として維管束系の発達しているシュンギクを用いることとした。
これらの材料よりゲノムDNAの精製、ファージライブラリーの構築、ライブラリーの検証を進めるという流れのなかでゲノムの主要な構造を明らかにするための端緒とする計画である。まず、遠心分離によって単離される植物マイコプラズマ濃縮画分より抽出した全DNAを用いてファージライブラリーを作製した。その後、一部クローンを選抜、ライブラリーの評価を行った。その結果、これまでの16SrDNAのようなPCR増幅産物ではない、ゲノム断片のランダムクローニングに成功し、膜輸送系のsecA遺伝子やelongation factor G/Th遺伝子によるstr operonを含む断片等が得られた。これらの塩基配列からは、植物マイコプラズマが必ずしも動物マイコプラズマと最も近縁ではないという結果が予備的に得られている。
さらに、植物マイコプラズマ画分をプロテアーゼ処理することで、パルスフィールドゲル電気泳動(PFGE)により約1Mbpの高度精製ゲノムDNA画分の分離に成功した。現在、大量の高度精製ゲノムDNAの抽出を試みている。

研究成果

• [文献書誌] Miyata S, Furuki K, Oshima K, Sawayanagi T, Nishigawa H, Kakizawa S, Jung H-Y, Ugaki M, Namba S: "Complete nucleotide sequence of the S10-spc operon of phytoplasma : gene organization and genetic code resemble those of Bacillus subtilis"DNA and Cell Biol. 21. 527-534 (2002)
• [文献書誌] Nishigawa H, Oshima K, Kakizawa S, Jung H-Y, Kuboyama T, Miyata S, Ugaki M, Namba S: "Evidence of intermolecular recombination between extrachromosomal DNAs in phytoplasma : a trigger for the biological diversity of phytoplasma?"Microbiology. 148. 1389-1396 (2002)
• [文献書誌] Jung H-Y, Sawayanagi T, Kakizawa S, Nishigawa H, Miyata S, Oshima K, Ugaki M, Joon-Tak L, Namba S: "'Candiadatus Phytoplasma castaneae',a novel phytoplasma taxon associated with chestnut witches' broom disease"Int.J.Syst.Evol.Microbiol.. 298. 195-201 (2002)
• [文献書誌] Nishigawa H, Oshima K, Kakizawa S, Jung H-Y, Kuboyama T, Miyata S, Ugaki M, Namba S: "A plasmid from a non-insect-transmissible line of a phytoplasma lacks two open reading frames that exist in the plasmid from the wild-type line"Gene. 298. 195-201 (2002)
• [文献書誌] Oshima K, Miyata S, Sawayanagi T, Kakizawa S, Nishigawa H, Jung H-Y, Furuki K, Yanazaki M, Suzuki S, Wei W, Kuboyama T, Ugaki M, Namba S(the 1st and 2nd authors contributed equally): "Minimal set of metabolic pathways suggested from the genome of onion yellows phytoplasma"J.Gen.Plant Pathol.. 68. 225-236 (2002)