TALENにより異なるゲノム環境に導入されたいもち病菌AVR遺伝子の変異頻度比較

• 研究課題/領域番号: 16K07615
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物保護科学
• 研究機関: 帯広畜産大学 (2018); 神戸大学 (2016-2017)
• 研究代表者: 中馬 いづみ 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (90628926)
• 研究協力者: 荒添 貴之 東京理科大学 ; 曾根 輝雄 北海道大学 ; レ ディン・ドン ノンラム大学 ; グエン ティ・タィン・ガ 農業遺伝学研究所 ; クマグン クリスチャン フィリピン大学, ロスバニョス校 ; スリーウォンチャイ タニー カセサート大学 ; スプリング オトマー ホーヘンハイム大学
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: イネ科植物いもち病 / いもち病菌 / 非病原力遺伝子 / 病原性変異機構 / イネ科植物いもち病菌 / イネいもち病菌 / AVR-Pizt / 病原性変異 / 転移因子 / Pyricularia oryzae

研究成果の概要

イネいもち病菌非病原力遺伝子AVR-Piaの変異頻度比較実験を行った。イネ菌野生株（AVR-Pia非保有）に対し、AVR-Piaを転移因子の多い領域に導入したta#126と転移因子の少ない領域に導入したzt#1を作出し、Pia保有抵抗性イネ品種に対する接種試験を行った。抵抗性品種の葉上に形成された病原性獲得変異菌由来の病斑数より変異頻度を比較したところ、ta#126の方がzt#1より頻度が高かった。分離した変異菌における変異機構は、いずれも導入したAVR-Piaの欠失変異で、欠失領域の両端には転移因子が存在していた。欠失領域の大きさは転移因子間の距離が一因となっていることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

世界のイネの最重要病原体のひとつであるイネいもち病菌は、イネ品種に対する病原性変異が多様であり、この変異メカニズムの解明と変異リスクの予測は、抵抗性育種への応用にも繋がる。いもち病菌が宿主に対する病原性の決定を担っているのが非病原力遺伝子であるが、これらの遺伝子の重要な変異機構としてゲノムからの欠失が挙げられる。本研究結果は、非病原力遺伝子が欠失するか否かを決定するのが周辺に存在する転移因子であり、転移因子頻度の高いゲノム領域に存在する非病原力遺伝子は欠失するリスクの高い状態にあることを示唆するものである。

研究成果

• [国際共同研究] University of Phillopines Los Bagnios(フィリピン)
• [国際共同研究] Nong Lam University/Agricultural Genetics Institute/Plant Protection Research Institute(ベトナム)
• [国際共同研究] Kasetsart University(タイ)
• [国際共同研究] University of Philippines Los Bagnios/IRRI(フィリピン)
• [国際共同研究] Nong Lam University/Agricultural Genetics Institute/Plant Protecthion Research Institute(ベトナム)
• [国際共同研究] Kasetsart University(Thailand)
• [雑誌論文] Blast fungal genomes show frequent chromosomal changes, gene gains and losses, and effector gene turnover. (2019)
  • 著者名/発表者名: Gomez Luciano LB, Jason Tsai I, Chuma I, Tosa Y, Chen YH, Li JY, Li MY, Jade Lu MY, Nakayashiki H, Li WH.
  • 雑誌名: Mol. Biol, Evol. 巻: 36 号: 6 ページ: 1148-1161
  • DOI: 10.1093/molbev/msz045
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rmg8 and Rmg7, wheat genes for resistance to the wheat blastfungus, recognize the same avirulence gene AVR-Rmg8 (2018)
  • 著者名/発表者名: Anh, V. Y. Inoue, S. Asuke, T.T.P. Vy, N.T. Anh, S. Wang, I. Chuma, Y. Tosa
  • 雑誌名: Mol. Plant Pthology 巻: 19 号: 5 ページ: 1252-1256
  • DOI: 10.1111/mpp.12609
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Resistance Gene in Combination with Rmg8 Confers Strong Resistance Against Triticum Isolates of Pyricularia oryzae in a Common Wheat Landrace (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Shizhen、Asuke Soichiro、Vy Trinh Thi Phuong、Inoue Yoshihiro、Chuma Izumi、Win Joe、Kato Kenji、Tosa Yukio
  • 雑誌名: Phytopathology 巻: 108 号: 11 ページ: 1299-1306
  • DOI: 10.1094/phyto-12-17-0400-r
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A new resistance gene in combination with Rmg8 confers strong resistance against Triticum isolates of Pyricularia oryzae in a common wheat landrace. (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang, S., S. Asuke, T.T.P. Vy, Y. Inoue, I. Chuma, J. Win, K. Kato, Y. Tosa
  • 雑誌名: Phytopathology 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] First report of Fusarium solani species complex as a causal agent of Erythrina variegata decline and death after gall formation by Quadrastichus erythrinae on Okinawa Island, Japan. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, K., I. Chuma*, T. Kihara, T. Murakami, K. Takashina, D. Hiraoka, N. Kameyama.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 83 ページ: 344-357
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolution of the wheat blast fungus through functional losses in a host specificity determinant. (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Y., T.T.P. Vy, K. Yoshida, H. Asano, C. Mitsuoka, S Asuke, V.L. Anh, C.J. Cumagun, I. Chuma, R. Terauchi, K. Kato, T. Mitchell, B. Valent, M. Farman, Y. Tosa
  • 雑誌名: Science 巻: 357 ページ: 80-83
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Host specialization of the blast fungus Magnaporthe oryzae is associated with dynamic gain and loss of genes linked to transposable elements. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshida K, Saunders DGO, Mitsuoka C, Natsume S, Kosugi S, Saitoh H, Inoue Y, Chuma I, Tosa Y, Cano LM, Kamoun S, Terauchi, R
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 17 ページ: 370-370
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generic names in Magnaporthales. (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhang, N., J. Luo, A.Y. Rossman, T. Aoki, I. Chuma, P.W. Crous, R. Dean, R.P. de Vries, N. Donofrio, K.D. Hyde, M.-H. Lebrun, N.J. Talbot, D. Tharreau, Y. Tosa, B. Valent, Z. Wang, and J.-R. Xu.
  • 雑誌名: IMA Fungus 巻: 7 ページ: 155-159
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genetic analysis of the resistance of barley to cryptic species of Pyricularia. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tagle, A.G., I. Chuma, H. Hisano, K. Sato, and Y. Tosa
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 82 ページ: 302-306
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anthracnose of black locust caused by Colletotrichum nymphaeae (Passerini) Aa. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi, N., T. Sato, I. Chuma, Y. Ishiyama, and Y. Tosa
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 82 ページ: 174-176
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] イネいもち病菌非病原力遺伝子のrepeat-poor領域における欠失 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平岡大輝，荒添貴之，曾根輝雄，土佐幸雄，中馬いづみ
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Fusarium solani種複合体に属する菌のデイゴへの病原性と沖縄県内の地理的分布 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高階空也，中馬いづみ，亀山統一，黒田慶子
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Molecular taxonomy and parasitic specialization in Pyriculariaceae. (2017)
  • 著者名/発表者名: Chuma, I., T. Aoki, Y. Tosa
  • 学会等名: 2017 Taiwan-Japan Mycological Research Conference.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cloning of an avirulence gene of an Eleusine isolate of Pyricularia oryzae against common wheat (2016)
  • 著者名/発表者名: Asuke, S., N.J. Magculia, I. Chuma, Y. Tosa
  • 学会等名: The 7th International Rice Blast Conference
  • 発表場所: Alabang, Philippines
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] TALENにより異なるゲノム領域に導入されたイネいもち病菌非病原力（AVR）遺伝子の変異頻度比較解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平岡大輝・荒添貴之・土佐幸雄・中馬いづみ
  • 学会等名: 平成28年度植物感染生理談話会
  • 発表場所: シーパル須磨（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-08-11
• [学会発表] Identification of gene pairs involved in the incompatibility between Eleusine isolates of Pyricularia oryzae and common wheat (2016)
  • 著者名/発表者名: Asuke, S., I. Chuma, Y. Tosa
  • 学会等名: IS-MPMI XVII Congress
  • 発表場所: Portland, Oregon, U.S.A.
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [備考] 帯広畜産大学教員紹介
  • URL: https://www.obihiro.ac.jp/faculty-r/izumi-chuma