遺伝子情報を利用した次世代有用園芸作物開発スキームの確立

• 研究課題/領域番号: 16K14848
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 園芸科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山次 康幸 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (40345187)
• 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: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 植物ウイルス / 抵抗性 / 園芸作物 / トマト / 抵抗性遺伝子 / 耐病性育種

研究成果の概要

次世代育種技術を利用し、有用園芸作物を開発するためには、膨大な植物遺伝子機能情報をもとに、作物やその近縁種から有用遺伝子を同定する技術が求められるが、その効率的特定スキームは確立されていない。本研究ではモデル植物で得られた植物ウイルス抵抗性遺伝子の機能情報をもとに、作物種から植物ウイルスに対する抵抗性遺伝子を同定し、次世代育種技術を利用したウイルス抵抗性作物開発に向けた基盤知見を得た。この一連の研究を通じて、モデル植物における遺伝子機能情報から園芸作物種の有用遺伝子を特定するスキームを確立し、遺伝子組換え技術の産業利用に新たな道を拓いた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではモデル植物における研究で同定した抵抗性遺伝子情報を活かし、作物に応用するスキームを確立した。ゲノム編集技術を用いてウイルス抵抗性品種開発に大きく寄与する成果である。同様のアプローチで幅広い病原に対する作物の抵抗性品種作出が可能になると予想され、耐病性分子育種のモデルケースとなり得る。また、本研究で対象としたpepino mosaic virusはトマトに果実の奇形、葉のモザイクなどの病徴を引き起こし、世界中でトマト生産に甚大な被害を与えている。本ウイルスに対する抵抗性品種は皆無であることから、本研究の成果を利用した抵抗性品種開発とその普及が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] The plant noncanonical antiviral resistance protein JAX1 inhibits potexviral replication by targeting the viral RNA-dependent RNA polymerase. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T., Shiraishi T., Hagiwara-Komoda Y., Komatsu K, Maejima K., Okano Y., Fujimoto Y., Yusa A., Yamaji Y., Namba S.
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 93 号: 3
  • DOI: 10.1128/jvi.01506-18
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete genome sequence of lychnis mottle virus isolated in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto Y., Nijo T., Hosoe N., Watanabe K., Maejima K., Yamaji Y., Namba S.
  • 雑誌名: Genome Announc. 巻: 6 号: 25
  • DOI: 10.1128/genomea.00535-18
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deficiency of the eIF4E isoform nCBP limits the cell-to-cell movement of a plant virus encoding triple-gene-block proteins in Arabidopsis thaliana. (2017)
  • 著者名/発表者名: Keima T., Hagiwara-Komoda Y., Hashimoto M., Neriya Y., Koinuma H., Iwabuchi N., Nishida S., Yamaji Y., Namba S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 39678-39678
  • DOI: 10.1038/srep39678
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] EXA1, a GYF domain protein, is responsible for loss-of-susceptibility to plantago asiatica mosaic virus in Arabidopsis thaliana. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto M., Neriya Y., Keima T., Iwabuchi N., Koinuma H., Hagiwara-Komoda Y., Ishikawa K., Himeno M., Maejima K., Yamaji Y., Namba S.
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 88 号: 1 ページ: 120-131
  • DOI: 10.1111/tpj.13265
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] First complete genome sequence of cherry virus A (2016)
  • 著者名/発表者名: Koinuma, H., Nijo, T., Nozomu, I., Yoshida, T., Keima, T., Okano, Y., Maejima, K., Yamaji, Y., Namba, S.
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 4 号: 3
  • DOI: 10.1128/genomea.00498-16
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 国内のアシタバから検出されたcarrot torradovirus 1の全ゲノム配列 (2019)
  • 著者名/発表者名: 徳田遼佑・西川雅展・細江尚唯・二條貴通・岩渕望・吉田哲也・渡邊清斗・前島健作・山次康幸・難波成任
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] 国内で検出されたiris severe mosaic virusのゲノム配列の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西川雅展・徳田遼佑・吉田哲也・二條貴通・丸山紀子・勝浩介・前島健作・山次康幸・難波成任
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] JAX1抵抗性の標的となるポテックスウイルス因子の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 勝浩介・遊佐礼・吉田哲也・白石拓也・小松健・橋本将典・前島健作・山次康幸・難波成任
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] JAX1によるポテックスウイルス増殖阻害のin vitro再構成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤本祐司・吉田哲也・白石拓也・薦田優香・小松健・岡野夕香里・前島健作・山次康幸・難波成任
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ポテックスウイルス複製複合体前駆体へのJAX1のターゲティング (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田哲也・薦田優香・藤本祐司・徳田遼佑・西川雅展・岡野夕香里・前島健作・山次康幸・難波成任
  • 学会等名: 平成31年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] 翻訳開始因子eIF4E アイソフォームnCBP を欠損したシロイヌナズナではplantago asiatica mosaic virus の感染が遅延する (2017)
  • 著者名/発表者名: 遊佐 礼 ・桂馬拓也 ・薦田（萩原）優香 ・橋本将典 ・細江尚唯 ・渡邉聖斗 ・根津 修 ・山次康幸 ・難波成任
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] nCBP はポテックスウイルスの移行タンパク質TGBp2 およびTGBp3 の蓄積を介してウイルスの細胞間移行に寄与する (2017)
  • 著者名/発表者名: 細江尚唯 ・遊佐 礼 ・桂馬拓也 ・薦田（萩原）優香 ・橋本将典 ・藤本祐司 ・関村紘代 ・山次康幸 ・難波成任
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] plantago asiatica mosaic virus に対するシロイヌナズナ劣性抵抗性遺伝子のファインマッピング (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡邉聖斗 ・遊佐 礼 ・橋本将典 ・煉谷裕太朗 ・藤本祐司 ・吉田哲也 ・前島健作 ・山次康幸 ・難波成任
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] plantago asiatica mosaic virus に対するシロイヌナズナ劣性抵抗性遺伝子EXA1 の遺伝子構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤本祐司 ・橋本将典 ・遊佐 礼 ・煉谷裕太朗・吉田哲也 ・岡野夕香里・前島健作 ・山次康幸 ・難波成任
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] シロイヌナズナのEXA1 欠損によりplantago asiatica mosaic virus の感染は細胞レベルで阻害される (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田哲也 ・橋本将典 ・遊佐 礼 ・煉谷裕太朗 ・岩渕 望 ・根津 修 ・前島健作 ・山次康幸 ・難波成任
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] plantago asiatica mosaic virus の宿主因子EXA1 およびnCBP の欠損によるウイルス抵抗性スペクトラム (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋本将典 ・桂馬拓也 ・煉谷裕太朗・遊佐 礼 ・細江尚唯 ・鯉沼宏章 ・根津 修 ・山次康幸 ・難波成任
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会