植物ウイルス感染による退緑症状発病機構の解明と耐病性植物作出の試み

• 研究課題/領域番号: 19K06059
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分39040:植物保護科学関連
• 研究機関: 大阪公立大学 (2022); 大阪府立大学 (2019-2021)
• 研究代表者: 望月 知史 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 准教授 (30469837)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 植物ウイルス / 発病機構 / 葉緑体 / 外被タンパク質 / キュウリモザイクウイルス / クロロシス / 退緑症状

研究開始時の研究の概要

本研究ではCMVをモデルウイルスとして，以下の二点について検討する。
①CMV CPを誘導現させる実験系により，葉緑体遺伝子の発現量低下と葉緑体形態異常が「いつ」起こるのかを解析し，退緑発症，光合成活性の低下と葉緑体遺伝子発現量低下・葉緑体形態異常との因果関係を明白にする。
②葉緑体遺伝子発現量低下に関与する宿主植物のシグナル経路を探索するために，CMV CPを誘導発現して退緑を示す形質転換シロイヌナズナを作出し，さらに変異原処理してCPが発現しても退緑しないCPナズナを得る。そして，退緑を示さなくなった原因遺伝子を同定する。

研究成果の概要

本研究では植物ウイルス感染による代表的な症状である退緑の発症機構を解明するために、キュウリモザイクウイルス（CMV）の外被タンパク質（CP）の役割を検討した。CMV CPは葉緑体フェレドキシンI（FdI）と相互作用することが知られていた。そこで、葉緑体局在シグナルを付加したCPやFdIと相互作用しないCPを発現する変異株などを用いた接種実験により、葉緑体でCPとFdIが相互作用することにより激しい退緑が発症する可能性が示唆された。一方で、CP単独発現では激しい退緑症状が再現されず、CMV感染による激しい退緑症状にはCP以外のウイルス因子も必要であ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

ウイルスが感染した農作物では様々な病気が引き起こされて減収に至る。ウイルス感染による発病機構の解明は防除研究に重要な基礎的知見となる。本研究では、葉緑体でCPとFdIが相互作用することによりCMV感染による激しい退緑が発症する可能性が示唆された。この可能性をさらに検討し、CPと相互作用しないFdIを設計することにより、CMV感染しても激しい退緑を引き起こさない耐病性作物を作出できるかも知れない。
CMV CPの129番目のアミノ酸変異で症状が大きく変化することは1990年代初頭には知られていた。本研究成果は、なぜ一アミノ酸変異で激しい退緑になるのかという疑問の解明に向けた大きな一歩である。

研究成果

• [雑誌論文] First characterisation of chrysanthemum virus B infecting chrysanthemum in Thailand and development of colourimetric RT-LAMP for rapid and sensitive detection (2022)
  • 著者名/発表者名: Supakitthanakorn Salit、Mochizuki Tomofumi、Vichittragoontavorn Kanjana、Kunasakdakul Kaewalin、Thapanapongworakul Pilunthana、Ruangwong On-Uma
  • 雑誌名: Folia Horticulturae 巻: 34 号: 2 ページ: 151-161
  • DOI: 10.2478/fhort-2022-0012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of mutations in the 2b protein of tomato aspermy virus on RNA silencing suppressor activity, virulence, and virus-induced gene silencing (2022)
  • 著者名/発表者名: Murai Hirotomo、Atsumaru Kenta、Mochizuki Tomofumi
  • 雑誌名: Archives of Virology 巻: 167 号: 2 ページ: 471-481
  • DOI: 10.1007/s00705-021-05344-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Virus-Induced Gene Silencing in Chrysanthemum seticuspe Using the Tomato Aspermy Virus Vector (2022)
  • 著者名/発表者名: Murai Hirotomo、Mochizuki Tomofumi
  • 雑誌名: Plants 巻: 11 号: 3 ページ: 430-430
  • DOI: 10.3390/plants11030430
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Plant Viruses Reported from Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Fuji S, Mochizuki T, Okuda M, Tsuda S, Kagiwada S, Sekine, K, Ugaki M, Natsuaki K-T, Isogai M, Maoka T, Takeshita M, Yoshikawa M, Mise K, Sasaya T, Kondo H, Kubota K, Yamaji Y, Iwanami T, Ohshima K, Kobayashi K, Hataya T, Sano T, Suzuki N.
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 88 号: 2 ページ: 105-127
  • DOI: 10.1007/s10327-022-01051-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel Fusari- and Toti-like Viruses, with Probable Different Origins, in the Plant Pathogenic Oomycete Globisporangium ultimum (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukunishi Miki、Sasai Shinsaku、Tojo Motoaki、Mochizuki Tomofumi
  • 雑誌名: Viruses 巻: 13 号: 10 ページ: 1931-1931
  • DOI: 10.3390/v13101931
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 卵菌ウイルスを用いたピシウム菌の生態調査の可能性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 望月知史
  • 雑誌名: 土と微生物 巻: 74 号: 2 ページ: 45-49
  • DOI: 10.18946/jssm.74.2_45
  • NAID: 130007932312
  • ISSN: 0912-2184, 2189-6518
• [雑誌論文] 植物ウイルス感染による退緑症状の発病機構 -ウイルスによる葉緑体代謝の制御- (2020)
  • 著者名/発表者名: 望月 知史
  • 雑誌名: 日本農薬学会誌 巻: 45 号: 1 ページ: 7-8
  • DOI: 10.1584/jpestics.w20-09
  • NAID: 130007889344
• [雑誌論文] Silencing of the <i>Chalcone Synthase</i> Gene by a Virus Vector Derived from the <i>Cucumber Mosaic Virus</i> in <i>Petunia</i> (2019)
  • 著者名/発表者名: Koji Tanase, Yosuke Matsushita, Tomofumi Mochizuki
  • 雑誌名: The Horticulture Journal 巻: 88 号: 4 ページ: 507-513
  • DOI: 10.2503/hortj.UTD-078
  • NAID: 130007734323
  • ISSN: 2189-0102, 2189-0110
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] キュウリモザイクウイルスによる退緑発病機構における外被タンパク質と葉緑体の関与 (2023)
  • 著者名/発表者名: 井口宏紀、集 健太、望月知史
  • 学会等名: 令和5年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] キュウリモザイクウイルスペポ系統の外被タンパク質とフェレドキシンIの相互作用の調査 (2022)
  • 著者名/発表者名: 井口宏紀、集 健太、望月知史
  • 学会等名: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] 外被タンパク質遺伝子のヌクレオチド組成とジヌクレオチド組成を改変したキュウリモザイクウイルスの病原性と競合的適応度 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小枝亮彦、望月知史
  • 学会等名: 令和4年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] トマトアスパーミィウイルス2bタンパク質の変異が病原性およびサイレンシングサプレッサー活性に与える影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 村井裕知、久保田健嗣、望月知史
  • 学会等名: 令和3年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Globisporangium ultimum ver. ultimumから見出された新奇フザリウイルスとトティウイルスのゲノム配列の決定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 福西美貴、東條元昭、望月知史
  • 学会等名: 令和3年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] キクタニギクへのトマトアスパーミィウイルス感染性クローンの効率的な接種方法の確立 (2020)
  • 著者名/発表者名: 村井裕知、望月知史
  • 学会等名: 令和2年度日本植物病理学会関西部会
• [備考] MOCHIZUKI Lab.@OMU
  • URL: https://www.omu.ac.jp/agri/mochizukiviruslab/
• [備考] MOCHIZUKI Lab.@OPU
  • URL: http://www.biosci.osakafu-u.ac.jp/MT/