極地に生息する植物病原菌の生態の解明と資源価値の評価

• 研究課題/領域番号: 19K12421
• 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64040:自然共生システム関連
• 研究機関: 大阪公立大学 (2022); 大阪府立大学 (2019-2021)
• 研究代表者: 東條 元昭 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 教授 (90254440)
• 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: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
• キーワード: 植物病原菌 / 極域 / 陸上植物 / 極地 / 生態 / 資源価値

研究開始時の研究の概要

本申請課題では、i)日本北極基地近傍の１か所のコケ類等の自然植生地をモデルとして、2003年から2018年まで1～2年毎に実施してきた植物病原菌の定量的調査を、次世代シークエンサー解析を追加して2022年まで継続する。これにより北極における植物病原菌の20年間の消長を明らかにする。同時に、ii)これまでに独自に収集した約1200株の北極・南極産植物病原菌について、自然環境への影響や産業への有用性を明らかにするため、培養試験、遺伝子解析および接種実験を行う。

研究成果の概要

温暖化の進展が地球上で最も顕著に現れる極域の植物寄生菌の分類的位置や生態を明らかにし、保護や保蔵の必要性の根拠を示すことは重要である。本研究では、極域で野生植物に寄生する糸状菌について、多様性、生態および資源価値を温帯産の植物病原菌と比較しながら調べた。その結果、北極域のコケや維管束植物に寄生する糸状菌の多様性や近年の変動が明らかになった。また温帯域でコムギなどに雪腐病を起こす糸状菌に近縁の未知の糸状菌種が分布していることがわかった。これら北極域由来の糸状菌のいずれもが0℃下で安定した菌糸伸長を示すなど、低温生育性の微生物資源として将来的な保護や保蔵の必要性が高い性質を有していた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

温暖化が最も顕著に現れている極域は生物多様性の低下が地球上で最も危惧される地域の一つである。そのため極域の植物寄生菌の分類的位置や生態を明らかにして保護や保蔵の必要性を評価することは極めて重要である。本課題実施前までの研究代表者らによる研究により、凍結耐性や低温生育性などの極域の環境に適応する性質を示す新種の卵菌や真菌が極域のコケやヤナギに寄生していることが明らかになっていた。本研究では、北極域における植物寄生性糸状菌の近年における急激な現象などの変動や、温帯域の植物寄生性糸状菌との分類学的関係性、さらに低温生育微生物資源としての潜在的資源価値の一部を明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] NIBIO/UiT- The Arctic University of Norway(ノルウェー)
• [国際共同研究] UiT- The Arctic University of Norway/NIBIO(ノルウェー)
• [国際共同研究] Norwegian Inst Bioeconomy Res(ノルウェー)
• [国際共同研究] Moscow Botanical Garden of Acad. Sci.(ロシア連邦)
• [雑誌論文] Five decades of terrestrial and freshwater research at Ny-Alesund, Svalbard (2022)
  • 著者名/発表者名: Pedersen A.O. et al.
  • 雑誌名: Polar Research 巻: 41 ページ: 1-39
  • DOI: 10.33265/polar.v41.6310
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Increased snow and cold season temperatures alter High Arctic parasitic fungi - host plant interactions (2022)
  • 著者名/発表者名: Moriana-Armendariz Mikel、Abbandonato Holly、Yamaguchi Takahiro、Morsdorf Martin A.、Aares Karoline H.、Semenchuk Philipp R.、Tojo Motoaki、Cooper Elisabeth J.
  • 雑誌名: Arctic Science 巻: 8 号: 3 ページ: 804-830
  • DOI: 10.1139/as-2020-0027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification and Isolation Pattern of Globisporangium spp. from a Sanionia Moss Colony in Ny-Alesund, Spitsbergen Is., Norway from 2006 to 2018 (2021)
  • 著者名/発表者名: Tojo Motoaki、Fujii Natsumi、Yagi Hironori、Yamashita Yuki、Tokura Katsuyuki、Kida Kenichi、Hakoda Akiho、Herrero Maria-Luz、Hoshino Tamotsu、Uchida Masaki
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 9 号: 9 ページ: 1912-1912
  • DOI: 10.3390/microorganisms9091912
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Note on a snow mold and a fungus-like microbe from Kuujjuarapik-Whapmagoostui, Quebec, subarctic Canada (2021)
  • 著者名/発表者名: Hoshino Tamotsu、Nakagawa Takuya、Yajima Yuka、Uchida Masaki、Tojo Motoaki
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 27 ページ: 100559-100559
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100559
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Response of Arctic biodiversity and ecosystem to environmental changes: Findings from the ArCS projects (2020)
  • 著者名/発表者名: Toru Hirawake, Masaki Uchida, Hiroto Abe, Irene D. Alabia, Tamotsu Hoshino, Shota Masumoto, Akira S. Mori, Jun Nishioka, Bungo Nishizawa, Atsushi Ooki, Akinori Takahashi, Yukiko Tanabe, Motoaki Tojo, Masaharu Tsuji, Hiromichi Ueno, Hisatomo Waga, Yuuki Y. Watanabe, Atsushi Yamaguchi, Youhei Yamashita
  • 雑誌名: Polar Science 巻: xx ページ: 100533-100533
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100533
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 温暖化が進行する北極域での土壌糸状菌の種類と動態 (2020)
  • 著者名/発表者名: 東條元昭
  • 雑誌名: 土と微生物 巻: 74 号: 2 ページ: 60-65
  • DOI: 10.18946/jssm.74.2_60
  • NAID: 130007932307
  • ISSN: 0912-2184, 2189-6518
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 植物防疫講座 病害編-19ピシウム菌による病害の発生生態と防除 (2019)
  • 著者名/発表者名: 東條元昭
  • 雑誌名: 植物防疫 巻: 73 ページ: 448-452
  • NAID: 40021955924
• [学会発表] Influences of ground moss cover and summer precipitation on the occurrence of tar spot disease of polar willow in Ny-Alesund, Spitsbergen Is., Norway (2022)
  • 著者名/発表者名: Motoaki Tojo, Masahiro Suzuki, Shota Masumoto, Masaki Uchida
  • 学会等名: The 13th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] キョクチヤナギの黒紋病とさび病の発生率に及ぼすコケ類の土壌表面被覆の影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 東條元昭，増本翔太，内田雅己
  • 学会等名: 日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] カギハイゴケ感染性Globisporangium 属菌の北極域の一地点における2006～2018年の種構成と分離頻度の変動 (2021)
  • 著者名/発表者名: 東條元昭，藤井菜摘，八木啓成，山下友紀，十倉克幸，貴田健一，箱田暁穂
  • 学会等名: 令和３年度日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] Isolation and identification of Mortierella spp. from a Sanionia moss colony in Ny-Aalesund, Spitsbergen Is., Norway. (2021)
  • 著者名/発表者名: Natsumi Fujii, Ruka Kawasumi, Maria-Luz Herrero, Masaki Uchida and Motoaki Tojo
  • 学会等名: The 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Population changes of Globisporangium spp. in a Sanionia moss colony in Ny-Alesund and their infection to Sanionia moss in an in vitro test (2020)
  • 著者名/発表者名: Natumi Fujii, Motoaki Tojo
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [図書] Oomycetes in Polar Regions (Tsuji M and Hoshino T eds., Fungi in Polar Regions) (2019)
  • 著者名/発表者名: Tojo M
  • 出版者: CRC press
• [図書] Snow mold and their antagonistic microbes in polar regions (Tsuji M and Hoshino T eds., Fungi in Polar Regions) (2019)
  • 著者名/発表者名: Hoshino T, Morita H, Yajima Y, Tsuji M, Tojo M and Tkacehnko OB
  • 出版者: CRC press
• [備考] 植物生体防御学グループ
  • URL: http://www.biosci.osakafu-u.ac.jp/plantpath/