作物根圏におけるウイルス叢の多様性とその感染動態から紐解く生態的意義

• 研究課題/領域番号: 20H02987
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 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: 岡山大学
• 研究代表者: 近藤 秀樹 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (40263628)
• 研究分担者: 久野 裕 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (70415454) ; 鈴木 信弘 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (70206514) ; 兵頭 究 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (80757881)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: ウイルス / 作物 / 根圏 / リザーバー / オオムギ / アブラムシ / うどんこ病 / 水平伝搬 / リザーバ

研究開始時の研究の概要

作物の生育は根圏に生息する微生物や無脊椎動物により様々な影響を受けている。これら根圏の生物は多様なウイルスを保持していると想定されるが、その多様性やその作物生産へのインパクトは解明されていない。代表者らは、ウイルス病が慢性的に問題となるオオムギの根圏に存在するウイルスに注目し、①根圏ウイルス群とその宿主(菌類・昆虫を想定)探索、②根圏ウイルスの生物界を跨ぐ水平伝搬と宿主への影響、③根圏ウイルスの年次変動とムギ類ウイルスの病原性(再)評価を進める。以上、作物根圏ウイルスの多様性と感染動態の解析から作物生産への影響を理解し、得られた知見を基盤としたウイルス制御や利活用を目指している。

研究成果の概要

作物の葉圏や根圏に生息する微生物類や無脊椎動物はその生育に様々な影響を及ぼしている。これら生物類は多様なウイルスを保持していると想定されるが、それらに存在するウイルスの多様性や作物生産へのインパクトはほとんど理解されていない。本課題では特にムギ類（オオムギ・コムギ）に注目し、これまで見過ごされてきた根圏（さらに葉圏）のウイルス叢探索を展開した。三カ年の圃場サンプルのRNA-seq解析により、複数の植物ウイルスや昆虫ウイルスの発見に繋がり、さらに根圏サンプルから多様な糸状菌ウイルス候補が見出された。一連の成果は、ムギ類生存圏ウイルス叢の多様性の理解や今後の動態解析を進める上で重要な知見となる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、これまでほとんど理解されていなかったムギ類（オオムギとコムギ）生存圏のウイルス叢の理解に向けてRNA-seqを行い、多くのウイルス学的な知見を蓄積することができた。特に、特定圃場におけるウイルスリファレンス配列の取得（新規植物・昆虫ウイルスや多くの菌類ウイルス候補を含む）は、圃場レベルでのウイルス叢の動態解析や生態学的な役割を紐解くために活用できると期待される。将来的には、ムギ類ウイルスのリスク再評価とウイルス抵抗性育種への応用、ムギ類作物のバイオコントロールへ向けたウイルス資材の開発、持続的作物生産における菌類および菌類ウイルスの利用へ向けた基礎知見の蓄積につながる。

研究成果

• [国際共同研究] Qingdao Agricultural University/Northwest A&F University(中国)
• [国際共同研究] Swiss Federal Research Institute WSL(スイス)
• [国際共同研究] Mendel University(チェコ)
• [国際共同研究] The University of Queensland(オーストラリア)
• [国際共同研究] Qingdao Agricultural University/Northwest A&F University(中国)
• [国際共同研究] The University of Queensland(オーストラリア)
• [国際共同研究] Northwest A&F University/Qingdao Agricultural University(中国)
• [国際共同研究] The University of Queensland(オーストリア)
• [雑誌論文] Discovery and Genome Characterization of a Closterovirus from Wheat Plants with Yellowing Leaf Symptoms in Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Kondo H、Sugahara H、Fujita M、Hyodo K、Andika IB、Hisano H、Suzuki N.
  • 雑誌名: Pathogens 巻: 12 号: 3 ページ: 358-358
  • DOI: 10.3390/pathogens12030358
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Common but nonpersistent acquisitions of plant viruses by plant-associated fungi (2022)
  • 著者名/発表者名: Cao X, Liu J, Pang J, Kondo H, Chi S, Zhang J, Sun L, Andika IB
  • 雑誌名: Viruses 巻: 14 号: 10 ページ: 2279-2279
  • DOI: 10.3390/v14102279
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nature cross-kingdom spred of apple scar skin viroid from apple plants to fungi (2022)
  • 著者名/発表者名: Tian M, Wei S, Bian R, Luo J, Khan HA, Tai H, Kondo H, Hadidi A, Andika IB, Sun L
  • 雑誌名: Cells 巻: 11 号: 22 ページ: 3686-3686
  • DOI: 10.3390/cells11223686
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mycovirus diversity and evolution revealed/inferred from recent studies (2022)
  • 著者名/発表者名: Kondo, H., Botella, L., Suzuki N.
  • 雑誌名: Annual Review of Phytopathology 巻: 60 号: 1 ページ: 307-336
  • DOI: 10.1146/annurev-phyto-021621-122122
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ICTV Virus Taxonomy Profile: Rhabdoviridae (2022)
  • 著者名/発表者名: Walker PJ (Kondo, H) et a.l
  • 雑誌名: Journal of General Virology 巻: 103 号: 6 ページ: 001689-001689
  • DOI: 10.1099/jgv.0.001689
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of a novel quinvirus in family Betaflexiviridae that infects winter wheat (2022)
  • 著者名/発表者名: Kondo, H., Yoshida, N., Fujita, M., Maruyama, K., Hyodo, K., Hiasno, H., Tamada, T., Andika, I.B. and Suzuki, N.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 12 ページ: 715545-715545
  • DOI: 10.3389/fmicb.2021.715545
  • NAID: 120007147386
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First Report of Chinese wheat mosaic virus Infecting Barley in Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Kondo Hideki、Masejima Hidekazu、Maruyama Kazuyuki、Fujita Miki、Ohki Takehiro
  • 雑誌名: Plant Disease 巻: in press 号: 8 ページ: 2272-2272
  • DOI: 10.1094/pdis-12-21-2803-pdn
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel deltapartitivirus from red clover (2022)
  • 著者名/発表者名: Telengech, P., Shahi, S., Kondo, H. and Suzuki, N.
  • 雑誌名: Archives of Virology 巻: 167 号: 4 ページ: 1201-1204
  • DOI: 10.1007/s00705-022-05372-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epidemic progress of beet necrotic yellow vein virus: evidence from an investigation in Japan spanning half a century (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakagami, R., Chiba, S., Yoshida, N., Senoo, Y., Iketani-Saito, M., Iketani, S., Kondo, H., and Tamada, T.
  • 雑誌名: Plant Pathology 巻: 71 号: 3 ページ: 715-728
  • DOI: 10.1111/ppa.13504
  • 査読あり
• [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] ICTV Virus Taxonomy Profile: Nyamiviridae 2021 (2021)
  • 著者名/発表者名: Dietzgen, R.G. , Jiang, D. Junglen, S., Kondo, H., Kuhn, J.H., and ICTV Report Consortium.
  • 雑誌名: Journal of General Virology 巻: 102 号: 11 ページ: 001681-001681
  • DOI: 10.1099/jgv.0.001681
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pathogenetic roles of beet necrotic yellow vein virus RNA5 in the exacerbation of symptoms and yield reduction, development of scab-like symptoms, and Rz-resistance breaking in sugar beet. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tamada, T., Uchino, H., Kusume, T., Iketaniaito, M., Chiba, S., Andika, I. B., Kondo, H.
  • 雑誌名: Plant Pathology 巻: 70 号: 1 ページ: 219-232
  • DOI: 10.1111/ppa.13266
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Virome Analysis of Aphid Populations That Infest the Barley Field: The Discovery of Two Novel Groups of Nege/Kita-Like Viruses and Other Novel RNA Viruses. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kondo H, Fujita M, Hisano H, Hyodo K, Andika IB, Suzuki N
  • 雑誌名: Front Microbiol. 巻: 11 ページ: 509-509
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.00509
  • NAID: 120006860105
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Diverse partitiviruses from the phytopathogenic fungus, Rosellinia necatrix. (2020)
  • 著者名/発表者名: Telengech, P., Hisano, S., Micheni, C. M., Hyodo, K., Arjona-Lopez, J.M., Lopez-Herrera, C., Kanematsu, S., Kondo, H., and Suzuki, N.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 11 ページ: 1064-1064
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.01064
  • NAID: 120006877069
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Diversity and epidemiology of plant rhabdoviruses. (2020)
  • 著者名/発表者名: Dietzgen, R. Bejerman, N.B., Goodin, M.M., Higgins, C.M., Huot, O. B. Kondo, H., Martin, L. M., Whitfield, A.E
  • 雑誌名: Virus Research 巻: 281 ページ: 197942-197942
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2020.197942
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Cross-kingdom viral infection in agroecosystems. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kondo, H.
  • 学会等名: 38th IPSR International Symposium and 14th Symposium on Plant Stress Sciences. Kurashiki, Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel, diverse RNA viruses in the Japanese population of the ash dieback fungus, Hymenoscyphus fraxineus (2022)
  • 著者名/発表者名: Shamsi, W., Kondo, H., Rigling, D., Prospero, S
  • 学会等名: 5th mycovirus symposium, Gargnano, Italy, May 30-June 2, 2022.
  • 国際学会
• [学会発表] コムギに感染するベータフレキシ科の新規RNAウイルス (2022)
  • 著者名/発表者名: 近藤秀樹・吉田直人・兵頭 究・久野 裕・玉田哲男・鈴木信弘
  • 学会等名: 令和4年度 日本植物病理学会大会, 札幌(オンライン）
• [学会発表] Subcellular localization of carrot temperate virus 1 capsid protein in the nucleus and cytoplasm (2021)
  • 著者名/発表者名: Telengech, P., Hyodo, K., Wang, W-Q., Natsuaki, T., Suzuki, N
  • 学会等名: The Annual Meeting of the Japanese Phytopathological Society
• [学会発表] Diverse partitiviruses from the phytopathogenic fungus, Rosellinia necatrix (2021)
  • 著者名/発表者名: Telengech, P., Hisano, S., Micheni, C. M., Hyodo, K., Arjona-Lopez, J.M., Lopez-Herrera, C., Kanematsu, S., Kondo, H., and Suzuki, N.
  • 学会等名: The 40th Annual Meeting of the American Society for Virology
  • 国際学会
• [学会発表] オオムギ圃場に生息するアブラムシのウイルス叢解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 近藤秀樹・藤田美貴・久野 裕・兵頭 究・鈴木信弘
  • 学会等名: 令和3年度日本植物病理学会大会(島根・オンライン開催)
• [図書] The border between kitavirids and nege-like viruses: Tracking the evolutionary pace of plant- and arthropod-infecting viruses (2022)
  • 著者名/発表者名: Ramos-Gonzlez, P.L., Kondo, H., Morozov, S., Vasilakis, N., Varsani, A., Cao, M. and Freitas-Astua, J.（Eds.）
  • 総ページ数: 778
  • 出版者: Frontiers in Plant Science (ISBN 978-2-88976-368-9)
• [図書] Cross-kingdom virus transmission (Encyclopedia of Virology. 4th edition) (2021)
  • 著者名/発表者名: Sun L. Kondo, H., Andika, I.B.
  • 出版者: Elsevier Ltd.
  • ISBN: 9780128145159
• [図書] Quadriviruses (Quadriviridae). Encyclopedia of Virology 4th Edition (vol 4, 642-647) (2020)
  • 著者名/発表者名: Kondo, H., Caston, J.R., Suzuki, N.
  • 総ページ数: 4103
  • 出版者: Elsevier
  • ISBN: 9780128145159
• [図書] Cross-Kingdom Virus Infection. Encyclopedia of Virology 4th Edition (vol 4, 443-449) (2020)
  • 著者名/発表者名: Sun, L., Kondo, H., Andika, I. B.
  • 総ページ数: 4103
  • 出版者: Elsevier
  • ISBN: 9780128145159
• [備考] 岡山大学資源植物科学研究所 植物・微生物相互作用グループ
  • URL: http://www.rib.okayama-u.ac.jp/pmi/index-j.html