| 研究課題/領域番号 |
20K05967
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38060:応用分子細胞生物学関連
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| 研究機関 | 岡山県農林水産総合センター生物科学研究所 |
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研究代表者 |
鳴坂 義弘 岡山県農林水産総合センター生物科学研究所, その他部局等, 専門研究員 (20335459)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 抵抗性蛋白質 / 植物免疫 / アブラナ科炭疽病菌 / シロイヌナズナ / 抵抗性遺伝子 / 炭疽病菌 / エフェクター / デコイモデル / 遺伝子対遺伝子説 / AVRエフェクター |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物は病気から身を守るため、病原体が分泌するAVRエフェクターを抵抗性(R)蛋白質により認識して病原体の存在を感知し、病原体に対する抵抗性を発揮している。本研究では、独自に発見した炭疽病菌を認識する複数のR蛋白質に着目し、機能未知のR遺伝子RCH1の同定と本蛋白質が認識するAVRエフェクターの特定、RCH1の破壊植物の作製と本R蛋白質の抵抗性における役割および貢献度を解明する。以上により、宿主植物―病原体間の適応共進化を分子レベルで解明し、世界中で猛威を振るう炭疽病に対する抵抗性作物の創製に寄与する。
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| 研究実績の概要 |
植物は病気から身を守るため、病原体が分泌するAVRエフェクター（非病原性因子）を抵抗性(R)蛋白質により認識して病原体の存在を感知し、病原体に対する抵抗性を発揮している。研究代表者は、シロイヌナズナのゲノム上に病原糸状菌のアブラナ科野菜類炭疽病菌(Colletotrichum higginsianum、以下、アブラナ炭疽病菌と略す)に対する抵抗性(R)遺伝子座が、2セット存在することを世界に先駆けて発見した。1セットは5番染色体上で隣接したR遺伝子RPS4およびRRS1がペアとなり、R蛋白質複合体を形成した。もう一つ(RCH1)は４番染色体上腕に座乗し、独立してR蛋白質として働くと推察された。しかし、宿主植物のゲノム上にアブラナ炭疽病菌に対する複数のR遺伝子座が存在することの意義は明らかになっていない。
不活性型のRRS1-SとRCH1-Sを有しアブラナ炭疽病菌に感受性を示すLer-0を用いて、RCH1遺伝子座の特定を試みた。本菌に抵抗性を示すSt-0とLer-0を交配して得られたF2個体を用いてマッピングした結果、St-0の4番染色体上腕の75kb以内にアブラナ炭疽病菌を認識する抵抗性遺伝子座RCH1が存在することをつきとめた。さらにRNAseq解析により、本領域内に複数の転写産物が存在することが示唆され、RCH1候補領域の推定に成功した。
また、アブラナ炭疽病菌に対する抵抗性発現におけるR蛋白質RCH1の役割、機能および貢献度を解明するため、RCH1の破壊植物の作製を試みた。アブラナ炭疽病菌に抵抗性のシロイヌナズナ生態型に変異原処理し、本菌に対して感受性になった複数の変異体を選抜した。感受性1ラインについて、戻し交雑1世代目の感受性個体を用いて、次世代シークエンサーによる原因遺伝子の特定を試みたが、同定に至らず、更なる戻し交雑が必要であることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
アブラナ炭疽病菌に対する抵抗性遺伝子は5番染色体に座乗するデュアル抵抗性遺伝子RPS4/RRS1と4番染色体に座乗するRCH1が存在している。不活性型のRRS1-Sと活性型のRCH1-Rを有しアブラナ炭疽病菌に抵抗性を示すシロイヌナズナ生態型St-0において、9種のSSLPマーカーとリアルタイムPCRを用いた10種のHRMマーカーによりファインマッピングを行い、4番染色体上腕の約75kb内にアブラナ炭疽病菌を認識する抵抗性遺伝子座RCH1が存在することをつきとめた。この75kb領域において、上流から約10kb毎に区切ったゲノム断片をアブラナ炭疽病菌に感受性を示すLer-0に導入し、RCH1遺伝子領域の特定を試みた。しかし、アブラナ炭疽病菌に抵抗性を示す形質転換体は得られず、遺伝子領域の特定には至らなかった。そこで、St-0にBTHなどの抵抗性誘導資材を噴霧処理後、全RNAを調製し、RNAseq解析を遂行して転写産物群を取得した。得られた転写産物群を前述の75kb領域へ貼り付けた結果、複数の転写産物が近接して存在するクラスター領域を特定できた。これまでのマッピング結果から、75kb領域の中央に存在する転写産物クラスターに着目し、11kbの領域を特定できた。
また、RCH1を特定するため、St-0のゲノムにランダムな変異を導入し、アブラナ炭疽病菌に対する感受性変異体の取得を試みた。St-0種子に変異原処理(0.5% EMSを4時間)しM2種子を得た。次いで、感受性1ライン(S49)について、戻し交雑1世代目の感受性個体を用い、次世代シークエンサーによる原因遺伝子の特定を試みたが、同定に至らず、更なる戻し交雑の必要性が示唆された。他の感受性変異体についても、戻し交雑を遂行している。
以上の通り、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
St-0とLer-0を交配して得られたF2個体を用いてマッピングした結果、St-0の4番染色体上腕の75kb以内にアブラナ炭疽病菌を認識する抵抗性遺伝子座RCH1が存在した。また、RNAseq解析により、複数の転写産物が近接して存在するクラスター領域を特定できた。これまでのマッピング結果から、75kb領域の中央に存在する転写産物クラスターに着目し、11kbの推定領域を取得できた。そこで、本領域をアブラナ炭疽病菌に感受性を示すLer-0に形質転換し、本領域に抵抗性遺伝子RCH1が存在するかどうかを検証する。また同時に、R2年度に取得したSt-0の感受性変異体について、2回以上の戻し交雑を行い、次世代シーケンサーを用いて変異部位の特定を試みる。
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