植物ー病原菌相互作用の集団ゲノミックス解析

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: ゲノム・遺伝子相関：新しい遺伝学分野の創成
• 研究課題/領域番号: 23113009
• 研究機関: 公益財団法人岩手生物工学研究センター
• 研究代表者: 寺内 良平 公益財団法人岩手生物工学研究センター, ゲノム育種研究部, 研究部長 (50236981)
• 研究分担者: 齋藤 宏昌 公益財団法人岩手生物工学研究センター, ゲノム育種研究部, 主任研究員 (20414336)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 集団遺伝学 / 全ゲノム解析 / イネ / いもち病菌 / シーケンス / 耐病性 / 共進化 / 病原菌

研究実績の概要

宿主-病原菌間の相互作用は、強力であり(Haldane 1949)、性の進化を含めた生物進化の原動力の一つと言われている。こうした相互作用は、関連遺伝子およびその周辺のゲノムのDNA配列上に特徴的な痕跡を残す。本課題では、全ゲノム解析による植物とその病原菌、寄生者の共進化で生じる強い自然選択がゲノムに残した痕跡を同定して、選択の働いた遺伝子を見いだし、その機能を解明することに焦点を当てる。そのために、(1)植物－病原菌、寄生者相互作用のゲノム解析およびエフェクターの同定、(2)全ゲノム解析によるselective sweep検出技術の開発と利用、の２つの研究を実施する。平成２６年度の研究実績は以下の通り。
(1) 植物－病原菌、寄生者相互作用のゲノム解析およびエフェクターの同定
いもち病菌から分泌されるエフェクターAVR-Pik、AVR-Pia、AVR-Piiの機能解明を進めた。AVR-Pikが、イネsHMAタンパク質と結合し、活性酸素種発生を制御している可能性があることが明らかになった。HMAドメインはイネ抵抗性タンパク質Pikにも存在し、このドメインとAVR-Pikがと直接結合することにより抵抗性が誘導される事が明らかになった。AVR-Piaを認識する抵抗性タンパク質Piaを構成するNB-LRR型タンパク質RGA4とRGA5の機能が明らかになった。イネPii抵抗性タンパク質によるAVR-Piiの認識には、イネExo70タンパク質が必要であることが明らかになった。
(2) 全ゲノム解析によるselective sweep検出技術の開発と利用
イネ交配後の分離集団を利用して、MutMap法やQTL-seq法を活用して重要遺伝子領域を多数同定した。

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

所期の研究に従い、着実に研究を進めている。成果の論文公表も順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

1. いもち病菌エフェクターAVR-Pia、AVR-Piiのイネ標的因子の同定と相互作用の解明。
2. 野生植物オニドコロを材料として、全ゲノム解析および集団ゲノム解析を実施し、自然選択の働いたゲノム領域を同定する。

研究成果

• [雑誌論文] A cytochromoe P450, OsDSS1, is involved in growth and drought stress responses in rice (Oryza saliva L.) (2015)
  • 著者名/発表者名: Tamiru, M., Undan, J. R., Takagi, H., Abe, A., Yoshida, K., Undan, J. Q., Natsume, S., Uemura, A., Saitoh, H., Matsumura, H., Urasaki, N., Yokota, T., Terauchi, R.
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 巻: 88 ページ: 85-99
  • DOI: 10.1007/s11103-015-0310-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MutMap accelerates breeding of a salt-tolerant rice cultivar (2015)
  • 著者名/発表者名: Takagi, H., Tamiru, M., Abe, A., Yoshida, K., Uemura, A., Yaegashi, H., Obara, T., Oikawa, K., Utsushi, H., Kanzaki, E., Mitsuoka, C., Natsume, S., Kosugi, S., Kanzaki, H., Matsumura, H., Urasaki, N., Kamoun, S., Terauchi, R.
  • 雑誌名: Nature Biotechnology 巻: 33 ページ: 445-449
  • DOI: 10.1038/nbt.3188
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Harvesting the promising fruits of genomics: applying genome sequencing technologies to crop breeding (2014)
  • 著者名/発表者名: Varshney, R. K., Terauchi, R., McCouch, S. R.
  • 雑誌名: PLoS Biology 巻: 12 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.1001883
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The NB-LRR proteins RGA4 and RGA5 interact functionally and physically to confer disease resistance (2014)
  • 著者名/発表者名: Cesari, S., Kanzaki, H., Fujiwara, T., Bernoux, M., Chalvon, V., Kawano, Y., Shimamoto, K., Dodds, P., Terauchi, R., Kroj, T.
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: 33 ページ: 1941-1959
  • DOI: 10.15252/embj.201487923
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The rice (Oryza saliva L.) LESION MIMIC RESEMBLING, which encodes an AAA-type ATPase, is implicated in defense response (2014)
  • 著者名/発表者名: Fekih, R., Tamiru, M., Kanzaki, H., Abe, A., Yoshida, K., Kanzaki, E., Saitoh, H., Takagi, H., Natsume, S., Undan, J. R., Undan, J, Terauchi, R.
  • 雑誌名: Molecular Genetics and Genomics 巻: 290 ページ: 611-622
  • DOI: 10.1007/s00438-014-0944-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Magnaporthe-rice interactions as revealed by whole genome analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Terauchi R.
  • 学会等名: IS-MPMI XIV International Congress
  • 発表場所: Rhodos, Greece
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-10
  • 招待講演