野生イネ由来病害抵抗性遺伝子の協働作用メカニズム

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K07675
• 研究機関: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 林 敬子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業研究センター, 上級研究員 (40391437)
• 研究分担者: 石川 亮 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (70467687) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: いもち病 / イネ

研究実績の概要

野生イネの染色体置換系統（W45とW43の2系統）が保有する抵抗性遺伝子について、病斑特性の把握に必要な予備試験と材料育成を行った。W45系統が保有する抵抗性遺伝子の座乗領域を限定するため、W45と「日本晴」のF3交配後代系統を用いた連鎖解析を昨年度に引き続き行った。その結果、抵抗性遺伝子が座乗する候補領域を日本晴の物理距離で１１０kb程度に限定した。W43系統は、前年度の試験の結果より、W43系統内の抵抗性に不安定さが見られたことから、精密な検定を可能にするためW43系統と日本晴集団の組換え個体のヘテロ部分をホモ化させた７０系統を作出した。一部の検定は終了し、昨年度懸念された他の領域の野生イネ由来の染色体の影響は少ないと考えられた。
上記の材料育成と共に病斑特性の把握に必要な検出法の予備試験を行った。本課題において、イネ植物体への菌の侵入を観察することが必要不可欠である。イネ-いもち病菌相互作用の解析には、緑色蛍光タンパク質（GFP）で標識したいもち病菌株をイネに感染させ、侵入様式を顕微鏡で観察することが主流であるが、本試験においては、圃場や温室等で感染させたサンプルの解析を視野にいれていることから本方法は使えないと判断した。そこで、組換え体を使わずいもち病菌の侵入状態を観察できる方法を確立した。材料とした罹病イネである「日本晴」をもちいて菌の侵入の観察が可能であることを確認した。植物体に侵入後、数週間たち壊死したような病斑には利用できないが、侵入直後から数日間の観察は可能であることから、本解析法は、本研究課題の遂行に最低限必要な条件をクリアしたと考えている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本課題は、野生イネの染色体置換系統であるW45とW43由来の抵抗性遺伝子が植物に与える影響を病斑レベルで解析するものであり、両抵抗性遺伝子の詳細解析に資する材料育成と病斑解析に必要な手法の構築が本年度の目標である。当初計画では、W45およびW43系統と日本晴の交配後代から連鎖解析を行いつつ、今後の解析に利用可能な系統を作成する予定であった。W45系統由来の抵抗性遺伝子に関しては、昨年から継続して解析を行い座乗領域を限定した。一方、W43系統由来の抵抗性は、親系統であっても温室での人工接種試験での判別が困難なことから、昨年度に取得した交配後代系統のうち代表的な数系統について、野生イネ領域をホモ化した次世代の種子を取得した。親系統（W43系統）より短く断片化された野生イネの染色体置換系統をもちいて、他の領域の染色体の影響は少ないことを確認した。また、病斑特性解析に必要な植物体に侵入したいもち病菌を検出する方法も確立したが、W43系統のマッピングが遅れているため、進捗状況の評価を上記のように判断した。

今後の研究の推進方策

W45系統由来の抵抗性は座乗領域を狭めた後、詳細な病斑特性解析の利用に適切な系統を選び、種子増殖を行った。充分な量の種子を確保できた系統については、抵抗性強度に関する再検定を行い病斑解析に必要な系統作成としての準備を整えた。
W43系統の抵抗性に関しては、29年度に取得した交配後代系統のうち代表的な数系統について、野生イネ領域をホモ化した次世代の種子を取得した。これらの系統は、親系統（W43系統）より短く断片化された野生イネの染色体置換系統となる。種子増殖した系統を用いて座乗位置の確認を行うとともに、W45系統由来の抵抗性との関係を解析するための材料とする。W45系統とW43系統の両抵抗性の遺伝子構造を解析するため、得られた材料を用いて次世代シークエンスを行う準備を進めている。病斑解析に関しては、30年度にいもち病菌の侵入状態を検出するために構築した方法を利用する。材料系統と抵抗性強度の予備データ及びゲノム情報と検出方法を揃えた後、当初の予定通り病斑特性解析に着手する。

次年度使用額が生じた理由

育成系統の遅れにより次世代シークエンスの外注費用と学会発表の出張費の支出が行われなかったため残高が生じた。次年度使用額700,874円は、次年度に申請する金額と併せて研究遂行計画のために使用する。