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2014 年度 実績報告書

いもち病菌のホストジャンプ機構とコムギ特異的菌群の全進化過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26292025
研究機関神戸大学

研究代表者

土佐 幸雄  神戸大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20172158)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードいもち病菌 / コムギ / 非病原力遺伝子 / 抵抗性遺伝子 / 遺伝子対遺伝子 / ホストジャンプ
研究実績の概要

シコクビエ菌MZ5-1-6とコムギ菌Br48を交雑して得たF1菌系を、コムギ品種農林4号(N4)、Chinese Spring (CS), Hopeに接種したところ、非病原性菌系:病原性菌系がN4, CSの上では15:1に、Hopeの上では3:1に分離した。このことから、シコクビエ菌のN4/CS、Hopeに対する非病原性は、それぞれ4遺伝子、2遺伝子に支配されていることが判明した。また、分離パターンの比較解析から、Hopeに対する2遺伝子は、N4/CSに対する4遺伝子のうちの2つと同じもであることが判明した。そこで、HopeとN4/CS両方に作用する遺伝子をA1, A2, N4/CSのみに作用する遺伝子をA3, A4とした。A4をクローニングするため、A4のみをもつ菌系をBr48で戻し交雑し、BC1F1菌系群を得た。これをN4/CSに接種したところ、非病原性菌系と病原性菌系1:1に分離した。すなわち、A4の単独分離集団が得られた。このデータをもとに、非病原性バルク・病原性バルクを作成した。一方、N4 x HopeのF2に上記F1菌系を接種した結果、A3に対するR3, A4に対するR4を検出することに成功した。このことから、シコクビエ菌とコムギの間の非親和性も、Gene-for-gene関係に従うことが確認された。
一方、ペレニアルライグラス菌のPWT3を破壊したところ、幼苗検定においてコムギに病原性となることが明らかとなった。これは、穂を用いた検定でも確認された。エンバク菌のPWT3, PWT4を破壊したところ、幼苗を侵すことはできなかったが、穂に対する病原性を獲得することが明らかとなった。以上のことから、非病原力遺伝子の機能欠損により、ホストジャンプが起こりうることが示唆された。

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

シコクビエ菌のコムギに対する非病原性の遺伝解析を詳細に行ったところ、3遺伝子という予想に反し、4遺伝子が検出された。そのため、クローニング戦略の再構築が必要となったが、そのうち1つの遺伝子についてはクローニングのための単独分離集団を作成することができ、あとはバルクシーケンスを待つばかりになっている。二つ目の遺伝子については、既知の遺伝子PWT3のホモログであると予想されたので、ホモロジーに基づいてクローニングし、形質転換を待つばかりになっている。一方、ペレニアルライグラス菌・エンバク菌の非病原力遺伝子を破壊すると、コムギの穂に病原性となることを証明できた。これは大きな成果であると考える。

今後の研究の推進方策

A4については、バルクシーケンスにより座乗領域の絞り込みを行い、クローニングを試みる。A3については、クローニングしたPWT3ホモログをコムギ菌に形質転換して相補性試験を行い、仮説が正しいかどうか証明する。A1、A2については、高温でA2が作用しなくなることを利用し、まず、A1の分離を明らかにする。このデータをもとに、非病原性バルク・病原性バルクを作成し、バルクシーケンスにて座乗領域を絞り込み、クローニングを試みる。A1のクローニングができれば、A1の破壊株を作成する。これをHopeに接種すれば、A2の単独分離が認められるはずである。この分離データをもとに、同様にバルクを作成し、A2のクローニングを試みる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015

すべて 学会発表 (4件)

  • [学会発表] ペレニアルライグラスいもち病菌のコムギに対する非病原力遺伝子PWT3のコムギいもち病菌における変異とRwt3保有コムギ品種への適応2015

    • 著者名/発表者名
      井上喜博・トリンヴィ・吉田健太郎・寺内良平・中馬いづみ・土佐幸雄
    • 学会等名
      日本植物病理学会大会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2015-03-30
  • [学会発表] 非病原力遺伝子PWT3の破壊によるライグラスいもち病菌のコムギへの病原性獲得2015

    • 著者名/発表者名
      トリンヴィ・井上喜博・吉田健太郎・草場基章・寺内良平・中馬いづみ・土佐幸雄
    • 学会等名
      日本植物病理学会大会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2015-03-30
  • [学会発表] シコクビエいもち病菌が保有する普通系コムギに対する非病原力遺伝子数の遺伝学的推定2015

    • 著者名/発表者名
      足助総一郎・西見周子・トリンヴィ・井上喜博・中馬いづみ・土佐幸雄
    • 学会等名
      日本植物病理学会大会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2015-03-30
  • [学会発表] エンバクいもち病菌のコムギ品種Hopeに対する非親和性に関与する遺伝子対の同定2015

    • 著者名/発表者名
      小松香織・森亮太・井上喜博・トリンヴィ・中馬いづみ・土佐幸雄
    • 学会等名
      日本植物病理学会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2015-03-30

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公開日: 2016-06-01  

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