植物病原菌における病原性の進化と多様性形成の分子基盤:遺伝子水平伝達の実験的検証

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14656018
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 尾谷 浩 鳥取大学, 農学部, 教授 (50032305)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 児玉 基一朗 鳥取大学, 農学部, 助教授 (00183343)
• Keywords: 植物病原菌 / 宿主特異的毒素 / AAL毒素 / 遺伝子水平移動 / CD染色体

Research Abstract

宿主特異的毒素(HST)を生産するAlternaria alternata病原菌群は、非病原菌には存在しない付加的小型染色体を有している。これまでの研究から、本染色体がそれぞれの菌の病原性を支配しており、本病原菌群における病原性の進化に遺伝子水平移動が関与する可能性を示した。そこで本研究においては,Toxクラスター全領域の構造解析、染色体特異的ライブラリーの構築,さらに細胞融合法によるハイブリッド株の作出などを通して,小型染色体の病理学的意義を解明するとともに、遺伝子水平移動と病原性進化の関連について検討した。菌の病原性が染色体レベルにおけるダイナミックなゲノム構造の変動に由来する可能性は,寄生性の進化を考える上で極めて興味深いと思われる。
本研究を通して,トマト茎枯病菌BACライブラリーの解析により、AAL毒素生合成遺伝子クラスター全領域の構造解析に成功した。さらに、病原性菌(HST生産菌)が共通して非病原菌には存在しない付加的小型染色体を有していることを見出し、本染色体が菌の生存などには関与しないが,病原性など特定の形質を支配するCD染色体であることを証明した。また,交配による遺伝解析が不可能であるAlternaria属菌において,プロトプラスト融合法による遺伝分析法を確立した。本法により,上述のHST生産菌における毒素生産能および病原性が優性あるいは上位の形質であることを初めて明らかにした。さらに異なる病原型同士の融合株を作出し,PFGE解析により融合株が各親株由来のCD染色体を保持すると同時に親株の両宿主に対する病原性も示すことを明らかにした。また,茎枯病菌由来のCD染色体欠失変異株が病原性および毒素生産能を欠損していることを見出した。これら一連の研究成果を踏まえ,HSTに依存する植物病原糸状菌の病原性の進化と多様性形成に,遺伝子の水平伝達が関与していると考察した。

Research Products

• [Publications] Aremu, E.A.: "Specific inhibition of spore germination of Alternaria brassicicola by fistupyrone from Streptomyces sp. TP-A0569"Journal of General Plant Pathology. 69. 211-217 (2003)
• [Publications] Aremu, E.A.: "Detection of fungi producing infection-inhibiting metabolites against Alternaria alternata Japanese pear pathotype from fungi inhabiting internal tissues of Japanese pear shoots"Journal of General Plant Pathology. (in press). (2004)
• [Publications] 尾谷 浩: "Alternaria属植物病原菌の宿主特異的毒素と特異性発現の分子機構"化学と生物. 42. 230-235 (2004)
• [Publications] 赤松 創: "作物の耐病性強化戦略と植物-病原体相互作用の分子機構研究"日本植物病理学会. 138 (2003)
• [Publications] Tsuge, T: "Genomic and Genetic Analysis of Plant Parasitism and Defence"The American Phytopathological Society Press(印刷中). (2004)