Elucidation of disease resistance mechanisms against Rhizoctonia root rot in barley

阐明大麦丝核菌根腐病的抗病机制

• 批准号: 21K05610
• 负责人: 香西 雄介
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Agriculture and Food Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05610/
• 关键词: 病害抵抗性; オオムギ; 根腐れ病; トランスクリプトーム解析; ゲノムワイド関連解析

土壌に生息する糸状菌Rhizoctonia solaniは、世界規模で問題となっているコムギ・オオムギの根腐れ病の原因菌である。豪州での精力的な探索にも関わらず、本菌への抵抗性品種は確認されていない。我々は、岡山大学の大規模なオオムギ遺伝資源を用い、R. solani AG-4菌株に対する感染性評価を行った結果、Morex系統が強い抵抗性を示すことを発見した。 本研究では、その背景にある免疫応答の特徴づけ、および抵抗性遺伝子座の同定を目指す。本年度は、Morex(抵抗性)とはるな二条(罹病性)のR. solani AG-4感染に対する応答の違いをトランスクリプトーム解析により調べた。汚染土壌に両系統の芽生えを移植、7日後の地上部と地下部をそれぞれサンプリングし、3’mRNA-seq解析に供した。得られたデータセットの主成分分析と発現変動遺伝子群(DEGs)の比較解析から、R. solaniに対する応答は両系統ともに地上部と地下部で顕著に異なっていた。そこで、地上部と地下部に区別して両系統の応答を比較した。DEGsのクラスタリング解析とGO解析の結果、はるな二条の地上部では防御応答関連の遺伝子、Morexでは栄養成長に関する遺伝子の発現が顕著に誘導されていた。一方、地下部における両系統の遺伝子発現パターンは類似していたが、Morexでは防御応答関連遺伝子の発現が抑制されていた。以上の結果から、罹病性のはるな二条では菌感染に応答した免疫応答の活性化が接種7日後まで継続するが、抵抗性のMorexは既に菌感染を抑止して通常の栄養成長にシフトしていることが示唆された。

立枯丝核菌是一种生活在土壤中的丝状真菌，是小麦和大麦根腐病的病原体，这是一个世界性问题。尽管在澳大利亚进行了大力搜寻，但尚未证实对这种真菌具有抗性的品种。我们利用冈山大学大规模大麦遗传资源评估了R. solani AG-4菌株的感染性，发现Morex菌株表现出很强的抗性。 在这项研究中，我们的目标是描述潜在的免疫反应并确定耐药位点。今年，我们通过转录组分析研究了 Morex（耐药）和 Haruna Nijo（易感）对 R. solani AG-4 感染的反应差异。将两个品系的芽苗移植到受污染的土壤中，7天后对地上和地下部分进行取样并进行3'mRNA-seq分析。对获得的数据集的主成分分析和差异表达基因组（DEG）的比较分析表明，两种菌株的地上部分和地下部分对茄病菌的反应存在显着差异。因此，我们通过区分地上部分和地下部分来比较两个系统的响应。 DEG的聚类分析和GO分析结果表明，在Haruna Nijo的地上部分，与防御反应相关的基因的表达被显着诱导，而在Morex中，与营养生长相关的基因的表达被显着诱导。另一方面，虽然两种菌株在地下区域的基因表达模式相似，但在 Morex 中，防御反应相关基因的表达受到抑制。从以上结果可知，在易感性的二条春名中，针对真菌感染的免疫应答的激活一直持续到接种后7天，但抗性的莫雷克斯已经抑制了真菌感染并转变为正常的营养生长。是。