イネいもち病菌エフェクター遺伝子の多型解析による病原性獲得進化機構の解明

通过稻瘟病菌效应基因多态性分析阐明获得致病性的进化机制

• 批准号: 07J13042
• 负责人: 吉田 健太郎
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Iwate Biotechnology Research Center
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J13042/
• 关键词: 集団遺伝; 比較ゲノム; 植物病理; いもち病

日本産いもち病菌Ina168菌株特異的領域1.68Mbから分泌タンパク質遺伝子316個を推定した。そして、表現型と遺伝子の有無と間の連関解析により非病原力遺伝子AVR-Pia、AVR-Pii、AVR-Pik/km/kpの候補遺伝子を選抜した。更に、いもち病菌形質転換体とイネ安定形質転換体を用いた実験、イネプロトプラストを用いた一過的発現実験によって、候補遺伝子が、AVR-Pia、AVR-Pii、AVR-Pik/km/kpであることを証明した。また、ゲノム解析により、イネいもち病菌の分泌タンパク質遺伝子は、DNA変異によるものより、遺伝子の獲得と喪失によって進化しているものが多いことを明らかにした。更に、獲得と喪失によって進化している分泌タンパク質遺伝子は、近傍にトランスポゾンが存在している傾向があることがわかった。これらの成果をまとめ、米国植物生理学会誌「The Plant Cell」に発表した。そして、これら3つの非病原力遺伝子は、喪失とDNA変異によって、いもち病菌が、抵抗性遺伝子Pia、Pii、Pik、Pik-m,Pik-pをそれぞれもつイネ品種の抵抗性反応を打破することを可能にしていることがわかった。将来、単離した非病原力遺伝子のイネ相互作用因子を同定することができれば、いもち病菌のイネ感染機構の詳細が明らかになると期待される。また、部位特異的変異導入実験により、AVR-PiiのCCHモチーフが細胞死誘導に重要であることをつきとめた。一方、AVR-Pik/km/kpは、少しのアミノ酸置換で細胞死を誘導する能力を失うことがわかった。すなわち、AVR-Pik/km/kp/は、最小のアミノ酸置換で宿主の抵抗性反応を打破できることを示唆している。

我们估计了来自日本稻瘟菌 Ina168 1.68 Mb 菌株特异性区域的 316 个分泌蛋白基因。然后，通过分析表型与基因存在或不存在之间的关联，选择无毒力基因AVR-Pia、AVR-Pii和AVR-Pik/km/kp的候选基因。此外，通过使用稻瘟病转化体和稳定水稻转化体的实验以及使用水稻原生质体的瞬时表达实验，在AVR-Pia、AVR-Pii和AVR-Pik/km/kp中鉴定出候选基因，证明了这一点。此外，基因组分析表明，稻瘟菌的分泌蛋白基因更多地通过基因获得和丢失而不是通过DNA突变而进化。此外，我们发现通过得失而进化的分泌蛋白基因往往附近有转座子。这些结果总结并发表在美国植物生理学家学会期刊《植物细胞》上。通过这三个无毒基因的缺失和DNA突变，稻瘟菌可以克服分别具有抗性基因Pia、Pii、Pik、Pik-m和Pik-p的水稻品种的抗性反应。可能的。未来，如果我们能够鉴定出分离的无毒基因的水稻相互作用因子，则有望阐明稻瘟病感染机制的细节。此外，定点诱变实验表明，AVR-Pii 的 CCH 基序对于诱导细胞死亡很重要。另一方面，AVR-Pik/km/kp被发现因小氨基酸取代而失去诱导细胞死亡的能力。这表明AVR-Pik/km/kp/可以用最少的氨基酸取代克服宿主的抗性反应。

项目成果

Two novel Magnaporthe oryzae effector genes show constrasting evolutionary patterns imposed by positive selection.

两个新的稻瘟病效应基因显示出由正选择强加的对比进化模式。

• 发表时间: 2009
• 作者: 吉田健太郎

DNA polymorphism in the blast disease resistance gene Pita of the wild rice Oryza rufipogon and its related species

野生稻及其近缘种抗稻瘟病基因Pita DNA多态性

• 作者: Yoshida K.; Miyashita N. T.
• 通讯作者: Miyashita N. T.

DNA polymorphism in the SUPERWOMAN1(SPW1) locus of the wild rice Oryza rufipogon and its related species

野生稻及其近缘种SUPERWOMAN1(SPW1)位点DNA多态性

• 发表时间: 2008
• 作者: Teranishi C.; Yoshida K.; Miyashita N. T.
• 通讯作者: Miyashita N. T.

Large scale polymorphism analyses of Magnaporthe oryzae-secreted proteins identifies candidate effector genes under diversifying selection

稻瘟病菌分泌蛋白的大规模多态性分析确定了多样化选择下的候选效应基因

• 发表时间: 2007
• 作者: 吉田 健太郎

Association genetics reveals three novel avirulence genes from the rice blast pathogen Magnaporthe oryzae.

关联遗传学揭示了稻瘟病病原体 Magnaporthe oryzae 的三个新的无毒基因。

• 发表时间: 2009
• 作者: Yoshida K; Saitoh H; Fujisawa S; Kanzaki H; Matsumura H; Yoshida K; Tosa Y; Chuma I; Takano Y; Win J; Kamoun S; Terauchi R
• 通讯作者: Terauchi R