森林に自生するヤマノイモはウイルス感染に苦しむのか？

自然生长在森林中的薯蓣是否会受到病毒感染？

• 批准号: 22K05754
• 负责人: 井上 みずき
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05754/
• 关键词: クローナル植物; 病原体＝赤の女王仮説; 植物ウイルス; 開空度; 生態学; ヤマノイモ; 植食者

有性繁殖は，無性繁殖に比べて2倍のコストがかかるが，病原体や寄生者に対抗進化できるために無性繁殖と比べて有利であるという病原体＝赤の女王仮説がある。しかし，この仮説の野外植物個体群での検証成功例はない。その理由として，野外では病原体だけでなく植物の生育する環境条件が影響しているためだと考えた。そこで、森林に自生するヤマノイモとヤマノイモモザイクウイルス(JYMV)を扱った。ヤマノイモはムカゴによる無性繁殖と種子による有性繁殖を行う雌雄異株植物である。このヤマノイモとウイルスを材料とし，ウイルス感染の地域間変異が環境要因（光や土壌の栄養状態）とどのような関係になるのかを明らかにするため、光条件として開空度を，土壌条件として土壌の窒素やリン濃度を測定した。また、目視でウイルス感染の目安であるモザイク症状の有無を確認することに加えて、無症状のウイルス葉の可能性もあるため葉からRNAを抽出し，JYMVの逆転写PCRを行い，ウイルス感染の有無を確認した。モザイク症状の程度を定量化するために、SPADを用いて葉緑素量を測定した。さらに、ウイルスに感染した場合に植物の葉内多糖類濃度が上昇するかどうかを明らかにするために葉の多糖類含有量を測定した。ウイルス感染率は集団により、10.4％～91.7％であった。ウイルスに感染した葉は葉緑素量の変動係数が有意に大きくなっており、ウイルス感染は葉の光合成能力に影響を与えていることが示された。開空度は9.4％～34.8％であり、開空度が高いほどウイルス感染率が高い傾向があった。開けた場所ほどウイルスを保持した有翅アブラムシの誘因効果が高いためなのか、それ以外の要因によるのかは今後検討する必要がある。土壌の全窒素や全炭素、CN比やリン酸濃度とウイルス感染率には相関がなかった。多糖類濃度とウイルス感染の有無には今のところ、相関はなく、今後調査地点や環境経度を含めて調査をすすめる必要がある。

有性繁殖的成本是无性繁殖的两倍，但有一种病原体红皇后假说认为，与无性繁殖相比，有性繁殖具有优势，因为它可以针对病原体和寄生虫而进化。然而，这一假设尚未在田间植物种群中成功得到检验。其原因被认为是在田间，不仅病原体而且植物生长的环境条件也受到影响。因此，我们对自然生长在森林中的薯蓣和薯蓣花叶病毒（JYMV）进行了处理。薯蓣是一种雌雄异株植物，通过幼虫进行无性繁殖，通过种子进行有性繁殖。以薯蓣和病毒为材料，研究了作为光照条件和土壤条件的开放空间程度，以阐明病毒感染的区域差异与环境因素（光照和土壤营养状况）之间的关系。测量了磷浓度。除了目视检查是否存在作为病毒感染指标的花叶症状外，我们还从叶子中提取RNA并对JYMV进行逆转录PCR，因为叶子中可能存在无症状病毒。被证实。为了量化花叶症状的程度，使用 SPAD 测量叶绿素含量。此外，我们还测量了叶子中的多糖含量，以确定植物感染病毒后叶子中的多糖浓度是否会增加。根据人群不同，病毒感染率从 10.4% 到 91.7% 不等。病毒感染叶片叶绿素含量变异系数明显较大，说明病毒感染影响了叶片的光合能力。开放程度从9.4%到34.8%不等，开放程度越高，病毒感染率越高。有必要调查这是否是因为开放区域更能有效地吸引携带病毒的有翅蚜虫，或者是否是其他因素造成的。土壤全氮、全碳、CN比或磷酸盐浓度与病毒感染率之间不存在相关性。目前，多糖浓度与是否存在病毒感染之间尚无相关性，未来还需要进行包括调查点和环境经度在内的调查。