Study of interaction and evolutionary mechanism of plant virus coinfection

植物病毒共感染相互作用及进化机制研究

• 批准号: 22KJ0140
• 负责人: 川久保 修佑
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0140/
• 关键词: ウイルス学; 進化; 宿主適応; 植物病理学; 分子系統学; 混合感染; RNAサイレンシングサプレッサー; ベイズ推定

ウイルスは、宿主や取り巻く環境に適応しながら進化するため、混合感染時のウイルス間相互作用も自身の進化に大きく影響を与えてきたと考えられる。ニンニクには、多くのウイルスが頻繁に混合感染しているが、中でもリーキ黄色条斑ウイルス (LYSV)は、ニンニク産業に大きな被害を与えている重要病原ウイルスである。LYSVは自身がコードするP1タンパク質のN末端に68アミノ酸の欠失を持つタイプ（S-type）と持たないタイプ（N-type）に分けられる。北海道で栽培されていたニンニクを調査すると、両タイプが混合感染しているニンニクが新たに発見され、分子系統解析の結果、S-typeは北海道外から侵入してきたことが明らかとなった。また、LYSVは、宿主のウイルス防御応答を抑制するRNAサイレンシングサプレッサー（RSS）であるHC-Proを持ち、P1はその機能を促進する因子であることが知られている。そこで、両タイプのP1およびHC-Proを植物細胞内で発現させ、RSS活性を測定した。タマネギ表皮細胞を用いた場合、S-typeのP1はHC-Pro非存在下でも単独で強力なRSS活性を示し、この活性はN-typeでは認められなかった。また、フィールド調査より、本州に分布するS-typeは、栽培ニンニクだけでなく、野生植物からも容易に見つかることが明らかになった。これらの結果より、S-typeはP1の一部を欠失させたことにより、高いRSS活性を有し、N-typeよりも広い宿主域を持つように進化してきたことが示唆された。S-typeは現在一部地域のみでしか分布が報告されていないが、N-typeとの混合感染が可能であることからも、今後集団構造が変化する可能性もあると思われる。以上については、論文として公表し、国際誌The Plant Pathology Journalに掲載された。

病毒在适应宿主和周围环境的同时不断进化，因此混合感染期间病毒之间的相互作用被认为对其自身的进化产生了重大影响。大蒜常与多种病毒同时感染，其中韭菜黄条病毒（LYSV）是一种重要的病原病毒，对大蒜产业造成极大危害。 LYSV分为两种类型：其编码的P1蛋白N末端有68个氨基酸缺失的（S型）和没有的（N型）。在调查北海道种植的大蒜时，发现了一种新的大蒜被两种类型的混合物感染，分子系统发育分析表明，S型是从北海道以外入侵的。此外，LYSV具有HC-Pro，一种RNA沉默抑制子（RSS），可抑制宿主的病毒防御反应，而P1已知是促进该功能的因子。因此，P1和HC-Pro两种类型都在植物细胞中表达，并测量了RSS活性。当使用洋葱表皮细胞时，即使在不存在HC-Pro的情况下，单独的S型P1也表现出很强的RSS活性，而在N型中没有观察到这种活性。此外，现场调查显示，分布于本州的S型大蒜不仅在栽培大蒜中很容易发现，在野生植物中也很容易发现。这些结果表明，通过删除部分P1，S型已进化为比N型具有更高的RSS活性和更广泛的宿主范围。目前，仅在部分地区报道了S型的分布，但由于有可能与N型混合感染，因此认为未来人口结构可能会发生变化。上述结果以论文形式发表在国际期刊The Plant Pathology Journal上。

项目成果

カブモザイクウイルスの世界地図：植物ウイルスの世界的大流行を追跡する

芜菁花叶病毒世界地图：追踪植物病毒大流行

• 发表时间: 2022
• 作者: 大島一里;川久保修佑
• 通讯作者: 川久保修佑

リーキ黄色条斑ウイルスの宿主適応的系統進化

韭菜黄条病毒的宿主适应性系统发育进化

• 发表时间: 2022
• 作者: 川久保修佑;Hangil Kim;竹下稔;増田税
• 通讯作者: 増田税

Leek Yellow Stripe Virus Can Adjust for Host Adaptation by Trimming the N-Terminal Domain to Allow the P1 Protein to Function as an RNA Silencing Suppressor.

• DOI: 10.5423/ppj.ft.06.2022.0077
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: PLANT PATHOLOGY JOURNAL
• 影响因子: 2.3
• 作者: Sasaki, Jun;Kawakubo, Shusuke;Kim, Hangil;Kim, Ok-Kyung;Yamashita, Kazuo;Shimura, Hanako;Masuta, Chikara
• 通讯作者: Masuta, Chikara

The University of Sydney(オーストラリア)

悉尼大学（澳大利亚）

リーキ黄色条斑ウイルスのP1タンパク質における欠失は宿主域を拡大させる適応進化である

韭葱黄条病毒P1蛋白缺失是一种适应性进化，可扩大宿主范围

• 发表时间: 2022
• 作者: 川久保修佑;佐々木純;Hangil Kim;Ok-kyong Kim;山下和夫;志村華子;増田税
• 通讯作者: 増田税