Elucidation of disease resistance mechanisms against Rhizoctonia root rot in barley

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。

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。