植物病原菌における病原性の進化と多様性形成の分子基盤:遺伝子水平伝達の実験的検証

植物病原菌毒力进化和多样性形成的分子基础：水平基因转移的实验验证

• 批准号: 14656018
• 负责人: 尾谷 浩
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14656018/
• 关键词: 植物病原菌; 宿主特異的毒素; AAL毒素; 遺伝子水平移動; CD染色体

宿主特異的毒素(HST)を生産するAlternaria alternata病原菌群は、非病原菌には存在しない付加的小型染色体を有している。これまでの研究から、本染色体がそれぞれの菌の病原性を支配しており、本病原菌群における病原性の進化に遺伝子水平移動が関与する可能性を示した。そこで本研究においては,Toxクラスター全領域の構造解析、染色体特異的ライブラリーの構築,さらに細胞融合法によるハイブリッド株の作出などを通して,小型染色体の病理学的意義を解明するとともに、遺伝子水平移動と病原性進化の関連について検討した。菌の病原性が染色体レベルにおけるダイナミックなゲノム構造の変動に由来する可能性は,寄生性の進化を考える上で極めて興味深いと思われる。本研究を通して,トマト茎枯病菌BACライブラリーの解析により、AAL毒素生合成遺伝子クラスター全領域の構造解析に成功した。さらに、病原性菌(HST生産菌)が共通して非病原菌には存在しない付加的小型染色体を有していることを見出し、本染色体が菌の生存などには関与しないが,病原性など特定の形質を支配するCD染色体であることを証明した。また,交配による遺伝解析が不可能であるAlternaria属菌において,プロトプラスト融合法による遺伝分析法を確立した。本法により,上述のHST生産菌における毒素生産能および病原性が優性あるいは上位の形質であることを初めて明らかにした。さらに異なる病原型同士の融合株を作出し,PFGE解析により融合株が各親株由来のCD染色体を保持すると同時に親株の両宿主に対する病原性も示すことを明らかにした。また,茎枯病菌由来のCD染色体欠失変異株が病原性および毒素生産能を欠損していることを見出した。これら一連の研究成果を踏まえ,HSTに依存する植物病原糸状菌の病原性の進化と多様性形成に,遺伝子の水平伝達が関与していると考察した。

Host Specific Toxins (HST) are produced by Alternaria alternata pathogenic flora and non-pathogenic bacteria are present in the presence of additional small chromosomes. This study shows the possibility that the chromosome is responsible for the pathogenicity of the pathogen and that the horizontal movement of the pathogen in the evolution of the pathogen is related to the pathogenicity of the pathogen. In this study, we analyzed the structure of Tox chromosome in whole domain, constructed chromosome-specific DNA fragments, made clear the pathological significance of small chromosomes by cell fusion method, and discussed the relationship between gene horizontal movement and pathogenic evolution. The pathogenicity of bacteria is closely related to the chromosome structure, and the evolution of parasitism is closely related to the chromosome structure. In this study, we successfully analyzed the structure of BAC gene and AAL toxin gene. In addition, pathogenic bacteria (HST producing bacteria) are common to nonpathogenic bacteria, and the presence of additional small chromosomes is also demonstrated. The presence of these chromosomes is related to the survival of the bacteria, and CD chromosomes dominated by specific pathogens are demonstrated. The genetic analysis method of the genus Alternaria was established. This method can be used for the production of HST. The fusion strains of different prototypes were analyzed by PFGE, and the CD chromosomes of the fusion strains were maintained at the same time. The origin of stem blight is CD chromosome deletion, pathogenicity and toxin production ability. The results of this series of studies have been carried out to investigate the relationship between pathogenicity evolution and diversity formation of plant pathogenic fungi and the level of genetic diversity.

项目成果

Singh, P.: "Host-specific SV-toxin of the fungal pathogen causing brown spot of European pear"Acta Horticulturae. 596. 507-511 (2002)

Singh, P.：“导致欧洲梨褐斑病的真菌病原体的宿主特异性 SV 毒素”《园艺学报》。

Tsuge, T: "Genomic and Genetic Analysis of Plant Parasitism and Defence"The American Phytopathological Society Press(印刷中). (2004)

Tsuge, T：“植物寄生和防御的基因组和遗传分析”美国植物病理学会出版社（2004 年出版）。

Otani H: "Infection mechanism of black spot pathogen in Japanese pear"Acta Horticulturae. 587. 623-630 (2002)

Otani H：“日本梨黑斑病菌的感染机制”《园艺学报》。

柘殖尚志: "植物病原糸状菌の宿主特異的毒素生合成の分子機構.毒素生合成遺伝子群をコードするCD染色体"化学と生物. 40. 654-659 (2002)

Takashi Tsuge：“植物病原真菌宿主特异性毒素生物合成的分子机制。编码毒素生物合成基因的CD染色体”化学与生物学40。654-659（2002）。

Aremu, E.A.: "Detection of fungi producing infection-inhibiting metabolites against Alternaria alternata Japanese pear pathotype from fungi inhabiting internal tissues of Japanese pear shoots"Journal of General Plant Pathology. (in press). (2004)

Aremu，E.A.：“从居住在日本梨枝条内部组织的真菌中检测产生针对链格孢日本梨致病型的感染抑制代谢物的真菌”普通植物病理学杂志。