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。

尽管有性繁殖的成本是无性繁殖的两倍，但有一个假设，即病原体=红皇后是与无性繁殖相比是有利的，因为它可以与病原体和寄生虫相抵触。但是，在现场植物种群中尚无对这一假设的成功检验。我们认为这样做的原因是，在现场，不仅病原体，而且植物生长的环境条件受到影响。因此，我们处理Yamano-natal土豆和Yamano-Natal Mosaic病毒（JYMV），它们在森林中自然生长。日本蠕虫是一种富裕的植物，可通过日本粘液和种子性繁殖。使用Yamanomigi和病毒作为材料，我们测量了病毒感染中的区域突变与环境因素（光和土壤养分条件）以及土壤中氮和磷的浓度作为光条件测量。除了视觉检查是否有镶嵌症状（这是病毒感染的指南）外，还从叶子中提取RNA，并进行了JYMV的反转录PCR，以确认是否存在病毒感染。为了量化镶嵌症状的程度，使用SPAD测量叶绿素水平。此外，测量叶子的多糖含量，以确定植物内植物的浓度在感染病毒时是否增加。病毒感染的发生率在10.4％至91.7％之间，具体取决于人群。感染病毒的叶片的叶绿素含量变异系数显着增加，表明病毒感染会影响叶子的光合作用能力。露天水平为9.4％至34.8％，露天水平越高，病毒感染率越高。有必要考虑是否由于保留病毒的机翼蚜虫的诱导作用越高，还是由于开放区域中的其他因素所致。在土壤，CN比率和磷酸盐浓度和病毒感染率的总氮与总碳之间没有相关性。目前，多糖浓度与病毒感染的存在或不存在之间没有相关性，并且有必要进行调查，包括调查地点和环境经度。