同じ遺伝子型の植物が繋がるクローナル植物で、病気が広がりにくいのはなぜか？

为什么疾病在相同基因型的克隆植物中很难传播？

基本信息

批准号：
22K06391
负责人：
鈴木準一郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Metropolitan 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 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

クローナル植物とは、葉と茎や花からなる地上茎と根からなる植物体（ラメット）が、地下茎や匍匐枝を介して栄養繁殖により、複数連結した植物の総称であり、様々なバイオームの草本植物の大半はクローナル植物である。そのため、クローナル植物の生態的特性の理解は、生態系機能の解明に加え、生物多様性の保全においても重要である。さらに、クローナル植物では、匍匐枝などで連結した複数のラメットの間で、水・栄養塩や光合成産物やホルモンなどが移動し、この現象は生理的統合と呼ばれる。生理的統合により、若いラメットの生残率は、非クローナル植物の幼植物よりも高く、クローナル植物が優占する主要因とされる。一方で、生理的統合により、ウイルスや病原菌なども、植物体内で広がりやすいとされる。また、遺伝子組み替えをもたらす有性繁殖の機会が少ないクローナル植物は、病気への対応能力に乏しい。これは、無性繁殖（クローナル成長）のコストと考えられ、有性繁殖が寄生者や病原菌に対する抵抗性を維持する機構（赤の女王仮説）の例と考えられる。では、クローナル植物は、野外で、病気の影響をどの程度、受けているのであろうか。植物の個体群動態に病気が大きく影響する可能性は、指摘されてきたが、クローナル植物の野外での実証研究は少ない。そこで、野外のクローナル植物個体群で、個体内での病気の拡散程度を定量し、これを非クローナル植物のそれと比較すれば、クローナル成長のコストを評価できる。一方で、野外のクローナル植物の個体群では、理論的な予想とは異なり、顕著な病気の蔓延は多くは見られない。なぜ、病気は蔓延しないのだろうか。この現象に対して、「ラメット間の生理的統合が、植物の免疫（全身獲得抵抗性；病原体に局所的に曝された植物体に見られる全身の抵抗性反応）としても機能する」という仮説を提唱し検討を試みる。

克隆植物是由地面茎和根组成的植物（板岩）的一般术语，由叶子，茎和花组成，并通过根茎和颅骨分支的营养繁殖将其连接在一起，各种生物群中的大多数草药植物都是克隆植物。因此，了解克隆植物的生态特征不仅在阐明生态系统功能，而且在保护生物多样性方面都很重要。此外，在克隆植物，水，养分，光合产物，激素等中，迁移在由颅分支等连接的多个平板之间迁移，这种现象称为生理整合。由于生理融合，年轻的平板网的存活率比非克隆植物高，被认为是克隆植物主导的主要因素。另一方面，据说由于生理整合，病毒和病原体更有可能在植物中传播。此外，几乎没有导致遗传重组的有性繁殖机会的克隆植物对疾病的反应能力差。这被认为是无性育种（克隆生长）的成本，并且是性育种对寄生虫和病原体保持抗性（红皇后的假设）的一个例子。那么，克隆植物在户外受疾病影响的多大程度呢？有人指出，疾病可能对植物种群动态有重大影响，但是对该领域的克隆植物的经验研究很少。因此，通过量化室外克隆植物种群中个体中疾病的分布程度，并将其与非克隆植物的疾病相比，可以评估克隆生长的成本。另一方面，与理论上的预测不同，野外人群中没有太多的疾病患病率很大。为什么这种疾病不传播？我们提出并试图通过提出并研究“平板物之间的生理整合也是植物免疫（全身性获得抗性；在局部暴露于病原体的植物中看到的全身抗药性反应）的假设来研究并试图检查这种现象。