Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ファイトプラズマ / フィリピン / ソロモン諸島 / パプアニューギニア / LAMP法 / 分子疫学 / 遺伝的多様性 / ゲノム / 太平洋島嶼国 / LAMP / ゲノム解析

本研究では、太平洋島嶼国の農業生産上の脅威となっている昆虫媒介性病害ファイトプラズマ病に関して、(1)作物並びに周辺の中間宿主植物における感染状況を網羅的に解明し、(2)島嶼地域におけるファイトプラズマの遺伝的多様性を解明し、宿主範囲および伝染環を特定する。これらの結果をもとに(3)ファイトプラズマの多様性獲得の進化メカニズムを明らかにするとともに、多様性にもとづいた新たな観点での予防技術を開発することを目的とする。
本年度は、フィリピンにおいてはフィリピン大学の研究協力者によって、COVID-19による移動制限によってその数は不十分であるものの、各地でファイトプラズマ病に罹患した植物のサンプルが収集できた。オンライン会議を定期的に実施することで、植物病の詳細も把握できている。また、2021年7月6日にはフィリピン植物保護学会に研究チーム全員が参加し、口頭発表を行った。2021年11月25日には、フィリピン大学と共同でオンラインワークショップ「Emerging phytoplasma diseases and molecular diagnosis」を実施し、研究チーム全員による講演を行い、日本とフィリピンを中心に100名以上の研究者が参加した。
パプアニューギニアでも、これまで入国が困難な状況が続いており、現地でのトレーニングがままならないためサンプリングは開始できていない。現地とのオンライン会議を定期的に実施し、現地の状況把握をおこなっている。
ソロモン諸島国においても、未だ入国が非常に困難だが、現地の研究協力者によってサンプリングが進められている。オンライン会議を毎週行っており、逐次、研究の詳細な報告と議論を実施している。

ファイトプラズマ / ゲノム / 退行的進化 / トランスポーター / 微量元素

ファイトプラズマを人工培養するための培地条件および環境条件の検討を行うため、Phytoplasma asteris OY strainのゲノムプロジェクトより得られた配列情報をもとに、代謝系およびトランスポーター遺伝子について詳細な解析を行い、昨年度は、ファイトプラズマが多くの物質を宿主に依存して生活する退行的進化を遂げた生物であることを明らかにした。今年度は、OY strainと近縁なAYWB strainのゲノムが2006年に米国で解読されたことを受けて、両者の比較ゲノム解析を行い、地理的に隔離されたこれらのゲノムにおける可塑性と保存性を調べるとともに、ファイトプラズマに共通して欠けている代謝系を調べた。まず、両ゲノムのGC-skew値を調べたところ、他のグラム陽性細菌と異なり、ゲノム全域にわたって不規則であり、ゲノムの再編成が頻繁に起こった痕跡を示唆した。また、両strain間におけるオーソログ遺伝子の構成を比較したところ、並び方の保存されていない約300kbpのゲノム領域が認められた。これらの結果は、ファイトプラズマゲノムが可塑性に富んでいることを示唆しており、ファイトプラズマが周囲の環境に柔軟に対応して進化してきたためではないかと考えられた。一方、OY strainと同様に、アミノ酸合成系や脂肪酸合成系、ペントースリン酸回路、F_0F_1型ATP合成酵素の遺伝子がゲノム中にコードされていないことが明らかとなり、これらの遺伝子欠損はファイトプラズマに共通した特徴であることが示唆された。これらの結果から、ファイトプラズマを人工培養するためには、アミノ酸、脂肪酸に加えて、ATPなどの核酸類を培地に添加することの重要性が示唆された。

細胞内寄生 / ポストゲノム / 宿主特異性 / 病原性 / ファイトプラズマ / ゲノム / ポストゲノミクス / 膜タンパク質 / 全ゲノム解読 / 宿主因子 / パラログ遺伝子 / 昆虫伝搬決定因子 / ATP合成酵素 / ホストスイッチング

細胞内寄生性植物病原細菌の一種であるファイトプラズマをターゲットとし、そのゲノム配列にもとづいたポストゲノミクス解析を多方面から行った。その結果、ファイトプラズマの宿主特異性を決定している分子メカニズムの解明に成功し、またファイトプラズマが持つ新規な病原性因子の単離にも成功した。

【研究分担者】
前島健作	東京大学	大学院農学生命科学研究科(農学部)	准教授	(Kakenデータベース)
宮崎彰雄	東京大学	大学院農学生命科学研究科(農学部)	特任助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
石川幸男	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	准教	(Kakenデータベース)