Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

植物ウイルス / 抵抗性 / 園芸作物 / トマト / 抵抗性遺伝子 / 耐病性育種

次世代育種技術を利用し、有用園芸作物を開発するためには、膨大な植物遺伝子機能情報をもとに、作物やその近縁種から有用遺伝子を同定する技術が求められるが、その効率的特定スキームは確立されていない。本研究ではモデル植物で得られた植物ウイルス抵抗性遺伝子の機能情報をもとに、作物種から植物ウイルスに対する抵抗性遺伝子を同定し、次世代育種技術を利用したウイルス抵抗性作物開発に向けた基盤知見を得た。この一連の研究を通じて、モデル植物における遺伝子機能情報から園芸作物種の有用遺伝子を特定するスキームを確立し、遺伝子組換え技術の産業利用に新たな道を拓いた。

本研究ではモデル植物における研究で同定した抵抗性遺伝子情報を活かし、作物に応用するスキームを確立した。ゲノム編集技術を用いてウイルス抵抗性品種開発に大きく寄与する成果である。同様のアプローチで幅広い病原に対する作物の抵抗性品種作出が可能になると予想され、耐病性分子育種のモデルケースとなり得る。また、本研究で対象としたpepino mosaic virusはトマトに果実の奇形、葉のモザイクなどの病徴を引き起こし、世界中でトマト生産に甚大な被害を与えている。本ウイルスに対する抵抗性品種は皆無であることから、本研究の成果を利用した抵抗性品種開発とその普及が期待される。

植物・病原体相互作用 / RNAサイレンシング / 自然免疫応答 / 植物ウイルス / 抵抗性

植物はウイルスの感染に対して、RNAサイレンシングならびに自然免疫応答という２つの防御メカニズムを備えている。RNAサイレンシングを抑制するRNAサイレンシングサプレッサーTGBp1の機能解析を行い、二本鎖RNA合成に関与するシロイヌナズナタンパク質SGS3およびRDR6と相互作用し、細胞内で凝集・不活化させることを示した。また、植物ウイルスに対する自然免疫応答遺伝子JAX1の機能解析を行い、関与するウイルス側因子を解明した。以上を通じて、植物とウイルスの間で繰り広げられている多様な相互作用を包括的に解明した。

広域抵抗性 / N.benthamiana / N.tabacum / CP / トランスジェニック植物 / 外被タンパク質 / ウイルス病抵抗性 / キュウリモザイクウイルス / パパイヤリングスポットウイルス / ズッキーニイエロ-モザイクウイルス / カボチャモザイクウイルスII / Potyvirus / 組換え植物 / 形質転換 / 植物ウイルス / ウイルス外被タンパク質 / 抵抗性 / potyvirus / ELISA / アグロバクテリウム

近年の遺伝子工学的技術の急速な発展により、植物に各種の有用遺伝子を導入し、様々な形・色・香りを発現させ、品質を向上させることが可能となってきた。そして、今日最も実用的な研究の進んでいるものは植物ウイルス病抵抗性のトランスジェニック植物である。我々は外被タンパク質を導入したトランスジェニック植物が多くの異なった種類のウイルスに対して抵抗性を示す、いわゆる広域抵抗性を示すことを見いだした。即ち、CP発現植物がそれとアミノ酸ホモロジーの高低に関わらず広い範囲で各種のウイルスに抵抗性を示すことが認められた。本研究ではCMVの各系統およびポチウイルス(potyvirus)グループの各種ウイルス(watermelon mosaic virus II;zucchini yellow mosaic virus;tobacco etch virusなど)のCPを発現するトランスジェニック植物(Nicotiana tabacum;N.benthamiana)を作出し、「それぞれのCP:チャレンジウイルス」の各種組合せで抵抗性のレベルとその広域性について詳細に調べ、導入したCPとチャレンジウイルスのCPのそれぞれのアミノ酸配列やそれをコードする塩基配列の間の相関関係を分析することにより、トランスジェニック植物の広域スペクトラムな抵抗性の発現メカニズムを解析することを試みた。本研究によってトランスジェニック植物の実用化に向けての基礎的知見を得ることをが出来た。この分野の研究はまだ未解明な部分が多々残されているが、一定の成果を上げることが出来た。