著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Nature Communications

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

研究チームは、コムギの野生近縁種Aegilops caudataに由来する、うどんこ病への抵抗性を担う遺伝子Pm7Cを特定し、その働きと、コムギの品種改良に利用できる可能性を調べました。この野生種はうどんこ病に強い一方、染色体の構造がコムギと異なり、遺伝子を探す際の基準となる高品質なゲノム配列も整っていないことが、抵抗性遺伝子の特定や利用の障壁になっていました。

何を、どのように調べたか

著者らは、野生種の7C染色体を一対持つコムギ系統TA3562と、その背景となる品種Alcedoを用いました。うどんこ病菌を接種した後に働いている遺伝子の情報を比較し、7C染色体に由来すると考えられる配列を探しました。さらに、野生種とコムギの染色体の一部を組み換えた系統について、抵抗性とDNAの目印を照合し、Pm7Cが存在する範囲を絞り込みました。

候補遺伝子の働きは、突然変異によって抵抗性を失った個体の解析、遺伝子の働きを抑える実験、病気に弱いコムギ品種Fielderへの遺伝子導入を組み合わせて検証しました。また、タンパク質の立体構造を予測しました。育種への利用については、Pm7Cを持つ3系統を中国の主要コムギ産地で集めた27のうどんこ病菌分離株に接種し、別途、遺伝子導入した3系統の草丈や穀粒の重さなどをFielderと比較しました。

主な報告結果

研究チームはPm7Cを特定し、突然変異、遺伝子の働きの抑制、遺伝子導入による実験から、この遺伝子がうどんこ病抵抗性を担うことを確認したと報告しました。

Pm7Cが作るのは、植物の免疫受容体であるNLRの一種でした。特徴は、病原体の認識に関わるLRRという繰り返し構造の領域が、二つに分かれていることです。立体構造の予測では、二つのLRR領域は短い配列を挟んで、それぞれ馬蹄形をとっていました。また、タンパク質の各領域にアミノ酸の変化がある変異体で抵抗性が失われており、著者らはそれぞれの領域が抵抗性に重要だとしています。

野生種由来のPm7Cを含む染色体断片を持つ3系統は、幼苗の段階で、調べた27の菌分離株すべてに対して免疫性または高い抵抗性を示しました。TA3562とPm7Cを導入したコムギでは、幼苗から成体まで高い抵抗性が観察されました。

遺伝子導入した3系統とFielderの比較では、草丈、穂の長さ、穂当たりの粒数、千粒重など、調べた主要な栽培形質に有意な差は認められませんでした。著者らはさらに、Pm7Cの有無を判別するDNAの目印Pm7C-7を開発しました。この目印はPm7Cを持つ系統で検出され、Pm7Cを持たないコムギと野生近縁種の計317の遺伝資源では検出されませんでした。

この報告が示すこと

著者らは、基準となるゲノム配列がない野生近縁種でも、染色体の組換えと遺伝子の発現情報を組み合わせることで、抵抗性遺伝子の特定と育種素材の作製を進められると結論づけています。今回得られた系統とDNAの目印は、Pm7Cを持つコムギを選び出すための材料になります。

一方、二つのLRR領域があることで、異なる病原体や、同じ病原体が作る異なる分子を認識できるのかは、論文でも未解明の問いとして扱われています。この研究は、特徴的な構造を持つ免疫受容体と、コムギのうどんこ病抵抗性を結びつけた報告です。

原著論文の著者・所属：Yueming Ren（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Chao Ma（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Xinpei He（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Mengzhen Luo（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Yanlong Zhao（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Qianwen Liu（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Lin Wei（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Weixiu Kong（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Shuai Liu（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Shuai Zhong（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Xun Yang（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Shanshan Chu（College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Yangyang Chen（College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Ranran Jia（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Aizhong Cao（College of Agronomy, Nanjing Agricultural University, Nanjing, China）、Pengtao Ma（College of Life Sciences, Yantai University, Yantai, China）、Fei He（Laboratory of Advanced Breeding Technologies, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China）、Yue Zhao（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Weigang Xu（College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Wenxuan Liu（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）、Huanhuan Li（College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China; State Key Laboratory of High-Efficient Production of Wheat-Maize Double Cropping, Henan Agricultural University, Zhengzhou, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Yueming Ren, Chao Ma, Xinpei He, et al. An NLR protein with two distinct LRR domains mediates resistance to wheat powdery mildew. Nature Communications 2026-11-02. DOI: 10.1038/s41467-026-79327-6. 原著ライセンス：CC BY.