コムギいもち病抵抗性遺伝⼦の探索と抵抗性育種
研究期間：2010〜2024年

研究背景・⽬的
新型コロナウイルスにより「パンデミック」という⽤語は、誰もが知る⾔葉となったが、植物にも、今パンデミック病害になろうとしているものがある。コムギいもち病である。本病は、1985年、ブラジルで突如発⽣した。その病原菌を調べたところ、イネいもち病の病原菌Pyricularia oryzaeと同種であることが判明した。ところが、コムギから分離した菌をイネに接種しても全く病原性を⽰さない。宿主範囲の解析・系統解
析の結果、コムギのみに寄⽣性を有する新菌群P. oryzae Triticum pathotype (以下コムギ菌)が、進化・出現したことが明らかとなった。コムギ菌は、その後周辺諸国に広がり、南⽶におけるコムギ最重要病害の1つとなった。さらに、2016年バングラデシュに、2018年にはザンビアに伝播して、コムギいもち病のアウトブレイクを引き起こした。現在、これらの国々における本菌汚染地域は年々拡⼤しており、アジア、アフリカ周辺諸国への伝播が警戒されている。この病害に対抗するためには、抵抗性遺伝⼦が必要である。本研究では、抵抗性遺伝⼦を探索するとともに、それらを⽤いて抵抗性育種を試みた。

実験概要
まず、普通系コムギ（AABBDD）ならびに⼆粒系コムギ（AABB）・タルホコムギ（DD）系統のスクリーニングを⾏った。さらに、⾝近な他の栽培植物ーエンバクーの抵抗性遺伝⼦の利⽤を試みた。

結果と考察
世界中から収集された約530の普通系コムギ系統をスクリーニングした結果、18のコムギいもち病抵抗性系統を⾒出した。これらはすべて同⼀の抵抗性遺伝⼦を持っていた。この遺伝⼦をRmg8と命名した。Rmg8は、バングラデシュ・ザンビアで拡散しているコムギ菌系統に強い抵抗性を⽰したことから、アジア・アフリカにおけるコムギいもち病抵抗性育種に極めて有効であると結論した。現在、CIMMYT（国際トウモロコシ・コムギ改良センター）と共同で、Rmg8を世界各国の品種に導⼊する事業を⾏っている。⼀⽅、今のところコムギ菌は⽇本には侵⼊してきていないが、侵⼊してから育種を開始するのでは⼿遅れである。そこで、我々はRmg8を予め⽇本品種に導⼊する「予防的育種」に着⼿した。⽇本の⻄南暖地の気温は本病の発病適温に合致する。そこで、⻄南暖地の代表的品種「チクゴイズミ」に連続戻し交雑によりRmg8を導⼊し、コムギいもち病抵抗性系統を作出した（図１）。これにより、コムギ菌の⽇本への侵⼊に対する⼀応の備えができたと考えた。
しかし、抵抗性遺伝⼦が、いずれそれを侵す病原菌の新系統により侵されてしまうことは、抵抗性育種の歴史が教えるところであり、さらなる抵抗性遺伝⼦が必要である。そこで、タルホコムギ（普通系コムギのDゲノム供与種）約200系統をスクリーニングしたところ、12の抵抗性系統を⾒出すことができた。これらと⼆粒系コムギを交雑して合成コムギにすると、ほとんどのタルホコムギの抵抗性は抑制されたが、1系統、合成コムギでも抵抗性を⽰すものを⾒出した。このタルホコムギ系統の持つ抵抗性遺伝⼦をRmg10と命名した。CIMMYTのコムギいもち病常発圃場における現地試験により、この遺伝⼦は圃場においても有効であることが確認された。
さらに、⼆粒系コムギ系統をスクリーニングしたところ、⾼温で強い抵抗性を⽰す系統（St19）を⾒出した。分離分析の結果、この抵抗性は1遺伝⼦⽀配であることが判明した。現在この遺伝⼦のマッピングを進めている。コムギいもち病は⾼温で激しく発⽣するので、この遺伝⼦のもつ⾼温耐性という性質は有⽤であると考えられる。

図１．コムギ品種
チクゴイズミ(左)とRmg8導⼊系統(右)のコムギ菌に対する反応.

さらに、エンバクの抵抗性遺伝⼦の利⽤を試みた。菌群分化機構の解析結果から、エンバクのエンバク菌に対する抵抗性遺伝⼦は、基本的にコムギ菌にも作⽤すると予測し、エンバク30品種をエンバク菌でスクリーニングしたところ、抵抗性を⽰す品種を２つ⾒出した。これらの品種の抵抗性は異なる1遺伝⼦に⽀配されていることが判明し、それらを Rbl1, Rbl2と命名した。コムギ菌のPAT1（エンバクに対する⾮病原性を⽀配する遺伝⼦）破壊株を⽤いた解析の結果、これらの抵抗性遺伝⼦は、コムギ菌にも作⽤することが確認された。これらの抵抗性遺伝⼦をクローニングしてコムギに導⼊すれば、得られた形質転換コムギは、バングラデシュ等GMOに寛容な国においては、社会実装できるものと期待される。

神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 植物病理学研究室
⼟佐幸雄・⾜助聡⼀郎 連絡先：tosayuki@kobe-u.ac.jp

発表論⽂
1. Chuma, I., Isobe, C., Hotta, Y., Ibaragi, K., Futamata, N., Kusaba, M., Yoshida, K., Terauchi, R., Fujita,
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14. Asuke, S., Horie, A., Komatsu, K., Mori, R., Vy, T.T.P., Inoue, Y., Jiang, Y., Tatematsu, Y., Shimizu, M.,and Tosa, Y. (2023) Loss of PWT7 located on a supernumerary chromosome is associated withparasitic specialization of Pyricularia oryzae on wheat. Mol. Plant-Microbe Interact. (in press)
15. Yoshioka, M., Shibata, M., Morita, K., Fujita, M., Hatta, K., Tougou, M., Tosa, Y., and Asuke, S. (2023)
Breeding of a near-isogenic wheat line resistant to wheat blast at both seedling and heading
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共同研究先
農研機構、岩⼿⽣物⼯学研究センター、京都⼤学、京都府⽴⼤学、兵庫県農林⽔産技術総合センター、CIMMYT（メキシコ）、John Innes Centre （イギリス）