4種の重要病害に強いトマトを作出～強くなる仕組みを調べ、防除方法の開発を目指す～

2020-11-102021-09-17

2020-11-10 農研機構

ポイント

農研機構は、イネの病害抵抗性遺伝子BSR2(ビーエスアールツー)を導入することにより、4種の重要病害(灰色かび病¹⁾、苗立枯病²⁾、青枯病³⁾、斑葉細菌病⁴⁾)に強いトマトを作出しました。今後はBSR2遺伝子によって病害に強くなる仕組みを調べ、トマトに限らず多くの作物に対する防除方法の開発を目指します。

概要

トマトは世界でも生産が多く、国内の産出額は2,367億円(農林水産省統計部『平成30年生産農業所得統計』より)で、最も産出額の大きい野菜です。しかしながら、灰色かび病をはじめ、多くの病害による生産量減が国内外で問題になっています。
農研機構は、岡山県農林水産総合センター生物科学研究所と共同で、イネのBSR2遺伝子を遺伝子組換え技術によりトマトの植物全体で強く働かせると、4種の重要病害(灰色かび病、苗立枯病、青枯病、斑葉細菌病)に強くなることを室内実験で見出しました。また、トマトの植物体や果実の外観については、大きな違いは認められませんでした。
今後は、BSR2遺伝子によって4種の病害に強くなる仕組みを調べ、トマトに限らず多くの作物に応用可能な、新たな防除方法の開発を目指します。
この成果は2020年8月9日に国際誌「Plant Cell Reports」に掲載されました。

詳細情報

開発の社会的背景

トマトの灰色かび病の発生面積は2,477ヘクタールで、トマトで最重要の病害の1つです(農薬要覧2019より)。トマトではビニールハウス等での施設栽培が広く行われていますが、灰色かび病は、湿度の高い施設栽培で特に問題になっている病害です。灰色かび病に対し十分な抵抗性を示すトマトは知られておらず、その対策は換気などの栽培管理や殺菌剤による防除に頼っていることから、抵抗性品種の開発や、新たな防除方法の開発が望まれています。同様にトマトの重要病害である青枯病や苗立枯病についても、十分な抵抗性を示すトマトは知られていません。

研究の経緯

農研機構はこれまでに、理化学研究所環境資源科学研究センター、岡山県農林水産総合センター生物科学研究所との共同研究で、イネから糸状菌病の紋枯病に強くなる遺伝子BSR2を発見しました(農研機構2019年3月4日プレスリリース「イネ紋枯病等に強くなり、かつ花が大きくなる遺伝子を発見」)。
また、イネに加え、実験植物であるシロイヌナズナでも、BSR2遺伝子を強く働かせると、2種類の糸状菌病と1種類の細菌病に強くなることを報告しました。
そこで今回、重要病害抵抗性トマトの開発や、新たな防除方法の開発に活かすため、イネBSR2遺伝子をトマトに導入し、その効果を調べることにしました。

研究の内容・意義

１．遺伝子組換え技術によりトマトの品種「マイクロトム」にBSR2遺伝子を導入し、植物全体で強く働かせると、導入前のトマト(原品種)と比べて、2種類の糸状菌病(灰色かび病及び苗立枯病)に強くなる(抵抗性を持つ)ことを室内実験で見出しました(図1)。さらに、BSR2遺伝子を強く働かせたトマトは、2種類の細菌病(青枯病及び斑葉細菌病)にも強くなることがわかりました(図2)。

２．上記の組換えトマトは、原品種と比べて植物体や果実の外観については、大きな違いは認められませんでした。

今後の予定・期待

今後は、BSR2遺伝子によってトマト等の植物が複数の病害に強くなる仕組みを調べるとともに、BSR2タンパク質が生産する低分子化合物を同定し、灰色かび病等の重要病害に有効な新たな防除方法の開発を目指します。また、これらの病害はトマト以外の多くの作物でも問題になっており、この化合物を利用することで、多くの作物で病害の発生抑制が可能になると考えています。

用語の解説

１）(トマト)灰色かび病: トマトの葉や果実で病斑部に灰色のかびを生じます。病原糸状菌の灰色かび病菌(Botrytis cinerea)により引き起こされます。なお同菌はトマト以外でもナス、ピーマン、キュウリ、イチゴ、レタス、シクラメンなど多くの作物に被害をもたらします。[ポイントへ戻る]

２）(トマト)苗立枯病: トマトの発芽不良、発芽後の立枯れを引き起こします。リゾクトニア菌(Rhizoctonia solani) とピシウム菌(Pythium vexans)の2種類の病原糸状菌が関係します。本研究ではリゾクトニア菌によるトマト苗立枯病を対象にしました。なお同菌はトマト以外でもイネ、キャベツ、キュウリ、タマネギ、ナス、ピーマンなど多くの作物に被害をもたらします。[ポイントへ戻る]

３）(トマト)青枯病: トマトの葉がしおれ、株ごと青枯(緑色のまま枯死)状態になる病気。病原細菌の青枯病菌(Ralstonia pseudosolanacearum)により引き起こされます。なお同菌はトマト以外でもナス、ピーマン、ジャガイモ、タバコ、ダイコン、イチゴなど多くの作物に被害をもたらします。[ポイントへ戻る]

４）(トマト)斑葉細菌病: トマトの葉に斑点を生じます。病原細菌のシュードモナス菌(Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000)により引き起こされます。[ポイントへ戻る]

発表論文

Enhanced resistance to fungal and bacterial diseases in tomato and Arabidopsis expressing BSR2 from rice
Satoru Maeda, Naoki Yokotani, Kenji Oda & Masaki Mori
Plant Cell Reports (2020) 39:1493-1503 DOI: 10.1007/s00299-020-02578-0

参考図

図1 BSR2 遺伝子を強く働かせたトマトの糸状菌病抵抗性
(a)BSR2遺伝子導入前のトマトでは灰色かび病菌を接種した葉で褐色の病斑が広がりますが、BSR2を強く働かせたトマトの葉は鮮やかな緑色のままです。(b)播種1月後の苗に苗立枯病菌を接種した場合、BSR2遺伝子導入前のトマトに比べ、BSR2を強く働かせたトマトでは生存率が4倍以上高くなっていました。

図2 BSR2 遺伝子を強く働かせたトマトの細菌病抵抗性
(a)播種1月後の苗に青枯病菌を接種した場合、BSR2遺伝子導入前のトマトに比べ、BSR2を強く働かせたトマトでは生存率が2倍以上高くなっていました。(b) 播種5週後の苗に斑葉細菌病菌を接種した場合、BSR2遺伝子導入前のトマトに比べ、BSR2を強く働かせたトマトの葉では細菌数が1/4以下に減少していました。