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Xanthomonas oryzae pv. oryzae由来のマイナーエフェクトウイルス性因子を用いたスクリーニングにより、イネMAGIC集団における抵抗性と感受性のQTLを同定した
Resistance and susceptibility QTL identified in a rice MAGIC population by screening with a minor-effect virulence factor from Xanthomonas oryzae pv. oryzae.
PMID: 32594636 DOI: 10.1111/pbi.13438.
抄録
イネの細菌性病害（BB）に対する効果的かつ耐久性のある病害抵抗性は、イネの栽培品種における病原体であるXanthomonas oryzae pv. oryzae（Xoo）の進化と適応のための継続的な課題である。この病原体の病原性の基本は、宿主遺伝子の転写を活性化し、病原体の病原性、フィットネス、またはその両方に異なる貢献をする転写アクチベーター様（TAL）エフェクターである。宿主植物の抵抗性は、病原体の病原性とフィットネスの両方に影響を与える戦略的な病原性因子に向けられた場合、より耐久性があると予測される。我々は、イネにおける病原体の病原性に漸増的に寄与するマイナーエフェクト病原性因子であるTal7bを特徴付け、病原体に対するフィットネス因子であり、地理的に多様なXoo株に広く存在することを示した。この保存されたエフェクターに対する抵抗性の原因を特定するために、Tal7b のプラスミドを担持した高病原性株を用いて、インディカの多親先進世代間交配（MAGIC）集団のスクリーニングを行った。ゲノムワイドアソシエーション研究とインターバルマッピング解析によって明らかになった 18 の QTL のうち、6 つの QTL は Tal7b に特異的であった（qBB-tal7b）。全体で150の予測されるTal7b遺伝子標的はqBB-tal7b QTLと重複していた。これらのうち、21は予測されたエフェクター結合要素（EBE）部位に多型を示し、23はEBE配列を完全に失っていた。接種およびバイオインフォマティクス研究から、Tal7b特異的QTLの1つであるqBB-tal7b-8のTal7b標的は疾患感受性遺伝子であり、この遺伝子座の抵抗性メカニズムは感受性の喪失を介している可能性が示唆された。本研究では、マイナーエフェクト病原性因子が病気に大きく寄与していることを示し、効果的な病気抵抗性を同定するための新しいアプローチの可能性を提供するものである。
Effective and durable disease resistance for bacterial blight (BB) of rice is a continuous challenge due to the evolution and adaptation of the pathogen, Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), on cultivated rice varieties. Fundamental to this pathogens' virulence is transcription activator-like (TAL) effectors that activate transcription of host genes and contribute differently to pathogen virulence, fitness or both. Host plant resistance is predicted to be more durable if directed at strategic virulence factors that impact both pathogen virulence and fitness. We characterized Tal7b, a minor-effect virulence factor that contributes incrementally to pathogen virulence in rice, is a fitness factor to the pathogen and is widely present in geographically diverse strains of Xoo. To identify sources of resistance to this conserved effector, we used a highly virulent strain carrying a plasmid borne copy of Tal7b to screen an indica multi-parent advanced generation inter-cross (MAGIC) population. Of 18 QTL revealed by genome-wide association studies and interval mapping analysis, six were specific to Tal7b (qBB-tal7b). Overall, 150 predicted Tal7b gene targets overlapped with qBB-tal7b QTL. Of these, 21 showed polymorphisms in the predicted effector binding element (EBE) site and 23 lost the EBE sequence altogether. Inoculation and bioinformatics studies suggest that the Tal7b target in one of the Tal7b-specific QTL, qBB-tal7b-8, is a disease susceptibility gene and that the resistance mechanism for this locus may be through loss of susceptibility. Our work demonstrates that minor-effect virulence factors significantly contribute to disease and provide a potential new approach to identify effective disease resistance.
© 2020 The Authors. Plant Biotechnology Journal published by Society for Experimental Biology and The Association of Applied Biologists and John Wiley & Sons Ltd.