キチン合成酵素遺伝子に対する外因性siRNAが病原菌の増殖を抑制することを明らかにした

Exogenous siRNAs against chitin synthase gene suppress the growth of the pathogenic fungus .

• Heather Forster
• Bin Shuai

抄録

マクロホミーナ・ファセオリナ:

炭腐病の原因物質である炭腐病は、500以上の植物種に影響を与え、世界中で壊滅的な作物の失敗を引き起こしています。炭腐病は、効果的な管理方法がないため、特に夏の高温乾燥期には深刻な損失をもたらす可能性がある。本研究では、ゲノム中のキチン合成酵素（）遺伝子の一つを標的としたsiRNA（small interfering RNA）を外因性に適用することで、RNA干渉（RNAi）機構を利用してチャコールロートの生育を抑制することの有効性を評価することを目的としている。キチンは真菌の細胞壁を構成する主要な成分の一つであることから、RNAi による発現抑制は真菌の生育に悪影響を与え、宿主に対する病原性を低下させる可能性があると考えられる。評価した 7 つの候補遺伝子のうち、板状に成長した真菌と感染した植物組織で一貫した発現を示し、RNAi ノックダウンの標的とした。2 種類の siRNA を標的として設計し、培養中の in vitro 適用により試験を行った。両方のsiRNAは、複数の時点で様々な環境条件で菌の成長を抑制した。より重要なことは、成長抑制は遺伝子のダウンレギュレーションとよく相関していたことである。これらの結果は、外因性siRNAはin vitroでも遺伝子発現を抑制できることを示しています。また、遺伝子を標的とすることで、真菌の生育を抑制する有効な手段となる可能性がある。本研究は、本種の遺伝子機能の理解に焦点を当てた基礎研究のみならず、将来的には RNAi を用いた疾患制御技術の応用にも役立つものと考えられる。

MACROPHOMINA PHASEOLINA: , causative agent of the charcoal rot disease, impacts over 500 plant species, causing devastating crop failures worldwide. Due to the lack of effective management approach, charcoal rot can result in serious loss, especially during years with hot and dry summers. This study aims to evaluate the effectiveness of using the RNA interference (RNAi) mechanism to suppress the growth of , through exogenous application of small interfering RNA (siRNA) targeting one of the chitin synthase () genes in the genome. Since chitin is one of the main components in the fungal cell wall, we hypothesize that suppressing the expression of through RNAi will negatively affect the growth of the fungus, which may result in reduced virulence toward the host. Of the seven candidate genes assessed, showed consistent expression in plate-grown fungus and in infected plant tissue and was chosen as the target for RNAi knockdown. Two siRNAs were designed to target and tested through in vitro application in culture. Both siRNAs suppressed growth of the fungus at multiple time points and under varied environmental conditions. More importantly, the growth suppression was well correlated with down-regulation of the gene. These results indicate that exogenous siRNAs can suppress gene expression in even when applied in vitro. In addition, targeting a gene may provide an effective way to control the fungal growth. Our study provides firsthand knowledge on RNAi in , which benefits not only basic research that focuses on understanding gene function in this species but also application of RNAi-based technology in disease control in the future.