Research press release

黒穂病に対するトウモロコシの抵抗性に寄与するZmWAK遺伝子

Nature Genetics

ZmWAK helps corn resist head smut

トウモロコシが黒穂病に抵抗性を備える上で役立つ遺伝子についての報告が、今週のオンライン版に掲載される。黒穂病は、真菌類のSporisorium reilianumを原因とするトウモロコシの病気だ。黒穂病が大発生すると、トウモロコシの収量が大きく減少しかねない。

今回、Mingliang Xuたちは、トウモロコシの黒穂病に対する抵抗性をもたらす遺伝子としてZmWAK遺伝子を同定した。黒穂病真菌類は、発芽したトウモロコシに感染するために、中胚軸を通り抜ける必要がある。中胚軸は、ZmWAK遺伝子が高いレベルで発現し、黒穂病真菌類に対する防衛線として作用している可能性が高い。この遺伝子によって産生されるタンパク質は、細胞の外部から内部へシグナルを伝達するタンパク質のファミリーに属しており、黒穂病に対する宿主の防御応答が誘発される際にZmWAK遺伝子が関係している可能性が示唆されている。

Xuたちは、ZmWAK遺伝子の役割を確かめるため、機能するZmWAK遺伝子を持っておらず黒穂病にかかりやすいトウモロコシにZmWAK遺伝子を人工的に導入した。この遺伝子組み換えトウモロコシは、ZmWAK遺伝子を発現しないトウモロコシと比べて、黒穂病の感染率が26.5~42.8%低かった。この研究結果は、黒穂病に強いトウモロコシの育種に役立つ可能性がある。

A gene that helps corn resist the disease known as head smut is reported in a paper published online this week in Nature Genetics. Head smut is a disease of corn caused by the fungus Sporisorium reilianum. During outbreaks, head smut can seriously reduce crop yields.

Mingliang Xu and colleagues identified a gene, ZmWAK, that confers resistance to head smut in corn. To infect the developing corn plant, head smut fungi have to pass through the mesocotyl, a part of the plant where ZmWAK is expressed at high levels and likely acts as a line of defense against the pathogen. The protein produced by ZmWAK belongs to a family of proteins that transmit signals from outside to inside the cell, indicating it may be involved in triggering a host defense response against head smut.

To confirm the role of ZmWAK, the authors artificially introduced the gene into plants that were susceptible to head smut and did not previously contain a functioning copy of ZmWAK. Compared to plants that do not express the gene, these genetically modified plants had a 26.5-42.8% lower incidence of head smut infection. The results may help breeders produce corn crops that are more resistant to the disease.

doi: 10.1038/ng.3170

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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