連想遺伝学的解析により、ノルウェー産トウヒのラッカーゼ遺伝子PaLAC5が特異的に制御され、Heterobasidion parviporumの抵抗性と関連していることが明らかになった

Association genetics identifies a specifically regulated Norway spruce laccase gene, PaLAC5, linked to Heterobasidion parviporum resistance.

• Malin Elfstrand
• John Baison
• Karl Lundén
• Linghua Zhou
• Ingrid Vos
• Hernan Dario Capador
• Matilda Stein Åslund
• Zhiqiang Chen
• Rajiv Chaudhary
• Åke Olson
• Harry X Wu
• Bo Karlsson
• Jan Stenlid
• María Rosario García-Gil

抄録

樹木と病原体との相互作用の理解を深め、疾病抵抗性に関するこの知識を樹木の育種プログラムに統合することが重要である。針葉樹のノルウェートウヒ（Picea abies）は、ヨーロッパの林業にとって重要な種である。主な病原体はHeterobasidion parviporumであり、茎や根の腐敗を引き起こす。本研究では、466本の樹木の集団において、H. parviporumに対する抵抗性の変動と相関する11のノルウェー産トウヒのQTL（定量的形質遺伝子座）を、関連遺伝学的手法により同定した。個々のQTLは表現型の分散の2.1～5.2%を説明した。QTLに関連する候補遺伝子の発現をin silicoで解析し、H. parviporumに応答して解析したところ、(a)真菌の辺材成長の制御に関連する候補遺伝子は辺材でより一般的に発現しており、(b)誘導防御に関連する候補遺伝子はH. parviporumの接種に応答しているという仮説が立てられた。(b)誘導防御に関連する遺伝子の候補は、H. parviporum接種に反応している。発現解析の結果、PaLAC5はH. parviporum接種に近接した場所で特異的に強く反応することが明らかになった。このことから、PaLAC5は接種部位に隣接する樹皮のリグノシューバー化した境界帯形成に関与している可能性が示唆された。

It is important to improve the understanding of the interactions between the trees and pathogens and integrate this knowledge about disease resistance into tree breeding programs. The conifer Norway spruce (Picea abies) is an important species for the forest industry in Europe. Its major pathogen is Heterobasidion parviporum, causing stem and root rot. In this study, we identified 11 Norway spruce QTLs (Quantitative trait loci) that correlate with variation in resistance to H. parviporum in a population of 466 trees by association genetics. Individual QTLs explained between 2.1 and 5.2% of the phenotypic variance. The expression of candidate genes associated with the QTLs was analysed in silico and in response to H. parviporum hypothesizing that (a) candidate genes linked to control of fungal sapwood growth are more commonly expressed in sapwood, and; (b) candidate genes associated with induced defences are respond to H. parviporum inoculation. The Norway spruce laccase PaLAC5 associated with control of lesion length development is likely to be involved in the induced defences. Expression analyses showed that PaLAC5 responds specifically and strongly in close proximity to the H. parviporum inoculation. Thus, PaLAC5 may be associated with the lignosuberized boundary zone formation in bark adjacent to the inoculation site.

© 2020 The Authors. Plant, Cell & Environment published by John Wiley & Sons Ltd.