高感受性トウモロコシハイブリッドを用いた土壌バイオアッセイによる感染の検出

Soil Bioassay for Detecting Infestation Using a Hyper Susceptible Maize Hybrid.

• Ofir Degani
• Danielle Regev
• Shlomit Dor
• Onn Rabinovitz

抄録

は、重度のトウモロコシ晩枯病の原因菌です。病気の発生は、トウモロコシの開花と果実の発達段階で発生し、植物の水脈系の目詰まりを引き起こし、その結果、脱水と感染した宿主植物の崩壊をもたらします。この病原体は、代替宿主、感染種子、土壌、植物残渣などによって媒介され、徐々に新しい地域や新しい国に広がっていきます。しかし、現在のところ、蔓延を検出し、その有病率を調べることができる土壌アッセイはありません。私たちは最近、植物組織中のDNAを検出できる分子定量的リアルタイムPCR（qPCR）法を開発しました。しかし、この技術は高感度であるにもかかわらず、土壌サンプルを直接検査すると、その検査結果に矛盾が生じることがあります。この課題に対処するために、今回の研究では、検査した土壌で高感受性トウモロコシ遺伝子型（Megaton 栽培品種、Hazera Seeds Ltd.、Berurim MP Shikmim、イスラエル）の栽培を含む土壌バイオアッセイの使用を実証した。メガトン cv.の使用は、植物の組織内での病原体の定着と拡散を促進し、土壌からの病原体の分離と濃縮を容易にする可能性がある。実際、この栽培品種は、感染した圃場で栽培すると、重度の脱水突然死に悩まされる。qPCR法は、7日後のインビトロ種子アッセイにおいて、また早ければ3週間後の生育室鉢植えにおいても、正確かつ一貫して病原体のDNAを同定し、定量することができた。これらの結果により、この非常に感受性の高い試験植物を使用して、蔓延した土壌におけるトウモロコシの晩期萎凋病病原体の存在を検証し、その蔓延の程度を評価することができるようになりました。

is the causal agent of severe maize late wilt disease. Disease outbreak occurs at the maize flowering and fruit development stage, leading to the plugging of the plant's water vascular system, resulting in dehydration and collapse of the infected host plant. The pathogen is borne by alternative hosts, infected seeds, soil, and plant residues and gradually spreads to new areas and new countries. However, no soil assay is available today that can detect infestation and study its prevalence. We recently developed a molecular quantitative Real-Time PCR (qPCR) method enabling the detection of the DNA in plant tissues. Despite the technique's high sensitivity, the direct examination of soil samples can be inconsistent. To face this challenge, the current work demonstrates the use of a soil bioassay involving the cultivation of a hyper-susceptible maize genotype (Megaton cultivar, Hazera Seeds Ltd., Berurim MP Shikmim, Israel) on inspected soils. The use of Megaton cv. may facilitate pathogen establishment and spread inside the plant's tissues, and ease the isolation and enrichment of the pathogen from the soil. Indeed, this cultivar suffers from severe dehydration sudden death when grown in an infested field. The qPCR method was able to accurately and consistently identify and quantify the pathogen's DNA in an in vitro seed assay after seven days, and in growth-chamber potted plants at as early as three weeks. These results now enable the use of this highly susceptible testing plant to validate the presence of the maize late wilt pathogen in infested soils and to evaluate the degree of its prevalence.