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原始菌類からミトコンドリアウイルスの古代系統を発見~ミトコンドリアウイルスの起源に迫る~(農学研究院 准教授 江澤辰広)

2023年5月15日

北海道大学
山形大学

ポイント

●原始的な植物共生菌が、進化的に最も古い系統のミトウイルスと独占的に共生していることを発見。
●ミトウイルスは多様な生物のミトコンドリアに共生し、宿主のストレス耐性向上などに関与。
●原始菌類における古代系統の発見が、ミトウイルスの起源や進化の解明に繋がることに期待。

概要

北海道大学大学院農学研究院の江澤辰広准教授及び丸山隼人助教、トリノ大学生命科学部のルイーザ・ランフランコ教授及びアレッサンドロ・シルベストリ研究員、イタリア国立研究機構植物保護研究所のマッシモ・トゥーリナ博士、山形大学農学部の俵谷圭太郎教授らの共同研究グループは、植物共生菌であるアーバスキュラー菌根菌が、ミトコンドリアに感染する唯一のウイルスである「ミトウイルス」の中でも進化的に最も古いグループと独占的に共生していることを発見しました。

ミトコンドリアは、全ての真核生物においてエネルギー代謝の中枢を担う細胞小器官であり、ミトウイルスは植物や菌類、昆虫のミトコンドリアに広く分布しています。このウイルスは細菌ウイルス(バクテリオファージ)を起源としてミトコンドリアのウイルスへと進化したと言われています。このウイルスはミトコンドリアから外に出ることはなく、通常はミトコンドリアの分裂に伴って次世代へと受け継がれていきますが、稀にまったく別の生物に伝搬することもあります。このウイルスの感染により植物病原菌では病原性が低下したり、植物ではエネルギー代謝の亢進を通じて乾燥耐性が向上したりします。

今回、ミトウイルスの古代系統が共生していることが分かったアーバスキュラー菌根菌は、約4億年前、海洋で暮らしていた植物が陸に進出する際に根の代わりに養水分を供給し、その上陸を助けた共生菌です。現在でも大半の陸上植物の根に共生していますが、4億年前の原始的な形態をとどめている生きた化石のような菌類です。これまで、多様な生物から数千種類のミトウイルスが報告されていますが、この古代系統のミトウイルスはアーバスキュラー菌根菌からしか見つかっていません。原始的なアーバスキュラー菌根菌が、古代系統ウイルスと独占的に共生し続けているメカニズムは分かっていませんが、今回の発見は、細菌ウイルスから真核生物のウイルスへとユニークな進化をたどったミトウイルスの起源や伝搬機構の解明に迫る重要な一歩であると言えます。

なお、本研究成果は、2023510日(水)公開のmBio誌に掲載されました。

論文名:Structurally distinct mitoviruses: Are they an ancestral lineage of the Mitoviridae exclusive to arbuscular mycorrhizal fungi (Glomeromycotina)?(独特な構造を持つミトウイルス:これらはアーバスキュラー菌根菌に独占的に保持されているミトウイルス科の古代系統か?)
URL:https://doi.org/10.1128/mbio.00240-23

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ミトコンドリアの中で複製を繰り返して次世代へと伝搬されるミトウイルス。進化的に最も古い系統が原始的な植物共生菌であるアーバスキュラー菌根菌と独占的に共生していた。