Thesis (Ph. D. in Agriculture)--University of Tsukuba, (A), no. 2523, 2001.3.23Includes bibliographical reference

Virtudazo Eric V.

筑波大学University of Tsukuba博士（農学）Doctor of Philosophy in Agricultural Science2000【要旨】thesi

Virtudazo, Eric V.

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Tsukuba Repository  (Tulips-R)

Molecular phylogenetic and comparativemorphological studies of Puccinia species onsugarcane著者 Virtudazo Eric V.内容記述 Thesis (Ph. D. in Agriculture)--University ofTsukuba, (A), no. 2523, 2001.3.23Includes bibliographical references発行年 2001URL http://hdl.handle.net/2241/3860【83】氏名（国籍）　　エリックV．ヴィルトゥダゾ（フィリピン）学位の種類　博　士（農　学）学位記番号　博甲第2523号学位授与年月日　　平成13年3月23日学位授与の要件　　学位規則第4条第1項該当審査研究科　　農学研究科学位論文題目　　Molecula榊yloge鵬tica耐Co叩arativeMorphologicalStudiesof肋伽αSpecies㎝Sug一　　　　　　　　　　説Cane　　　　　　　　　　（サトウキビに寄生する肋6c〃o属さび菌の分子系統学的および比較形態学的研究）主査　筑波大学教授　　農学博士　柿篤　眞副査　筑波大学併任教授・農学博士　金子　繁　　　　　（森林総合研究所）副査　筑波大学助教授　農学博士　山岡裕副査　筑波大学助教授　理学博士　徳増征二副査　茨城大学教授　　Ph．D．小野義隆論文の内容の要旨　サトウキビさび病の病原菌としては，〃66〃α舳Z伽06ψ肋Zαと〃c6〃α后〃θ伽ガの2種が寄生し，大きな被害をおよぼすことが報告されていたが，これらの病原菌の分類学的検討は不十分であった。また，鹿児島県の南西諸島でこれら2種とは異なる特徴を示す未同定種肋6洲o　sp．も報告された。そこで本研究ではこれらの3種の分類を再検討するため，乾燥標本を世界各地より収集するとともに，フィリピンや日本の甫西諾島で採集した標本を用いて分子系統学的および比較形態的解析を行った。　分子系統解析では，少量のさび菌夏胞子から核酸を効率よく抽出する方法を確立し，この方法を用いて49点の標本の単胞子堆由来の夏胞子から核酸を抽出し，ITS，5．8SrDNAおよびLSUrDNA遺伝子の5’末端部分にあるD！／D2領域をPCRで増幅した。その後，その産物を精製し，塩基配列を決定した。夏TS領域の系統解析においてアウトグループとして用いるため，ススキのさび菌肋o洲α舳ゐω〃肋とチガヤのさび菌〃c6〃α閉励θ∫の塩基配列も決定した。さらに，D！／D2領域の系統解析にはコムギの赤さび菌〃60〃α肌o舳左αfsp．f洲6ゴとアマのさび菌肋Zα妙80γα舳の塩基配列データをアウトグループとして用いた。近隣結合法と最大節約法によるITSおよび5．8SrDNA領域の系統解析の結果，これらの菌株は亙TSグループI，■，皿の3つのクレードに分かれたが，Dl／D2領域の系統解析の結果では，Dl／D2グループIとnの2つのクレードに分かれた。なお，ITSグループエとnの菌株は，Dl／D2グループIに含まれ，ITSグループ皿のものはDm2グループUに含まれた。ITSグループIと■は，Dl／D2領域では同一の塩基配列を有するにも関わらず，ITS領域の塩基配列の相同性が通常の種間または種内の変異より大きいことが認められた。このため，ITS領域とDl／D2領域はそれぞれ独立した進化パターンを有していることが示唆された。また，ITSグループIの塩基配列は形態的および系統的に異なるC舳α〃舳属菌と非常に高い相同性を示したことから，これらの塩基配列は異常な遺伝的事象により生じた可能一性もあると考えられた。さらに，ITSグループIとnの塩基配列に特異的なプライマーを用いたPCR実験の結果，両者の塩基配列は，同一菌株からも増幅され，これらはITS領域の種内多型であることも明らかとなった。これらのことから，Dl／D2領域はこれらの菌の系統解析に有効であるが，亙TS領域はこれらの系統関係を反映していないと考えられた。一188一　系統解析結果と形態との関係を検討するため，夏胞子世代と冬胞子世代の形態的特徴を光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡で観察し，比較した。その結果，亙）1／D2グループIの中の互TSグループIとnの標本の形態は類似し，両者を識別する形態的特徴は認められなかった。一方，Dl／D2グループIとIの標本は，夏胞子の壁の色と厚さ，夏胞子の表面構造，糸状体の形態，冬胞子堆の色，冬胞子の壁の色，冬胞子の形と大きさにおいて類別することができた。これらのことから，互TS領域の系統解析結果と形態的特徴との関係は認められなかったが，Dl／D2領域の系統解析結果とは高い相関関係が認められることが明らかとなった。また，多数の標本を観察した結果，Dl／D2グループIの形態的特徴は，P肋θ肋肱よび未同定種肋6洲αsp．の特徴と類似し，Dl／D2グループIはP棚加〃06ψoZαの特徴と類似することが明らかとなった。　以上の結果，サトウキビに寄生する肋66〃α属さび菌は分子的にも形態的にも識別できる2種に分類するのが妥当であると結論した。そして，これら2種の形態的特徴より，それぞれの種名をP舳Z舳ocψαZαとP肋θ伽あとし，これら2種の形態について再記載するとともに，その宿主や分布を明らかにした。審査の結果の要旨　サトウキビには3種の〃c6〃α属さび菌が寄生し，大きな被害をおよぼすことが報告されていたが，これらの病原菌の分類学的検討は不十分であったため，多くの問題が残されていた。そこで本論文ではこれらの分類を再検討するため，乾燥標本を世界各地より収集するとともに，各地で採集した標本と菌株を用いて分子系統学的および比較形態的解析を行ったものである。　分子系統解析では，互TS，5，8SrDNAおよびLSUrDNAのDl／D2領域の塩基配列を明らかにし，系統解析を行っている。その結果，亙TSおよび5．8SrDNA領域の解析とDl／D2領域の解析では，異なる結果となったため，特異的なプライマーを用いたPCR実験などにより，さらに詳細な検討を行い，ITS領域の変異は種内多型であり，系統関係を反映したものではないことを明らかにしている。そしてDl／D2領域がより系統を反映しているとしている。次ぎに，分子系統解析結果と形態との関係を検討した結果，Dl／D2領域の解析結果と，いくつかの形態形質の聞に相関関係が認められ，このことからもこの領域を用いた解析は，これらのさび菌の系統分類に有効であるとしている。以上の結果から，サトウキビに寄生する〃oε〃α属さび菌は分子的にも形態的に識別できる2種に分類するのが妥当であると結論している。そして，これら2種の形態的特徴より，それぞれP舳Z伽o妙肋ZαとP肋θ伽カとし，これら2種について再記載するとともに，その宿主や分布を明らかにしている。　以上のように，本論文は，サトウキビに寄生するさび菌の分類や同定にとって大変高く評価されるものであるとともに，さび菌の分類学の発展にも大きく貢献するものであると判断する。さらに，これらのさび菌による病害が発生した場合，病原菌の識別が可能となり，その防除のための基礎研究としても大変重要である。　よって，著者は博士（農学）の学位を受けるに十分な資格を有するものと認める。一189一

Molecular phylogenetic and comparative morphological studies of Puccinia species on sugarcane

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