曾根 輝雄 (ソネ テルオ)

農学研究院 連携研究部門 連携推進分野教授

研究者基本情報

■ 学位
  • Ph. D. (Agriculture), Hokkaido University
  • Master of Agriculture, Hokkaido University
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 応用微生物学
  • 植物—微生物相互作用
  • Molecular Plant Microbe Interactions
研究分野
  • ライフサイエンス, 応用微生物学
  • 環境・農学, 植物保護科学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2017年08月 - 現在
    北海道大学, 大学院農学研究院, 教授
  • 2008年 - 2012年
    放送大学 非常勤講師
  • 2005年 - 2008年
    酪農学園大学 非常勤講師
  • 2003年 - 2007年
    北海道大学大学院農学研究科 講師
  • 2003年 - 2007年
    Lecturer
  • 2007年
    - 北海道大学大学院農学研究院 准教授
  • 2004年 - 2006年
    大阪大学生物工学国際交流センター 招へい助教授, International Center for Biotechnology
  • 2002年 - 2005年
    札幌科学技術専門学校生物工学科 非常勤講師
  • 2001年 - 2003年
    北海道大学大学院農学研究科 助手
  • 2001年 - 2003年
    Research Associate
  • 1997年 - 1998年
    Department of Botany, University of Britich Columbia Postdoctoral Fellow
学歴
  • 1997年, 北海道大学, 農学研究科, 博士課程(農芸化学専攻), 日本国
  • 1997年, 北海道大学, Graduate School, Division of Agriculture
  • 1994年, 北海道大学, 農学研究科, 修士課程(農芸化学専攻), 日本国
  • 1994年, 北海道大学, Graduate School, Division of Agriculture
  • 1992年, 北海道大学, 農学部, 農芸化学科, 日本国
  • 1992年, 北海道大学, Faculty of Agriculture
委員歴
  • 2017年01月 - 現在
    日本農芸化学会, 英文誌編集委員, 学協会
  • 2016年01月 - 現在
    日本植物病理学会, 英文誌編集委員, 学協会
  • 2010年 - 2012年
    日本農芸化学会, 北海道支部庶務幹事, 学協会
  • 2009年 - 2011年
    日本農芸化学会, 代議員, 学協会
  • 2008年 - 2010年
    日本植物病理学会, 北海道部会実行幹事, 学協会
学内役職歴
  • 大学院国際食資源学院長, 2023年4月1日 - 2025年3月31日
  • 大学院国際食資源学院副学院長, 2021年4月1日 - 2023年3月31日

研究活動情報

■ 受賞
  • 2013年11月, 日本農芸化学会北海道支部, 日本農芸化学会北海道支部奨励賞
    イネいもち病菌の病原性変異に関する分子遺伝学的研究
    曾根 輝雄
■ 論文
■ その他活動・業績
■ 主な担当授業
  • ワンダーフォーゲル実習Ⅵ, 2024年, 博士後期課程, 国際食資源学院
  • 人口・食料・環境学総論, 2024年, 修士課程, 農学院
  • 食資源特別演習, 2024年, 修士課程, 国際食資源学院
  • 大学院共通授業科目(一般科目):複合領域, 2024年, 修士課程, 大学院共通科目
  • 食資源生産論, 2024年, 修士課程, 国際食資源学院
  • 持続的生物生産技術特論, 2024年, 修士課程, 国際食資源学院
  • 大学院共通授業科目(一般科目):自然科学・応用科学, 2024年, 修士課程, 大学院共通科目
  • 食資源特別講義, 2024年, 修士課程, 国際食資源学院
  • 大学院共通授業科目(教育プログラム):教養深化プログラム, 2024年, 修士課程, 大学院共通科目
  • 環境と人間, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • HSI extension/professional program, 2024年, 学士課程, HSI
  • 生物学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 応用菌学, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 一般教育演習(フレッシュマンセミナー), 2024年, 学士課程, 全学教育
■ 所属学協会
  • 日本農芸化学会
  • 日本生物工学会
  • 日本生物工学会北日本支部
  • 糸状菌分子生物学研究会
  • 日本植物病理学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • イネいもち病菌におけるQoI剤耐性変異メカニズムの解明~いたちごっこからの脱却~
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2018年04月01日 - 2021年03月31日
    曾根 輝雄; 阿部 歩
    本研究では,イネいもち病菌におけるストロビルリン系殺菌剤(QoI剤)耐性変異の発生,遺伝,蔓延のメカニズムを明らかにすることで,薬剤の導入→耐性菌の発生→新薬剤の導入の「いたちごっこ」からの脱却を目指すことを目的としている.
    まず,mtDNA cytbコドン143変異の発生とDNA損傷乗り越え合成の関係の解析のため,いもち病菌のオルタナティブオキシダーゼの欠損株の作成を行った.2回相同組換えにより遺伝子の破壊を試みているが,破壊候補株の生育が芳しくなく,取得に至っていない.CRISPR-Cas9など,ゲノム編集を用いることでより効率的に得ることを検討したい.
    一方で,プロトプラスト融合により得られた野生型ミトコンドリアと変異型ミトコンドリアの混在株は,分生子形成によりホモプラスミー化し,一方のミトコンドリアに大きく偏る傾向があることが明らかとなった.こちらに関しては,融合株をそのまま使用して数の変化が起こるかを検討したい.
    また,ミトコンドリアの可視化のため,蛍光タンパク質による可視化を行った.ミトコンドリアに局在するタンパク質として,クエン酸シンターゼを用い,eGFP蛍光タンパク質をC末端に融合させたタンパク質をイネいもち病菌Ina86-137株にに発現させた.形質転換株のGFP蛍光とmitotrackerによるミトコンドリアの蛍光染色との比較により,GFPによりいもち病菌のミトコンドリアが可視化できたことがわかった.一方,分生子形成過程におけるミトコンドリアの定量のため,分生子形成初期のタイミングを検討し,培地上での分生子形成誘導処理後6時間後に初期分生子形成が見られることがわかった.今後は,分生子形成初期のミトコンドリアの定量を行い,どのようにミトコンドリアが伝播するかを明らかにしたい.
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 18K05640
  • 植物耐酸性研究の新展開:菌根形成による耐酸性獲得の生理・分子機構
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2017年04月01日 - 2020年03月31日
    江澤 辰広; 曾根 輝雄; 増田 税
    II. 菌根菌耐酸性遺伝子のスクリーニング
    昨年度と同様の実験系---酸性硫酸塩土壌のpHを3.5-4.9の範囲で4段階に調整した土壌を用いたナイロンメッシュ区画ポットを利用して栽培---において新規に入手したR. clarus RF1株の同種地理的隔離株であるCK001株を接種したミヤコグサを7週間栽培した。その後、それぞれのpH区から採取したAM菌の外生菌糸からRNAを抽出し、比較トランスクリプトーム解析に供試した。RF1株の際と同様の手法でpHの低下に伴って直線的に発現上昇する48個の遺伝子群を抽出したが、RF1株と共通の遺伝子はそのうちのわずか14個であった。RF1株において耐酸性に関わる重要遺伝子として抽出された原形質膜型マグネシウム輸送体遺伝子は土壌pHには反応せず、代わりにオルガネラ局在が予想されるマグネシウム輸送体遺伝子の発現がpHの低下に伴って発現上昇していた。RF1株は強酸性を示す酸性硫酸塩土壌から分離された株であるのに対し、CK001株は熱帯泥炭土壌から分離された株であり、土壌酸性への応答の相違は、両株の生育環境の相違と関係しているものと推定された。
    III. 共生ウイルスの耐酸性における役割
    前項と同様の実験系を用いてCK001株を接種したミヤコグサを栽培し、その外生菌糸からRNAを抽出した。一本鎖RNAウイルスを標的にRNA-Seqを行った。これまの予備的な試験においてCK001株で見つかっていたR. clarus Mitovirus 4およびR. clarus Mitovirus 5は今回も検出されたものの、前回同定され、他の地理的隔離株からも検出されているR. clarus Mitovirus 3は検出されなかった。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 17H03779
  • TALENにより異なるゲノム環境に導入されたいもち病菌AVR遺伝子の変異頻度比較
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2016年04月01日 - 2019年03月31日
    中馬 いづみ; 荒添 貴之; 曾根 輝雄; レ ディン・ドン; グエン ティ・タィン・ガ; クマグン クリスチャン; スリーウォンチャイ タニー; スプリング オトマー
    イネいもち病菌非病原力遺伝子AVR-Piaの変異頻度比較実験を行った。イネ菌野生株(AVR-Pia非保有)に対し、AVR-Piaを転移因子の多い領域に導入したta#126と転移因子の少ない領域に導入したzt#1を作出し、Pia保有抵抗性イネ品種に対する接種試験を行った。抵抗性品種の葉上に形成された病原性獲得変異菌由来の病斑数より変異頻度を比較したところ、ta#126の方がzt#1より頻度が高かった。分離した変異菌における変異機構は、いずれも導入したAVR-Piaの欠失変異で、欠失領域の両端には転移因子が存在していた。欠失領域の大きさは転移因子間の距離が一因となっていることが示唆された。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 16K07615
  • イネのいもち病抵抗性の分子メカニズム~2つの生物間で何が起こっているのか~
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2011年04月01日 - 2014年03月31日
    曾根 輝雄; 寺内 良平; 尾瀬 農之; 尾瀬 農之
    いもち病はイネの最重要病害である.いもち病の防除は主に農薬と抵抗性品種を使って行われている.しかし,抵抗性品種がどのようにしてその抵抗性を発揮するかについて,まだ完全に理解されていない.本研究はイネのいもち病抵抗性遺伝子Piaの抵抗性発現のメカニズムについて,いもち病菌のAVR-Pia遺伝子との相互作用を詳細に明らかにしようとしたものである.本研究の結果,いもち病菌はイネに侵入する前からAVR-Pia遺伝子を発現しはじめること,分泌後AVR-Piaタンパクは二量体を形成し,イネのPiaタンパク質と相互作用することがわかった.これらの知見は,いもち病抵抗性を理解するのに役立つものと期待される.
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 23380024
  • 突然変異抑制型イネいもち病防除技術の開発~組換え修復をターゲットとして~
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2011年 - 2013年
    曾根 輝雄
    いもち病はイネの最重要病害である.いもち病防除の重要な問題はイネ品種の抵抗性を打破するいもち病菌の突然変異である.いもち病の突然変異は主にDNAの組換えを介する.本研究の目的はいもち病菌のDNA組換えを担う遺伝子の働きを解明し,突然変異を抑えながら防除する方法を開発することである.本研究の結果,イネいもち病菌が病原性を発揮するためにはDNA修復タンパク複合体が重要な役割を果たしていることが明らかとなった.その複合体形成を阻害する薬剤をスクリーニングする系を構築することが出来た.本研究は突然変異も抑えられるいもち病の新たな防除法につながるものとなるだろう.
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 23658038
  • イネいもち病菌のAVR-Pia遺伝子の解析と病原性判別システムの構築
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2008年 - 2010年
    曾根 輝雄
    イネいもち病菌の非病原性遺伝子AVR-Piaの単離と同定に成功した.AVR-Pia遺伝子は中国産菌株を使って解析されたものと同じ遺伝子であった.AVR-Pia遺伝子はイネいもち病菌のイネ感染時にのみ発現し,親和性相互作用ではその産物はイネ細胞内の侵入菌糸のBICから宿主細胞へと分泌されていることが示唆された.また,Ina168m95-1におけるAVR-Pia遺伝子の欠失は,2コピーのトランスポゾンOccan間の相同組換えであることが示唆された.日本菌株においては,AVR-Piaの有無をPCRで調べることにより病原性の判定が可能であることがわかった.
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 20580043
  • フィターゼとその遺伝子に関する研究
    その他の研究制度
    2008年
    競争的資金
  • Studies on phytases and their genes
    The Other Research Programs
    2008年
    競争的資金
  • メタロチオネイン分解酵素による水産廃棄物からの脱カドミウム技術の開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2004年 - 2005年
    浅野 行蔵; 曾根 輝雄
    生体内でカドミウムはメタロチオネイン(重金属結合低分子量蛋白質)と結合している。これを特異的に分解すれば水産廃棄物中のカドミウムをイオン化し分離できる。酵素分解を用いれば環境にやさしい水産廃棄物の脱カドミウム処理が可能になる。
    システイン・リッチなタンパク質であるメタロチオネインを特異的・積極的に分解する酵素は新規性が高く、今までにない性質が期待できる。我々の探索によって細菌Arthrobacter nicotnovorans 23-0-11株がカドミウム遊離能を持つ菌体外プロテアーゼを生成することを発見した。
    目的のプロテアーゼを単離するためA.nicotinovorans 23-0-11株の培養上清を2種類のイオン交換カラムクロマトグラフィーにかけて酵素を精製した。精製酵素の分子量は27kDaで、市販のプロテアーゼと比較して、ホタテ貝ウロからカドミウムを効率的に遊離させる特徴を示した。
    精製酵素の至適pHは7.0で至適温度は50℃であり、pH3.0-9.0、60℃以下で安定であった。阻害剤の影響から本酵素は中性セリンプロテアーゼに分類される酵素であると推定した。
    遺伝子のクローニングを行うために精製酵素をプロテアーゼで断片化して4ヶ所の内部アミノ酸配列を得た。N末端を含めた5ヶ所にプライマーを設計してPCRを行い、部分配列を増幅した。それをもとに全長の遺伝子とアミノ酸配列を決定した。アミノ酸配列にはセリンプロテアーゼで保存されているモチーフが含まれていた。アミノ酸配列の相同性を検索したところArthrobacter sp.FB24の未同定タンパク質と69%の相同性を示した。既知プロテアーゼとの相同性は30%未満であり、新規プロテアーゼと考えられる。
    クローニングした酵素遺伝子を大腸菌に導入し、複合タンパク質として発現させた。複合タンパク質は封入体になって不溶化したため、現在ベクターと発現条件の検討をし直して活性のある形での大量発現を行っている。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 16580049
  • イネいもち病菌はいつどこで変異するのか
    科学研究費助成事業 若手研究(B)
    2004年 - 2005年
    曾根 輝雄
    1.新たな遺伝子のクローニング
    新たに非相同末端再結合に関わる遺伝子であるKu70,Ku80のいもち病菌ホモログ,Khm70,Khm80をPCRにより,日本産イネいもち病菌Ina168株より取得した.これらはこれまでにクローニングしていた遺伝子と同様,アカパンカビ(Neurospora crassa)のホモログと最も高い相同性を示した.
    2.N.crassa変異株の相補による機能の確認
    これまでにクローニングしたRhm52,Rhm54,Mhm11,Khm70,Khm80をハイグロマイシン耐性プラスミドベクターpCSN43-DESTに連結し,それぞれN.crassaの変異株mus-11,mus-25,mus-23,mus-51,mus-52に導入し,変異の相補により遺伝子の機能を確認した.その結果,Rhm52,Rhm54,Khm80は相補が確認され,機能を持った遺伝子であることが示唆された.Mhm11,Rhm70は相補が見られなかったが,これらは複合体を形成し機能する遺伝子であり,その複合体の形成に問題があることが考えられた.
    3.欠損変異株の作成
    昨年度開発したベクターをpDESTRと命名し,さらに同様の,ビアラフォス耐性遺伝子を選択マーカーとして持ったベクター,pBARSTを作成した.これらのベクターを使用し,Inverse PCR法によりRhm54,Rhm52,Khm70,Khm80破壊コンストラクトを作成した.10株の形質転換体から,欠損変異株を得ることができ,ベクターの有効性が証明された.
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 16780029
  • 赤カビ毒(DON, NIV)のアセチル化酵素の特性の解明とその応用
    2005年
    競争的資金
  • Studies on trichothecene acetyl transferases
    2005年
    競争的資金
  • いもち病菌の病原性レース変異機構に関する研究〜非病原性遺伝子と遺伝的組換え〜
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    1999年 - 2001年
    冨田 房男; 安田 伸子; 中島 敏彦; 石井 千津; 曾根 輝雄; 辻本 雅子; 犬飼 剛
    1.非病原性遺伝子の解析
    K59に対する病原性変異株が取得できなかったため,既存の愛知旭に対する病原性変異株Ina168m95-1を用い,親株Ina168r95-1とのゲノムDNA多型を検索した.その結果変異株Ina168m95-1に特異的に欠失したDNA断片PM01を得た.PM01と非病原性遺伝子Avr-piaは強く連鎖していることが示された.PM01の周辺領域を含む,3つのコスミドクローンを用いて変異株を形質転換したところ1つのクローンでその変異が相補され,Avr-piaが含まれていることが示唆された.
    一方,交配可能な2つのイネ菌株を用い交配後代菌の病原性の分離を調べた.その結果,イネ品種「石狩白毛」に対して非病原性を示す菌株と病原性を示す菌株の比は1:1に適合し,「石狩白毛」に対する非病原性は1個の遺伝子により支配されていることが明らかとなった。同様にして,イネ品種「八反3号」に対する非病原性遺伝子も同定した.RFLP解析、RAPD分析をすることにより、イネ品種分子マーカーを選抜し,染色体地図上にマッピングした.イネ品種「八反3号」に対する非病原性遺伝子Avr-Hattan3近傍の物理地図を作製するため,Avr-Hattan3と密接に連鎖するマーカーを用いて,いもち病菌のBACライブラリーを選抜し,約600kbにわたるBACコンティグを作成した.
    2.組換えに関する遺伝子の解析
    Degenerate PCR法を用いて,いもち病菌のRad50,Rad52,Rad54,mre11のいもち病菌ホモログのクローニングを行い,さらに上記のゲノムライブラリーより,全長のRad52,Rad54,Mre11遺伝子を含むクローンを得た.これらの塩基配列を解析したところ,アカパンカビの相同遺伝子と高い相同性を示した.これらの遺伝子をそれぞれRhm52,Rhm54,Mhm11と命名した.これらのクローンを用いてアカパンカビの相同遺伝子の変異株を形質転換したところ,Rhm52,Rhm54遺伝子はその変異を相補し,ホモログであることが確認された.このうちRhm54遺伝子については,MMS処理によりその転写が誘導されることが確認された.
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 11306007
  • Rhizopus属菌の分子系統解析とその応用
    2001年
    競争的資金
  • Molcular taxonomy of the genus Rhizopus and its application
    2001年
    競争的資金
  • いもち病菌の染色体再編成による病原性レース変異機構の解析
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    1998年 - 2000年
    曽根 輝雄
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 98J02369
  • いもち病菌の分子遺伝学的解析による病原性レース変異機構の解明
    1991年
    競争的資金
  • Molecular genetic analysis of Magnaporthe grisea host specificity and mutations
    1991年
    競争的資金
■ 産業財産権
  • アルカリジェネス属の微生物の生菌を主成分とする植物発根促進剤
    特許権
    特許出願2004−117303