植物病原菌の生体制御破壊型非殺菌性農薬の開発に向けた物質の同定及び作用機構解明

Research Project

Project/Area Number	19K05769
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 38020:Applied microbiology-related
Research Institution	Shimane University
Principal Investigator	上野誠島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (00403460)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	植物病害防除 / 二次代謝産物 / イネ / いもち病
Outline of Research at the Start	現在、過度な農薬の使用による植物病原菌での薬剤耐性菌の出現が問題となっている。これらの問題解決のためには、新たな農薬の元となる物質の探索や微生物農薬の候補となる微生物の探索が必要となる。これまでに、イネいもち病菌の感染過程の途中で非殺菌的に作用し、イネでのイネいもち病菌の感染を抑制する菌株を発見した。そこで、本研究では、分離菌株が特殊な培養条件下で菌体内に生産する物質の同定とその菌体抽出液によりイネいもち病菌に誘導される異常付着器形成とメラニン合成抑制による発病抑制の作用機構の解明を目的に実験を行う。
Outline of Annual Research Achievements	沖縄微生物ライブラリーに保存されているStreptomyces erythrochromogenesと高い相同性を示す3-45菌株は、特殊な培養法により、細胞内にイネいもち病菌の付着器の異常な拡大の誘導及び付着器のメラニン化を抑制する物質を生産し、イネ植物体上でもイネいもち病菌の発病を抑制する。今回、同様の活性は、Streptomyces levisと高い相同性を示す4-27菌株でも確認された。本研究の目的の１つである作用機構を明らかにするために、3-45菌体抽出液を拡大した付着器を電子顕微鏡により、観察した。その結果、付着器内で液胞の拡大と考えられる現象が確認され、付着器内での液胞の拡大が、付着器の異常拡大に関係している可能性が示唆された。また、付着器形成に関連する遺伝子の網羅的な発現解析のために、ｍRNAの抽出条件を検討し、発現解析に用いるサンプルの条件検討を終えた。また、もう１つの目的である3-45菌株の菌体抽出液に含まれる活性物質の構造解析を行うために、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて、活性物質の分画を行った。その結果、単一の画分に活性物質を検出することができた。さらに、3-45菌株及び4-27菌株の菌体抽出液の他の植物病原糸状菌に対する影響を調査した。その結果、イネごま葉枯病菌、キュウリ褐斑病菌及びキュウリ炭疽病菌の発芽管の先を球状に膨潤させるだけでなく、イネ及びキュウリでの植物体への感染を抑制した。これらの結果により、3-45菌株及び4-27菌株の菌体抽出液中の物質が、イネいもち病菌だけでなく、複数の植物病原糸状菌の発芽先端部を球状に膨潤させ、植物体上での感染も抑制できることを明らかにできた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究は、イネいもち病菌の付着器の異常な拡大の誘導及び付着器のメラニン化を抑制する物質によるイネいもち病の発病抑制機構を目的としている。上述のとおり、作用機構に関与していると考えられる現象の解析や遺伝子解析及び物質同定に向けた研究が進んでいる。さらに活性物質を生産できる他の菌株の確認やイネいもち病原菌以外の植物病原糸状菌に対する効果を確認できている。遺伝子発現の網羅的な解析に若干の遅れが生じているが、次年度に解析を実行するための準備が完了している。また、学会発表等も行っており、研究はおおむね順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	次世代シークエンサーによる網羅的な遺伝子発現のための条件検討は完了しているので、今後は発現解析結果を元に個々の遺伝子の発現をリアルタイムPCRにより確認する。また、活性物質の同定に向けた研究については、予定通り、高速液体クロマトグラフィーを用いた単離を行い、物質の性状解析や構造解析を進める。さらに、本活性物質のイネ体上での防除効果の持続性についても調査する予定である。得られた研究成果は、論文として公表する準備を進める。