2021 Fiscal Year Research-status Report

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 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 – 2023-03-31
Keywords	植物病害防除 / 二次代謝産物 / イネ / いもち病
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。昨年度、同様の活性が、Streptomyces sp.と高い相同性を示す1-86菌株でも確認された。1-86菌株は、3-45菌株や4-27菌株と異なり、特殊な培養法ではなく、通常の培養法でも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することが明らかになっており、今年度、活性物質は、酢酸エチルに不溶で、熱安定な物質であることが明らかになった。イネ植物体上でもイネいもち病菌の発病を抑制することは明らかにできていたが、今年度、葉鞘を用いた実験により、付着器からの侵入が著しく抑制されることを確認した。本物質は、細胞外には放出されず、細胞内のみに蓄積することが明らかとなり、50％アセトン抽出が細胞からの活性物質の抽出のための効率的な抽出法であった。1-86菌株の活性物質も高分子の物質であり、3-45菌株や4-27菌株と同様の特性を持っていたため、同様の物質であることが示唆された。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の実験では、電子顕微鏡での解析より、付着器の拡大には、付着器内の液胞の膨張が関与している可能性が示唆された。もう１つの目的である菌体抽出液に含まれる活性物質の構造解析の実験では、分取用HPLC等の機器を用いて、単離を進め、MALDI/TOFMS等による分子量推定と構造解析を実施している。これまでの実験により、Streptomyces属の複数の種が同様の活性物質を菌体内に生成・蓄積する可能性が明らかになった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. 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。カラム及び分取用HPLC等の機器を用いて、分取を進め、MALDI/TOFMS等による分子量推定と構造解析を実施しているが、活性物質が高分子であるために解析に遅れが生じている。また、リアルタイムPCRによる個々の遺伝子発現解析に時間がかかり、作用機構の解明に時間がかかっている。次年度に解析を実行するための準備は完了している。次年度に目標達成のための実験を行う予定にしているが、やや遅れいている。
Strategy for Future Research Activity	3-45、4-27、1-86菌株の活性物質の同定に向けた研究では、カラム、分取用HPLC等を用いて単離を進め、MALDI/TOFMS等を用いて、分子量推定と構造解析を実施している。次年度も引き続き、解析を進めていく予定にしている。また、作用機構が十分に明らかにできておらず、この点も遺伝子解析を含めて、進める。これまでに得られた研究成果は、論文として公表する準備を進めている。
Causes of Carryover	コロナウイルスの感染拡大防止のために対面での学会が中止となり、実際に必要であった旅費が未使用となった。また、リアルタイムPCRによる個々の遺伝子発現解析に時間がかかっているため、実際に必要となる解析費が未使用となった。次年度に解析費が必要となるため、その経費の利用を計画している。