研究者は植物を真菌感染から保護する新しい方法を見つける

植物に蔓延する真菌性疾患は、これまで主に医薬品として利用されてきた市販の化学物質によって防除できる可能性がある。この発見は、マルティン・ルター大学ハレ＝ヴィッテンベルク校（MLU）とブラジルのパラナ州立大学の研究者らによってなされた。研究チームは包括的な実験により、この化学物質によって阻害可能な新たな代謝経路を発見した。これにより、多くの既知の植物真菌が宿主植物に侵入するのを防ぐことができる。研究チームはこの研究結果を科学誌「Phytopathology」に発表した。

真菌 コレトトリカムグラミニコラ 世界中で蔓延しているこの菌はトウモロコシに感染し、炭疽病を引き起こします。この病気は、まず植物の葉を黄色く変色させ、最終的には毒素によって死滅させます。この菌は胞子を通して増殖し、胞子はまず植物の表面に付着します。そこで菌にとって非常に過酷な環境が生まれます。菌が成長するために必要な栄養素のほとんど、特に窒素が欠乏しているのです。「菌にとって唯一の選択肢は、DNAやRNAの構成要素であるプリン体など、自らが持つ窒素含有分子の一部を分解することです」と、MLUの植物病理学者ホルガー・ダイジン教授は説明します。  

デイシング氏の研究チームは、菌類が依存するこの移行段階を阻害する方法を発見しました。このために、研究チームはアセトヒドロキサム酸を植物に投与しました。アセトヒドロキサム酸は、ヒトの胃の中の有害な細菌の治療にも使用され、尿素の分解を阻害することが知られています。「この酸は、有害な菌類が植物に侵入して感染するのを防ぎます」とデイシング氏は言います。 

研究チームはまた、 C. グラミニコラ トウモロコシにおける病原菌の感染は、他の植物や菌類にも伝播する可能性があります。この酸は、穀類のうどんこ病、ジャガイモの疫病、トウモロコシや豆のさび病など、他の多くの病原菌にも効果があることが確認されています。「既存の有効成分を用いた全く新しい病原菌防除手法を開発することができ、迅速に商業的に利用できるようになりました」とデイシング氏は述べています。 

科学者たちは、この結論に至るために広範な実験を行った。感染開始時に菌が窒素をどのように獲得するのか、その分子レベルでの詳細を解明したかったのだ。まず、菌類C. graminicolaのゲノムにランダムな変異を連続的に導入した。「次に、様々な菌類の変異体を植物に接種し、どれがもはや感染性を持たないかを確認しました」とデイシング氏は語る。これらの変異体の一つは、プリン分解経路に欠陥があった。変異体が植物に感染できない原因が本当に窒素不足によるものなのかを確認するため、研究者たちは植物に窒素を施用した。「窒素を加えると、無害な変異体でさえ再び感染性を持つようになりました」とデイシング氏は語る。研究チームは、アセトヒドロキサム酸を施用することで、野生型の菌類の変異体で観察したのと同じ欠陥を誘発することができた。アセトヒドロキサム酸はプリン分解経路も阻害するからである。

この研究は、ブラジル教育省、ブラジル国家科学技術開発評議会、および欧州社会基金（ESF）の資金援助を受けるMLUの国際大学院「AGRIPOLY」の枠組みによって資金提供された。  

勉強： Benatto Perino E.、Glienke C.、Silva A.、Deising H. トウモロコシ炭疽菌のプリン分解経路遺伝子 ALA1 および URE1 の分子的特徴付け コレトトリカムグラミニコラ 植物病害防除の新たなターゲットとしてウレアーゼを特定しました。 植物学 (2020). doi: 10.1094/PHYTO-04-20-0114-R 

出典: uni-halle.de