著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Applied and Environmental Microbiology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

アスペルギルス・フラバスは環境中に広く存在するカビです。トウモロコシ、落花生、穀物などに、収穫前から貯蔵・加工の段階まで付着します。このカビはアフラトキシンという有害な毒素をつくります。中でもアフラトキシンB1は、肝臓への毒性、胎児の発生への影響、発がん性があり、健康上のリスクが最も大きいとされています。研究チームによると、汚染された作物は品質が落ちるうえ、食品安全や公衆衛生の面でも大きな問題になります。

対策の中心は化学合成の殺菌剤です。ただし、食品への残留、環境汚染、薬剤が効かないカビの出現といった懸念があります。精油などの植物由来成分も試されてきましたが、費用や製剤の安定性に課題があると著者らは述べています。

そこで研究チームが注目したのが植物成長調整剤です。農業で植物の生育やストレスへの反応を調節するために使われる低分子の物質で、一部は病原性のカビにも直接作用することが知られています。研究チームは、広く使われている植物成長調整剤DA-6（ジエチルアミノエチルヘキサノエート）が、このカビの生育とアフラトキシンの生合成を抑えるかどうか、そして抑えるとすればどのような仕組みによるのかを明らかにしようとしました。

何を、どのように調べたか

実験には、アフラトキシンをつくる標準的な株として広く研究に使われているアスペルギルス・フラバスの株を用いました。まず、よく使われる植物成長調整剤8種類について、カビの生育を抑える力を液体培地で比べ、その中から効果の強かったDA-6を詳しく調べました。

DA-6の濃度を変えながら、寒天培地上のコロニーの広がり、液体培地中で増えたカビの量、胞子の発芽、菌核（カビが厳しい環境を生き延びるための硬い塊）の形成を調べました。実際の農産物に近い条件での効果を確かめるため、米ぬかとトウモロコシの粒にカビの胞子とDA-6を加えて保管し、最長6か月後までつくられた胞子の数を数えました。トウモロコシの粒は室温で保管しました。

仕組みを探るため、細胞の状態を多面的に調べました。細胞膜の傷み具合は、膜が傷むと細胞内に入り込む色素による染色、細胞外への電解質・核酸・たんぱく質の漏れ、膜の成分であるエルゴステロールの量で評価しました。細胞の構造は電子顕微鏡で観察しました。酸化ストレスについては、活性酸素（細胞を傷つける反応性の高い酸素の分子）の量と、活性酸素を分解する酵素（スーパーオキシドジスムターゼ、カタラーゼ）の働きを測りました。さらに、ミトコンドリアの膜電位、エネルギー物質ATPの量、アフラトキシンの産生の有無も調べました。

加えて、どの遺伝子の働きが変わったかを網羅的に調べるRNAシーケンス解析（トランスクリプトーム解析）を、DA-6が0.1%と0.2%の条件で行い、結果の一部を別の手法（定量PCR）でも確認しました。DA-6に強く反応した二つの転写因子（ほかの遺伝子のオン・オフを調節するたんぱく質）については、その遺伝子を欠いたカビをつくり、性質を調べました。

主な報告結果

アフラトキシンについては、DA-6を加えたすべての条件で、培養液からも菌体からも毒素が検出されませんでした。最も低い0.1%の濃度でも同じでした。遺伝子解析では、アフラトキシンの生合成経路が、DA-6で変化した経路の中で最上位に挙がりました。合成に関わる約30個の遺伝子群は、0.1%と0.2%のどちらの条件でもすべて有意に働きが下がり、後半の段階を担う複数の遺伝子は発現が検出できないほどに低下しました。遺伝子群全体を動かす調節役の遺伝子aflRとaflSも働きが低下し、aflRの変化の倍率を2を底とする対数で表した値は、0.1%で-1.81、0.2%で-3.72でした。論文によると、この強い抑制は、カビの量が有意には減らない濃度でも見られました。

生育への影響では、比べた8種類の中でDA-6が強い抑制効果を示しました。カビの生育を抑える最小の濃度は0.8%（体積比、有効成分で約7,111mg/L）でした。寒天培地上のコロニーの広がりは濃度が高いほど小さくなり、液体培地中のカビの量もDA-6処理で有意に減りました。胞子の発芽は0.2%（有効成分で約1,778mg/L）で有意に抑えられ、それより高い濃度ではほぼ完全に止まりました。菌核の形成は0.2%で大きく減り、0.4%以上では見られなくなりました。胞子形成やカビの発育を調節する多くの遺伝子も働きが下がっていました。

米ぬかでは、1gあたり60μLと80μLのDA-6で、1か月後の胞子形成がほぼ完全に抑えられました。6か月後も80μLでは完全な抑制が続き、60μLではかなりの抑制が残ったものの完全ではありませんでした。トウモロコシの粒では、6か月後の抑制率が1gあたり15μL以上で85%を超え、30μLでは完全な抑制が保たれていました。

細胞への影響としては、DA-6で処理したカビで細胞膜が物質を通しやすくなり、電解質や核酸・たんぱく質が細胞の外へ漏れ出していました。エルゴステロールも減っていました。電子顕微鏡では、菌糸の表面のつぶれや細胞内部の乱れが確認され、1.6%では細胞の構造がほぼ完全に壊れていました。

活性酸素は濃度に応じて増えた一方、活性酸素を分解する2種類の酵素の働きは濃度が上がるにつれて低下しました。ミトコンドリアの膜電位は0.4%で低下しました。ATPは濃度に応じて減り、0.6%では60.2%減少しました。DNAの損傷と、細胞が自らの成分を分解するオートファジーも起きていました。

二つの転写因子の遺伝子を欠いたカビは、生育、アフラトキシンの産生、DA-6への感受性のいずれも大きくは変わりませんでしたが、どちらも酸化ストレスに強くなっていました。

この報告が示すこと

研究チームは、植物の生育調節に使われてきたDA-6に、このカビの生育を抑え、アフラトキシンの生合成を抑える働きがあることを初めて示したと結論づけています。仕組みとして研究チームが提案するモデルでは、DA-6が細胞膜とミトコンドリアの働きを損ない、活性酸素の蓄積とエネルギー不足を招くとされ、その中心にあるのは細胞内の酸化と還元のバランスの崩れだと考えられています。これと並行して、カビの発育や毒素づくりを全体として調節する遺伝子が抑えられ、毒素の生合成がほぼ止まると説明しています。研究チームは、食品や農産物のカビ・カビ毒汚染を防ぐ抗カビ剤としてDA-6を活用できる可能性があると述べています。

ただし、このモデルの一部は著者ら自身が推測として示したものです。エネルギーをつくる経路の遺伝子がむしろ働きを上げていたことは、カビがエネルギーを保とうとする代償的な反応ではないかと推測されています。調べた二つの転写因子も、毒素を直接調節するのではなく酸化ストレスへの適応に関わる可能性があると位置づけられ、DA-6は単一の標的ではなく複数の調節経路に作用するのではないかと研究チームは考えています。

原著論文の著者・所属：Kai Ouyang（College of Agriculture and Biology, Guangzhou Key Laboratory for Research and Development of Crop Germplasm Resources, Zhongkai University of Agriculture and Engineering; Key Laboratory of Green Prevention and Control on Fruits and Vegetables in South China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhongkai University of Agriculture and Engineering）、Lei He（School of Food Science, Guangdong Polytechnic of Science and Trade）、Yarong Zhao（Institute of Quality Standard and Monitoring Technology for Agro-Products, Guangdong Academy of Agricultural Sciences）、Siyi Tan（College of Agriculture and Biology, Guangzhou Key Laboratory for Research and Development of Crop Germplasm Resources, Zhongkai University of Agriculture and Engineering; Key Laboratory of Green Prevention and Control on Fruits and Vegetables in South China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhongkai University of Agriculture and Engineering）、Guanxian Chen（College of Agriculture and Biology, Guangzhou Key Laboratory for Research and Development of Crop Germplasm Resources, Zhongkai University of Agriculture and Engineering; Key Laboratory of Green Prevention and Control on Fruits and Vegetables in South China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhongkai University of Agriculture and Engineering）、Yingwen Wu（College of Agriculture and Biology, Guangzhou Key Laboratory for Research and Development of Crop Germplasm Resources, Zhongkai University of Agriculture and Engineering; Key Laboratory of Green Prevention and Control on Fruits and Vegetables in South China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhongkai University of Agriculture and Engineering）、Xinyu Han（College of Agriculture and Biology, Guangzhou Key Laboratory for Research and Development of Crop Germplasm Resources, Zhongkai University of Agriculture and Engineering; Key Laboratory of Green Prevention and Control on Fruits and Vegetables in South China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhongkai University of Agriculture and Engineering）、Xiaorong Wan（College of Agriculture and Biology, Guangzhou Key Laboratory for Research and Development of Crop Germplasm Resources, Zhongkai University of Agriculture and Engineering）、Qingqing Zhi（College of Agriculture and Biology, Guangzhou Key Laboratory for Research and Development of Crop Germplasm Resources, Zhongkai University of Agriculture and Engineering; Key Laboratory of Green Prevention and Control on Fruits and Vegetables in South China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhongkai University of Agriculture and Engineering）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Kai Ouyang, Lei He, Yarong Zhao, et al. Plant growth regulator diethyl aminoethyl hexanoate suppresses Aspergillus flavus growth and aflatoxin biosynthesis through disruption of redox homeostasis. Applied and Environmental Microbiology（出版社：American Society for Microbiology） 2026-09-14. DOI: 10.1128/aem.00970-26. 原著ライセンス：CC BY.