著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Marine Drugs

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（以下フラバス）は、トウモロコシ、落花生、ナッツ類、大豆、綿実などに広く付着するカビです。特に温かく湿った環境で貯蔵された作物を汚染します。収穫後の作物を傷めるだけでなく、アフラトキシンB1というカビ毒を作ります。このカビ毒は世界保健機関（WHO）の国際がん研究機関によって、ヒトに対する発がん性がある「グループ1」に分類されています。著者らによれば、化学的な殺菌剤には残留、環境汚染、耐性カビの出現といった懸念があり、より安全で環境にやさしい防除法が求められています。

その候補の一つが、バチルス属細菌が作る抗カビ物質です。研究チームは、海洋由来のバチルス属細菌BAF143株と、その培養液から得た粗抽出物（成分を精製していない抽出物）がフラバスを抑える仕組みを調べました。粗抽出物が複数の経路から同時にカビ細胞を攻撃するという仮説を立て、それを検証しました。あわせて、主要な汚染作物である落花生をフラバスから守れるかも確かめています。

何を、どのように調べたか

BAF143株は、海洋のカビを分離するために使った培地の上から見つかった細菌です。研究チームは、集落の形、顕微鏡での形、グラム染色に加えて、16S rRNA遺伝子という細菌の分類によく使われる遺伝子の配列を解析しました。その結果から、この株をバチルス属の一株と同定しました。配列の上では、バチルス・シアメンシスやバチルス・アミロリクエファシエンスに近い位置に入りました。

まず、カビ向けの培地2種類（PDA、MT）と細菌向けの培地1種類（LB）の上で、フラバスとBAF143株を並べて育てました。細菌がない対照と比べて、カビの集落がどれだけ小さくなるかを測っています。次に、BAF143株を1〜7日間培養した液から粗抽出物を作り、何日目の抽出物が最もよく効くかを比べました。そのうえで、カビの増殖を完全に止める最小の濃度（最小発育阻止濃度、MIC）と、胞子の発芽を抑える効果を調べました。

仕組みの解析では、粗抽出物で処理したカビの菌糸を、何も加えない対照と比較しました。走査型・透過型の電子顕微鏡で、菌糸の外形と細胞内部の構造を観察しています。さらに次の項目を調べました。細胞膜が壊れているかどうか（傷んだ細胞だけに入り込む色素による染色）、ミトコンドリアの働きを示す膜電位、活性酸素を分解する酵素SODの活性、細胞膜の脂質が酸化されたことの目安となるMDAの量、核の損傷を見るDAPI染色です。また、遺伝子の働き具合を網羅的に測るRNAシーケンス解析（トランスクリプトーム解析）で、処理によって働きが強まった遺伝子と弱まった遺伝子を調べました。

最後に、消毒した落花生10gにフラバスの胞子と濃度25mg/mLの粗抽出物を加え、30℃で21日間置きました。抽出物の代わりに溶媒のメタノールを加えた落花生と比べて、カビ胞子の増え方を測りました。実験はいずれも3回ずつ行われています。

主な報告結果

落花生での試験では、21日後の胞子数は、抽出物を加えなかった対照で（91.00±5.00）×10の7乗でした。粗抽出物を加えた落花生では（1.77±0.13）×10の7乗にとどまり、96.18%の減少でした。対照ではカビ汚染が期間を通じて増え続けました。一方、処理した落花生で汚染が増えたのは最初の7日間だけで、その後はほぼ横ばいでした。

粗抽出物は3日間培養した液から作ったものが最も強い活性を示し、MICは25mg/mLでした。この濃度で、胞子の発芽を90.10%抑えました。抽出物を培地に混ぜ込む方法では、カビの増殖抑制率は62.36%でした。著者らはこの結果から、生きた細菌との競合がなくても、抽出物そのものに強い抗カビ作用があると述べています。細菌と並べて育てた試験での抑制率は、PDA培地で53.42%と最も高く、MT培地で47.46%、LB培地で39.67%でした。たとえばPDA培地では、カビの集落の直径が対照の7.25cmから3.38cmに縮みました。

電子顕微鏡では、処理した菌糸が縮み、ねじれ、表面にしわが寄り、一部は完全につぶれていました。胞子を作る構造も少なくなりました。損傷は濃度が高いほど強くなりました。細胞の内部では、細胞壁が薄くなったり破れたりしており、細胞膜は細胞壁から剥がれていました。細胞の中身は漏れ出し、細胞小器官は見分けられなくなっていました。

生化学的な測定では、MICの濃度で処理すると、SODの活性が対照の90.74から75.32U/mgタンパク質へ16.99%下がりました。MDAは5.83から8.25nmol/mgタンパク質へ約1.4倍に増えました。染色の結果からは、細胞膜の損傷、ミトコンドリアの膜電位の低下、核の損傷も確認されたと報告されています。

トランスクリプトーム解析では、処理によって5605個の遺伝子の働きが変わりました。そのうち2326個は強まり、3379個は弱まりました。弱まった遺伝子には、細胞壁の材料（キチンやβ-グルカン）を作る酵素の遺伝子や、ストレスを感知して伝える信号経路（MAPK経路）の遺伝子が含まれていました。一方で、タンパク質を作るリボソームの部品の遺伝子（88個）、不要なタンパク質を分解する仕組み、エネルギー代謝、細胞膜の成分エルゴステロールを作る遺伝子などは、逆に働きが強まっていました。

この報告が示すこと

研究チームは、BAF143株の粗抽出物が一つの標的ではなく、複数の経路から同時にフラバスを攻撃すると結論づけています。細胞壁を弱め、ストレスを感知する仕組みを損なう一方で、カビの側はタンパク質合成やエネルギー生産、膜の補強などを強めて損傷を埋め合わせようとします。しかし、活性酸素の蓄積、膜脂質の酸化、ミトコンドリアの機能低下がその努力を上回り、最終的には膜が破れ、DNAが傷つき、アポトーシス（細胞の自死）に似た細胞死に至る、という全体像です。著者らはこれを、従来の単一標的型とも全面的な抑制型とも異なる「代償的な崩壊」の仕組みとして提示しています。

著者らは、この株を、収穫後の作物でフラバス汚染を抑える生物防除の有望な候補と位置づけています。粗抽出物が高い効果を示した理由として、複数の有効成分が協調して働いている可能性を挙げています。ただし限界として、効果を担う物質の化学構造はまだ解明されていないことを明記しています。今回の結果は、精製した単一の物質ではなく、粗抽出物を用いて得られたものです。

原著論文の著者・所属：Xiaoyun Ou（College of Life Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530004, China; State Key Laboratory of Non-Food Biomass Energy Technology, Guangxi Key Laboratory of Marine Natural Products and Combinatorial Biosynthesis Chemistry, Guangxi Academy of Marine Sciences, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China）、Youzhi Li（College of Life Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530004, China）、Shaojie Wang（Department of Traditional Chinese Materia Medica, Shenyang Pharmaceutical University, Shenyang 110016, China）、Qiaozhen Wang（State Key Laboratory of Non-Food Biomass Energy Technology, Guangxi Key Laboratory of Marine Natural Products and Combinatorial Biosynthesis Chemistry, Guangxi Academy of Marine Sciences, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China）、Shushi Huang（State Key Laboratory of Non-Food Biomass Energy Technology, Guangxi Key Laboratory of Marine Natural Products and Combinatorial Biosynthesis Chemistry, Guangxi Academy of Marine Sciences, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China）、Futian Yu（State Key Laboratory of Non-Food Biomass Energy Technology, Guangxi Key Laboratory of Marine Natural Products and Combinatorial Biosynthesis Chemistry, Guangxi Academy of Marine Sciences, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China）、Yuening Luo（State Key Laboratory of Non-Food Biomass Energy Technology, Guangxi Key Laboratory of Marine Natural Products and Combinatorial Biosynthesis Chemistry, Guangxi Academy of Marine Sciences, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China）、Min Liang（State Key Laboratory of Non-Food Biomass Energy Technology, Guangxi Key Laboratory of Marine Natural Products and Combinatorial Biosynthesis Chemistry, Guangxi Academy of Marine Sciences, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China）、Ling Yang（State Key Laboratory of Non-Food Biomass Energy Technology, Guangxi Key Laboratory of Marine Natural Products and Combinatorial Biosynthesis Chemistry, Guangxi Academy of Marine Sciences, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China）、Lixia Pan（State Key Laboratory of Non-Food Biomass Energy Technology, Guangxi Key Laboratory of Marine Natural Products and Combinatorial Biosynthesis Chemistry, Guangxi Academy of Marine Sciences, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China）、Xiaochun Wang（State Key Laboratory of Non-Food Biomass Energy Technology, Guangxi Key Laboratory of Marine Natural Products and Combinatorial Biosynthesis Chemistry, Guangxi Academy of Marine Sciences, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China）、Dengfeng Yang（State Key Laboratory of Non-Food Biomass Energy Technology, Guangxi Key Laboratory of Marine Natural Products and Combinatorial Biosynthesis Chemistry, Guangxi Academy of Marine Sciences, Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530007, China）

※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）：Xiaoyun Ou, Youzhi Li, Shaojie Wang, et al. Multi-Pathway Antifungal Mechanism of Marine-Derived Bacillus sp. BAF143 Against Aspergillus flavus. Marine Drugs（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-17. DOI: 10.3390/md24090325. 原著ライセンス：CC BY.