著者の所属・活動拠点の国は、中国、アメリカです。

掲載誌：Foods

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

灰色かび病は、カビの一種である灰色かび病菌（ボトリチス・シネレア）が起こす病気です。湿度の高い環境で花や果実、葉、茎に感染し、イチゴでは収量が最大50％失われることもあると著者らは紹介しています。収穫後の輸送中や保存中にも発病するおそれがあり、現在の防除は主に化学合成の殺菌剤に頼っています。

メラトニンは植物でもホルモンのように働く物質です。セレンは微量元素で、植物のストレスへの強さを高めることが知られています。どちらも病原体や環境ストレスへの抵抗性を高めるという報告があります。しかし、両者を組み合わせたときにイチゴの灰色かび病を抑えられるか、またその仕組みはほとんど分かっていませんでした。

そこで研究チームは三つの点を調べました。一つ目は、メラトニンとセレンを単独または併用したとき、病原菌そのものの増殖を抑えるかどうかです。二つ目は、果実の抵抗性を高めて発病を抑え、品質を保てるかどうかです。三つ目は、その際に果実の中でどのような遺伝子や物質の変化が起きているかです。

何を、どのように調べたか

材料には、中国・合肥市近郊の農園で収穫した品種「紅顔（Red Face）」の果実を使いました。熟度80％で、大きさと熟度がそろい、傷や感染のないものを選んでいます。病原菌には研究用の灰色かび病菌株を用い、セレンは亜セレン酸ナトリウムとして与えました。

まず培地の上で病原菌を育て、メラトニン単独、セレン単独、両者の併用で、菌糸（カビの糸状の体）の伸びがどれだけ抑えられるかを比べました。さらに電子顕微鏡で菌糸の形を観察しました。蛍光染色では、細胞膜の傷みと、細胞壁の成分であるキチンの量を調べています。

次に、収穫後の果実を水で処理した対照群と、メラトニンとセレンの併用処理群に分け、灰色かび病菌を接種しました。そのうえで、発病した果実の割合、糖やたんぱく質の量、細胞の酸化的な傷みの目安となる物質（MDAや過酸化水素）、活性酸素を消去する抗酸化酵素の働きを測りました。

あわせて、処理直後と72時間後の果実を使い、二つの網羅的な解析を行いました。一つは、どの遺伝子がどれだけ働いているかを一度に調べる「トランスクリプトーム解析」です。もう一つは、果実に含まれる多数の代謝物を一度に測る「メタボローム解析」です。遺伝子解析の結果は、別の方法（qRT-PCR）でも一部の遺伝子を確かめています。各実験は3回の独立した反復で行われました。

主な報告結果

培地上の実験では、メラトニン単独は菌糸の伸びをはっきりとは抑えませんでした。一方、セレンは濃度が高いほど抑える効果が強まり、50 mg/Lで87.74％の阻害率を示しました。0.5 mmol/Lのメラトニンと25 mg/Lのセレンを併用すると阻害率は93.67％に達し、どちらか単独よりも強い効果でした。顕微鏡観察では、併用処理した菌糸に強いしわや凝集が見られました。細胞膜の損傷も目立ち、細胞壁のキチンはほぼ失われていました。

果実の実験では、併用処理によって灰色かび病の発病率が対照群より大きく下がり、15％未満に抑えられたと報告されています。処理した果実では糖やたんぱく質の量がより高く保たれていました。また、酸化的な傷みの目安であるMDAと過酸化水素が少なく、抗酸化酵素の働きが高まっていました。

遺伝子の解析では、比較したグループの間で働きの異なる遺伝子が計2952個見つかりました。併用処理では抗酸化酵素の遺伝子の働きが高まりました。フラボノイドなど植物が自ら作る防御物質の合成に関わる遺伝子も、多くで働きが高まっていました。さらに、病害抵抗性に関わる遺伝子10個と、遺伝子の働きを調節する転写因子35個（17のグループにまたがる）の働きが高まっていました。

代謝物の解析では、量の異なる代謝物が602種類見つかりました。遺伝子と代謝物の両方の解析で共通して目立ったのは、フラボノイドの合成経路でした。接種72時間後の併用処理群では、対照群に比べて、ナリンゲニンカルコン、トリセチン、エピカテキンといった、植物が持つ抗菌性物質の量が多くなっていました。

この報告が示すこと

研究チームは、メラトニンとセレンの併用が収穫後のイチゴの灰色かび病への抵抗性の高まりと結びついていると結論づけました。そこには、抗酸化の働き、防御物質の合成、抵抗性に関わる遺伝子の変化が連動して伴っていたといいます。メラトニン単独では菌を直接抑えなかったことから、著者らは、メラトニンは病原菌を直接攻撃するよりも果実自身の防御反応に働きかけている可能性があると考えています。また、抗菌物質を外から与えるのではなく、果実自身に作らせる点がこの処理の特徴だとしています。

ただし、遺伝子や代謝物の変化と抵抗性との関係は、関連として示されたもので、著者らも「寄与している可能性がある」という表現にとどめています。果実の実験は対照と併用処理の2条件だけで行われました。そのため、果実の上でメラトニンとセレンがそれぞれどれだけ効いているのか、互いにどう作用し合うのかは評価できていません。より幅広い保存条件で同じ効果が得られるかも、まだ確かめる必要があると研究チームは述べています。

原著論文の著者・所属：Yanru Zhou（Key Laboratory of Agri-Products Quality and Biosafety of Ministry of Education, Anhui Province Engineering Laboratory for Green Pesticide Development and Application, Anhui Province Key Laboratory of Crops Integrated Pest Management, Key Laboratory of Biology and Sustainable Management of Plant Diseases and Pests of Anhui Higher Education Institutes, Anhui Province Key Laboratory of Functional Agriculture and Functional Food, School of Plant Protection, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China）、Huawei Zang（University of Science and Technology of China (USTC); University of Science and Technology of China (USTC), No. 96 Jinzhai Road, Hefei, 230026, China）、Farooq Muhammad Raza（Key Laboratory of Agri-Products Quality and Biosafety of Ministry of Education, Anhui Province Engineering Laboratory for Green Pesticide Development and Application, Anhui Province Key Laboratory of Crops Integrated Pest Management, Key Laboratory of Biology and Sustainable Management of Plant Diseases and Pests of Anhui Higher Education Institutes, Anhui Province Key Laboratory of Functional Agriculture and Functional Food, School of Plant Protection, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China）、Panpan Wang（Key Laboratory of Agri-Products Quality and Biosafety of Ministry of Education, Anhui Province Engineering Laboratory for Green Pesticide Development and Application, Anhui Province Key Laboratory of Crops Integrated Pest Management, Key Laboratory of Biology and Sustainable Management of Plant Diseases and Pests of Anhui Higher Education Institutes, Anhui Province Key Laboratory of Functional Agriculture and Functional Food, School of Plant Protection, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China）、Li Wang（Anhui Agricultural University; Anhui Agricultural University, 130 Changjiang W Rd, Shushan Qu, Hefei, 230031, China）、Xuebin Yin（Anhui Science and Technology University; Anhui Science and Technology University, Donghua Road 9, Fengyang, 233100, China）、Zhi-qing Lin（Southern Illinois University Edwardsville）、Russel J. Reiter（University of Texas at San Antonio - Department of Cellular and Structural Biology; University of Texas at San Antonio - Department of Cellular and Structural Biology, San Antonio, TX, United States）、Shulin Zhang（Anhui Agricultural University; Anhui Agricultural University, 130 Changjiang W Rd, Shushan Qu, Hefei, 230031, China）、Miao Li（Anhui Agricultural University; Anhui Agricultural University, 130 Changjiang W Rd, Shushan Qu, Hefei, 230031, 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）：Yanru Zhou, Huawei Zang, Farooq Muhammad Raza, et al. Melatonin and Selenium Enhance Strawberry Resistance to Botrytis cinerea via Integrated Transcriptome–Metabolome Analysis. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-17. DOI: 10.3390/foods15183291. 原著ライセンス：CC BY.