著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Journal of Fungi

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

サトウキビは中国で最も重要な砂糖原料作物で、国内の砂糖生産の8割以上を担っています。ポッカボーン病はサトウキビの収量に大きな被害を与えるカビの病気で、中国ではフザリウム属のカビが主な原因です。感染すると若い葉が黄色くなり、やがて葉が縮れてねじれます。重い場合は茎の先端が腐り、株全体が枯れることもあります。

病原菌は、植物に感染する際に「エフェクター」と呼ばれるタンパク質を送り込みます。エフェクターは、植物の防御反応をすり抜けたり抑えたりして感染を助けます。この病気の原因菌の一つであるフザリウム・サッカリ（Fusarium sacchari）では、ゲノム解析から316個のエフェクター候補が予測されています。しかし、実験で働きが確かめられたものはごくわずかでした。研究チームは、候補の一つであるFsRGAE1に注目し、このタンパク質がサトウキビへの感染でどのような役割を持つ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

FsRGAE1は、配列から「ラムノガラクツロナンアセチルエステラーゼ」という酵素の仲間と予測されたタンパク質です。この種類の酵素は、植物の細胞壁の成分であるペクチンの分解に関わると考えられています。研究チームは、まずFsRGAE1の遺伝子を菌から取り出し、配列の特徴、近縁のタンパク質との関係、予測される立体構造を調べました。次に、病気にかかりやすいサトウキビ品種「中蔗1号」の葉に菌を接種し、144時間後までの各時点でこの遺伝子がどれだけ働いているかを測りました。

FsRGAE1の先端にある「シグナルペプチド」は、タンパク質を細胞の外へ送り出す目印です。この目印が実際に働くかどうかは、酵母を使う検定法で確かめました。さらに、FsRGAE1に光る目印（緑色蛍光タンパク質）を付け、実験用の植物ベンサミアナタバコの葉で作らせました。そのうえで、植物細胞の中のどこに集まるかを顕微鏡で観察しました。

病原性への影響を調べるため、FsRGAE1遺伝子を壊した菌株を2系統作りました。また、壊した遺伝子を戻した菌株も2系統作りました。これらを元の野生型菌と比べ、さまざまな炭素源を含む培地での生育を調べました。サトウキビの葉に接種した場合については、7日後の病斑の面積と、葉の中の菌量を測りました。

さらに、FsRGAE1をベンサミアナタバコの葉で作らせ、植物の免疫反応への影響も調べました。具体的には、細胞死を引き起こすタンパク質BAXによる細胞死が抑えられるかを確かめました。別の病原菌である灰色かび病菌（Botrytis cinerea）への感染しやすさも調べました。防御反応の指標としては、活性酸素の蓄積、病原菌の侵入を防ぐ物質カロースの沈着、防御関連遺伝子の働きを測りました。最後に、タンパク質を核の外へ追い出す目印（核外移行シグナル）をFsRGAE1に付けました。これにより、核に入れない状態でも免疫を抑える働きが残るかを調べました。

主な報告結果

FsRGAE1遺伝子を壊した菌では、サトウキビの葉にできる病斑が野生型より明らかに小さくなりました。葉の中の菌量も少なくなりました。壊した遺伝子を戻した菌では、病斑の大きさは野生型と統計的に差がない水準まで回復しました。一方、遺伝子を壊しても、培地での生育速度や胞子の形成には有意な差は見られませんでした。著者らは、FsRGAE1は菌の生育には不要だが、病原性には重要だと結論しています。

ベンサミアナタバコの葉でFsRGAE1を作らせると、BAXによる細胞死が抑えられ、灰色かび病菌による病斑は対照より大きくなりました。BAXによる活性酸素の蓄積やカロースの沈着も、有意に減りました。これらの結果は、シグナルペプチドを除いたFsRGAE1でも同様でした。さらに、FsRGAE1を作らせた葉では、防御関連遺伝子のいくつかの働きが大きく低下しました。

植物細胞の中で、FsRGAE1は細胞質と核の両方に分布しました。シグナルペプチドを除いても、分布は変わりませんでした。核外移行シグナルを付けてFsRGAE1を核から締め出すと、BAXによる細胞死を抑える働きは失われました。灰色かび病菌への感染しやすさも、対照と差がなくなりました。

このほか、FsRGAE1遺伝子はサトウキビへの接種後に働きが高まりました。接種後12時間で最も高くなり、その後は徐々に下がりましたが、接種前の菌より高い水準を保ちました。酵母を使った検定では、FsRGAE1のシグナルペプチドがタンパク質を細胞外へ送り出す働きを持つことが確認されました。

この報告が示すこと

FsRGAE1は、構造上は細胞壁を分解する酵素の仲間に見えます。こうした酵素は通常、細胞の外で働くと考えられます。しかし研究チームによれば、FsRGAE1は植物細胞の内部、特に核で働くエフェクターとして振る舞い、免疫を抑えていました。この働きによって、感染初期の菌の病原性を高めていると著者らは結論しています。著者らはまた、病原性や免疫抑制への寄与が、予測される酵素としての働きとは別のものである可能性も示しています。

ただし、この研究ではFsRGAE1が実際に酵素活性を持つかどうかは調べていません。核の中でどの植物タンパク質やDNAに作用して免疫を抑えるのかも、まだ分かっていません。細胞質に分布することの役割も未解明です。また、細胞内での分布や免疫抑制の実験は、サトウキビではなくベンサミアナタバコで行われました。著者らは、免疫抑制の詳しい仕組みの解明には、FsRGAE1が結合する相手の特定と検証が欠かせないとしています。

原著論文の著者・所属：Huifang Li（College of Agriculture, Guangxi Sugarcane Bio-Breeding Laboratory, State Key Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources, Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Biology, Guangxi University, Nanning 530004, China）、Shuai Xu（College of Agriculture, Guangxi Sugarcane Bio-Breeding Laboratory, State Key Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources, Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Biology, Guangxi University, Nanning 530004, China）、Ying Chen（College of Agriculture, Guangxi Sugarcane Bio-Breeding Laboratory, State Key Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources, Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Biology, Guangxi University, Nanning 530004, China）、Han Zhang（College of Agriculture, Guangxi Sugarcane Bio-Breeding Laboratory, State Key Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources, Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Biology, Guangxi University, Nanning 530004, China）、Ye Tang（College of Agriculture, Guangxi Sugarcane Bio-Breeding Laboratory, State Key Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources, Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Biology, Guangxi University, Nanning 530004, China）、Yuetian Li（College of Agriculture, Guangxi Sugarcane Bio-Breeding Laboratory, State Key Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources, Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Biology, Guangxi University, Nanning 530004, China）、Shenghua Xiao（College of Agriculture, Guangxi Sugarcane Bio-Breeding Laboratory, State Key Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources, Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Biology, Guangxi University, Nanning 530004, China）、Qin Hu（College of Agriculture, Guangxi Sugarcane Bio-Breeding Laboratory, State Key Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources, Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Biology, Guangxi University, Nanning 530004, 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）：Huifang Li, Shuai Xu, Ying Chen, et al. A Rhamnogalacturonan Acetylesterase Effector FsRGAE1 Enhances the Virulence of Fusarium sacchari by Localizing to the Nucleus and Suppressing Plant Immunity. Journal of Fungi（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-26. DOI: 10.3390/jof12090638. 原著ライセンス：CC BY.