著者の所属・活動拠点の国は、エストニア、中国、サウジアラビアです。

掲載誌：Frontiers in Microbiology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

ブロッコリーの黒斑病は、カビの一種であるアルテルナリア・ブラシシコラ（Alternaria brassicicola）が起こす病気です。葉などの地上部に感染し、組織が枯れた斑点、黄化、葉枯れ、花蕾（食べる部分）の腐敗を引き起こします。著者らによると、病原菌が汚染された種子や苗を通じて広がるため、この病気は中国浙江省の主要な産地で急速に拡大しています。キャベツなどアブラナ科作物の連作や、感染した作物残さを畑に残すことでも病原菌が土に残り、次の作付けで発生する危険が高まります。この病原菌は生きた組織を枯らしながら栄養を得る性質を持つため、いったん感染が成立すると防除が難しいとされています。

研究チームは、イネの根の周り（根圏）から分離された細菌、バークホルデリア・セミナリス（Burkholderia seminalis）R456株に注目しました。目的は三つです。この株がブロッコリー黒斑病菌の生育を抑えるかを確かめること、抑える働きを担う物質の候補を突き止めること、そしてその候補物質が単独でも病気を抑えるかを検証することです。

何を、どのように調べたか

病原菌には、浙江省の発病したブロッコリーから分離された株を使いました。植物には品種「Lisong」のブロッコリーを用い、温度と光を管理した育成室で80日間育てた苗を試験に使いました。

まず、R456株と病原菌を同じ培地で向かい合わせて育て、菌糸の広がりと形を観察しました。次に、R456株を培養した液から細菌の細胞を取り除いた「培養ろ液」を作りました。細菌が外に出した物質に効果があるかを調べるためです。培養期間（1〜5日）や培地に混ぜる濃度（5〜50%）を変えて、菌糸の生育を比べました。あわせて、カビの胞子（分生子）の発芽への影響を調べ、走査型電子顕微鏡で菌糸と胞子の表面の形を観察しました。

病気を抑える効果は、切り取った葉と鉢植えの株全体の2つの方法で調べました。どちらも病原菌を接種する12時間前に処理液を吹きつけ、5日後に病斑の面積や発病の程度を評価しました。処理液は、水、細菌を育てる前の培地（LB培地）、R456株の培養ろ液、市販の殺菌剤アゾキシストロビン（100mg/L）の4種類です。各試験では1回につき葉3枚または株3株を使い、試験全体を独立に3回繰り返しました。

続いて、ろ液に含まれる物質を樹脂に吸着させ、エタノールの濃度を段階的に上げて取り出しました。こうして分けた画分ごとにカビを抑える力を比べました。最も効果のあった画分は、液体クロマトグラフィー質量分析（LC–MS/MS、成分を分離し、分子の重さや壊れ方から物質を見分ける方法）で調べ、市販の純粋なピロールニトリンと比較しました。最後に、純粋なピロールニトリンを1、5、10、50mg/Lの濃度で切り葉と株全体に処理しました。比較の相手には、ピロールニトリンを溶かすのに使った1%メタノールだけを処理した区を置きました。

主な報告結果

純粋なピロールニトリンは、濃度が高いほど黒斑病を強く抑えました。切り葉では、葉の面積に占める病斑の割合はメタノールだけの区で10.46%でした。これに対し、1、5、10、50mg/Lではそれぞれ7.15%、3.08%、1.13%、0.00%でした。防除価（比較の相手とした区と比べて病気をどれだけ減らせたかを示す値）は、31.45%から100%でした。50mg/Lでは目に見える病斑はできませんでした。株全体では、発病の程度を示す発病度がメタノール区の70.65から、各濃度でそれぞれ58.58、38.29、11.22、2.43に下がりました。防除価は17.17%から96.50%でした。発病した株の割合（発病率）は、1mg/Lと5mg/Lではメタノール区と統計的な差がありませんでした。10mg/Lでは44.88%、50mg/Lでは9.72%に下がりました。

R456株の培養ろ液も病気を抑えました。切り葉では、病斑の面積割合が水処理の5.88%に対し、ろ液では1.66%で、防除価は71.56%でした（アゾキシストロビンは86.17%）。株全体では、発病度が水処理の72.69に対し、ろ液では21.25で、防除価は70.72%でした（アゾキシストロビンは82.20%）。LB培地だけではほとんど効果がありませんでした。薄めていないろ液を処理した株に、黄化や枯れなどの目立った害は見られませんでした。

培地上の試験では、R456株の周りに病原菌が広がらない領域（阻止帯）ができ、その縁の菌糸は曲がって細くなっていました。ろ液がカビを抑える力は培養期間が長いほど強く、4日目と5日目のろ液で特に強く表れました。5日目のろ液は濃度が高いほど菌糸の広がりを抑え、50%では完全またはほぼ完全に生育を止めました。胞子の発芽率は対照で約85%でしたが、5日目のろ液は対照と比べて発芽を95%以上抑えました。電子顕微鏡で見ると、ろ液で処理した菌糸はつぶれて変形し、胞子の形も崩れていました。

画分の比較では、100%エタノールで取り出した画分が最も強くカビを抑えました。この画分には、純粋なピロールニトリンと同じ時間に検出され、壊れ方のパターンもよく似た成分が含まれていました。

この報告が示すこと

研究チームは、生きた細菌の働きから、ろ液の活性、物質の特定、純粋な物質による病気の抑制までを一続きで確かめました。そのうえで、ピロールニトリンはこの病原菌とブロッコリーの組み合わせで実際に働く物質であり、R456株のろ液の効果に寄与している可能性を裏づける証拠が強まったと結論づけています。

一方で、著者らは限界も挙げています。ろ液の中に実際にどれだけピロールニトリンが含まれているかは測っていません。そのため、試験で使った濃度がろ液の実態に合っているかは分かりません。ほかの物質や、複数の物質の組み合わせが効果に加わっている可能性も否定できず、ろ液全体の効果のうちピロールニトリンがどれだけを占めるかは未解明です。試験はすべて管理された環境で行われ、独立した繰り返しは3回でした。ピロールニトリンが植物そのものに害を与えるかを正式に調べる試験も含まれていません。また、培地上で向かい合わせて育てた試験の観察だけでは、カビの生育を止めているのか、死滅させているのかを区別できないとしています。

バークホルデリア属には、植物に有益な菌と、人に感染しうる菌の両方が含まれます。著者らは、生きた細菌を農業に使う前には安全性の確認が必要だと指摘しています。細菌が作る物質を使う方法なら懸念を減らせる可能性がありますが、その場合も毒性や環境への影響の評価、畑での効果の確認が必要だとしています。

原著論文の著者・所属：Yuwei Xu（State Key Laboratory of Rice Biology and Breeding, Ministry of Agriculture and Rural Affairs Key Laboratory of Molecular Biology of Crop Pathogens and Insect Pests, Zhejiang Key Laboratory of Biology and Ecological Regulation of Crop Pathogens and Insects, Zhejiang Provincial Key Laboratory of Agricultural Microbiomics, Institute of Biotechnology, Zhejiang University）、Chengpeng Yu（Plant Protection and Soil Fertilizer Management Station of Wenzhou, Wenzhou, China）、Munazza Ijaz（State Key Laboratory of Rice Biology and Breeding, Ministry of Agriculture and Rural Affairs Key Laboratory of Molecular Biology of Crop Pathogens and Insect Pests, Zhejiang Key Laboratory of Biology and Ecological Regulation of Crop Pathogens and Insects, Zhejiang Provincial Key Laboratory of Agricultural Microbiomics, Institute of Biotechnology, Zhejiang University）、Yukang Xin（State Key Laboratory of Rice Biology and Breeding, Ministry of Agriculture and Rural Affairs Key Laboratory of Molecular Biology of Crop Pathogens and Insect Pests, Zhejiang Key Laboratory of Biology and Ecological Regulation of Crop Pathogens and Insects, Zhejiang Provincial Key Laboratory of Agricultural Microbiomics, Institute of Biotechnology, Zhejiang University）、Alhassan Alrafaie（Department of Medical Laboratory, College of Applied Medical Sciences in Al-Kharj, Prince Sattam Bin Abdulaziz University）、Xing Du（State Key Laboratory of Rice Biology and Breeding, Ministry of Agriculture and Rural Affairs Key Laboratory of Molecular Biology of Crop Pathogens and Insect Pests, Zhejiang Key Laboratory of Biology and Ecological Regulation of Crop Pathogens and Insects, Zhejiang Provincial Key Laboratory of Agricultural Microbiomics, Institute of Biotechnology, Zhejiang University）、Ying Shen（Station for the Plant Protection and Quarantine and Control of Agrochemicals of Zhejiang Province, Hangzhou, China）、Qianli An（State Key Laboratory of Rice Biology and Breeding, Ministry of Agriculture and Rural Affairs Key Laboratory of Molecular Biology of Crop Pathogens and Insect Pests, Zhejiang Key Laboratory of Biology and Ecological Regulation of Crop Pathogens and Insects, Zhejiang Provincial Key Laboratory of Agricultural Microbiomics, Institute of Biotechnology, Zhejiang University）、Jie Zhu（Plant Protection and Soil Fertilizer Management Station of Wenzhou, Wenzhou, China）、Bin Li（State Key Laboratory of Rice Biology and Breeding, Ministry of Agriculture and Rural Affairs Key Laboratory of Molecular Biology of Crop Pathogens and Insect Pests, Zhejiang Key Laboratory of Biology and Ecological Regulation of Crop Pathogens and Insects, Zhejiang Provincial Key Laboratory of Agricultural Microbiomics, Institute of Biotechnology, Zhejiang University）、Lihui Xu（Institute of Eco-Environmental Protection, Shanghai Academy of Agricultural Sciences）

※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）：Yuwei Xu, Chengpeng Yu, Munazza Ijaz, et al. Antifungal activity of pyrrolnitrin produced by Burkholderia seminalis strain R456 against Alternaria brassicicola in broccoli. Frontiers in Microbiology（出版社：Frontiers Media） 2026-11-12. DOI: 10.3389/fmicb.2026.1959041. 原著ライセンス：CC BY.