著者の所属・活動拠点の国は、韓国です。

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

アルテルナリア属のカビには植物病原菌が多く含まれ、経済的に重要な作物を含む約400種の植物に感染して病気を起こすとされています。この仲間は70種類以上のカビ毒（マイコトキシン）をつくることが知られています。なかでも Alternaria alternata は、リンゴ、トマト、イチゴなどの果物や野菜、穀物の上で、アルテルナリオール（AOH）とアルテルナリオールモノメチルエーテル（AME）という毒素をつくります。これらは哺乳類の細胞で細胞毒性や遺伝毒性などを示すと報告されており、欧州委員会はトマト製品やヒマワリの種などに含まれる量の推奨値を定めています。

AOHから順に AME、4-OH-AME、アルテヌシン（ALN）、アルテヌエン（ALT）がつくられる経路と、それを担う遺伝子のまとまり（生合成遺伝子クラスター、BGC）は、ピーナッツやリンゴから分離された株ですでに報告されていました。しかし、イチゴやイチゴ製品から分離された株についてのゲノム研究はありませんでした。研究チームは以前、イチゴジャムから AOH と AME をつくる株 KACC 411286 を分離しています。今回はこの株の全ゲノムを解読し、毒素をつくる遺伝子群を他の株と比べるとともに、この株が潜在的につくりうる二次代謝物（生育に直接必要ではないが、植物への病原性や自己防御などに関わる化合物）の遺伝子群を調べることを目的としました。

何を、どのように調べたか

まず、この株をジャガイモ由来の培地（PDB）と、そこにイチゴ（品種ソルヒャン）の抽出液を10%加えた培地で25℃、5日間培養し、つくられた AOH と AME の量を比べました。イチゴ抽出液入りの培養物については、高精度の質量分析で AOH 由来の他の毒素が含まれるかも調べました。

次に、4-OH-AME、ALN、ALT の生成をそれぞれ担う3つの遺伝子（moxI、sdrI、doxI）がどれだけ働いているかを、AOH と AME の生産を促しやすい培地（YES）と促しにくい培地（MEB）で最大10日間培養しながら、RT-qPCR という遺伝子の働き具合を測る方法で調べました。

ゲノムは、長いDNA断片を読める MinION という装置で解読しました。得られたゲノムを近縁の5株と比べ、さらに二次代謝物の遺伝子群を予測するプログラム（antiSMASH）で解析して、ミカンに病気を起こす A. alternata Z7 株と比べました。毒素をつくる遺伝子群については、遺伝子の並び方や向きを近縁株3株と、配列の一致度を近縁5株（アルテルナリア属4株と、小麦の病原菌 Parastagonospora nodorum SN15）と比較しました。

主な報告結果

イチゴ抽出液を加えた培地では、AOH の量が1ミリリットルあたり0.59マイクログラムとなり、加えない培地（0.42マイクログラム）の1.4倍でした。AME は両培地とも AOH より少なく（0.08と0.10マイクログラム）、統計的な差はありませんでした。研究チームは、イチゴ抽出液がこの株の AOH 生産を誘導したと述べています。また質量分析により、AOH と AME に加えて 4-OH-AME、ALN、ALT の3種類の毒素も検出され、この株が AOH 由来の5種類の毒素をつくれると結論づけました。

3つの遺伝子の働きは、どちらの培地でも培養日数とともに徐々に高まりました。6日目と10日目の平均値は YES 培地のほうが高かったものの、培地間に統計的な差はありませんでした。

ゲノムの大きさは34.20メガ塩基対で、近縁株と同程度でした。組み立てたゲノムのつながりの良さを示す指標（N50）は3.05メガ塩基対と比較した6株の中で最も高く、研究チームはゲノムの組み立て品質が最も高いと述べています。染色体は10本で、いずれも約2メガ塩基対より大きいものでした。

二次代謝物の遺伝子群は合計40個見つかり、ゲノムの大きさがほぼ同じ Z7 株の31個より多くありました。種類別では、ペプチド系（NRPS）が8個、ポリケチド系（PKS）が8個、テルペン類をつくる遺伝子群が16個などで、テルペン類の遺伝子群は Z7 株の7個を上回りました。40個の遺伝子群全体の中には、先行研究で抗がんや抗HIVの可能性が報告されているテルペスタシン、抗菌作用などが報告されているテトラミン酸誘導体のエキセチン、コレステロール低下作用が知られるスクアレスタチンS1の遺伝子群が含まれていました。一方で、AOH 以外にも PR トキシンなど4種類のカビ毒の遺伝子群が見つかりました。別のテトラミン酸誘導体であるテヌアゾン酸の遺伝子群は見つからず、この株がテヌアゾン酸をつくらなかった以前の結果と一致しました。

毒素をつくる遺伝子群（約17.5キロ塩基対）は、5種類の毒素をすべてつくることが知られる ATCC 66981 株のもの（約15キロ塩基対）とよく保存されていました。各遺伝子の配列は他のアルテルナリア属4株と78%以上一致しましたが、出発点の酵素をつくる pksI 遺伝子は A. arborescens で55%、A. tenuissima で DNA レベル53%とやや低めでした。P. nodorum SN15 では、4つの遺伝子は一致度が高かった一方、moxI と doxI は40%未満と低く、研究チームはこれが同株で AOH しか生産されない理由を説明しうると述べています。

この報告が示すこと

研究チームは、イチゴジャムから分離された株で AOH 由来の5種類の毒素の生産と、それを担う遺伝子群を確かめたことで、イチゴやリンゴ、トマトなどの果物が複数のカビ毒で汚染されるのを抑える方策を考えるための遺伝的な基盤が得られたとしています。また、特定の植物にだけ作用する毒素の遺伝子は、多くの場合2メガ塩基対未満の小さな「なくても生育できる染色体」に載っていることが知られており、この株にはそうした染色体が見られないことから、そのような毒素はつくらない可能性が高いと考察しています。

一方で限界も述べられています。有用な可能性がある物質の遺伝子群は予測プログラムで見つけたもので、それらが実際に働いていることを示す遺伝子発現や質量分析のデータは示されておらず、研究チームは今回の培養条件では働いていないと推定しています。40個の遺伝子群のうち27個はつくられる物質が特定されておらず、遺伝子の予測と実際に検出された物質を結びつけられたのは ALN などごく一部でした。研究チームは、こうした未知の物質の生産を確かめることで、新しい有用な天然物の発見につながりうるとしています。

原著論文の著者・所属：Sung-Yong Hong（Department of Food and Nutrition, College of Human Ecology, Hanyang University, Seoul 04763, Republic of Korea）、Ji-Su Kim（Department of Food and Nutrition, College of Human Ecology, Hanyang University, Seoul 04763, Republic of Korea）、Ae-Son Om（Department of Food and Nutrition, College of Human Ecology, Hanyang University, Seoul 04763, Republic of Korea）

※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）：Sung-Yong Hong, Ji-Su Kim, Ae-Son Om. Comparative Whole-Genome Sequence Analysis of Alternaria alternata KACC 411286 That Produces Alternariol-Derived Toxins and Its Secondary Metabolite Biosynthetic Potential. Journal of Fungi（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-24. DOI: 10.3390/jof12090634. 原著ライセンス：CC BY.