著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Phytopathology Research

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

毒素づくりを調節する仕組みを探る

研究チームは、イネの病気である稲こうじ病を引き起こす菌Ustilaginoidea virensについて、カビ毒の一種「ウスチラギノイジン」の合成がどのように調節されるのかを調べました。この菌はイネの花に感染し、穀粒を胞子の塊で覆うとともに、複数のカビ毒をつくり、コメの品質に影響します。

著者らが着目したのは、遺伝子の働きを調節するタンパク質「転写因子」のUvCreAです。菌が栄養源となる糖を利用する際の調節に関わるこの因子が、毒素合成やイネへの病原性にどう関与するかを、培養実験や接種実験で検証しました。

糖の種類とUvCreAが毒素の生産に影響

まず研究チームは、培地に加える糖をブドウ糖、ショ糖、果糖、トレハロースに変え、通常の菌株を培養しました。28日後に成分を分離・測定すると、調べた条件の中では、ウスチラギノイジンの蓄積は果糖を与えた場合に最も多く、ブドウ糖の場合に最も少なくなりました。毒素合成に関わる遺伝子UvPKS1とUgsJの働きも、糖の種類によって異なりました。

次に、UvCreAの遺伝子を欠失させた菌株、欠失株に遺伝子を戻した菌株、UvCreAを通常より多くつくらせた菌株を比較しました。欠失株では通常の菌株よりウスチラギノイジンが少なく、合成に関わる遺伝子群の働きも低下しました。遺伝子を戻すと毒素の生産能力は部分的に回復し、UvCreAを多くつくらせると生産量は増加しました。

イネへの病原性と菌の成長にも関与

イネの穂に菌を接種した実験では、UvCreAの欠失株がつくる稲こうじ病の胞子の塊は、通常の菌株より少なくなりました。一方、UvCreAを多くつくらせた菌株では、その数が増えました。研究チームは、この結果からUvCreAが病原性を高める方向に働くと報告しています。

UvCreAの影響は毒素合成や病原性だけではありませんでした。欠失株では菌糸の成長が低下する一方、分生子と呼ばれる胞子の生産や発芽率は増加しました。また、酸化ストレスや、細胞壁・細胞膜への負荷、塩による浸透圧ストレスに対する耐性も高まりました。UvCreAは菌のさまざまな性質を、それぞれ異なる方向に調節していることが示されました。

毒素合成の遺伝子に直接結びつく

調節の仕組みを確かめるため、著者らはUvCreAとDNAの結合を複数の実験で調べました。その結果、UvCreAは、毒素合成に関わるUvPKS1とUgsJの「プロモーター」に直接結合することが確認されました。プロモーターは、遺伝子の働きを調節するDNA領域です。研究チームは、UvCreAがこの領域への結合を通じて、ウスチラギノイジンの合成を促すと結論づけています。

今回の研究は、糖の利用に関わる調節因子が、毒素合成と病原性の両方に関与することを示しました。ただし、毒素が減ったこと自体が病原性の低下を引き起こしたかどうかは、まだ確認されていません。成果の中心は、菌の栄養利用と毒素づくりを結ぶ具体的な遺伝子調節の仕組みを示した点にあります。

原著論文の著者・所属：Xiaolong Bai（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Zequn Pan（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Ying Du（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Muhammad Zulqar Nain Dara（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Jing Wang（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Mingming Ou（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Min Zhang（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Rui Cheng（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Xuxuan Tian（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Yingchi Zhang（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Yuhan Liu（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Dayong Li（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Ling Liu（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China）、Wenxian Sun（College of Plant Protection, Jilin Provincial Key Laboratory of Green Management of Crop Pests and Diseases, Joint Laboratory of International Cooperation in Modern Agricultural Technology of Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, 130118, China; State Key Laboratory of Agricultural and Forestry Biosecurity, MARA Key Lab of Pest Monitoring and Green Management, College of Plant Protection, China Agricultural University, Beijing, 100193, 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）：Xiaolong Bai, Zequn Pan, Ying Du, et al. The transcription factor UvCreA regulates ustilaginoidin synthesis and pathogenicity in Ustilaginoidea virens. Phytopathology Research 2026-09-21. DOI: 10.1186/s42483-026-00454-5. 原著ライセンス：CC BY.