科学者が作物を倒す方法を発見

カリフォルニア大学リバーサイド校2023年8月5日

研究者らは、灰色かび病が脂質の泡を使って植物の免疫を抑制するRNAを運び、数十億ドルの作物損失を引き起こしていることを発見した。 この発見は、これらの気泡を対象とした新しい環境に優しい殺菌剤につながり、有毒化学物質を使用しない効果的な解決策を提供する可能性があります。

灰色かび病は、ベリーやトマトを含むさまざまな果物や野菜に感染し、年間数十億ドルもの作物損失の原因となっており、農家にとって根強い問題となっている。 今回、作物に有毒化学物質を浴びせることなく、このカビと戦う新しい方法が研究者らによって発見された。

灰色の毛羽立った物質で覆われたイチゴに遭遇したことがあるなら、灰色カビの影響を目撃したことになるでしょう。 この恐るべき真菌は 1,400 種類以上の植物に影響を及ぼしますが、これまで有効な治療法はありませんでした。 それを制御する鍵は、一部の科学者がこれまで重要ではないと見落としていた特徴である、カビの細胞によって分泌される脂質の「泡」の発見にあるかもしれない。

実際、カリフォルニア大学リバーサイド校の新しい研究では、これらの気泡が病原体とその宿主（多くの種類の真菌、細菌や哺乳動物を含む）との間のコミュニケーションに不可欠であることが示されています。 この場合、研究者らは灰色かび病が感染を成功させるための泡の使い方を学習していることを発見した。

「細胞外小胞とも呼ばれるこれらの脂質泡の重要な機能は、単離して研究することが難しいため、何十年も無視されてきました」と、研究プロジェクトを主導したUCRの微生物学および植物病理学の教授、Hailing Jinは述べた。

“Now we know the mold, just like its plant hosts, also uses extracellular vesicles to protect and deliver what amount to weapons — small RNARibonucleic acid (RNA) is a polymeric molecule similar to DNA that is essential in various biological roles in coding, decoding, regulation and expression of genes. Both are nucleic acids, but unlike DNA, RNA is single-stranded. An RNA strand has a backbone made of alternating sugar (ribose) and phosphate groups. Attached to each sugar is one of four bases—adenine (A), uracil (U), cytosine (C), or guanine (G). Different types of RNA exist in the cell: messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), and transfer RNA (tRNA)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">植物の免疫システムに関与する遺伝子を沈黙させるRNA分子」とジン氏は語った。

農産物に生える灰色カビ。 クレジット: ヘイリン・ジン/UCR

This finding is detailed in the journal Nature Communications<em>Nature Communications</em> is a peer-reviewed, open-access, multidisciplinary, scientific journal published by Nature Portfolio. It covers the natural sciences, including physics, biology, chemistry, medicine, and earth sciences. It began publishing in 2010 and has editorial offices in London, Berlin, New York City, and Shanghai. " data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Nature Communications では、研究者らは、灰色カビがこれらの脂質ベースの泡の中で毒性の RNA を分泌するだけでなく、特定のタンパク質がカビの泡生成能力の鍵であることを示しています。

タンパク質、テトラスパニンが泡の表面に現れます。 研究者らは、カビのテトラスパニン生成能力を排除すると、泡を分泌して送達するカビの能力が大幅に低下することを発見した。

「小胞のこの重要な構成要素をノックアウトすれば、宿主の免疫を抑制する低分子RNAやその他の分子という武器を届ける小胞の能力を弱めることができる」とジン氏は述べた。

以前、同じ研究チームは、真菌が小さなRNA分子を生成できるようにする遺伝子も特定した。 これらの遺伝子と、真菌によるテトラスパニンの生成を可能にする遺伝子をノックアウトすれば、灰色かび病を抑制する新世代の「RNA 殺菌剤」が可能になるだろう。