この研究では、イネの根から分離された根圏共生菌 *Kosakonia oryziphila* NP19 が、植物の成長を促進する有望な生物農薬であり、*Pyricularia oryzae* によって引き起こされるイネいもち病の防除のための生物農薬であることを示しています。in vitro 実験は、Khao Dawk Mali 105 (KDML105) 品種のジャスミン米実生の新鮮な葉で行われました。結果は、NP19 が *Pyricularia oryzae* 分生子の発芽を効果的に阻害することを示しました。*Pyricularia oryzae* 感染は、次の 3 つの異なる処理条件で阻害されました。1 番目に、イネに NP19 をコロニー化させ、*Pyricularia oryzae* 分生子を接種しました。2 番目に、NP19 と *Pyricularia oryzae* 分生子の混合物を葉に適用しました。
根圏細菌 *Kosakonia oryziphila* NP1914イネの根（*Oryza sativa* L. cv. RD6）から分離された*Kosakonia oryziphila* NP19は、窒素固定、インドール酢酸（IAA）産生、リン酸溶解などの植物成長促進特性を有する。興味深いことに、*Kosakonia oryziphila* NP19はキチナーゼを産生する。14.*Kosakonia oryziphila* NP19をKDML105イネ種子に適用すると、イネいもち病感染後のイネの生存率が向上した。本研究の目的は、(i) *Kosakonia oryziphila* NP19のイネいもち病に対する阻害メカニズムを解明すること、および(ii) *Kosakonia oryziphila* NP19のイネいもち病防除効果を調査することである。
栄養素は植物の成長と発達において重要な役割を果たし、さまざまな微生物病を制御する要因として機能します。植物のミネラル栄養は、病害抵抗性、形態的または組織的特徴、および病原性、つまり病原体に対する生存能力を決定します。リンはフェノール化合物の合成を増加させることで、いもち病の進行を遅らせ、その深刻度を軽減することができます。カリウムは一般的に、いもち病、細菌性葉斑病、葉鞘斑病、茎腐病、葉斑病など、多くのイネ病の発生を減少させます。Perrenoud による研究では、高カリウム肥料がイネの真菌病の発生を減少させ、収量を増加させることも示されました。多くの研究で、硫黄肥料が作物の真菌病原体に対する抵抗性を向上させることが示されています。27マグネシウム（クロロフィルの成分）の過剰摂取は、イネいもち病の原因となる。21亜鉛は病原体を直接殺すことができ、それによって病気の重症度を軽減する。22圃場試験の結果、圃場土壌中のリン、カリウム、硫黄、亜鉛の濃度は鉢植え実験よりも高かったものの、いもち病は依然としてイネの葉を通して蔓延した。相対湿度と気温が病原菌の強い繁殖に適さないため、土壌養分はいもち病の防除にはあまり効果的ではない可能性がある。
野外試験では、Stenotrophomonas maltophilia、P. dispersa、Xanthomonas sacchari、Burkholderia multivorans、Burkholderia diffusa、Burkholderia vietnamiensis、およびC. gleumがすべての処理区で検出された。Stenotrophomonas maltophiliaは、コムギ、オート麦、キュウリ、トウモロコシ、ジャガイモの根圏から分離されており、生物防除効果を示している。活動Colletotrichum nymphaeaeに対しても効果があると報告されている。28 さらに、P. dispersaは黒色に対しても効果があると報告されている。腐敗サツマイモ。29 さらに、Xanthomonas sacchariのR1株は、Burkholderiaによって引き起こされるイネいもち病および穂腐病に対して拮抗作用を示した。グルマ。30Burkholderia oryzae NP19は、発芽中にイネ組織と共生関係を確立し、一部のイネ品種にとって固有の共生菌となることができる。他の土壌細菌は移植後にイネに定着することができるが、いもち病菌NP19は、一度定着すると、この病気に対するイネの防御機構の複数の要因に影響を与える。NP19は、P. oryzaeの増殖を50%以上抑制するだけでなく（オンライン付録の補足表S1を参照）、圃場試験においてNP19を接種または定着させたイネ（RBf、RFf-B、およびRBFf-B）の葉のいもち病病斑の数を減らし、収量を増加させる（図S3）。
いもち病の原因菌であるイネいもち病菌（Pyricularia oryzae）は、感染時に宿主植物から栄養分を必要とする半栄養性菌類である。植物は真菌感染を抑制するために活性酸素種（ROS）を生成するが、イネいもち病菌は宿主が生成するROSに対抗するために様々な戦略を用いる。31ペルオキシダーゼは、細胞壁タンパク質の架橋、木部壁の肥厚、活性酸素種の産生、過酸化水素の中和など、病原体に対する抵抗性において役割を果たしていると考えられている。32抗酸化酵素は、特定の活性酸素種（ROS）除去システムとして機能する可能性がある。スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）とペルオキシダーゼ（POD）は、その抗酸化特性によって防御反応の開始を助け、SODは第一線の防御として機能する。33イネでは、*Pyricularia oryzae*や*Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*などの植物病原菌に感染すると、植物ペルオキシダーゼ活性が誘導されます。32この研究では、*Magnaporthe oryzae* NP19 がコロニー形成および/または接種されたイネでペルオキシダーゼ活性が増加しましたが、*Magnaporthe oryzae* はペルオキシダーゼ活性に影響を与えませんでした。スーパーオキシドジスムターゼ (SOD) は、H₂O₂ シンターゼとして、O₂⁻ を H₂O₂ に還元する反応を触媒します。SOD は、植物体内の H₂O₂ 濃度をバランスさせることで、さまざまなストレスに対する植物の抵抗性に重要な役割を果たし、さまざまなストレスに対する植物の耐性を高めます³⁴。この研究では、ポット実験において、*Magnaporthe oryzae* 接種後 30 日 (30 DAT) に、RF 群と RBF 群の SOD 活性は、それぞれ R 群よりも 121.9% および 104.5% 高く、*Magnaporthe oryzae* 感染に対する SOD の応答を示しています。ポット実験と圃場実験の両方で、接種後30日目のイネいもち病菌NP19を接種したイネのSOD活性は、接種していないイネのSOD活性よりもそれぞれ67.7%と28.8%高かった。植物の生化学的応答は、環境、ストレス源、植物の種類によって影響を受ける³⁵。植物の抗酸化酵素活性は、環境要因によって直接影響を受け、環境要因は植物の微生物群集を変化させることで植物の抗酸化酵素活性に影響を与える。
本研究で使用したイネいもち病菌（Kosakonia oryziphila NP19、NCBIアクセッション番号PP861312）は、13タイのナコンパノム県（北緯16°59′42.9″、東経104°22′17.9″）のイネ品種RD6の根から分離された菌株。この菌株を栄養ブロス（NB）中で30℃、150rpmで18時間培養した。細菌濃度を算出するために、細菌懸濁液の600nmにおける吸光度を測定した。細菌懸濁液の濃度は、10⁶滅菌脱イオン水を用いた CFU/mL (dH₂O) イネいもち病菌 (Pyricularia oryzae) をポテトデキストロース寒天培地 (PDA) にスポット接種し、25℃で7日間培養した。菌糸体を米ぬか寒天培地 (脱イオン水に溶解した米ぬか 2% (w/v)、ショ糖 0.5% (w/v)、寒天 2% (w/v)、pH 7) に移し、25℃で7日間培養した。感受性イネ品種 (KDML105) の滅菌葉を菌糸体上に置き、分生子を誘導し、紫外線と白色光の組み合わせで25℃で5日間培養した。菌糸体と感染した葉の表面を滅菌した0.025% (v/v) Tween 20溶液10 mlで優しく拭き取り、分生子を採取した。菌液を8枚重ねのガーゼで濾過し、菌糸、寒天、およびイネの葉を除去した。懸濁液中の分生子濃度を5×10⁵個/mlに調整し、その後の分析に用いた。
Kosakonia oryziphila NP19 細胞の新鮮な培養物を 37 °C で 24 時間 NB 培地で培養して調製した。遠心分離 (3047 × g、10 分) 後、細胞ペレットを回収し、10 mM リン酸緩衝生理食塩水 (PBS、pH 7.2) で 2 回洗浄し、同じ緩衝液に再懸濁した。細胞懸濁液の吸光度を 600 nm で測定し、約 1.0 の値を得た (栄養寒天プレートに塗布して決定した 1.0 × 10⁷ CFU/μl に相当)。P. oryzae の分生子は、PBS 溶液に懸濁し、血球計算盤を使用して計数することにより得られた。*K. oryziphila* NP19 および *P.葉塗抹実験では、K. oryziphila*の分生子をそれぞれ1.0 × 10⁷ CFU/μLおよび5.0 × 10²分生子/μLの濃度で新鮮なイネの葉上に調製した。イネのサンプル調製方法は次のとおりである。イネの苗から長さ5 cmの葉を切り取り、湿らせた吸収紙を敷いたペトリ皿に置いた。5つの処理グループを設定した。(i) R: 細菌を接種していないイネの葉を対照とし、0.025% (v/v) Tween 20溶液を添加した。(ii) RB + F: K. oryziphila NP19を接種したイネに、イネいもち病菌の分生子懸濁液2 μLを添加した。 (iii) R + BF: R群のイネに、いもち病菌分生子懸濁液とK. oryziphila NP19の混合液4 μl（体積比1:1）を添加した。(iv) R + F: R群のイネに、いもち病菌分生子懸濁液2 μlを添加した。(v) RF + B: R群のイネに、いもち病菌分生子懸濁液2 μlを添加し、30時間培養した後、同じ場所にK. oryziphila NP19 2 μlを添加した。すべてのペトリ皿を25℃で30時間暗所で培養した後、連続光下に置いた。各群は3連で作成した。72時間の培養後、植物組織を走査型電子顕微鏡（SEM）で観察および分析した。簡単に説明すると、植物組織を2.5%（v/v）グルタルアルデヒドを含むリン酸緩衝液で固定し、一連のエタノール溶液で脱水した。二酸化炭素を用いた臨界点乾燥後、試料に金をスパッタコーティングし、最後に走査型電子顕微鏡で観察した。15
投稿日時：2025年12月15日
