アーカイブ: 2022年10月6日

Department of Nutritional Crop Physiology, Institute of Crop Science, University of Hohenheim, Stuttgart, Germanyらのグループは、窒素肥料の違いで、冬小麦のうどんこ病（Bgt)や立ち枯れ病（Ggt）の蔓延に大きな違いが生まれると報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9500508/

本研究では、カルシウム硝酸塩、アンモニウム、シアナミドなどの窒素源が冬小麦のうどんこ病や立ち枯れ病の蔓延に及ぼす影響を調査し、窒素肥料と病原菌の間の相互作用に根圏細菌叢の変化がどのように関係しているかについて考察しています。

うどんこ病菌を接種した小麦は、カルシウム硝酸塩またはシアナミドで施肥した場合、アンモニウムで施肥した場合よりも、最大 80% うどん粉病の発症が少なくなりました。

根圏バクテリアの豊富さは 720 から 969 の ASV の範囲であり、窒素肥料間で差はなく、その組成についても窒素肥料の影響をほとんど受けませんでした。しかし、菌類については、無施肥の土壌とアンモニウム処理でより高くなり、カルシウム硝酸塩を施肥された土壌で最も低くなっていました。

Department of Anesthesiology, Show Chwan Memorial Hospital, Changhua 50008, Taiwanらのグループは、ドセタキルに対して耐性を持つに至った前立腺がんの治療にフコイダンとドセタキセルの併用が効果的であると報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9500773/

前立腺がんの標準治療は、アンドロゲン抑制療法 (ADT) です。ホルモン感受性の前立腺がんは ADT で治癒可能ですが、ほとんどの患者は去勢抵抗性前立腺がんおよび転移性前立腺がんに進行します。ドセタキセル治療は、このような患者の生存率を改善するために投与されます。ドセタキセルは、タキサン系の薬物に属する化学療法剤です。ドセタキセル ベースの化学療法は、延命効果を示しており、去勢抵抗性前立腺がんおよび転移性前立腺がんの主要な治療法としてしようされていますが、それにもかかわらず、半年間の治療後には、去勢抵抗性前立腺がんおよび転移性前立腺がんがドセタキセル耐性を持つにいたるということが緊急の臨床的懸念として浮上しています。

一方、褐海藻に由来するフコイダンは、複雑な硫酸化多糖類の構造を持ち、抗がん効果を示し、P-セレクチンに結合することが知られています。

本研究では、ドセタキセル耐性を持つ DU/DX50 細胞に対するフコイダンとドセタキセルの組み合わせが、以下に示すように強力な相乗的抗がん効果を示すことが実証されています。

本研究においては、更に、フコイダンがDU/DX50細胞の遊走・浸潤を抑制することも観察されました。 IL-1R、IKKα、NF-κB p50、およびCox2のタンパク質の発現量が、フコイダンの濃度の増加に伴って減少することから、がん細胞の移動、浸潤、およびがん細胞生存率の減衰は、フコイダンとP-セレクチンの結合による効果であり、NFκB p50 および Cox-2 のレベルの低下を含むIL-1R シグナル伝達経路のダウンレギュレーションの結果であると考えられました。ここで、IKKα および NF-κB p50 が癌細胞の増殖と転移に関与し、Cox2 の活性化が腫瘍の増殖と化学療法および放射線療法に対する耐性を促進することが別途知られているということを思い出しましょう。

North Central Agriculture Research Laboratory, USDA-ARS, Brookings, SD, USAらのグループは、小麦の根圏土壌から由来の細菌から人工的な根圏細菌集団を作り、その小麦の根腐れ病の原因であるリゾクトニア・ソラニ菌AG8に対する阻害効果などについて報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9473337/

リゾクトニア・ソラニ菌AG8 によって引き起こされる小麦根腐れ病に対する 14種の単一根圏細菌株と 10種の小麦の根圏土壌由来の根圏細菌を含む人工的な根圏細菌集団（SynComs）を、温室内の土壌で評価しました。 これらを接種して３週間後、AG8 を接種した土壌 (CK1, CK2) での小麦の成長と比較して、幾つかの単一細菌株で処理した小麦と SynComs は、程度の差はあれ、小麦の根腐れを減少させました。その中で、単一の細菌株 (シュードモナス属 B5、ロドコッカス エリスロポリス B43、クリセオバクテリウム ソルダネリコーラ P38、およびペドバクター属 P44) および SynComs (C1、C3、C4、C7、C8、C9、および C10) で処理した小麦は、小麦の根腐れ病を大幅に減少させました。 更に、単一の細菌株 (シュードモナス属 B5 および B11、およびクリセオバクテリウム属 B7) および SynComs (C1、C4、C7、C8、C9、および C10) で処理された小麦の新鮮な根の重量は、AG8を接種したコントロールよりも増加していました。

SynCom 1(C1): Pseudomonas sp. B5, Pseudomonas sp. B11, Pseudomonas sp. B12, Pseudomonas sp. P25の4種
SynCom 2(C2): Chryseobacterium sp. B7, Chryseobacterium soldanellicola P38, Chryseobacterium sp. P43の4種
SynCom 3(C3): Sphingomonas sp. B17, Cupriavidus campinensis B20, Asticcacaulis sp. B27, Rhodococcus erythropolis B43の4種
SynCom 4(C4): Cupriavidus campinensis B20, Asticcacaulis sp. B27, Rhodococcus erythropolis B43, Chryseobacterium soldanellicola P38の4種
SynCom 5(C5): Cupriavidus campinensis B20, Rhodococcus erythropolis B43, Janthinobacterium lividum BJ, Chryseobacterium soldanellicola P38の4種
SynCom 6(C6): Streptomyces sp. B6, Chryseobacterium sp. B7, Pseudomonas sp. B12, Sphingomonas sp. B17の4種
SynCom 7(C7): Pseudomonas sp. B5, Streptomyces sp. B6, Chryseobacterium sp. B7, Pseudomonas sp. B11の4種
SynCom 8(C8): Pseudomonas sp. B12, Sphingomonas sp. B17, Cupriavidus campinensis B20, Asticcacaulis sp. B27の4種
SynCom 9(C9): Pseudomonas sp. B12, Rhodococcus erythropolis B43, Janthinobacterium lividum BJ, Pedobacter sp. P44の4種
SynCom 10(C10): 14種の根圏細菌をすべて含む

Laboratory of Virology and Chemotherapy, Rega Institute, Department of Microbiology, Immunology and Transplantation, KU Leuven, Belgiumらのグループは、UDAレクチンのSARS-CoV-2に対する抗ウイルス効果いついて報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9468479/

UDA は、報告されているレクチンの中で最小の植物レクチンのひとつです。そして、糖タンパク質上の GlcNAc およびハイマンノース型糖鎖に特異的に結合するとされています。

UDA は、Vero E6 細胞における初期のWuhan-Hu-1株のウイルス複製を防止するだけでなく (IC₅₀ = 225 nM)、アルファ、ベータ、ガンマなど、幾つかの SARS-CoV-2 変異株の複製も防止することが示されました (IC<sub = 115 ～ 171 nM)。更に、UDA は、U87.ACE2+ 細胞において、最近流行しているオミクロン変異株に対して抗ウイルス活性を発揮することも確認されました (IC₅₀ = 0.9 µM)。

SPRを用いた結合解析からは、UDA は直接的にRBDの競合として機能しておらず、最も強い相互作用部位は RBD に位置していないことが示されました。

自己組織化する複雑系に対しては、主成分解析のように多項目を組み合わせた特徴抽出とそのクラスタリング解析手法が良く使われます。逆に言えば、それしか身近に良い解析方法論がないということです。自己組織化する複雑系では、全体の性質はしばしば構成要素についての知識だけでは理解も予測もできないことがあり、システムの構成要素間の相互作用が新しい構造と機能を生み出し、その新しい構造や機能が大きなスケールで出現するようになります。
根圏細菌叢にしても、善玉菌がある閾値を超えると、日和見菌が味方になって相乗効果が顕著に出現する、みたいなこともあり得ると思います。逆も真で、悪玉菌がある閾値を超えると一気に植物が死んでしまう。

そういう根圏細菌叢という複雑系の特徴抽出（即ちパターン認識）をどうやって現場（農場）で行うのかということが問題です。研究現場では、根圏細菌叢の網羅的16S rRNAリード解析と、得られるビッグデータを駆使したコンピュータ解析から、そこにひそむ目に見えないパターンをあばき出して可視化する、こういう手法もあるとは思います。しかし、そんな手法が現場で使えるでしょうか？こういう仕事は論文の世界に留まると思います。研究者しか使えない技術は世の中に広がりません。誰でもが簡単に使える技術でないと最終的には事業として成功しません。誰でもが使えるという事は、安い技術でなければなりませんし、即座に結果が得られるものでなくてはなりません。

根圏細菌として代表的な善玉菌と言われているものには、バチルス、シュードモナス、ストレプトマイセス、アルスロバクターらがあり、エンテロバクターやバルクホルデリアも善玉でしょう。
そのような代表的な善玉細菌と悪玉細菌の細菌分類を下記に書き出します。
まずは善玉菌、
アクチノバクテリア門→アクチノバクテリア網→ストレプトマイセス目→ストレプトマイセス科→ストレプトマイセス属（善玉）
プロテオバクテリア門→γ-プロテオバクテリア網→シュードモナス目→シュードモナス科→シュードモナス属（典型的善玉）
プロテオバクテリア門→γ-プロテオバクテリア網→エンテロバクター目→エンテロバクター科→エンテロバクター属（善玉）
プロテオバクテリア門→β-プロテオバクテリア網→バルクホルデリア目→バルクホルデリア科→バルクホルデリア属（善玉）
ファーミキューテス門→バチルス網→バチルス目→バチルス科→バチルス属（典型的善玉）
アクチノバクテリア門→アクチノバクテリア網→アクチノバクテリア目→マイクロコッカス科→アルスロバクター属（善玉）
そして悪玉菌、
アスコミコタ門→フンタマカビ網→ボタンタケ目→アカツブタケ科→フサリウム属（典型的悪玉）

してみると、アクチノバクテリア門、プロテオバクテリア門、ファーミキューテス門を捕まえられれば、根圏の大きな傾向が把握できそうに思われます。
因みに、プロテオバクテリア門はグラム陰性細菌であり、アクチノバクテリア門、ファーミキューテス門はグラム陽性細菌です。

College of Environment, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032, Chinaらのグループは、フミン酸 (HA) は、温室栽培のトマトに対する優れた有機肥料になる可能性があると報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9434616/

温室栽培における土壌への化学肥料の悪影響のために、今日では、有機肥料や生物肥料の使用によって土壌肥沃度の低下を回避する管理法が非常に着目されています。フミン酸は腐植の成分であり、天然成分でもあり、病気や植物へのストレスの軽減、収穫量の増加に効果があります。実際、様々な研究によって、野菜生産におけるフミン酸の適用は、植物の一次および二次代謝を改善し、収穫量と品質を向上させ、害虫や病気を減少させることが示されています。フミン酸は、土壌中の微生物活性を高めることにより、土壌有機物の分解を促進することができます。さらに、フミン酸は植物の代謝に影響を与えることによって根からの分泌物のプロファイルが変化し、根圏微生物群集の構造にも影響を与えます。実際、根圏細菌叢の二次元主成分解析の結果は、コントロール、フミン酸、有機肥料がそれぞれ異なったクラスターを形成することを示しました。

ここで、フミン酸(HA)、厩肥（きゆうひ）(FM)、市販の有機肥料(COF)、コントロール(CK)