土壌のダメゾット燻蒸処理後の微生物含有有機肥料添加の効果について

Pest Integrated Management Key Laboratory of China Tobacco, Tobacco Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qingdao, Chinaらのグループは、土壌のダメゾット燻蒸処理後の微生物含有有機肥料添加の効果について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9891460/

作物を連作すると、土壌中の病原体が増えやすくなります。例えば、なすの連作は青枯病の深刻な発生につながり、スイカの連作は萎凋病の深刻な発生につながり、ショウガの連作はショウガの深刻な伝染病につながる可能性があります。これは、土壌の栄養バランスを崩すだけでなく、土壌の生物学的特性を悪化させ、結果として土壌の細菌叢を崩壊させ、作物の収量と土壌環境に深刻な害をもたらすからです。燻蒸後に生物的防除剤または有機肥料を使用すると、土壌細菌叢の回復を促進し、土壌の微生物的な肥沃さを改善することで、燻蒸剤の悪影響を排除できます。このようにして、燻蒸材処理に加えての微生物含有有機肥料の施肥は、この分野で注目されている研究テーマとなっています。

本研究では、ダゾメット燻蒸後に、Junweinong および Junlisu 微生物含有有機肥料を施肥し、その効果について研究しています。ダゾメット燻蒸後のこれら二つの微生物含有有機肥料の施肥は、根圏土壌の利用可能なリン、利用可能なカリウム、および有機物含有量を大幅に減少させました。これは、植物がこれらの栄養素をより多く吸収できた結果であることを意味します。燻蒸後に微生物含有有機肥料を施肥することで、土壌のpHが上昇しました。土壌のpH は、土壌の健康に影響を与える重要な要因であり、例えば、たばこの黒根腐れ病は、pH 4.8 ~ 5.8 で発生率が高くなし、アブラナ科植物のリゾクトニア病および菌核病は、酸性土壌で発生しやすく、土壌酸性度を変化させた後のpH 7.2 ~ 7.4ではほとんど発生しません。
燻蒸後にこれら部生物含有有機肥料を施肥した場合、微生物の多様性に大きな影響を与えることなく、根圏細菌の存在量を増加させました。具体的には、Gaiella、norank_f_Vicinamibacteraceae、Flavisolibacter などの細菌や、Peroneutypa、Olpidium、Microascus などの菌類が大幅に増加し、根圏細菌叢の組成が変化していました。これらの微生物は、植物の病気に対する耐性を高め、栄養摂取を促進する上で重要な役割を果たします。更に、ダゾメット燻蒸後の微生物含有有機肥料の施肥は、根圏土壌における13種類のアミノ酸代謝、ピルビン酸代謝、TCAサイクル、およびペントースリン酸経路に関する機能遺伝子の相対的発現量を増加させていました。

土壌の栄養状態と農業気候条件・気象要因によって最適な善玉根圏細菌の組み合わせが異なる

Soil and Environmental Biotechnology Division, National Institute for Biotechnology and Genetic Engineering College, Pakistan Institute of Engineering and Applied Sciences (NIBGE-C, PIEAS), Punjab, Pakistanらのグループは、土壌の栄養状態や農業気候条件/気候要因によって、最適な善玉根圏細菌の組み合わせが変化すると報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9878846/

持続可能な農業を実現する上において、バイオスティミュラントの重要性はその言を待たないのですが、気候条件/気象要因および土壌栄養状態という複雑な環境条件下にある農業システムにおいて、競争力のあるリン酸可溶化細菌 (PSB)の接種とはどうあるべきなのか?という問題に対する統合的な解決策は未だに開発されていません。

本研究で使用された細菌株は、パキスタンのさまざまな農業生態学的ゾーンで栽培された小麦の根圏土壌から分離されたPSBの大規模なコレクションのサブセットであります。本研究で使用されるすべての菌株は、複数の植物成長促進属性、すなわちリン酸塩可溶化、亜鉛可溶化、インドール酢酸生産、および有機酸生産を持っていることが確かめられているものです。

この大規模な根圏細菌のコレクションの中から3種類の異なった根圏細菌の組み合わせが設計されました。
組合せ-1, Enterobacter spp. ZW32, Ochrobactrum sp. SSR, Enterobacter spp. ZW9.
組合せ-2, Enterobacter spp. D1, Ochrobactrum sp. SSR, Pantoea sp. S1
組合せ-3, Bacillus sp. TAYB, Ochrobactrum sp. SSR, Pseudomonas sp. TJA

興味深いことに、これら根圏細菌の組み合わせは、それぞれ異なった土壌・気候条件下でさまざまな小麦の生育パラメーターを改善しました。
例えば、最大収量 (5,390 kg/ha) は、サイト2 での組合せ-1接種の結果として観察され、サイト3 (5,240 kg/ha) とサイト1 (4,806 kg/ha) がそれに続きました。組合せ-2の場合では、最大収量 (5,324 kg ha-1) が組合せ-2をサイト6に接種した場合で得られ、続いてサイト5 接種した結果となりました (4,806 kg/ha)。組合せ-3の効果は、組合せ-1および組合せ-2と比較してそれほど有意ではありませんでした。しかし、20%減肥料した状態に比べるとその効果は明白に出ています。

このように、農薬の広範な使用によって引き起こされる土壌汚染を削減するためには、PSBの接種効果の維持とそれによるP栄養素の取り込みの強化を発揮させることが必要であり、この目的を実現するために、本研究は、土壌の根圏細菌を含む生物学的健康状態と農業気候条件を統合して理解する必要性を初めて示した一例となっています。

ビール酵母マイクロカプセルの免疫受容体の相互作用を標的とする経口ドラッグデリバリーシステムの可能性

REQUIMTE-LAQV, Department of Chemistry, University of Aveiro, Portugalらのグループは、ビール酵母マイクロカプセル(BSY)を用いる経口ドラッグデリバリーシステムの可能性について述べています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9857821/

BSYマイクロカプセルは、1M KOHまたは4M KOHによるアルカリ抽出法、または180℃或いは200℃での亜臨界水抽出(SWE)法を用いて抽出されました。得られたマイクロカプセルは、胃腸の消化状態を模倣したin vitro 消化 (IVD) で処理されました。消化されなかった物質は、マイクロカプセルの凝集と変形が見られるにもかかわらず、球形を維持し、(β1→3)-グルカンが豊富な構造となっていました。

SWE抽出マイクロカプセルのIVD処理から得られた可溶性多糖類はDectin-1と相互作用し、1M KOH抽出マイクロカプセルのIVD処理で放出されたものはDC-SIGNと相互作用し、4M KOH抽出および 180℃SWE抽出マイクロカプセル可溶化多糖類は、Dectin-2 と相互作用することが確認されました。

これらの結果は、生物医学的応用のための経口ドラッグデリバリーシステムとして、BSYマイクロカプセルが使用できるという可能性を示しています。

Burkholderia oklahomensis agglutinin (BOA) レクチンは、効果的にSARS-CoV-2の多くの変異株の感染を阻止できる

Department of Structural Biology, University of Pittsburgh School of Medicine, Pittsburgh PA, USAらのグループは、Burkholderia oklahomensis agglutinin (BOA) レクチンは、効果的にSARS-CoV-2の多くの変異株の感染を阻止できると報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9810211/

本研究において、BOAレクチンが効果的にSARS-CoV-2の多くの変異株の感染を阻止できることが示されています(下表は、SARS-CoV-2変異株の種類とそれぞれに対するEC50の値をまとめたもの)。

SARS-CoV-2の変異株における糖鎖修飾には大きな違いがないことは良く知られています。恐らくこのことによって、そしてまたBOAレクチンが効果的にウイルス上のスパイクタンパク質同士の架橋を可能にしたり、或いはまたウイルス間をまたいでスパイクタンパク質を架橋することによってSARS-CoV-2の感染を不活化しているものと考えられます。

実際、BOAレクチンにはふたつのドメインがあり、結果として4個の糖鎖結合部位が存在し、それらが下図に示すようなウイルス内、ウイルス間のスパイクタンパク質の架橋を可能にしているものと思われます。

lectibody:レクチンとscFC抗体の二重特異性を持つ人工分子を癌治療に用いる方法

Faculty of Biology, University of Freiburg, Freiburg, Germanyらのグループは、細胞障害性T-リンパ球を動員すると同時に、癌細胞上の腫瘍関連抗原に結合する”lectibody”を、癌治療の新しいモダリティとして報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9733292/

lectibodyは、志賀毒素のBサブユニットに抗CD3単鎖抗体フラグメントを結合させることによって実現されました。悪性癌細胞に発現する腫瘍関連スフィンゴ糖脂質グロボトリアオシルセラミド (Gb3) は志賀毒素のB サブユニット(レクチンの一種)によって選択的に認識され、T-細胞上のCD3受容体は、抗CD3結合分子としての単鎖抗体フラグメント(scFv)OKT3によってターゲティングされます。

この基本概念の正しさを証明する為に、Gb3抗原の発現量が異なるふたつのヒト結腸腺癌細胞株、HT-29およびLS-174、をlectibodyで標的しました。 HT-29細胞株は多量のGb3を発現しますが、対照的に、LS-174細胞株は非常に少量のGb3を発現するか、或いは全く発現しません。以下のように、癌細胞の殺傷活性は、標的細胞の表面におけるGb 抗原の存在量と強く相関することが示されました。

野生小麦の根圏に存在する優れた善玉菌(シュードモナスとエンテロバクター)

UMR IPSiM, Université de Montpellier, Institut Agro, CNRS, Montpellier, Franceらのグループは、野生小麦の祖先の根圏から分離されたふたつの窒素固定能を持つ善玉菌について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9740669/

野生コムギの祖先の根圏からふたつの善玉菌、シュードモナス BPMP-PU-28 とエンテロバクター BPMP-EL-40、が分離されました。これらの菌株は、植物の成長に必要な土壌中の窒素の利用可能性が制限されている場合に、植物の成長を助けることが示されています。

これらの善玉菌から得られた培養上清は、以下に示すように、根尖部の根毛密度と長さに顕著な影響を与えていました(左がコントロール、右がシュードモナスの場合)。

これらのバクテリアからの分泌物には次のような特徴がありました。

AHL N-テトラデセノイル-L-ホモセリン ラクトン (TDHL) が、BPMP-PU-28 および BPMP-EL-40 からの分泌物として発見されています。 AHLは、細菌のクオラム・センシングと細菌のコミュニケーション・ネットワークに関与しており、植物の成長にプラスの効果をもたらし、植物受容体によって認識されることで、植物遺伝子発現の変更につながる可能性があります。

細菌の分泌物にはアミノ酸が検出されませんでしたが、幾つかの環状ペプチドが存在したことにも注意する必要があります。AHLとともに、環状ペプチドはクオラム・センシングに関与することが示されています。クオラム・センシングで役割を果たすことに加えて、環状ペプチドは、植物ホルモンの模倣物として機能することで、サリチル酸、エチレン、およびジャスモン酸シグナル伝達経路を昂進させます。

AHL と環状ペプチドに加えて、分泌物として同定された代謝産物の多くは、例えば抗生物質として作用作用したり(同定された代謝産物の約 18% が抗生物質効果を持つことが期待できます)、あるいは、栄養素の吸収を改善するという形で植物の成長促進に役割を果たす可能性もあります。

大豆の栽培土壌にキチンを添加した場合の根圏細菌叢の特徴的な変化

Key Laboratory of Mollisols Agroecology, Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Harbin, China, らのグループは、大豆の栽培土壌にキチンを添加した場合の根圏細菌叢の変化について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9730418/#SM1

キチンの土壌への添加は、大豆連作の障害を軽減する有望な方法と考えられていますが、その根底にあるメカニズムは不明のままです。

そこで、本研究においては、キチン添加による根圏細菌叢の変化が評価されました。
細菌のOTUレベルでは、キチン添加は、ストレプトマイセス、スフィンゴモナス、バチルス、メソリゾビウム、およびニトロスピラの相対存在量を有意に増加させました。
真菌の門レベルでは、キチン添加は、接合菌門の相対存在量を著しく増加させ、逆に、フザリウム、パラフォマ、シリンドロカルポン、およびセプトリアらの植物病原体の相対存在量を大幅に減少させました。

エクソソーム表面のCD63の細胞外ループに特異的な糖鎖修飾を施し、DDSのターゲティング性能を向上させる

Biomolecular Medicine, Division of Biomolecular and Cellular Medicine, Department of Laboratory Medicine, Karolinska Institute, Huddinge Swedenらのグループは、エクソソーム表面の糖鎖修飾をエンジニアリングして細胞へのターゲティング性能を改善しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9719568/

エクソソームは、さまざまな化学および生物学的薬物の送達のための有望なキャリアであると考えられています。 エクソソームの細胞へのターゲティング性能を向上させるために、目的の糖鎖を発現するようにエクソソームをエンジニアリングしています。
エクソソームを産生する細胞に対して、CD63の大きな細胞外ループに糖鎖修飾ドメイン(GD)を挿入し、フコシルトランスフェラーゼ VII(FUT7)または IX(FUT9)をも共発現するように遺伝子操作を行いました。 P19(19-mer、PSGL-1由来)および CTP(28-mer、β-絨毛性ゴナドトロピン由来)が潜在的なsLeXペプチド キャリア(すなわち、グリコシル化ドメインとして)として選択されました。 FUT7とPSGL-1の組み合わせは、sLeXの発現を上昇させ、FUT9とPSGL-1の組み合わせは、LeX のそれを上昇させました。

この戦略を通じて、2種類の糖鎖リガンド、sLeXおよびLeXのエクソソーム上の表面発現が実証され、活性化された内皮細胞および樹状細胞に対してそれぞれ高い特異的なターゲティング性能が示されています。

トウモロコシの種子に昆虫病原糸状菌とトリコデルマをプライミングすることでトウモロコシの収量が増加

State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pest, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing, Chinaらのグループは、トウモロコシの成長と昆虫による食被害に対する耐性を高めるための昆虫病原菌の種子プライミングを用いた方法の有用性について報告しています。
https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-022-03949-3

アジア アワノメイガは、トウモロコシに最も被害を与える害虫であり、東および東南アジアで年間約 600 万から 900 万トンの収量損失を引き起こしています。

種子プライミングは、現在、作物の非生物的および生物的ストレス耐性、収量、および成長を促進する最も有望な技術のひとつと考えられています。本研究においては、昆虫病原糸状菌(BB処理)とトリコデルマ(TA処理)を用いた種子のプライミングについて検討が行われています。

種子プライミングで得られた実験結果から、昆虫病原糸状菌の種子プライミングによるトウモロコシ収量と経済的収益の増加を推定したところ、BBとTAを同時に種子プライミングした場合(BT処理)において、2018年と2019年にそれぞれ 6811.62 KG/ha と 8117.45 KG/ha という最高の追加収量が得られた計算になりました(これはコントロールよりも 82 ~ 96% 増加しています)。BBとTAそれぞれによる種子プライミングでは、2018 年には、それぞれ 4518.06 (52.2%) と 2930.19 (3​​5.4%)、2019 年には、それぞれ 4688.58 (55.8%) と 3982.40 (47.5%) の追加収量が得られたという結果になりました。

昆虫病原糸状菌の種子プライミングの効果は、アワノメイガ幼虫の発育に見られ、幼虫の成長速度が大幅に低下するとともに、50%以上の幼虫が3齢期に到達することさえできずに死亡したことがわかりました。BT処理で13%という最低生存率が記録され、続いてBB処理で28%、TA処理で36% が記録されたのに対し、コントロールの生存率は94%でした。

アワノメガのストレスを受けた種子プライミングおよび非プライミングのトウモロコシの葉サンプルを、抗酸化物質、プロリン、およびクロロフィルの含有量について分析したところ、真菌株による種子プライミングは、非プライミングのコントロールと比較して、BT処理によって24時間で酵素活性が大幅に昂進していました。 BT処理によって、SOD、POD、プロテアーゼ、PPO、およびプロリン活性は、それぞれ最大 80.29、336、302、141、および65.8 倍と大幅に増強されていました。更に、アワノメイガのストレスは、すべての種子プライミング処理 (BB、TA、BT) で cis-OPDA、JA、および JA-Ile を大幅に増加させましたが、BT処理で最高の植物ホルモン含有量となり、特にBT処理はトウモロコシにおける JA代謝産物の産生の増強を誘導していました。

SARS-CoV-2陽性となった鼻腔サンプルにおける特徴的な糖鎖構造について

GLYcoDiag, 2 Rue du Cristal, 45100 Orléans, Franceらのグループは、ARS-CoV-2陽性となった鼻腔サンプルにおける特徴的な糖鎖構造についてレクチンを用いて解析しています。
https://www.mdpi.com/2075-4418/12/11/2860

ブログ記事にする事を止めたSARS-CoV-2ですが、ま、良いでしょう(笑)。

GlycoDIAGのGLYcoPROFILE® テクノロジーを用いて、SARS-CoV-2 陽性サンプルと陰性サンプルの間の糖鎖の違いが明確に示されました。
BPAとPHA-Eは、SARS-CoV-2 陽性サンプルから対照群を識別することができ、その蛍光強度は 3000 前後またはそれ以上でした。BPAは GalNAc 含有糖鎖を認識し、PHA-Eは二分岐複合体N-型糖鎖を認識します。更に、WFA (LacdiNAc に結合)、GSL-II (アガラクトに結合)、PHA-L (多分岐複合体N-型糖鎖に結合) らのレクチンも、SARS-CoV-2 陽性を区別できることが示されています。なお、HHAは、ネガティブコントロールとなり得ると考えられました。

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