オリーブ園の細菌が、キシレラ対策の鍵を握る可能性がある

研究者らによると、特定の微生物は、二次免疫系のような生物学的利点をもたらすことが分かった。

ハエン大学の研究チームは、オリーブの木の葉や土壌に生息する休眠状態の細菌群を特定し、それらが環境的なストレスから木を守っていることを明らかにした。

遺伝子解析により、いくつかの微生物が、二次免疫系に似た生物学的利点をもたらしていることが明らかになった。研究者たちは、この発見が、致命的な病原菌であるキシレラ・ファスティディオサと戦うための天然の生物農薬の開発につながることを期待している。

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キシレラ・ファスティディオサは、2008年にコスタリカから1本のコーヒーの苗が持ち込まれたことで、イタリアに侵入したと考えられています。

致命的なオリーブ急速衰退症候群を引き起こすキシレラ・ファスティディオサは、過去15年間にわたりヨーロッパで広範囲に蔓延しており、その経済的影響は年間55億ユーロ以上に達すると推定されている。

現在、この細菌を根絶するための効果的な野外防除法がないため、その管理は大きな課題となっています。

しかし、『Microbiology Spectrum』誌に掲載された研究論文の中で、研究者たちは、この病原菌と闘う鍵となる可能性のあるバチルス属（Bacillus spp.）の細菌群を特定しました。

Xylella fastidiosa

Xylella fastidiosa は、さまざまな植物病を引き起こすことで知られるグラム陰性菌です。この病原体は主に木部（根から植物の他の部分へ水分や養分を運ぶ役割を担う植物組織）に感染します。 Xylella fastidiosa は、幅広い植物種に感染し、経済的損失や環境被害をもたらすため、農業および林業において大きな懸念事項となっています。

この細菌は、植物の樹液を吸うシャープシューターやツユムシなどの媒介昆虫によって伝播します。これらの昆虫が感染した植物を吸汁すると、細菌を体内に取り込み、健康な植物を吸汁する際にその細菌を伝播させてしまいます。 Xylella fastidiosa は農作物と観賞用植物の両方に感染し、世界各地で壊滅的な被害をもたらしています。

Xylella fastidiosa が引き起こすよく知られた病気には、ピアース病、柑橘類斑点黄化病（CVC）、オリーブ急速衰退症候群（OQDS）などがあります。

Xylella fastidiosa を防除するための取り組みとしては、媒介昆虫を駆除するための殺虫剤の使用や、さらなる拡散を防ぐための感染植物の隔離・除去などが挙げられます。この細菌およびそれに関連する植物病害の蔓延を管理・防止するための、より効果的な戦略の開発に向けた研究が現在進行中です。

バチルス属の菌種は、医療、バイオテクノロジー、農業の分野で有用となる独特の特徴を持っています。

バイオ燃料、バイオポリマー、および生物活性分子の生産に使用することができます。農業分野では、植物の成長を促進し、バイオ肥料として機能し、成長を刺激し、病原菌を抑制することができるため、持続可能な農業において有望視されています。

バチルス菌をベースとしたバイオ肥料は、栄養素の利用効率、窒素固定、リンの可溶化、および植物成長調節物質の産生を促進することで、植物の成長と収量を向上させます。

また、これらの細菌は抗菌性化合物を生成し、費用対効果が高く、安定性を高めるために胞子を形成するため、化学農薬に代わる天然の選択肢となります。

Bacillus thuringiensis はその殺虫特性でよく知られていますが、B. subtilis や Bacillus amyloliquefaciens などの他の種も、さまざまな商業作物において生物的防除剤として成功裏に使用されています。

さらに、一部のバチルス属菌種がバクテリオシン（抗菌ペプチド）を産生する能力は、植物の処理において有望である。

小麦、ヒマワリ、ジャガイモなどの作物ではすでに実証されているが、ハエン大学のチームが実施した研究は、スペインのオリーブ園におけるそれらの存在と、一連の環境的課題に対する耐性を分析することに焦点を当てた。

ヒクメイト・アブリウエル氏の監督の下、同チームは、キシレラ・ファスティディオサ（Xylella fastidiosa）と戦うための生物農薬の開発を目的とした欧州のマリー・キュリー・イニシアチブである「SMART-AGRI-SPORE」プロジェクトに着手した。このプロジェクトでは、ハエンとマラガのオリーブ園から採取したバチルス属の細菌 417 種を分析しました。

研究者たちは、胞子を形成して越冬し、過酷な外部環境を乗り越え、条件が好転すると復活する能力を持つ細菌を特定しようと試みました。

これらの胞子は保護シールドとして機能し、細菌を極端な温度、放射線、有害な化学物質に対して耐性のあるものにします。この能力を持つ菌株を分離するために、研究チームはサンプルを 80 ℃に達する温度にさらし、基準を満たさないものをすべて排除しました。

「環境中の栄養不足などの逆境に直面すると、これらの細菌は、危険が去り通常の生命活動を再開できるまで、一種の冬眠のような休眠状態に入るのです」と、論文の著者の一人であるジュリア・マネツベルガー氏は説明した。

バチルス属菌の環境ストレスに対する耐性をさらに解明するため、研究者らは、この細菌をさまざまな量の抗生物質や無機肥料に曝露した。

その耐性は、他の細菌種と同様、通常通りでした。この耐性は、Bacillus spp. が、このような一般的に使用されている農業用化合物にさらされても自然界で生き残り、オリーブ園に望ましい恩恵を与え続けることを示唆しています。

スペインのオリーブ園でこれらのユニークな細菌が発見されたことは、将来の農業への応用可能性を広げるものです。

バチルス属は、最も広く使用されている生物農薬の一つとしてすでに中心的な役割を果たしているため、農業における新しいバイオテクノロジーへの応用可能性は有望である。研究者らは、この微生物群を利用した天然の生物農薬を開発し、Xylella fastidiosa の発生に対抗することを提案している。

さらに、この細菌は、金属への曝露に耐え、土壌から重金属を除去し、環境を効果的に浄化することが以前から示されています。

植物は重金属を吸収し、それが食物連鎖に入り込むため、重金属汚染は商業農業や食糧生産にとって重大な問題となっています。

そこで、研究チームは、採取したサンプルがさまざまな重金属に対してどの程度の耐性を持つかを調査しました。その結果、試験した分離株は耐性が強く、鉄への耐性が最も高く、次いで銅、ニッケル、マンガン、亜鉛、カドミウムの順であることがわかりました。

このことは、環境要因や人間活動によって金属濃度が高くなった土壌においても、オリーブのスポロバイオタの構成員が繁殖する可能性があることを示唆している。