砂漠細菌が作物の真菌抑制と成長促進に有望(Desert Bacterium Shows Promise in Combating Crop Fungi and Boosting Plant Growth)

025-08-25 中国科学院(CAS)

中国科学院新疆生態地理研究所の李文俊教授率いる研究チームは、砂漠由来の細菌「Nocardiopsis alba B57」が植物の成長促進と病原菌への耐性を同時に実現する可能性を発見しました。先進的な非標的メタボロミクスの手法により、B57菌が菌類の攻撃に応答して代謝を再プログラムし、強力な抗菌経路のオンと植物の成長ホルモン(オーキシン、サイトカイニン、ジベレリンなど)を活性化することが明らかになりました。実験室では、B57菌がファーガリウムやヴェルチシリウムなどの胞子の発芽を完全に阻止し、菌体構造を破壊する抗真菌化合物(カルバペネム類)を産生することが確認されました。また、B57は植物ホルモンに加え、エネルギー産生やカルシウムバランス調整、ストレス耐性向上に寄与するメナキノン(ビタミンK2)などの有益代謝物を生成し、根や茎の成長を顕著に促進しました。これらの成果は、化学農薬使用の削減、病害耐性・環境適応力の向上、土壌健康の改善、収量増加につながる可能性を示唆しており、研究者は「自然の力を活用した持続可能農業の構築」に大きな意義があると述べています。これは乾燥地帯の栄養不足条件下でも期待される成果です。

<関連情報>

生物防除と植物成長におけるNocardiopsis alba B57の二重機能性:農業持続可能性へのメタボロミクスアプローチ Dual-functionality of Nocardiopsis alba B57 in biocontrol and plant growth: a metabolomic approach to agricultural sustainability

Osama Abdalla Abdelshafy Mohamad,Yong-Hong Liu,Tamer Elsamahy,Shuai Li,Rajivgandhi Govindan,Nigora Kuchkarova,Shaimaa Hatab,Yuanming Zhang & Wen-Jun Li
npj Biofilms and Microbiomes  Published:18 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41522-025-00796-6

砂漠細菌が作物の真菌抑制と成長促進に有望(Desert Bacterium Shows Promise in Combating Crop Fungi and Boosting Plant Growth)

Abstract

The increasing incidence of fungal phytopathogens poses a significant challenge to agricultural sustainability, necessitating the development of environmental alternatives to synthetic fungicides and mitigating their ecological impact. This study explores the efficiency of Nocardiopsis alba B57 to produce secondary metabolites with antifungal and plant growth-promoting properties. Untargeted metabolomics using ultra-high-performance liquid chromatography (UPLC-MS/MS) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway analyses identified key metabolites (e.g., carbapenem, menaquinone, and fumiquinazoline) in the co-culture environment with fungal pathogens. Additionally, principal component analysis and OPLS-DA differentiated monoculture and co-culture metabolic profiles, revealed carbapenem biosynthesis as a highly enriched pathway. The comprehensive metabolomics data and the statistical analysis of the identified metabolites confirmed that co-culturing of B57 and fungal strains showed upregulated metabolites (e.g., carbapenem and menaquinone). However, other metabolites (e.g., mupirocin) were downregulated and significantly suppressed. These changes in metabolic activity reflect the organism’s adaptive and competitive responses during the co-culture conditions with fungal pathogens and influence plant hormone signaling (e.g., auxin and cytokinin), promoting plant growth and disease resistance. These findings underscore B57’s adaptive biosynthetic response to co-culture conditions, supporting its use as a sustainable biocontrol agent and boosting crop productivity.

1202農芸化学
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