高収量のバイオ農薬を開発、線虫病対策へ(Researchers Develop High-yield Biopesticide to Combat Costly Nematode Diseases)

2025-08-14 中国科学院(CAS)

中国の研究チームは、年間約800億元の農業損失を引き起こす線虫病に対抗するため、新規バイオ農薬「バイウェイメクチン(Baiweimectin)」を開発した。これはアベルメクチンB2aの誘導体で、高い選択性と優れた殺線虫活性を持つ。同研究は中国科学院微生物研究所を中心に、華東理工大学、中国農業科学院植物保護研究所、河北興柏製薬との共同で進められ、成果は『Nature Biotechnology』に発表された。研究チームは、バイウェイメクチンを特異的に高純度生産できる初の微生物株を構築し、発酵収率8.4 g/Lを達成。中核技術は「SMARTS(Streptomyces Multiplexed Artificial System)」と呼ばれるプラットフォームで、種特異的なクオラムセンシングに応答し、複数の代謝経路を同時に再設計することで二次代謝産物の生産を最適化する仕組みを持つ。この手法により高収量株を得て、120 m³規模の産業発酵生産にも成功。線虫対策に持続可能な解決策を提供するだけでなく、他の二次代謝産物由来医薬品の開発にも応用可能な基盤技術を提示した。

高収量のバイオ農薬を開発、線虫病対策へ(Researchers Develop High-yield Biopesticide to Combat Costly Nematode Diseases)
Overview of the dynamic synchronicity paradigm for biomanufacturing (Image by Prof. WANG Weishan’s group)

<関連情報>

Streptomycesにおけるプラグアンドプレイシステムを用いた二次代謝産物のスケーラブルな生産 Scalable secondary metabolite production in Streptomyces using a plug-and-play system

Bowen Yang,Zilong Li,Jingyu Zhang,Shiwen Qiu,Xueting Liu,Zonglin Liang,Hao Yan,Yanyan Zhang,Lihong Liu,Bing Xia,Lianqun Bao,Defeng Li,Shanshan Zhou,Christophe Corre,Chengyu Zhang,Yinhua Lu,Gao-Yi Tan,Xuekui Xia,Shanshan Li,Lixin Zhang & Weishan Wang
Nature Biotechnology Published:https://doi.org/10.1038/s41587-025-02762-1

Abstract

Streptomyces species are producers of bioactive secondary metabolites with clinical, agricultural and biotechnological applications. To scale these strains for industrial production, a plug-and-play system that orchestrates multitarget engineering for maximizing cellular contributions to secondary metabolites is needed. Building on the discovery that distinct quorum-sensing receptors within the Streptomyces genus can recognize an identical DNA-binding site, we build a quorum-sensing-triggered promoter applicable across various Streptomyces. Integrating this promoter with a stabilizer and a multiplexer module, we develop a Streptomyces multiplexed artificial control system (SMARTS) that converts the transient signals of diverse quorum sensing into stable and multiplexed on or off outputs with varying strengths. We build a redesigned native Streptomyces avermitilis for specialized production of the nematicide baiweimectin and a de novo programmed Streptomyces venezuelae for heterologous production of the semisynthesized antitumor drug epidoxorubicin. Notably, the baiweimectin-producing strain was scaled up to a 120-m3 industrial-scale fermentation with a titer of 8.4 g L−1, underscoring the robustness of the SMARTS-based program.

1204農業及び蚕糸
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