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殺菌剤が効かない!スーパー病原体がジャガイモ作物の化学的制御をどのように生き残るか

何世紀にもわたって、ジャガイモは世界で最も消費されている作物の 1 つであり、多くの国で食生活の基礎となっています。残念ながら、他の生物もこの塊茎で生計を立てています。これは卵菌 Phytophthora infestans の場合です。 (PI)はジャガイモ疫病(PLB)として知られる病気の原因であり、この作物に影響を与える最も壊滅的な病気です。 PI 病原体は十分に長く存在しており、1840 年代の悪名高いアイルランドの飢饉など、世界中に深刻な被害をもたらしました。

PLB病の原因物質としてのPIの同定と特徴付け以来、最も効率的な代替手段として殺菌剤を使用することで、多くの制御メカニズムが提案されてきました。すべての殺菌剤の中で、メタラキシルやメフェノキサムなどのフェニルアミドベースの分子は、伝統的にPIに対して最良の結果をもたらしました。メタラキシルは 1970 年代に全身殺菌剤として導入され、主に PI や他の多くの病原体の生存に不可欠な要素であるリボソーム RNA の合成を阻害する能力があるため、PI に対して広く使用されてきました。フェニルアミド系殺菌剤の人気の高まりは、米国とカナダで PLB 病の制御に対するメタラキシルの有効性の低下が観察された 1990 年代までに PI の最初の耐性分離株が出現したことで影が薄くなりました。

それ以来、PIのメタラキシル耐性分離株が多くの国で継続的に報告され、世界中の科学界の注目を集めています。科学者たちは、PI や他の病原体がどのようにしてそのような強力な化学物質に対する耐性を獲得するかを理解しようと試みてきました。科学的研究に基づいて、殺菌剤耐性に関するいくつかの理論が提案されています。これには、化学物質の効果を補うのに役立つ病原体の代謝の変化、殺菌剤の除去を可能にする流出システムの活性化、殺菌剤の突然変異が含まれます。とりわけ、標的遺伝子。それでも、メタラキシル耐性の PI の根底にあるメカニズムは完全には説明されていません。

最近の研究で、エクアドルの ESPOL 工科大学 (CIBE-ESPOL) のバイオテクノロジー研究センターの研究者は、PI の耐性分離株で膜の不透過化が発生している可能性があるという証拠を示すために、このトピックに一歩前進しました。病原体に入ります。

この研究では、科学者は、以前に病気のジャガイモ植物から分離された PI のコレクションを使用して作業し、メタラキシルに耐性のある PI 分離株を特定しました。驚くべきことに、殺菌剤に対する耐性のレベルは以前に報告されたよりも高かったが、それでも分離株の約 30% が殺菌剤に対する感受性を維持していた。これにより、科学者は、メタラキシルにさらされた感受性および耐性 PI 分離株の代謝を研究することができました。研究者は、メタボロミクスと呼ばれる分野に関連する最新のツールを使用して、PI が殺菌剤にさらされると 8 つの代謝経路が変化することを発見しました。

約490の代謝化合物を分析することにより、科学者は、グリセロリン脂質代謝と脂肪酸生合成の大幅な増加が、殺菌剤への曝露によって強化された主な代謝経路であると提案しました.両方の経路は細胞膜の流動性に大きく関連しており、両方の経路の増加は膜の剛性を高め、メタラキシルを透過させないようにします。この仮説にさらなる証拠を提供するために、この研究は、耐性分離株の細胞内にメタラキシル残基が見つからないことを示しました。糖関連経路を含む他の代謝経路がメタラキシルへの暴露によって影響を受けたため、この研究の結果は興味深いものではありますが、メタラキシルに対する PI 耐性におけるすべての代謝経路の役割を完全に理解するには、さらなる研究が必要です。

これらの調査結果は、European Journal of Plant Pathology に掲載されたメタラキシル耐性 Phytophthora infestans の GC-MS 代謝物プロファイリングというタイトルの記事に記載されています。この作業は、Escuela Superior Politecnica del Litoral (CIBE-ESPOL) の Centro de Investigaciones Biotecnologicas del Ecuador の Juan Manuel Cevallos と Maria Gabriela Mariduena-Zavala によって主導されました。


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