ブドウ根圏から分離された5株のBacillus属菌の比較ゲノミクスと生物的防除の可能性

ワイン愛好家と栽培者にとっての重要性

世界中のブドウは、収量を壊滅させ、ワインの風味、色、香りを損なう破壊的な菌類である灰色カビに脅かされています。現在、この病害は主に残留物が畑や瓶に残る可能性のある合成殺菌剤で抑えられています。本研究はより環境に優しい代替手段を検討します：アルゼンチンのブドウ園に自然に存在する土壌細菌が、化学薬品をグラスに残すことなく蔓延を防ぐ可能性があるかを探ったものです。

ぶどう根のまわりにある隠れたコミュニティ

ブドウは単独で生きているわけではありません。根は根分泌物を餌にする多様な地下微生物群に取り囲まれており、これらは植物がストレスや病害に対抗するのを助けることがあります。研究者らはこの根域から、すでに一部の環境配慮型作物処理で使われている耐性のある胞子形成細菌であるBacillus属の5株を以前に分離していました。これら5株はいずれも、灰色カビの原因菌Botrytis cinereaを含む重要な菌類病原体の増殖を培養皿上で遅らせましたが、その正確な同定と作用機序は不明のままでした。

有益なものと要注意のものの仕分け

発見を理解するために、チームは各Bacillus株の全ゲノム配列を決定し、参照データベースと比較しました。AMCV2とFAU18と名付けられた2株は、広く安全と見なされ生物的防除剤として既に利用されている種、Bacillus subtilisに明確に属しました。残る3株はBacillus cereus群に位置づけられ、この群には有用な生物農薬だけでなく、食中毒などを引き起こし得る菌も含まれます。この群内の境界があいまいなため、著者らは複数の分類手法と顕微鏡検査を組み合わせ、最終的にこれら3株を典型的な下痢毒素遺伝子を持ち注意を要するグループであるBacillus cereus sensu strictoに割り当てました。

ブドウ園細菌が持つ自然の武器

ゲノムデータは、これらの細菌が菌類と戦うために用いる可能性のある化学的手段も明らかにしました。5株すべてが、二次代謝産物の合成を指示する遺伝子群を保持しており、これらは基本的な生存には不要ながら競争や防御に重要な特殊分子を生み出します。安全と見なされるB. subtilisの対（AMCV2とFAU18）では、ふたつの環状リポペプチド、フェンギシンとサーファクチンの完全で高度に保存された遺伝子クラスターが検出されました。これらの界面活性のような分子は、菌類の膜に穴をあけ、バイオフィルムを破壊することで知られています。一方、B. cereus株は環境から鉄を奪うサイドロホアの合成に強い遺伝的可能性を示しましたが、強力な抗真菌性リポペプチドの完全な遺伝子セットはほとんど示していませんでした。

細菌の防御を実験で確かめる

これらの予測が実際の活性に翻訳されるかを確認するため、チームは各株の培養からリポペプチドを単離し、灰色カビが生育する培地に適用しました。明瞭で長期間持続する菌勢抑制域を作り出したのはAMCV2とFAU18の抽出物のみで、同条件下でB. cereus株は目に見える抑制を示しませんでした。さらに、菌類の生活環の最初期段階である胞子発芽に注目した観察では、B. subtilis対由来のリポペプチドが灰色カビ胞子の発芽をほぼ完全に阻害したのに対し、対照処理の胞子は通常通り発芽しました。二つのB. subtilis抽出物を組み合わせても効果がさらに高まることはありませんでしたが、低下もしなかったため、各抽出物が単独で既に高い効力を持つことが示唆されます。

よりクリーンなブドウ園の病害管理へ

DNA解析と実験室試験を組み合わせることで、本研究はブドウ園細菌のうち効果的かつ使用に際して安全が期待できるものを絞り込みます。主要な結果は、アルゼンチンのブドウ根から得られた2株のB. subtilisが灰色カビ胞子の発芽を阻止する強力な抗真菌リポペプチドを産生し、化学的な大量散布に頼らずにツタを保護する有望な手段を提供することです。対照的に、B. cereus株は鉄を奪う化合物を作る一方で直接的な抗真菌作用は乏しく、安全性に関する遺伝的特徴を持ちます。これらの結果は、AMCV2とFAU18が残留物の少ない持続可能なワイン栽培を支える次世代のBacillus系バイオフンギサイドの有力候補であることを示しています。

引用: Lajoinie, D.M., Rocco Welsh, R., Rey, C. et al. Comparative genomics and biocontrol potential of five Bacillus strains isolated from grapevine rhizosphere. Sci Rep 16, 10819 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44555-9

キーワード: ブドウの生物的防除, Bacillus subtilis, 灰色カビ, バイオフンギサイド, 持続可能なワイン栽培