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食料/農林水産業

バイオエコノミー

2026.05.05

食料/農林水産業

バイオエコノミー

ゼニゴケのクローン繁殖を誘導する遺伝子を発見 ―農作物種を含むさまざまな植物への応用に期待―

【本研究成果のポイント】ゼニゴケのクローン繁殖体形成に必須の新規遺伝子を発見しました。この遺伝子を活性化させることで、クローン繁殖体の形成を誘導することに成功しました。本研究の成果は、植物がクローンで増えるメカニズムの解明やその人為的制御手法の開発に貢献するとともに、農作物種を含むさまざまな植物への応用が期待されます。【概要】広島大学大学院統合生命科学研究科の平川有宇樹教授と髙橋剛研究員の研究グループは、学習院大学理学部生命科学科／大学院自然科学研究科清末知宏教授、山屋沙織大学院生（研究当時）、英国Cambridge大学 Jim Haseloff 教授、Facundo Romani 博士、神戸大学大学院理学研究科石崎公庸教授、広島大学大学院統合生命科学研究科嶋村正樹教授らと共同で、コケ植物の一種であるゼニゴケがクローン繁殖体を発生させる引き金となる遺伝子を発見しました。ゼニゴケは無性芽と呼ばれる小さなクローン繁殖体を自身の体から生み出し、雨水などによって散布されることで個体数を増やすことができます。本研究で発見した遺伝子「GEMMIFER（ジェミファー）」は無性芽の形成に必須の遺伝子であり、さらに、この遺伝子を活性化させると無性芽形成を人為的に誘導できることが分かりました。本研究の成果は、植物がクローン繁殖を行うメカニズムの解明やその人為的制御方法の開発に重要な知見をもたらすと考えられます。本研究は、国際学術誌Current Biologyのオンライン版で2026年5月5日午前0時（日本時間）に掲載されます。 1. 雑誌名：Current Biology タイトル： Initiation of asexual reproduction by the AP2/ERF gene GEMMIFER in Marchantia polymorpha 著者：Go Takahashi（髙橋剛）, Saori Yamaya（山屋沙織）, Facundo Romani, Ignacy Bonter, Kimitsune Ishizaki（石崎公庸）, Masaki Shimamura（嶋村正樹）, Tomohiro Kiyosue（清末知宏）, Jim Haseloff, Yuki Hirakawa*（平川有宇樹） DOI： 10.1016/j.cub.2026.03.083 論文URL：https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(26)00431-8 (open access) 【背景】植物は、雄（花粉）と雌（雌しべ）の受粉によって種子をつくるといった有性生殖の他に、無性生殖によっても繁殖します。無性生殖では、不定芽、塊茎、塊根などのさまざまな栄養器官において、配偶子（精子や卵）の形成を経ずにクローン体が生じます。短期間に多くの個体を生産できる繁殖の速さや、雌雄の出会いを必要としない生殖効率の高さから、無性生殖は植物の繁栄を支える重要な仕組みの一つとなっています。また、生殖において遺伝子の混合を伴わないことから、農作物の品質のばらつきを抑える上で有用な仕組みでもあります。しかしながら、植物の無性生殖が起こる発生学的なメカニズムに関する知見は少なく、不明な点が多く残っています。近年、分子遺伝学的解析の可能なモデル生物として、コケ植物タイ類のゼニゴケが注目されています。ゼニゴケは、胞子を介した有性生殖の他に、無性芽と呼ばれるクローン繁殖体をつくり、この無性芽が雨水などによって外部に散布されることでも繁殖します。これまでに無性芽の発生に関する遺伝子の研究が進められてきましたが、無性芽の発生を開始させる引き金となる遺伝子は分かっていませんでした。【研究成果の内容】本研究では、無性芽の発生を開始させる遺伝子「GEMMIFER（ジェミファー、短縮表記GMFR）」を発見しました（図1：研究成果の概要）。 ■ １｜ゼニゴケの無性芽形成に必須の遺伝子GMFRを発見研究チームは、先行研究において、CLEペプチドと呼ばれるホルモンの一種がゼニゴケの成長や無性生殖を調節することを見出していました。特に、CLEペプチドの過剰産生株では、無性芽をつくるための器となる構造である「杯状体」が少ないことが分かっていました。この株を用いたトランスクリプト―ム解析によって、発現量の変動する遺伝子群を見つけており、この中には無性芽や杯状体の形成に関与する遺伝子が含まれるのではないか、と考えていました。本研究では、このうちの一つの遺伝子の働きを抑える実験を行いました。CRISPR-Cas9によるゲノム編集技術と人工miRNAによるノックダウン技術によって遺伝子を不活性化させると、ゼニゴケは無性芽と杯状体をつくれなくなりました（図2）。そのため、この遺伝子は無性芽形成に必須の遺伝子であることが分かりました（「無性芽（GEMMA）をつくる」遺伝子としてGEMMIFER/GMFRと命名）。さらに、ゼニゴケの中でGMFR遺伝子が発現している部位を調べるため、蛍光タンパク質を利用したプロモーター活性解析を行いました。その結果、無性芽が生じる起点となる「杯状体底部細胞」や「発生初期段階の無性芽細胞（幹細胞）」において、GMFR遺伝子の発現を示す蛍光タンパク質のシグナルが検出されました（図3）。このことから、GMFR遺伝子は無性芽発生のごく初期の段階で働いていると考えられました。 ■ ２｜GMFR遺伝子の働きを活性化すると無性芽を誘導できる次に、本遺伝子の機能を詳細に解析するため、薬剤投与によって対象遺伝子を強制的に働かせる（過剰発現）ことができる組換え系統を作出しました。このゼニゴケ株では、薬剤のデキサメタゾンを与えることでGMFR遺伝子の働きを一時的に活性化することができます。デキサメタゾン処理を行ったところ、２日後には無性芽発生の起点となる幹細胞ができることが分かりました（図4）。さらに、デキサメタゾンを除いて育成を続けると、１週間ほどで多数の無性芽が生じました。この無性芽を新しい培地に植え替えると新たな個体として成長することも確認しました。この結果から、GMFR遺伝子を活性化することによって無性芽の起点となる幹細胞がつくられ、無性芽の発生を誘導できることが分かりました。 ■ ３｜GMFR遺伝子は他の必須遺伝子の発現を高めることで機能する先行研究において、GMFR遺伝子と同じように無性芽形成に必須の遺伝子が複数報告されていました。ただし、これらの遺伝子を活性化しても無性芽が生じることはありません。GMFR遺伝子とこれらの必須遺伝子との関係を調べるため、定量PCRによる発現解析や二重形質転換株の作出による機能解析を行いました。その結果、GMFR遺伝子は他の必須遺伝子の発現量に影響を与えていることが分かりました。既知の遺伝子の中で特に重要な役割を持つと考えられていたのがGCAM1遺伝子ですが、本研究の結果、GMFR遺伝子はGCAM1遺伝子の発現量を高める働きを持ち、このことが無性芽や杯状体の形成に重要であることが分かりました。【今後の展開】本研究により、GMFRという単一の遺伝子が指令を出すことで、無性芽の起点となる幹細胞が生まれ、無性生殖が開始することが分かってきました（図1）。しかし、GMFR遺伝子によって駆動される細胞運命制御のメカニズムの詳細は不明であり、今後解明していく必要があります。GMFR遺伝子はゼニゴケに特有の遺伝子ではなく、無性生殖を行わない種を含む多くの陸上植物が持つことも分かっています。今後の研究においてGMFRの作用機序の詳細が解明できれば、農作物種を含むさまざまな植物のクローン繁殖制御に応用できるかもしれません。また、ゼニゴケの体の中ではGMFR遺伝子が働く時期や強度を調節することで、無性生殖の時期や部位を制御していると考えられます。活性のオン・オフを制御する仕組みの解明も、今後の研究対象として重要です。【謝辞】本研究は以下の支援を受けて実施しました。（順不同）日本学術振興会科研費（JP22H02676）科学技術振興機構革新的GX技術創出事業（JPMJGX23B0）日本学術振興会地域中核・特色ある研究大学強化促進事業英国バイオテクノロジー・生物科学研究会議（BBSRC）公益財団法人武田科学振興財団公益財団法人木下記念事業団公益財団法人内藤記念科学振興財団公益財団法人住友財団広島大学APC助成【参考資料】図１．研究成果の概要ゼニゴケは、無性芽と呼ばれる小さな繁殖体をつくってクローンで繁殖することができます。本研究ではこの無性芽の発生を開始する際に働く遺伝子を発見しました。図2．GMFR遺伝子の機能欠損による無性芽・杯状体の形成不全ゲノム編集技術によりGMFR遺伝子の機能を欠損させたゼニゴケ（右）では、野生株（左）とは異なり無性芽と杯状体がまったく形成されない。やじり（ピンク）は無性芽を含む杯状体を示す。図3．GMFR遺伝子は無性芽発生のごく初期で発現する蛍光タンパク質を利用したGMFR遺伝子のプロモーター活性解析。図中、緑色で示す蛍光タンパク質のシグナルが、杯状体底部細胞（矢印）および発生初期の無性芽（アスタリスク）で検出された。図4．GMFR遺伝子の活性化により誘導される無性芽の発生（左）薬剤誘導後、無性芽の起点となる細胞（アスタリスク）が生じる。（右）誘導４日後に薬剤を除去し、さらに１週間育てると多数の無性芽が生じる。報道発表資料（577.18 KB）論文掲載ページ (Current Biologyに移動します) 広島大学研究者ガイドブック (平川有宇樹教授) 【お問い合わせ先】 ■研究に関するお問い合わせ先広島大学大学院統合生命科学研究科基礎生物学プログラム教授平川有宇樹 TEL：082-424-7455 E-mail：yuki-hirakawa@hiroshima-u.ac.jp 学習院大学理学部生命科学科／大学院自然科学研究科教授清末知宏 E-mail：tomohiro.kiyosue@gakushuin.ac.jp 神戸大学大学院理学研究科教授石崎公庸 E-mail：kimi@emerald.kobe-u.ac.jp ■報道に関するお問い合わせ先広島大学広報室 TEL：082-424-4518FAX：082-424-6040 E-mail：koho@hiroshima-u.ac.jp 学習院大学学長室広報センター TEL：03-5992-1008FAX：03-5992-9246 E-mail：koho-off@gakushuin.ac.jp 神戸大学企画部広報課 TEL：078-803-5106FAX：078-803-5088 E-mail：ppr-kouhoushitsu@office.kobe-u.ac.jp

2025.11.04

日本周辺の魚類体重変動の主原因は餌をめぐる競争 ―75%は餌をめぐる競争、50%は環境悪化―

本研究成果のポイント日本周辺の魚類16系群の体重減少の75％は餌をめぐる競争が原因と特定された。魚類の体重変化に対し、餌をめぐる競争、環境要因、漁獲圧の影響を定量的に評価した。魚種内および魚種間の競争が明示され、複数魚種管理の科学的知見となることが期待される。餌をめぐる競争で魚類の体重変化概要東京大学大学院農学生命科学研究科の林珍大学院生（研究当時）と同大学大気海洋研究所の伊藤進一教授、広島大学大学院統合生命科学研究科の冨山毅教授らの共同研究グループは、日本周辺の魚類16系群（注1）の体重変化の原因を調べ、75％の系群の体重変動は餌をめぐる競争が主原因であることを明らかにしました。本研究では長期の体重変動に状態空間モデル（注2）を応用することで、餌をめぐる競争、環境要因による影響、漁獲圧の影響を初めて定量的に評価しました。先行研究では、2010年代に日本周辺の多くの魚種・系群で共通して体重減少が生じており、地球温暖化に伴う餌料プランクトンの生産減少に伴い魚種内および魚種間での餌をめぐる競争が激しくなったことが原因であると推定しましたが、本研究では各要因を定量的に評価した点で新規性があり、この研究成果は今後複数魚種管理（注3）の科学的知見として役立つことが期待されます。発表内容これまでに同研究グループは、2010年代に日本周辺の多くの魚種・系群で共通して体重減少が生じていることを先行研究で示していました（関連情報①）。その中で、地球温暖化に伴う餌料プランクトンの生産減少によって魚種内および魚種間での餌をめぐる競争が激しくなったことが原因だと推定しましたが、各魚種あるいは系群の体重変化（図1）の原因を特定するには至っていませんでした。この度、本研究チームは、各年に孵化した魚類が、餌をめぐる競争、環境要因、漁獲圧の影響を受けながら年齢を増すモデルを構築し、状態空間モデルを当てはめることで、実際に起きた体重変動を説明するために必要な要因の特定を行いました（図2）。その結果、餌をめぐる競争は75％の系群で重要であり、ついで環境が50%の系群で作用し、漁獲圧の影響は25%にとどまることが示されました。図1：各系群の体重変化元データは水産庁および水産研究・教育機構が公表している資源評価報告書に記載されている年齢別体重（https://abchan.fra.go.jp/hyouka/）。系群については（注1）参照。Lin et al. (2025)より(CC-BY)。図2：各系群の状態空間モデルの解析結果左列は最小年齢の解析結果、右列はそれ以降の年齢の解析結果。それぞれの色は体重変動の要因を示し、点線の0の値から離れてかつ高いピークを示すものほど影響が明確であることを示す（灰色：過去の履歴の影響、水色：魚種内及び魚種間競争、赤：漁獲圧、橙：交互作用、緑：環境要因）。Bは種内競争、SumBはマイワシ・マサバ・カタクチイワシからの種間競争、OYは親潮面積、VTDは表層と下層の水温差の影響を示す。Nullはどの影響でも説明できなかったことを示す。右側の%はモデルの説明率を示す。系群については（注1）参照。Lin et al. (2025)より(CC-BY)。水産庁や水産研究・教育機構などの努力によって長期に蓄積された年齢別体重データを網羅的に調べた研究の成果として、定量的に体重変動の要因が示されました。この結果は、各魚種あるいは系群ごとの管理だけでは加味されない魚種間の餌をめぐる競争の重要性を示すものであり、今後複数魚種管理が必要であることを示しています。本研究は、今後の複数魚種管理の基礎的な知見となることが期待されます。関連情報「プレスリリース①日本周辺の魚類の小型化 ―温暖化により顕著になった餌をめぐる競合―」（2024/02/28）発表者・研究者等情報東京大学大気海洋研究所伊藤進一教授大学院農学生命科学研究科林珍博士課程（研究当時）現：東北大学・海洋研究開発機構変動海洋エコシステム高等研究所（WPI-AIMEC）ポストドクトラル研究員水産研究・教育機構水産資源研究所藤原邦浩主幹研究員広島大学大学院統合生命科学研究科冨山毅教授論文情報雑誌名：Progress in Oceanography 題名：A state-space approach reveals that competition drives variation in fish body weight, with influences from environmental conditions and fishing pressure 著者名：Zhen Lin *, Shin-ichi Ito, Alan Baudron, Christine Stawitz, Takeshi Tomiyama, Kunihiro Fujiwara, Paul D. Spencer, John Morrongiello DOI: 10.1016/j.pocean.2025.103582 URL: https://doi.org/10.1016/j.pocean.2025.103582 注意事項日本時間11月01日午前02時06分（協定世界時間：10月31日午後5時06分）以前の公表は禁じられています。研究助成本研究は、科研費「基盤研究A（課題番号：JP21H04735）」、「学術変革領域B（課題番号：JP22H05030）」、「学術変革領域研究A公募研究（課題番号： JP25H02072）」の支援により実施されました。用語解説（注1）系群資源の変動単位。遺伝的に他の生物集団と区別できる集団、あるいは遺伝的に区別できなくとも、産卵期、産卵場、分布、回遊、成長、成熟、生残など、独自の生物学的特徴を有する場合が多い。本研究で用いた16系群は、マイワシ太平洋系群、マイワシ対馬暖流系群、マアジ対馬暖流系群、マサバ太平洋系群、マサバ対馬暖流系群、ゴマサバ太平洋系群、ゴマサバ東シナ海系群、ウルメイワシ対馬暖流系群、サワラ瀬戸内海系群、カタクチイワシ太平洋系群、カタクチイワシ対馬暖流系群、マダラ本州太平洋北部系群、ブリ、スケトウダラ太平洋系群、イカナゴ瀬戸内海東部系群、キチジ太平洋北部系群。（注2）状態空間モデル状態を表す変数（今回の場合は真の体重）がある要因（今回の場合は餌をめぐる競争を指標する各系群の資源量あるいはマイワシなど大きく変動し他魚種にまで影響する資源量、環境要因としての栄養塩豊富な親潮域の面積あるいは表層と下層の水温差による成層強度、漁獲圧）によって変化し、その変数の観測値（今回の場合は体重の観測値）が誤差を持って観測されると仮定し、各要因の影響を調べるモデル。（注3）複数魚種管理単一魚種・系群ではなく、複数の魚種・系群を対象として管理する方法。報道発表資料_20251101報道解禁.pdf（681.83 KB）掲載雑誌：Progress in Oceanography 研究者ガイドブック(冨山毅教授) 【お問い合わせ先】東京大学大気海洋研究所教授伊藤進一（いとうしんいち） Tel：04-7136-6240 E-mail：goito@aori.u-tokyo.ac.jp 広島大学大学院統合生命科学研究科教授冨山毅（とみやまたけし） Tel：082-424-7941 E-mail：tomiyama@hiroshima-u.ac.jp 東京大学大気海洋研究所附属共同利用・共同研究推進センター広報戦略室 E-mail：kouhou@aori.u-tokyo.ac.jp 東北大学・海洋研究開発機構変動海洋エコシステム高等研究所（WPI-AIMEC）アウトリーチ担当 Tel：022-795-5620 E-mail: aimec-comm@grp.tohoku.ac.jp 広島大学広報室 E-mail：koho@office.hiroshima-u.ac.jp

2025.01.23

マグロ刺身の食べごろを散乱光で評価

背景世界に広がる寿司や刺身など魚の生食文化の発展に向けて、鮮魚の安全検査や冷凍保存時の品質検査の技術確立の必要性が高まっている。食用魚は、低温下で一定時間寝かせて熟成することでイノシン酸などのうま味成分が増すことが知られ、これらのうま味成分を計測する方法は多々あるが、鮮魚のおいしさはうま味成分のみでは決まらず、歯ごたえなどの食感も重要な要素となる。魚肉は主に筋肉で構成されており、活け締め後の時間経過に伴う筋肉の分解が食感に大きく関わっているが、これまでの食感評価では、検査器を対象物に物理的に接触させる必要があった。本研究では、光を照射して筋繊維やコラーゲンのような構造的に偏りのある物質内で特殊な散乱光を発生させ、これを観測することにより、筋肉やコラーゲンの分解プロセスを非接触で直接計測する手法を開発した。研究成果の内容計測方法レーザー光照射により物質内で発生する散乱光（光第二高調波=SHG光）を測定する偏向顕微鏡（以前本研究者らが開発）を用いる。キハダマグロの測定新鮮な冷凍キハダマグロのブロックを、飲食店と同じ手順で解凍後に、4℃条件下に静置（チルド冷蔵）静置後、０、12、24、48、72時間で、サンプルを採取し、レーザー光を様々な偏向角度（0～180°、10°きざみ）で照射し、散乱光の画像を測定散乱光画像により筋繊維構造が可視化できる筋繊維構造の時間変化を、散乱光の合成画像（様々な照射光偏向角における信号を足し合わせた画像）で評価する。解凍後12時間さらには24時間で散乱光の強度は大きく低下し、散乱源となる筋肉の分解が進行している。ただ、24時間後でも筋繊維の特徴である周期構造（サルコメア構造）が残っている。 24時間以降になると、周期構造に裂け目やぼやけが生じ、72時間後には細かい繊維のみとなる。 ※時間経過に伴い散乱光強度が低下し画像が暗くなるため、右三つの24時間以降の図は画像処理して繊維構造を見やすくしている。散乱光強度の偏向角依存性により筋肉かコラーゲンかが判る散乱光画像を領域分割して、領域毎の散乱光強度を求め、その偏向角依存性をみる。解凍後０時間では散乱光強度の偏向角依存性は二山形状に、72時間後にはすり鉢状の形になる。先行研究で、二山形状は筋繊維に関わるたんぱく質ミシオンの特徴、すり鉢形状はコラーゲンの特徴であることが判っている。図の説明：上の散乱光画像を、縦方向2分割、横方向4分割し、8つの各領域毎に、散乱光強度と入射偏向角度の関係を示す。領域毎に色を変えて下の図にプロットしている。散乱光強度と偏向角の関係をパラメータγで定量化先の二山形状、すり鉢形状のグラフは共通の数式で近似でき、その形をパラメータγの値のみで表現できる。（詳細は省略）解凍後各経過時間における散乱光強度と偏向角の関係からパラメータγの値を求め、時間毎のγの値の分布図（※）を示している。解凍後、12時間までにタンパク質の分解が筋肉全体で始まるが、筋肉の構造はそれほど変化しない。 24時間までに、筋繊維の周期構造が急速に分解するが、その後、48時間までいったん安定期に入る。 48時間以降、筋肉分解が再開し、72時間までにはコラーゲン繊維を主とする組織となる。 ※ 各時間における散乱光画像40～50サンプルを採取し、それぞれを16領域に分割し、各領域におけるγの値を求めた。「食べごろ」の判定従来の食品検査法による鮮度の評価指標K値は、解凍後48時間までに大きく増加、すなはち、生化学的な反応による鮮度低下が進行する一方で、イノシン酸の産出によるうま味が増加する。本研究によると、筋繊維の分解は、12時間以降急速に進むが、24時間後では筋繊維の構造はまだ残ったまま48時間まで安定期に入る。72時間経過するとコラーゲン繊維を主とする組織になる。「食べごろ」は人により異なるが、プリプリした弾力のある食感が好みの場合は、筋肉構造の変化が少ない12時間までが食べごろ 24時間から48時間までが、柔らかい歯応えとうま味を安定して感じられる食べごろ 48時間以降は、筋肉分解が大幅に進行し、コラーゲン主体の筋張った食感になる本研究の優位性鮮魚の食感に関わる筋肉繊維の構造とその変化を非接触で測定可能であり、食感の定量評価が可能となる。繊維構造の直接計測のため、魚種などによらない汎用的な評価になりうる。世界に広がる寿司や刺身など魚の生食文化の発展に向けて、鮮魚の品質評価の基盤技術になりうる。論文 Optical evaluation of internal meat quality deterioration in a tuna fillet based on second-harmonic generation anisotropy measurement Tomonobu M WATANABE, Yasuhiro MAEDA, Go SHIOI, Kaho MIYAZAKI, Hideaki FUJITA Journal of Food Engineering ＜DOI＞10.1016/j.jfoodeng.2024.112422 研究者からのメッセージ今回開発された手法は、筋肉繊維のみから選択的に発せられるSHG光を指標としているため、適用する魚種を選びません。また、従来の食感に関わる指標とも異なり、微視的な構造変化に基づいて評価でき、新しい鮮魚の評価法となると期待されます。共同研究チーム理化学研究所生命機能科学研究センター先端バイオイメージング研究チームチームリーダー渡邉朋信（広島大学原爆放射線医科学研究所教授）技師前田康大塩井剛広島大学原爆放射線医科学研究所助教藤田英明学部生宮崎夏帆研究支援理化学研究所運営費交付金（生命機能科学研究）により、一部、理化学研究所-広島大学共同研究拠点で実施基盤となったSHG偏光顕微鏡技術は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業CREST「オールオプティカルメカノバイオロジーの創出に向けた技術開発と発生生物学への応用（研究代表者：倉永英里奈）」の研究過程において開発研究者渡邉朋信（WATANABE TOMONOBU）広島大学原爆放射線医科学研究所教授

2022.01.20

難溶性リン可溶化細菌の植物種子・根圏定着能の改良

研究の背景肥料の三要素の一つであるリン肥料資源は、全量輸入に依存する戦略資源のため、肥料価格の高騰を招く。リン肥料は、土壌中でリン酸カルシウムのような難溶性リン等になる。多くの植物はリン酸カルシウムを上手に利用できず、リン利用効率は低くなるため、難溶性リンの利用性を高めることが出来れば、リン減肥栽培やリン肥料資源の節約に繋がる。リン酸カルシウムを可溶化する難溶性リン可溶化細菌や、病害を防除する拮抗細菌といった植物の生育に有益な細菌「植物生育促進細菌」が有効だが、植物種子・根圏に定着せず、有効に機能しない。（共生関係を築かない。）細菌が定着しなければ、その効果は発揮されない。概要植物生育促進細菌の実用化のため、植物の種子・根圏での細菌の定着能の向上かつ一定の細菌数を維持すべく、細菌の※バイオフィルム形成に着目した。 ※バイオフィルム細菌が生産・放出する粘性多糖類に細菌自身が取り込まれた膜状構造物。例）台所のヌメリ、川底の石など難溶性リン可溶化細菌の遺伝的改良１．難溶性リン（リン酸カルシウム）可溶化細菌を単離して検定し、リン酸カルシウム可溶化能が高い細菌Ｘ株を特定。２．細菌X株を遺伝的に改良して、バイオフィルム形成能が高くなった細菌株を選抜。３．選抜された株によるバイオフィルム形成能を評価した結果、MT-5株のバイオフィルム形成量が最も多かった。バイオフィルム形成能が高くなった改良型細菌株（MT-5）とイネ種子を24時間共培養して、その後激しく洗浄し、付着細菌数の変化を２度に渡り調査した。その結果、MT-5株ではイネ種子での定着能が向上した。本研究の優位性植物生育促進細菌など有効な細菌を、その細菌の植物との共生能に関わらず、様々な植物種に定着させることができるようになり、持続的な生育促進効果が期待できる。種子コーティング技術との組み合わせにより、さらなる効果アップが期待される。想定される用途土壌に蓄積された難溶性リンの可溶化を促進することが期待されるため、減肥栽培に利用。（肥料コスト削減）低リン土壌における作物栽培。植物種子・根圏での定着能の改良技術は、他の非共生型の植物生育促進細菌（拮抗細菌、植物ホルモン産生細菌など）にも応用可能。実用化に向けての課題難溶性リン可溶化細菌の植物の種子・根圏での定着能の向上については開発済みだが、定着能のさらなる改良は継続して実施する。どのような植物種や土壌で最も効果的なのか、使用条件の最適化が必要となる。種子表面に難溶性リン可溶化細菌をコーティングして普及させたいので、最適なコーティング方法の検討をする。企業への期待以下の技術を保有あるいは開発・改良を行う企業との共同研究を希望。優れた種子コーティング技術減肥に有効な資材の開発非共生型の植物生育促進細菌（拮抗細菌など）の植物種子・根圏定着能の改良本技術に関する知的財産権発明の名称：新規微生物及びその作成方法出願番号：特願2018-505856（特許第6952349号）出願人：広島大学発明者：上田晃弘論文植物生育促進細菌の実用化に向けた試み上田晃弘、大戸貴裕、近藤もも、大村尚土と微生物 73: 5-9. (2019) Identification of the genes controlling biofilm formation in the plantcommensal Pseudomonas protegens Pf-5 Ueda A, Ogasawara S, Horiuchi K Archives of Microbiology 202: 2453-2459 (2020) 研究者からのメッセージ持続的な農作物生産には肥料資源をかしこく使う必要があります。微生物の力を使って、土壌中に蓄積された未利用の肥料資源を有効に活用するための研究を行っています。研究者上田晃弘（UEDA AKIHIRO）広島大学大学院統合生命科学研究科教授

2022.01.05

環境に優しいうどん粉病の防除薬

目標・狙いカビ菌により引き起こされるうどん粉病は、ほとんどの植物に発生する可能性があり、予防と対策が必要となる。従来の化学農薬は農作物の病原菌への防除には有効であるが、環境中での残留性、生態系への影響、農薬耐性等が懸念されている。そこで、光フェントン反応や光増感反応により、ＯＨラジカル、一重項酸素、スーパーオキシドなどの活性酸素を発生させ、その高い酸化力を利用して、病害治療や防除に役立てることを目的とする。概要過酸化水素水に鉄を添加した光フェントン試薬は、数ppmの低濃度でも太陽光のもとで活性酸素のOHラジカルを持続的に生成する能力があることが解っている。活性酸素の強力な酸化力によりうどん粉病を防除する方法を考案した。過酸化水素水（H2O2）が一定の濃度以上でOHラジカルが発生するサイクルが生まれる。 OHラジカルの他に、ローズベンガルなどの色素や、カテキンなどのポリフェノールといった光増感剤から、一重項酸素（¹O2）やスーパーオキシド（O2-）などの活性酸素を光化学的に発生可能なことが解っており、これらについても同等の効果が期待され、その利用について同様な検討を行っている。研究事例実際にイチゴおよびキュウリうどん粉病を対象に、自然太陽光下での光フェントン試薬の最適な処理条件や、効率的施用法等を見出し、うどん粉病の防除に有効であることを検証した。イチゴうどん粉病への光フェントン反応の適用試薬１と2の発病率に関しては統計的に有意な差は認められなかったが、試薬３と対照区との間には有意差が認められたため、OH生成速度が高い試薬では発病率低下が確認された。きゅうりうどん粉病への光フェントン反応の適用シュウ酸鉄錯体を用いた試薬（光フェントン試薬MIX３）は薬害がほとんど確認されず、うどん粉病の予防および治癒・抑制効果も高かった。本研究の優位性 OHラジカル、一重項酸素（¹O2）、スーパーオキシド（O2-）などの活性酸素は病原菌防除に従来の化学農薬並みの効果が期待される。光フェントン試薬は溶液反応のため植物表面に過酸化水素水や鉄が付着してしまうが、一定濃度以下であれば安全である。ローズベンガルやカテキンなどの試薬は化学農薬に比べ安価であり、気層中で発生するため、発生した活性酸素のみを直接植物表面に暴露でき、より安全である。太陽光や微生物により容易に分解されるので環境中での残留性が低く、安全性が高い。期待される用途イチゴやキュウリうどん粉病などの植物病害防除。光フェントン試薬への光照射により発生する活性酸素を用い、空気中の悪臭物質の分解やウイルスなどの殺菌が可能であり、無臭化や滅菌などの空気清浄化技術への応用。微量のスーパーオキシドは生体のSOD活性を高めるため、スーパーオキシドを付加した酸素ガス吸入装置など医療分野への応用。企業への期待農薬の研究開発の技術を持つ、企業との共同研究を希望。 ¹O2 、O2-によるうどん粉病防除技術については試験段階であり、企業との共同研究により実用化が達成可能。空気清浄化技術を開発中の企業、農業や医療分野への展開を考えている企業には、本技術の導入が有効と思われる。本技術に関する知的財産権発明の名称：きゅうりうどん粉病の防除薬及び防除方法特許番号：特許第5963143号出願番号：特願2012-245366 出願人：国立大学法人広島大学発明者：佐久川弘、ナヒドハサン論文 Protective and curative effects of foliar-spray Fenton solutions against cucumber (Cucumis sativus, L.) powdery mildew. Sakugawa, H., Hasan, N., Oguntimehin, I., Belal, E., J. Environ. Sci. Health, Part A, 47, 1909–1918 (2012) 研究者からのメッセージＯＨラジカルがカビに有効なのに対して、一重項酸素はウイルスを撃退するのに有効です。そのため新型コロナウイルスの流行を受けて、広島県内の企業と共同で一重項酸素を発生させる空気清浄機の開発を進めています。将来的には農業用に転用して、活性酸素噴霧器としてウイルス性の病害の防除に利用できると期待しています。研究者佐久川弘（SAKUGWAWHIROSHI）広島大学大学院統合生命科学研究科客員教授

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