深刻な農業被害をもたらす線虫が植物のシグナル伝達をハイジャック！？ －農業被害を防ぐ新技術への期待－

【ポイント】

• 線虫による農業被害は年間数十兆円にも上りますが、これまでは線虫そのものを駆除するしかなく、駆除標的にあたる具体的な物質については未解明でした。
• 世界で初めて、植物に感染する線虫の寄生メカニズムの一端が、植物のペプチドホルモンハイジャックであることを発見しました。
• 本研究成果をきっかけとして、動物と植物間の相互作用を理解するだけでなく、農作物の収量増加やストレス耐性付与など、農業分野へのイノベーションが期待されます。

【概要説明】

　熊本大学大学院先端科学研究部附属生物環境農学国際研究センターの澤　進一郎センター長、中上　知博士研究員、東京大学大学院理学系研究科東山　哲也教授、名古屋大学佐藤　良勝特任准教授、野田口　理孝特任教授、近藤　竜彦講師、宮崎大学井田　隆徳准教授、新潟大学岡本　暁准教授らの研究グループが、世界で初めて、植物に感染する線虫の寄生メカニズムの一端が、植物のペプチドホルモンハイジャックであることを発見しました。線虫による農業被害は年間数十兆円にも上ります。しかしながらこれまでは線虫そのものを駆除するしかなく、駆除標的にあたる具体的な物質については未解明でした。本成果により、標的物質が明確になり、ペプチド＊1を利用した新しい防除手法の開発が期待されます。現在ペプチドを使った農業技術が注目され始めており、植物感染性線虫防除でも、その技術が花開くきっかけの物質になると考えています。
　線虫（ネコブセンチュウ）は、根に寄生し、コブを作って植物の栄養を奪い、農作物を枯らします。今回、我々は、モデル植物のシロイヌナズナ＊2を用いて、線虫が根にコブを形成する際に、シロイヌナズナのペプチドホルモンを利用し、光合成によって作られた糖を葉から根に無理やり移動させていることを発見しました。通常は根への糖輸送シグナルは働いていません。根に線虫が感染すると、まず線虫はその輸送シグナルの担い手であるCLEペプチドホルモンを働かせることで、地上部の維管束で糖のトランスポーターを誘導します。すると糖は根に運ばれます。つまり、線虫はコブの形成に必要なエネルギー（糖）を得るために、植物のCLEペプチドホルモン伝達をハイジャックしているのです。今後、線虫がどのようにして、CLE遺伝子を活性化しているかなどメカニズムの詳細を解析する予定です。
　土壌の線虫を死滅させる方法としては、現在は土壌燻蒸剤の散布が効果的ですが、農業従事者への負担や環境への影響から、燻蒸剤によらない防除法が求められています。本成果により、CLEペプチドと競争的、受容体に結合する物質（アンタゴニスト）を合成し、土壌に撒くことで、根のコブによる被害を抑えることができると考え、試みる予定です。また、この仕組みをブロックするような品種改良を行い、線虫に強い作物を作る予定です。この成果をきっかけとして、農業分野にイノベーションがもたらされると確信しています。
　我々の成果は、動物と植物間の相互作用を理解するだけでなく、農作物の収量増加やストレス耐性付与など、農業分野への貢献が期待されています。

　本研究成果は令和５年6月2日に科学雑誌「Science Advances」に掲載されます。

【今後の展開】　

　今後、センチュウがどのようにして、CLE遺伝子を活性化しているのか、解明していく予定です。品種改良やゲノム編集によりCLEの活性化を抑えることができれば、センチュウ耐性品種の開発にも貢献できます。また、地上部のCLV1をペプチド競合剤などで阻害できれば、燻蒸剤に代わるセンチュウ防除法になり得ることが期待できます。
ペプチドは人体に対して毒性が全くなく、自然界では容易に分解されるため、環境負荷もありません。また、地上部であれば、地中に農薬を投入するような土壌燻蒸剤よりもはるかに簡便に処理することが可能であり、サステナブルな農業に必要不可欠なペプチド農業分野の開拓が期待できます。世界で年間数十兆円にも上る線虫被害が劇的に低減できる可能性をひめており、本研究は、農業分野にイノベーションをもたらすと確信しています。

【論文情報】

• 論文名：“Root-knot nematode modulates plant CLE3-CLV1 signaling as a long-distance signal for successful infection”
• 論文著者：Satoru Nakagami1, Michitaka Notaguchi2, Tatsuhiko Kondo3, Satoru Okamoto4,5, Takanori Ida6, Yoshikatsu Sato7, Tetsuya Higashiyama8, Allen Yi-Lun Tsai1,9, Takashi Ishida1,10, and Shinichiro Sawa1,9,10,11
• 掲載誌：Science Advances
• DOI：10.1126/sciadv.adf480
• URL：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf4803

【詳細】　プレスリリース（PDF581KB）

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