画像: この研究は、敵対的な環境 (コーヒーの葉) における細菌の回復力を調査する基礎科学の一部であり、細菌が病原体の発生を阻害するかどうかを調べるバイオテクノロジーの一部です。 もっと 見る

クレジット: ホルヘ・モンデゴ/IAC

FAPESP が支援する研究では、ブラジルのコーヒー生産者にとって大きな課題であるコーヒーさび病の原因となる真菌ヘミリア・ヴァスタトリクスの生物学的制御に対する細菌の可能性を分析しました 。この研究に関する記事は  、ジャーナル BMC Microbiologyに掲載されています。

コーヒーさび病の症状は、植物の葉にやけどのような黄色い斑点ができることです。この病気は光合成を損ない、葉を枯れさせ、木が骸骨に似るまで豆を生産するサクランボの成長を妨げます.これは通常、環境に悪影響を与える可能性のある銅ベースの殺虫剤の使用によって制御されます。

「これは、コーヒーの木の葉に生息するバクテリアの行動を理解するための基礎科学研究でした。まず第一に、細菌に有害で、それらを攻撃するために使用できる化合物がいくつかあります」と 、記事の最後の著者であるホルヘ・マウリシオ・コスタ・モンデゴは述べています.Mondego は、カンピナス農学研究所 (IAC) の植物遺伝学センターに所属する研究者です。彼は、ブラジルのサンパウロ州にあるカンピナス州立大学 (UNICAMP) で遺伝学および分子生物学の博士号を取得しています。

「第二に、葉は、日光や雨などの大きな環境圧力を受ける環境です。コーヒーの葉に生息するバクテリアが、コーヒー植物によって生成される化合物と雨や太陽のストレスの両方にどのように耐えることができるかを理解したかった.

この基礎科学の最前線に加えて、研究は応用科学の課題にも取り組みました。研究者たちは、コーヒーの葉に生息するバクテリアがコーヒーさび病の原因となる真菌と戦うことができるかどうかを調べることにしました. 最初のステップは、FAPESP とブラジル農業研究公社 (EMBRAPA) によって資金提供されたブラジルのコーヒー ゲノム プロジェクト (Projeto Genoma EST-Café) によって生成されたコーヒーアラビカ と C. カネフォラの発現配列タグ (EST) を特定すること でした。

「私は、 UNICAMP の教授である Ramon Vidalと並んで、 C. arabicaによって発現される配列をまとめた記事の最初の著者でした。それは 2011 年に出版さ れました。私たちはまだメタゲノミクスの観点から考えていませんでしたが、多かれ少なかれ偶然にそうしたことをしました」と Mondego 氏は述べています。

偶然のメタゲノミクス

研究者たちは、コーヒーの葉の EST の中で汚染されていると考えられる配列を発見しました。「私たちはこれらの配列を取得してデータベースに入力し、細菌の属であるシュードモナス属に由来するようであると結論付けました  」とMondego氏は述べています.「これは、UNICAMP の教授でもあるゴンサロ・ペレイラが率いる私たちの研究グループの好奇心を刺激 しました。私たちは自問自答しました。意味もなくメタゲノミクスを行ったらどうなるでしょうか?これらのバクテリアは本当にコーヒーの葉に住んでいますか？」 

当時、モンデゴはすでに IAC の研究者でした。数年後、彼はBMC Microbiologyに掲載された記事の最初の著者である Leandro Pio de Sousa と力を合わせることができました 。Sousa は科学入門奨学金を取得した学生で、現在は UNICAMP で遺伝学と分子生物学の博士号を取得しています。

「私は、シュードモナス が本当にコーヒーの葉に生息するかどうかを確認するために設計されたこの研究で、レアンドロを私と一緒に研究するよう招待しました .もしそうなら、以前の調査結果が確認されます。彼はすぐに同意しました」とモンデゴは言いました。

彼らはコーヒーの葉からバクテリアを分離し、培地に入れました。紫外光の下では 、紫色に見え、培地で簡単に選択できるシュードモナスを特徴付けることができます。「我々はバクテリアを集め、そのDNAを抽出し、MN1Fと名付けたものの配列を決定しました」と彼は言いました。

彼らは、真菌や他のバクテリアでいっぱいの敵対的な環境で生き残るための必要性を反映した分泌システムを持つ MN1F について、いくつかの興味深い発見をしました。「分泌系は抗菌性および抗真菌性化合物を生成します。これは、生物学的制御に使用できることを示唆しています」と彼は言いました。彼らはまた、水ストレスに対する保護に関連する多くのタンパク質を検出しました. 

次のステップでは、ゲノムに関する研究者の観察結果を確認するために、さまざまな培地で細菌を培養する生理学的実験が行われました。「生物学的実験は、いくつかの推論が正しいことを証明しました。私たちは、バクテリアが強い浸透圧に耐えるかなりの能力を実際に持っていることを示しました.これは、コーヒーの葉に対する干ばつの影響と類似していると考えられます.「さらに、MN1F は有害なフェノール化合物を分解することができます。植物からこれらの化合物を分解し、それ自身の生存のための材料に変換します。」

その後、研究者らは一連のテストを実施して、MN1F が生物学的制御に使用できるかどうかを調べ、 コーヒーさび病の原因菌であるH.ヴァスタトリクスの発生を防止または阻害しました。テストは、真菌の in vitro 発芽を阻害する試みを含む、温室および実験室条件下で行われました。すべての実験で、細菌は胞子 (生殖単位) と菌糸体 (真菌の遺伝物質を含む糸状ネットワーク) の発達を阻害できることが証明されました。 

Mondego と Sousa の他に、 Matheus Aparecido Pereira Cipriano  (IAC)、 Márcio José da Silva  (Center for Molecular Biology and Genetic Engineering、UNICAMP)、 Flávia Rodrigues Alves Patrício  (Institute of Biology、São Paulo’s Agency for Agribusiness Technology、 APTA)、 Sueli dos Santos Freitas  (IAC)、および Marcelo Falsarella Carazzolle  (ゲノミクスおよび発現研究所、生物学研究所、UNICAMP)。

サンパウロ研究財団 (FAPESP) について

São Paulo Research Foundation (FAPESP) は、ブラジルのサンパウロ州の高等教育および研究機関に関連する研究者に奨学金、フェローシップ、および助成金を授与することにより、あらゆる知識分野における科学研究を支援することを使命とする公的機関です。FAPESP は、最高の研究は、国際的に最高の研究者と協力することによってのみ行うことができることを認識しています。そのため、研究の質で知られる他の国の資金提供機関、高等教育、民間企業、研究機関とパートナーシップを確立し、その助成金で資金提供された科学者が国際協力をさらに発展させることを奨励しています。FAPESP の詳細については、 www.fapesp.br/en をご覧ください。 www.agencia.fapesp.br/en FAPESP は、その多くのプログラム、賞、および研究センターを通じて、最新の科学的ブレークスルーの達成を支援しています。http://agencia.fapesp.br/subscribeで FAPESP 通信社を購読することもできます。 

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