WO2014141362A1 - 新規コリモナス(Collimonas)属細菌及び当該細菌を用いた植物病害菌の防除方法 - Google Patents

新規コリモナス(Collimonas)属細菌及び当該細菌を用いた植物病害菌の防除方法 Download PDF

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篠原弘亮
廣瀬陽一郎
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一般社団法人 新環境技術評議会
学校法人東京農業大学
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5097Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving plant cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N63/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
    • A01N63/20Bacteria; Substances produced thereby or obtained therefrom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor

Definitions

  • the present invention relates to a novel genus Collimonas and a method for controlling plant diseases using the bacterium.
  • phytopathogenic fungi caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria or pathogenic viruses have contributed to efficient food security.
  • environmentally friendly agriculture with pesticide-free and reduced pesticides including not only the efficiency of cultivation but also safety and security, has been desired, and phytopathogenic fungi control technology (for example, microbial pesticides) suitable for it has been required. Yes.
  • Non-Patent Documents 1 to 4 Plant pathogens using colimonas bacteria Studies have been carried out to suppress the growth of potato.
  • Wieste de Boer Johan H. J. Leveau, George A. Kowalchuk, Paulien J. A. Klein Gunnewiek, Edwin C. A. Abeln, Marian J. Figge, Klaas Sjollema, Jjo jo Collimonas fungivorans gen. Nov., Sp. Nov., A chitinolytic soil bacterium with the ability to grow on living fungal hyphae. Francesca Mela, Kathrin Fritsche, Wietse de Boer, Johannes A van Veen, Leo H de Graaff, Marlies van den Berg and Johan HJ Leveau: Dual transcriptional profiling of a bacterial / fungals Faina Kamilova, Johan H. J.
  • Leveau and Ben Lugtenberg Collimonas fungivorans, an unpredicted in vitro but efficient in vivo biocontrol agent for the suppression of tomato foot and root rot
  • Sachie Hoppener-Ogawa Ecology of mycrophagous Collimonas bacteria in soi
  • an object of the present invention is to provide a novel Collimonas bacterium that controls pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria, or pathogenic viruses in plants, and a method for controlling plant diseases using the bacteria. To do.
  • the invention of claim 1 A process of artificially infecting a plant with a bacterium that belongs to the genus Collimonas and has the ability to symbiotically exist in the plant body and impart resistance to a disease caused by a pathogenic filamentous fungus, pathogenic bacterium, or pathogenic virus. including, This is a method for controlling diseases caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria, or pathogenic viruses in plants.
  • the invention of claim 2 The method for controlling diseases caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria, or pathogenic viruses in plants according to claim 1, wherein the bacterium is a novel bacterium belonging to the genus Collimonas (Accession No. NITE P-1104). is there.
  • the invention of claim 3 3.
  • the invention of claim 4 It belongs to the genus Collimonas and contains as an active ingredient a bacterium symbiotic in the plant body and having the ability to confer resistance to pathogenic fungi, pathogenic bacteria or pathogenic virus-related diseases to the host plant. It is an agent for controlling diseases caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria, or pathogenic viruses in plants.
  • the invention of claim 5 5.
  • the invention of claim 6 The control agent according to claim 4 or 5, wherein the plant is a plant belonging to the family Gramineae or Solanum.
  • the invention of claim 7 A new bacterium belonging to the genus Collimonas (Accession No. NITE P-1104) having the ability to symbiotically exist in the plant body and impart resistance to diseases caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria or pathogenic viruses is artificially produced. Infected, It is a plant having resistance to diseases caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria or pathogenic viruses.
  • FIG. 2 is a photograph showing the inhibitory effect of rice seed seeds inoculated with the D-25 strain against rice blast fungus disease, using (a) healthy seedlings and (b) culture supernatant of the D-25 strain.
  • C The figure which used the cell suspension of D-25 strain
  • D The sample which has not inoculated D-25 strain
  • the mycological properties of the D-25 strain according to the present invention are as follows.
  • Extraction of DNA from the microbial cells (bacteria) grown on the R2A medium was performed using ISOIL for Beads Beating (manufactured by Nippon Gene Co., Ltd.).
  • the cultured cells were collected in a dedicated 2 mL plastic tube, and 950 ⁇ L of Lysis Solution BB and 50 ⁇ L of Lysis Solution 20S were added.
  • the tube was then vigorously stirred using a bead beater and then centrifuged (12,000 ⁇ g, 1 minute, room temperature). After centrifugation, 600 ⁇ L of the supernatant was transferred to a new tube, and 400 ⁇ L of Purifiction Solution was added and mixed well.
  • the extracted genomic DNA was PCR amplified using universal primers 27f and 1492r (targeting the bacterial 16S rRNA gene region) (Table 1). PCR was performed using Thermal Cycler 2720 (Applied Biosystems) with a reaction volume of 20 ⁇ L. The reaction solution was prepared with the PCR enzyme TaKaRa Ex Taq (TaKaRa) and the PCR reagent attached thereto.
  • the composition per 20 ⁇ L of reaction solution was 14.7 ⁇ L of sterilized water, 2 ⁇ L of buffer solution, 1 ⁇ L of genomic DNA ( ⁇ 1 ng), 0.8 ⁇ L of each primer of 10 pmol / L, 1.6 ⁇ L of dNTP solution, 0.1 ⁇ L of Ex Taq 0.1 ⁇ L (0 .025U).
  • a reaction solution using E. coli genome as a template DNA was used as a positive control, and a reaction solution to which no template DNA solution was added was used as a negative control.
  • Temperature cycling was carried out for 30 cycles after initial denaturation at 94 ° C. for 1 minute, followed by heat denaturation at 94 ° C. for 30 seconds, annealing at 55 ° C.
  • the obtained PCR fragment (about 1,500 bp) was subjected to sequencing analysis.
  • primers 27f, 519f, 1099f, 520r, and 1492r were used (Table 3), and the nucleotide sequence was determined with ABI Prism 3100 Genetic Analyzer (Applied Biosystems).
  • the base sequence result was homology search by BLAST in GenBank. Multiple alignment was performed using CLUSTAL W together with the sequence showing homology, and a molecular phylogenetic tree was created by the neighborhood joining method using MEGA 4.0.
  • strain D-25 is a gram-negative bacilli that does not have motility, forms viscous colonies on R2A agar medium, does not grow under anaerobic conditions, does not oxidize glucose, catalase reaction and Both oxidase reactions were positive (Table 3).
  • the D-25 strain does not reduce nitrate, does not produce indole, does not show arginine dihydrolase activity, and assimilate glucose, L-albinose, D-mannitol, etc. N-capric acid and phenyl acetate were not assimilated (Table 4).
  • the D-25 strain showed activities such as alkaline hostase, esterase (C4) and esterase lipase (C8), but did not show activities such as valine allylamitase and ⁇ -galactosidase ( Table 5).
  • the D-25 strain was estimated to be a novel genus Collimonas belonging to the genus Collimonas.
  • This strain was deposited as the NITE P-1104 with the accession number NITE P-1104 on June 9, 2011 at the Patent Evaluation Microorganism Deposit Center of the National Institute of Technology and Evaluation (Kazusa Kamashichi, Kisarazu City, Chiba, Japan). Has been.
  • Examples of plants to which resistance to diseases caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria, or pathogenic viruses is imparted by infection with the bacteria of the present invention include gramineous plants, cruciferous plants, solanaceous plants, asteraceae plants, and leeks. Or Cucurbitaceae plants.
  • grasses include cereals such as rice, wheat, barley, rye, triticale, pearl barley, sorghum, oat, corn, sugar cane, millet, and millet.
  • the grasses further include feed or grass such as buckwheat, buffalo grass, Bermuda grass, weeping grass, centipede grass, carpet grass, dalice grass, Kikuyu grass, and St. Augustine grass.
  • the cruciferous plants include, among others, rape, turnip, chinensai, nozawana, mustard, Takana, Kobutana, mizuna, kohlraby, arugula, watercress, taasai, cauliflower, cabbage, kale, Chinese cabbage, komatsuna, radish, box radish, broccoli, medicinal, wasabi , Horseradish.
  • solanaceous plants include eggplant, tomato, potato, pepper, bell pepper, and paprika.
  • Asteraceae includes lettuce, sengiku and the like.
  • Examples of the onion plant include onion, leek, leek, rakkyo and garlic.
  • Cucumbers, melons, watermelons, pumpkins and the like are listed as cucurbitaceae plants.
  • the present invention also relates to the above-mentioned plant having resistance to diseases caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria or pathogenic viruses, wherein the bacterium of the present invention has been artificially infected.
  • Examples of plant diseases caused by pathogenic filamentous fungi that can be controlled according to the present invention include rice blast (pathogenic filamentous fungus: Magnaporthe grisea), rice sesame leaf blight (pathogenic filamentous fungus: Bipolaris leersiae), rice blast fungus (pathogenic filamentous fungus: Gibberella fujikuroi), rice sheath blight (pathogenic fungus: Thanatephorus cucumuris), rice yellow dwarf fungus (pathogenic filamentous fungus: Sschlephthora macrospora), rice pseudomycobacterial disease (pathogenic fungus: Rhizocomito horn) Filamentous fungi: Claviceps purpurea), wheat naked smut (pathogenic fungus: Ustilago tritici), barley naked smut (pathogenic fungus: Ustilag) nuda), rye snow rot brown granule nuclei (pathogenic fungus: Typhula incarnata), rye
  • Plant diseases caused by pathogenic bacteria that can be controlled by the present invention include rice white leaf blight (pathogenic bacterium: Xanthomonas oryzae pv. Oryzae), rice blast blight (pathogenic bacteria: Pseudomonas glumae) Chinese cabbage, and cruciferous vegetables. Examples include soft vegetable rot causing disease (pathogenic bacteria: Erwinia carotovora), cabbage black rot (Xanthomonas campestris pv. Campestris), rice brown stripe disease (pathogenic bacteria: Pseudomonus avenae Manns 1909).
  • the bacterium according to the present invention is effective for controlling plant diseases caused by pathogenic filamentous fungi and effective for controlling plant diseases caused by pathogenic bacteria.
  • the bacterium according to the present invention controls the disease of the host plant itself. Therefore, the bacterium according to the present invention is not only effective for controlling plant diseases caused by pathogenic filamentous fungi or pathogenic bacteria, but also effective for controlling plant diseases caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria, or pathogenic viruses. It is.
  • Plant diseases caused by pathogenic viruses that can be controlled by the present invention include rice dwarf disease, rice dwarf reovirus, rice stripe blight, rice stripe tenuivirus, rice black streak dwarf disease, rice blaze-reduced disease rewarivirus disease.
  • Mosaic virus, turnip mosaic potyvirus, radish Hidaha mosaic Como virus include the fava beans viruses door file server virus.
  • the bacterium that can be used in the present invention belongs to the genus Collimonas, and has the ability to symbiosis in the plant body and impart resistance to diseases caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria, or pathogenic viruses to the host plant. If it is bacteria, it will not specifically limit. Specific examples include a novel bacterium belonging to the genus Collimonas (Accession No. NITE P-1104).
  • the bacteria used in the present invention can be cultured under normal conditions by a normal culture method such as shaking culture.
  • a medium for culturing sugars such as glucose, sucrose, starch and dextrin are used as a carbon source, ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium nitrate are used as nitrogen sources, inorganic nitrogen sources such as nitrates, yeast extract, corn Organic nitrogen sources such as steep leaker, meat extract, wheat germ, polypeptone, sugar cane squeezed (bacus), beer casks, soy flour, rice bran, fish meal, etc.
  • examples thereof include synthetic or natural media containing salts containing phosphorus, potassium, manganese, magnesium, iron, etc., such as monoiron.
  • the present invention also relates to an agent for controlling diseases caused by pathogenic filamentous fungi, pathogenic bacteria or pathogenic viruses in plants, which contains the bacterium of the present invention as an active ingredient.
  • the bacterial culture solution of the present invention can be used as it is, but the bacterial culture solution of the present invention is obtained by separating the bacterial culture solution by a method such as membrane separation, centrifugation, or filtration separation. Concentrates can also be used.
  • a product obtained by drying the culture solution of the bacterium of the present invention can be used.
  • suck to porous adsorbents such as activated carbon powder, diatomaceous earth, and a talc
  • the drying method may be a normal method, for example, freeze drying or vacuum drying.
  • These dried products may be further pulverized by a pulverizing means such as a ball mill after drying.
  • the bacterium of the present invention can be used alone in the present invention as the above-mentioned culture solution, high-concentration product, or dried product, but in the same form as a normal microbial preparation in combination with other optional components (for example, a powder agent) , Wettable powders, emulsions, liquids, flowables, coatings, etc.) and may be provided as a plant disease control composition.
  • optional components for example, a powder agent
  • optional components for example, a powder agent
  • optional components for example, a powder agent
  • the bacterial infection of the present invention is carried out during the vegetative growth period of the plant.
  • the method of applying the bacterium of the present invention or a composition containing the same to plants includes spraying, irrigation, soaking, application to plants, contact with artificially wounds, injection with a syringe, soil application Mixing, mixing in hydroponics, mixing with sand, etc., and spraying like sandblast can be considered.
  • the concentration of the bacterium of the present invention in the suspension is preferably 10 4 to 10 12 CFU / ml.
  • D-25 strain (1 ⁇ 10 8 / plant) cultured in bran or rice bran medium is mixed with the soil in the seedling pot of each sample, and seeded there.
  • FIGS. 2 and 3 show the disease-suppressing effect of D-25 strain against tomato wilt (F. oxysporum f. Sp. Lycoperisci).
  • Kyoryoku Beiji inoculated with the D-25 strain was evaluated to be 1.5 to 2.0 out of the above indexes, so that the tomato wilt of the D-25 strain (F. oxysporum f. Sp. Lycopersici)
  • the disease-inhibiting effect was confirmed (KB-r2, KB-r3 in FIG. 2).
  • the contaminated soot After mixing the contaminated soot with a healthy seed so that the contamination rate was 10%, it was immersed in each treatment solution at 25 ° C. for 48 hours. Thereafter, the seeds were soaked for 3 days at 25 ° C. using distilled water, and then germinated at 32 ° C. for 16 hours.
  • Each treatment solution was prepared as follows.
  • the D-25 strain was cultured with shaking in PPG liquid medium at 25 ° C. for 2 days. This culture solution was centrifuged to obtain a culture supernatant. Furthermore, the same amount of distilled water as the upper semen removed was added to the cells obtained by centrifugation to obtain a cell suspension. The supernatant and the cell suspension were used as treatment solutions.
  • the disease survey was conducted on all seedlings, and indexes (healthy seedlings: 0, diseased seedlings other than dead: 3 and dead seedlings: 5) were given according to the degree of disease, and the disease severity and control value were calculated by the following equations.
  • a bacterium that controls a host plant against a disease caused by a pathogenic filamentous fungus, a pathogenic bacterium, or a pathogenic virus, a method for controlling a disease in a plant using the bacterium, and a disease resistance created by the method A plant is provided.

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Abstract

 本発明は農業上有用な植物に、病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウイルスによる病害に対する防除を付与する手段を提供することを目的とする。 本発明は、コリモナス(Collimonas)属する、病原性糸状菌、病原性細菌、又は病原性ウィルスによる病害に対する防除を行う細菌を用いた植物病害の防除方法、並びに該方法により作出された植物に関する。

Description

新規コリモナス(Collimonas)属細菌及び当該細菌を用いた植物病害菌の防除方法
 本発明は、新規コリモナス(Collimonas)属細菌及び当該細菌を用いた植物病害菌の防除方法に関する。
 これまでの化学農薬を中心とした病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスを原因とする植物病原菌の防除技術は、効率的な食糧確保に貢献してきた。ところが近年、栽培の効率性だけでなく、安心・安全といった領域を含めた無農薬、減農薬による環境保全型農業が望まれ、それに適合した植物病原菌防除技術(例えば微生物農薬)が必要とされている。
 これら植物病原菌を防除するために特殊な化学成分を有する農薬が種々検討、提案されている他、化学農薬とは異なる別のアプローチが検討されており、例えば、コリモナス属細菌を用いて植物性病原菌の増殖を抑制する研究が行われている(非特許文献1~4)。
Wieste de Boer, Johan H. J. Leveau, George A. Kowalchuk, Paulien J. A. Klein Gunnewiek, Edwin C. A. Abeln, Marian J. Figge, Klaas Sjollema, Jaap D. Janse and Johannes A. van Veen: Collimonas fungivorans gen. nov., sp. nov., a chitinolytic soil bacterium with the ability to grow on living fungal hyphae. Francesca Mela, Kathrin Fritsche, Wietse de Boer, Johannes A van Veen, Leo H de Graaff, Marlies van den Berg and Johan HJ Leveau: Dual transcriptional profiling of a bacterial/fungal confrontation: Collimonas fungivorans versus Aspergillus niger Faina Kamilova, Johan H. J. Leveau and Ben Lugtenberg: Collimonas fungivorans, an unpredicted in vitro but efficient in vivo biocontrol agent for the suppression of tomato foot and root rot Sachie Hoppener-Ogawa: Ecology of mycrophagous Collimonas bacteria in soi
 上述のようなコリモナス(Collimonas)属細菌による植物性病原菌の増殖を抑制する研究報告がなされているが、病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスを含むあらゆる植物性病原菌を防除するコリモナス(Collimonas)属細菌について未だ有用な報告はなされていない。
 そこで、本発明は、植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスを防除する新規コリモナス(Collimonas)属細菌、及び当該細菌を用いた植物病害菌の防除方法を提供することを目的とする。
 発明者らは、上記課題を解決するため、平成23年6月9日付けで独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8)に受託番号NITE P-1104として寄託されているコリモナス(Collimonas)属細菌D-25株(以下、「D-25株」という)を用いて、植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスを防除することが可能か検討を行った。
 その結果、植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスを防除することができることを発見し、本発明に至った。
 すなわち、上記課題を解決するため、以下の発明を提案する。
 請求項1の発明は、
 コリモナス(Collimonas)属に属し、植物体内に共生して宿主植物に病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する耐性を付与する能力を有する細菌を、植物に人為的に感染させる工程を含む、
 ことを特徴とする植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害の防除方法である。
 請求項2の発明は、
 前記細菌がコリモナス(Collimonas)属新規細菌(受託番号NITE P-1104)である
 ことを特徴とする請求項1記載の植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害の防除方法である。
 請求項3の発明は、
 前記植物がイネ科又はナス科に属する植物である
 ことを特徴とする請求項1又は2記載の植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害の防除方法である。
 請求項4の発明は、
 コリモナス(Collimonas)属に属し、植物体内に共生して宿主植物に病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する耐性を付与する能力を有する細菌を有効成分として含有する、
 ことを特徴とする植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害の防除剤である。
 請求項5の発明は、
 前記細菌がコリモナス(Collimonas)属新規細菌(受託番号NITE P-1104)である
 ことを特徴とする請求項4記載の防除剤。
 請求項6の発明は、
 前記植物がイネ科又はナス科に属する植物である
 ことを特徴とする請求項4又は5記載の防除剤である。
 請求項7の発明は、
 植物体内に共生して宿主植物に病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する耐性を付与する能力を有するコリモナス(Collimonas)属新規細菌(受託番号NITE P-1104)が人為的に感染された、
ことを特徴とする病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する耐性を有する植物である。
 この発明によれば、植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスを防除する新規コリモナス(Collimonas)属細菌、及び当該細菌を用いた植物病害菌の防除方法を提供することができる。
D-25株の16s rRNA遺伝子配列に基づく分子系統分類を表す図である。 D-25株を接種したナス系植物のサンプルの、トマト萎凋病に対する抑制効果を表す図である(図中、各グラフの左側はコントロール(無接種)、中側はD-25株を接種していないサンプル、右側はD-25株を接種したサンプルを表す)。 D-25株を接種したナス系植物のサンプルの、トマト萎凋病に対する抑制効果を表す写真であって、(a)D-25株を接種したサンプル、(b)D-25株を接種していないサンプルを表す。 D-25株を接種した種籾のサンプルの、イネもみ枯細菌病に対する抑制効果を表す写真であって、(a)健全な苗、(b)D-25株の培養上清液を使用した図、(c)D-25株の菌体懸濁液を使用した図、(d)D-25株を接種していないサンプルを表す。
(D-25株の菌学的性質)
 本発明に係るD-25株の菌学的性質は以下のとおりである。
(1)D-25株の分子系統解析
 D-25株について、16S rRNA遺伝子配列に基づいた分子系統解析により分類同定を試みた。
 R2A培地上で生育させた菌体(細菌)からのDNAの抽出は、ISOIL for Beads Beating(株式会社ニッポンジーン製)を用いて行った。培養菌体を専用の2mL容プラスチックチューブに採取し、950μLのLysis Solution BBと50μLのLysis Solution 20Sを添加した。その後チューブを、ビードビーターを用いて激しく撹拌してから遠心分離した(12,000×g、1分間、室温)。遠心分離後、上清600μLを新しいチューブに移し、400μLのPurifiction Solutionを添加し、十分に混合した。次に、600μLのクロロホルムを添加混合し、遠心分離した(12,000×g、15分間、室温)。遠心分離後、水槽800μLを新しいチューブに移し、800μLのPrecipitation Solutionを添加し十分に混合した後、遠心分離した(20,000×g、15分間、4℃)。上清を捨て、1mLの70%エタノールを添加し十分に混合した後、遠心分離した(20,000×g、5分間、4℃)。その後上清を捨て、風乾した後、沈澱を50μLのTE緩衝液(pH8.0)に溶解した。
 抽出したゲノムDNAをユニバーサルプライマー27fと1492r(細菌の16S rRNA遺伝子領域を標的とする)を用いてPCR増幅した(表1)。PCRは反応容量20μLにて、Thermal Cycler 2720 (Applied Biosystems 社)を用いて行った。PCR酵素TaKaRa Ex Taq (TaKaRa)とそれに付属していたPCR試薬により反応溶液を調整した。反応液20μLあたりの組成は、減菌水14.7μL,緩衝液2μL、ゲノムDNA1μL(<1ng)、10pmol/Lの各プライマー0.8μLずつ、dNTP溶液1.6μL、Ex Taq 0.1μL(0.025U)とした。なお、大腸菌ゲノムを鋳型DNAとした反応液を陽性コントロール、鋳型DNA溶液を添加しなかった反応液を陰性コントロールとした。温度サイクリングは、94℃-1分の初期変性後、熱変性94℃-30秒、アニーリング55℃-30秒、伸長反応72℃-90秒を1サイクルとして30サイクル行った。PCR後、反応液を5μL採取し、1.5%アガロースゲル電気永動で分析した。検出はアガロースゲルをエチジウムブロミドで染色し、UVイルミネーター(UVP)で行った。
 得られたPCR断片(約1,500bp)のシーケンシング解析を行った。シーケンシング反応にはプライマー27f、519f、1099f、520r、1492rを用い(表3)、ABI Prism 3100 Genetic Analyzer (Applied Biosystems)で塩基配列を決定した。塩基配列結果はGenBankにてBLASTによる相同性検索を行った。相同性が示された配列とともにCLUSTAL Wを用いてマルチプルアラインメントを行い、MEGA4.0を用いて近隣結合法により分子系統樹を作成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

 D-25株について塩基配列をもとに分類を行ったところ、コリモナス(Collimonas)属細菌の塩基配列と相同性が高いことが明らかになっている。表2にD-25株の相同性検索の結果を、図1に分子系統樹を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

(2)D-25株の生理・生化学試験
 D-25株についての生理・生化学試験の結果は表3、表4及び表5のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
(3)考察
 D-25株はコリモナス(Collimonas)属細菌と16S rRNA遺伝子配列が99%以上一致していたこと、分子系統樹においてコリモナス(Collimonas)属の系統枝に含まれていたことから、D-25株は本属に帰属するものと推察される。
 次に、D-25株は運動性を有さないグラム陰性桿菌で、R2A寒天培地上で粘調性のコロニーを形成し、嫌気条件下で生育せず、グルコースを酸化せず、カタラーゼ反応及びオキシターゼ反応はともに陽性を示した(表3)。
 また、生理・生化学試験の結果、D-25株は硝酸塩を還元せず、インドールを産生せず、アルギニンジヒドロラーゼ活性を示さず、グルコース、L-アルビノース及びD-マンニトールなどを資化し、n-カプリン酸および酢酸フェニルなどは資化しなかった(表4)。
 また、酵素反応の試験結果、D-25株はアルカリホスタファーゼ、エステラーゼ(C4)及びエステラーゼ リパーゼ(C8)などの活性を示し、バリン アリルアミターゼやα-ガラクトシダーゼなどの活性は示さなかった(表5)。
 これらの性状は16S rRNA遺伝子配列に基づく系統解析の結果から帰属が推察されたコリモナス(Collimonas)属の既知種に類似点が多く認められた。ただし、運動性を示さず(表3)、バリンアリルアミダーゼ活性を示さない点は(表5)、コリモナス(Collimonas)属の既知種の性状とは異なっていた。
 上記菌学的性質から、D-25株をコリモナス(Collimonas)属分類群に帰属する新規なコリモナス(Collimonas)属細菌と推定した。この菌株は、平成23年6月9日付けで独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8)に受託番号NITE P-1104として寄託されている。
 本発明の細菌の感染により、病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する耐性が付与される植物としては、イネ科植物、アブラナ科植物、ナス科植物、キク科植物、ネギ科、又はウリ科植物が挙げられる。
 イネ科植物としては、特にイネ、コムギ、オオムギ、ライムギ、ライコムギ、ハトムギ、ソルガム、エンバク、トウモロコシ、サトウキビ、アワ、ヒエなどの穀類が挙げられる。イネ科植物としてはさらに、シバ、バッファローグラス、バミューダグラス、ウィーピンググラス、センチピードグラス、カーペットグラス、ダリスグラス、キクユグラス、セントオーガスチングラスなどの飼料または牧草が挙げられる。
 アブラナ科植物としては、特にアブラナ、カブ、チンゲンサイ、ノザワナ、カラシナ、タカナ、コブタカナ、水菜、コールラビー、ルッコラ、クレソン、タアサイ、カリフラワー、キャベツ、ケール、ハクサイ、コマツナ、ダイコン、ハツカダイコン、ブロッコリー、メキャベツ、ワサビ、セイヨウワサビが挙げられる。
 ナス科植物としては、ナス、トマト、ジャガイモ、トウガラシ、ピーマン、パプリカ等が挙げられる。
 キク科植物としては、レタス、シュンギク等が挙げられる。
 ネギ科植物としては、タマネギ、ネギ、ニラ、ラッキョウ、ニンニク等が挙げられる。
 ウリ科植物としては、キュウリ、メロン、スイカ、カボチャ等が挙げられる。
 本発明はまた、本発明の細菌が人為的に感染された、病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する耐性を有する上記植物に関する。
 本発明により防除され得る病原性糸状菌による植物病害としては、イネいもち病(病原糸状菌:Magnaporthe grisea)、イネゴマ葉枯病(病原糸状菌:Bipolaris leersiae)、イネばか苗病(病原糸状菌:Gibberella fujikuroi)、イネ紋枯病(病原糸状菌:Thanatephorus cucumuris)、イネ黄化萎縮病菌(病原糸状菌:Ssclerophthora macrospora)、イネ疑似紋枯病(病原糸状菌:Rhizoctonia solani)、コムギ麦角病(病原糸状菌:Claviceps purpurea)、コムギ裸黒穂病(病原糸状菌:Ustilago tritici)、オオムギ裸黒穂病(病原糸状菌:Ustilago nuda)、ライムギ雪腐褐色小粒菌核病(病原糸状菌:Typhula incarnata)、ライムギ斑点病(病原糸状菌:Cochliobolus sativus)イネ、エンバク、コムギ、オオムギ、ライムギの立枯病(病原糸状菌:Gaeumannomyces graminis)、トウモロコシすす紋病(病原糸状菌:Setosphaeria turcica)、アブラナ科野菜根こぶ病(病原糸状菌:Plamodiophora brassicae)、アブラナ科野菜立枯病(病原糸状菌:Thanatephorus cucumeris)、ハクサイ黄化病(病原糸状菌:Verticillium albo-atrum)、ダイコン萎黄病(病原糸状菌:Fusarium oxysporum f.sp.Raphani)、ダイコン白さび病(病原糸状菌:Albugo macrospora)、コマツナ白さび病(病原糸状菌:Albugo macrospora)、キュウリつる割病(病原糸状菌:Fusarium oxysporum Schlechtendahl f.sp. cucumerinum Owen)、メロンつる割病(病原糸状菌:Fusarium oxysporum Schlechtendahl:Fries f.sp. melonis(Leach et Currence)Snyder et Hansen)、トマト萎凋病(病原糸状菌:Fusarium oxysporum Schlechtendahl:Fries f.sp. lycoperisici(Saccardo)Snyder & Hansen)キュウリうどんこ病(病原糸状菌:Sphaerotheca cucurbitae(Jaczewski)Zhao)が挙げられる。
 本発明により防除され得る病原性細菌による植物病害としては、イネ白葉枯れ病(病原細菌:Xanthomonas oryzae pv.oryzae)、イネもみ枯細菌病(病原細菌:Pseudomonas glumae)ハクサイ、アブラナ科野菜に重大な被害をもたらす野菜類軟腐病(病原細菌:Erwinia carotovora)、キャベツ黒腐病(Xanthomonas campestris pv.campestris)、イネ褐条病(病原細菌:Pseudomonus avenae Manns 1909)が挙げられる。
 後述する実施例では、本発明に係る細菌が、病原性糸状菌による植物病害の防除に有効であること、並びに病原性細菌による植物病害の防除に有効であることが示されている。このことから、本発明に係る細菌は、宿主植物自身の病害を防除していることがわかる。よって、本発明に係る細菌は、病原性糸状菌又は病原性細菌による植物病害の防除に有効であるだけでなく、病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる植物病害の防除においても有効である。
 本発明により防除され得る病原性ウィルスによる植物病害としては、イネ萎縮病 Rice dwarf reovirus、イネ縞葉枯病 Rice stripe tenuivirus、イネ黒すじ萎縮病 Rice blach-streaked dwarf reovirus、イネえそモザイク病 Rice necrosis mosaic potyvirus、イネわい化病 Rice waika virus、コムギ縞萎縮病 Wheat yellow mosaic virus、オオムギ縞萎縮病 Barley yellow mosaic virus、オオムギ斑葉モザイクウイルス Barley stripe hordeivirus、ダイコン、カブ、コマツナのウィルス病としてキュウリモザイクウイルス、カブモザイクポティウイルス、ダイコンひだ葉モザイクコモウイルス、ソラマメウイルトファバウイルスが挙げられる。
 本発明に用いることができる細菌としては、コリモナス(Collimonas)属に属し、植物体内に共生して宿主植物に病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウイルスによる病害に対する耐性を付与する能力を有する細菌であれば特に限定されない。具体例を挙げれば、コリモナス(Collimonas)属新規細菌(受託番号NITE P-1104)が挙げられる。
 本発明に用いられる細菌は、振とう培養等の通常の培養法により、通常の条件下で培養されうる。培養に用いる培地としては炭素源としてグルコース、シュークロース、デンプン、デキストリンなどの糖類を、窒素源として硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等のアンモニウム塩、硝酸塩等の無機窒素源、または、酵母エキス、コーン・スティープ・リーカー、肉エキス、小麦胚芽、ポリペプトン、サトウキビ絞り粕(バカス)、ビールカス、大豆粉、米糠、魚粉等の有機窒素源を、無機塩としてリン酸一カリ、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、硫酸第一鉄等の、リン、カリウム、マンガン、マグネシウム、鉄等を含む塩類を、それぞれ含有する合成または天然の培地が挙げられる。
 本発明はまた、本発明の細菌を有効成分として含有する、植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害の防除剤に関する。当該植物病害防除剤としては、本発明の細菌の培養液をそのまま使用することができるが、細菌の培養液を膜分離、遠心分離、濾過分離等の方法により分離した、本発明の細菌の高濃度物を用いることもできる。
 本発明の植物病害防除剤としてはまた、本発明の細菌の培養液を乾燥させたものを使用することができる。また、本発明の細菌の培養液を活性炭粉末、珪藻土、タルク等の多孔吸着体に吸着させ乾燥させたものを使用することができる。乾燥方法は通常の方法でよく、例えば凍結乾燥、減圧乾燥でよい。これらの乾燥物は乾燥後さらにボールミル等の粉砕手段で粉砕されてもよい。
 本発明の細菌は上述の培養液、高濃度物または乾燥物としてそれ自体単独で本発明に用いることができるが、更なる他の任意成分と組み合わせて通常の微生物製剤と同様の形態(例えば粉剤、水和剤、乳剤、液剤、フロアブル剤、塗布剤等の形態)に製剤化して、植物病害防除用組成物として提供されてもよい。組み合わせて使用することができる任意成分としては例えば固体担体、補助剤のような植物への適用が許容される材料が挙げられる。
 本発明の細菌の植物への感染は、植物の栄養成長期に行われることが好ましい。
 本発明の細菌またはそれを含有する組成物の植物への施用方法としては、噴霧、潅注、どぶ漬け、植物体への塗布、人為的に付けた傷への接触、シリンジによる注入、土壌への混合、水耕液への混入、砂等へ混合してサンドブラストのように吹きつける方法などが考えられる。本発明の細菌を懸濁してなる懸濁液を植物に潅注処理する場合には、懸濁液中の本発明の細菌の濃度は10~1012CFU/mlが好ましい。
 本実施例で、D-25株のトマト萎凋病(F.oxysporum f.sp. lycoperisci レース1)に対する発病抑制効果を示す。
(実験方法)
 ナス系植物のサンプルとして、Tomato CV.Momotaro及びKyouryokuBeijiを用いた。
 前記それぞれのサンプルの育苗ポット中の土壌に、フスマもしくは米ぬか培地で培養したD-25株(1×10/plant)を前記土壌に混和させ、そこに播種する。
 本葉が3枚程展開したら、病原菌汚染土壌に移し、病原菌を接種する。病原菌を接種して2~4週間後に、各サンプルの病徴を評価する。評価方法は、発病程度別に指数(健全苗:0、発病危険域:1、軽度の発病苗:2、重度の発病苗:3、枯死苗:4)を与えて評価する。
 図2、図3にD-25株のトマト萎凋病(F.oxysporum f.sp. lycoperisci)に対する発病抑制効果を示した。
 図2で示されるように、D-25株を接種したTomato CV.Momotaroは、前記指数のうち、1前後の評価が得られたので、D-25株のトマト萎凋病(F.oxysporum f.sp. lycoperisci)対する発病抑制効果が確認された(図2中、M-r2、M-r3、図3(a))。
 また、D-25株を接種したKyouryokuBeijiは、前記指数のうち、1.5~2.0の評価が得られたので、D-25株のトマト萎凋病(F.oxysporum f.sp. lycoperisci)対する発病抑制効果が確認された(図2中、KB-r2、KB-r3)。
 本実施例で、D-25株のイネもみ枯細菌病菌(Burkholderia glumae MAFF301441)に対する発病抑制効果を示す。
(実験方法)
 健全な種籾(品種:コシヒカリ)にPPGA 培地で24 時間培養したイネもみ枯細菌病菌(Burkholderia glumae MAFF301441)を蒸留水に懸濁した懸濁液(約10cfu/ml)に浸漬し、流水ポンプによる減圧条件下で11時間置いて減圧接種して汚染籾を作製した。
 健全な種籾に汚染籾を汚染率が10%になるように混和した後、これを各処理液に25℃で48 時間浸漬した。その後、蒸留水を用いて25℃で3 日間浸種して、次いで32℃で16 時間の催芽を行った。
 水稲育苗用培土を充てんしたバランスディッシュ(44mm×44mm×15mm)に催芽した種籾約50 粒を播種して温室内で育苗して、播種後およそ10 日後に発病調査を行った。
 各処理液は以下の通り作製した。PPG液体培地でD-25 株を2日間25℃で振とう培養した。この培養液を遠心分離して培養上清液を得た。さらに遠心分離で得た菌体に除去した上精液と同量の蒸留水を加え菌体懸濁液を得た。上清液、菌体懸濁液を処理液とした。
 発病調査は、全苗について実施して、発病程度別に指数(健全苗:0、枯死以外の発病苗:3、枯死苗:5)を与え、次式により発病度と防除価を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 D-25株の菌体懸濁液の処理では防除価96.1 となり、非常に高い発病抑制効果が認められた。一方、培養上清液の処理では発病抑制効果は認められなかった(表6 および図4)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 本発明により、宿主植物に病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する防除を行う細菌、該細菌を用いた、植物における病害の防除方法、並びに、該方法により作出された病害耐性を有する植物が提供される。

Claims (7)

  1.  コリモナス(Collimonas)属に属し、植物体内に共生して宿主植物に病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する耐性を付与する能力を有する細菌を、植物に人為的に感染させる工程を含む、
     ことを特徴とする植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害の防除方法。
  2.  前記細菌がコリモナス(Collimonas)属新規細菌(受託番号NITE P-1104)である
     ことを特徴とする請求項1記載の植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害の防除方法。
  3.  前記植物がイネ科又はナス科に属する植物である
     ことを特徴とする請求項1又は2記載の植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害の防除方法。
  4.  コリモナス(Collimonas)属に属し、植物体内に共生して宿主植物に病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する耐性を付与する能力を有する細菌を有効成分として含有する、
     ことを特徴とする植物における病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害の防除剤。
  5.  前記細菌がコリモナス(Collimonas)属新規細菌(受託番号NITE P-1104)である
     ことを特徴とする請求項4記載の防除剤。
  6.  前記植物がイネ科又はナス科に属する植物である
     ことを特徴とする請求項4又は5記載の防除剤。
  7.  植物体内に共生して宿主植物に病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する耐性を付与する能力を有するコリモナス(Collimonas)属新規細菌(受託番号NITE P-1104)が人為的に感染された、
     ことを特徴とする病原性糸状菌、病原性細菌又は病原性ウィルスによる病害に対する耐性を有する植物。
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