ラタイバクター・トキシカス

ラタイバクター・トキシカス
科学的分類
ドメイン：	細菌
門:	放線菌類
クラス：	放線菌
注文：	ミクロコッカス
家族：	微生物科
属:	ラタイバクター
種：	R.トキシカス
二名法名
ラタイバクター・トキシカス （ライリーとオフェル 1992）佐々木ら 1998 [1] [2]
タイプ株
ATCC 49908 CIP 104617 CS14 DSM 7488 ICMP 9525 JCM 9669 NCPPB 3552
同義語[2]
クラビバクター トキシカス ライリーとオフェル 1992

ラタイバクター・トキシカスは、南オーストラリア州と西オーストラリア州でよく見られる一年生ライグラス毒性（ARGT）を引き起こすことで知られる植物病原細菌です。 ^{[3] [4]}

Rathayibacter属は 、この属の菌株を初めて単離した植物病理学者E. Rathayに敬意を表して名付けられ、ラテン語で「棒」を意味する接尾辞-bacterを組み合わせたものである。 ^[5]種小名のtoxicusは、 R. toxicusがコリネトキシンを生成する能力を持つことから、ラテン語で「毒」を意味する言葉に由来している。^[1]

Rathayibacter toxicus は、これまで「 Corynebacterium rathayi」、「Clavibacter rathayi」、「Clavibacter toxicus」として分類されていました。 ^{[5] [1] [6]}この生物は、Microbacteriaceae 科に属します。^{[5] [1] [6] [7]} Microbacteriaceaeには 28 の属が含まれますが、Rathayibacter属と Clavibacter 属の間には明確な系統群が形成されています。^[5] Rathayibacterに近い属は、Frigoribacterium、Curtobacterium、Clavibacter で、 Leifsonia属はRathayibacterとより遠い関係にあります。^[5] Rathayibacter属には、Microbacteriaceae内で一緒にクラスターを形成する 6 種があり、Rathayibacter toxicus は他の種との関連性が最も低いため、最も深い分岐を持っています。^{[5] [6] [8]}

1956年、南オーストラリア州ブラックスプリングスの「小麦・羊ベルト」で、一年生ライグラスの毒性（ARGT）による家畜の死亡が初めて報告されました。^{[1] ARGTは、現在}R. toxicusとして知られる特定の細菌に感染したLolium rigidumの放牧によって引き起こされます。^{[1] [9]} 1950年代後半、JM Fisherは、一年生ライグラスの種子頭の病原体である虫こぶ形成線虫（Anguina sp.）と黄色粘液細菌を特定しました。 ^[10] ARGTの原因となる細菌が分離されたのは1968年になってからで、その後1977年にA. Kerrによって誤ってCorynebacterium sp.（Corynebacterium rathayi）と特定されました。^{[4] [1] [9] [10]}

この生物の主任研究者と発見日はわかっているが、当初の分離方法は不明である。しかし、同じ生物の異なる株の形態学的評価を行うために利用された分離技術は、バードとスタインズによって実施された。^{[4] [9] [10]}研究者らは、特徴的な黄色の粘液によって目的の生物を特定し、それを線虫の虫こぶから取り除いて蒸留水に入れ、独自の培地（ショ糖10グラム、カゼイン加水分解物8グラム、酵母エキス4グラム、KH ₂ PO _{4 2}グラム、MgSO ₄ 7H ₂ O 0.3グラム、寒天15グラム、蒸留水を1Lになるまで加えた）に播種した。^[4] 24時間以内に純粋な黄色のコロニーが形成された。^[4]

この細菌を「Corynebacterium rathayi」と同定することは十分に裏付けられておらず、1984年に細胞壁のペプチドグリカン層に2,4-ジアミノ酪酸（DAB）が含まれていることが発見された後、デイビスらはクラビバクター属への移行を主張した。^{[5] [11]} 1987年、ライリーはARGTに関連する細菌が免疫学的アッセイにより、コリネバクテリウム・ラタイだけでなく他の植物病原性コリネフォームとも区別できることを発見した。^[12]ライリーはデイビスの発見を裏付けるように、アミノ酸分析によりARGT細菌のペプチドグリカン層にDABも特定し、クラビバクター属をクラビバクター属として再分類することをさらに裏付けた。^{[5] [13]}血清学、アロザイム分析、バクテリオファージ感受性、ベクター接着、および生化学的性質におけるARGTに関連する新しいClavibacter sp .を同属の他のメンバーと区別する違いにより、RileyとOphell (1992)はClavibacter toxicusを新種として提唱した。^{[5] [6]} 1993年にZgurskayaらは「 Rathayibacter」という新しい属を提唱し、メナキノン組成、形態学的および生理学的特性、DNA-DNA関連性、化学分類学、血清学、アロザイム/タンパク質パターン、および16S rRNA遺伝子配列の違いに基づいて、ARGTに関連する「Clavibacter sp.」をこの属に再分類することを望んだ。^{[5] [6]} 1998年にClavibacter toxicusは佐々木らによってRathayibacter toxicusに再分類された。 ^{[5] [6]}

ラタイバクター・トキシカスはグラム陽性の偏性好気性菌で、通常直径0.5～0.7μm、長さ約1.1～2.0μmの不規則な桿菌で、両端は鈍く丸みを帯びている。 ^{[5]細胞の周りに厚さ0.08～0.2μmの}カプセルを持ち、夏の高温乾燥や宿主植物の不在下でも生存できる。^{[5] [1]}胞子を生成せず、移動性も示さない。^[5] R. トキシカスの細胞壁はDABのL異性体の存在を特徴とする。^{[5] [6]}

Rathayibacter toxicusの4つの株（WAC3373、70137、DSM 7488、FH142）のゲノムは完全に配列決定され、アセンブルされ、注釈が付けられ、公開されています。^[7] R. toxicusは、平均ゲノムサイズが2.325メガベース、平均GC含量が61.5％の単一の環状染色体を持つことが判明しています。[ 7 ^{] [14]} WAC3373株は、ゲノムサイズ2.35 Mb、GC含量61.5％、総遺伝子数2165、タンパク質コード遺伝子数2069、総RNA遺伝子数54（tRNA 45 、rRNA 6 、その他のRNA 3）、および擬似遺伝子数42で参照生物として機能します。^[7]

Sechlerと彼のチームは、2つのRathayibacter toxicus株（FH-79とFH-232）の配列を決定するために使用した方法について説明しました。この方法では、 454 Juniorシーケンサーを使用して両方の株のショットガンDNAライブラリを作成しました。 ^[14]マップされたコーディング遺伝子の既存情報は、Prokaryotic Genome Annotation Pipeline（PGAP）を介して取得され、サンプル固有のDNAアノテーションは、HMMer suite、OriFinder、TBLASTN、Pfam、TIGRFam、TnpPred、Alien_Hunter、およびantiSMASHソフトウェアを使用して合成されました。^[14] 機能的なツニカマイシン遺伝子クラスターは、2つの別々の転写単位を構成する14個の遺伝子で構成されていることが確認されています。^[14] Fennesseyと同僚は、特定されたタンパク質の一般的なリストに繰り返されない300を超える固有のタンパク質を発見しました。そして、16%が水平遺伝子伝達によって獲得された可能性のある二次代謝産物として機能し、病原性を助長することが判明した。^[15]

京都遺伝子ゲノム百科事典（KEGG）によると、ラタイバクター・トキソカスWAC3373株は、解糖、クエン酸回路（TCA）、アルギニン生合成、アミノ酸代謝、炭水化物代謝、およびさまざまな細菌DNA修復機構を実行することができます。^[16]

Rathayibacter toxicusは酸素を末端電子受容体として利用する化学有機栄養菌である。^[5]様々な炭素源（それぞれ重量/体積濃度0.5%）を含む培地Cのチューブを使用して4週間の成長と酸生成を観察したところ、R. toxicusはガラクトース、マンノース、キシロースを炭素源として利用し、酸性の副産物を形成することが判明した。^{[5] [1]}炭水化物からの酸の生成は、酸化的に弱く起こる。^[5]

Rathayibacter toxicusは中温菌で、26℃（79℉）で最適に増殖し、37℃（99℉）では増殖しません。^{[5] [1]}これは、523M寒天培地を線条培地に塗布し、3、7、14日後に26℃（79℉）および37±0.5℃（32.9℉）で培養した細菌の増殖を調べることで判明しました。[ ^{5] [1]この微生物は、pH} 7で増殖させた場合、 523M寒天培地、CB寒天培地、R寒天培地、および酵母エキス、ペプトン、グルコースを含むその他の基本培地によく反応しました。^[5] R. toxicusは増殖に0.1%の酵母エキスを必要とします。^{[5] [1] YSB培地で培養し、} NaCl濃度を0～10%の範囲で3、7、14日後に観察したところ、R. toxicusは最大1%のNaCl濃度にしか耐えられないことが明らかになりました。^{[5] [1]} R. toxicusの世代時間は、分光光度計による光学密度測定に基づくと、523M培地中、25℃（77℉）で約18時間です。^{[1] 523M寒天培地上の}コロニーの形態は、凸型で滑らか、粘液状で、黄色、ローズオレンジ、またはピンク色の色素沈着をしています。^{[5] [1]}

Anguina sp.（種子虫えい線虫）は、病原体を伝染させる自然媒介動物である。 ^[3] R. toxicusは線虫によって必ず媒介される。 ^{[17]この生物は、オーストラリアと}南アフリカの一部に広く分布するイネ科のイネ科植物の花の部分にのみ感染することが知られている。 ^[3] Lolium rigidum （一年生ライグラス）は、 11月から3月にかけてR. toxicusによく感染することがわかっている^{。 [13]} Agrostis avenacea（一年生オオイヌタデ）、 Ehrharta longiflora（一年生ベルツグラス）、 Polypogon monspeliensis （一年生ヒゲソウ）などの他のイネ科植物も、 R. toxicusを運ぶ線虫えいによる感染を受けやすい。 ^[13]

Rathayibacter toxicusの存在をより深く理解するために、6遺伝子のマルチローカスシーケンスタイピング（MLST）とインターシンプルシーケンスリピート（ISSR）アプローチが利用されました。^[3]

当初、ISSRはトルコ南部の近縁種であるClavibacter michiganensisの生態学的分布を追跡するために使用されました。^[3] R. toxicusのISSRが増幅され、PCRにより10個のプライマーが合成されました。^{[3] PCR産物はアガロースゲルを使用して分析され、SimQualプログラムにより}R. toxicus分離株の94のISSR遺伝子座のJaccard類似度値が特定され指定されました。^{[3]遺伝的類似度値として機能するJaccard係数は、} UPGMAからツリー図を生成するために使用されました。^[3]

分析されたMLST遺伝子は、抗生物質耐性、染色体複製、生合成経路に関与しており、R. toxicus分離株のさまざまな場所を区別するのに役立ちました。[3] Geneiousソフトウェア、Primer3スイート、およびR. toxicus^の全ゲノムにより、 PCRプライマーR16sF1とR16sR1を作成し、1110 bpの16S rDNA遺伝子断片を増幅することができました。^{[3]その後、} R. toxicus分離株は16S rRNA遺伝子配列の相同性によって区別できるようになりました。^[3]

生成されたISSRマーカーとMLSTの結果から、Rathayibacter toxicusの3つの異なる集団、RT-I、RT-II、およびRT-IIIの存在が確認されました。^[3] RT-IとRT-IIの集団は南オーストラリアでよく見られますが、集団RT-IIIは西オーストラリアの一部で見られます。^{[3]それぞれの種内の遺伝子の構成は、生物の}生態と相関していると結論付けられました。^[3]

寄生性線虫Anguina funestaによって運ばれるRathayibacter toxicusは、一年生ライグラスに感染し、一年生ライグラス毒性（ARGT）の主原因である。^[1] ARGTは、感染した家畜においてR. toxicusが分泌する致死性の糖脂質毒素（構造的にはツニカマイシンに類似）によって引き起こされる神経疾患である。 ^{[3] [9]}この毒素は、感染した植物を食べた牛や羊にけいれんや異常歩行を誘発し、通常は死に至る。 ^{[18] [19]}馬、豚、および「その他の実験動物」を含む多くの他の生物が脆弱性を示しており、羊は死亡率が90%で、中毒後24時間以内に死亡する。^[9] ARGTは過去50年間、西オーストラリア州と南オーストラリア州で大きな懸念事項となってきましたが、症状は南アフリカのような遠く離れた地域でも確認されており、放牧中のサラブレッドの死亡と関連しています。 ^{[3] [18] [20]}この病原体は機械的ベクター（Anguina funesta）を介して伝染する必要がありますが、R. toxicusは他のAnguina種に付着してさまざまな植物（すなわち、一年草のビアードグラス、ベントグラス、野生のオート麦（Avena spp.）、およびウィングドカナリアグラス）に感染する能力を示しています。^{[3] [20]} R. toxicusの他の地域への導入は、家畜の損失、牧草地の処理、家畜の検査と維持の経済的コストのために現在懸念されています。^{[9] [19]}