（左起）東京農工大學研究生Carla Trigoso、有江力教授、高橋櫻助教、佐佐木信光副教授
有江力 東京農工大學研究生院農學研究院教授，2023年起擔任SATREPS研究代表
佐佐木信光 同校副教授
高橋櫻 同校助教
「創新日本走訪」系列旨在與社會應用為目標的研發一線。第20回採訪的是東京農工大學研究生院農學研究院生物控制科學部門的有江力教授，他領導的團隊通過對香蕉主要病害「萎凋病」的病原體「鐮刀菌」構建特異性診斷方法，提出了防範感染危害的策略，目標是在南美洲的秘魯普及檢測技術。
抵禦來自高致病性新型萎凋病菌的威脅
期望提升當地居民的生活水準
東京農工大學府中校區位於東京都內，卻擁有令人難以置信的廣闊農場。在有江力教授的研究室裏，研究團隊向我們展示了郁郁蔥蔥的香蕉幼苗。我們日常食用的香蕉，如今正面臨傳染病的威脅。有江教授直截了當地告訴我們：「這一威脅的元兇是萎凋病。」其病原體是一種「黴菌」——鐮刀菌家族，它們潛伏於土壤之中，從植物根部侵入，通過維管束逐漸擴散至地上部分。之後香蕉莖部會逐漸開裂，葉片黃化，最終導致枯萎死亡（圖1）。
圖1 健康香蕉（左）的莖部潔淨且水潤，但感染萎凋病後（右），維管束會發生褐變，莖部出現開裂。
許多植物會感染由鐮刀菌引發的萎凋病。有江教授等人長期以來致力於研究番茄萎凋病菌是如何對番茄致病的。為此，有江教授的團隊在包括番茄原產地秘魯在內的安第斯地區開展了萎凋病菌的田間調查。調查中，他們發現香蕉新型萎凋病菌「TR4」的大流行已經逼近秘魯，繼而啟動了與多家機構的合作研究。
1950年代香蕉萎凋病曾在中南美洲洲蔓延，導致當時的主要品種「大麥克（Gros Michel）」無法種植，香蕉園崩潰並造成巨額損失。此後，抗萎凋病性強的「香芽蕉（Cavendish）」成為全球貿易香蕉的主力。然而，進入1990年代後，菲律賓、馬來西亞等東南亞地區出現了TR4引發的病害。如今，該病害已擴散至澳大利亞、非洲乃至南美洲大陸，秘魯境內感染擴大的風險令人擔憂。
為應對這一威脅，有江教授與鳥取大學、日本國立研究開發法人國際農林水產養殖業研究中心、國立研究開發法人理化學研究所，以及秘魯的大學和研究機構合作申請了國立研究開發法人科學技術振興機構（JST）的SATREPS項目並成功入選。該項目以秘魯內陸亞馬遜叢林的「塞爾瓦」地區為對象，目標是確立並普及萎凋病的診斷與防治措施。該地區雖尚未被TR4侵入，但一旦該病在主食用香蕉中蔓延，則勢必直接衝擊居民生活。當地還存在居民收入偏低這一社會問題，該項目旨在通過創新提升該地區香蕉生產的價值，進而提高居民的生活水準。
可短時內進行檢測的LAMP法
西班牙語手冊亦準備完畢
團隊的佐佐木信光副教授與高橋櫻助教正在開展通過向香蕉照射重離子束誘導變異來培育抗TR4香蕉的研究。此外，香蕉細胞分裂旺盛的莖尖這一部位不感染萎凋病菌。對此，研究團隊還致力於在秘魯普及以莖尖為原材料進行組織培養、增殖未感染該病菌的健康幼苗並分發給農戶的體系。
上述研究中不可或缺的乃是從植物組織和土壤中檢測出無論傳統型還是新型的肉眼不可見萎凋病菌。香蕉是否感染該病菌，土壤中是否存在該病菌——在研究中的所有場景中都需要檢測病菌。提及病原體檢測，有因新冠疫情而廣為人知的PCR法。然而，PCR法因檢測時需經歷三階段的重複溫度變化而需要專用設備，且獲得結果需要花費數小時。
為此，有江教授等人將目光投向了LAMP法。LAMP法利用基於目標基因序列設計的6種稱為引子的DNA片段，通過鏈置換法擴增目標DNA的一種技術。該技術可在約60攝氏度的恆溫條件下進行診斷，約1小時即可獲知結果。有江教授強調該方法在設備不完善的塞爾瓦地區也易於應用：「LAMP法能爆發式擴增DNA，因此可在短時間內瞭解萎凋病菌特有基因的是否存在。所需設備也只需簡易裝置即可。」（圖2）
圖2 LAMP反應示例。肉眼觀察時，若為陰性則反應液顏色不變，仍為黃色；若為陽性則變為淡綠色。若照射紫外線（UV），陽性樣本可觀察到螢光。左側試管反應液為陽性。
LAMP法本身雖是一項已確立的技術，但將其用於萎凋病菌診斷的研究卻並非一帆風順。由於其靈敏度很高，有時會不含病菌的樣本出現假陽性的問題。有江教授回顧道，學生曾在學會的演示中出現過失敗，「但正是經歷了這樣的失敗，學生才得以成長。」此後，研究團隊以LAMP法成功實現了萎凋病菌的檢測，並且引子組已由從事試劑開發的Nippon Gene公司（東京都千代田區）實現了產品化。
SATREPS官網已公開了相關試驗方法的操作手冊，且備有西班牙語版本以便在秘魯當地使用。
學生交流與人才培養活躍
農學的起點在於農業現場
有江教授等人定期與學生一道訪問秘魯，為當地的學生、研究者以及農戶負責人進行診斷演示等人才培養工作。在此過程中，由學生進行講解的場面也不少見（圖3）。「即便是自以為瞭然於胸的事，嘗試向他人講解時也會發現並不盡然。通過親自講解，還能加深對研究的理解。」
圖3 在秘魯駐留並開展研究的學生累計已超過10人，國際交流十分活躍
佐佐木副教授表示：「雖然與秘魯人在文化和生活方式上都存在差異，但由於每兩週會進行一次線上會議，因此能夠逐漸深入理解對方。在此基礎上開展直接對話也是至關重要的呢。」高橋助教也談到了前往現場的重要性：「隔著屏幕難以瞭解栽培與培養的情況，只要前往現場就能掌握情況，研究的方向也會隨之明確。」據悉，人才交流同樣十分活躍，目前研究室中有來自秘魯的留學生Carla，相反，有江教授研究室也有學生長期駐留在秘魯。
「農學的起點在於農業現場」。有江教授認為，自己的工作就是要去現場觀察發生何種問題，應該如何認知這些課題，之後將研究成果回饋給現場。祝願有江教授等人的研究能為秘魯乃至全球的香蕉產業帶來轉機。（TEXT：島田祥輔，PHOTO：島本繪梨佳）
原文：JSTnews 2025年6月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
