（左起）东京农工大学研究生Carla Trigoso、有江力教授、高桥樱助教、佐佐木信光副教授
有江力 东京农工大学研究生院农学研究院教授，2023年起担任SATREPS研究代表
佐佐木信光 同校副教授
高桥樱 同校助教
“创新日本走访”系列旨在与社会应用为目标的研发一线。第20回采访的是东京农工大学研究生院农学研究院生物控制科学部门的有江力教授，他领导的团队通过对香蕉主要病害“萎凋病”的病原体“镰刀菌”构建特异性诊断方法，提出了防范感染危害的策略，目标是在南美的秘鲁普及检测技术。
抵御来自高致病性新型萎凋病菌的威胁
期望提升当地居民的生活水准
东京农工大学府中校区位于东京都内，却拥有令人难以置信的广阔农场。在有江力教授的研究室里，研究团队向我们展示了郁郁葱葱的香蕉幼苗。我们日常食用的香蕉，如今正面临传染病的威胁。有江教授直截了当地告诉我们：“这一威胁的元凶是萎凋病。”其病原体是一种“霉菌”——镰刀菌家族，它们潜伏于土壤之中，从植物根部侵入，通过维管束逐渐扩散至地上部分。之后香蕉茎部会逐渐开裂，叶片黄化，最终导致枯萎死亡（图1）。
图1 健康香蕉（左）的茎部洁净且水润，但感染萎凋病后（右），维管束会发生褐变，茎部出现开裂。
许多植物会感染由镰刀菌引发的萎凋病。有江教授等人长期以来致力于研究番茄萎凋病菌是如何对番茄致病的。为此，有江教授的团队在包括番茄原产地秘鲁在内的安第斯地区开展了萎凋病菌的田间调查。调查中，他们发现香蕉新型萎凋病菌“TR4”的大流行已经逼近秘鲁，继而启动了与多家机构的合作研究。
1950年代香蕉萎凋病曾在中南美洲蔓延，导致当时的主要品种“大麦克（Gros Michel）”无法种植，香蕉园崩溃并造成巨额损失。此后，抗萎凋病性强的“香芽蕉（Cavendish）”成为全球贸易香蕉的主力。然而，进入1990年代后，菲律宾、马来西亚等东南亚地区出现了TR4引发的病害。如今，该病害已扩散至澳大利亚、非洲乃至南美大陆，秘鲁境内感染扩大的风险令人担忧。
为应对这一威胁，有江教授与鸟取大学、日本国立研究开发法人国际农林水产业研究中心、国立研究开发法人理化学研究所，以及秘鲁的大学和研究机构合作申请了国立研究开发法人科学技术振兴机构（JST）的SATREPS项目并成功入选。该项目以秘鲁内陆亚马逊丛林的“塞尔瓦”地区为对象，目标是确立并普及萎凋病的诊断与防治措施。该地区虽尚未被TR4侵入，但一旦该病在主食用香蕉中蔓延，则势必直接冲击居民生活。当地还存在居民收入偏低这一社会问题，该项目旨在通过创新提升该地区香蕉生产的价值，进而提高居民的生活水准。
可短时内进行检测的LAMP法
西班牙语手册亦准备完毕
团队的佐佐木信光副教授与高桥樱助教正在开展通过向香蕉照射重离子束诱导变异来培育抗TR4香蕉的研究。此外，香蕉细胞分裂旺盛的茎尖这一部位不感染萎凋病菌。对此，研究团队还致力于在秘鲁普及以茎尖为原材料进行组织培养、增殖未感染该病菌的健康幼苗并分发给农户的体系。
上述研究中不可或缺的乃是从植物组织和土壤中检测出无论传统型还是新型的肉眼不可见萎凋病菌。香蕉是否感染该病菌，土壤中是否存在该病菌——在研究中的所有场景中都需要检测病菌。提及病原体检测，有因新冠疫情而广为人知的PCR法。然而，PCR法因检测时需经历三阶段的重复温度变化而需要专用设备，且获得结果需要花费数小时。
为此，有江教授等人将目光投向了LAMP法。LAMP法利用基于目标基因序列设计的6种称为引物的DNA片段，通过链置换法扩增目标DNA的一种技术。该技术可在约60摄氏度的恒温条件下进行诊断，约1小时即可获知结果。有江教授强调该方法在设备不完善的塞尔瓦地区也易于应用：“LAMP法能爆发式扩增DNA，因此可在短时间内了解萎凋病菌特有基因的是否存在。所需设备也只需简易装置即可。”（图2）
图2 LAMP反应示例。肉眼观察时，若为阴性则反应液颜色不变，仍为黄色；若为阳性则变为淡绿色。若照射紫外线（UV），阳性样本可观察到荧光。左侧试管反应液为阳性。
LAMP法本身虽是一项已确立的技术，但将其用于萎凋病菌诊断的研究却并非一帆风顺。由于其灵敏度很高，有时会不含病菌的样本出现假阳性的问题。有江教授回顾道，学生曾在学会的演示中出现过失败，“但正是经历了这样的失败，学生才得以成长。”此后，研究团队以LAMP法成功实现了萎凋病菌的检测，并且引物组已由从事试剂开发的Nippon Gene公司（东京都千代田区）实现了产品化。
SATREPS官网已公开了相关试验方法的操作手册，且备有西班牙语版本以便在秘鲁当地使用。
学生交流与人才培养活跃
农学的起点在于农业现场
有江教授等人定期与学生一道访问秘鲁，为当地的学生、研究者以及农户负责人进行诊断演示等人才培养工作。在此过程中，由学生进行讲解的场面也不少见（图3）。“即便是自以为了然于胸的事，尝试向他人讲解时也会发现并不尽然。通过亲自讲解，还能加深对研究的理解。”
图3 在秘鲁驻留并开展研究的学生累计已超过10人，国际交流十分活跃
佐佐木副教授表示：“虽然与秘鲁人在文化和生活方式上都存在差异，但由于每两周会进行一次线上会议，因此能够逐渐深入理解对方。在此基础上开展直接对话也是至关重要的呢。”高桥助教也谈到了前往现场的重要性：“隔着屏幕难以了解栽培与培养的情况，只要前往现场就能掌握情况，研究的方向也会随之明确。”据悉，人才交流同样十分活跃，目前研究室中有来自秘鲁的留学生Carla，相反，有江教授研究室也有学生长期驻留在秘鲁。
“农学的起点在于农业现场”。有江教授认为，自己的工作就是要去现场观察发生何种问题，应该如何认知这些课题，之后将研究成果回馈给现场。祝愿有江教授等人的研究能为秘鲁乃至全球的香蕉产业带来转机。（TEXT：岛田祥辅，PHOTO：岛本绘梨佳）
原文：JSTnews 2025年6月号
翻译：JST客观日本编辑部
