シネンシストウチュウカソウ（狭義の「冬虫夏草」；Ophiocordyceps sinensis）は，コウモリガ類の幼虫に寄生する，子嚢菌門ボタンタケ目オフィオコルジケプス科に属する昆虫寄生菌である。宿主であるコウモリガ類の幼虫と，菌糸で構成される子実体からなる複合体が，中薬材（漢方薬）の一つとして用いられている。中国のチベット自治区，青海省，四川省や雲南省などの，標高3,500～5,000 m級の高山帯がその代表的産地である。従来から天然品（野生）のシネンシストウチュウカソウは希少性が高く，市場では高値で取引されている。このように，シネンシストウチュウカソウは天然品の希少性や経済的価値が高く，流通過程での産地偽装が多発している。また，人工培養により生産された菌糸体由来の製品も広く流通しているが，人工培養品は菌株の活性に疑問がもたれている。さらに，天然品においても産地や生育環境が異なることで薬効成分に違いが生じることが示されているが，その要因は不明である。これらのことから，天然品と人工培養品の識別，さらに天然品の産地識別は，シネンシストウチュウカソウの品質管理を進める上で重要な課題である。そこで本研究では，複数の科学的手法を組み合わせたシネンシストウチュウカソウの産地識別方法を確立することを目的とした。
中国のチベット自治区および青海省より，シネンシストウチュウカソウの試料を計5点収集した。さらに，日本各地よりオフィオコルジケプス科に属する昆虫寄生菌類の試料46点を収集し，これら計51試料について，DNA抽出，PCRによる核rRNA遺伝子のITS領域と大サブユニット（LSU）の増幅，およびシークエンシングを行った。以上により得られた塩基配列データおよびNCBI GenBankより取得した，シネンシストウチュウカソウを含む昆虫寄生菌類の塩基配列データを統合してデータセットを作成し，ITS領域とLSUそれぞれについて，最節約法および最尤法により系統解析を行った。その結果，今回新たに収集した5点のシネンシストウチュウカソウの真正性が系統的に示された。また，系統解析の結果，チベット自治区と青海省産のシネンシストウチュウカソウの試料の一部において，産地間での系統的な差異が認められた。あわせて，生育環境情報として化学指紋が残り，これまでにも様々な農林水産物の産地識別に用いられている安定同位体比の分析を行った。今回収集した5点のシネンシストウチュウカソウの試料について，主に昆虫の組織からなる宿主部分と，菌類の菌糸組織からなる子実体部分に分割し，それぞれの部分ごとに，安定同位体比質量分析計を用いて，水素，炭素，窒素，酸素，硫黄の安定同位体比を分析した。その結果，チベット自治区産と青海省産のシネンシストウチュウカソウの宿主部分において，水素および酸素の安定同位体比に有意差が認められ，これらが産地識別のための指標として適用できる可能性が示唆された。以上のように，系統解析と安定同位体比分析を複合することで，シネンシストウチュウカソウの産地識別手法の確立に向けた基礎的知見を得ることができた。
Ophiocordyceps sinensis is an insect parasitic fungus belonging to the order Hypocreales, family Ophiocordycipitaceae. Ophiocordyceps sinensis parasitizes larvae of ghost moths (family Hepialidae, Lepidoptera). A complex consisting of a host larva of the ghost moths and a fruiting body composed of hyphae of O. sinensis is used as one of the traditional Chinese medicine materials. Typical production areas of O. sinensis are alpine zones with high altitude as 3,500 to 5,000 m above sea level, such as Tibet Autonomous Region, Qinghai Province, Sichuan Province and Yunnan Province in China. Traditionally, natural (wild) products of O. sinensis is highly rare and is traded at high prices in the Chinese medicinal market. In this way, O. sinensis has high scarcity and economic value as a natural product, and the production area is frequently disguised in the distribution process. In addition, medicinal products derived from mycelium produced by artificial culture are also widely distributed, but the activity of the strains of artificially cultured products of O. sinensis is questionable. Furthermore, it has been shown that the medicinal properties of natural products of O. sinensis differ depending on the production area and growing environment, but these causes are unknown. For these reasons, identification of natural products and artificially cultured products, as well as identification of the geographical origin of natural products, is an important issue in advancing quality control of O. sinensis. Therefore, the purpose of this study was to establish a method for identifying the geographical origin of O. sinensis, which is a combination of multiple scientific methods.
A total of 5 samples of O. sinensis were collected from the Tibet Autonomous Region and Qinghai Province of China. In addition, 46 samples of insect parasitic fungi belonging to the family Ophiocordycipitaceae were collected from various parts of Japan, and for a total of 51 samples, sequences of the ITS region and large subunit (LSU) of the nuclear rRNA gene were obtained after DNA extraction and PCR amplification. Datasets were created by integrating the nucleotide sequence data obtained above and the additional sequences of insect parasitic fungi including O. sinensis obtained from NCBI GenBank, and the maximum parsimony and maximum likelihood methods were used for each of the ITS region and LSU for phylogeographic analyses. As a result, the authenticity of the five newly collected samples of O. sinensis was phylogenetically shown. In addition, as a result of phylogenetic analyses, genetic differences were observed among the geographical origin in some samples of O. sinensis such as between Tibet Autonomous Region and Qinghai Province. At the same time, stable isotope ratios of O. sinensis samples were analyzed. The five samples of O. sinensis collected in the present study were divided into a host part consisting mainly of insect tissue and a fruiting body part consisting mainly of fungal hyphal tissue. The stable isotope ratios of hydrogen, carbon, nitrogen, oxygen, and sulfur were analyzed using a stable isotope ratio mass spectrometer for each part. As a result, significant differences were found in the stable isotope ratios of hydrogen and oxygen between the host parts of O. sinensis samples from Tibet Autonomous Region and Qinghai Province, suggesting that these may be applicable as indicators for identifying the geographical origin. As described above, by combining phylogenetic insights and stable isotope ratio analyses, we were able to obtain basic knowledge for establishing a method for identification of the geographical origin of O. sinensis.