木霉驅動土壤真菌互作抵禦枯萎病

木霉驱动土壤真菌互作抵御枯萎病を日本語に翻訳すると、結果のみを返します。

微生物群落は、動物の皮膚、腸管、粘膜から植物の根や葉など、ほぼすべての宿主表面に広く存在しており、これらの微生物は病原体の侵入を防ぐ最初の防衛ラインを形成しています。しかし、有害な微生物の爆発による微生物群集の破壊は、発病率の明らかな増加を引き起こすことがあります。宿主に関連する微生物群落の回復または強化によって、自然防御が提供されることで、病害の制御に効果的な手段が提供されます。

微生物群の調節は、農業生態系の機能を強化し、土壌伝染病を効果的に抑制することができます。多くの研究が、土壌微生物群集の多様性と組成が土壌伝染病の抑制と直接関連していることを証明しています。微生物の多様性が豊かであるほど、微生物間の相互作用の複雑性が高まり、病原体に対する耐性が向上します。植物-微生物および微生物-微生物の相互作用の複雑性、およびこれらの相互作用が環境要因に依存することを考慮すると、植物-微生物の相互関係を最適化することは依然として困難な課題です。したがって、有益な微生物、病原体、および土壌微生物群集の相互作用をよりよく理解することは、効果的な病害防除のために不可欠です。しかし、現在、有益な微生物が真菌群集にどのように影響を受けるか、および真菌群集の動態が病害防除にどのように影響するかについては、まだほとんど知られていません。最近、真菌が環境および宿主関連の微生物群集で果たす役割に関心が高まっていますが、真菌が土壌の生態系機能に及ぼす影響および病害抑制における研究は、さらなる重要性を持っています。国際的な権威ある学術雑誌であるNew Phytologistは、南京農業大学の沈其荣院士チームによる木霉Trichoderma guizhouense NJAU4742（Tg）生物肥料を利用した枯れ病の生物防除メカニズムの研究成果「Additive fungal interactions drive biocontrol of Fusarium wilt disease」を発表しました。この研究では、一連の実験を通じて、バナナの連作システムで木霉が病害の発展に与える影響を調査しました。

研究によると、バナナを連続して3シーズン栽培した後、対照と比較して、有機質（SOF+TgおよびSOF）に接種または非接種した木霉菌Tgを施用することで、枯れ病の発病率を効果的に低下させ、バナナの植物生物量を増加させることができることがわかりました。SOF+Tg処理群は、病害防止効果と促進効果の両方で、SOF単独処理よりも高く、それぞれ平均で59.09％と60.47％高い結果となりました。各栽培シーズンにおいて、他の2つの処理と比較して、SOF+Tg処理群は最も高い生物量と最も低い発病率を示しました。第3の成長シーズンでは、SOF+Tg処理群の病害防止効果は72.2±3.9％に達し、促進効果は76.4±8.5％でした。連続して3シーズン栽培された土壌を対象に、微生物群集の動態変化を分析しました。その結果、SOF+Tg処理群の真菌総豊度は、対照と比較して明らかに高く、SOFおよびCKと比較して、SOF+Tg処理の尖孢鎌菌の豊度が有意に低下していることがわかりました。さらなる分析により、初期土壌（栽培前）、対照土壌、SOF土壌、SOF+Tg土壌の真菌群集の組成には有意な差があることが明らかになりました。初期土壌では、子嚢菌や壺菌門の相対豊度が対照、SOF土壌、SOF+Tg土壌よりも明らかに高かったです。初期土壌および他の処理と比較して、CKおよびSOFはそれぞれ担子菌門と球囊菌門の相対豊度を有意に増加させました。初期土壌、対照土壌、SOF土壌と比較して、SOF+Tg処理は鎌菌の相対豊度を有意に低下させましたが、初期土壌の鎌菌の相対豊度が最も高かったです。CK、SOF、SOF+Tg土壌の微生物の炭素代謝能力には有意な差がありました。SOF+Tg処理は土壌の微生物の炭素代謝を有意に向上させ、それぞれCKおよびSOF処理よりも23.98％および38.91％向上させました。

図1 バナナの植物体の生物量と鎌菌枯れ病の発病率

Tgの接種量の増加は、真菌の個体群密度と真菌群集内でのTgの割合を著しく増加させ、鉢植え実験では、Tgの応用が腐植質カビ属Humicola群集の組成に著しい影響を与えることが明らかになりました。木材カビの施用により、バナナの発病率が72％減少し、バナナの生物量が増加することが確認されました。この効果は、真菌微生物群集の変化によるものであり、それには尖孢鎌菌の密度の低下や抗菌作用を持つ腐植質カビ属の豊富さが含まれます。研究は、木材カビ-腐植質カビの共生体が病害の防除において果たす役割を証明し、病原体の生態的ニッチの重複と植物のシステム抵抗性の誘導が生物防除効果の主要なメカニズムの一つであることを示しています。さらに、TgとHumicolaは、バナナ植物中のジャスモン酸（JA）とサリチル酸（SA）の含量を著しく増加させることができることが明らかになりました。また、バナナ植物の防御システムは、TgとHumicolaの共同接種によりより感受性が高まることが発見されました。これは、これらの2つの真菌がJAおよびSAシグナル経路を介して植物の抵抗性を共同で誘導する可能性を示しています。さらに、TgとHumicolaの組み合わせは、バナナ植物のISR関連酵素活性（キチンアーゼ、過酸化物酵素、フェニルアラニンアンモニアリアーゼ、リポキシゲナーゼ、ポリフェノールオキシダーゼなど）を単一の真菌よりも大きく活性化することも示されました。著者は、土着微生物群集との相互作用が、接種された生物防除剤の直接的な拮抗作用よりも病害の抑制により大きな影響を与えることを証明しました。

図2 真菌群落による植物のシステム抵抗性の研究

この研究では、バナナの単作連作システムにおける真菌プロバイオティクスの自然病害抑制効果について述べられています。著者は、有益な真菌が病原体を直接抑制する効果や、土着の真菌との共生による病原体との栄養競争や植物システムの抵抗性誘導など、病害防除における間接的な効果を証明しました。研究結果は、真菌プロバイオティクス製剤の利用により土壌の真菌群集が再構築され、有益な真菌種が募集され、病原菌の侵入から植物の健康を保護することができることを示しています。これらの結果は、作物保護の改善に向けた効果的かつ持続可能な解決策の開発に新たな視点を提供しています。