著者の所属・活動拠点の国は、ロシア、アラブ首長国連邦、キルギスです。

掲載誌：Plants

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

リンゴ栽培で最も深刻な細菌病とされるのが、エルウィニア・アミロボーラという細菌が起こす「火傷病（ファイアーブライト）」です。葉がしおれて黒ずみ、花や若い枝が枯れ、果実が褐色になってしぼみます。著者らによると、既存の対策にはそれぞれ弱点があります。銅剤は主に植物の表面で予防的に働くため、組織の内部に広がった感染には効きにくいとされます。生物農薬は環境によって効果がばらつき、抗生物質は規制や薬剤耐性の問題を抱えています。

研究チームが注目したのは、直径がナノメートル（100万分の1ミリ）単位の銀の粒子、銀ナノ粒子です。銀ナノ粒子には、細菌を直接攻撃する働きに加え、植物の生理的な反応に影響を与える可能性もあるとされます。そこで研究チームは、独自に作った銀ナノ粒子の分散液が、実際の果樹園で火傷病を抑えられるかを確かめました。あわせて、その効果に病原菌や木の側のどのような変化が伴うのかも調べました。

何を、どのように調べたか

研究チームはまず、硝酸銀を水中で還元して銀ナノ粒子を作りました。粒子どうしが固まらないように、アンフォポリカルボキシグリシン酸ナトリウム（APCG）という物質で表面を覆って安定させています。できた液については、光の吸収の仕方、電子顕微鏡で見た粒子の形と大きさ、液中での見かけの粒径と表面の電気的な性質を測定しました。

次に、菌の増殖を抑えるのに必要な最低の濃度である「最小発育阻止濃度（MIC）」を求めました。対象は、緑膿菌・大腸菌・枯草菌という3種の試験用細菌と、火傷病の症状が出たリンゴの枝から分離した火傷病菌です。比較のために、銀イオンを含む硝酸銀と、銀を含まないAPCGだけの液も同じ方法で試験しました。

野外試験は2024年の生育期に、ロシア・ヴォロネジ州にある実験用リンゴ園で行いました。この園では前年にも火傷病が発生しています。品種は「ロッソシャンスコエ・ポロサトエ」で、樹齢8年の木を使いました。人為的に菌を接種せず、自然に感染が起きる条件で試験しています。5本の木を1区画とし、無処理、銀濃度5mg/Lの散布、25mg/Lの散布の3条件に、それぞれ4区画ずつを無作為に割り当てました。散布は葉面散布で、芽出し期、開花初期、着果期、果実肥大期の計4回です。試験期間中、ほかの殺菌剤は使っていません。測ったのは、花房や新梢（その年に伸びた枝）の発病率と被害の程度、そして市場に出せる品質の果実の収量です。

効果の仕組みを探るため、さらに2つの調査を行いました。1つは、MICの半分の濃度の銀ナノ粒子にさらした火傷病菌の培養で、菌が分泌する糖を含んだ粘質物質（菌体外高分子物質、EPS）の量を、菌の量あたりに換算して比べたものです。EPSは、菌が植物にくっつき、身を守る膜を作るのに関わります。もう1つは、リンゴの葉を対象にしたもので、細胞を傷める活性酸素などに対抗する酵素（ペルオキシダーゼ、カタラーゼ、ポリフェノールオキシダーゼ）の働きと、細胞膜の傷みの目安となるマロンジアルデヒド（MDA）の量を測りました。

主な報告結果

野外試験では、5mg/Lと25mg/Lのどちらの散布でも火傷病の発生と被害が減りました。開花期の花房の発病率は、無処理の23.2%に対し、5mg/L区で18.0%、25mg/L区で12.4%でした。新梢でも、枝の伸長期と果実肥大期に同様の減少がみられました。果実肥大期の新梢の被害程度から計算した防除効果は、5mg/Lで52.8%、25mg/Lで80.3%でした。

市場に出せる果実の収量は、無処理の1ヘクタールあたり7.25トンに対し、5mg/L区で8.12トン（12.0%増）、25mg/L区で8.46トン（16.7%増）となり、いずれも統計的に意味のある増加と報告されています。

実験室の試験では、火傷病菌に対する銀ナノ粒子のMICは18.75mg/Lで、硝酸銀と同じ値でした。APCGだけの液は、試した濃度の範囲では菌の増殖を抑えませんでした。3種の試験用細菌に対するMICは6.25〜25mg/Lでした。作った粒子は主に球形で、平均直径は10.4ナノメートルでした。2か月保存しても、光の吸収の性質はほとんど変わりませんでした。

MICの半分の濃度で培養した火傷病菌では、菌の量あたりの糖を含むEPSの量が、無処理の51%に減りました。硝酸銀では63%で、銀ナノ粒子のほうが減り方が大きく、両者の差は統計的に意味があるとされています。

リンゴの葉では、散布によって3種類の酵素の働きがいずれも高まりました。5mg/Lでは6〜22%、25mg/Lでは32〜43%の上昇で、濃度が高いほど上昇も大きくなっています。ただし、これらの測定は各処理の試料をまとめたものを繰り返し測ったものです。そのため著者らは、統計的な検定はせずに記述的な結果として扱っています。MDAの量には目立った増加はみられませんでした。

この報告が示すこと

5mg/Lは、実験室で求めたMICより低い濃度です。それでも火傷病が抑えられたことから、研究チームは、菌を直接殺す作用だけでなく、ほかの働きも効果に加わっている可能性があると考えています。ほかの働きとして挙げているのは、菌が付着や定着に使う粘質物質を減らすことと、木の側で活性酸素への対応に関わる反応が変わることです。その結果として、病原菌が病気を起こす力が弱まっているかもしれないという見方です。一方で、酵素が活発になっても細胞の傷みの目安は増えていませんでした。研究チームはこれを、植物組織の適応的な反応の表れかもしれないと解釈しています。

著者らは、この研究の限界も明記しています。第一に、既存の標準的な火傷病対策を比較対象に含めていないため、従来の方法と効果を直接比べることはできません。第二に、液中の銀が粒子のままか溶けた銀イオンになっているかを測っていないため、観察された効果を粒子だけによるものとは言い切れません。第三に、土壌や収穫した果実に残る銀の量は直接測っていません。散布した銀がすべて表層の土にとどまると仮定した上限の試算では、10年間散布を続けても、各国の土壌基準をかなり下回るとしています。ただし、長期的な環境面や食品としての安全性を確かめるには直接の測定が必要だと述べています。

原著論文の著者・所属：Alexander G. Khina（Department of Chemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russia; NTI Center “Digital Materials Science: New Materials and Substances”, Bauman Moscow State Technical University, Moscow 105005, Russia）、Maria T. Mukhina（Department of Testing Growth Regulators and Agrochemicals, Pryanishnikov All-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry, Moscow 127550, Russia）、Alexander S. Gordeev（Institute of Ecology, Biotechnology and Nature Management, Kazan Federal University, Kazan 420008, Russia）、Liliya R. Biktasheva（Institute of Ecology, Biotechnology and Nature Management, Kazan Federal University, Kazan 420008, Russia）、Dmitry M. Mikhaylov（Impactive Technologies Holding Limited, Abu Dhabi P.O. Box 95044, United Arab Emirates; Software Engineering, Institute of Computer Technologies and AI, Kyrgyz National University named after J. Balasagyn, Bishkek 720000, Kyrgyzstan）、Georgii V. Lisichkin（Department of Chemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russia）、Yurii A. Krutyakov（Department of Chemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russia）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Alexander G. Khina, Maria T. Mukhina, Alexander S. Gordeev, et al. Silver Nanoparticles Suppress Apple Fire Blight: Antibacterial Activity, Reduced Carbohydrate-Containing EPS Content, and Altered Host Antioxidant Responses. Plants（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-10-19. DOI: 10.3390/plants15203208. 原著ライセンス：CC BY.