著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Plants

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

コムギのフザリウム株腐病は、土壌にすむフザリウム属のカビが茎の根元に感染して起こる病気です。著者らによると、収量の損失に加え、人や家畜の健康に害を及ぼす毒素などもつくります。病原菌は多くの植物に感染でき、刈り株の上で何年も生き残ります。感染する部位が茎の根元で、感染期間も長いため、防除が難しいとされています。原因菌の中でもフザリウム・シュードグラミネアラム（以下Fp）は病原性が強く、広く分布しています。論文は、Fpが中国の華北平原で優勢な病原菌だと紹介しています。

トリコデルマは土壌によくいるカビで、植物の生育を促し、病気を抑える「生物防除」の素材として期待されています。研究チームは、中国河南省の土壌から分離したトリコデルマ・ハルジアナムの菌株M2に注目しました。目的は、M2がFpの感染からコムギをどの程度守るのかを確かめることです。あわせて、M2がコムギ自身の防御のしくみを全身で高める「誘導全身抵抗性」の働き方を解析しました。病気への強さと生育促進を両立させる作用も調べています。

何を、どのように調べたか

研究チームはまず、M2の菌糸や胞子の形を観察しました。さらに、ITSとRPB2という2つの遺伝子領域の配列で系統樹を作り、種を特定しました。次に、M2とFpなど5種類のフザリウム菌を同じ培地で向かい合わせて育てる「対峙培養」を行い、病原菌の生育がどれだけ抑えられるかを測りました。顕微鏡では、両者の菌糸がどう関わり合うかを観察しました。

コムギには品種「鄭麦1860」を用い、温室と圃場で発病を調べました。圃場では、種まき前にFpを含む接種源を表土にまきました。M2の胞子液は、越冬期と出穂初期に根元へ注ぎました。殺菌剤は使っていません。各区から100本の茎を無作為に選び、病斑の長さをもとに発病の程度を評価しました。

M2がコムギに住みつくかどうかも確かめました。処理の1か月後に、根のまわりの土、根、茎の根元から菌を再分離しています。緑色に光るタンパク質を組み込んだM2や、菌の細胞壁を染める色素も使い、根の組織内での分布を観察しました。

防御反応が全身に及ぶかを確かめるため、1株の根を2つの区画に分ける「分割根」という方法も使いました。片側にM2を与え、3日後に反対側へFpを接種します。こうすると、M2が直接触れていない側の根の反応を調べることができます。根で働く遺伝子は網羅的に解析しました。そのうえで、12個の防御関連遺伝子について、接種48時間後の働きの強さを測りました。これらは、植物ホルモンのジャスモン酸、サリチル酸、アブシシン酸、エチレンなどに関わる遺伝子です。最後に、圃場の収穫期の株で、窒素・リン・カリウムの吸収量と乾物重、収量の構成要素を測定しました。

主な報告結果

圃場試験では、Fpだけを与えた区の発病度が82%、無処理の区が15%でした。M2で処理してからFpにさらした区では、発病度が28%にとどまりました。防除価（病気を抑えた割合）は71.70%と報告されています。この区では、調べた株の多くが「レベル1（抵抗性）」に分類されました。一方で著者らは、温室では大きな抑制効果が得られたものの、圃場では効果がやや低下したと述べています。

対峙培養では、M2は5種類のフザリウム菌すべての生育を抑えました。平均の抑制率は72.35%から91.24%で、Fpに対する作用が最も強くなりました。顕微鏡観察では、M2の菌糸がFpの菌糸に沿って伸び、巻きつく様子が見られました。Fpの菌糸は傷つき、最終的に崩れました。

M2は根のまわりの土と根の組織から再び分離されました。根では、M2が表皮の細胞から組織内に入り込んでいました。細胞の中と細胞のすき間の両方に住みついていることも確認されました。

分割根の実験では、M2が触れていない側の根でも遺伝子の働きが変化しました。変化したのは、病気への抵抗性やリンの吸収に関わる遺伝子です。12個の防御関連遺伝子は、M2を与えたあとにFpが感染した場合に、12個すべての働きが大きく変わりました。とくに強く高まったのは、サリチル酸に関わるPR2と、エチレンに関わるTaPIE1です。研究チームはこの結果を「二段階の調節」と解釈しています。M2単独のときには防御の準備状態をつくり、病原菌が来ると反応を相乗的に強めるという考え方です。網羅的な解析では、働きが変わった遺伝子は、植物ホルモンの信号伝達や炭水化物の代謝などに多く含まれていました。

養分については、M2の処理でリンの吸収と乾物の蓄積が増えました。窒素とカリウムの吸収には、無処理区と比べて有意な差がありませんでした。理論収量は、M2処理区が無処理区より8.15%多くなりました。M2処理後にFpにさらした区も、Fpだけの区より4.92%多くなりました。この増収は主に千粒重の増加によるものと報告されています。水耕栽培と鉢植えの試験では、M2が根の量を安定して増やしました。

この報告が示すこと

研究チームは、M2がFpによるコムギの株腐病に対する生物防除の候補になると結論づけています。著者らの解釈では、M2の効果は病原菌を直接攻撃するだけで生まれるものではありません。根に住みつき、複数の植物ホルモンの経路を通じてコムギの防御をあらかじめ整えることが関わっている可能性があるとしています。著者らは、病気を抑える働きとリンの吸収を高める働きを同時に示した点を、両者の両立を示すものとして位置づけています。リン吸収が増えた理由としては、根の形が変わって土と接する面積が広がったことが寄与した可能性を挙げています。

限界として著者らは、M2が出す代謝物の分析や、個々の物質の働きの検証はまだ行っていないと明記しています。温室から圃場へ移ると効果が下がった点については、根のまわりで定着する力が実用上の大きな課題だと述べています。全身抵抗性の詳しいしくみ、根への定着のしかた、農業での使いやすさについても、さらに解明が必要だとしています。

原著論文の著者・所属：Junchang Li（Henan Province Key Laboratory of Efficient Crop Production and Food Quality Safety, Zhoukou Normal University, Zhoukou 466001, China; Modern Agricultural Industry Research Institute, Henan Zhoukou Agricultural High-Tech Industry Demonstration Zone, Zhoukou 477100, China）、Yingying Jin（Modern Agricultural Industry Research Institute, Henan Zhoukou Agricultural High-Tech Industry Demonstration Zone, Zhoukou 477100, China; Wheat Technology Innovation Center, Henan Zhoukou Agricultural High-Tech Industry Demonstration Zone, Zhoukou 477100, China）、Yingxue Wang（Modern Agricultural Industry Research Institute, Henan Zhoukou Agricultural High-Tech Industry Demonstration Zone, Zhoukou 477100, China; Wheat Technology Innovation Center, Henan Zhoukou Agricultural High-Tech Industry Demonstration Zone, Zhoukou 477100, China）、Yiying Chen（Modern Agricultural Industry Research Institute, Henan Zhoukou Agricultural High-Tech Industry Demonstration Zone, Zhoukou 477100, China; Wheat Technology Innovation Center, Henan Zhoukou Agricultural High-Tech Industry Demonstration Zone, Zhoukou 477100, China）、Tingyu Wang（Modern Agricultural Industry Research Institute, Henan Zhoukou Agricultural High-Tech Industry Demonstration Zone, Zhoukou 477100, China; Wheat Technology Innovation Center, Henan Zhoukou Agricultural High-Tech Industry Demonstration Zone, Zhoukou 477100, China）、Xingdong Yang（Henan Province Key Laboratory of Efficient Crop Production and Food Quality Safety, Zhoukou Normal University, Zhoukou 466001, China; Modern Agricultural Industry Research Institute, Henan Zhoukou Agricultural High-Tech Industry Demonstration Zone, Zhoukou 477100, China）

※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）：Junchang Li, Yingying Jin, Yingxue Wang, et al. Trichoderma harzianum M2 Induces Systemic Resistance to Fusarium Crown Rot and Remodels Root Architecture to Promote Phosphorus Uptake in Wheat. Plants（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-28. DOI: 10.3390/plants15192957. 原著ライセンス：CC BY.