2020 Fiscal Year Annual Research Report

トマトの難防除土壌伝染性病害である青枯病と半身萎凋病に対する新しい防除法の確立

Research Project

Project/Area Number	19H03091
Research Institution	Prefectural University of Kumamoto
Principal Investigator	松添直隆熊本県立大学, 環境共生学部, 教授 (50239018)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中原浩貴鳥取大学, 乾燥地研究センター, 特別研究員(PD) (30828364) 近藤謙介鳥取大学, 農学部, 准教授 (70403376) 森太郎滋賀大学, 教育学部, 准教授 (90725053)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	青枯病 / 半身萎凋病 / phenotypic conversion / 非病原性 / 生物的防除
Outline of Annual Research Achievements	2020年度は、以下の５つの研究を行った。研究①では、in vitro実験系において、液体培地ではFe(Ⅲ)-EDTA添加によるPC化誘導に関与する様々な要因の探索を行った。結果、液体培地（in vitro）の実験系では、Fe(Ⅲ)-EDTAによるPC化誘導には炭素源（グルコース，酢酸，リンゴ酸，クエン酸，ピルビン酸）が必要であることを明らかにした。土壌培地ではFe(Ⅲ)-EDTA添加による高頻度PC化誘導の添加方法の検討を行なった。結果、土壌培地の実験系では、20 mM Fe(Ⅲ)-EDTA水溶液を土壌と等量または2倍量添加することで、土壌中においてPC化を誘導する結果を得た。以上、本研究の根幹である鉄資材を利用した青枯病のPC化の誘導が土壌培地でも確立できた。研究②では、in vitro実験系において、土壌中の青枯病菌を高頻度にPC化させる低濃度エタノールの添加条件を確立した。in vivo実験系において、土壌に低濃度エタノールを添加しても土壌微生物のバイオマス（ATP）と多様性（炭素源資化能の多様性）には大きな影響がないとことを証明した。研究③、Fe(Ⅲ)-EDTAがトマトの青枯病抑制効果に与える影響を土壌並びに水耕で調査した。結果、鉄資材による青枯病への抵抗性が若干向上することが認められた。研究④、鉄添加処理として、EDTA-Fe（Ⅲ）水溶液を供試し、トマトの生育（幼植物およびプランター栽培）に及ぼす影響を検討した。結果、1mM以下であれば、生育阻害が発生しないことを明らかにした。プランター栽培では、底面給水プランターを用い、濃度の異なるEDTA-Fe（Ⅲ）水溶液を定植時に施用した。結果、15mM以下であれば、生育阻害が生じない結果を得た。研究⑤、青枯病菌の表現型変異株（PC株）を単独接種したトマトの根と葉を採取し、病害防御応答遺伝子の発現量を定量的に評価した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究①：グルコース添加最小栄養培地では、鉄化合物の添加による有意な菌密度の増加がみられ、PC化率は培養14日目において鉄添加区86.3％、対照区2.1 %であり、鉄化合物の添加でPC化が誘導された。クエン酸添加区では培養14日目のPC化率は鉄添加区72.2%、対照区48.2%であった。PC化にはFe(Ⅲ)-EDTAによるPC化誘導には炭素源が必要であることが分かった。そこで、クエン酸が有するPC化誘導についても研究を進める。研究②では、in vitro実験系での土壌への低濃度エタノール添加において、青枯病菌を高頻度にPC化させる条件が得られ、また土壌への低濃度エタノールの添加が土壌微生物のバイオマスと多様性に及ぼす影響を評価することができた。研究①の炭素源がPC化に与える影響と同様な機構であるかを解明する予定である。研究③、本研究によって、Fe(Ⅲ)-EDTAがトマトの青枯病抵抗性を向上させる効果は若干認められたが、その効果は非常に不安定であった。植物の青枯病抵抗性は品種や葉齢により異なるため、Fe(Ⅲ)-EDTAにより発病抑制効果を発揮させるには植物側の条件も考慮する必要がある。鉄資材の培地内への添加により培地内のPC化を促進させることが重要であることが再認識された。研究④、トマト幼植物およびプランター栽培で、生育阻害が生じないEDTA-Fe（Ⅲ）水溶液処理濃度を把握することができた。また、珪鉄（石灰，鉄，珪酸）は安価で、植物に環境負荷ストレス耐性や病虫害耐性を付与することから珪鉄を活用する研究を進める。研究⑤、PC株によるトマトの病害防御応答遺伝子の発現誘導をqPCRにより定量的に評価する実験系が確立できた。これまでの結果と本科研費での成果をもとに、日本農薬学会誌にショートレビューと国際誌Crop Protectionに論文を報告した。
Strategy for Future Research Activity	2021年度は、本申請の最後の年度であり、実用化に向けての研究を５つ実施する。研究①、Fe(Ⅲ)-EDTAと炭素源（グルコース、クエン酸）施用が青枯病細菌のPC化に与える影響をin vivo実験系で調査する。(ⅰ)土壌へのFe(Ⅲ)-EDTAと炭素源（グルコース、クエン酸）の最適な添加量・添加割合を調査、 (ⅱ)生産現場の土壌深度を想定したカラム実験（深さ30cm）により，土壌の垂直方向でのFe(Ⅲ)-EDTAと青枯病菌並びにPC化の動態を調査、(ⅲ)鉄資材混和により高頻度にPC化した青枯病汚染土壌培地でトマトの生長・罹病の有無を調査。研究②、Fe(Ⅲ)-EDTAによる PC 化と低濃度エタノールによる PC 化した菌の長期的な挙動を明らかにする。さらに、土壌培地への鉄資材および低濃度エタノールの混和が土壌微生物のバイオマス、多様性に及ぼす影響を数種の土壌培地で調査する。研究③、鉄資材として、実用的な珪鉄を用いた研究：土壌への珪鉄と炭素源（グルコース、クエン酸）施用が青枯病細菌のPC化に与える影響をin vivo実験系で調査し、これらの最適な添加量・添加割合を明らかにする。研究④、土壌への珪鉄施用がトマトの生育・収量・品質に与える影響：珪鉄の施用量は、水田作で一般的な施用量である300kg/10aを基本とし、処理区を設ける（2021年４月下旬に定植済み）。栽培は第4～5果房が収穫できるまで行い、生育（地上部および地下部の新鮮重・乾物重など）、収量および果実品質（糖度および酸度など）を調査する。また、トマトの幼植物を用いて、珪鉄施用におけるクエン酸添加が生育に及ぼす影響を明らかにする。研究⑤、PC株と病原菌接種によるトマトの病害防御応答：青枯病菌病原性株とPC株を単独接種または二重接種したトマトの感染特異的タンパク質遺伝子などの病害防御応答遺伝子の発現量を定量的に調査する。