様々な野菜を安定生産に導く微生物
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土と微生物
09122184李,哲揆
土壌微生物研究会
76巻1号
p. 12-15
2022年4月

農林水産省 農林水産技術会議事務局筑波産学連携支援センター
Tsukuba Business-Academia Cooperation Support Center, Agriculture, Forestry and Fisheries Research Council
Secretariat

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土と微生物 (SoilMicroorganisms) Vo.
l7
6No.l,
pp.1
2‑15(2022)

シンポジウム様々な野菜を安定生産に導く微生物李 哲 揆 l*
元東京農工大学生物システム応用科学府

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Keywords:Anaerobics
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isinfestation,Biocontrolagents,Plantdiseas
emanagement,Soilmicrob10me(SDGs)」や，農水省が定める「みどりの食料システム戦略」

はじめになどでは，化学肥料や農薬に極力依存しない環境調和型農業

世界の人口は年々増え続けており，今世紀中に 100億人を法として生物防除が注目されている．これは生物が本来持っ超えると予想されている人口が増えればそれだけ食糧がて い る 寄 生 性 殺 菌 性，捕食性，誘引性などの性質を利用し必要になり， 2050年までに現在に比べ 60% も食料生産を増た防除法であるため，環境負荷が少ない．生物防除には天敵やす必要があるとの試算もあるを推進しているこのような背景の中，化学的防除法の代替

しかし，作物を生産する耕利用 ，フェロモン材の 利用さらに弱毒ウイルスや非病原微生

地面積や単位面積あたりの収量は人口の伸びに追いついてお物の接種などがあるが，この中でも微生物を用いた土壌伝染らず，近い将来，世界中で慢性的な食糧不足が起こることが性病 害防除は近年，急 速に発展している技術の 一つである．

危惧されている．単位面積あたりの作物収量を上げるには，

土壌伝染性病害は土壌中に生存する病原体が植物の根部など品種改良により個体あたりの収量を増やすほかに，植物病害から侵入し，引き起こされる病害である代表的な土壌伝染などによるロスを減らすことが重要である植物病害によっ性病害としてモザイク病，青枯病，根こぶ病，立枯病などが4割が失われているとの報告あり，病原体もウイルス，細菌，真菌，センチュウと多様でて農作物の生産可能量の約 2もあり，必要な防除策を講じられるようになれれば，農作物ある

しかし，一部病原休は土壌深度 50cm以下 に存在した

Oerkeetal.
,1994)．微生物によ生産物は飛躍的に向上する (り，耐久体を作り生き延びることもあるため，土壌消毒だけり引き起こされる植物病は日本国内に限っても約 12,000種

では防ぎきれない一般的には輪作や抵抗性品種の導入と類にのぼる（日本植物病理学会， 2000) 植物の病気は，病いった耕種的防除法の他に，土壌くん蒸剤を用いた土壌消毒

気にかかる体質をもった作物 ・宿主（素因），病気を引き起といった化学的防除法を併用することで病害の発生を抑えてこす微生物（主因），病気の発生に好適な環境条件 （誘因）)．病害発の 3つの要因が揃ったときにときに起こる（図 l

生のリスクを最小限にするためには主因の制御，すなわち病原菌を持ち込まないことが大前提である

しかし，目に見えない病原菌の侵入を完全に防ぐことは不可能であり，病気が発生してしまった，あるいは発生が予想される場合は主因となる病原菌の排除が必要となるそのために現在最も用いられている防除法は，農薬などを用いた化学的防除である
特に日本のような温暖で多湿な条件下では他の国に比べ多種多様の病害虫が発生するため，農地面積あたりの農薬使用量も他国に比べ多い一方で過度な農薬の使用は環境汚染を引き起こすだけではなく，殺菌剤耐性菌や殺虫剤抵抗性害虫を生み出すしたがって国連が定める「持続可能な開発目標

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1年 12月 10日受付 202
2年 2月 11日受理*Correspondi
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図 1 植物病害発生に必要な主因素因誘因

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13

いる が前述の環境調和型農業推進の観点から，土壌微生物バイオティクス技術である土壌還元消毒法と，プロバイオの利 用が広まりつつある

BCA) についティクス技術である生物的防除エージェント (微生物と病気といえば近年注目されているのはヒトの腸て紹介する

内 細 菌 と 病 気 と の 関 連 で あ る 腸 内細菌の 組成 （マイクロバイオーム）を調べることで，病気のリスクなどを 明 らかにで

1.土 着 の 微 生 物 を 用 い た 植 物 病 害 防 除 法 ：きるだ けでなく，マイクロバイオームを改善することで病気

土壌還元消毒の治療や予 防につながることがわかってきた特に腸内細菌が肥満や糖尿病だけではなく， 自閉症といった精神疾患にも前述のとおり，土壌伝染性病害は病原体が地 中に生残するSinger‑Engeretal.
,関与することが明らかになってきた (など，非常に防除が難しい病害である従来は，耕種的防除2019) 「腸（はらわた）が煮えくり返る」いう言葉は ，腸 と法の他に，太陽熱消毒やクロルビクリンといった土壊燻蒸剤脳との関連を無意識に示唆した言葉であったのかもしれなを用いて土壌中の病原菌を死滅させることが主であった

い．腸内細菌の制御を行う上で注目されているのが「プロバかし，これらの方法は土壌表層 の病原菌は死ぬが，土壌深くイオティクス」 と「プレバイオティクス」である （図2)

までの殺菌は難しい環境負荷の少ない病害防除法が求めら

プロバイオティクスとは有用な微生物を直接腸 内に導入するれる中， 2000年に土壌還元消覇という新たな消毒法が生みシステムでありヨ ーグルトや発酵食品を食べるこ とがあげ ら出された土壊還元消毒とは，土壌に小麦ふすまの他に低温しれ る 一方，プ レバイオテ ィクスとは腸内の微生物の餌を投度エタノールや糖蜜 ，糖含有珪藻土といった有機物資材を投入することで腸 内細菌の活性を 上げる方法で，食物繊維の摂入し潅水したあと，農業用ポリエチ レンフ ィルムで土壌表面取などがあげられるまたこれらを組み合わせた腸内環境改を覆い，太陽熱で加温しながら土壊を強制的に還元状態にす

善法 である「シンバイオティクス」も存在する実は植物にることで，土壌中に存在する病原菌を死滅させる方法である

おける土壌と人間の腸内の機能は驚くほどよく似ている ．人

000) （図 3)． この消毒法は水と有機物のみ利用す（新村， 2間が食べたものの一部は大腸で微生物によって分解され吸収るので環境負荷が非常に低く，かつ様々な細菌，糸状菌

さ れ る 植物が吸収する養分も土壊微生物が複雑な有機物を

17)． その消毒メカ
センチュウ病害に有効である（門馬， 20

分解することにより 作られるため ，土壌を植物の 消化器官とニズムであるが，土壌還元消覇中は土壌中の酸素が急速に失考 えることもできる ．すなわち，プレバイオティクスやプロわれるため，酸欠によって病原菌が死ぬと考えられるかもし

バイオティクスを土壌微生物にも適応し，彼らを 制御す るこ

れないが実はそうではない還元過程で嫌気性微生物によっとで病害に強い作物生産 が 期 待 で き る こ こ か ら 土 壊 の プ レて作られる還元鉄，マンガン，有機酸などにより病原菌が死滅することが明らかとなっているまた還元消毒により増加する一部の微生物は病原性糸状菌であるフザリウムの細胞壁の溶解酵素を 出すことも知 られており，この ような微生物にietal.
,2017)よる直接的な殺菌効果も示唆されている (Uek

詳細な消覇メカニズムは分かっていないものの，どの圃場でも共通した微生物の増加が見られることから，共通したメカニズムで消毒していると考えられる ．土壌還元消毒は環境負荷が少なく，様々な病害に有効な消謁法であるが，まだ広く普及し ているとは言い難い普及における大きな課題は低温用｀
有 し下での防除効果の向上とコストの低減化である．本消毒法に物質を伝入するは土壊の微生物の働きが必須である

図 2 プロバイオティクスとプレバイオティクス

したがって，微生物の活性が低下する低温下では期待されたような消毒効果は得ら①易分解性有機物資材の投入（フスマ、糖蜜、エタノールなど）ヽ②潅水処理しビニールで被覆③1ヶ月ほどそのまま消毒を行う。
④消毒後は耕起して土壌を畑状態に戻し、作付けを行う 。
図 3 土壌遠元消毒の概要

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れないまたコスト面を考えると，資材の投入量を減らすこすると推定され， 2025年には 116百万米ドルと ， 14%/年のとや，安価な資材の利用などが必要となるまた現在は毎作

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成長率を記録すると予測されている (ごとに消毒処理を行うことが推奨されているが， 1回の消毒Consulting,2019)．特にアメ リカでは BCAに関連するベンで 複 数 年 効 果 が 持 続 す れ ば 資 材 コ ス ト，作業コス トともにチャー企業が数多く存在し，その関 心 の高さが伺える

大幅な削減が期待できるこれらの課題を解決するためにはし，生 物 多 様 性 条 約 と の 兼 ね 合 い か ら ， 諸 外 国 で 有 用 な

その消嘉メカニズム，特に消毒に関わる微生物を明らかにしBCAが 得 ら れ て も そ れ を 日 本 で 使 用 す る こ と は で き な い ．

それらの生態を解明することが必要である

したがって，しか日本の農地で使うためには日本産の有用なBCAを 取 っ て く る こ と が 重 要 で あ る 国 内 の こ の 分 野 で は2. 土壌のプロバイオティクス：
生物的防除エージェント (BCA)

三井住友化学，片倉コープアグリなどがリーダーとなっていitSeedlingsのような元気な大学発ベンチャーの活るが， Sunl躍も期待される ． BCAを利用する防除法については，近年ある土壌は発病抑止性を持ち，この性質には微生物が関 与

研究が盛んにな ってきており，その論文数も膨大な数に達す

し た が っ て 土 壊 か ら 病 害抑止 にるが実用化されたものはきわめて少ないその原因として有効な微生物を分離し病害防除に利用する取り 組みは多く行BCAによる防除効果が不安定である ことが挙 げ ら れ る こ

Santoyoetal.
,2012)．病原菌に対する防除に用われてきた (の課題の改善のためには投入した微生物の定着率の向上，微B
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いられる微生物は生物防除エージェン ト (生物が活性を発揮する条件の特定，微生物の活性を 保ったまBCA) と呼ばれ，対象病原菌に対して競合や殺菌など，様々なまの製剤化といったハードルをクリアする必要があるすることが知 られてきた

そのrichoderma,作用 により病害を防除している（図 4)．これまで Tためには 土壌中の微生物の役割，生態を 明 らかにする ことがBacillus, Pseudomonas, 非病原性 Fusarium といった一部の有必要である

効な BCAは病害防除用に農薬登録されている ．BCAを含んだ世界の微生物資材市場は， 2020年に 65百 万 米 ド ル に 達

3.将来展望微生物を用いた生物的防除は今後さらに普及されることが期待される一方，微生物を用いた防除法の最大の欠点はそに 斗 植物の抵抗性誘導の効果の不安定性であ り，こ れは生き物の宿命である ． この件については ，腸 内細菌でも成功例 は少なく ，腸 内に比べて多様な環境が存在する土壌に適応するの は非常に難し い．

したがって， BCAが効果を発揮できる環境とできない環境を整理しつつ，個々の微生物の能力にあった活用法を開発していくという戦略が微生物を用いた病害防除の信頼性向上と利・養分や空間の競合・抗菌物質の生産・周辺環境の変化用拡大をもたらすと考えられる．防除の全てを微生物に委ねるので はなく ，耕種的手法や化学農薬 を組み合わせた 総合 的IPM) が 必 須 と な る 最初に記したよ うに，日病害防除法 (図 4 BCAによる病害防除メカニズム

本はその高温多湿の気候のため病害 虫の発生が非常に多い．

未来の農業に向けてー
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各土壌に合った防除法の処方＼ヮピ 和‑9。

＂町.

“”~`李したがって，無農薬での作物栽培は非常に難しく， IPMを併

15

引用文献

用しつつ減農薬を行うのが現段階での現実的な手法であると考えられる．また土壌中には無数の微生物がいるが，そのうちほとんどの微生物の機能や生態は不明である．したがって，このような基礎的な知見を積み上げ，将来的には各圃場の微生物情報を組み込んだ診断システムの開発，その微生物叢ま).
で考慮した個別医療ならぬ個別農法の必要性がある（図 s

旨要

世界の総作物生産量のうち， 2040％は作物の病気や虫の被害によって失われており作物の病虫害を克服することは人類の将来を考える上で非常に重要である．様々な病害の中でも，土壌伝染性病害は病原菌が土壌深くに存在し，被害が長期間継続するなど防除が困難である場合が多い．この対策として農薬や土壌くん蒸消毒といった化学的防除法が一般的であるが，環境保全型農業推進の観点から，化学物質を使用しない防除技術が求められている．本稿では環境負荷の少ない土壌微生物を用いた防除法のうち，土壌還元消毒法と生物防除エージェントについて紹介する．土壌還元消毒は土着の微生物の力を利用した方法で，近年様々な地域で導入が広がっている．また生物防除エージェントは土壌から分離した有用な微生物を利用する方法で，世界的にもその需要が高16百万米ドルと，年間 14%ものまっており， 2025年には 1成長率を記録すると予測されている．また今後の微生物を用いた病害防除の可能性についても述べる．

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1) AcumenResearchandConsu
lting(2019)Agricu
lturalMicrobials
MarketbyType(Bacteria,Fungi,Virus,Protozoa),Function(SoilAmendmentandCropProtection),CropType(Cereals&Grains,Oilseeds& Pulses,Fruits& Vegetables),ModeofApplication,Formulation,Region‑Forecastt
o2025.https://ww
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