調査・報告

サツマイモに甚大な被害を与える侵入病害「基腐病」の超高感度・簡易・迅速診断
東京大学 大学院農学生命科学研究科
助教 前島 健作、教授 山次 康幸【要約】2018年に沖縄県、鹿児島県、宮崎県においてサツマイモ（かんしょ）の侵入病害「基腐病」の発生が初めて確認された。本病は土壌中および貯蔵中の塊根を腐敗させ生産上甚大な被害を与えるが、診断技術
ほ じょうが未確立だったため発生圃場の特定や健全苗の確保が困難だった。東京大学植物病院®では、これまで数週間かかっていた本病の診断を30分程度に短縮する遺伝子診断技術を世界で初めて開発した。今回はこの診断技術について、本病の性状とともに紹介したい。

本稿では病名および病原体名をそれぞれ基腐病およはじめにび基腐病菌と表記する。

サツマイモ（以下「かんしょ」という）は生産性の高い重要作物として日本各地で栽培され、食用の他でん粉原料や焼酎原料としても利用されている。

１．発生状況

また、国の食料安全保障面でも緊急時のカロリー供基腐病（英名：foot rot disease）は、およそ給源に位置付けられている１）。鹿児島県、宮崎県、100年前に米国で発見され３）、これまで南北アメリ

沖縄県はかんしょの主要産地として国内の栽培面

カやアフリカ、ニュージーランドなどで被害が知ら

積および生産量の約５割を占めるが、2018年11れていた４）。しかし、この10年の間に台湾、中国、も と ぐされ

月以降、これまで国内未発生だった基 腐 病（仮称）日本、韓国で相次いで発生し、各地で大きな被害をの発生が相次いで確認され大きな問題となった。本引き起こしている５）〜８）。国内では2018年11月末

病は糸状菌（Plenodomus destruens）の感染によに沖縄県で初発生が報告され７）、その後、鹿児島県

り引き起こされるが、生産現場では症状の紛らわし（同年12月） ９） および宮崎県（2019年１月）10）

い他の植物病も発生していて混同されやすい上、診で発生が報告された。各県の広い範囲で発生し、激断方法が確立されていなかったため、簡便かつ迅速発圃場では大幅な減収となり、でん粉や焼酎の生産で信頼性の高い診断技術が求められていた。東京大にも影響を及ぼしている。今年も苗床や本圃におい学植物病院®では、2019年３月に本病の遺伝子診て発生が確認されている状況にある。

なえどこ

ほん ぽ断技術を世界で初めて開発した。本稿ではその診断技術を中心に解説する。
なお、本病の和名はまだ正式に決定されていないが、「サツマイモ基腐病」が提案されているため２）、砂糖類・でん粉情報2019.10 55

越冬できるため伝染源となる11）〜13）。

２．伝染環および症状

基腐病に感染したかんしょは生育不良になり、植い ちょう

基腐病菌Plenodomus destruens（別名Phomopsis

物全体が萎凋、枯死する激しい症状を示す（写真１）。

destruens）は糸状菌（カビ）の一種で、ヒルガオ

茎は地際部が褐色〜黒色に腐敗し、表面に多数の分科植物に感染するが、農業上問題となる宿主はかん生子殻が形成される（写真２）。葉は感染を受けなしょだけである。基腐病菌の伝染はかんしょの育苗、いものの、黄化や落葉が生じる。地上部が早期に枯本圃栽培、貯蔵の各ステップで起きる。まず苗床に死した場合は塊根が形成されず収穫皆無となり、収おいて感染した種芋から苗へと感染する。感染苗が穫期まで生き残った場合でも土壌中の塊根がしょ梗圃場に植えられると、茎の地際部に形成される分生（なり口）側から腐敗する（写真３）。腐敗部分は褐子殻から分生子（胞子）が飛散し周囲に感染を拡大色で柔らかく多量の水分を含んだスポンジ状を呈する。基腐病菌は茎を通じて塊根にも侵入し感染すし、水分が抜けると収縮して固くなる。感染した塊る。貯蔵中の塊根でも感染と表面の分生子殻形成が根は収穫時に症状がない場合でも貯蔵中に腐敗してざん さ進行し伝染源となる。また土壌中でも植物残渣上で

写真１

発生圃場における地上部の枯死症状

写真３56 砂糖類・でん粉情報2019.10

問題となる11）13）14）。

写真２

褐変した茎の表面に形成された分生子殻

塊根の腐敗症状（左）およびその縦断面（右）東京大学植物病院®では生産現場からの診断技

３．診断技術の開発

術開発の依頼を受けて、簡易・迅速・高感度で標基腐病の防除に最も重要とされるのは、健全苗の的特異性の高い遺伝子増幅法であるLAMP（Loop-利用である。そのためには発生圃場および感染種芋

mediated isothermal amplification； ル ー プ 介の特定が必要だが、現地では既知の塊根腐敗性ある在等温増幅）を利用した、基腐病の遺伝子診断技術

いは立枯性の病害（乾腐病、つる割病、茎根腐細菌病）を確立した（写真４）。これは基腐病を対象とするも発生しており、症状だけで基腐病か否かを判別唯一の遺伝子診断技術であり、前述の培地やPCRすることが困難である。基腐病の診断には、培地をによる方法と比べて迅速性（DNA抽出から判定ま用いた分離培養が用いられる。しかし、基腐病菌はで約30分で終了）、簡易性（高度な技術や高価な機培地上での成長が遅いため、診断には２週間程度か器が不要。目視で判定可能）、検出感度（PCRと比かる上、雑菌が培地上で優占してしまい感染植物のべて100倍）、正確性（基腐病菌と乾腐病菌を区別６割以上を見逃してしまう事例も報告されている16）。

可能）に優れる。本診断技術を用いた試薬は株式

また近年報告されたPCRによる遺伝子診断技術で会社ニッポンジーン マテリアル（https://www.

は16）、遺伝的に近縁な関係にある基腐病菌と乾腐病

nippongenematerial.com）により受注生産され菌を見分けることができないという問題があった。ている（写真５）。

15）

写真４

LAMPによる基腐病の遺伝子診断（左：健全、

写真５

基腐病の遺伝子診断試薬

右：感染）（結果は試薬の色により判別可能で、UVにより明瞭に判別できる）示している。ただし、正確な診断にはなるべく病原４．診断技術の活用
本診断技術は、①簡易DNA抽出菌が高密度に存在する組織をサンプリングすることと②LAMPにが重要である。最適なサンプリング部位についてはよる遺伝子増幅の2ステップからなる（図１）。基

まだ現地での検証段階だが、現在のところ、次のよ腐病菌を接種した塊根を用いて試験したところ、腐うにサンプリングすることを推奨している。

敗部分に加えて、まだ腐敗していない部分からも菌・腐敗した塊根：腐敗して柔らかくなっている部分の検出が可能であった（図２）。この結果は、塊根・腐敗していない塊根：なり口の部分の健全性を発病前の段階で遺伝子診断できることを・茎：地際部分。特に黒色〜黒褐色の変色や分生子

16）

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殻の形成が認められる場合はその部分た、栽培期間中も早期診断による防除が可能になる。

本診断技術により、発生圃場や感染種芋の特定を

基腐病は東アジア地域を含む世界各地で発生してい通じて健全苗の確保が容易となり、基腐病に対し的るため、海外においてもこの診断技術が役立つこと確な予防措置をとることができると考えられる。まが期待される。

図１

遺伝子診断の手順① 簡易DNA抽出（約10分）
1. カミソリでサンプルを切り出す（0.2 cm ×0.2 cm ×1 cm程度）
2. 0.5 N 水酸化ナトリウム水溶液 150 µL に入れてつぶす
3. 室温で 5分間遠心する（16,200 × g）
4. 上清15 µLを回収し100 mM Tris‐HCl (pH8.0) 溶液150 µLと混合する② LAMPによる遺伝子増幅（約20〜40分）
1. 簡易抽出したDNA 1 µLをLAMP試薬と混合する
2. 65度で40分間反応させ、結果を判定する（多くの場合20分程度で判定可能）

図２

腐敗塊根を用いた試験例

ABC
D▲: 接種部位
Ａ: 褐変・腐敗
Ｂ: 非変色・腐敗Ｃ: 症状なし（腐敗部分と隣接）
Ｄ: 症状なし（腐敗部分と隣接しない）（基腐病菌の接種部位に近い部分から、A 〜 Dの順で領域を分けて試験した。いずれの領域でも基腐病菌を検出できたが、組織がスポンジ状に腐敗しているA・Bの領域と比べて、組織が腐敗していないC・Dの領域では検出に時間がかかった。これは菌の密度が低いためと考えられる）

おわりにすることで、発生を未然に抑止し、発生範囲を縮小させるなど、基腐病の早期解決につながると考えら

基腐病の防除対策については、既に各県においてれる。一方で、基腐病の全国的な発生の有無や、他公表されている通りであり７）９）10）、現地での発生の類似病害が基腐病の発生に与える影響の解明など実態の解明や農薬登録に向けた研究も進められていも関心が持たれるところであり、今後の研究の展開る15）。これら防除技術が本診断技術とともに普及が待たれる。

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【参考文献】
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html〉（2019/09/17アクセス）２）前田藍、河村太、河野伸二、大城篤、岡田吉弘（2019）「我国におけるPhomopsis destruensによるサツマイモ基腐病（新称）の発生」『九州病害虫研究会 第97回研究発表会』病09（講要）３）Harter, L.L.（1913）「Foot rot, a new disease of the sweet potato」『Phytopathology』（3）pp.243–245.
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５）Huang, C.W.,Chuang, M.F.,Tzean, S.S.,Yang, H.R.,Ni, H.F.（2012）「Occurrence of foot rot
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rot in sweetpotato（Ipomoea batatas）caused by Plenodomus destruens in Korea」『PlantDis.』（103）p.1020.
９）鹿児島県病害虫防除所（2018）「平成30年度病害虫発生予察特殊報第3号」〈http://www.jppn.ne.jp/kagoshima/yosatu/tokusyuhou/2018/TokuNo3.pdf〉（2019/09/17アクセス）
10）宮 崎県病害虫防除・肥料検査センター（2019）「平成30年度病害虫発生予察特殊報第4号」〈http://www.jppn.ne.jp/miyazaki/10/tokusyu/30nen/h30tokusyu04.pdf〉（2019/09/17アクセス）11）Harter, L.L.,Weimer, J.L.（1929）「A monographic study of sweet-potato diseases and theircontrol」『US Dep. Agric. Tech. Bull.』（99）pp.27–30.
12）Lopes, C.A.,Silva, J.B.C.（1993）「Management measures to control foot rot of sweet
potato caused by Plenodomus destruens」『Int. J. Pest Manag.』（39）pp.72–74.
13）Ames, T.,Smit, N.E.J.M.,Braun, A.R.,O’Sullivan, J.N.,Skoglund, L.G.（1997）「Storage rootand postharvest diseases」『Sweetpotato: major pests, diseases, and nutritional disorders』
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14）Harter, L.L.,Weimer, J.L.,Adams, J.M.R.（1918）「Sweet-potato storage-rots」『J. Agric.
Res.』（15）pp.337–368.
15）小林有紀（2019）「サツマイモ基腐病（仮称）の発生と対策」『植物防疫』（73）pp.501–505.
16）Lin, C.-Y.,Huang, C.-W.,Yang, H.-R.,Lai, S.-Y.,Ni, H.-F.（2017）「A method for the specificdetection of Phomopsis destruens in sweet potato by PCR」『J. Taiwan Agric. Res.』（66）pp.276–285.

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