13日本農学会シンポジウム

水と農学

水耕栽培における大きな脅威－水媒伝染性植物病原菌－
景山幸二*〔キーワード〕：水耕栽培，病原菌，水媒伝染性，PCR，LAMP 法，病害診断のです．土の代わりに水を使うことによりこれを回避し，いつも高品質のものを提供することが可能になります．ところが，土壌中では優占種となれな

水耕栽培は広くは養液栽培と言い，土の代わりにかった水で伝染する根の病原菌（水媒伝染性植物病

水を使って野菜や花を栽培する技術です．栽培方式原菌）が大発生して水耕栽培における大きな生産リには色々な種類がありますが，基本は根から水に溶スクになっています．

けた肥料を吸収させます．例えば DFT 方式といって発泡スチロールのパネルにウレタンなどで作っ

2．水媒伝染性病害た苗を差し込んで養液に浮かべる方法があります．

水耕栽培での病気は一度発病すると同じ養液が究極は植物工場のように太陽の光さえ使わず室内循環しているラインで 1～2 週間で全体に広がり，で完全な環境制御をして栽培する方式です．自動環

大きな収穫の減少をもたらすため生産者にとって境制御が可能になり，これまでの土を使った栽培は大きな損失となります．水耕栽培での病原菌は土（土耕栽培）では考えられないくらい省力化が可能

耕栽培でも発病を起こしますが，過湿状態であったとなります．また，これまでの土耕栽培では高温多り，植物が苗の段階であったり限られて時にしか病

雨，洪水，乾燥など最近頻出する自然災害にも左右気を起こしません．しかし，水耕栽培では水の中でされない栽培方法として注目されています．このよ

根が使った状態ですので病原菌が根全体に容易にうな利点から長年の経験も必要とせず，脱サラしてとりつくことができることが原因の一つです．もう始める方もおられます．

一つは，水媒伝染性病原菌は水中を遊泳する能力を水耕栽培のもう一つの利点は連作障害を回避で持つ胞子（遊走子）を形成して拡散することができきることです．同じ作物を連続して栽培し続けるとることです．土の中では遊離している水は少なく，障害が生じ品質や収量が悪くなる現象が連作障害

この能力を生かすことができません．また，土 1gとして知られています．原因は微量養分欠乏や忌避当たり 10 億個以上生息している微生物には病原菌物質の蓄積ともいわれていますが，多くが土の中にの生育を抑制する微生物も多く生息して病原菌のいる根の病原菌（土壌伝染性植物病原菌）によるも活動を抑制しており，管理された養液中ではそれら

ホウレンソウ*岐阜大学流域圏科学研究センター（Koji Kageyama）

ホウレンソウ0369-5247/21/\500/1 論文/JCOPY

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農業および園芸

第 96 巻第1号（2021 年）

ホウレンソウ（立枯病）

トルコギキョウ（根腐病）

胞子のう
胞子のうからできた球のう空になった胞子のう

図1

造卵器

被のう胞子

卵胞子

造精器

植物病原菌 Pythium aphanidermatumを回避できます．

としては先に述べたように遊走子を形成します．遊

水耕では生産コストがかかるため栽培される作走子は胞子のうからできた球のう内に形成され，水物はサラダ菜，ホウレンソウ，ミツバなどの集約的中を遊泳後，被のう胞子となり，被のう胞子は発芽

作物やトマト，イチゴ，花き類のように一株の単価して植物に取り付きます．また，有性器官として造の高い作物が周年栽培されています．夏期は高温に卵器，造精器さらにこれらが受精して卵胞子を形成よるストレスが大きく，一方病原菌には好高温性のします．植物の雌しべと雄しべが受精して種子がでものがあり，宿主植物の状態，水環境，高活性の病きるのと同じです（図 1）．

原菌という発病に必須な 3 要因がそろった条件にな植物がいるときの菌の一生（生活環）を見てみるり発病が激化します．こうしてみると水耕栽培におと（図 2），遊走子には 2 本の鞭毛があり前の鞭毛でける病害は私たちが作っていると言って過言ではかじ取り，後ろの鞭毛で前進している．根の表面にありません．

つくと被のう化，発芽して根に感染します．感染す3．水媒伝染性病原菌の生態

ると根全体に菌糸が生育し，根が腐敗します．水が豊富にあると根の表面に胞子のうを形成し，胞子の病害の対策を考える上では病原菌を十分に知らうから球のうができ，球のうの中に遊走子ができてないといけません．水耕栽培における主要な植物病

水の中に放出されます．一方，根の栄養を取りすぎ原菌は Pythium 属菌です．Pythium 属は 200 種以上て吸収する栄養がなくなる（根が腐敗）と根の中での多くの種を含む属で菌糸体を形成しますが，いわ造卵器，造精器が形成され受精して卵胞子ができまゆるカビと言われる真菌とは系統的に異なるスト

す．卵胞子は細胞壁が厚く外部環境や微生物に対しラメノパイル生物群の卵菌類に属しています．特徴て耐性があり，植物がなくても（根が腐敗して土の15

景山：水耕栽培における大きな脅威

図2

水媒伝染性病原菌の生活環中で分解しても）長く生存します．10 年生存していれています．また，異常気象による河川の氾濫によたという報告がある種もあります．そして次の機会，り河川からの施設や灌漑用水が病原菌に汚染する

すなわち自分が病気を起こすことができる植物の可能性があります．実際に河川敷の土や河川水中に根が来るまでじっと待っています．この卵胞子の生は植物病原性 Pythium 属菌が検出されています．

存能力が病害防除を厄介にしています．活発な時には遊走子で拡散，条件が悪くなると殻にこもってじっとしているということになります．

4．病害対策
水耕栽培での病害対策では化学薬剤は使うこと

この生活環を見ると水耕栽培での病気は，栽培中はできなく防除は大変困難です．さらに，病原菌のの発病だけに注視すればいいということではない

伝染能力は極めて高く瞬く間に拡散するので，これことを示しています．発病していない時にどこに潜までの発病を確認してからの対処療法では被害をんでいるかを考えてみることが重要です．発病して食い止めることはできません．今の新型コロナウイいる時だけが病原菌の姿だったら，発病株を処理しルスと同じように伝染経路を遮断することが対策（人間や動物と違い植物の病気は激発してしまっのキーポイントです．専門用語で施設に侵入する元た場合，一つ一つを治療することはありません．悪凶を第一次伝染源，侵入後に拡大するものを第二次い言葉で言えば植物ごと殺処分です．），栽培資材を伝染源と言います．まずは施設内に第一次伝染源を消毒すれば済みます．ところが，環境に耐性のある持込まないこと，持込んでしまったら第二次伝染源

卵胞子は栽培施設の周りに生存し施設内への侵入の拡散を防ぐことが重要です（図 3）．新型コロナウの機会をうかがっています．施設の出入り口や育苗

イルスも同様で外国から日本国内に持ち込まない施設の前の土から植物病原性 Pythium 属菌が検出さこと（検疫），持込んでしまった場合は封じ込め（ク16

農業および園芸

図3

第 96 巻第1号（2021 年）

病原菌の伝染経路の遮断

ラスター対策）を行うことになっています．

中に生息しており，栽培施設の外にある苗を生産す

伝染源の遮断をするには病原菌の見える化技術

る育苗施設の前の土にも生息していることが明らが必要になってきます．Pythium 菌はウイルスよりかになりました．また，菌はいつ水耕栽培ベッドにもかなり大きいですが，肉眼で見えるものではあり侵入するのかを調べるため LAMP 法により水耕養ません．新型コロナウイルス検出で一躍有名になっ液中のモニタリングを行ったところ，トルコギキョ

た PCR による検出技術は Pythium 菌においても開発

ウを栽培終了ごとに栽培ベッドや栽培パネルを消されています．近年は，PCR 法よりもより簡便・迅毒しているのですが，次の栽培で発病が見られない速な方法として LAMP 法も開発されています．当生育初期から P. irregulare が検出されました．また，研究室では水耕栽培で問題となっている Pythium 菌

同じ定植時期の栽培ブロックで本菌が検出されまの PCR や LAMP による検出法を開発しています．

した．前者は，消毒が不十分で菌が残存しているこ開発した技術を使って施設周辺の土の検査，水耕養と示しており，後者は，苗テラスから栽培温室への液中の病原菌のモニタリングなどを行って，伝染源苗の移動作業に伴い病原菌が持ち込まれる可能性の特定を行うことで対策の大きな情報を提供するを示しています．この結果を踏まえ，温室周辺の作ことができています．

業の動線にある通路のコンクリート張りや土壌の5．研究事例

飛散を抑制するための防草シート張り，栽培後の消毒の徹底を行うことにより発病を抑制できるよう事例として最初の病害のところで写真を掲載しになりました．このように伝染経路を明らかにするたトルコギキョウの水耕栽培について，萎れの原因ことにより効果的な防除法を見つけることができ

病原菌 Pythium irregulare による根腐病について，行ました．

動様式明らかにし，防除の視点が見えてきました．
これまで，清潔に保たれている施設の中にいつどの6．おわりにようにして病原菌が侵入してくるか，発病はトルコ新しい農業の一つの方向性として注目を集めてギキョウの生育後期の開花期に発生しますが病原いる水耕栽培において導入の制限要因である水媒菌はいつから感染しているかは分かっていません

伝染性病害の対策には農業の原点に返った圃場衛でした．そこで，侵入経路として施設内外のどこに生が最も効率的な対策であることが理解いただけ

病原菌がいるかを P. irregulare 種特異的 LAMP 検出たことと思います．これは，私たちの生活における法を確立して調べました．その結果，施設内外の土感染症対策と全く同じです．新型コロナウイルスに景山：水耕栽培における大きな脅威

よる感染予防において衛生管理の重要性が広く認識されてきています．圃場衛生をより効率的に的確に実現するためには病原菌の検出が必須です．病原菌の検出に PCR や LAMP 法が開発されることによりこれまで困難であったことが可能になってきています．病害が発生した時の病原診断より一歩進んだ発病前診断による施設の安全性評価，発病後診断による病原菌のモニタリングといった総合的な病害診断が必要です．これにより，施設への侵入回避，侵入してしまった時の拡散回避といった防除法の確立が可能になり，過剰な化学薬剤の投与の抑制，防除費用の節約，安全・安心な持続型農業の推進に大きな役割を果たすことができます．また，この発展型の病害診断は，サービスを超えた新しいビジネ
スの可能性をも含んでいます．
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