葉圏
サルモネラ菌や大腸菌O157:H7などの細菌が果物や野菜で繁殖すると毒物質を産生し、それを食べた人間に対して食中毒の原因となる。最低限の調理しかされていない生野菜や生果物の消費量増加に伴い、世界で食中毒の件数が増加している。リステリア属(Listeria属)といったいくつかのヒト病原体は土壌微生物である。土壌から又は雨滴などの水から直接伝播し、農作物に拡散することが考えられている。食中毒原因菌クロストリジウム属(Clostridium属)はススキMiscanthus sinensisの体内で発見されており、広範な植物種の葉圏において分布することが示唆されている。葉圏の病原菌及びその拮抗菌を研究することにより、食品の消毒戦略を開発して食中毒の発生を防止できる可能性がある。
葉圏研究の国際学会International Symposium on Phyllosphere Microbiologyは1970年の第一回以来、5年周期で開催されてきた。2015年に第十回がスイスMonte Veritàで開催された。
葉圏には植物種に固有の優占細菌種が存在する。常緑および落葉広葉樹の葉面にはAlternaria sp.、Microsphaeropsis sp.、Cladosporium sp.、Pestalotiopsis sp.の順で検出頻度が高い。葉内部ではPhomopsis sp.、Phyllosticta sp.、Colletotrichum spp.の順で高い。Phomopsis sp.は葉面と内部の両方で生息する。Pestalotiopsis sp.、Epicoccum sp.、Botrytis sp.、Phoma sp.、Mucor sp.、Trichoderma sp.は植物内部に生息できず、典型的な葉面菌である。Phyllosticta sp.は葉面に生息せず、典型的な内生菌である。葉面菌は葉の老化に伴い内生することが報告されている。
鞭毛によって葉圏細菌は、生存に適した場所(気孔や、細胞の接合部の窪地)に移動することができ、生存率を高める。鞭毛はSwim型の運動性に関与しており、細菌細胞単体での自由な運動が可能となる。細菌のSwim型の運動性は水中または物体表面の厚い液層中、例えば撥水性の葉面の水滴中で現れる。表面に薄い液層が張っている場合、例えば濡れた葉の表面の場合、細菌は群集を形成し、集団によるSwarm型の運動性を示す。Swarm型の運動性には鞭毛やクオラムセンシングが関与しているとされる。ただし、チャ赤焼病細菌において鞭毛はSwarm型の運動性に有意に関係しない。
チャ赤焼病細菌Pseudomonas syringae pv. theaeにおいて鞭毛はバイオフィルムと葉圏における細菌集合体の形成に寄与する。theae株では葉の有傷部位への移動と定着に重要であり、有傷部位での生存率を高める。青枯病細菌では鞭毛による運動性は植物組織内への侵入と定着に重要である。
根圏の研究には100年以上の伝統があり、植物と微生物との相互作用について最も研究が進んでいるのは根圏の分野である。しかし近年、葉圏への関心が高まっている。当初、葉圏微生物学者の主な関心は微生物の葉圏への定住、伝播および有害作用の機構を理解し、適切な対策を考案することであり、植物病原体についての研究であった。一方で、多数の無害な葉圏微生物が葉圏菌叢に影響を与えることが明らかとなった。そのほか、葉圏微生物を用いた生物的防除の研究も行われている。また、葉圏微生物学の基礎として、葉圏微生物相がいくつかの植物で同定されている。2015年にはシロイヌナズナの葉圏と根圏からおよそ8000の単離株が精製され、代表的な400株のゲノム塩基配列が解読された。
葉のクチクラの表面に張りつくもの。