土壌中には様々な微生物が生息しており、その中には植物にとって有用なもの、また逆に病気を引き起こすものがいる。土壌中に生息する病原が引き起こす植物病害は土壌病害とよばれ、主にカビ等の病原微生物が原因で、農作物のロスを引き起こす深刻な問題となっている。

土壌病害の防除には主に化学農薬が使われるが、継続的な化学農薬の使用は、薬剤耐性菌の出現を招くなど課題がある。持続可能な農業の実現には、自然界に存在し植物の生育に有用な微生物を農業に役立てることが有望視されているが、生きたまま用いるため環境に左右されることもあり、化学農薬と比較して効果が弱くコストが高いなどの問題があった。

農研機構はこれまで、国内でも生産量が多い野菜の一つであるキュウリを対象として、微生物を用いた病害防除法の開発を進めてきた。そのために、土壌病害の防除に有効な植物保護細菌（Pseudomonas protegens）を利用。さらにその効果を安定的に高める物質を探索。また、過去に、様々な天然素材について、植物の病気を抑える効果がある物質を探索し、アミノ酸に効果があることを明らかにしていた。

今回、キュウリの幼苗を用い、重要土壌病害の病原菌の一つであるピシウム病菌（Pythium ultimum）に対して植物保護細菌の効果を検証。また、その機能を安定化させる目的で、環境負荷の低いアミノ酸に着目しそれらを一緒に添加し、病害防除効果を評価した。

土壌中にピシウム病菌をまん延させた状態でキュウリの幼苗を栽培しても、大きくなることはできない。そのため、農研機構が過去に見出していた植物保護細菌（Pseudomonas protegens）を水に溶かしてピシウム病菌をまん延させた土壌に加え、本葉が出始めるまで（2週間）キュウリを栽培したところ、キュウリの生育状況に回復が認められた。このことから、今回与えた植物保護細菌を使用することでピシウム病害)を抑えられることが実験室レベルで確認された。

図1：ピシウム 病菌感染土壌におけるキュウリ幼苗の植物重量の比較

次に、アミノ酸を植物保護細菌と一緒にピシウム病菌をまん延させた土壌に加えてキュウリの幼苗を栽培し、ピシウム病害を抑える効果の変化を調べた。その結果、加えたアミノ酸の中ではグルタミン酸添加時のみにピシウム病害の抑制効果が高まることが分かった。また、その効果も植物保護細菌のみのときと比べてキュウリ幼苗の植物重量が2倍にまで増加しており、効果が高いことが分かった（図1）。

図2：ピシウム病菌感染土壌におけるキュウリ幼苗の生育の様子と、植物保護細菌およびグルタミン酸の効果

さらに、苗を圃場に移植するまで温室で1か月間栽培しても、植物保護細菌およびグルタミン酸の効果が持続することが分かった（図2）。これまでの知見からピシウム病害に対しては幼苗期の防除が重要であることから、同手法が有効であることが分かる。

植物保護細菌とグルタミン酸を同時に使用する技術を用いることで、これまで土壌中での効果が不安定とされていた植物保護細菌の機能が維持され、病害防除効果が向上すると期待される。また、環境負荷が低い病害防除法でもあり、土壌消毒用の化学農薬の使用量低減につながることが期待される。

同成果は、科学誌『Molecular Plant-Microbe Interactions』（2023年7月28日）で発表された。