農業におけるトリコデルマの利点とリスクのバランスをとる
トリコデルマ菌は作物の健康に役立つけど、病気も引き起こすことがあるよ。
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目次
トリコデルマは、土壌や植物など多くの環境で見られる真菌のグループだよ。この真菌たちは有機物を分解する役割を果たしていて、栄養を循環させたり土壌の健康を改善したりするのに役立ってる。植物の成長を助けたり、他の有害な真菌による病気から守る能力があることで知られてるんだ。多くの農家は、トリコデルマを含む製品を使ってトウモロコシみたいな作物の病気を管理してるよ。
トリコデルマが植物の健康に与えるポジティブな影響
トリコデルマ真菌は、農業にとっていくつかの理由で価値があるんだ。害となる真菌に直接攻撃を仕掛けて、植物へのダメージを減らすことができるんだ。また、栄養の摂取を改善することで植物の成長を助けて、より健康な作物や収穫量の増加につながることもあるよ。例えば、特定のトリコデルマ種を使うことで、感染による植物の死亡率を大幅に下げたり、若いトウモロコシの成長を促進することができるって研究もあるよ。これらの利点から、トリコデルマは作物を守りたい農家にとって重要なツールになってるんだ。
トリコデルマのダークサイド
でも、すべてのトリコデルマ種が役に立つわけじゃないんだ。一部の種は有害になって、トウモロコシや他の作物に病気を引き起こすこともあるよ。トリコデルマの中には、トウモロコシに大きなダメージを与えることが確認されてる種もあって、収穫量が減少することもあるんだ。1910年には、T. virideっていうタイプがカンザス州のトウモロコシ農家に問題を引き起こすことが発見されたこともあるよ。
トリコデルマは主要な病原体としてだけじゃなくて、二次的な病原体としても働くことができるんだ。つまり、他の病気で弱っているトウモロコシの植物に感染する可能性があるってこと。例えば、フサリウムっていう有害な真菌がトリコデルマをトウモロコシの根や茎に定着させる事例もあったみたい。
トリコデルマとトウモロコシの耳腐れ
トリコデルマによって引き起こされる特定の病気は、トウモロコシの耳腐れとして知られてるよ。これは1990年代初頭に最初に特定されたもので、T. virideが昆虫や機械による損傷を受けたトウモロコシの耳に感染を引き起こすことがわかったんだ。感染したトウモロコシの耳は、真菌が定着した部分に暗い緑色の層ができてるのが見えるよ。これらの感染は深刻なことが多く、トウモロコシの種子の早期発芽を引き起こすこともあるんだ。
トウモロコシの耳腐れに関連するもう一つの種、T. afroharzianumの広がりが、ヨーロッパを含むいくつかの地域で確認されてる。これは植物に事前の損傷がなくても感染することができるから、植物の防御を乗り越える能力を示しているよ。テストした結果、T. afroharzianumはトウモロコシの穂の重さを減らし、種子の発芽問題を引き起こすことがわかったんだ。
トリコデルマの病原性に関する研究
最近の研究では、どのトリコデルマ種が有害で、その理由を特定することを目指しているんだ。研究者たちは、土壌や感染植物、商業的な生物防除製品から株を集めたよ。それらのDNAを比較することで、異なる種の関連性と、いくつかの種が他の種よりも病気を引き起こす可能性が高いかどうかを調べようとしてるんだ。
この研究では、多くのトリコデルマ株が確認されて、大部分がドイツやセルビア、フランスなどの国から分離されたよ。また、さまざまなトリコデルマ種がトウモロコシの耳腐れを引き起こすことができることもわかって、病原性の可能性が以前より幅広いことが示されたんだ。
トリコデルマ株の収集と同定
どのトリコデルマ種が存在していて、その影響を理解するために、科学者たちはさまざまな環境からサンプルを集めたんだ。トウモロコシの植物や土壌、作物の病気をコントロールするための製品から真菌を集めたよ。科学者たちは、これらの真菌を制御された条件で育てるための特定の技術を使って、それらの特性を観察したんだ。
収集された株はさまざまな物理的特徴を示していて、例えば、いくつかは緑から暗緑色の色をしていたり、他のものは黄色や淡い黄色の色素を持っていたりするんだ。これらの観察は、科学者たちが異なるトリコデルマ種を区別するのに役立ったよ。
系統樹の作成
これらの種がどのように関連しているかを分析するために、科学者たちはDNA配列を使って系統樹を構築したんだ。この樹は、さまざまなトリコデルマ種の進化的関係を示しているよ。合計で、研究ではトリコデルマグループ内に約20の異なる種が特定されたんだ。
一般的に特定された種の中には、T. afroharzianum、T. asperellum、T. atroviride、T. guizhouenseがあったよ。分析の結果、病原株が特定のグループに集まっていることもわかって、彼らの進化の歴史に関する洞察が得られたんだ。
温室条件での病原性テスト
この研究には、これらのトリコデルマ種がトウモロコシ植物にどれほど有害かを見るためのテストも含まれてた。数週間にわたって、科学者たちは異なるトリコデルマ株を使ってトウモロコシの穂に接種し、その結果を観察したんだ。感染の程度を測定して、病気の重症度を判断したよ。
結果は、T. afroharzianumの分離株が特に病原性が強くて、一部は78%もの病気の重症度を引き起こしたことを示してる。他の種も、あまり有害ではないけど、トウモロコシに問題を引き起こす能力があることがわかったんだ。面白いことに、同じ種の中でも異なる株が異なる病原性レベルを示して、遺伝的な変異があることを示してるよ。
病原性に影響を与える環境要因
環境条件もトリコデルマ真菌の行動に影響を与えるんだ。温度や湿度のような要因が、彼らの成長や植物への感染能力に影響を与えることがあるんだよ。多くの病原株は暖かく乾燥した条件の地域で見つかっていて、これらの種がそういった環境で繁栄するように適応した可能性が示唆されているんだ。
生物防除製品の品質管理の重要性
トリコデルマは、植物を守ることを目的とした多くの生物防除製品に使われているから、これらの製品が有害な株を誤って導入しないことを確保するのが重要なんだ。有益なトリコデルマ株でも、特定の条件下では病原性になることがあるから、これは生物防除剤の開発における徹底的なテストと品質管理の必要性を強調してるよ。
結論
トリコデルマ真菌は複雑な一面を見せるんだ。一方では、農家にとって作物を守って土壌を改善するために必要な仲間だけど、他方では、特定の種は有害になってトウモロコシのような植物に重大なダメージを与えることもあるんだ。これらの真菌の微妙な違いを理解することは、農業で効果的に使うために重要なんだよ。これは、いくつかの株が病気を引き起こす可能性を認識し、生物防除製品が作物にとって安全であることを確保することを含むんだ。
これから先、研究者たちは、トリコデルマの遺伝学に関する詳細な研究の必要性を強調していて、彼らが病原体としてどのように機能するのかをよりよく理解するためにこの知識が重要になるんだ。この知識は、より良い農業慣行を開発し、作物が健康で生産的であり続ける一方で、これらの真菌に関連するリスクを最小限に抑えるのに役立つよ。
タイトル: Phylogenetic analysis of pathogenic and non-pathogenic Trichoderma isolates from plants, soil and commercial bio products Short titel: Phylogenetic analysis of pathogenic and non-pathogenic Trichoderma isolates
概要: Fungi of the genus Trichoderma are found worldwide in various types of soil, plant rhizospheres, and plant materials. Several Trichoderma spp. are used in crop health management to promote growth and control plant diseases. Although widely considered beneficial, some members have been reported to be pathogenic to maize, causing a disease called Trichoderma ear rot. Since 2018, T. afroharzianum has caused significant infections of maize cobs in Germany, France and Italy. This study aimed to investigate the pathogenicity and phylogenetic relationships among different Trichoderma strains from diverse sources and geographical origins. Species identification and phylogenetic analysis were performed by sequencing internal transcribed spacer (ITS), translation elongation factor 1- (TEF1-) and RNA polymerase II subunit B (RBP2) genes, and pathogenicity was tested by artificially inoculating maize cobs under controlled greenhouse conditions. A total of 131 isolates were analyzed and assigned to 20 Trichoderma species. Among these, 39 isolates from six species were pathogenic, causing symptoms of green spore layers between kernels and husk leaves. While previous studies primarily identified T. afroharzianum as the main species causing Trichoderma ear rot, this study found that isolates of T. asperellum, T. atroviride and T. guizhouense also exhibit pathogenicity on maize cobs. Additionally, Trichoderma strains from commercial biocontrol products displayed unexpected pathogenicity inducing up to 92% disease severity on maize cobs. Most T. afroharzianum strains induced high levels of disease severity, although some isolates of the same species did not cause any disease, indicating a large heterogeneity in pathogenicity within the species. Notably, phylogeny reconstruction based on the TEF1- and RBP2 genes, did not result in any discernible clustering between pathogenic and non-pathogenic isolates. A further novel finding is the isolation of pathogenic Trichoderma isolates from soil, demonstrating that soil can serve as a reservoir for pathogenic species. This study highlights the need for careful selection and monitoring of Trichoderma strains for agricultural use, considering their beneficial and pathogenic potential. Author SummaryIn this study, we explored the ability of different Trichoderma species to infect maize plants. Trichoderma is a group of fungi known for its beneficial role in agriculture, often used as a biological pesticide to control fungal plant diseases. However, some species within this group can also act as pathogens, causing infections in crops like maize. We found that one species, T. afroharzianum, is particularly aggressive, capable of infecting maize without the plant being wounded first. This makes it a potentially serious threat to crop health. In contrast, other species, such as T. atroviride and T. asperellum, only caused infections when the maize was already damaged. Our research suggests that pathogenic Trichoderma species not only effectively infect plants but can also survive well in soil, making their control difficult. These findings highlight the need for better understanding of how these fungi operate in order to manage the risks they pose to important crops like maize, while still taking advantage of their beneficial uses in agriculture.
著者: Annette Pfordt, C. Douanla-Meli, B. Schäfer, G. Schrader, E. Tannen, M. J. Chandarana, A. von Tiedemann
最終更新: 2024-09-27 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.27.615377
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.27.615377.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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