ボーベリアバシアナとメタリジウム・アニソプリエは、害虫防除において最も重要かつ広く利用されている昆虫病原菌（EPF）の2つです。最近の研究では、人工接種後に植物の成長を促進することも示されています。これらの菌の定着と成長促進効果をより正確に評価するために、ボーベリア・バシアナ農作物に対するBeauveria bassianaおよびMetarhizium anisopliaeの影響を調べるため、本研究では、トウモロコシの苗を水耕栽培システムで根圏菌類としてそれぞれ13株のBeauveria bassianaと73株のMetarhizium anisopliaeで処理した。植物の高さ、根の長さ、新鮮重量などの植物成長パラメータを35日間連続して監視・記録し、昆虫病原性菌の接種による成長促進効果を確認した。菌類回復率（FRR）評価の結果、Beauveria bassianaとMetarhizium anisopliaeはともにトウモロコシ組織に内生定着できることが示された。7日目には茎と葉の両方でBeauveria bassianaの検出率は100％であったが、28日目には茎での検出率は11.1％、葉では22.2％に減少した。しかし、*Beauveria bassiana*は28日目まで根では検出されず、検出率は33.3％でした。観察期間全体を通して、*Metarhizium anisopliae*株は植物の根、茎、葉から高い検出率で分離されました。真菌特異的DNAバンドのPCR増幅により、さまざまな組織における*Beauveria bassiana*と*Metarhizium anisopliae*の体系的なコロニー形成がさらに確認されました。この方法は、より高い検出感度と100％の陽性反応を示しました。水耕溶液中の初期値と比較して、21日目までに真菌密度は1％未満に減少しました。このように、選択された2つの昆虫病原性真菌株は、トウモロコシの根圏のコロニー形成ではなく、内部生コロニー形成に成功し、水耕システムでの成長を大幅に促進しました。昆虫病原菌は、生物農薬や生物肥料など、有機農業での利用に大きな可能性を秘めています。
昆虫病原菌（EPF）は、その広い宿主範囲、生産の容易さ、安定性、および高い病原性により、さまざまな害虫の管理における生物学的防除剤（BCA）としての重要性が証明されています。1、2、3中国では、化学農薬の過剰使用を避けるために、*Beauveria bassiana* と *Metarhizium anisopliae* がトウモロコシの主な害虫 (アワノメイガやワタムシの幼虫など) の持続的な防除に商業的に使用されています。4菌類による害虫管理では、植物、害虫、菌類の間の三角関係は、害虫と菌類病原体の関係よりもはるかに複雑です。
多くの植物は内生菌と共生している5植物組織に生息するが、大きな害を及ぼさない6内生菌は宿主と共生関係を築いて形成される生物である。7これらは直接的または間接的に植物の成長を促進し、生物的および非生物的ストレスを含む悪条件への適応性を高めることができる。8、9、10内生菌は、定着、分散、宿主植物への特異性、様々な植物組織への定着など、重要な系統学的特徴と生活様式的特徴を有する。11内生菌類を内生生物として使用することは、幅広い研究の注目を集めており、従来の内生生物に比べて多くの独自の利点があることが実証されています。
Beauveria bassiana および Metarhizium anisopliae は、小麦、大豆、米、豆類、タマネギ、トマト、ヤシ、ブドウ、ジャガイモ、綿花など、さまざまな植物に感染する可能性があります。12局所的または全身的な感染は主に植物の根、茎、葉、内部組織に発生します。11種子処理、葉面散布、土壌灌漑による人工感染は、真菌による内生感染を通じて植物の成長を促進します。13,14,15,16Beauveria bassiana および Metarhizium anisopliae を用いた作物の種子処理により、植物組織内での内生菌感染が誘発され、茎の高さ、根の長さ、根の新鮮重量、および茎の新鮮重量が増加して植物の成長が促進されました。17,18,19土壌接種と葉面ボーベリア・バシアナの散布も最も一般的に使用される施用方法であり、トウモロコシの苗の成長を大幅に促進することができます。20
この研究の目的は、Beauveria bassiana と Metarhizium anisopliae によるトウモロコシの苗の成長促進効果と定着特性、および水耕栽培システムにおける植物の成長への影響を評価することです。
35日間の実験において、Beauveria bassianaとMetarhizium anisopliaeという菌類をトウモロコシに処理したところ、トウモロコシの成長が著しく促進されました。図1に示すように、トウモロコシの様々な器官に対する菌類の刺激効果は、それぞれの成長段階によって異なりました。
異なる処理下におけるトウモロコシの苗の成長の経時変化。左から右へ、異なる色の線はそれぞれ、対照群、ボーベリア・バッシアナ処理群、メタリジウム・アニソプリエ処理群のトウモロコシの苗を表しています。
トウモロコシ組織における*Beauveria bassiana*および*Metarhizium anisopliae*のコロニー形成について、PCR増幅を用いてさらに調査した。表5は、各採取時点（7～35日）において、*Beauveria bassiana*がトウモロコシの全器官組織の100%にコロニー形成したことを示す。葉組織における*Metarhizium anisopliae*についても同様の結果が得られたが、トウモロコシの茎と葉において、この菌のコロニー形成は必ずしも100%ではなかった。
接種方法は真菌のコロニー形成パターンにとって非常に重要です。28Parsaら29*Beauveria bassiana*は散布または灌水によって植物に内生的に定着できるが、根への定着は灌水によってのみ可能であることがわかった。ソルガムでは、TeferaとVidalは、葉への接種によって茎における*Beauveria bassiana*の定着率が向上したが、種子への接種によって根と茎の両方での定着率が上昇したと報告した。この研究では、分生子懸濁液を水耕栽培システムに直接追加することで、2種類の菌類を根に接種した。流水によって菌類の分生子がトウモロコシの根に移動しやすくなるため、この方法は菌類の分散効率を向上させる可能性がある。接種方法に加えて、土壌微生物、温度、相対湿度、栄養培地、植物の年齢と種、接種密度、菌類の種類などの他の要因が、さまざまな植物組織への菌類の定着の成功に影響を与える可能性がある。28
さらに、真菌特異的DNAバンドのPCR増幅は、真菌性エンドファイトを検出するための新しい高感度な手法となります。例えば、選択真菌培地で植物組織を培養した後、*Beauveria bassiana*の遊離検出受容体（FRR）がわずかに検出されたものの、PCR分析では100%検出されました。選択培地での真菌の生育がうまくいかない原因としては、植物組織におけるエンドファイト菌の個体密度が低いこと、あるいは植物組織が生物的に阻害されていることが考えられます。PCR増幅は、エンドファイト菌の研究に確実に適用できます。
これまでの研究では、一部の内生昆虫病原体が植物の成長を促進することで生物肥料として作用することが示されています。Jaber et al. [16]Russoらは、Beauveria bassianaを14日間接種した小麦種子は、接種していない植物よりも茎の高さ、根の長さ、生根の重量、茎の重量が増加したと報告した。[30]Beauveria bassiana をトウモロコシの葉面散布に用いると、植物の高さ、葉の数、第一穂節の数が増加したと報告されています。
私たちの研究では、選ばれた2種類の昆虫病原菌、Beauveria bassianaとMetarhizium anisopliaeも、水耕栽培システムでトウモロコシの成長を著しく促進し、トウモロコシの実生のさまざまな組織に体系的なコロニーを形成しました。これは長期的には成長を促進することが期待されます。
対照的に、Moloignane らは、土壌灌漑の 4 週間後でも、*Beauveria bassiana* を処理したブドウと処理していないブドウの間で、植物の高さ、根の数、葉の数、新鮮重量、乾燥重量に有意差がなかったことを発見しました。これは驚くべきことではありません。なぜなら、特定の菌株のエンドファイト能力は、宿主植物種、植物品種、栄養条件、環境の影響に密接に関連している可能性があるからです。Tull と Meying は、*Beauveria bassiana* 種子処理 (GHA) がトウモロコシの成長に及ぼす影響を調査しました。彼らは、*Beauveria bassiana* が栄養十分条件下でのみトウモロコシの成長促進剤として作用し、栄養不足条件下では刺激効果が観察されなかったことを発見しました。このように、菌のエンドファイト効果に対する植物の反応のメカニズムは明らかではなく、さらなる調査が必要です。
昆虫病原菌である*Beauveria bassiana*と*Metarhizium anisopliae*がトウモロコシの成長促進剤としてどのような効果を発揮するかを調査した。しかし、その主なメカニズムが根圏由来か内生由来かは依然として不明であった。そこで、水耕液および植物組織における*Beauveria bassiana*と*Metarhizium anisopliae*の個体群動態をモニタリングし、その作用メカニズムを解明した。コロニー形成単位（CFU）を指標として、水耕液中の*Beauveria bassiana*と*Metarhizium anisopliae*の存在量が急速に減少することを発見した。1週間後、*Metarhizium anisopliae*の残留濃度は10%未満、*Beauveria bassiana*は1%未満であった。水耕栽培トウモロコシ溶液では、両菌類は28日目までにほぼ消滅しました。対照実験では、両菌類の分生子は1週間後も水耕栽培システム内で高い生存率を維持していました。したがって、分生子の付着、宿主認識、および内因性経路の影響を受ける内生菌が、水耕栽培システムにおける菌類の急激な減少の主な原因です。さらに、菌類の成長促進機能は、根圏機能ではなく、主に内生機能によるものです。
生物学的機能は一般に個体群密度と関連しています。植物組織中の内生菌数を定量化することによってのみ、植物の成長刺激と内生菌の個体群密度の関係を確立することができます。昆虫病原菌と植物の相互作用において植物の成長が刺激されるメカニズムについては、さらなる研究が必要です。昆虫病原菌は、生物学的害虫防除において大きな可能性を秘めているだけでなく、植物の成長刺激においても重要な役割を果たしており、植物、害虫、そして昆虫病原菌間の生態学的相互作用に関する新たな視点を切り開いています。
各実験群から、均一に生育し健全なトウモロコシの苗90本を無作為に選びました。根系へのダメージを防ぐため、各苗の根の周りの培地は蒸留水で丁寧に洗浄しました。処理されたトウモロコシの苗は、地上部と地下部の両方で均一に生育しており、その後、水耕栽培システムに移植されました。
すべての実験データは、IBM SPSS Statistics（バージョン 20.0）の一元配置分散分析（ANOVA）を使用して分析され、処理間の有意差は Tukey の HSD テスト（P ≤ 0.05）を使用して決定されました。
植物材料は地元の認定販売業者から購入したため、ライセンスは必要ありませんでした。本研究における植物または植物材料の使用は、関連する国際、国内、および／または機関のガイドラインに準拠しています。
結論として、2種類の昆虫病原性菌類*Beauveria bassiana*と*Metarhizium anisopliae*は、水耕栽培システムによる根圏接種後、トウモロコシの実生の成長促進にプラスの役割を果たした。これら2種類の菌類は、1週間以内に根系を通してトウモロコシのすべての器官と組織に体系的に定着することができた。水耕溶液中の菌類の個体群動態とトウモロコシ組織への菌類の定着により、根圏機能に加えて、菌類の内生機能が観察された植物成長促進にさらに大きく貢献していることが明らかになった。菌類の内生行動は、種特異的な特徴を示した。PCRを使用した菌類特異的DNAバンドの増幅は、菌類選択培地を使用したコロニー検出法よりも感度が高いことが証明された。この方法は、より正確に菌類の定着と植物組織におけるその空間分布を追跡するために使用できる。植物および植物害虫が真菌の内生的影響に反応するメカニズムを解明するには、さらなる研究が必要です (追加情報)。
この研究中に生成されたデータセットは、対応する著者からの合理的な要求に応じて入手可能です。
投稿日時: 2026年1月20日