固体発酵を用いた内生菌による殺虫・殺ダニ代謝物の持続可能な生産

土の中に隠れた真菌を作物の守り手に変える

現代の農業は収穫を守るために化学農薬に大きく依存しています。しかしこれらの化学物質は花粉媒介者に害を与え、土壌や水を汚染し、害虫に耐性を進化させる原因にもなります。本研究はまったく別の戦略を検討します：小麦の根の内部に害を与えないで住み着く真菌を活用し、農場の残渣を天然の殺虫混合物に変えるよう働きかけることで、作物と環境にとってより安全な防除を目指すものです。

小麦の根に潜む静かな味方

研究者たちは単純な疑問から出発しました：健全な小麦の根に自然に存在する微小な真菌は、植物を守る手助けができるだろうか？いわゆる内生真菌は植物組織の内部に病気を引き起こさずに生息します。チームはエジプトの3地域から小麦を採集し、その根から38種類の真菌株を分離しました。各株が昆虫の身体を損なう、または天然の農薬として作用すると知られる化合物や酵素をどれだけ生成するかを試験しました。中でも注目された株はMORSY‑27とラベルされたもので、後にGeomyces属と同定され、これらの潜在的に保護的な物質を一貫して高レベルで生産しました。

農業残渣を真菌の餌にする

生物由来の農薬を実用化するには、安価で拡張可能であることが求められます。液体タンクで培養する代わりに、研究者たちは固体発酵を用い、捨てられるはずの湿った植物残渣――オレンジやトマトのパルプ、バナナの皮、タロイモの残滓、ひまわりの搾りかす、モロヘイヤの茎など――の上で菌を増殖させました。これらの材料は糖類、繊維、油分、タンパク質が豊富で、真菌の自然な生息環境を模倣します。温度と湿度を調整しながら、真菌が最も多くの殺虫性化合物を作る条件を探しました。

天然毒の最良レシピを探る

顕微鏡観察と化学的試験の結果、Geomyces属MORSY‑27は多産の小工場であることが示されました。ほとんどの植物残渣上で、フェノール類、フラボノイド、テルペノイド、アルカロイドといった4つの主要な植物様化合物群に加え、昆虫の細胞を攪乱する脂肪酸を産生しました。また、昆虫やダニの外骨格（キチン）を分解する酵素や、タンパク質分解酵素、脂肪分解酵素など強力な分泌酵素も放出しました。特にひまわりの搾りかすとタロイモ残渣が優れた基材であり、約20°Cの温度と中程度の湿度がこれらの生物活性分子の最も豊かな組成を生みました。ひまわり由来の抽出物をガスクロマトグラフィー–質量分析で解析すると、39種の化合物が検出され、その多くは脂肪酸エステルやアミドに関連し、過去に昆虫殺傷や微生物殺傷活性と結び付けられてきたものです。

真菌ブレンドを実地で試す

これらの混合物が実際に害虫を害するかを確かめるため、研究者たちは黒夜蛾（幼虫が若苗を壊滅させうる）と二斑スパイダーダニ（数百種の作物に寄生する小さな吸汁性害虫）というふたつの主要な農業害虫に対して抽出物を試験しました。抽出物を塗布した葉を食べた幼虫は発育が劇的に遅れ、ある処理では幼虫期が約18日から40日以上に延びました。多くの幼虫や蛹が死亡し、生存者も羽のしわや不完全脱皮に悩まされる変形成虫として出現することがあり、これはホルモンや外骨格形成が阻害されたことを示す徴候です。スパイダーダニでは、抽出物は用量と時間に依存して強い成虫致死をもたらし、卵の孵化率を大きく低下させました。中には雌が産卵前に暴露された場合にほぼ100％の成虫死と卵の孵化失敗を達成した処理もありました。

将来の農業にとっての意味

専門外の読者にとってもメッセージは明快です：作物の内部にすでに住む真菌と協力し、安価な植物残渣を与えることで、強力な天然の防除混合物を醸造することが可能になるかもしれません。本研究で扱ったGeomyces株は、ひまわりなどの加工残渣を酵素と油分の複雑なブレンドに変え、幼虫やスパイダーダニを無力化しました。入力は再生可能で低コストです。最も安全な成分の単離、圃場での試験、既存製品との比較といった追加研究は必要ですが、このアプローチは農家が主に合成化学物質に頼るのではなく、微調整された真菌の味方を使って収量を守る未来を示唆しています。

引用: El-Gendy, M.M.A.A., Sadek, H.E., Barghout, M.E. et al. Sustainable production of insecticidal and acaricidal metabolites by endophytic fungi using solid-state fermentation. Sci Rep 16, 11356 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40413-w

キーワード: バイオ農薬, 内生真菌, 小麦害虫, 固体発酵, 持続可能な農業