目に見えない攻撃、破壊的な呪い…微生物農薬の「先駆者」たちは、いったいどれだけのユニークなスキルを持っているのでしょうか？

制作：中国科学普及協会

著者: 劉 立瓊 (中国科学院微生物研究所)

プロデューサー: 中国科学博覧会

農業生産の長い歴史を通じて、害虫や病気は常に農家や科学者を悩ませてきた問題でした。古代の物理的・化学的防除から、今日盛んに行われている生物的防除まで、人々は害虫や病気を予防・防除する方法をたゆまず模索しており、微生物農薬は生物的防除の分野で輝く星となりつつあります。独自の作用機序、環境に優しい特性、幅広い応用可能性により、それらは徐々に現代農業の持続可能な発展にとって重要なサポートになりつつあります。

微生物農薬とは何ですか？そこにはどんな秘密が隠されているのでしょうか?

簡単に言えば、微生物農薬とは、微生物またはその代謝産物を利用して、作物に害を与える病気、昆虫、雑草、げっ歯類を「攻撃」するとともに、作物の生育を助けるタイプの農薬です。その「戦い方」は従来の化学農薬とは全く異なります。ここでの「兵士」とは、細菌、真菌、ウイルスなどの生きた微生物のことです。それらは寄生したり、競合したり、毒素を放出したりすることで、厄介な害虫や病気を巧みに抑制または排除し、農業生態系の調和と安定を守っています。

微生物農薬陣営の先駆者は誰ですか?

微生物農薬は、含まれる微生物の種類や用途によって、微生物殺虫剤（細菌性殺虫剤、真菌性殺虫剤、ウイルス性殺虫剤）、微生物殺菌剤（枯草菌など）、微生物除草剤、殺鼠剤、農業用抗生物質などに分類されます。微生物殺虫剤がどのように敵を倒して殺すのかを知るために、微生物殺虫剤の分野でスターファイターを招き入れてもよいかもしれません。

真菌性殺虫剤：Beauveria bassiana と Metarhizium anisopliae の「目に見えない攻撃」

Beauveria bassiana と Metarhizium muscardine、これら 2 つの菌類は暗闇に隠れている暗殺者のようなものであり、その胞子は環境中にひっそりと潜む小さな「隠し武器」です。害虫が接触すると、適切な温度と湿度の下で胞子はすぐに発芽し、成長します。菌糸は柔軟な絹糸のように、害虫の体壁防御を素早く突破し、害虫の体内に広がります。害虫の体から栄養分を吸収しながら、致命的な毒素を放出し、害虫の生理機能を破壊し、徐々に害虫を硬直させます。この独特な攻撃方法により、隠れるのが得意な害虫に対しても致命的な攻撃を仕掛けることができます。

キャベツを食べる毛虫

（写真提供：veerフォトギャラリー）

細菌性殺虫剤：バチルス・チューリンゲンシス（Bt）の「精密攻撃」

バチルス・チューリンゲンシス（Bt）は細菌界の伝説的存在です。胞子が形成されると、独特の胞子間結晶タンパク質が織り込まれます。害虫が Bt を含む植物を食べると、このタンパク質は害虫の腸内のアルカリ性環境で即座に活性化されます。そして、正確に進む矢のように、腸上皮細胞の表面にある特定の受容体に素早く捕捉され、細胞膜の奥深くまで浸透して、無数の小さなチャネルを開きます。このプロセスにより、害虫の体内のバランスチェーンが破壊され、腸が麻痺して摂食機能が停止し、最終的に害虫が死滅します。

ウイルス性殺虫剤: 核多角体病ウイルス (NPV) と顆粒ウイルス (GV) の「破壊的な呪い」

核多角体病ウイルス (NPV) と顆粒ウイルス (GV) は、特にチョウ目害虫を標的とする「破壊のメッセンジャー」です。害虫がこれらのウイルスを含む植物を誤って食べると、逃れられない「破滅の呪い」をかけられたようなものになります。ウイルスは害虫の体内で激しく増殖し、害虫の細胞や組織を無差別に破壊します。感染した害虫は徐々に動きが鈍くなり、食欲を失い、最終的には死にます。害虫の死骸はいわば「ウイルスの宝庫」です。爆発後に放出されたウイルスは新たな標的を探し続け、継続的な感染連鎖を形成します。

従来の農薬と比較した微生物農薬の大きな利点は何ですか?

**まず第一に、微生物農薬は環境に非常に優しいです。 **化学農薬は土壌と水に長く残る「傷跡」を残しますが、微生物農薬は、その役割を終えると「水の雲を一つも取り除くことなく」すぐに分解します。 Bacillus thuringiensis を例に挙げてみましょう。殺虫作用を終えた胞子と結晶タンパク質は自然サイクルに組み込まれ、土壌構造や微生物群集にダメージを与えることなく静かに分解されます。鳥、魚、有益な昆虫などの「無害な」非標的生物に害を与えることはありません。

**第二に、化学農薬の単一の作用機序とは対照的に、微生物農薬は害虫耐性と戦う上で複雑で洗練された作用機序を持ち、常に安定した効率的な予防・防除効果を維持できるため、**害虫耐性の問題に対処する強力な武器となります。

それは、微生物農薬の標的が害虫の独特な生理構造と代謝経路に正確に固定されており、害虫の生理システムは人間や哺乳類のものと大きく異なるためです。人間や哺乳類にとって、それは固い目に見えない盾に直面しているようなものです。したがって、通常の使用においては、安全性の問題について心配する必要はありません。

実際、微生物農薬は自然界の生物多様性を活用して、環境に優しい方法で農業生産を保護します。

実験サンプル

（写真提供：甘粛科学院）

微生物農薬はどこから来てどこへ行くのでしょうか?

科学研究者は「トレジャーハンター」のように、自然界に存在する可能性のある微生物株を丹念に探します。発見されると、彼らは高度な技術を使ってその菌株を栽培・改良し、ストレス耐性や病原体に対する病原性の面でより優れた菌株を作ります。発酵の過程では、温度やpH値などの条件が厳密に管理され、微生物の成長と繁殖に最適な環境が作られます。最後に、巧みな処方設計と剤形の選択により、さまざまなシナリオのニーズを満たすために、粉末や水溶液などのさまざまな形態に作られます。

微生物農薬は幅広い用途に使用されています。広大な農地には、小麦や米などの食用作物、綿花や落花生などの経済作物、野菜、果樹、茶の木など、それぞれに適所があります。森林保護、園芸、都市緑化に強力な助けとなります。

もちろん、微生物農薬は完璧ではありません。その有効性は環境要因によって容易に制限されます。温度、湿度、光が適切でない場合、防除効果は大幅に低下します。たとえば、高温は微生物の活動を低下させる可能性があります。化学農薬と比較すると、微生物農薬は効果が現れるまでに数日以上かかることが多く、突然の病気や害虫の発生への対応が困難です。

遺伝子工学などの現代のバイオテクノロジーの徹底的な応用により、微生物農薬はより強力な性能とより優れた環境適応性を獲得し、農業と生態系の調和のとれた共存を実現し、食糧安全保障を確保する上でより重要な役割を果たすことが期待されています。