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農業生産を脅かす寄生雑草

他の植物に寄生して生存する寄生植物はおよそ4000種類存在すると云われている。この中で、特にアフリカや地中海沿岸の貧しい農村地帯で甚大な被害を及ぼしているのがハマウツボ科のオロバンキ類とストライガ類である。オロバンキ類は20種以上の植物が知られており、主に北半球のアジア、地中海沿岸とヨーロッパ南部、東部、アフリカなどに分布しており、葉緑体が無いので完全な寄生性植物で、ヒマワリ、タバコなどの広葉植物に寄生する。一方、ストライガ類は熱帯アフリカ、サハラ砂漠以南の地域に広く分布しており、葉緑体を持ってはいるが、単独では生存できない。主にソルガム、トウモロコシ、イネなどのイネ科植物に寄生する。このような寄生雑草に襲われた作物は養分を吸い取られ、収量が大幅に低下し、枯死する場合もある。

このような寄生雑草による被害は日本では観察されていないが、特にアフリカ地域での被害が深刻化しており、被害面積は数千万ヘクタールに及ぶと云われている。ストライガ類は、アフリカの貧しい農村地域の痩せた畑に発生し、そのために収穫できなくなった畑は耕作が放棄され、砂漠化の原因にもなっている。

土中で休眠しているハマウツボ科の寄生雑草は、作物の根から分泌される超微量の発芽刺激物質によって発芽し、幼根を伸ばして宿主の根に接着し、接続器官を形成して自分の維管束と宿主の維管束とを接続させる。作物から分泌される物質の構造は解明されており、例えばソルガムからはソルゴラクトンが、ワタからはストリゴールが分泌される。これらの刺激物質を一括してストリゴラクトンと呼んでいる。本来、ストリゴラクトンには菌根菌を自分の根に呼び寄せる作用や、宿主の枝分かれをコントロールする作用があり、その意味では植物ホルモンの１種である。

ストライガ類は、土壌中で発芽すると６週間程度で地上に現れ、６週間程度で開花する。オロバンキ類も出芽後２週間で開花する。受粉の２週間後には、成熟した種子を１個体当たり２０万～５０万粒も生産する。種子は微小なので、収穫物、耕作機械、家畜の糞などに混ざって広く拡散する。寄生雑草の種子は、もし宿主に巡り合わなければ土壌中で数十年間も待ち続けている。

これらの寄生雑草の防除対策としては、耐性作物の導入、除草剤などの化学的な防除、生物的な防除あるいはこれらを組み合わせた総合的な防除が行われている。耐性作物の育成は、遺伝子組換え技術を用いると導入を拒否する国があるので、育種による方法が試みられている。しかし、寄生雑草の品種が多様な上に、膨大な数の種子が生産されるために、耐性作物に対しても寄生できる品種が出現し易い。

除草剤を用いる方法としては、カウピー、ソルガムなどの種子をイマザキンで粉衣処理する方法は比較的コストが安いといわれる。しかし、この方法は土壌中の水分によって効果の変動が大きい。トウモロコシでは、イマザピルとピリチオバックの種子粉衣処理が効果が高く、作物の収量も大幅に増加したという結果も得られている。物理的な防除法としては、夏に土壌を湿らせてからポリエチレンフィルムで被覆して土壌を高温に保ち、地中の雑草種子を殺滅させる方法も採用されている。

最近注目を集めているのは、”プッシュ・プル法”という生物的な防除法である。トウモロコシ畑の外周にニカメイチュウを誘引するスーダングラスなどを植え、トウモロコシの畝間にはマメ科植物のデスモデイウムを植える。このマメ科植物は、ストライガの発芽刺激物質を生産するが、宿主にはならない。又、ニカメイチュウに対する忌避作用も備えている。その上、窒素固定によって作物に栄養分を供給する。

ここで大きな疑問が湧いてくる。作物はなぜ誘引物質を分泌して自分の栄養分を奪い取る雑草を呼び寄せているのであろうか。2005年、ストライガラクトンが菌根菌の菌糸分裂を促し、菌を活性化させていることが日本人の研究者により明らかにされた。菌根菌は窒素固定により蓄えた養分を宿主植物に供給し、自分は糖などのエネルギー源を宿主に依存している。厳しい自然環境にある痩せた畑では、宿主作物は菌根菌の助けが必要である。従って、宿主植物はストリゴラクトンを分泌して菌根菌を呼び寄せているが、寄生雑草もそれに便乗していることになる。

更に、ストリゴラクトンは植物の枝分かれをコントロールしている植物ホルモンの１種でもあることが最近の研究により明らかになった。養分が少ない痩せた土地では、宿主作物はストリゴラクトンを分泌して菌根菌を呼び寄せると共に自身の枝分かれをできるだけ抑えて茎の成長を優先させている。一方、根寄生雑草はそのような仕組みを巧みに利用して宿主作物に渡るべき栄養分を横取りしているというストーリーが成り立つ。

このように、ストリゴラクトンは極めて興味のある植物ホルモンなので、その利用に関しても多くの研究が行われている。しかし、このホルモンは比較的不安定な物質であり、合成コストも現状では極めて高い。もし経済的な合成法が見付かれば、腋芽抑制物質としての用途が期待できるであろう。尚、ストリゴラクトンは植物体内でカロテノイドから生合成されることが分かっている。この経路が遺伝子レベルで解明されれば、ストリゴラクトンを生産しない、従って枝分かれし難い作物の育成が可能となるかも知れない（2009年12月1日）。

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