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日本産植物寄生性ディアポルテ目菌類の病原性と分類

蓑島 綾華 法政大学 DOI:info:doi/10.15002/00022980

2020.06.18

概要

本研究では、国内外で重要な植物病原菌の一群として知られるディアポルテ目菌類の病害診断、同定、分類体系の構築、さらには宿主植物との進化に関する研究を取りまとめ、これら病害の診断や予防、防除法の開発の一助なることを目指した。

 本論文は、以下の第1章から第11章で構成されている。
 第1章では、Diaporthe amaranthophilaによるハゲイトウ茎枯病(新称)について論じられている。露地栽培された観賞用のハゲイトウの葉に褐色不整形の病斑が現れ、茎には黒色〜茶褐色となる紡錘形の病斑が多数生じ、後に茎折れする病害が発生した。病斑上には、多数の分生子殻が観察され、分離菌を健全なハゲイトウの葉および茎に接種したところ、原病徴が再現され接種菌が再分離された。病原菌の形態的特徴および分子系統解析の結果から、本菌をDiaporthe amaranthophilaと同定した。本菌によるハゲイトウの病害は本邦初であり、病名をハゲイトウ茎枯病と提案した。

 第2章では、Diaporthe fructicolaによるパッションフルーツ実腐病(新称)についてまとめられた。小笠原諸島で収穫された熱帯果樹であるパッションフルーツの果実が淡褐色に変色し、後に腐敗する貯蔵病害が発生した。腐敗果実上には黒色の分生子殻が多数形成され、この分離菌を健全な果実に接種したところ、原病徴が再現され接種菌が再分離された。病原菌の形態的特徴および分子系統解析の結果、本菌をDiaporthe属菌の未記載種であると判断し、Diaporthe fructicolaMinosh. , T. Ono & Hirookaと新種記載した。本病害は本邦初報告であるため、病名をパッションフルーツ実腐病と提案した。

 第3章では、Diaporthe属の未記載種によるウラルカンゾウ葉枯病(新称)について取りまとめられた。薬用植物の1種であるウラルカンゾウの葉に始め小斑点が現れ、拡大して水浸状ないし褐色の病斑となり、のちに葉枯れに至る病害が発生した。病斑上には黒色の分生子殻が多数形成され、この分離菌を健全なウラルカンゾウの葉に接種したところ、原病徴が再現され接種菌が再分離された。病原菌の形態的特徴および分子系統解析の結果、本菌をDiaporthe属内の未記載種と同定した。本病は、本邦初報告となるため、病名をウラルカンゾウ葉枯病と提案した。

 第4章では、トマトホモプシス茎枯病を引き起こすDiaporthe属未記載種2種の同定に関する研究が論じられた。高知県の施設トマトの摘葉部位を中心として褐変、のちに拡大し株全体が萎凋・枯死する病害が発生し、2018年に山崎らによりトマトホモプシス茎枯病と提案された。しかし、褐変部位から観察された分生子殻からは2種のDiaporthe属菌が分離され、接種試験によりそれぞれの種は異なる病原性を持つことが明らかとなった。そこで、これら2種の形態的特徴および分子系統解析を行った結果、両種はそれぞれD. sojae種複合体に属する未記載種であると結論づけた。

 第5章では、神奈川県で発生したシラカシの枝枯れ症状とその病原菌についてまとめられた。シラカシの太枝の表皮に亀裂が生じ、その太枝やそこから形成された当年枝が枯れる病害が発生した。罹病部表面には、カシ類黄色胴枯病の病原菌として知られるCryphonectria属菌が多数観察されたため、詳細な所属を検討した。形態的特徴および分子系統解析の結果、分離菌は日本でカシ類黄色胴枯病菌として報告のある3種のうちCryphonectria radicalisであると同定した。本病害は病原性再現試験が未完であったため、本菌を水差し枝および植栽されたシラカシの枝に接種したところ、病原性が確認された。

 第6章では、アスパラガス茎枯病菌の多様性について論じられた。現地調査で採集したアスパラガス茎枯病の分離菌を、病原菌として登録のあるPhomopsis asparagiと比較したところ、形態的特徴が明らかに異なっていた。また、1990年に守川らは、日本のアスパラガス茎枯病菌には形態的特徴の異なる2つのタイプが存在することを報告した。そこで、日本の様々な地域のアスパラガスから分離されたP. asparagiの多様性について検討した。形態的特徴および分子系統解析の結果、日本には大きく3つのアスパラガス茎枯病菌のグループが存在することが示唆された。さらに、アスパラガスの苗および収穫後のアスパラガス若茎に採集された菌株を接種し、病原性の差異を調べたところ、病原菌の採集地ごとに若干の差異が見られた。ベンレート水和剤を用いた薬剤感受性試験では、今回の分子系統解析との相関性は確認できなかった。

 第7章では、ハクウンボクに寄生した新属Tenuignomonia styracisの病原性と分類について論じられた。越冬したハクウンボクの葉および葉柄上に、Gnomonia科に所属すると考えられる未知の菌類が多数確認されたため、本菌の分類学的所属およびハクウンボクへの病原性を検討した。形態的特徴および分子系統解析の結果、本菌をGnomonia科の新属新種、Tenuignomonia styracis Minosh. , D. M. Walker & Hirookaと命名した。本菌を健全なハクウンボク葉および葉柄に接種したところ、弱い病原性を示し、さらに葉柄部分が褐変した葉では落葉が確認された。以上の結果から、本菌はハクウンボクに対して早期落葉を促していることが示唆された。

 第8章では、バラ科植物2種に寄生するCytospora属菌類の再同定について、2つの研究内容がまとめられている。
(1)で論じられたナナカマドレウコストマ胴枯病は、ナナカマドの樹皮が白く鮫肌状となり、樹皮の一部が褐変、剥離し、胴枯れ症状を呈する。病原菌は、1975年に小口によりCytospora leucostoma(L. persoonii)およびL. massarianumの2種が登録されている。しかし、本研究で採集された菌株は、不完全世代の形態的特徴からL. massarianumと類似していたが、DNAを用いた系統樹内で異なる単独のクレードを形成したため、他の近縁種または未記載種の可能性が考えられた。今後は、本菌の完全世代の観察が必要である。
(2)で論じられたリンゴ腐らん病は、樹皮表面が黄褐色から黒褐色、内部が茶褐色に変色して軟化腐敗し、その部位から発酵臭を放つ特徴をもつ病害である。本病は、1903年の第5回内国勧業博覧会出品解説(札幌農学校編・著者不明)においてValsa maliによる「リンゴ皮膚病」として初めて報告された。しかし、1970年に小林はV. maliをV. ceratospermaのシノニムとしたため、日本植物病名テータベース上で病原菌はV. ceratospermaとして収録されている。分子系統解析を含めた同定を行った結果、本研究で採集されたリンゴ腐らん病菌は、宮部金吾博士および山田玄太郎氏が記載したV. mali(Cytosporamali)と同定された。本研究で新たに調査を行った結果、V. maliのホロタイプ標本は見つかったが、原記載を発見することはできなかった。以上より、2000年にVasilyeva and Kimによって、ロシアでネオタイプ指定された標本および記載がV. maliの同定基準となり得ることを再確認した。

 第9章では、セイヨウナシおよびリンゴ胴枯病菌の再同定に関する研究がまとめられた。セイヨウナシ胴枯病の病原菌であるD. tanakaeは、1980年に岩手県盛岡市で採集された標本をもとに新種記載されたが、その菌株は所在不明であった。そこで、新たに東北地域で採集されたD. tanakaeの標本およびその分離菌の形態観察を行った結果、それぞれをエピタイプおよびエピタイプカルチャー候補とした。また、1981年にリンゴ胴枯病が初めて確認された青森県で採集されたリンゴ分離菌の分子系統解析を行った結果、セイヨウナシとリンゴ分離菌は近縁ではあるが、それぞれ単独のクレードを形成した。さらに、形態的特徴を比較するとβ胞子の形状に差があり、菌糸生育についても差が見られたため、リンゴ分離菌はD. tanakaeではなく、Diaporthe属の未記載種であると結論づけた。

 第10章では、日本産Diaporthe属菌類の分類についてまとめられた。ディアポルテ目菌類の中でも、Diaporthe属菌は特に植物病原菌として様々な病害を引き起こすことで知られる。そこで、様々なDiaporthe属菌を全国各地で採集し、本属菌の日本における分類体系の構築を行った。採集した151菌株について形態的特徴および分子系統解析をもとに同定を行った結果、D. arecae種複合体が36%(54菌株)、D. sojae種複合体が15%(24菌株)、D. eres種複合体が17%(25菌株)、D. amygdali種複合体が6%(9菌株)、その他のグループが26%(39菌株)含まれることを明らかにした。そのうち、既知種は7種が含まれ、未記載種は27種に及んだ。さらに、D. sojae種複合体には「草本植物」を宿主とする菌株が約7割含まれた。

 第11章では、Diaporthe属菌類の進化推定を行なった。第10章で明らかにしたDiaporthe属菌とそれぞれの宿主植物をもとにMesquiteを用いた最尤法による祖先形質の推定を行った。その結果、本属菌の起源となる宿主は木本植物であることが示唆された。また、一部のクレードは木本植物から草本植物へ宿主範囲がシフトしている可能性が示された。このクレードは、D. sojae種複合体と一致する。そのため、本種複合体は今後の進化の過程で、草本植物を宿主とする傾向にあることを明らかにした。また、この進化の過程はDiaporthe属菌の生活環や伝染経路の把握に繋がると考えられ、植物病害の防除対策を構築する上で新たな指標となりうる可能性がある。

 以上より、日本におけるディアポルテ目菌類による植物病害の診断および病原菌の同定を行い、病原性について検討したことで、未知病害および既知病害に対する防除対策を構築するための基礎知見を得ることができた。さらに、ディアポルテ目菌類の中でも、主要な植物病原菌であるDiaporthe属菌の日本における種の多様性や分類、宿主特異性等について新たな知見を得たことで、今後の病害診断・病原菌の同定に貢献した。本研究により、我が国のみならず世界の植物医科学そして菌類学に重要な進展をもたらしたと考える。

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