微生物接種剤

微生物接種剤は土壌接種剤またはバイオ接種剤とも呼ばれ、有益な根圏微生物または内生微生物を使用して植物の健康を促進する農業改良剤です。関与する微生物の多くは、対象作物と共生関係を形成し、両者が利益を得ます（相利共生）。微生物接種剤は植物の栄養を改善するために使用されますが、植物ホルモンの産生を刺激して植物の成長を促進するためにも使用できます。^[1]^[2]細菌および真菌接種剤は一般的ですが、植物の成長を促進するための古細菌の接種に関する研究がますます増えています。^[3]

農業における接種剤の利点に関する研究は、バイオ肥料としての効果だけにとどまりません。微生物接種剤は、作物によく見られるいくつかの病気に対して、作物種の全身獲得抵抗性(SAR) を誘導することができます (病原体に対する抵抗性を与えます)。これまでに、うどんこ病 ( Blumeria graminis f. sp. hordei、Heitefuss、2001 年)、立枯れ病 ( Gaeumannomyces graminis var. tritici、Khaosaadら、2007 年)、斑点病 ( Pseudomonas syringae、Ramos Solanoら、2008 年)、根腐れ病 ( Fusarium culmorum、Wallerら、 2005 年) に対して SAR が実証されています。

しかし、微生物接種剤は土壌微生物群集を変化させることが多いことがますます認識されつつあります (Mawarda et al.、2020)。

細菌性

根圏細菌接種剤

接種剤として一般的に使用される根圏細菌には、窒素固定菌、リン酸可溶化菌、および宿主植物への主要栄養素である窒素とリンの利用性を高める根圏細菌などが含まれます。このような細菌は一般に植物成長促進根圏細菌 (PGPR) と呼ばれます。

窒素固定細菌

最も一般的に利用されている根圏細菌は、リゾビウム属とそれに近縁の属です。リゾビウム属は窒素固定細菌で、マメ科植物の根の根粒内で共生関係を形成します。これにより宿主の窒素栄養が増加するため、大豆、ヒヨコマメ、その他多くのマメ科作物の栽培に重要です。マメ科以外の作物では、アゾスピリルムが窒素固定と植物栄養に有益であることが実証されています。^[1]

穀物の場合、ジアゾ栄養性根粒菌は植物の成長を増加させ、^[4]穀物の収量 (Caballero-Mellado et al.、1992)、窒素とリンの取り込み^[4]、窒素 (Caballero-Mellado et al.、1992)、リン (カバレロ・メラドら、1992年。 1995）およびカリウム含有量（Caballero-Mellado et al.、1992）。根粒菌は根ノードに生息し、マメ科植物と関係しています。

リン酸可溶化細菌

リン栄養を改善するために、アグロバクテリウム・ラジオバクターなどのリン酸可溶化細菌 (PSB) の使用も注目されています (Belimovら、1995a、1995b、Singh と Kapoor、1999)。名前が示すように、PSB は土壌の無機リン酸を植物が吸収できるより単純な形に分解する自由生活細菌です。

真菌接種剤

菌類と植物の根の共生関係は菌根共生関係と呼ばれます。^[5]この共生関係はほぼすべての陸上植物に存在し、植物と菌類の両方に生存上の利点をもたらします。^[5]植物は菌類にエネルギー生産の5～30%以上を与えることができ、その見返りとして菌糸による根の吸収面積を増やし、そうでなければ得られない栄養素にアクセスできるようになります。^[5]^[6]最も一般的な菌根は、アーバスキュラー菌根と外生菌根です。外生菌根共生関係は木本種に最もよく見られ、農業システムへの影響は少ないです。^[7]

アーバスキュラー菌根

アーバスキュラー菌根（AM）は、宿主植物のリンにアクセスして供給する能力があるため、農業改良剤として注目されています。^[7]AM菌と根圏細菌の混合物を接種した施肥を減らした温室システムでは、100%の肥沃度で得られるトマトの収量が、70%の肥沃度で達成されました。^{[8]この施肥量の30%削減は、}栄養素汚染の削減に役立ち、リン（ピークリン）などの限りある鉱物資源を長持ちさせるのに役立ちます。その他の効果としては、塩分耐性の向上、^[9]干ばつ耐性、^[10]微量金属毒性に対する耐性などがあります。 ^[11]

真菌のパートナー

菌類の接種だけでも宿主植物に利益をもたらすことができます。他の改良剤と組み合わせることで、さらに状態を改善できます。堆肥と組み合わせたアーバスキュラー菌根菌の接種は、家庭菜園、農業、苗床でよく使われる改良剤です。この組み合わせは、採掘の影響を受けた土壌の微生物機能を促進することもできることが観察されています。^[12]

特定の菌類は特定の移行帯や特定の作物と最もよく共生します。アーバスキュラー菌根菌の接種と植物成長促進細菌を組み合わせると、陸稲田での収量増加と成熟の早まりがもたらされました。^[13]

トウモロコシの成長は、アーバスキュラー菌根とバイオ炭の施用後に改善されました。この施用は作物によるカドミウムの吸収を減らすこともできます。 ^[14]

接種剤の使用

真菌接種剤は、個人の庭、農家、農業生産、在来種の苗床、土地修復プロジェクトにおいて、追加の改良の有無にかかわらず使用できます。

複合接種剤

植物成長促進根圏細菌（PGPR）の菌株の組み合わせは、イネと大麦に効果があることが示されています。^[15]^[16]二重接種の主な利点は、土壌と肥料の両方からの植物の栄養素吸収が増加することです。^{[15]接種物の複数の菌株は、接種物の単一の菌株と比較して、1つの菌株だけが}ジアゾ栄養性の場合でも、総窒素固定酵素活性を増加させることが実証されています。^[15]^[17]^[18]

PGPRとアーバスキュラー菌根菌を組み合わせると、栄養分の乏しい土壌での小麦の成長を促進し^[19]、肥料を与えられた土壌からの窒素抽出を改善するのに役立ちます。 ^[20]

参照

参考文献

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外部リンク

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