植物病害

植物病とは、病原体（感染性生物）と環境条件（生理学的要因）によって引き起こされる植物の病気です。 ^[1]感染性疾患を引き起こす生物には、真菌、卵菌、細菌、ウイルス、ウイロイド、ウイルス様生物、ファイトプラズマ、原生動物、線虫、寄生植物などがあります。^[2]昆虫、ダニ、脊椎動物、その他の害虫などの外部寄生虫は含まれません。これらは植物組織を食べ、植物病原体を侵入させる可能性のある損傷を引き起こすことで植物の健康に悪影響を及ぼします。植物病の研究は植物病理学と呼ばれています。

植物病原菌のほとんどは子嚢菌類または担子菌類です。これらは胞子やその他の構造物の生成を通じて有性生殖と無性生殖の両方を行います。胞子は空気や水によって長距離拡散したり、土壌によって運ばれたりします。土壌に生息する菌類の多くは腐生栄養性で生活することができ、土壌内でライフサイクルの役割を果たします。これらは通性腐生栄養菌です。

真菌性疾患は、殺菌剤の使用やその他の農業慣行によって制御できます。しかし、さまざまな殺菌剤に耐性を持つ新しい菌類が出現することがよくあります。

生物栄養性真菌病原体は生きた植物組織に定着し、生きた宿主細胞から栄養分を得る。壊死性真菌病原体は宿主組織に感染して死滅させ、死んだ宿主細胞から栄養分を抽出する。^[3]

重要な真菌性植物病原体には以下のものがあります。

• フザリウム属菌（フザリウム萎凋病）
• Thielaviopsis属（潰瘍病、黒根腐病、 Thielaviopsis根腐病）
• バーティシリウム属
• イネいもち病（マグナポルテ・グリセア）
• スクレロチニア・スクレロティオルム（綿状腐敗病）

• ウスチラゴ属（黒穂病） ^[4]
• リゾクトニア属^[5]
• Phakospora pachyrhizi（ダイズさび病） ^[6]
• Puccinia spp.（穀物やイネ科植物の重度のさび病）（真菌）|さび病]]。 ^[7]
• Armillaria属（蜂蜜菌類、樹木の毒性病原菌） ^[8]

卵菌類はストラメノパイル類に含まれる菌類のような生物である。^{[9]卵菌類には、}ジャガイモ疫病^[9] 、根腐れ^[10]、オークの突然死^[11]などの最も破壊的な植物病原体が含まれる。^[12]

真菌類とは近縁ではないにもかかわらず、卵菌類はエフェクタータンパク質を使って植物の防御を無効にするという同様の感染戦略を開発しました。^[13]

Phytomyxea属の粘菌の中には、キャベツやその近縁種の根こぶ病やジャガイモの白かび病など、重要な病気を引き起こすものがある。これらはそれぞれPlasmodiophora属とSpongospora属の菌によって引き起こされる。 ^[14]

植物に関係する細菌のほとんどは腐生性であり、植物自体に害を及ぼすことはありません。しかし、約100種が知られている少数の細菌は、特に世界の亜熱帯および熱帯地域で病気を引き起こします。 ^{[15] [ページが必要]}

植物病原菌のほとんどはバチルス属です。エルウィニアは細胞壁分解酵素を使って軟腐病を引き起こします。アグロバクテリウムは植物ホルモンを使ってオーキシンのレベルを変えて腫瘍を引き起こします。

重要な細菌性植物病原体には以下のものがあります。

• バークホルデリア^[16]
• シュードモナドタ
  • キサントモナス属^[17]
  • シュードモナス属
• Pseudomonas syringae pv. tomatoはトマトの果実生産を減少させ、「トマトの免疫システムによる認識を最小限に抑えることでトマトに適応し続けます。」^[18]

ファイトプラズマとスピロプラズマは絶対細胞内寄生虫で、細胞壁を持たない細菌であり、ヒト病原体であるマイコプラズマと同様にモリクテス綱に属する。その細胞は極めて小さく、幅は1～2マイクロメートルである。ゲノムは小さい傾向がある（およそ0.5～2Mb）。通常、これらはヨコバイ（セミ）とキジラミによって媒介され、どちらも樹液を吸う媒介昆虫である。これらは細菌を植物の師管に注入し、そこで細菌は繁殖する。 ^[19]

多くの植物ウイルスは、作物の収穫量の減少のみを引き起こします。したがって、果樹などの多年生植物に感染する場合を除いて、ウイルスを防除することは経済的に実行可能ではありません。 ^{[引用が必要]}

植物ウイルスのほとんどは、小さな一本鎖RNA ゲノムを持っています。中には二本鎖RNAや一本鎖または二本鎖DNAを持つものもあります。これらは、レプリカーゼ、コートタンパク質、細胞間の原形質連絡を介した移動を促進する移動タンパク質、およびベクターによる伝達を可能にするタンパク質など、 3つまたは 4 つのタンパク質のみをコードしている場合があります。^{[引用が必要]}

植物ウイルスは一般に媒介動物によって伝染するが、機械的伝染や種子伝染も起こる。媒介動物はアブラムシなどの昆虫であることが多いが、他には菌類、線虫、原生動物などもある。多くの場合、昆虫とウイルスはウイルス伝染に特有のものであり、例えばビートヨコバイはいくつかの作物に病気を引き起こすカーリートップウイルスを媒介する。^[20]

一部の線虫は植物の根に寄生します。これらは熱帯および亜熱帯地域で問題となっています。ジャガイモシスト線虫（ Globodera pallidaおよびG. rostochiensis）はヨーロッパとアメリカ大陸に広く分布しており、ヨーロッパでは毎年3億ドル相当の被害をもたらしています。ネコブセンチュウは宿主範囲がかなり広く、植物の根系に寄生して、正常な植物の成長と繁殖に必要な水分と栄養素の吸収に直接影響を及ぼします。^[21]一方、シスト線虫は少数の種にしか感染できません。線虫は、生活様式を容易にするために、根の細胞に根本的な変化を引き起こすことができます。^[22]

いくつかの植物病は、キネトプラスチドの一種であるフィトモナスなどの原生動物によって引き起こされます。^[23]これらの原生動物は、土壌中で休眠状態で何年も生き残ることができる耐久性のある遊走子として伝染します。さらに、植物ウイルスを伝染させることもできます。運動性の遊走子が根毛と接触すると、根に侵入するマラリア原虫を生成します。^[要出典]

非生物的障害の中には、病原体によって引き起こされる障害と混同されるものもあります。非生物的原因には、干ばつ、霜、雪、雹などの自然現象、洪水や排水不良、栄養不足、塩化ナトリウムや石膏などの無機塩の堆積、風焼けや嵐による破損、山火事などがあります。^[24]

植物は病気の流行の影響を受けます。

有害な外来生物が国内に持ち込まれることは、人間の往来を規制することで減らすことができます (例:オーストラリア検疫検査局)。世界貿易は、植物害虫が持ち込まれる前例のない機会を提供します。^{[McC 1]}米国では、そのような持ち込みの数をより正確に推定するためにも、検査を大幅に増やす必要があります。^{[McC 2]}オーストラリアでは、同様の理解不足が別の原因で発生しています。港湾検査は、検査官が分類学についてあまり知らないため、あまり役に立ちません。オーストラリア政府が国内に持ち込ませないようにするべき有害生物として優先している害虫が、分類学上近い類縁種を持つ場合が多く、問題が複雑になります。^{[BH 1]}

ハワイ産の果物の検疫処理として、食品へのX線および電子ビーム/Eビーム照射が試験的に実施された。米国FDA（食品医薬品局）、USDA APHIS（動植物検疫検査局）、生産者、消費者は、熱処理よりも害虫駆除が徹底され、味の劣化も少ないという結果に満足している。^[25]

国際植物防疫条約（IPPC）は、検査のための分子診断が今後も改善されると予想している。 ^{[26] 2020年から2030年の間に、IPPCは、資金が変更されない限り、}開発途上国ではそうではないものの、コストを削減し、パフォーマンスを向上させるための継続的な技術改善を期待している。^[26]

多くの天然化合物や合成化合物は、植物の病気と戦うために使用できます。この方法は、病原菌を直接除去するか、その蔓延を抑制することによって機能しますが、一般的に、その影響が広すぎるため、地域の生態系に良いとは言えないことがわかっています。経済的な観点からは、最も単純な天然添加物以外はすべて、製品を「オーガニック」ステータスから除外し、収穫量の価値を低下させる可能性があります。

輪作は伝統的であり、害虫や病気の蔓延を防ぐ効果的な手段であると同時に、他の利点もある。^[27]

その他の生物学的手法としては接種がある。多くの植物に虫こぶ病を引き起こすアグロバクテリウム・ツメファシエンスによる感染を防ぐには、挿し木をアグロバクテリウム・ラジオバクターの懸濁液に浸してから地中に挿し、根付かせる。^[28]

植物病害は世界中の農家に大きな経済的損失をもたらしています。広大な地域と多くの作物種において、先進地域では病気によって植物の収穫量が毎年10%減少する傾向にありますが、発展途上地域では病気による収穫量損失が20%を超えることも珍しくありません。国連食糧農業機関は、作物損失の約25%は害虫と病気によるものだと推定しています。この問題を解決するには、植物の匂いを検知する新しいセンサーや、植物の健康状態や代謝を診断できる分光法やバイオフォトニクスなど、病気や害虫を早期に検出する新しい方法が必要です。[ 29 ^]

2018年現在、^{[アップデート]}世界で最も生産されている作物の中で最もコストのかかる病気は以下のとおりです。^[30]

• バール
• 植物病害の一般名
• 植物病害予測
• 発育阻害

• Pacific Northwest Fungi、真菌植物病原体に関する論文を掲載したオンライン菌学ジャーナル
• 害虫と病原体の用語集