植物病理学

植物病理学は、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疾患の科学的研究です。 ^[1]植物病理学には、病原体の特定、疾患の病因、疾患サイクル、経済的影響、植物疾患の疫学、植物疾患抵抗性、植物疾患が人間や動物に与える影響、病態遺伝学、および植物疾患の管理に関する研究が含まれます。

植物病原性

植物病原体、つまり感染性植物病を引き起こす生物には、真菌、卵菌類、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、寄生植物などがある。^[2] ほとんどの植物病原体系において、毒性は細胞壁を分解する加水分解酵素と酵素に依存している。これらのほとんどはペクチンに作用する（例えば、ペクチンエステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、ペクチナーゼ）。微生物にとって、細胞壁多糖類は食料源であると同時に克服すべき障壁でもある。多くの病原体は、宿主が自身の細胞壁を分解したときに日和見的に増殖するが、最も多いのは果実の熟成中である。^[3]ヒトや動物の病理学とは異なり、植物病理学では通常、単一の病原生物に焦点を当てるが、いくつかの植物病は複数の病原体の相互作用であることがわかっている。^[4]

植物に定着するために、病原体は特定の病原性因子を持ち、主に細胞壁分解酵素、毒素、エフェクタータンパク質、植物ホルモン、および細胞外多糖類を利用する5つのタイプに分類されます。

細胞壁分解酵素：植物細胞壁を分解して内部の栄養素を放出するために使用され、エステラーゼ、グリコシル加水分解酵素、リアーゼ、酸化還元酵素が含まれます。^[5]
毒素: これらは、すべての植物に損傷を与える非宿主特異的なものと、宿主植物にのみ損傷を与える宿主特異的なものに分けられます。
エフェクタータンパク質：これらは、細菌、真菌、卵菌などの病原体^[6]^[7]によって細胞外環境に分泌されるか、またはタイプ3分泌システムを介して宿主細胞に直接分泌されます。一部のエフェクターは宿主防御プロセスを抑制することが知られています。これには、植物の内部シグナル伝達機構の減少や植物化学物質の生成の減少が含まれます。^[8]
植物ホルモンは植物がシグナル伝達に使用する化学物質であり、病原体は植物の成長を自らの利益のために変更するためにこれを生成できます。
エキソ多糖類は主に小さな糖鎖で、病原体が植物の表面に付着して感染プロセスを開始するのを助けます。

植物の生理障害

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。^[9]

疫学

疫学は感染症の発生と蔓延に影響を与える要因を研究する学問である。^[10]

病気の三角形は、植物の病気に必要な基本的な要因を表しています。これらは、宿主植物、病原体、環境です。これらのうちのどれか1つを変更することで、病気を制御できます。^[11]

耐病性

植物病害抵抗性は、植物病原体による感染を防ぎ、終息させる植物の能力である。植物が病原体の侵入を防ぐのに役立つ構造は、クチクラ層、細胞壁、気孔孔辺細胞である。病原体がこれらの障壁を乗り越えると、植物受容体はシグナル伝達経路を開始し、外来分子と競合する分子を作成する。これらの経路は宿主植物内の遺伝子によって影響を受け、誘発され、遺伝子育種によって操作され、耐性品種を作り出すことができる。^[12]

管理

検出

葉の検査や植物材料を手で割るという古代の方法は、現在では新しい技術によって強化されています。これには、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、RT-PCR、ループ介在等温増幅(LAMP)などの分子病理学的アッセイが含まれます。 ^[13] PCR は単一の溶液で複数の分子標的を検出できますが、限界があります。^[13] Bertolini ら 2001、Ito ら 2002、および Ragozzino ら 2004 は、6 つまたは 7 つの植物病原体分子産物を多重化する PCR 法を開発し、Persson ら 2005 は、RT-PCR で 4 つを多重化する PCR 法を開発しました。^[13]より広範な分子診断には PCR アレイが必要です。^[13]世界中で使用されている主な検出方法は、酵素結合免疫吸着法です。^[14]

生物学的

輪作は、寄生虫の集団が定着するのを防ぐ伝統的かつ効果的な手段である。例えば、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植えて根付かせる。^[15]

歴史

植物病理学は古代のテオプラストスに始まり、古代から発展してきましたが、科学的研究は顕微鏡の発明とともに近世に始まり、19世紀に発展しました。^[16]