微生物接種剤

微生物接種剤（土壌接種剤またはバイオ接種剤とも呼ばれる）は、有益な根圏微生物または内生微生物を利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施用されますが、植物ホルモンの生成を刺激することで植物の成長を促進するためにも使用できます。^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}細菌や真菌の接種剤は一般的ですが、植物の成長を促進するために古細菌を接種すること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、生物肥料としての能力にとどまりません。微生物接種剤は、いくつかの一般的な作物病害に対する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提供します）。これまでのところ、SARはうどんこ病（Blumeria graminis f. sp. hordei、Heitefuss、2001）、立枯病（Gaeumannomyces graminis var. tritici、Khaosaad et al.、2007）、葉斑病（Pseudomonas syringae、Ramos Solano et al.、2008）、根腐病（Fusarium culmorum、Waller et al.、 2005）で実証されています。

しかし、微生物接種剤が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ている（Mawarda et al. , 2020）。さらに、最近の研究（2024）では、市販製品のうち有益なものは9分の1しかないことが示唆されている。一般的な問題は、作物の枯死、ラベルのない肥料、および生存不能（到着時に死亡）である。世界的な研究では、市販製品を使用した場合の菌根菌の定着率は10％未満であることが判明しており^{[ 4 ]、}これは市販接種剤に年間推定8億3600万米ドルが費やされているが、その多くはより有効に活用できる可能性があることを意味する。

細菌

根圏細菌接種剤

一般的に接種剤として用いられる根圏細菌には、窒素固定菌、リン酸可溶化菌、その他根に共生する有益な細菌が含まれており、これらは宿主植物への窒素とリンといった主要栄養素の供給を促進する。このような細菌は一般的に植物生育促進根圏細菌（PGPR）と呼ばれている。

窒素固定細菌

最も一般的に利用されている根圏細菌は、リゾビウム属および近縁属です。リゾビウム属は、マメ科植物の根の根粒内で共生関係を形成する窒素固定細菌です。これにより、宿主の窒素栄養が増加し、大豆、ヒヨコマメ、その他多くのマメ科作物の栽培に重要となります。マメ科以外の作物では、アゾスピリルム属が窒素固定と植物栄養に有益な場合が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、^{[ 5 ]}穀物の収量 (Caballero-Mellado et al. , 1992)、窒素とリンの取り込み^{[ 5 ]}と窒素 (Caballero-Mellado et al. , 1992)、リン (Caballero-Mellado et al. , 1992; Belimov et al.)を増加させた。ａｌ．、１９９５）およびカリウム含有量（Ｃａｂａｌｌｅｒｏ−Ｍｅｌｌａｄｏら、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）の利用も注目されている（Belimov et al. , 1995a; 1995b; Singh & Kapoor, 1999）。名前が示すように、PSBは土壌中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性の細菌である。

真菌接種剤

菌類と植物の根の共生関係は菌根共生と呼ばれます。^{[ 6 ]}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。^{[ 6 ]}植物は、菌糸によって根の吸収面積が増加する代わりに、エネルギー生産の5～30%以上を菌類に提供することができ、これにより植物は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。^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}最も一般的な2つの菌根は、アーバスキュラー菌根と外生菌根です。外生菌根共生は木本植物に最もよく見られ、農業システムへの影響は少ないです。^{[ 8 ]}

アーバスキュラー菌根

アーバスキュラー菌根菌（AM）は、宿主植物にリンを供給できる能力があることから、農業改良剤として注目されています。^{[ 8 ]} AM菌と根圏細菌の混合物を接種した施肥量を減らした温室システムでは、100%の施肥量で得られたトマトの収量が、70%の施肥量で達成されました。^{[ 9 ]}この30%の施肥量削減は、栄養汚染の削減に役立ち、リンなどの有限な鉱物資源（ピークリン）の持続に役立ちます。その他の効果としては、塩害耐性の向上^{[ 10 ]}、干ばつ耐性の向上^{[ 11 ] 、微量金属毒性に対する抵抗性の向上}^[¹²^]などが挙げられます。

菌類のパートナー

菌類接種だけでも宿主植物に利益をもたらすことができる。接種を他の改良材と組み合わせることで、さらに状況を改善できる。アーバスキュラー菌根菌接種と堆肥の組み合わせは、家庭菜園、農業、苗床でよく用いられる改良材である。この組み合わせは、鉱山採掘の影響を受けた土壌の微生物機能も促進することが観察されている。^{[ 13 ]}

特定の菌類パートナーは、特定の生態系移行帯や特定の作物で最もよく機能します。アーバスキュラー菌根菌接種と植物成長促進細菌の組み合わせにより、陸稲水田で収量が増加し、成熟が早まりました。^{[ 14 ]}

アーバスキュラー菌根菌とバイオ炭を施用するとトウモロコシの生育が改善された。この施用は作物のカドミウム吸収を減少させることもできる。 ^{[ 15 ]}

接種剤の使用

真菌接種剤は、個人の庭、農園、農業生産、在来植物の苗床、土地再生プロジェクトにおいて、追加の改良剤の有無にかかわらず使用できます。

複合接種剤

植物生育促進根圏細菌（PGPR）の菌株の組み合わせは、イネとオオムギに有益であることが示されている。^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}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の増加である。^{[ 16 ]}また、接種菌の菌株が複数ある場合、単一の接種菌株と比較して、窒素固定菌株が1つしかない場合でも、総窒素固定酵素活性が増加することも実証されている。^[¹⁶^]^[¹⁸^]^[¹⁹^]

PGPRとアーバスキュラー菌根菌の組み合わせは、栄養分の乏しい土壌での小麦の生育を促進し^{[ 20 ]}、施肥土壌からの窒素吸収を改善するのに役立つ可能性がある^{[ 21 ] 。}

参考文献

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微生物接種剤

細菌

根圏細菌接種剤

窒素固定細菌

リン酸可溶化細菌

真菌接種剤

アーバスキュラー菌根

菌類のパートナー

接種剤の使用

複合接種剤

関連項目

参考文献

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外部リンク

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根圏微生物

内生

微生物

共生関係