ストリガ・ヘルモンティカ

紫の魔女の雑草
ストリガ・ヘルモンティカの花
科学的分類
王国：	植物界
クレード:	維管束植物
クレード:	被子植物
クレード:	真正双子
クレード:	アステリッド
注文：	シソ目
家族：	ハマウツボ科
属:	ストリガ
種：	S. ヘルモンティカ
二名法名
ストリガ・ヘルモンティカ （デリル）ベンス。

ストリガ・ヘルマンティカは、一般に紫の魔女の雑草^[1]または巨大な魔女の雑草として知られ、ハマウツボカズラ科に属する半寄生植物^[1]です。ソルガム（ Sorghum bicolor）やイネ（ Oryza sativa）などの主要作物に壊滅的な被害を^{与えます。 [2]}サハラ以南のアフリカでは、ソルガムとイネ以外にも、トウモロコシ（ Zea mays）、トウジンビエ（ Pennisetum glaucum）、サトウキビ（ Saccharum officinarum）にも寄生します。 ^[3]

Striga hermonthica はソルガムから核ゲノムへの水平遺伝子伝播を受けている。S . hermonthica遺伝子ShContig9483はソルガム・ビカラーの遺伝子に最も類似しており、さらにOryza sativaの遺伝子との類似性は高いが、類似性は低い。既知の真正双子葉植物遺伝子との類似性は見られない。^[2]

ムラサキツメクサはサハラ以南のアフリカで、イネ、トウモロコシ、キビ、サトウキビ、ササゲなど、さまざまなイネ科植物やマメ科植物に感染する。症状は干ばつや栄養不足の症状に似ている。クロロシス、萎凋、発育阻害は、ムラサキツメクサが宿主から栄養分を吸い取る能力によって起こる。発芽前の症状は、一般的な栄養不足に似ているため、診断が難しい。いったん植物が発芽すると、被害は軽減できないほど深刻になる。^[4]

ウィッチウィードの種子は、風、水、動物、または人間の機械によって散布された後、土壌中で越冬する。^[5]環境が適切で、種子が宿主の根から数センチ以内にある場合、発芽し始める。発芽した植物は、宿主の根から放出されるストリゴラクトンと呼ばれるホルモンに向かって成長する。 ^{[6] [7]}植物はこれらのストリゴラクトンの濃度勾配を上って成長する。ストリゴラクトンがなければ、種子は発芽しない。ストリゴラクトンノックアウト植物は、発芽を回避することで感染を防ぐ試みとして使用されている。^[7]根と接触すると、ウィッチウィードは吸器を作り、植物と寄生関係を確立する。それは栄養分を吸い取りながら数週間地中にとどまる。地下にいる間の茎は丸くて白い。この段階の後、茎は地面から出て急速に開花し、種子を生成する。花は開花する前に自家受粉する。出芽後、植物は光合成を行って代謝需要を増強することができる。^[6]

ウィッチウィードの発芽に最適な温度は30～35℃です。20℃以下では種子は発芽しません。種子は氷点下でも生き残ることができます。^[8]しかし、種子の寿命については議論があります。理想的な条件下では種子は最長14年間生存できると多くの人が言っていますが、湿った土壌は種子の回復力を大幅に低下させます。最大で1年間で、生存可能な種子の74%が湿った土壌のせいで失われました。^[9]

ウィッチウィードは歴史的に見て最も防除が難しい寄生植物の一つである 。フザリウム・オキシスポラムはウィッチウィードの生物的防除に使用できる可能性があり、その宿主特異性から有望な候補である。この菌はストライガ植物の初期の維管束に感染すると考えられている。 ^[10]フザリウム・オキシスポラムの在来株を施用しても、作物の回復は十分には見られなかった。しかし、特定のアミノ酸を過剰に生産する能力に基づいて選択された株を使用することで^{[11] [12]}、非常に効果的な結果が得られた。2014～2015年の2つの栽培シーズンにわたる対になった区画試験で、500のストライガ感染農場に関するデータが得られ、ハイブリッド種子と肥料を使用した場合と、ハイブリッド種子、肥料、FoxyT14（フザリウムに対する毒性が強化された3つの株）を使用した場合とが比較された。農家のほとんど（99.6%）は、Foxy T14 区画で、Foxy T14 のない同等の農家慣行区画と比較して同等以上の収穫量を達成しました。3 月から 6 月の雨期のトウモロコシの平均収穫量は、農家慣行区画と比較して Foxy T14 区画で 56.5% 増加しました（p < 0.0001、ペアワイズt検定）。このテストでは、農家の約 3 分の 1 が収穫量を 2 倍にしました。^[13]この技術開発は、爪楊枝を使用して小規模農家に真菌株を送達するメカニズムに基づいて、爪楊枝プロジェクト^[14]と呼ばれています。農家は、炊いた米で真菌株を培養することにより、農場で新鮮な接種物を作ることができます。このプロジェクトはケニアで開始され、他の 11 か国の科学者チームが開発のために現地の株を分離する作業を行っています。

キビやモロコシの作物におけるムラサキバナオオウズラのもうひとつの潜在的な解決策は、除草剤によるプライミングです。除草剤耐性種子を植える前に除草剤に浸すと、最大80％の蔓延が減りました。^[15]窒素を多く含む肥料を使用すると、ムラサキバナオオウズラの感染率が低下します。このメカニズムは完全には解明されていませんが、窒素が多すぎると窒素還元酵素の働きが阻害されると考えられています。これが連鎖反応を起こし、植物の明暗サイクルの調節不全を引き起こし、ストライガの死につながります。^[16]

2018年には、ウィッチウィードの発芽に必須のタンパク質が洗剤トリトンX-100の分子と一貫して結合することが発見され、これがストライガの種子の発芽を阻害し、天然ストリゴラクトンが通常の基質に結合するのを防ぐようです。^[17]

プッシュプル農業のようにデスモディウム属菌類と混植すると、ストライガの抑制に非常に効果的であることが示されています。^[18]デスモディウムの根から放出されるアレロケミカルはストライガの「自殺発芽」を引き起こし、土壌中の種子バンクを減少させます。^{[19]また、合成ストリ}ゴラクトンが農業でストライガ種子の自殺発芽を誘発するために使用できると提案されています。 ^[20]

1990年代後半には、「アフリカの2,100万ヘクタールの穀物畑がS. hermonthicaに侵食され、年間410万トンの穀物損失につながったと推定される」^{[3] 。}

• 西アフリカの植物、Striga hermonthica – 写真ガイド。