ウエスタンコーンルートワーム

ウエスタンコーンルートワーム
科学的分類
ドメイン：	真核生物
王国：	動物界
門:	節足動物
クラス：	昆虫類
注文：	甲虫目
家族：	ハムシ科
属:	ディアブロティカ
種：	D. virgifera
亜種:	D. v. virgifera
三名法名
ディアブロティカ ヴィルギフェラ ヴィルギフェラ ルコント、1868

ウエスタンコーンルートワーム（Diabrotica virgifera virgifera ）は、北米、特にアイオワ州などの中西部のトウモロコシ栽培地域で最も破壊的なコーンルートワームの一種です。関連種のノーザンコーンルートワーム（D. barberi）は、生息域の大半に共存しており、生物学的にかなり似ています。

D. virgiferaの他の 2 つの亜種が記載されており、その中にはメキシコのトウモロコシを襲う重大な害虫である メキシココーンルートワーム ( Diabrotica virgifera zeae ) が含まれています。

コーンルートワームの幼虫は、治療せずに放置するとトウモロコシのかなりの割合を食いつぶす可能性があります。米国では、現在の推定では、栽培されている8000万^[要説明]のトウモロコシのうち30,000,000エーカー（12,000,000ヘクタール）のトウモロコシがコーンルートワームに侵食されています。米国農務省は、コーンルートワームによって毎年10億ドルの収益損失が発生していると推定しています^[1]。これには、8億​​ドルの収穫量損失と、トウモロコシ栽培者の治療費2億ドルが含まれます。^[要出典]

北部コーンルートワームと西部コーンルートワームのライフサイクルには多くの類似点があります。どちらも土中で卵の段階で越冬します。夏の間に土中に産みつけられる卵はアメリカンフットボールのような形で白く、長さは 0.10 mm (0.004 インチ) 未満です。幼虫は 5 月下旬または 6 月上旬に孵化し、トウモロコシの根を食べ始めます。孵化したばかりの幼虫は小さく、長さは 0.125 インチ (3.2 mm) 未満の白い虫です。コーンルートワームは 3 齢幼虫を経て土中で蛹になり、7 月と 8 月に成虫として現れます。毎年 1 世代が出現します。幼虫の頭部は茶色で、最後の腹部節の上部に茶色の模様があり、双頭のように見えます。幼虫には 3 対の脚がありますが、通常は拡大しないと見えません。数週間の摂食後、幼虫は土中にセルを掘り、蛹の段階に脱皮します。蛹の段階は白色で、成虫の基本的な形状をしています。成虫の根虫は長さ約 0.25 インチ (6.4 mm) です。ウエスタンコーンルートワームは黄色がかっており、各羽のカバーに黒い縞があります。ノーザンコーンルートワームビートルは単色で、淡黄褐色から淡い緑色までさまざまです。^[2]

卵の孵化時期は、気温の違いや場所により年によって異なります。オスはメスより先に孵化し始めます。孵化は1か月以上続くことがよくあります。夏が暑く乾燥した年には、8月中旬以降、ウエスタンコーンルートワームビートルの数は急速に減少する可能性がありますが、それほど極端ではない夏には、初霜が降りるまで見つかることがあります。^[2]

雌は羽化後すぐに交尾する。ウエスタンコーンルートワームの雌は卵を産む前に約2週間餌を食べる必要がある。産卵前の期間は気温と餌の質によって左右される。雌は通常、土壌の表層8インチ（200 mm）に卵を産むが、特に土壌表面が乾燥している場合は、12インチ（300 mm）以上の深さに産卵することもある。ウエスタンコーンルートワームの雌は、ノーザンコーンルートワームの雌よりも、8インチ（200 mm）の深さより下に卵を産む傾向がある。^[2]

ルートワームの幼虫は、トウモロコシと他の数種のイネ科植物でのみ成長を完了できます。他のイネ科植物（特にキバナフサ）で育ったルートワームの幼虫は、成虫として出現するのが遅く、成虫の頭蓋の大きさはトウモロコシで育った幼虫に比べて小さくなります。^[3]成虫は主にトウモロコシの糸、花粉、露出した穂先にある穀粒を食べますが、他の植物の葉や花粉も食べます。成虫はトウモロコシの生殖組織が現れる前から出現し始め、成虫は葉組織を食べ、緑色の表面組織を削り取り、窓ガラスのような外観を残します。しかし、成虫は、好む緑色の糸と花粉が手に入るとすぐにそれらに切り替えます。北部のトウモロコシルートワームの成虫はトウモロコシの植物の生殖組織を食べますが、トウモロコシの葉を食べることはめったにありません。「北部」の成虫は「西部」の成虫よりも、トウモロコシが成熟するにつれてトウモロコシを放棄し、他の植物の花粉や花を探す傾向があります。^[2]

トウモロコシへの被害のほとんどは、幼虫の摂食によって引き起こされます。孵化した幼虫は根を見つけ、細い根毛を食べ始め、根の先端に穴を掘ります。幼虫は成長するにつれて、主根を食べ、トンネルを掘ります。ルートワームが大量にある場合、幼虫の摂食と根腐れ病原体による損傷した根の劣化により、根が茎の基部まで刈り込まれる可能性があります。根がひどく損傷すると、根の水分と栄養素の輸送能力が妨げられ、成長が遅くなり、穀物の生産量が減ります。根がひどく損傷すると、トウモロコシの植物が倒伏し、収穫が難しくなります。成虫による糸の摂食により、穂先が刈り込まれることがあります。これは一般に糸切りと呼ばれます。畑のトウモロコシでは、甲虫の個体数が十分に多いと、花粉が散布される間にひどい糸切りを引き起こし、受粉を妨げることがあります。^[2]

ウエスタンコーンルートワームは、20世紀後半に北米で急速に生息範囲を拡大しました。現在、米国のコーンベルト南西部から東海岸にかけて生息しています。20世紀末にヨーロッパに持ち込まれ、 1992年にセルビアのベオグラード近郊で初めて確認されました。 ^{[4]セルビアでの発生は、}ギリシャからポーランド、東はイタリアからウクライナまで南北に広がりました。^[5]中央ヨーロッパと南東ヨーロッパのこの広範囲にわたる連続した地域に加えて、ヨーロッパでは断続的な発生が確認されています。最初は1998年にイタリアのヴェネツィア近郊で発見され、その後2000年にイタリア北西部（ピエモンテ州）とスイス（ティチーノ州）、 2002年にイタリア北東部（ポルデノーネ近郊）と2003年（ウーディネ近郊）、2003年にイタリア北部（トレンティーノ）、フランス東部（アルザス）、スイス、ベルギー、イギリス、オランダ、 2002年、2004年、2005年にフランスのパリ地方で発見されました。スイス北部、ベルギー、オランダ、パリ地方で検出された発生は持続しませんでした。^{[5]ヨーロッパコーンルートワームの分布は、}北米 からのいくつかの導入によって生じました。^[6]少なくとも3回の連続した導入により、1992年にセルビア、2000年にイタリアのピエモンテ、 2002年にイル・ド・フランスで発生が確認された。 2003年にアルザスで、2005年にイル・ド・フランスで観察されたヨーロッパでの発生は、北米からの2つの追加導入によるもので、大西洋を越えた導入の数は5つとなった。^[7]ヨーロッパからの導入の正確な北米起源はまだ判明していないが、米国北部が最も可能性が高いと思われる。^[7] ドイツ南部とイタリア北東部での小規模な遠隔地での発生は、中央ヨーロッパと南東ヨーロッパからの長距離拡散イベントに起因している可能性が高い。したがって、ヨーロッパでの大規模な発生は、連続的な拡散と不連続な長距離拡散の両方を伴う層状拡散によって拡大している可能性が高い。この後者の拡散モードは、ヨーロッパでの拡大を加速させる可能性がある。^[8]

トウモロコシの根虫を駆除するためには、さまざまな管理方法がとられています。これらの方法には、トウモロコシの品種選択、早期植え付け、殺虫剤、輪作、遺伝子組み換えトウモロコシ品種などが含まれます。^[要出典]

市販されている非遺伝子組み換え耐性トウモロコシ品種は存在しません。いくつかのハイブリッドトウモロコシの特徴は、茎の強度と根の塊のサイズを増やすことで被害を軽減します。これらの特徴により、植物は根虫の摂食に対してより耐性を持ち、倒伏の可能性が低くなります。^[2]

早期に植えられた畑は花粉の飛散が終わっているので、魅力が薄れ、産卵活動も少なくなります。早期に植えられた畑は、根虫の摂食が始まると、比較的大きな根系を持っています。そのため、耐性がいくらか高くなります。強い根系と全体的に旺盛な収穫を促進する慣行により、トウモロコシは根虫の摂食と被害に対してより耐性を持つようになります。^[9]

土壌散布型殺虫剤はコーンルートワームを効果的に防除します。中程度から高度の被害の履歴がある地域では、殺虫剤の使用が正当化される場合があります。前の生育期に存在した成虫の数は、処理する圃場を選択するための最良の指標です。^{[9]しかし、}ネブラスカ州中部の殺虫剤使用量が多い地域では、コーンルートワームの甲虫の個体群が特定の殺虫剤に耐性を持つようになりました。アルドリン耐性は、北米からヨーロッパに少なくとも2回、独立して導入されたと考えられます。メチルパラチオンなどの有機リン剤は、中央ヨーロッパと南東ヨーロッパ、および北西イタリアで幼虫と成虫の両方の個体群を効果的に防除できる可能性があります。^[10]

輪作は、トウモロコシ栽培地域で発生した次のシーズンに根虫を駆除する、一貫性のある経済的な手段です。根虫の密度を減らす方法としては、殺虫剤よりも効果的です。^[2]トウモロコシの根虫の幼虫は、トウモロコシの根を食べて適切に成長し、成熟する必要があります。トウモロコシのない畑で孵化すると、餌を求めて10〜20インチ（5〜10 mm）以上移動できないため、餓死します。^[9]ただし、2つの根虫のバイオタイプは輪作を生き延びます。「大豆」の変種は、1980年代後半にイリノイ州中部で最初に発見され、イリノイ州、インディアナ州、ウィスコンシン州南部、アイオワ州東部に広がりました。^[11]トウモロコシ畑に卵を産む代わりに、大豆の変種の雌は交尾してから大豆畑に飛んで卵を産み、翌年トウモロコシ畑に戻る可能性のある畑で幼虫が孵化できるようにします。1980年代、北部トウモロコシ根虫は休眠期間の長い卵でトウモロコシの輪作慣行に先んじて問題になり始めました。^[12]卵は孵化するまで2年以上土中に留まり、それによって大豆の年を避けます。2017年現在、この適応はアイオワ州、ミネソタ州、サウスダコタ州、ウィスコンシン州、ネブラスカ州の地域で観察されています。^[13]

コンパニオン作物や二番目の作物を植えると、ルートワームの個体数が劇的に増加する可能性があります。トウモロコシをカボチャと一緒に植えたり、トウモロコシの後にカボチャを植えたりすることは、ルートワームの摂食圧力を悪化させる植え付けパターンの例です。^[14]

シュレスタ、ダンバー、フレンチ、ガスマンは、圃場の履歴がトウモロコシ根虫の耐性の程度に変化をもたらすと報告している。彼らが発見した圃場はすべて、形質に耐性のあるトウモロコシ根虫がいたが、Bt耐性のある圃場ではトウモロコシ根虫の幼虫が著しく多く生き残ったことを観察した。彼らは、根虫の個体数を減らすためだけでなく、根虫の適応を遅らせるためにも、忠実な輪作を推奨している。^[15]

天敵の中には、コガネグモ、 Theridion impressum 、Coccinella sp. 、 Pseudophomus rufipes などがあります。^[16]

根虫耐性遺伝子組み換えトウモロコシを植えることは、被害を最小限に抑えるためのもう一つの戦略です。^[17] Btトウモロコシは根の損傷を減らすのに効果的で、殺虫剤よりも安全で、多くの場合安価です。一般的な土壌細菌である バチルス・チューリンゲンシス株（Btと呼ばれることが多い）から分離された遺伝子組み換え形質は、昆虫制御タンパク質を生成します。^{[引用が必要]}

Bt は、1901 年に日本の生物学者石渡 俊一によって、大量のカイコを死滅させていた病気の原因として初めて発見されました。Bt が殺虫剤として初めて使用されたのは 1920 年で、Bt 細菌または Bt タンパク質のいずれかを含む噴霧製剤は、1970 年代に有機農業を含む作物保護のために使用されるようになりました。Bt 殺虫剤は、合成殺虫剤の代替として、1980 年代に使用および開発が拡大しました。1980 年代初頭、Btタンパク質を生成する遺伝子が分離され、トウモロコシ植物に導入されました。Bt は、1990 年代半ばに遺伝子組み換えトウモロコシ種子で商業的に承認されました。噴霧製剤と比較して、Bt タンパク質を含む遺伝子組み換え植物は、シーズンを通じてはるかに効果的な昆虫保護を提供します。他の Bt タンパク質は、ジャガイモ、綿、その他の種類の商業用トウモロコシの遺伝子組み換えに使用されています。遺伝子組み換え Bt トウモロコシの最も一般的な 2 つのブランドは、Genuityと Herculex です。^{[引用が必要]} Genuity Smartstax は、モンサントの VT Triple Pro、Roundup Ready 2、Acceleron Seed Treatment System技術と、ダウケミカルの Herculex Xtra およびLiberty Link技術を組み合わせたものです。Acceleron、Herculex Xtra、VT Triple Pro には、昆虫による被害から保護する特性が含まれています。^{[引用が必要]}

昆虫を殺すには、Btを摂取する必要があります。感受性のある幼虫がこのタンパク質を食べると、それが幼虫の腸内の受容体に結合します。結合により一連の影響が始まり、最終的には死に至ります。Btタンパク質は特定のカテゴリと種の昆虫に対して非常に選択的であるため、殺虫剤の使用と非標的生物へのその有害な影響を排除します。^[18]

しかし最近、Bt耐性を示すルートワームの系統が米国中西部のいくつかの州で発見されました。^[19]モンサント社によると、「YieldGard VT TripleおよびGenuity VT Triple PROトウモロコシ製品」が影響を受けています。2009年には、アイオワ州で4つの系統がBtトウモロコシに対して圃場で進化した耐性を持つことがわかりました。^[20]一部のルートワームは、輪作に耐性があることに加えて、2つ以上のBt毒素に耐性があることがわかりました。新しい食料源の複数の形質に適応するために急速に進化するこの能力は、農家や科学者にとって課題であることが判明しました。同じ年、モンサント社、デュポンパイオニア社、シンジェンタ社、ダウアグロサイエンス社はすべて、耐性の発達を遅らせるように設計された「スタック」またはピラミッド型トウモロコシ種子の販売を開始しました。これらの製品は、効果を高めるために形質を組み合わせていますが、これらの形質の多くが失敗しているため、すぐにスタックする材料がなくなるでしょう。研究者らは根虫を殺す新しい細菌遺伝子を発見したが、2029年まで農家が利用できるようになる見込みはない。^[21]

2014年までに、シンジェンタ・アグリシュアRWルートワーム株がグリホサートとともにアイオワ州で検出された。アグリシュアRWベースの製品は2007年に市場に投入された。しかし、政府関係者、学者、企業の間では、耐性現象をどのように定義するかについて合意が得られていない。影響を受けた畑は、米国の遺伝子組み換えトウモロコシの耕作面積の0.2％を占めていた。さらに、影響を受けた地域は他の作物と輪作されていなかった。^[22]

2018年12月現在、トウモロコシの根虫は4つの形質すべてに耐性があることが判明しています。^[23]

オーストリアでは、トウモロコシ畑で初めて「交尾妨害」法を用いた革新的な保護方法が開発されました。この製品はCornProtectと呼ばれています。^[24]メスのカメムシはオスを誘引するフェロモンを散布します。この新しい方法では、そのようなフェロモンを特別に処理した鉱物キャリアに載せ、カメムシの飛行期間中にゆっくりと放出します。オスが方向感覚を失い、交尾に興味を示さなくなるため、交尾が大幅に減少します。繁殖も大幅に減少します。^[25]この散布は従来のフィールドスプレーで行われるため、経済的に非常に実行可能です。^[26]

• コロラド州立大学のウェブサイトにあるWestern corn rootworm
• アイオワ州立大学ウェブサイトのルートワームのページ
• IPM 畑作物 ウエスタンコーンルートワームイリノイ大学アーバナシャンペーン校UIUC総合害虫管理