殺菌剤

殺菌剤は、寄生菌またはその胞子を殺すために使用される農薬です。[ 1 ] [ 2 ]菌類は農業 において深刻な被害を引き起こし、収穫量と品質の低下につながります。殺菌剤は農業だけでなく、人間を含む動物の菌類感染症の対策にも使用されます。また、植物への感染方法は菌類と似ていますが、分類学的/遺伝学的には菌類ではない卵菌類の防除にも使用されます。殺菌剤には、接触型、葉身透過型、全身性のいずれかがあります。接触型殺菌剤は植物組織に吸収されず、散布された植物のみを保護します。葉身透過型殺菌剤は、散布された葉の上部から散布されていない下部に殺菌剤を再分配します。全身性殺菌剤は、導管を通して吸収され、再分配されます。植物のすべての部分に移動する殺菌剤はほとんどありません。局所的に全身性のものもあれば、上方に移動するものもあります[ 3 ] [ 4 ]

市販されている殺菌剤のほとんどは液体で、有効成分は低濃度のものでは0.08%、低濃度のものでは0.5%程度含まれています。粉末状の殺菌剤は通常、約90%が硫黄です。

農業における主要な菌類

農業（およびそれに伴う病気）にとって主要な脅威となる真菌としては、子嚢菌類（うどんこ病など）、担子菌類（さまざまなさび病菌）、不完全菌類（炭疽病など）、卵菌類（べと病など）などがある。[ 1 ]

殺菌剤の種類

他の農薬と同様に、殺菌剤は数多く、多様です。この複雑さから、殺菌剤を分類するための多様な体系が生まれています。分類は、無機（元素硫黄と銅塩）と有機、化学構造（ジチオカルバメートとフタルイミド）、そして最も一般的には作用機序（MOA）に基づいています。 これらの分類は、基礎となる科学の進歩を反映しています

伝統的な

フタルイミドであるキャプタンは、主要な市販の殺菌剤です

従来の殺菌剤は、硫黄[ 5 ]や銅塩などの単純な無機化合物です。安価ではありますが、繰り返し使用する必要があり、効果も比較的低いです。 [ 2 ]殺菌剤のその他の有効成分には、ニームオイル、ローズマリーオイル、ホホバオイル、枯草菌、そして有益な真菌であるウロクラディウム・オウデマンシイなどがあります。

非特異的

1930年代に、この目的で使用された最初の有機化合物であるジチオカルバメート系殺菌剤が利用可能になりました。これらには、フェルバム、ジラム、ジネブ、マネブ、マンコゼブが含まれます。これらの化合物は非特異的であり、システインベースのプロテアーゼ酵素を阻害すると考えられています。同様に非特異的なのは、N-置換フタルイミドです。カプタフォール、キャプタン、フォルペットなどが含まれます。 クロロタロニルも非特異的です。[ 2 ]

特異的

特異的殺菌剤は、真菌の特定の生物学的プロセスを標的とします

核酸代謝

細胞骨格とモータータンパク質

呼吸

一部の殺菌剤は、代謝の中心となる酵素であるコハク酸脱水素酵素を標的としています。これらの殺菌剤は、担子菌綱の菌類に最初に焦点を合わせました。これらの菌類は穀類に対して活性があります

アミノ酸およびタンパク質合成

シグナル伝達

脂質合成 / 膜の完全性

細胞壁におけるメラニン合成

膜におけるステロール生合成

細胞壁の生合成

宿主植物の防御誘導

マイコウイルス

最も一般的な真菌性作物病原体の一部は、マイコウイルスに感染することが知られており、植物や動物のウイルスと同様に広く見られると考えられますが、研究はそれほど進んでいません。マイコウイルスの絶対寄生性を考慮すると、これらはすべて宿主に有害であり、潜在的な生物防除／生物殺菌剤となる可能性があります。[ 7 ]

耐性

病気を最も効果的に抑制する用量は、耐性を獲得するための選択圧も最も高くなります。[ 8 ]

場合によっては、病原菌が複数の殺菌剤に対する耐性を獲得することもあります。この現象は交差耐性と呼ばれます。これらの追加の殺菌剤は通常、同じ化学ファミリーに属し、同じように作用するか、解毒メカニズムが類似しています。ある化学クラスの殺菌剤に対する耐性が、別の化学クラスの殺菌剤に対する感受性を高める、負の交差耐性が発生することもあります。これは、カルベンダジムとジエトフェンカルブで確認されています。また、別々の突然変異によって、化学的に異なる2つの殺菌剤に対する耐性を獲得する可能性もあります。例えば、灰色カビ病菌（Botrytis cinerea）は、アゾール系殺菌剤とジカルボキシイミド系殺菌剤の両方に耐性を示します。

耐性獲得の一般的なメカニズムは、標的酵素の変異である。例えば、バナナの経済的に重要な病原体であるブラックシガトカは、 QoI殺菌剤に対して耐性を示すが、これはQoI殺菌剤の標的タンパク質であるシトクロムb中の1つのアミノ酸（グリシン）が別のアミノ酸（アラニン）に置き換わる単一のヌクレオチド変異によるものである。 [ 9 ]この変異により、殺菌剤とタンパク質の結合が阻害され、殺菌剤が無効になると考えられている。標的遺伝子の発現亢進もまた、殺菌剤を無効にする可能性がある。これは、DMI耐性株であるVenturia inaequalisに見られる。[ 10 ]

殺菌剤耐性は、殺菌剤を細胞外に効率的に排出することによっても獲得される。セプトリア・トリティシはこのメカニズムを利用して多剤耐性を獲得した。この病原体は、基質特異性が重複する5つのABC型トランスポーターを有し、それらが連携して毒性化学物質を細胞外に排出する。[ 11 ]

上で概説したメカニズムに加えて、真菌は標的タンパク質を回避する代謝経路を開発したり、殺菌剤を無害な物質に代謝できる 酵素を獲得したりする可能性もあります。

耐性により効力を失う危険性のある殺菌剤には、アゾキシストロビンなどのストロビルリン系殺菌剤が含まれる。[ 12 ]

殺菌剤耐性管理

交差耐性は、有効成分が共通の作用機序を持つために発生する可能性があります。業界が後援する殺菌剤耐性対策委員会（FRAC）は、クロップライフ・インターナショナルを母体とし[ 13 ]、作物保護における殺菌剤の使用について助言を行い、利用可能な化合物を化学構造と作用機序に基づいて分類することで、耐性発現のリスクを管理しています[ 14 ] 。 2024年版FRAC殺菌剤ポスターには、本稿で言及されているすべての化学物質が掲載されています[ 15 ] 。

規制

米国では、EPA（米国環境保護庁）[ 16 ]が連邦殺虫剤・殺菌剤・殺鼠剤法（FIFRA）に基づき、すべての殺菌剤の規制を担当しています。製造業者がEPAに製品を登録する場合、申請者は、製品の毒性、環境動態、残留化学に関する広範なデータを含む詳細な申請書類を提出し、指示通りに使用した場合、環境に不当な悪影響を及ぼさないことを証明する必要があります。さらに、EPAは、農薬を食品用に販売または流通させる前に、すべての食品または飼料作物に対する農薬の法的許容値（最大残留基準値）を設定する必要があります

安全性

殺菌剤は人体に危険をもたらします。[ 17 ]

人間の消費用食品には、主に収穫後の処理による殺菌剤の残留物が検出されています。 [ 18 ]殺菌剤の中には、現在では使用されていないビンクロゾリンなど、人体に危険なものもあります。 [ 19 ]ジラムも長期暴露で人体に有毒であり、摂取すると致命的となる殺菌剤です。[ 20 ] 多くの殺菌剤は、人間の医療にも使用されています。

参照

参考文献

参考文献

  1. ^ a b Dreikorn, Barry A.; Owen, W. John (2000). 「農業用殺菌剤」.カーク・オスマー化学技術百科事典. doi : 10.1002/0471238961.0621140704180509.a01 . ISBN 978-0-471-48494-3。
  2. ^ a b cフランツ・ミュラー、ペーター・アッカーマン、ポール・マルゴット (2012). 「農業用殺菌剤、2. 個別殺菌剤」.ウルマン工業化学百科事典. ヴァインハイム: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.o12_o06 . ISBN 978-3-527-30673-2。
  3. ^ミューラー、ダレン。「殺菌剤：用語」アイオワ州立大学。2013年6月1日閲覧
  4. ^ Latijnhouwers, Maita; de Wit, Pierre; Govers, Francine (2003). 「卵菌類と真菌：植物を攻撃する類似の兵器」. Trends in Microbiology . 11 (10). Cell Press : 462– 469. doi : 10.1016/ j.tim.2003.08.002 . ISSN 0966-842X . PMID 14557029. S2CID 22200121 .   
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  6. ^ Thao, Hoang Thi Bich; Yamakawa, Takeo (2009年4月). 「亜リン酸（ホスファイト）：殺菌剤、肥料、それとも生物刺激剤か？」 .土壌科学と植物栄養. 55 (2): 228– 234. Bibcode : 2009SSPN...55..228T . doi : 10.1111/j.1747-0765.2009.00365.x .
  7. ^ Pearson, MN; Beever, RE; Boine, B.; Arthur, K. (2009). 「糸状菌のマイコウイルスと植物病理学との関連性」. Molecular Plant Pathology (Review). 10 (1): 115– 128. doi : 10.1111/ j.1364-3703.2008.00503.x . PMC 6640375. PMID 19161358. S2CID 34331588 .   
  8. ^ Metcalfe, RJ; Shaw, MW; Russell, PE (2000). 「接種圃場実験におけるDMI（ステロール脱メチル化阻害剤）殺菌剤耐性に対する選択強度に対する投与量と移動の影響」. Plant Pathology . 49 : 546–557 . doi : 10.1046/j.1365-3059.2000.00486.x .
  9. ^ Sierotzki, Helge (2000). 「 Mycosphaerella fijiensis圃場分離株のシトクロムbc1酵素複合体における呼吸阻害剤耐性様式」. Pest Management Science . 56 (10): 833– 841. doi : 10.1002/1526-4998(200010)56:10<833::AID-PS200>3.0.CO;2-Q .
  10. ^ Schnabel G, Jones AL (2001年1月). 「ミクロブタニル耐性菌株Venturia inaequalisにおいて14alpha-Demethylasse(CYP51A1)遺伝子が過剰発現している」 . Phytopathology . 91 (1): 102– 110. doi : 10.1094/PHYTO.2001.91.1.102 . PMID 18944284 . 
  11. ^ Zwiers LH, Stergiopoulos I, Gielkens MM, Goodall SD, De Waard MA (2003年7月). 「小麦病原菌Mycosphaerella graminicolaのABCトランスポーターは、生物的および外因性の毒性化合物に対する保護因子として機能する」. Mol Genet Genomics . 269 (4): 499– 507. doi : 10.1007/s00438-003-0855-x . PMID 12768412 . 
  12. ^ 「殺菌剤耐性行動委員会のウェブサイト」。
  13. ^ "CropLife" . CropLife International . 2025年5月2日閲覧。
  14. ^ 「FRACコードリスト2024」（PDF） . 殺菌剤耐性対策委員会. 2025年5月2日閲覧。
  15. ^ 「FRAC殺菌剤の分類」（PDF） . CropLife International. 2024. 2025年5月1日閲覧。
  16. ^米国環境保護庁（OCSPP）（2017年8月15日）「農薬登録方法 - 新規申請者向けガイド」www.epa.gov。2025年12月18日閲覧。
  17. ^リニ RS、スカンフェラ DT、デ オリベイラ NG、アゲラ RG、サントス TD、テイシェイラ JJ、金島 AM、モッシーニ SA (2024 年 1 月)。 「ヒトにおける神経疾患および障害の発症の危険因子としての殺菌剤：体系的レビュー」。クリティカル・レヴ・トキシコール。54 (1): 35–54 .土井: 10.1080/10408444.2024.2303481。PMID 38288970。 
  18. ^ Brooks and, GT; Roberts, TR, 編 (1999).農薬化学と生物科学. 英国王立化学協会. doi : 10.1533/9781845698416 . ISBN 978-1-84569-841-6 OCLC  849886156
  19. ^ Hrelia P, Fimognari C, Maffei F, Vigagni F, Mesirca R, Pozzetti L, Paolini M, Cantelli Forti G (1996年9月). 「殺菌剤ビンクロゾリンの遺伝毒性と非遺伝毒性」. Mutagenesis . 11 ( 5): 445–53 . doi : 10.1093 / mutage/11.5.445 . PMID 8921505 
  20. ^国立生物工学情報センター. PubChem化合物データベース; CID=8722, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/8722 (2019年1月13日アクセス)
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