植物病理学
黒腐病病原菌であるグラム陰性細菌Xanthomonas campestris pathovar campestrisのライフサイクル

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、病原体の同定、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、つまり感染性の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する。これらの大部分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、果実の熟成中に最もよく見られるように、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。[ 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間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の利用という 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、グリコシルヒドロラーゼ、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、卵菌などの病原体によって[ 6 ] [ 7 ]細胞外環境に分泌されるか、あるいはタイプ3分泌システムを介して宿主細胞内に直接分泌される。一部のエフェクターは宿主の免疫プロセスを抑制することが知られている。 [ 8 ]これには、植物の内部シグナル伝達機構の減少または阻害、あるいは植物化学物質の産生の減少が含まれる。 [ 8 ] [ 9 ]
  • 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。
  • 菌体外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

非生物的疾患の中には、病原体誘発性疾患と混同されるものがあります。非生物的原因としては、干ばつ、霜、降雪、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、山火事などが挙げられます。[ 10 ]

疫学

植物病害トライアングル

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。[ 11 ]

病気の三角形は、植物病害に必要な基本要因を表しています。これらは、宿主植物、病原体、そして環境です。これらのうちのどれか一つでも、病気を制御するために改変することができます。[ 12 ]

耐病性

植物病害抵抗性とは、植物が植物病原体による感染を防ぎ、根絶する能力です。植物が病原体の侵入を防ぐのに役立つ構造としては、クチクラ層、細胞壁、気孔孔辺細胞などがあります。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生成します。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、活性化されますが、遺伝子育種によって操作することで耐性品種を作り出すことができます。[ 13 ]

管理

検出

古くから行われてきた葉の検査や植物材料の手作業による破砕法は、現在では新しい技術によって強化されています。これらの技術には、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。 [ 14 ] PCRは単一の溶液中の複数の分子標的を検出できますが、限界があります。[ 14 ] Bertoliniら（2001年）、Itoら（2002年）、Ragozzinoら（2004年）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年）は、RT-PCRで4つの分子産物を多重化するPCR法を開発しました。[ 14 ]より広範な分子診断にはPCRアレイが必要です。[ 14 ]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。[ 15 ]

生物学的

輪作は、寄生菌の個体群が定着するのを防ぐ伝統的かつ効果的な手段です。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、挿し穂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、発根させます。[ 16 ]

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によって近世に始まり、19世紀に発展しました。[ 17 ]

植物病理学の著名人

参照

参考文献

  1. ^オリバー、リチャード編 (2024).アグリオスの植物病理学（第6版）. アムステルダム: アカデミック・プレス. ISBN 978-0-12-822429-8. OCLC  1382797185 .
  2. ^ Nazarov, Pavel A.; Baleev, Dmitry N.; Ivanova, Maria I.; Sokolova, Luybov M.; Karakozova, Marina V. (2020年10月27日). 「感染性植物病：病因、現状、植物保護における課題と展望」 . Acta Naturae . 12 (3): 46– 59. doi : 10.32607/actanaturae.11026 . PMC 7604890. PMID 33173596 .  
  3. ^ Cantu, Dario; Vicente, Ariel R.; Labavitch, John M.; Bennett, Alan B.; Powell, Ann LT (2008年11月). 「マトリックス内の異物：植物細胞壁と病原体感受性」. Trends in Plant Science . 13 (11): 610– 617. Bibcode : 2008TPS....13..610C . doi : 10.1016/j.tplants.2008.09.002 . hdl : 11336/148749 . PMID 18824396 . 
  4. ^ Lamichhane, Jay Ram; Venturi, Vittorio (2015年5月27日). 「植物病害複合体における微生物病原体間の相乗効果：増加傾向」 . Frontiers in Plant Science . 06 : 385. doi : 10.3389/fpls.2015.00385 . PMC 4445244. PMID 26074945 .  
  5. ^ Giovannoni, Moira; Gramegna, Giovanna; Benedetti, Manuel; Mattei, Benedetta (2020年4月29日). 「細胞壁分解酵素の産業利用：生産戦略と経済的実現可能性の微妙な境界線」 . Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 8 : 356. doi : 10.3389/fbioe.2020.00356 . PMC 7200985. PMID 32411686 .  
  6. ^デイビス、ニコール（2009年9月9日）「アイルランドのジャガイモ飢饉の病原体のゲノムを解読」 MITとハーバードのブロード研究所。 2012年7月24日閲覧。
  7. ^ 「植物のタンパク質ネットワークの初の大規模マップが進化と疾患プロセスを解明」ダナ・ファーバーがん研究所、2011年7月29日。2012年5月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年7月24日閲覧。
  8. ^ a bデレフニナ、リダ;コントレラス、マウリシオ P.安達 宏明；アプソン、ジェシカ。ベルガラ・クルーセス、エンジェル。謝栄栄。ヤン・スクレナール。メンケ、フランク LH。サム・T・マグフォード;ダン・マクリーン。マー、ウェンボー。ホーゲンハウト、サスキア A.ゴーバース、アスカ。マクブール、アッバス;ウー、チハン（2021-08-23）。ドン、シンニアン（編）。「植物病原体は、NLR 免疫受容体ネットワークの冗長なノードに対抗するために収束的に進化しました。 」 PLOS 生物学。19 (8) e3001136。土井：10.1371/journal.pbio.3001136。ISSN 1545-7885。PMC 8412950 . PMID 34424903 .   
  9. ^ Ma, Winbo (2011年3月28日). 「植物はどのように病気と闘うのか？カリフォルニア大学リバーサイド校の植物病理学者による画期的な研究が手がかりを提供」カリフォルニア大学リバーサイド校.
  10. ^ Schutzki, RE; Cregg, B. (2007). 「非生物的植物障害：症状、兆候、そして解決策。問題解決のための診断ガイド」（PDF） .ミシガン州立大学園芸学部. ミシガン州立大学. 2015年9月24日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2015年4月10日閲覧。
  11. ^ 「アメリカ植物病理学会」 .アメリカ植物病理学会. 2019年3月26日閲覧。
  12. ^ 「Disease Triangle」オレゴン州立大学、2014年4月25日。 2023年12月31日閲覧。
  13. ^ Andersen, Ethan J.; Ali, Shaukat; Byamukama, Emmanuel; Yen, Yang; Nepal, Madhav P. (2018年7月4日). 「植物の病害抵抗性メカニズム」 . Genes . 9 (7): 339. doi : 10.3390 / genes9070339 . PMC 6071103. PMID 29973557 .  
  14. ^ a b c d Mumford, Rick; Boonham, Neil; Tomlinson, Jenny; Barker, Ian (2006年9月). 「分子植物診断の進歩 - 古くからの問題に対する新たな解決策」 . European Journal of Plant Pathology . 116 (1): 1– 19. Bibcode : 2006EJPP..116....1M . doi : 10.1007/ s10658-006-9037-0 . PMC 7087944. PMID 32214677 .  
  15. ^ Venbrux, Marc; Crauwels, Sam; Rediers, Hans (2023年5月8日). 「植物病原体検出技術の最新動向と新たな動向」 . Frontiers in Plant Science . 14. doi : 10.3389/fpls.2023.1120968 . PMC 10200959. PMID 37223788 .  
  16. ^ Ryder, Mh; Jones, Da (1991). 「アグロバクテリウム株K84およびK1026を用いたクラウンゴールの生物学的防除」.機能植物生物学. 18 (5): 571. doi : 10.1071/pp9910571 .
  17. ^エイズンワース、ジェフリー・クラフ（1981年）『植物病理学史入門』ケンブリッジ大学出版局、ISBN 978-0-521-23032-2。
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