1.はじめに
「炭疽病菌」と聞いて生物兵器や 2001 年のアメリカ 同時多発テロ事件直後に起きたバイオテロリズムを思 い出された方は少なくないのではなかろうか.しかし,
その時刺客として標的に送り込まれたのは,人畜の炭 疽(炭疽症)の病原細菌 Bacillus anthracis であり(ハー ト,2006),ここで取り上げる植物炭疽病菌とは別物 である.植物炭疽病菌は Glomerella 属(有性時代)
あるいは Colletotrichum 属(無性時代)に所属する 子のう菌系の真菌であり,様々な植物にいわゆる「炭 疽病」を引き起こすが,人畜にはまったく感染しない のでご安心頂きたい.この菌群による病害は,その代 表的病徴が人畜の炭疽(英語:Anthrax=ギリシャ語 で「黒」)を連想させる暗褐色ないし黒色のかさ蓋〜
潰瘍状の病斑(炭疽症状=anthracnose)であること から,一般に炭疽病と呼ばれ,病原菌も炭疽病菌と総 称されている(小林,1993).炭疽病菌は植物病原菌 類の中でも加害する作物の範囲が極めて広く,潜在感 染によりポストハーベスト(流通・市場)病害を引き 起こすため,古くから植物病理学・作物保護学的な観 点 か ら 研 究 が 盛 ん で あ る(Bailey & Jeger, 1992;
Prusky et al., 2000). 本 稿 で は, 日 本 産 Colletotrichum 属菌を中心として炭疽病菌の病原性と 形態などについて概説する.
2.炭疽病菌の宿主植物
日本植物病名目録(日本植物病理学会,2000)に掲 載されている「炭疽病」の数は約 240 件であり,同追 録(日本植物病理学会,2008)の 79 件を含めると優 に 300 件を超える.病原の有性(Glomerella 属),無 性(Colletotrichum 属)時代別に見ると,前者による ものが約 70 件,後者によるものが約 290 件で,1 つ の病害で両時代が確認されている場合もある.ただし 両属菌による病害でも歴史の古いものは必ずしも病名 が炭疽病とは限らず,また,炭疽病と呼ばれている病 害でも病原が両属菌以外のこともある.前者では,
Glomerella tucumanensis によるサトウキビ赤腐病,
Glomerella cingulata によるチャ赤葉枯病および Colletotrichum acutatum と G. cingulata によるブド ウ晩腐病(苦腐病)などが,後者では Microdochium lunatum によるサボテン炭疽病(痘瘡病),Discula platani によるスズカケノキ炭疽病などが典型例であ る.いずれにせよ,宿主植物と病徴が異なれば病原が 同じでも 1 つの病名が与えられるので,我が国では 300 種以上の植物に炭疽病が発生していることにな る.毎年学会や論文で新たな植物の炭疽病が発表され ていることから(日本植物病理学会,2008),今後も この数字は継続的に増えていくものと予想される.
炭疽病菌の宿主植物を作物別に見ると,幸いにして イネに病原性を持つ種は知られていないが,野菜・果 樹・花き類といった園芸作物をはじめ,サトウキビな どの特用作物,および牧草・芝草や樹木類に至るまで 第 6 回
植物炭疽病菌(1)
佐藤豊三
1)*,森脇丈治
2)1)独立行政法人農業生物資源研究所ジーンバンク 〒305-8602 茨城県つくば市観音台 2-1-2
2)独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構中央農業総合研究センター北陸研究センター
〒943-0193 新潟県上越市稲田 1-2-1
Causal Fungi of Plant Anthracnose (1)
Toyozo Sato1)*, Jouji Moriwaki2)
1) National Institute of Agrobiological Sciences, 2-1-2 Kannondai, Tsukuba, Ibaraki 305-8602, Japan
2) National Agriculture and Food Research Organization, National Agricultural Research Center, Hokuriku Research Center, 1-2-1 Inada, Joetsu, Niigata 943-0193, Japan
*Corresponding author E-mail: [email protected] 連載「農業関連微生物」
広範囲にわたっている(表 1).また,報告は少ないが,
雑草を含む野生植物にも寄生する種が知られ(日本植 物病理学会,2000, 2008),北米ではマメ科雑草のアメ リカクサネムを駆除するために特異的病原性を持つ炭 疽 病 菌 Colletotrichum gloeosporioides f. sp.
aeschynomene の胞子を利用した微生物除草剤も開発 されている(Daniel et al., 1973).
3.炭疽病菌による被害
炭疽病菌が引き起こす様々な病変(=病徴)は,茎・
葉・花弁・果実上の暗色壊死斑,葉枯,茎枯,花枯,
果実腐敗,新梢枯,苗腐敗など主に植物の地上部に現 れる(図 1A 〜 G).これらの壊死斑や枯死部表面に は同心円状の輪紋が伴うことがあり(図 1B),また,
多湿条件においてしばしば小黒点が密生しそこから乳 白色あるいは鮭肉色〜橙色の粘塊が生じる(図 1B, F, H).Colletotrichum coccodes によるナス科野菜類の 黒点根腐病では,例外的に根が褐色に腐敗し表面に小 黒点が生じて細根が脱落する.冒頭で触れたとおり,
炭疽病菌の重要な生態的特性の一つとして潜在感染が ある(Prusky & Plumbly, 1992; 小林,1993).収穫時 には外見上まったく健全な果実などでも,炭疽病菌が 潜在感染していると流通・貯蔵中の環境条件が発病に 好適になった時,壊滅的な被害が発生することも少な くない.最近もてはやされている無農薬バナナを自宅 で追熟させていたら,皮の一部分が黒変しその上にオ レンジ色の粘塊が現れたという現象などは潜在感染の 好例である(図 1D).このように,炭疽病菌は植物の 生活史全般にわたり感染し発病させる可能性を持って おり,ポストハーベストの被害が大きい園芸作物では 特に恐れられている(田中,1990; Snowdon, 1990, 1991).
我が国で発生する炭疽病の中でもイチゴに対する被 害が近年急速に広がっており,年間被害額は 35 億円,
防除に要する薬剤費は 5 億円と推定されている(奈良 県農業総合センター).イチゴには G. cingulata と C.
acutatum の 2 種が炭疽病を起こし,前者は根冠部を 侵して植物全体のしおれや枯死を起こすため,以前か ら問題視されてきた(図 1F).しかし,海外では低頻 度ながら後者も同様の被害を引き起こすことが報告さ れていた(Howard et al., 1992; Paredes et al., 2002).
そして,つい最近北海道でもイチゴにしおれを起こす C. acutatum の菌系が見つかった(三澤ら,2008).
両菌の殺菌剤感受性には明瞭な差異が知られていると ころから(佐藤,1996),今後イチゴにしおれや枯死
を起こす両菌の国内分布を調査する必要があろう.一 方,筆者らが関わった炭疽病の壊滅的被害の例として,
九州南部におけるダイコン炭疽病がある.特に 1998 年,宮崎県の被害が著しく,8 月露地畑に播種された 加工用ダイコンの苗が秋雨の頃次々と溶けるように腐 敗・消滅し,産地全体の播種し直しにまで発展した(図 1G).この被害をもたらした病原菌は,従来から知ら れ て い た ア ブ ラ ナ 科 の 炭 疽 病 菌 Colletotrichum higginsianum とは別種の Colletotrichum dematium であった(Sato et al., 2005; 図 2I).以上のように,
同じ作物に複数種が炭疽病を起こす例は他にもあり
(佐藤ら,1998; 山本ら,1999; 表 1),それらの殺菌剤 感受性の差異を考慮すると,適切な防除対策を講じる 上で病原の種同定は不可欠である.
4.炭疽病菌の形態
炭疽病菌の有性時代 Glomerella 属菌の有性胞子形 成器官である子のう果は宿主組織内に形成されるかあ るいは裸出し,単独で生じるか菌組織の中に群生する 子のう殻である.子のう殻は球形ないし卵形で,孔口 を持ち扁平な有色細胞からなる壁で被われる(図 2A).内部で胞子が生じる子のうという袋状の器官は 細長く円筒形,一重壁で頂部は丸く,8 胞子を内包し,
側糸を伴うことがある(図 2B).子のう胞子はだ円形 または紡鍾形でやや湾曲し,単細胞,無色透明(図 2C).代表的な多犯性種である G. cingulata のサイズ は,子のう殼直径:85 〜 300 μm,子のう:35 〜 80×
8 〜 14 μm,子のう胞子:9 〜 30×3 〜 8 μm とか なり変異幅が広い.
無性時代 Colletotrichum 属菌の無性胞子形成器官 である分生子果は円盤状ないし皿状の分生子層で宿主 の角皮下,表皮中あるいは表皮下に形成され,孤生す るか複数融合して大型となる(図 2D).薄壁または厚 壁の細胞からなる多角菌糸組織でできており,不規則 に裂開する.種により菌核が培地中に形成され,暗褐 色ないし黒色,しばしば合体し剛毛を有することもあ る.分生子層または菌核の剛毛は褐色,表面平滑,隔 膜があり,先端は尖る(図 2E).無性胞子を着生する 分生子柄は無色透明ないし褐色,隔壁を持ち基部での み分枝し表面平滑,分生子層の上部に林立する(図 2E).分生子形成細胞は内出芽フィアロ型,無色透明,
表面平滑,伸長せず円筒形,束生あるいは単生(図 2E).分生子は無色透明,単細胞(ただし,発芽直前 を除く),種により紡錘形,円筒形または鎌形,表面 平滑,薄壁,時に油滴を持ち,無突起あるいは先端部
表1 日本産炭疽病菌とその宿主植物
種 名 宿主植物
*1 Colletotrichum acutatum J.H. Simmonds リンゴ,ブドウ,ウメ,モモ,カキ,イチゴ,トマト等
*2 C. boninense Moriwaki, Toy. Sato &Tsukib.
ウメ,メロン,シンビジウム,カトレヤ,クンシラン等
*3 C. capsici (Syd.) E.J. Butler & Bisby カボチャ,キク,ハイビスカス,トウガラシ,パパイア,
スターチス,ポインセチア等
*4 C. caudatum Peck センチピートグラス,ハリシバ,ノシバ,スズメノヒエ類
*5 C. circinans (Berk.) Voglino ネギ,タマネギ
*6 C. coccodes (Wallr.) S. Hughes ジャガイモ,トマト,トウガラシ,ナス等
7 C. coffeanum F. Noack コーヒーノキ
8 C. corchori Pavgi & U.P. Singh ツナソ
*9 C. crassipes (Speg.) Arx アマリリス,アオキ
*10 C. dematium (Pers.) Grove ダイコン,ヤブラン,ブナ,ナルコユリ等
11 C. dematium f. spinaciae (Ellis & Halst.)
Arx ホウレンソウ,テンサイ
*12 C. destructivum O'Gara ニセアカシア,アカクローバ,シロクローバ,コマツナ,ストック,
キンギョソウ,ホオズキ,オミナエシ等 13 C. elasticae Tassi インドゴムノキ
14 C. euryae Sawada ヒサカキ
15 C. fuscum Laubert ジギタリス
*16 C. gloeosporioides (Penz.) Penz. & Sacc. リンゴ,ブドウ,ウメ,モモ,カキ,イチゴ,クリ,マンゴー,
グアバ,カンキツ,シクラメン等
17 C. graminicola (Ces.) G.W. Wilson コムギ,トウモロコシ,チモシー,オーチャードグラス等
18 C. hibisci Pollacci ケナフ
*19 C. higginsianum Sacc. ハクサイ,コマツナ,カブ,ダイコン,ワサビ等
20 C. hydrangeae Sawada アジサイ
21 C. liliacearum Ferr. ユリ類,ギボウシ類,ハラン,エビネ等 22 C. lilii Plakidas ex Boerema & Hamers オモト
*23 C. lindemuthianum (Sacc. & Magnus)
Briosi & Cavara インゲンマメ
24 C. lini Manus & Bolley アマ
*25 C. malvarum (A. Braun & Casp.) Southw. タチアオイ 26 C. medicaginis-denticulatae Sawada バークローバ
*27 C. musae (Berk. & M.A. Curtis) Arx バナナ
28 C. nigrum Ellis & Halst. バラ
*29 C. orbiculare (Berk. & Mont.) Arx メロン,カボチャ,スイカ,キュウリ,ガーベラ等 30 C. panacicola Nakata & S. Takim. チョウセンニンジン
31 C. pekkinensis Katsura ボウマ
32 C. phaseolorum S. Takim. アズキ
33 C. rhoinum Tassi ウルシ
*34 C. sansevieriae M. Nakamura & M. Ohzono チトセラン 35 C. sasicola I. Hino & Katum. ササ類 36 C. sophorae-japonicae Hara エンジュ
37 C. sublineolum Henn. モロコシ
*38 C. theae-sinensis (Miyake) Yamam. チャ
39 C. trichellum (Fr.) Duke キヅタ類
*40 C. trifolii Bain アカクローバ,シロクローバ,アルファルファ
*41 C. truncatum (Schwein.) Andrus & W.D.
Moore ダイズ,スイートピー,ネムノキ,クリスマスローズ類等
42 C. villosum Weimer ヘヤリーベッチ
*43 Glomerella cingulata (Stoneman) Spauld.
& H. Schrenk (C. gloeosporioides) カキ,ウメ,ナシ,イチゴ,チャ,イチジク,サザンカ,
セイヨウナシ,ドラセナ,ポトス,シンビジウム等
*44 G. glycines Hori コモンベッチ
45 G. gossypii Edgerton (C. gossypii Southw.) ワタ 46 G. ricini Hemmi & Matuo ヒマ 47 G. salicina (Hara) Fukushi & Yamam. コリヤナギ
*48 G. tucumanensis (Speg.) Arx & E. Müll. サトウキビ,メダケ類
*:農業生物資源ジーンバンクに菌株が有る種,ボールド学名は通用種,その他は要検討種
に長い細胞性の付属糸を持つものがある(図 2E 〜 I, K).分生子の発芽管や菌糸の先端部にしばしば褐色 で厚壁の付着器が形成され,その形態は種によって全 縁,鈍鋸歯状あるいは不規則な周縁を呈し,単生する かまたは繰り返し発芽して多くの連鎖を生じる(図
2I).G. cingulata の 無 性 時 代 で あ る C.
gloeosporioides の分生子と付着器の大きさはそれぞれ 12 〜 22×4 〜 6 μm,6 〜 20×4 〜 12 μm であり変 異に富んでいる.この他,厚壁胞子(図 2J)を持つ 種も知られている.
図1 植物炭疽病菌による病徴・標徴
A:Colletotrichum destructivum(C. higginsianum)によるチンゲンサイ葉の斑点 B:Colletotrichum acutatum によるトルコギキョウ茎の壊死斑,分生子塊
C:Colletotrichum gloeosporioides によるモモ果実の陥没斑,分生子塊 D:Colletotrichum musae によるバナナ果実の壊死斑,分生子塊 E:C. gloeosporioides によるデンドロビウムの葉枯,黒点状の分生子層 F:Glomerella cingulata によるイチゴのしおれ,株枯
G:Colletotrichum dematium によるダイコン苗の腐敗,欠株
H:ダイコン病斑上の C. dematium の分生子層,分生子塊(スケールバー:1 mm)
図2 植物炭疽病菌の形態(スケールバー:20 μm) A:Glomerella cingulata の子のう殻
B:G. cingulata の子のう C:G. cingulata の子のう胞子
D:Colletotrichum acutatum の分生子層縦断面
E:Colletotrichum orbiculare の分生子層(S:剛毛,P:分生子形成細胞,C:分生子)
F:C. acutatum の分生子
G:Colletotrichum gloeosporioides の分生子 H:Colletotrichum caudatum の分生子
I:Colletotrichum dematium の付着器(A),分生子(C)
J:Colletotrichum destructivum の厚壁胞子
K:Colletotrichum echinochloae の付着器(A),分生子(C)
5.おわりに
近年,炭疽病(菌)がどれくらい研究されてきたの か確かめるため,「anthracnose」,「Colletotrichum」,
「Glomerella」のいずれか 1 語以上をキーワードとし て書かれた論文を CAB 文献データベース(1973 〜 2009 年 2 月)により検索したところ,6,200 件余りが ヒットした.ここ 35 年間,平均するとおよそ 2 日に 1 報の割合で炭疽病(菌)に関する論文が公にされて きたことになる.日本語などマイナー言語のみで書か れた報告は同データベースに収録されていないことを 考慮すると,おそらく毎日のように炭疽病菌の関連文 献が出ているといっても過言ではなかろう.いもち病 は古くからイネの最重要病害として世界各地で多方面 から研究されてきたが,「rice blast(イネいもち病)」,
「Pyricularia( い も ち 病 菌 無 性 時 代 )」 あ る い は
「Magnaporthe(有性時代)」をキーワードとして同じ 文献データベースを検索したところ,約 2,600 件ヒッ トしたのみであった.この結果と比較しても,炭疽病
(菌)はいもち病(菌)より多くの人々の様々な研究 対象となってきたことが明らかであり,今後も重要病 原菌として多方面からのアプローチが予想される.
文 献
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(担当編集委員:青木孝之)