博士（農学）佐久間 太 学位論文題名

     博士（農学）佐久間   太 学位論文題名

緑肥作物 の機能性を利用した土壌病虫害の防除法に      関する研究

学位論文内容の要旨

  従 来 か ら 緑 日 巴 は 主 に 土 壌 の 物 性 改 善 の 目 的 で 用 い ら れ て き た が ， 近 年 は 景 観 向 上 ， 土 壌 流 亡 阻 止 、 お よ ぴ 土 暖 病 虫 害 防 止 等 多 面 的 ｜ 冴I亅 用 さ れ る よ う に な っ て き た ． 土 壌 病 虫 害 は 病 原 が 土 壌 中 に 存 在 し 続 け る た め ， 一 般 に 防 除 が 難 し く ， 一 旦 発 生 す る と 対 処 が 困 難 で あ る ． 緑 肥 を 用 い た 場 合 は 土 壌 病 虫 害 の 軽 減 の み な ら ず 長 期 的 な 土 づ く り も 可 能 と な る ． 平 成19年 度 で は 北 海 道 の 緑 肥 作 付 け 面 積 の75％ が エ ン バ ク （ 栽 培 種 十 野 生 種 ） で 占 め ら れ て お り ， 次 い で シ ロ ガ ラ シ が10e7/o・ と な っ て い る ．こ れ ら は 主 作 物 の 収 穫 後 の 秋 に 栽 培 さ れ る こ と が 多 い ぐ 艶 作 緑 肥 ） ． 北 海 道 で は ， 秋 の 低 温 下 で も 生 育 が 旺 盛 な エ ン バ ク や シ ロ ガ ラ シ （ ア ブ ラ ナ 科 ） が 利 用 さ れ る こ と が 多 い が ， こ れ ら の 緑 肥 で は 鋤 き 込 み に よ る 土 壌 病 虫 害 の 発 病 軽 減 効 果 も ・ 報 告 さ れ て い る ・   本 研 究 で は ， チ ャ ガ ラ シ(Brassica juncea)と エ ン バ ク 野 生 種(Avena strigosa)に 注 目 し て ， そ の 土 壌 病 虫 害 軽 減 効 果 と 効 果 の メ カ ニ ズ ム を 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し た ． チ ャ ガ ラ シ は 道 内 で は 緑 肥 作 物 と し て の 利 用 例 は 無 く ， ま た エ ン バ ク 野 生 種 は 従 来 か ら 生 産 者 に 利 用 さ れ て き た も の で あ る ．

1． 土 壌 病 虫 害 軽 減 効 果 の 高 い チ ャ ガ ラ シ の 選 抜

  ま ず ， 抗 菌 物 質 の 前 駆 体 で あ る グ ル コ シ ノ レ ー ト （ シ ニ グ リ ン ） を 多 く 含 む チ ャ ガ ラ シ 系 統 と し て 「Y‑Ol0」 を 選 抜 し た ． 次 に こ の 系 統 の 道 央 地 域 に お け る 露 地 栽 暗 の 播 種 適 期 を 検 討 し た ． そ の 結 果 ， 春 播 き は4． 月 下 旬 か ら5月 ， 夏 播 き は8月 に 播 種 し た 場 合 ， 生 育 は 旺 盛 で シ ニ グ リ ン は 高 含 量 と な り ， こ の 時 期 が 最 適 播 種 期 で あ る こ と が 判 明 し た ， た だ し ， ア ブ ラ ナ 科 野 菜 類 と 同 様 に 根 こ ぶ 病 に 対 す る 感 受 陸 は 高 く ， 発 病 履 歴 の あ る 圃 場 へ の 作 付 け は 避 け る べ き と 判 断 し た ．

2． チ ャ ガ ヲ シ の テ ン サ イ 根 腐 病 抑 制 効 果

  次 に チ ャ ガ ラ シ の テ ン サ イ 根 腐 病 の 抑 制 効 果 に っ い て 検 討 し た ． チ ャ ガ ラ シ 地 ヒ 部 に 多 く 含 ま れ る シ ニ グ リ ン か ら は 抗 菌 活 性 を 有 す る ア リ ル イ ソ チ オ シ ア ネ ー ト (AII℃ ） が 生 成 す る ． 」urCを ガ ラ ス ビ ン 内 で 揮 発 さ せ た 場 合 ， 添 加 量 に 比 例 し て シ ヤ ー レ 中 の 病 原 菌 の 菌 糸 生 育 が 抑 制 さ れ た が ， こ の 抑 制 効 果 は 菌 糸 よ り も 菌 核 の ほ う が 低 か っ た ． 本 菌 は 腐 生 生 活 も 営 む た め ， チ ャ ガ ラ シ 残 渣 を 栄 養 源 と し て 増 殖 す る 可 能 性 が あ る ， そ こ で チ ャ ガ ラ シ 地 上 部 の 凍 結 乾 燥 サ ン プ ル を シ ヤ ー レ 内 の 自 然 土 壌 に 混 和 し た 場 合 ， 滅 菌 土 壌 に 比 べ て 形 成 さ れ る 菌 核 数 は 少 な く ， そ の 生 存 率 も 低 か っ た ． プ ラ ン タ お よ び 圃 場 試 験 で は ， チ ャ ガ ラ シ の 栽 培 ： と 鋤 き 込 み に よ り 発 病 軽 減 効 果 が 認 め ら れ た ． 鋤 き 込 み 方 法 に よ る 軽 減 効 果 の 違 い を 検 証 し た と こ ろ ， 植 物 体 を 細 断 す る フ レ イ ル モ ア に よ る 鋤 き 込 み の ほ う が ， 通 常 の ロ ー タ リ 耕 よ り も 高 い 傾 向 を 示 し た ． 3． チ ャ ガ ラ シ の キ タ ネ グ サ レ セ ン チ ュ ウ 抑 制 効 果

  植 物 寄 生 線 虫 で あ る キ タ ネ グ サ レ セ ン チ ュ ウ は ， 植 物 の 根 で 増 殖 し 土 壌 の 汚 染 度 が 増 す ． ま ず チ ャ ガ ラ シ の 根 内 に お け る 線 虫 の 増 殖 程 度 を 調 べ ， 次 に 地 ヒ 部 鋤 き 込 み に

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よ る 線 虫 密 度 低 減 効 果 を 検 証 し た ． 栽 培 後 の チ ャ ガ ラ シ 根 内 の 卵 数 は 多 く ， 土 壌 中 の 密 度 は 線 虫 対 抗 植 物r‑,‑イ オ ー ツ 」 に 比 べ て 高 か っ た ． し か し ， チ ャ ガ ラ シ 地 ヒ 部 の 鋤 き 込 み 量 を 増 や す と 土 壌 中 の 密 度 は 明 ら か に 低 下 し た ． っ ぎ に 圃 場 試 験 に お け る チ ヤ ガ ラ シ の 栽 培 ・ 鋤 き 込 み に よ る 防 除 効 果 の 可 能 性 を 検 証 し た ． 後 作 の 線 虫 に よ る 被 害 は 無 栽 培 区 と 同 等 あ る い は 若 干 軽 か っ た が ， そ の 効 果 は 線 虫 対 抗 植 物 と 比 較 し て 低 か っ た ． 鋤 き 込 み 方 法 に よ る 効 果 の 違 い を 検 証 し た と こ ろ ， 後 作 の 商 品 化 率 は フ レ イ ル モ ア に よ る 細 断 鋤 き 込 み の ほ う が ， ロ ー タ リ 耕 の み よ り 高 い 傾 向 を 示 し た ． 4． エ ン バ ク 野 生 種 の ジ ャ ガ イ モ そ う か 病 抑 制 効 果

  ま ず 休 閑 耕 地 で 年2作 栽 培 を 想 定 し ， プ ラ ン タ 試 験 を 用 い て そ れ に 適 し た 緑 肥 作 物 の 選 定 を 行 っ た ． 緑 肥 作 物 の 種 類 に よ り 発 病 程 度 に 差 が 認 め ら れ ， エ ン バ ク 野 生 種 と ベ ッ チ 類 区 で エ シ 丿 ミ ク 区 よ り も 発 病 程 度 が 低 か っ た ． 次 に 圃 場 試 験 で 検 証 し た とこ ろ ， そ う か 病 の 発 病 程 度 は 輪 作 作 物 で あ る ダ イ ズ あ る い は 緑 肥 と し て 利 用 さ れ る エ ン バ ク に 比 べ て エ ン バ ク 野 生 種 の ほ う が 低 か っ た ． 土 壌pHを5.o付 近 ま で 低 下 さ せ る と ， そ う か 病 の 発 病 程 度 が 顕 著 に 抑 制 さ れ る ． そ こ で ， 発 病 程 度 が 高 い 圃 場 で エ ン バ ク 野 生 種 と 土 壌 酸 度 調 整 資 材 （ 商 品 名 ： フ ェ ロ サ ン ド 冫 ， そ う か 病 抵 抗 性 品 種 と の 組 み 合 わ せ 効 果 を 検 証 し た ． 資 材 は 作 条 施 用 と し た た め ， 全 層 施 用 し てpH5 0に な る 量 の1′6と 1／2量 施 用 区 を 設 け た ‐ そ の 結 果 ， エ ン バ ク 野 生 種 と 土 壌 酸 度 調 整 資 材 あ る い は そ う か 病 抵 抗 性 品 種 と の 細 み 合 わ せ は ， エ ン バ ク 野 生 種 単 独 利 用 よ り も 効 果 的 だ っ た ． た だ し ， 土 壌 酸 度 調 整 資 材 1／ 2量 施 用 区 の ジ ャ ガ イ モ は 低 収 と な っ た ． 5． エ ン バ ク 野 生 種 の キ タ ネ グ サ レ セ ン チ ュ ウ 抑 制 効 果

  ポ ッ ト 試 験 で エ ン バ ク 栽 培 種 と エ ン バ ク 野 生 種 の 根 内 に お け る キ タ ネ グ サ レ セ ン チ ユ ウ の 挙 動 を 調 査 し た ． 株 あ た り の 寄 生 数iま エ ン パ ク に 比 べ て エ ン バ ク 野 生 種 で は 少 な く ， 播 種 後 の 日 数 が 経 過 す る と 両 植 物 と も 根 内 の 卵 数 が 増 加 し た が ， エ ン バ ク 野 生 種 の ほ う が 少 な か っ た ． っ ぎ に エ ン バ ク 野 生 種 品 種 間 の 寄 生 状 況 を 調 査 し た ． エ ン バ ク 野 生 種 の 各 品 種 は 栽 培 に よ り 土 壌 中 の 線 虫 密 度 を 低 下 さ せ た が ， 根 内 の 寄 生 状 況 に は 品 種 間 差 が 認 め ら れ ， 「 ヘ イ オ ー ツ 」 の 卵 数 粘 よ ぴ 寄 生 総 数 が 他 品 種 に 比 べ て 少 を い 傾 向 を 示 し た ．

6． エ ン バ ク 野 生 種 の 根 部tこ 含 ま れ る 抗 菌 性 物 質

  エ ン バ ク 野 生 種 の 根 部 か ら 抽 出 し た サ ポ ニ ン （avenぬn冫 が 数 種 土 壌 病 原 菌 の 胞 子 の 発 芽 に 及 ぽ す 影 響 を 検 討 し た ． シ ャ ー レ 上 で サ ポ ニ ン の 分 生 胞 子 発 芽 抑 制 効 果 は 各 種 病 原 菌 間 で 差 が 認 め ら れ ， バ ー テ ィ シ リ ウ ム 菌 （ 聴r庇 滅 甜mぬ 脇 粥 ） と ア ズ キ 落 葉 病 菌m砒 幽 めDm即 轡 ぬfIsp． 鹹 洲jcD脚 は 感 受 性 が 高 か っ た ニ た だ し 菌 糸 生 育 に 対 す る 抑 制 効 果 は 認 め ら れ な か っ た ． っ ぎ に エ ン バ ク 類 を ポ ッ ト で 栽 醫 しavel珊 血 の 主 要 な 成 分 で あ るav伽ac血Aー1の 根 部 か ら の 滲 出 を 検 証 し た ． そ の 結 果 ， 滲 出 量 は 根 量 と 比 例 し ， 栽 培 期 間 が 長 い ほ ど 滲 出 量 が 多 く な っ た ． っ ぎ に 含 量 の 品 種 間 差 に つ い て 調 査 し た と こ ろ ， シ ャ ー レ 上 で 発 芽 さ せ た エ ン バ ク 類 根 部 か ら 抽 出 し たavenac血A−1含 量 に は 差 が 認 め ら れ た ． さ ら に ， シ ャ ー レ 上 で 発 芽 さ せ た エ ン バ ク 類 の 根 周 辺 部 に バ ー テ ィ シ リ ウ ム 菌 の 分 生 胞 子 を 接 種 し た と こ ろ ， 分 生 胞 子 の 発 芽 抑 制 が 認 め ら れ た ． 一 方 ， 同 様 に 按 睡 し た ア ズ キ 落 葉 病 菌 に は エ ン バ ク 根 周 辺 で の 発 芽 抑 制 は 認 め ら れ ず ， av． 閲ac面 滲 出 量 は ア ズ キ 落 葉 病 菌 の 分 生 胞 子 発 芽 抑 制 に は 不 十 分 で あ る と 思 わ れ た ．   以 上 ， 本 研 究 の 結 果 ， 緑 肥 栽 醫 に よ る 土 壌 病 虫 害 抑 制 の た め の 基 礎 的 知 見 を 得 る こ と が で き た ，

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学位論文審査の要旨 主 査    教 授    近 藤 則 夫 副査   特任教授   幸田泰則 副 査    講 師    秋 野 聖 之

学 位 論 文 題 名

緑 肥作物の機能性を利用し た土壌病虫害の防除法に      関す る研 究

本 論文は ，図21 ，表

を含む

章か らなる総 頁数222 の論文 であり ，別に参 考論 文2 編が添えられている．

緑肥は主に士曠の物性改善の目的で用いられるが，近年，一般に防除が難しく一旦 発生すると対処が困難であるとされる士蜘茜虫害｜耻に利用される．中でも後f 儲軸巴 と して主作 物の収 穫後，降 雪までの晩夏から晩秋にかけて栽培されることが多い．

；本研究は，二種類の緑肥け矧励，チャガラシ(Brassica jimcea 及U 虹ンバク野生種

翻

むf 鰐

） にっいて ，各種 土壌病虫 害に対 する軽減 効果の検 証とそ の機構を 明らかにすることを目的としたものである．この中で，チャガラシに含まれる抗菌成 分であるアリルイソチオシアネートの土壌中への拡散あるいは土壌微生物の活性化に 依存すると推定されるテンサイ根腐病，キタネグサレセンチュウの抑制効果及びエン バク野生種の鋤き込みによるジャガイモそうか病，キタネグサレセンチュウの抑制効 果について，モデル実験あるいは圃場試験において検証された．詳細は，以下に示す とおりである．

1

．土壌病虫害軽減効果の高いチャガラシの選抜

抗菌物質の前駆体であるシニグリンを多く含むチャガラシ系統として町

」を選 抜育成し，この系統の道央地岐における露地栽瞎の播種適期が，生育量及びシニグリ ン 含量が最 大とな る4 月 下旬か ら

月 中旬ある いは

月上旬の期間であることを実証 した．同時にチャガラシはアプラナ科野菜剤艮こぶ病に対する感受陸が高いことが示 され，栽培ヒの留意点として根こぶ病発生履歴のある圃場への作付けを避けるべきで あると結諭された．

2

．チャガラシのテンサイ根腐病抑制効果

チャガラシ地ヒ部に多く含まれるシニグリンから抗菌活性を有するアリルイソチオ シアネートが加水分解酵素により生成する．アリルイソチオシアネート処理量に比例 してテンサイ根腐病菌の菌糸あるいは菌核の生育が抑制されたが，抑制効果f ま耐久体 である菌核において低いことが示された．しかし，プランタ試験および圃場試験にお いてチャガラシの十分量の鋤き込みにより発病軽減効果が認められること，さらに植 物体を細断することでその効果は高くなることから実質的な問題はないことが示唆さ れた・

3

．チャガラシのキタネグサレセンチュウ抑制効果

キタネグサレセンチュウ被害士においてチャガラシ根内には卵が多数認められ，土

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壌 中 の 密 度 も 線 虫 対 抗 植 物 「 ヘ イ オ ー ツ 」 に 比 べ て 高 か っ た も の の ， チ ャ ガ ラ シ 地 上 部 の 鋤 き 込 み 量 の 増 加 と 共 に 土 壌 中 の 線 虫 密 度 が 低 下 す る こ と が 示 さ れ た ． ア リ ル イ ソ チ オ シ ア ネ ー ト の 増 加 に よ る 抑 制 効 果 と 推 定 さ れ た ． 圃 場 試 験 に お い て は ， キ タ ネ グ サ レ セ ン チ ュ ウ に よ る 後 作 の 被 害 は 無 栽 培 区 と 同 等 も し く は 若 干 軽 く な る 程 度 で あ り ， そ の 効 果 は エ ン バ ク 野 生 種 た ど の 線 虫 対 抗 植 物 と 比 較 し て 低 い こ と が 示 さ れ た ． 4． エ ン バ ク 野 生 種 の ジ ャ ガ イ モ そ う か 病 抑 制 効 果

  プ ラ ン タ 試 験 に お い て 高 い 効 果 が 認 め ら れ た エ ン ッ ヾ ク 野 生 種 は ， 圃 場 試 験 に 韜 い て も ジ ャ ガ イ モ そ う か 病 の 発 病 程 度 は 輪 作 作 物 で あ る ダ イ ズ あ る い は 緑 肥 と し て 利 用 き れ る エ ン バ ク に 比 べ て 低 下 す る こ と が 実 証 さ れ た ． ま た ， 発 病 程 度 が 非 常 に 高 く そ の ま ま で は ジ ャ ガ イ モ の 作 付 け が 不 可 能 と さ れ る 圃 場 に お い て も ， 土 壌pHを 下 げ る た め に 施 用 さ れ る 土 壌 酸 度 調 整 資 材 （ フ ェ ロ サ ン ド ） の 標 準 施 用 量 の1/6量 作 条 施 用 ， あ る い は そ う か 病 抵 抗 艦 ！ 品 種 と エ ン バ ク 野 生 種 鋤 き 込 み と の 組 合 わ せ 処 理 に よ り ， ジ ャ ガ イ モ の 作 付 け が 可 能 と な る こ と が 実 証 き れ た ．

5． エ ン バ ク 野 生 種 の キ タ ネ グ サ レ セ ン チ ュ ウ 抑 制 効 果

  エ ン バ ク 野 生 種 の 一 種 「 ヘ イ オ ー ツ 」 の 根 内 に お け る キ タ ネ グ サ レ セ ン チ ュ ウ の 株 あ た り の 寄 生 数 は エ ン バ ク に 比 べ て 少 な く ， 播 種 後 日 数 の 経 過 と と も に 増 加 が 認 め ら れ る 根 内 の 卵 数 に っ い て も ， ト 丶/rオ ー ツ 」 の 方 が 他 の 品 種 よ り 抑 制 さ れ 少 な ぃ こ と が 示 さ れ た ．

6． エ ン バ ク 野 生 種 の 根 部 に 含 ま れ る 抗 菌 性 物 質

  エ ン バ ク 野 生 種 の 根 部 か ら 抽 出 し た 抗 菌 性 物 質 で あ る サ ポ ニ ン の ― 種 ア ベ ナ シ ン に 対 し ， バ ー テ ィ ・ シ リ ウ ム 菌(Verticilliu出 閲 ねe） と ア ズ キ 落 葉 病 菌 （ 陽jalcmora 釘 讎 廻 ぬf．sp．a出 鹹c〇 ｜a冫 の 分 生 子 の 発 芽 が 抑 制 さ れ ， 特 に バ ー テ ィ シ リ ウ ム 菌 の 感 受 性 が 高 い こ と が 示 さ れ た ， ま た ， ア ベ ナ シ ン の 主 要 な 成 分 ア ベ ナ シ ン ぃ1の 根 部 か ら の 滲 出 量 は 根 量 と 比 例 し ， 栽 培 期 間 が 長 い ほ ど 多 く な る こ と が 認 め ら れ た ．

  以 上 の よ う に ， 効 果 の 高 い 緑 肥 随 物 の 選 抜 育 成 と そ の 効 果 を 十 分 に 引 き 出 す 栽 培 法 の 確 立 を 基 礎 に し て ， 各 種 土 壌 病 虫 害 に 対 す る こ れ ら 緑 肥 植 物 の 抑 制 効 果 を 実 証 す る と と も に ， 抗 菌 物 質 の 作 用 機 作 に つ い て 基 礎 的 知 見 を 明 ら か に し た 成 果 は ， 農 業 上 及 ぴ 学 術 ヒ 高 く 評 価 で き る ． よ っ て 審 査 員 一 同 は ， 佐 久 間 太 が 博 士 （ 農 学 ） の 学 位 を 受 け る に 十 分 な 資 格 を 有 す る も の と 認 め た ．

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