浙江大学の学生が研究室から現場へ、小麦の「感染症」を克服しようと決意

柔らかいパン、歯ごたえのある麺

香ばしい蒸しパンとサクサクのビスケット

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私たちが大好きな食べ物

すべては小麦という単一の穀物作物から生まれます。

しかし、この主食作物は

しかし、フザリウム萎凋病の被害は深刻である。

我が国の食糧安全保障と食の安全に対する脅威

小麦の「疫病」をどう解決するか

安全な麺類を食べさせてあげましょうか？

浙江大学農学部

資源利用と植物保護

孫嘉新、2021年度修士課程学生

「細菌を使って細菌を治療する」という生物学的防除計画を提案する

小麦畑の土壌から分離に成功

小麦黒星病の効率的な予防と制御のための生物防除菌株

基礎研究と産業応用

どちらも大きな可能性を秘めている

小麦の「感染症」を予防・制御する

「新たな処方箋」を提案

病気予防のために「良い苗」を厳選して掘り出す

「殺菌剤を散布する前に比べると状況ははるかに良くなったようです。腐敗や赤カビの症状ははるかに軽くなりました。」最後の小麦の束を集めた後、孫家新は満足そうな笑みを浮かべて立ち上がった。

2021年当時、孫家新さんは浙江大学に入学し、大学院生としてのキャリアをスタートさせたばかりでした。彼は農業の研究に熱心に取り組み、自分の専門知識を生かして国の農業生産に貢献したいと常に考えていました。彼は私の国で重要な食用作物である小麦に目を向けました。

小麦萎凋病は、現在我が国の小麦産業の発展を制限している重大な真菌性疾患です。全国の年間平均罹病面積は耕作面積全体の約20％を占め、小麦生産の安全性に重大な脅威を与えています。同時に、病原体は小麦に感染すると嘔吐毒素などの真菌毒素を生成し、食品の安全性を危険にさらします。この病気は、農業農村省によって第 1 級作物病害として指定されています。

生物学的防除は、植物保護の分野で注目されている概念であり、有益な生物を利用して有害な生物を抑制し、それによって作物に対する病気の悪影響を防ぐことを指します。

フザリウム赤かび病に感染した小麦の植物と穀粒

孫家新氏は、植物病害防除の分野における「生物学的防除」方法の可能性と将来性を見出しました。彼は、農学・生物工学学院の小麦病害研究チームのリーダーである馬中華教授の支援と、指導教員である陳雲教授の指導のもと、「小麦黒星病の生物的防除資源の探索と利用」に関する研究を開始しました。

何事も最初は難しいものです。孫家新氏は、フザリウム・フシフォルミスに拮抗する可能性のある細菌株をより広範囲に収集するため、2022年3月から5月にかけて江蘇省と安徽省の19の県と市を訪れ、地元の農業試験圃場で米、小麦、トウモロコシのわらのサンプルを収集した。

これらのサンプルの中から、孫嘉新氏は合計6,622個の培養可能な微生物を分離した。 6,000 種類以上の菌株の抗菌活性を評価した結果、600 種類以上の菌株に抗菌作用があり、そのうち 12 種類は学術界であまり研究されていなかったことがわかり、彼はうれしい驚きを覚えました。これら12種の細菌株が孫家新氏の主な研究対象となった。

いくつかの細菌種の培養

「菌株の分離とスクリーニングは非常に反復的な作業であり、時には非常に退屈なこともありますが、やらなければならないのであれば、きちんとやらなければならないと考え、粘り強く取り組みました。」孫家新氏は実験過程を振り返りながら感慨深げに語った。

彼の指導教官である陳雲教授は、常に彼の実験の進捗状況に注意を払い、結果について彼と議論し、次の実験について提案するとともに、精神的な励ましとサポートも与えてくれました。 「私はたくさんの培養培地を作りましたが、培養培地を時間通りに交換しなかったこともあります。陳先生は、以前の作業を無駄にしないように私に注意してくれました。また、私の生活にも気を配ってくれました。私の状態が良くないと分かると、先生は作業を中断して私と話をして慰めてくれました。」

小麦畑に根を張り、赤かび病に「効く薬」を探る

実験結果をテストするには、実践が最良の方法です。陳雲教授は、実験室で細菌株を培養して分離するだけでなく、孫家新氏に小麦畑の奥深くまで行き、現場で菌株の病気予防効果をテストするよう奨励した。 「これが産業上の課題を解決し、実用化に向けた技術を開発する鍵となるのです。」

最高の予防・防除効果を確保するため、孫家新は2023年4月から6月まで時間と競争し、小麦の開花の好機を捉えました。彼は最短時間で再び安徽省、江蘇省、山東省の小麦農業試験圃場を訪れ、準備した殺菌剤を試験圃場の小麦に散布し、実際の病気予防効果を観察し、菌株の有効性を検証した。

「私たちは1か月以内に3つの州の複数の試験地を訪問しました。1か月後、小麦が成熟したときに、菌を散布したわらを収集し、小麦の圃場でのパフォーマンスに基づいて実用的な効果のある菌を選別しました。」孫家新氏は次のように振り返った。「農薬散布と統計的な病気の状況確認の間には1か月の間隔がありましたが、3つの異なる省の麦畑で試験プロジェクトを実施する必要があったため、山東省で菌を散布した直後に麦畑での生物防除効果の統計調査を行うために江蘇省に駆け戻らなければならないことがよくありました。」この時期、孫家鑫は基本的にさまざまな農具を携えて毎日麦畑の中を歩いていました。彼はよく地に足をつけて一日中畑にいた。

藁を集める孫嘉新

興味深いのは、実験検証の結果、細菌のうち6種類のストレプトマイセス属の病気予防および毒素低減効果が70％を超えたことです。生物防除ペニシリウム株Pa810の圃場防除効果も50%を超えました。この種の菌が麦角病の予防と制御に使用できることが発見されたのは今回が初めてであり、麦角病の生物学的制御のための新たな資源を提供します。

同時に、孫家新は指導者の指導の下、生物的防除と化学殺菌剤を用いた麦角病の協調的な予防と制御の技術を開発しました。現場での防除効率は85％を超え、化学農薬の使用量は20％以上削減されました。この成果は浙江省の専門学位大学院生の優秀な実践成果として表彰されました。陳雲教授は、この成果と長年蓄積してきた生物防除の経験を結び付けて報告書にまとめ、国の関係部門の注目を集めました。 「知識人の最大の価値は、学んだことや研究したことを国家戦略に役立て、実際のニーズを満たすことである。」孫家新氏はこの功績について語る際、非常に誇らしげだった。

研究成果データチャート（一部）

忙しい一方で、屋外での作業は孫家新に違った経験ももたらした。小麦畑での現場作業と研究室での基礎研究には大きな違いがあります。機材の準備、輸送、連絡、調整など、すべての事項を自力で完了する必要があります。 「これによって、自分の時間を計画する能力がある程度鍛えられました」と、この経験から得た成果について語る孫家新さんは語った。

厳格なニーズに基づき、新規就農者は強い責任感を発揮する

農業生産は病気や害虫による深刻な脅威に直面しています。伝統的な化学農薬の長期使用は病気を効果的に抑制してきましたが、農産物への過剰な農薬残留、生態環境の破壊、病原菌耐性など、多くの悪影響ももたらしてきました。

さらに、農産物の安全性と生態系保護に対する国民の要求が高まり、グリーン農業は徐々に世界の農業発展の主流の方向になりつつあります。有益な微生物資源を利用して作物の病気を生物学的に防除することは、植物害虫のグリーン防除にとって重要な手段であり、グリーン農業の発展にとって重要な支援です。

孫嘉欣は田舎出身です。畑育ちで農作業に慣れており、農学への憧れが強い。彼は農学の基礎知識を学ぶことから始め、学んだことを実際の生産に応用したいと考えていました。彼は、あらゆる科学的研究は長いプロセスであることをよく知っています。果てしない実践上の問題を考慮するだけでなく、理論と実践の間にはギャップがあり、研究者の忍耐力と、反省して要約する能力が試されます。

孫家新さんは昨年、修士課程から博士課程への移行を申請したが、これは研究者としてのキャリアを「一新」するためだけではなく、農業生産に貢献するという夢を実現するためでもあった。

「生物防御研究は、成果を出すために一定の努力が必要です。浙江大学のようなハイレベルな研究プラットフォームで、自分がやりたいテーマの研究をさらに深め、本当に国と国民のニーズに応える成果を出したいと思い、博士課程への編入を選択しました。表面的なレベルで終わらせたくありません。」孫家新は断言した。

孫嘉新さんは菌株培養を観察している。

孫家新さんは、自身の成長に加え、農業への愛情を年下の同級生に伝えることにも熱心です。彼は陳雲教授の指導の下、学部生と大学院生と協力して革新的なプロジェクト「赤い心で赤い病気を予防する-小麦の赤かび病の新しい治療薬の開発」を実行し、第19回「チャレンジカップ」全国大学生課外学術科学作品コンテストの2024年「発表と指揮」特別コンテストで特別賞を受賞しました。

現在、孫家新は2人の学部生を率いて科学研究の研修プロジェクトと卒業プロジェクトを実施し、実験で蓄積した経験を彼らに伝え、彼らの将来の発展への道を切り開いています。 「私は生徒たちに実験のやり方を教えながら、彼らから多くのことを学びました。それは相互学習と相互指導のプロセスでした。」

孫家新は、励ましを受けながら成長し、実験を通じて真実を探求し、大志を胸に小麦の生物的防除資源の探索と活用の研究の道を歩み続けます。

（出典：浙江大学）