科学者の皆さん、さあ、私たちの新疆綿花を守りましょう!

著者: Bug Squad

この記事はサイエンスアカデミー公式アカウント（ID: kexuedayuan）から引用したものです。

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綿は重要な換金作物であり、戦略的な資材です。わが国では穀物に次いで2番目に大きな作物であり、国民経済において重要な位置を占めています。新疆は我が国最大の高品質綿花生産拠点であり、独特の条件を備えています。しかし、病気や害虫など、植え付けのプロセスには多くの制限要因があります。

2020年に新疆ウイグル自治区で害虫や病気の被害を受けた累計面積は145万9900ヘクタールと報告されている。綿花の病害虫が効果的に予防・管理されなければ、発生地域は拡大・蔓延し続け、地元の綿花畑の収穫量と品質が大幅に低下したり、生産が完全に失われたりする可能性もあるだけでなく、来年の綿花の豊作にも障害となるでしょう。

綿花を守るためのこの戦いにおいて、科学者たちは非常に重要な役割を果たしました。

2020年、新疆の綿花栽培面積は250万1900ヘクタール（3752万9000ムー）で、前年比1.5％減少した。しかし、良好な管理のおかげで、単位面積あたりの収穫量は昨年に比べて93.8kg/ヘクタール（6.3kg/ムー）増加しました（写真提供：CCTV.com）

新疆綿を狙う悪魔

「自分を知り、敵を知れば、百戦しても負ける心配はない。」この戦いに勝ちたいなら、まずどの虫や「疫病神」が問題を引き起こしているのかを知る必要があります。新疆綿花を食い荒らす害虫は多種多様です。まず、ワタアブラムシ、ワタノメクラカメムシ、ワタハダニ、コナジラミの 4 つの昆虫を特定し、それらがどのようなトリックを使うかを見てみましょう。

1. ワタアブラムシ

新疆に発生するワタアブラムシは、主にクロワタアブラムシ、長管ワタアブラムシ、ワタアブラムシです。小型の害虫の一種です。羽のない胎生の雌アブラムシは体長 2 mm 未満で、綿の苗の段階で重要な害虫の 1 つです。ワタアブラムシは主に刺して吸う口器を使って綿の成長点と若い葉を吸います。影響を受けた部分に小さな黄色がかったクロロシス斑点や葉の丸まりが現れ、葉の光合成に影響を与えます。ひどい場合には、葉が変形したり、丸まったり、乾燥したり、落ちたりします。さらに、ワタアブラムシは甘露を生成し、すす病を引き起こす可能性があります (すす病に関する役立つ知識を確認するには、ここをクリックしてください)。媒介昆虫として、一部の植物ウイルスの拡散にも寄与することがある。

左から右へ：羽のないワタアブラムシ、損傷した綿の葉（写真提供：天山植物保護）

ワタアブラムシは適応力が強く、地域や宿主に応じてさまざまなライフスタイルで生き残ることができます。適切な温度であれば、ワタアブラムシは通常 10 日以内に一世代繁殖します。条件が整えば、1 匹のアブラムシは 100 万匹以上の子孫（自身の子孫が生んだ子孫を含む）を産むことができます。近年、ワタアブラムシの殺虫剤耐性が増加しており、警戒が必要です。

2. コットンブラインドバグ

ワタムシも、刺して吸う口器で綿花を食害する害虫です。新疆で最も被害をもたらす綿盲虫は、主に草盲虫、アルファルファ盲虫、緑盲虫である。コットンブラインドバグには、卵、若虫（幼虫）、成虫という 3 つの昆虫段階しかありません。成虫も幼虫も綿花に害を及ぼす可能性があります。彼らは主に口針を使って綿花の頂芽、側芯、花芽、若い莢を刺し、樹液を吸います。

頂芽、若い葉、若い芽に対するワタノメバチの主な攻撃は「黒化」です。綿の頂芽が損傷すると、枯れて黒くなり、穂のない苗や穂が折れた苗になります。若い葉が損傷すると、折れた葉になります。若い芽が傷つくと、黄色から黒に変わり、数日後には落ちてしまいます。綿の成熟した芽が損傷を受けると、開いた芽が形成され、すぐに落ちてしまいます。若いボールが損傷すると、傷口が水浸しの斑点のようになり、ひどい場合には硬くなって落ちてしまいます。ボールの上部または側面が損傷すると、ホウキ綿が形成されます。

左から右へ：緑のカメムシ、損傷した綿の葉（写真提供：天山植物保護）

3. ワタハダニ

綿赤蜘蛛としても知られるこの害虫は、我が国の綿花栽培地域全体でよく見られ、深刻な被害を引き起こします。新疆の綿花栽培地域では、ハダニ類が優占種となっている。ハダニは一般的に 1 mm 程度の大きさで小さく、注意深く観察しないと肉眼で見つけることは困難です。

ワタアカグモは主にワタの葉の裏側から養分を吸います。被害が最初に始まると、葉の前面に黄色と白の斑点が多数現れます。数日後、葉柄が赤くなります。ひどい場合には、葉が落ち、茎が焼けたかのようにむき出しになり、収穫量が大幅に減少したり、作物が不作になったりします。たとえ茎がむき出しにならなくても、綿花の光合成に重大な影響を与え、綿花が正常に成長しなくなり、植物が短くなり、収穫量が減少します。ワタハダニの目的は、ワタを攻撃することだけではなく、他の食用作物や換金作物も標的にすることです。

左から右へ：ワタハダニ、綿の葉の被害（写真提供：天山植物保護）

4.タバココナジラミ

ベミシアコナジラミも刺して吸う口器を持つ害虫の一種です。農家はそれを「小さな白い虫」と呼んでいます。サイズも約1mmと比較的小さいです。蔓延が速く、繁殖力が強く、被害が深刻で、農薬耐性が強く、予防と防除が非常に難しいという特徴があります。

綿花に害を与える場合、コナジラミは成虫や幼虫として植物を刺して吸い、葉を緑や黄色に変え、枯らしたり、場合によっては植物全体を枯らしたりします。また、黄斑ウイルス病を蔓延させ、作物の収穫量を減少させる可能性もあります。特に注目すべきは、成虫と幼虫が大量の甘露を分泌し、それが植物を汚染してすす病を引き起こしやすいことです。また、脱脂綿を汚染し、繊維の糖分含有量を増加させ、織物の生産工程の進行に影響を与えます。

ベミシアコナジラミは非常に有害な侵入害虫です。アメリカから来たこの害虫は世界中に広がっています。コナジラミは1962年に米国アリゾナ州で初めて発見されたと報告されています。それ以来、南米、ヨーロッパ、アフリカ、アジア、オセアニアの多くの国や地域に広がっています。中でも、1980年代以降、スーダン、トルコ、エジプト、イスラエルなどの国や旧ソ連の中央アジア諸国の綿花が最も深刻な被害を受けた。 1998年、中国の科学技術労働者がウルムチ市南昌路の盆栽花卉卸売市場で売られていたポインセチアにコナジラミが付着していることを初めて発見した。 1999年には、トルファン長繊維綿花研究所の綿花実験圃場でもこの昆虫が発見された。近年、トルファン市、ハミ市、柯州市、カシュガル市ではコナジラミの発生が比較的深刻となっている。

左から右へ: ベミシアコナジラミの幼虫、ベミシアコナジラミ成虫（写真提供：天山植物保護）

騒音の主役であるこれらの昆虫に加え、新疆綿花に害を及ぼす他の害虫には、ワタオオタバコガ、ワタアザミウマ、ナミハムシなどがある。一部の「疫病神」もまた、除外されることを望まない。これらは急速に広がり、ワタ萎凋病やバーティシリウム萎凋病など、綿花に「大惨事」をもたらす可能性があります。

ワタ萎凋病とバーティシリウム萎凋病はどちらも真菌による病気です。フザリウム萎凋病およびバーティシリウム萎凋病の病原体は、主に病気の残渣、土壌、肥料の中で越冬します。病気にかかった綿花畑での耕作、すき込み、耕作、散水、農業作業が近距離感染の主な経路です。この病気は主に綿の維管束やその他の部分に害を及ぼします。一度発生すると根絶が難しく、「綿花がん」と呼ばれます。現在、新疆ウイグル自治区における半身萎凋病の被害面積は、作付面積の50％を超えており、そのうち深刻な被害を受けた畑の面積は100万ムーを超えています。

新疆綿花を食い荒らす害虫や「疫病神」は、いかに早く繁殖し、有害物質を拡散させるかを知っていると言える。薬剤耐性の増加と相まって、確かに予防と制御の取り組みに一定の困難をもたらしています。

科学者たちよ！虫の陰謀を阻止せよ

綿は非常に貴重なため、当然ながら虫や疫病が蔓延することはありません。綿花の病害虫に対して、人々は植物検疫、物理的防除、化学的防除、生物学的防除、農業的防除など、さまざまな予防および防除措置を講じてきました。

最初の 3 つの方法は比較的理解しやすいです。たとえば、植物検疫は、検疫対象となる害虫や病気の持ち込みや輸出を防ぐためのものです。物理的な防除は、光を利用して光走性害虫を誘引して殺すことです。化学的防除とは、圃場の害虫や病気の種類に応じて適切な農薬を散布して予防・防除することです。

しかし、害虫や病気を効果的に予防・防除するだけでなく、化学農薬の悪影響を克服し、生物資源や環境への被害を回避する必要があります。新疆では、科学者たちは持続可能な開発の原則と「予防第一、総合管理」という植物保護の概念に従ってこれらの試みを行い、良い成果を上げました。

1. 生物学的防除 - 生物農薬、正確な打撃

自然界には綿花害虫の天敵がたくさん存在します。私たちはこれらの天敵をうまく利用しなければなりません。例えば、苗のアブラムシ発生期に、綿花畑の天敵ユニット（ナナホシテントウ1匹、クモ2匹、アブラムシライオン2匹、アブラムシバエ4匹、アブラムシバチ120匹を1つの天敵ユニットとする）とアブラムシ個体数の比率が1：150を超える場合、防除に農薬は使用せず、天敵を使用してアブラムシを防除します。さらに、テントウムシ、トビムシ、アブラムシバチなどの天敵を繁殖させて放つことで、害虫の個体数を直接抑制することもできます。

また、ワタタバコガの卵の孵化初期に昆虫ウイルス、Btなどの生物農薬を散布すると、優れた予防・防除効果があるだけでなく、天敵を効果的に防除することもできます。苗の病気、萎凋病、半身萎凋病を防ぐために、種子の処理に枯草菌、アミノオリゴ糖、エトプロペンを使用することができ、苗や芽の段階で点滴灌漑や葉面散布で殺虫剤を散布することができます。

中国科学院動物研究所の秦其廉教授の研究グループは、ワタオオタバコガ核多角体病ウイルスに対する殺虫剤の開発に成功した。このウイルス殺虫剤には、原料1グラムあたり最大5000億個のウイルス粒子が含まれており、これは類似製品の20倍以上です。世界で最も高い含有量を誇るウイルス殺虫剤です。この生物農薬を使用すると、害虫を駆除するのに綿花畑1エーカーあたりわずか2〜3グラムしか必要ありません。

2005年以来、研究者たちは、複数の場所と場所で、軍団の綿花農場で、新しい超高含有量昆虫ウイルス殺虫剤の現場効力比較テストを実施し始めました。ワタタバコガに対する防除効果は従来の化学農薬よりも優れています。特に化学農薬は畑のワタオオタバコガの天敵をほぼ完全に殺してしまうのに対し、このウイルス性殺虫剤はワタオオタバコガの天敵にはほとんど効果がありません。使用後は自然界で分解され、農薬残留物を残さない。全体的な予防・抑制効果は 80% に達し、環境への化学農薬の放出を 100 トン近く削減し、生態学的に大きな利益をもたらします。

2. 農業管理 - 害虫駆除だけでなく、生産量の増加も目的とします

これは生物学的防除の高度なバージョンです。植物は生態系における天敵の保全と増殖、そして害虫の自然防除において重要な役割を果たします。農業管理では、植物を利用して農地生態系における生物学的関係を調整することができます。従来の生物的防除と異なる点は、天敵を直接繁殖させて人工的に放出するのではなく、間接的に天敵を利用する点です。農業上の予防と管理は、作物の配置と間作を通じて行われます。綿花畑での混作は、病気や害虫の発生を減らし、お互いの生産を促進することができます。

中国科学院動物研究所と新疆生態地理研究所の専門家は、新疆の綿花栽培の歴史と綿花害虫の発生パターンを研究した結果、新疆でワタアブラムシが大きな害虫となった理由は、冬小麦の栽培面積が大幅に減少し、綿花畑におけるワタアブラムシの天敵の供給源が減少したためだと結論付けた。食料は豊富だが天敵が不足しているため、新疆ではワタアブラムシが大発生し、大惨事となっている。

高収量を誇る新疆綿（写真提供：大転換 改革開放40周年記念大規模展示会）

長年の調査と徹底的な研究の結果、アルファルファや苦い豆などが食用昆虫の保持能力が最も高く、天敵の繁殖地として機能できることが分かりました。これにより、綿花畑の端の植物帯にいる天敵を綿花畑に誘導して綿花アブラムシを駆除する簡単な方法が生まれました。綿花畑の端の木陰にアルファルファの帯を植えるのです。ワタアブラムシが綿花畑に入り込み、綿花に害を与え始めると、アルファルファの帯を刈り取り、刈り取ったアルファルファを綿花畑の端に置くことで、人力で天敵を駆使してワタアブラムシを防除するという目的を達成します。さらに、アルファルファは高品質の飼料用草であり、農業地域での畜産業の発展に適しています。マメ科植物であるアルファルファは、土壌の肥沃度を高めるのにも役立ちます。

3. 新しい品種の推進 - 遺伝子組み換え綿、RNAi綿

病気や害虫に強い品種を手に入れることができれば、病気や害虫の問題は根本的に解決されるでしょう。

2007年、新疆農業科学院経済作物研究所と中国農業科学院バイオテクノロジー研究所が共同で育成した新疆初の遺伝子組み換え耐虫性綿花品種「新路面1号」が国家の認可を通過した。 2011年には、共同で育成した遺伝子組み換えの虫よけ綿花品種「サンタ6号」が国の認可を受けた。調査によると、2012年には新疆ウイグル自治区の半分以上の面積で遺伝子組み換えの虫に強い綿花が栽培されていた。遺伝子組み換え耐虫性綿花の大規模栽培以来、新疆ではワタオオタバコガによる深刻な被害は発生しておらず、状況は制御されており、遺伝子組み換え耐虫性綿花の技術的効果が十分に実証されている。関連する研究と分析によると、農家は遺伝子組み換えの害虫耐性綿花技術から直接収入を得ることができることが分かっています。 1999年から2001年にかけて行われた遺伝子組み換え綿花の栽培に関する研究では、遺伝子組み換え綿花によって1ヘクタール当たり1,800元以上の収入増加が見込まれることが示された。

遺伝子組み換え綿花に加え、RNAi綿花もその優れた能力を発揮しています。 「綿の癌」として知られる綿花のバーティシリウム萎凋病を治療するために、中国科学院微生物研究所の郭恵山研究グループは、植物抗ウイルスRNAi研究における20年の経験に基づき、綿花のバーティシリウム萎凋病の感染生物学、植物-真菌クロスRNAiの理論と耐病性応用、および広範囲かつ迅速な綿花遺伝子形質転換システムの確立において、10年以上の努力を経て一連の重要な進歩を遂げました。技術統合により、国境を越えたRNAi媒介陸地綿花遺伝資源イノベーション技術システムが確立され、早生陸地綿花におけるバーティシリウム萎凋病抵抗性の遺伝資源イノベーションが成功裏に達成されました。

中国科学院微生物研究所の郭恵山研究チームは、新疆に綿花のバーティシリウム萎凋病とフザリウム萎凋病のフィールドワークステーションを設置した（中国科学院大学ウェブサイト）

複数年および複数ポイントにわたる継続的な耐性識別の結果、RNAi 綿の半身萎凋病に対する耐性は、受容品種よりも 55.7% 高かったことが示されました。 2017年、研究チームは革新的な抗原結合ハイブリッド育種法を用いて、完全に独立した知的財産権を持ち、半月萎凋病に対する高い耐性を持つ新しい早生高地綿花品種（中科綿花1号）の育種に成功しました。国立北西内陸綿花地域での耐病性識別および生産試験の結果、パイロットエリアでは新品種が対照品種よりも半身萎凋病に対する耐性が 22.25% 高く、重度の病気にかかった畑での収穫量は対照品種 (主な現地品種) よりも 41.7% 高かったことが示されました。

新しい技術が綿花保護の戦いに役立つ

綿花の病気や害虫の状況は複雑であり、地域や人間の活動と密接に関係しています。同時に、気候条件は毎年異なる場合があります。したがって、綿花病害虫の予防と防除は地域の状況に適応し、科学的な予測と予報技術を確立し、科学的な予防と防除を実施して、グリーン予防と防除と高収量の目標を達成する必要があります。

わが国の科学技術の発展に伴い、綿花の病害虫の予防と防除において、いくつかの新技術がより広く利用されるようになるかもしれません。例えば、より虫に強く、病気に強く、収穫量が多い遺伝子組み換え綿花を含む、新しい高品質の綿花遺伝資源の応用などです。 3S技術（3SはGIS、RS、GPSの総称で、地理情報システム、リモートセンシング、全地球測位システム）の病害虫予測への応用。病害虫の監視および予測における害虫および病気のデジタル識別・監視および早期警戒技術の応用。いくつかの重要な害虫の監視、予測、予防におけるビッグデータと5G技術の応用。植物用ドローンの普及促進など

これらの技術により、狡猾な昆虫や害虫が隠れることは不可能になります。私たちは最終的に綿花を守る戦いに勝利すると信じています。