丸まって黄色くなった葉の下で「戦争」が起こっている

制作：中国科学普及協会

著者: 高開星 (中国科学院微生物研究所)

プロデューサー: 中国科学博覧会

道を歩いているとき、木のてっぺんにある黄色くしわしわになった葉に気づいたことがありますか?葉っぱの中で何が起こっているか想像したことがありますか？季節の変わり目による葉の黄変や落葉に加え、病気や害虫の蔓延も葉が黄変する重要な原因の一つです。

病気に感染した桃の葉

（写真提供：veer）

人類は歴史を通じて、植物の病気や害虫、特に農作物の病気との戦いを一度もやめたことがありません。漢代にはすでに『五行記』に、後梁の開平元年（西暦907年）に発生したイナゴの疫病が記録されている。「徐、汝、蔡、陳、英の5つの州でイナゴが発生し、野鳥の群れが空を飛び回り、食べ物をすべて食べ尽くした。」彼らが行くところどこにも草は生えなかった。

『有山雑話』には、稲の病気が発生したことも記録されている。「5月と6月は稲の苗が元気に育つが、7月になると、特に肥料が多すぎる地域では、苗が萎縮し黄色くなり始める。」このためその年は大飢饉が起こった。

古代人はイナゴに囲まれていた

（画像出典：参考1）

これらの古代の記録は、人類が太古の昔から病気や害虫と戦ってきたことを示しています。病気や害虫の蔓延により、人類は飢餓に苦しんでいます。長期的に病気や害虫の脅威を解決したいのであれば、それらがどのように植物の防御を突破し、細胞に侵入して害を及ぼすのかを理解する必要があります。

「病気の暴君」 - 植物菌類

昆虫が、独特の条件、つまり口吻を使って植物の細胞や組織に穴を開け、汁や栄養分を吸収できることは、私たちにとっては理解しにくいことではありません。それでは、小さな植物病原菌は植物の栄養素を「盗む」どのような能力を持っているのでしょうか?

一般的に、植物病原体は、真菌、細菌、ウイルス、線虫の 4 つのカテゴリに分類できます。それぞれのカテゴリーには、植物細胞に侵入して栄養分を吸収し、子孫を残す独自の能力があります。

まず、「病気の世界の暴君」である菌類がどのように植物細胞に侵入し、栄養素を盗むのかを見てみましょう。

植物菌類は、植物病原体の 80% を占める大きな科です。繁殖すると、さまざまな小さな胞子を生成します。これらの賢い胞子は、自然の力（風、雨、土壌など）や農業活動を利用して、適切な植物に付着します。

顕微鏡下での胞子の形態

（写真提供：著者撮影）

これらの胞子は発芽して菌糸を生成し、オタマジャクシがカエルに変わるように「変態」し、植物に侵入できるさまざまな構造に特化します。細胞に付着したり、細菌を固定したり、さらには線虫を捕食して栄養分を吸収したり、子孫を産んだりすることもできます。

植物の表面に付着した真菌の胞子

(画像出典: sciencephotolibrary)

植物細菌：漏出の王様

真菌とは異なり、細菌は原核生物の一種であり、真菌のような自然の能力を持っていません。植物に遭遇すると、菌糸構造を利用して植物細胞に侵入することはできませんが、彼らは最も観察力に優れたハンターです。

細菌は、積極的に害を及ぼすことはできないと知っているためか、抜け穴を見つけるのが得意です。植物自身の気孔、水孔、蜜腺、虫刺されの痕跡、あるいは人間が誤って引っ掻いた傷など、それらはすべて細菌によって発見され、利用される可能性があります。

自然が作り出したこうした好条件に頼って、害虫は「食物」にうまく侵入し、容易に感染を完了し、水や栄養素などの物質を輸送する植物内部の維管束組織に蔓延します。

多くの細菌も伝播媒体として昆虫に依存しており、両者は相互に利益のある共生関係にあるため、細菌は植物の間で広範囲に拡散することができます。

ウイルスの大家族：植物ウイルス

新型コロナウイルスが猛威を振るっている今、皆さんも「ウイルス」という言葉に馴染みがあると思います。ウイルスの世界における大きなファミリーとして、植物ウイルスは食糧安全保障に対しても大きな隠れた危険をもたらします。 2004年から2006年にかけて、わが国の江蘇省やその他の地域で稲縞葉枯ウイルスが大流行し、わが国の稲作に大規模な被害をもたらし、完全な不作にさえ至り、国家の食糧安全保障に大きな脅威を与えました。

では、植物ウイルスも新型コロナウイルスのように空気やその他の経路を通じて伝染するのでしょうか？答えはノーです。

植物は人間のように自律的に動くことができないため、植物ウイルスは長い時間をかけて動物ウイルスとは異なる進化を遂げてきました。ほとんどのウイルスは、一部の細菌と同様に、拡散して植物細胞に侵入するための重要な媒体として昆虫を使用することを選択します。

昆虫は病気の植物の樹液を吸うときに、ウイルス粒子も吸い込んで一時的に体内に蓄えます。次の健康な植物を攻撃すると、狡猾なウイルスは昆虫の咬傷によって放出された唾液とともに植物細胞に入り込み、宿主のエネルギーの助けを借りて増殖し、その後の病原性プロセスを完了します。

これを見た後、誰もが「昆虫は善玉なのか？」という疑問を持つと思います。報酬なしで無料でウイルスの拡散を手伝いますか?

答えもノーです。

多数の研究により、同じ植物でもウイルスに感染した植物と感染していない植物に遭遇すると、昆虫は前者を好む傾向があることがわかっています。これは、ウイルスの介入により植物による防虫化学物質の放出が妨げられ、防虫効果が低下し、昆虫とウイルスの共生関係が実現し、両者による植物の共同感染が促進されるためです。これらの小さな命の偉大な知恵にため息をつくことなくはいられません！

植物寄生虫：植物線虫

植物線虫を見ると、多くの読者はこう尋ねるかもしれません。「植物線虫は昆虫ではないのか?」病原体とどう関係するのでしょうか?

実際にはそうではありません。分類学上、線虫は線虫門に属し、昆虫は節足動物門に属します。これら 2 つは同じカテゴリに属しません。しかし、線虫は実際には病原体よりも昆虫に近い関係にあります。

顕微鏡下の植物線虫

（写真提供：veer）

では、なぜ植物保護科学者は植物線虫を植物病原体として分類しているのでしょうか?理由は3つあります。

1. 引き起こす症状は植物病原菌による症状と類似している。

2. 小さいため、観察するには顕微鏡を使用する必要があります。

3. 植物線虫の発生、研究、防除は、植物病原体の場合と同様です。

線虫は昆虫と同様に口の針を使って栄養分を得て植物に害を与えますが、形態は異なります。昆虫の中には、頭部だけを植物組織に突き刺して餌を食べるものもあれば、全身を組織の中に突っ込んで餌を食べるものもいます。それらはすべて植物に大きな害を与える可能性があります。

結論

黄色くなって丸まった葉を顕微鏡で見ると、植物細胞が病原菌と戦っているのがわかるかもしれません。双方とも、より良く生き残るために懸命に努力しています。小さな細胞の中にも自然の驚異がたっぷりと反映されています！