プレスリリース
(研究成果) 餌探しを「すぐにあきらめない」天敵昆虫を育成

世界の農作物の総生産のうち、およそ16%が害虫などの有害動物によって損失するとされています。現在の害虫防除は化学農薬が主体ですが、新剤開発にはコストと時間がかかるうえ、抵抗性の発達により化学農薬による防除が困難な害虫も出現するため、新剤開発と抵抗性発達の「いたちごっこ」が続いています。この状況を打開するため、化学農薬のみに依存しない画期的な害虫防除技術の開発が求められています。捕食性や寄生性の天敵を利用する生物的防除法は、化学農薬を利用する化学的防除法に替わる技術の1つですが、天敵は化学農薬に比べて使い方(放飼するタイミングなど)が難しく、活用可能な作物とその栽培環境が限られています。それを解決するためには、複数種の害虫をたくさん食べ、餌低密度条件や低温条件など天敵の活動に適さない環境下でも働く天敵が必要です。

そのためには、まず餌となる害虫の数が少ない条件では天敵が栽培ほ場への定着に失敗しやすいという課題を解決する必要があります。栽培ほ場内に放された天敵は、餌をうまく発見し続けることができれば、栽培ほ場内に留まって捕食または寄生を続ける「定着」状態になり、害虫密度を低く抑え続けることができるようになります。害虫が増えてから作物上に天敵を放すと、害虫が減る速さより増殖する速さが勝ってしまって手遅れになることがあるため、害虫密度の低い発生初期に放す必要があります。一方、発生初期は天敵にとって餌が少ない状況であり、天敵は餓死または作物上から逃亡することにより定着に失敗し、防除効果が得られないことがあります。様々な害虫をよく食べる等、いかに生物的防除に有望な天敵であっても、定着しなければその機能は発揮されず害虫防除に失敗します。このように、生産者にとって天敵をいつ放せばいいのかを判断するのは難しく、それが多くの天敵に共通する課題となっています。

現在、ムーンショット型農林水産研究開発事業(課題名:先端的な物理手法と未利用の生物機能を駆使した害虫被害ゼロ農業の実現)において、「オールマイティ天敵作出のための分子基盤の解明と制御技術の開発」が実施され、上記の課題を解決するための取組が行われています。その中で農研機構は、放した天敵が栽培ほ場への定着に失敗する原因の1つとして、昆虫などの節足動物にみられる「餌の探索行動の切替⁴⁾」という現象に注目しました。多くの場合、害虫は栽培ほ場内のどの作物株にもいるのではなく、いくつかの株上に点在しています(それを「餌場」⁵⁾と呼びます)。天敵は害虫が少ない餌場からはすぐに去って、別の餌場に移動します。その際に餌場内で害虫とよく遭遇する時はゆっくりと非直線的に歩く「集中型」の探索を行うのに対し、害虫に遭遇する機会が少ないと直線的に素早く移動する「広域型」の探索を行う、すなわち餌の探索行動の切替が多くの天敵で観察されています。つまり、害虫密度が低い栽培ほ場では、放された天敵はすぐに集中型から広域型に探索行動を切替え、餌場間を移動しても餌が見つからない場合は作物上から飛び去ってビニールハウスの壁にある隙間に挟まって抜け出せなくなったり、あるいは餌場間を頻繁に行き来することによって消耗し、飢餓状態に陥って死亡するのではないかと予測しました(図1)。

さらに我々は、害虫が少ないとすぐに探索行動を切り替えて餌場を去る天敵よりも、すぐには去らずにその場でしばらく探索を継続する天敵の方が、害虫が発生初期の栽培ほ場での定着性に優れ、防除に貢献するのではないかと考えました。いくつかの寄生性天敵や捕食性天敵では集団間または集団内において、探索行動を切り替えるまでの時間に遺伝的な変異があることが知られていたので、探索をあきらめて餌場を去るまでの時間(以下、あきらめ時間⁶⁾)が長い、すなわち「すぐにあきらめない」系統を育成できると考えました。

• 重要害虫アザミウマ類をはじめ様々な微小害虫を捕食する天敵であるタイリクヒメハナカメムシを対象に、餌となる害虫の密度が低くても長い時間にわたって粘り強く探索する「すぐにあきらめない」性質を有する系統を育種で選抜・育成することにより、餌低密度条件という天敵の活動に適さない環境でもよく働き、害虫の防除効果を高められることを明らかにしました。
• 「すぐにあきらめない」系統を育成するため、まず多数の個体の中からあきらめ時間が長い個体を選抜しました。すぐにあきらめない=「集中型」の探索を長く行う個体はゆっくりと非直線的に歩行するため、一定時間あたりの歩行活動量が低い傾向にあります。そこで歩行活動量を選抜の指標とし、歩行活動量の低い個体を全体の30%ずつ選抜し、交配させる作業を世代ごとに行いました(図2)。
• 選抜によって得られたあきらめ時間が長い個体は、あきらめ時間が短い個体に比べて、ゆっくりと非直線的に歩行しており、「集中型」の探索行動の特徴が確認されました(図3)。
• 40世代以上選抜を繰り返した結果、歩行活動量の低い系統を育成できました(以下、選抜系統)。その系統のあきらめ時間は、選抜を行わずに維持している系統(以下、非選抜系統)に比べて2～3倍長くなっていました(図4)。
• ビニールハウス内のナス栽培ほ場に放したところ、選抜系統は非選抜系統に比べて長くナス上に留まり、害虫であるアザミウマの増加を抑制しました(図5)。
• 本研究により、「害虫密度がまだ低い発生初期は(天敵が)定着しにくい」、「放すタイミングが難しい」という、多くの天敵に共通していた課題を解決できることが示されました。タイリクヒメハナカメムシだけでなく、他の天敵においても定着性の改良が飛躍的に進むことが期待されます。

本研究によって育成した選抜系統は、改良していない系統に比べて作物上の害虫密度が低い状況でも長く作物上に定着し、高い害虫防除効果を発揮することが確認されました。現在、この選抜系統を分析し、「すぐにあきらめない」性質をもたらす関連遺伝子を解明しているところです。関連遺伝子が特定されれば、マーカー育種等のより高度な育種技術を適用できるようになり、定着性をさらに向上させ、防除効果が持続する系統を育成することが可能になります。

今後は定着性の向上とともに、難防除害虫をたくさん食べることや低温条件での活動性など他の機能も強化した天敵系統が育成され、これまで天敵の利用が難しかった作物や栽培環境など多くの場面で活用されることにより、化学農薬のみに依存しない害虫被害ゼロ農業を実現し、「みどりの食料システム戦略」が掲げる化学農薬使用量(リスク換算)の低減や有機農業の取組面積の拡大、および農研機構が目標として掲げる「生産性向上と環境保全の両立」にも貢献することが期待されます。