大気中のCO2(二酸化炭素)濃度は年々上昇しており地球環境への影響が懸念されていますが、作物の病害に及ぼす影響はほとんど知られていません。東北農業研究センターでは、高CO2濃度の水田で生育したイネを用いて、CO2濃度の増加がいもち病および紋枯病の発生に及ぼす影響を、FACE(Free-Air CO2 Enrichment:開放系大気CO2増加)実験で明らかにしました。イネいもち病及び紋枯病は世界の稲作地帯に発生する主要病害で、その被害はイネの収量に大きく影響します。CO2濃度の増加がこれらの病害の感染に及ぼす影響についてこれまで検討された報告はなく、将来のイネ病害の発生リスクを評価することは重要です。
背景とねらい
大気中のCO2濃度の上昇が地球温暖化に関与しているといわれています。このCO2濃度は年々上昇し、100年後には現在よりも200～600ppm上昇すると予測され、地球環境への影響が懸念されています。CO2を原料にして光合成を営む植物にとって大気中のCO2濃度の上昇は大きな環境の変化であり、世界各地でCO2濃度の上昇が作物の生育や収量等に及ぼす影響が調査されていますが、作物の病害に及ぼす影響はほとんど知られていません。イネは世界の人口の約半分を養う重要作物であるため、CO2濃度の上昇がその主要病害であるイネいもち病および紋枯病の発生に及ぼす影響を検討することは重要です。そこで、水田にCO2ガスを放出したCO2濃度の高い環境でイネを生育させて、病害の発病程度を調査しました。
成果の内容・特徴
- 通常大気区(通常区、380ppm)と通常よりCO2濃度が約200ppm高い試験区(高CO2区、580ppm)で生育したイネに(図1)、それぞれいもち病菌を接種して、発現する葉いもち病斑数を調査しました。高CO2区で生育したイネは通常区に比べ葉いもち病斑数が多く発現し、葉いもちに感染しやすいことが明らかとなりました(図2)。
- イネのケイ酸含量が高いほどいもち病菌は感染しにくいことが知られています。高CO2区のイネは通常区よりケイ酸含量が低いため、CO2濃度が上昇するとイネはいもち病菌に感染しやすくなると考えられました(図3)。
- 高CO2区で自然感染したイネ紋枯病の発病株率は通常区より高くなりました(図4)。また、高CO2区のイネは通常区より茎数が多くなりました。茎数が多いと紋枯病の感染源である菌核が茎に付着しやすくなり感染が増加することや、茎数の増加により株内の湿度が高くなるため病斑の進展が速まり、隣接する株へも伝染しやすくなることが明らかとなっています。CO2濃度の増加による茎数の増加が、発病株増加の原因と考えられました。
本研究の成果は、アメリカ植物病理学会誌「Phytopathology」(2006年第4号)に掲載されました。
