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Title Bacillus subtilis IK-1080 によるイネいもち病の生物防除( 本文(Fulltext) )

Author(s) 田口, 義弘

Citation [日本植物病理學會報] vol.[69] no.[2] p.[85]-[93]

Issue Date 2003-05-25

Rights The Phytopathological Society of Japan (日本植物病理学会)

Version 出版社版(publisher version)postprint

URL http://hdl.handle.net/20.500.12099/29660

※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。

日植病報69: 85-93 (2003)

Jpn. J. Phytopathol. 69: 85-93 (2003)

Bacillus subtilis IK-1080によるイネいもち病の生物防除

田口義広1＊・百町満朗2・堀之内勇人1・川根太3

ABSTRACT

TAGUCHI, Y.1*, HYAKUMACHI, M.2, HORINOUCHI, H.1 and KAWANE, F.3 (2003). Biological control of rice blast dis-

ease by Bacillus subtilis IK-1080. Jpn. J. Phytopathol. 69: 85-93.

Bacillus subtilis strain IK-1080 was tested for practical use as a biological control agent against rice blast disease. When the

anatagonist B. subtilis IK-1080 was cultured with the rice blast fungus on potato sucrose agar plates, hyphal growth was greatly

suppressed. Blast fungal spores (103 spores/ml) were added to suspension solutions of B. subtilis IK-1080 at 1.0•~106, 5.0•~

107, 1.0•~108 and 5.0•~108 cfu/ml and left to germinate on cellophane on a water agar plate. The rate of both germination and

appressorial formation began to be suppressed at 1.0•~108 and 5.0•~107 cfu/ml of B. subtilis, respectively. At 5.0•~108 cfu/ml

of B. subtilis, germination and appressorial formation (62.3% and 11.2%, respectively) were much lower than those of the

controls (96.3% and 56.4%, respectively). When 5-ml suspensions of B. subtilis IK-1080 at the same concentrations as those

stated earlier were sprayed on plants at the 4.5-leaf stage of rice cultivar Koshihikari followed by spray inoculation with a sus-

pension of blast spores (1.0•~104 spores/ml), leaf blast was significantly suppressed by the antagonist at 5.0•~107 cfu/ml or

higher. The reduction in disease severity was strongly correlated with the suppression of appressorial formation (r=0.9374, p

<0.01). When a suspension of B. subtilis IK-1080 was applied to blast disease lesions that had formed on the leaves 14 days

after the inoculation with fungal spores, the mean length of the lesions at 7 days after application of the bacteria (13mm) did

not differ from that of lesions on control plants without bacteria. However, two applications of a suspension IK-1080 on leaves,

before inoculation with fungal spores and 14 days later, greatly reducted mean lesion length (6mm). In a paddy field experi-

ment with yearly outbreaks of blast disease in 2000, a suspension 1.0•~108 cfu/ml of IK-1080 was sprayed on leaves of rice

plants just before heading and again 9 and 18 days after heading. Disease severity was suppressed by more than half. Good

results were also obtained (in 2001) in the same paddy field with a suspension of 1.0•~108 and 5.0•~108 cfu/ml of B. subtilis IK-

1080 sprayed on leaves of plants just before heading and at 13 days and 23 days after heading. B. subtilis IK-1080 at 1.0•~108

and 5.0•~108 cfu/ml reduced disease seventies to 13.8 and 7.7, respectively, with high protective values of 52.5 and 73.5,

respectively.

(Received June 18, 2002; Accepted October 16, 2002)

Key words: antagonistic microorganism, Bacillus subtilis IK-1080, biological control, rice blast disease.

緒言

Pyricularia grisea22)によるイネいもち病は,稲作を行う

上で最も被害の大きい病害である20).近年,消費者の良質

米志向から,いもち病に対して感受性が高いコシヒカリや

あきたこまち等の品種の栽培面積が多くなり,本病を防除

しないで栽培することは極めて難しい状況にある.いもち

病の防除には様々な方法が行われているが,中でも化学農

薬に頼るところが最も大きい3,7,18,29,30).

しかし,一方では食品の安全性,環境への化学汚染等の

懸念から化学農薬の使用量を減らした環境保全型の防除技

術が求められている.このため本病害に対しても多系品種

利用11)や施肥方法の改善26,28)など,様々な技術が開発さ

れている.

1岐阜県農業技術研究所(〒501-1152岐阜市又丸729)Gifu Research Institute for Agricultural Sciences, 729 Matamaru, Gifu 501-

1152, Japan.

2岐阜大学(〒501-1193岐阜市柳戸1-1) Faculty of Agriculture, Gifu University, 1-1 Yanagido, Gifu 501-1193, Japan.

3出光興産(株)(〒107-0064東京都港区北青山1-3-6) Idemitsu Kousan Co . L, T, D 1-3-6 Kita-aoyama, Minatoku, Tokyo, 107-

0064, Japan.

*Corresponding author (E -mail: yos_taguchi@ybb .ne.jp)

86 日本植物病理学会報第69巻第2号平成15年5月

化学農薬を使用しない防除法の一つとして,稲作におい

ても拮抗微生物を用いた生物防除の研究が行われてき

た13-16,21).例えば,Pseudomonas plantariiによるイネ苗立

枯細菌病に対してBurkuholderia gladioliを用いた防除の

研究が行われ,実際に種子消毒に用いられている19).ま

た,いもち病に対する拮抗微生物としてTrichoderma roseum,

T. harzianum, Chaetomium globosum, Micromonospora sp.

等8種類の糸状菌27)やPseudomonas fluorescens, Bacillus

spP.等の細菌が知られている12-17,24,27).さらに,P.

fluorescensを種子に処理して播種すると,いもち病や紋枯

病の発病が抑制される例や2,21,32),葉への処理によってい

もち病に対し抵抗性が誘導されるとの報告もある25).しか

し,これらの報告の多くは,実験室レベルでのいもち病菌

に対する拮抗作用,胞子の発芽阻害あるいは幼苗や施設内

での発病抑制効果について述べたもので,一般圃場を用い

ての葉いもちおよび穂いもちの発病抑制に関したものでは

ない.

そこで,筆者らはB. subtilisがいもち病菌に対して高い

抗菌活性を有する23)ことに着目し,トマト,イチゴおよ

びナスの灰色かび病やうどんこ病に対して農薬登録されて

いるB. subtilis IK-1080株8)のいもち病に対する発病抑制

効果を調べた.本研究ではいもち病菌の感染や増殖を抑制

する重要な要因である胞子の発芽,付着器の形成および菌

叢の生育に対する影響,さらには葉いもち病斑の拡大と胞

子形成に与える影響を調べ,B. subtilis IK-1080による圃

場レベルでの葉いもちおよび穂いもちの生物防除エージェ

ントとしての可能性を検討した.

実験材料および方法

供試微生物およびイネ品種本試験では,拮抗微生物と

してB. subtilis IK-1080製剤(ボトキラー水和剤(R),以下

IK-1080という)を供試した.また,イネ(Oryza sativa

L.)品種は実験室レベルではコシヒカリを,圃場試験では

キヌヒカリおよびあきたこまちを用いた.

いもち病菌の菌叢の生育抑制供試いもち病菌をジャガ

イモ・シュクロース寒天(Potato sucrose agar: PSA)平

板上で8日間培養し形成した菌叢を直径3mmのコルク

ボーラーで打ち抜いて菌叢片とし,直径9cmのペトリ皿

に作成したPSA平板の中央に置床した.同時にIK-1080

を滅菌水に懸濁して菌濃度1.0×108 cfu/mlとした懸濁液

を,白金耳で移植菌叢片をはさんで2cm離した位置に平

行に2本,長さ4cmに線画した.これを25℃ の恒温室

で培養し,2, 4, 6, 9および11日後に菌叢の幅(半径)

を測定し,IK-1080によるいもち病菌の菌叢の伸長抑制効

果を調べた.

いもち病菌胞子の発芽および付着器形成抑制いもち病

菌を9cmのペトリ皿に作成したオートミール平板に移植

して25℃ で10日間培養した.この培地の表面に滅菌水を

入れて菌叢表面に形成された菌糸を毛筆で洗い落とし,こ

れをBL-Bランプ(National FL 15BL-B)照射下に2日間

置いて胞子を形成させた.次に,上記のIK-1080を滅菌水

に懸濁して菌濃度1.0×106 cfu/ml, 5.0×107 cfu/ml, 1.0

×108 cfu/ml, 5.0×108 cfu/mlおよび1.0×109 cfu/mlに

調整した懸濁液を作成した.それぞれの濃度の懸濁液に,

いもち病菌の胞子濃度を1.0×105個/mlとなるように混濁

させ,2ml採取して直径9cmの素寒天(WA)平板上に

敷いたセロファン上に薄く広げた.25℃ の恒温室に8時

間静置した後,顕微鏡下で胞子の発芽率と付着器の形成率

を調べた.

次に,上記と同様にしてIK-1080の菌濃度5.0×107 cfu/

mlおよび1.0×108 cfu/mlの懸濁液を作成直後および24時

間後に,いもち病菌胞子を混濁させた.この混濁液2ml

を採取し上記と同様にセロファン上で発芽させ,8時間後

の胞子の発芽率と付着器の形成率を調べた.

葉いもちの発病抑制 15cmのポットで育苗し4.5葉期

となったイネ株に,菌濃度1.0×108 cfu/mlのIK-1080の

懸濁液を株当たり5mlハンドスプレーを用いて散布し

た.処理区は以下の4区を設定した.(1)散布2時間後に,

前記と同様に濃度1.0×104個/mlとなるように調整したい

もち病菌胞子の懸濁液を株当たり3mlハンドスプレーを

用いて噴霧接種した区,(2)上記のいもち病菌胞子の懸濁液

にIK-1080が1.0×108 cfu/mlとなるよう調整した液をイ

ネ株に噴霧接種した区(同時接種区),(3)蒸留水のみを株

当たり5ml散布してからいもち病菌胞子を噴霧接種した

区(無処理区),および(4) IK-1080もいもち病菌も接種し

ない区(無接種区)を設置した.これらのイネ株はいもち

病菌接種後,25℃ の湿室に22時間静置した後に取り出

し,野外からの飛散胞子による感染を防止するためハウス

内(温度20-28℃)で管理した.接種8日後に上位展開第

2, 3葉の進展型病斑数を調べ,14日後には葉いもちの発

病度を調べた.なお,発病度はTable 1に示す基準によっ

て階級値化し,平均値を求めた.各区の供試株数は8株と

し,3反復で試験を行った.

次に,菌濃度が葉いもちの発病に及ぼす影響を調べた.

菌濃度を1.0×106, 5.0×107, 1.0×108, 5.0×108および

1.0×109 cfu/mlに調整したIK-1080の懸濁液を200ml作

成し,各濃度の懸濁液をイネ1株当たり5mlハンドスプ

レーを用いて散布した.これらのイネ株に,1.0×104個/

Jpn. J. Phytopathol. 69 (2). May, 2003 87

Table 1. Criteria for index of disease severity of rice leaf blasta)

a) Disease severity index was calculated from the disease condition of the rice plants in hills and percent-age of area of the lesions.

mlの濃度に調整したいもち病菌の胞子懸濁液を株当たり

3ml噴霧接種した.いもち病菌胞子の接種14日後に,葉

いもちの発病度を調べた.なお,対照としてIK-1080の懸

濁液を散布しない無処理区を設置した.各区の供試株数は

4株で3反復行った.

葉いもちに対する発病抑制効果の持続日数を調べるた

め,いもち病菌胞子の噴霧接種を行う1, 3, 5および7

日前に1.0×108 cfu/mlに調整したIK-1080の懸濁液を株

当たり5ml散布した.また,無処理区は蒸留水のみを株

当たり5ml散布した.これらのイネ株にいもち病菌胞子

懸濁液を株当たり3ml噴霧接種し,14日後に葉いもちの

発病度を調べた.各区の供試株数は4株とし3反復行っ

た.

葉身上の病斑の拡大と胞子形成に及ぼす影響 4.5葉期

のイネ株に,あらかじめ菌濃度1.0×108 cfu/mlのIK-1080

の懸濁液を散布した区と無散布区を設置し,それぞれ36株

を供試した.これらの株にいもち病菌胞子を1.0×104個/

mlに調整した懸濁液を3ml噴霧接種し,葉いもちの病斑

を形成させた.葉身上の病斑が明瞭となった14日後に同じ

菌濃度のIK-1080の懸濁液を,株当たり8mlハンドスプ

レーを用いて散布した区を設置した.また,対照として水

のみを散布した無処理区を設置した.IK-1080の散布後7

および14日目に病斑の長さを測定し,病斑の伸長におよぼ

す影響を調べた.供試葉数は10葉とし3反復行った.

次に,6葉期のイネの葉に形成された葉いもちの病斑上

に,菌濃度を1.0×108 cfu/mlに調整したIK-1080の懸濁

液を株当たり8ml散布した.散布3時間後,25℃ の湿室

に20時間静置して胞子を形成させた.対照として水のみを

噴霧した無処理区を設置した.胞子を形成した病斑10片を

切り取り4mlの水の中に浸漬し,超音波洗浄機で15分間

処理し,胞子を病斑から離脱させた.この胞子懸濁液

1.5mlを採取しマイクロスライドグラスを用いて胞子を

数え,病斑面積100mm2当たりの形成胞子数に換算し,

無処理区と比較した.試験は3反復行い平均値を求めた.

本田における穂いもちの発病抑制効果 2000年の5月～

9月に岐阜県白川町の山間地域のいもち病が常発する水田

において,穂いもちに対するIK-1080の発病抑制効果を調

べた.品種はキヌヒカリを供試し,播種後45日の苗を用

い,栽植密度を30cm×18cmとして5月24日に機械田植

えした.出穂日は8月9日,収穫日は9月11日であった.

施肥量は窒素,燐酸およびカリを成分で10a当たりそれ

ぞれ8, 8および10kgとした.

IK-1080の散布回数と穂いもちの発病抑制効果との関係

を明らかにするため,散布回数を1回のみの区と2および

3回行った区を設けた.1回散布区は8,月16日に,2回散

布区は8月5日(出穂前4日)と16日に,3回散布区は8

月5, 16および25日に行った.対照区としてIK-1080を散

布しない無処理区を設けた.各区の供試面積は10aで,

いずれの区も田植えから収穫まで殺菌剤は使用しなかっ

た.なお,IK-1080はいずれも菌濃度1.0×108 cfu/mlの

懸濁液を10a当たり各々2001散布した.収穫直前の9月

7日に各区の発病穂率と発病度を調べた.穂いもちの発病

率は各区内の3ヵ所から1ヵ所当たり20株(400穂)を,

発病度は各区内の3ヵ所から1ヵ所当たり150穂を無作為

に抽出して,そのうちの400穂を調べ,算出した.発病度

の算出は次式によった.発病度=((0×a+1×b+2×c+3

×d+4×e)/4× 全調査穂数)×100.ここでaは無発病穂

数,bは1/3以下の発病穂数,cは1/3～2/3までの発病

穂数,dは2/3以上の発病穂数,eは穂首いもち発病穂数

を示す.

2001年の5月～8月に,2000年と同じ水田においてIK-1080

の懸濁液の菌濃度と穂いもちの発病抑制効果との関係を調

べた.イネ品種はあきたこまちを供試し,田植えは5月13

日に行った.出穂日は7月20日で,収穫日は8月29日であ

った.この試験では播種後21日の苗を移植し,栽植密度と

施肥量は2000年と同じにした.IK-1080の懸濁液の菌濃度


は1.0×108 cfu/mlおよび5.0×108 cfu/mlの2濃度と

し,10a当たり2001を散布した.散布は7月16日,8月

3および13日に行った.対照区として化学農薬を散布した

慣行防除区と農薬を散布しない無防除区を設けた.慣行防

除区は,育苗箱で育てた苗にプロベナゾール箱粒剤を

509/箱施し,本田には7月10日にピロキロン粒剤を,8

月5日にカスガマイシン・フサライド粉剤をそれぞれ

4kg/10a散布した.穂いもちの発病は8月15, 22および

29日に各々の区の発病穂率と発病度を調べた.発病度は

2000年と同様の方法で算出した.

実験結果

いもち病菌の菌叢の生育抑制

IK-1080を線画したPSA平板上でのいもち病菌の菌叢

の半径は,培養2日と6日後に1.6mmで,11日後でも

3mmであった.一方,無処理区では培養2日後に

3.3mm, 4日後に9.8mm, 6日後に17.3mmおよび11

日後には37mmであった(Fig.1).このようにIK-1080

はいもち病菌の菌糸の生育を著しく抑制した.

いもち病菌胞子の発芽および付着器形成抑制効果

IK-1080の菌濃度1.0×106 cfu/mlの懸濁液に,いもち

病菌胞子を混濁させたときの胞子発芽率は95.2%, 5.0×

107 cfu/mlでは95.2%, 1.0×108 cfu/mlでは81.5%, 5.0

×108 cfu/mlでは62 .3%および1.0×109 cfu/mlでは50.6

%となった(Fig. 2).また,付着器形成率は各々の濃度

で52.6, 38.4, 18.6, 11.2および5.2%であった.一方,

無処理区のいもち病菌の胞子の発芽率と付着器形成率は,

それぞれ96.3%と56.4%であった.このようにIK-1080の

Fig. 1. Suppression of hyphal growth of blast fungus by Bacillus

subtilis IK-1080 cultured on potato sucrose agar plates.

Mycelial inoculum (3-mm diameter) was placed in the

center of the plate, and IK-1080 was streaked in two

parallel lines 2cm from the center of the plate. Plates

were kept at 25•Ž.

Fig. 2. Effects of various concentrations of Bacillus subtilis

IK-1080 on germination of blast fungal spores, appres-

sorial formation and severity of leaf blast disease. Sus-

pension of IK-1080 was sprayed on 4.5-leaf-stage cv.

Koshihikari plants, followed by spray inoculation with

a suspension of blast fungal spores. A) Cellophane was

placed on a 9-cm water agar plate, and 2ml of spore

suspension was poured on top of the cellophane, and

the rates of germination and appressorial formation

were calculated after 8hr at 25•Ž. B) Disease severity

was assessed 14 days later. Different letters indicate

significant differences at p=0.05 as determined by

Student's t test.

菌濃度が増すにつれて発芽率と付着器形成率が低下した

が,1.0×108 cfu/ml以上の濃度で対照区との間に有意差

が認められ,特に付着器形成の抑制が著しかった(Fig.

2).

次に,24時間前にIK-1080の菌濃度を5.0×107および

1.0×108 cfu/mlに調整した懸濁液に,いもち病菌胞子を

混濁させたときの8時間後の胞子発芽率と付着器形成率

は,それぞれ28.0%と3.0%および28.9%と1.4%であった

(Fig. 3).また,直前に作成した懸濁液中では,それぞれ

の濃度で35.0%と6.0%および39.3%と11.9%となった.

一方,いもち病菌胞子を滅菌水で懸濁した無処理区ではそ

れぞれ38.2%, 17.9%であった.このように24時間静置し

ておいたIK-1080の懸濁液の方が,作成直後の懸濁液より

も胞子の発芽および付着器の形成を顕著に抑制した.

葉いもちの発病抑制効果

IK-1080の処理方法の違いが葉いもちの発病抑制効果に

及ぼす影響を検討した.菌濃度1.0×108 cfu/mlの懸濁液

を散布し,2時間後にいもち病菌胞子を噴霧接種した区の


Concentration of IK-1080 (cfu/ml)

Fig. 3. Effects of addition of blast fungus spores to the sus-

pension of Bacillus subtilis IK-1080 just after prepara-

tion of the solution and at 24hr after preparation on

rates of germination and appressorial formation. The

fungal spore suspension (2ml) was poured on top of

cellophane placed on plate of water agar. Germination

and appressorial formation were calculated after 8hr

at 25•Ž. Different letters indicate significant differ-

ences at p=0.05 as determined by Student's t test.

葉いもちの進展型病斑数と発病度は,それぞれ14.0個と

1.1であった(Table 2).いもち病菌胞子をIK-1080の懸

濁液の中に混濁させてイネ株に噴霧接種した区では,それ

ぞれ7.5個と1.1となった.一方,無処理区ではそれぞれ

31.0個と4.5であった.このように両処理区とも顕著な発

病抑制効果が認められた.

次に,IK-1080の菌濃度が葉いもちの発病抑制に及ぼす

影響を調べた.菌濃度が1.0×106 cfu/ml区の葉いもちの

発病度は3.9で,無処理区との有意な差がなかった.5.0×

107 cfu/ml区では1.8, 1.0×108 cfu/ml区では1.0, 5.0×

Days after IK-1080 spray

Fig. 4. Relationship between the duration from treatment

with IK-1080 suspension until inoculation with the

blast spores and the suppressive effect on disease. A

suspension (5ml) of 1.0•~108 cfu/ml of IK-1080 was

sprayed on each 5.5-leaf-stage cv. Koshihikari plant

1 day, 3, 5 and 7 days before inoculation with blast

fungus. After inoculation, plants were kept in a moist

chamber for 22hr, then kept in a greenhouse. Disease

severity was examined 14 days after fungal inocula-

tion. Different letters indicate significant differences

at p=0.05 as determined by Student's t test.

108 cfu/ml区では0.7および1.0×109 cfu/ml区では0.4と

なり,無処理区における発病度4.1との間に有意差が認め

られた(Fig. 2).このようにIK-1080懸濁液の菌濃度が

高くなるほど発病抑制効果が高くなった.

IK-1080の懸濁液を散布した後の日数と葉いもちの発病

抑制の関係を調べた.IK-1080を散布した区の発病度は,

いもち病菌胞子を接種する1日前散布区が1.5, 3日前散

布区が0.8, 5日前散布区が0.7および7日前散布区が4.5

となった(Fig. 4).一方,無処理区における葉いもちの

発病度は4.7であった.このようにIK-1080の懸濁液を散

Table 2. Effect of treatment with Bacillus subtilis IK-1080 suspension before inoculation with blast

fungal spores on suppression of leaf blast diseasea)

a) Plants were kept in a moist chamber for 22hr after inoculation with pathogen, and number of lesions

and disease severity were examined 8 and 14 days later, respectively.

b) Five ml of a solution containing 1.0•~108 cfu/ml of IK-1080 was sprayed on each plant of cv. Koshi-

hikari at the 5.5-leaf stage 2hr before inoculation with fungal spores.

c) A mixed solution of IK-1080 and rice blast fungal spores was applied to each plant.

d) Different letters a, b, c and d indicate significant differences at p=0.05 as determined by Student's t

test.


布した区では,無処理区と比べ散布5日後までの発病度は

顕著に低かったが,7日後には差が認められなかった.

葉身上の病斑の拡大と胞子形成に及ぼす影響

いもち病菌の接種前にIK-1080の懸濁液を散布するとと

もに,病斑にもIK-1080を散布した区の病斑長は病原菌接

種7日後には5.7mm, 14日後には12.0mmであった.

一方 ,IK-1080を病斑に散布しなかった区ではそれぞれ

8.3mmと19.3mmで処理間に有意差が認められた.ま

た,いもち病菌の接種前にIK-1080を散布せずに,病斑の

みに処理した区の7日後の病斑長は13.3mm, 14日後は

26.2mmであり(Fig. 5),無処理区のそれぞれ13.4mm

と23.6mmとの間に有意な差はなかった.また,病斑上

に形成されたいもち病菌の胞子数も,IK-1080散布区が面

積100mm2当たり23,300個,無処理区が17,000個で,両

者の間に有意な差はなかった.

穂いもちの発病抑制効果

本田におけるIK-1080の散布回数と穂いもちの発病抑制

効果を2000年と2001年の2年にわたって調べた.2000年8

月16日に1回のみIK-1080の懸濁液を散布した区の9月7

日の発病穂率は40%, 8月5および16日の2回散布した区

では30.4%, 8月5, 16および25日の3回散布した区では

Fig. 5. Suppressive effect of treatments with Bacillus subtilis

I K-1080 suspension on growth of blast lesions on

leaves of rice plants of cv. Koshihikari. Bs-Bs: IK-1080

suspension was sprayed on leaves before inoculation

with fungal spores and applied again to the blast

lesions 14 days after inoculation. Bs-Co: IK-1080 sus-

pension was sprayed on leaves only before inoculation

with blast fungal spores. Co-Bs: IK-1080 suspension

was not sprayed on leaves before inoculation with blast

fungal spores but was applied to blast lesions 14 days

after inoculation. Co-Co: IK-1080 suspension was not

sprayed on leaves before inoculation of fungal spores

or on lesions after inoculation. Different letters indi-

cate significant differences at p=0.05 as determined

by Student's t test.

10.3%であった.また,発病度はそれぞれ11.8, 9.2およ

び4.4であった(Fig. 6).一方,無処理区における発病穂

率と発病度は,それぞれ69.0%と29.7であった(Fig. 6).

このように3回散布区で最も発病抑制効果が高かった.

2001年の試験で,IK-1080の菌濃度を1.0×108 cfu/ml

とした区の8月15, 22および29日の発病穂率はそれぞれ

11.3, 32.8および85.3%で,発病度はそれぞれ4.0, 13.8

および39.6となった(Fig. 7).菌濃度を5.0×108 cfu/ml

とした懸濁液を散布した区の発病穂率はそれぞれ6.6,

18.5および34.0%で,発病度はそれぞれ2.3, 7.7および

11.9であった.慣行防除区では発病穂率はそれぞれ7.8,

10.9および26.8%で,発病度はそれぞれ2.5, 3.3および

11.4であった.一方,無防除区では発病穂率はそれぞれ

25.8, 59.8および93.9%,発病度はそれぞれ9.9, 28.1お

よび63.3であった(Fig. 7).このようにIK-1080の菌濃

度を変えて処理しても,穂いもちの高い発病抑制効果が認

められた.また,菌濃度が5.0×108 cfu/mlの懸濁液を散

Fig. 6. Effect of number of treatments with Bacillus subtilis 1K-1080 suspension on rate of fungal infection and severity of panicle blast. Heading started on 7 August, and rate of infection with panicle blast (A) and disease severity (B) were surveyed on 9 September. See Table 1 for criteria for estimating disease severity. Plants were treated with IK-1080 suspension solution one (16 August), two (4 and 16 August) or three times (4, 16 and 25 August). Different letters indicate significant differences at p=0.05 as determined by Student's t test.


Fig. 7. Effect of different concentrations of Bacillus subtilis

I K-1080 suspension for treatment of rice plants cv.

Akitakomachi in paddy field on fungal infection and

disease severity of panicle blast. (A) effect on fungal

infection and (B) effect on disease severity. Suspen-

sion of either 1.0•~108 and 5.0•~108 cfu/ml of IK-1080

were sprayed on rice plants on 16 July (before head-

ing) and on 3 and 13 August at 200L/1000m2. See

Table 1 for criteria estimating disease severity. Differ-

ent letters indicate significant differences at p=0.05

as determined by Student's t test.

布した区の方が1.0×108 cfu/mlの懸濁液を散布した区よ

りも穂いもちの発病抑制効果は高く,慣行防除区と差がな

かった.

考察

B. subtilisは多くの糸状菌の生育や胞子の発芽を抑制す

ることが報告されている1,2,12,19,23).本研究において供試

したIK-1080も,正田23)がB. subtilis NB22で報告したの

と同様にPSA平板上でいもち病菌の生育を著しく抑制し

た.また,IK-1080の懸濁液中での胞子の発芽率が著しく

低下したことから,IK-1080は抗菌物質を産生することが

示唆された.同時に付着器の形成も著しく抑制されたこと

から,IK-1080の病原菌に対する発病抑制機作は,複数存

在すると考えられた.

IK-1080の菌濃度が5.0×107 cfu/mlでいもち病菌胞子

の付着器の形成抑制が認められたが,1.0×108 cfu/ml以

上になるとその効果はより顕著に現れるとともに,胞子の

発芽率も急激に低下した.また,ポット試験での葉いもち

に対するIK-1080の発病抑制効果は,懸濁液の菌濃度が

5.0×107 cfu/ml以上で認められ,1.0×108 cfu/ml以上に

なるとその効果はより著しかった.これらの濃度は分生胞

子の発芽率が急激に低下し,付着器の形成が著しく抑制さ

れる濃度と同じであった.これらのことから葉いもちの発

病を抑制する現象と発芽および付着器の形成を抑制する現

象とは密接に関係していると考えられた.また,IK-

1080の懸濁液の散布当日にいもち病菌胞子を接種したイ

ネ株より,3および5日を経過して接種したイネ株の方が

いもち病の発病が著しく少なかった.これらの結果は,正

田24)が指摘しているようにIK-1080がiturin Aおよび

surfactinのようないもち病菌に高い抗菌作用を持つ物質

を産生していることを示唆している.しかし,自然環境下

において,2次代謝産物として産生される抗菌物質等が,

いもち病菌に抗菌性を示すのに十分な量が産生されるとは

考え難く,IK-1080の産生する抗菌物質のみがいもち病菌

に作用し発病抑制効果を発現しているりではないと思われ

る.むしろ,葉上に付着したいもち病菌胞子の活性抑制や

イネ体上での定着の阻害など複数の作用により発病抑制効

果が発現されているものと推察された8).一方 ,IK-1080の懸濁液をイネ葉に散布してから2時間

後にいもち病菌胞子を接種した方が,散布直後に接種する

よりも発病が抑制された.IK-1080は芽胞の形態で散布さ

れるため,効果を発揮するまでラグ時間が発生し,このラ

グ時間が発病抑制効果に重要な影響をもたらすと思われ

た.本試験ではIK-1080の懸濁液を散布した時に,既に展

開している葉での感染は抑制できたが,散布7日以降に新

たに出た葉では発病を抑制できなかった.イネは5～7日

で1枚の葉が出る4,10,31)ことから,IK-1080は新葉上に十

分に移行しないこと,およびイネに全身的な抵抗性を誘導

する作用がないことを示している.すなわちIK-1080を用

いて葉いもちを防除するためには,約6日間隔で本菌を散

布する必要がある.一方,IK-1080の懸濁液を感染前と発

病後に連続して散布すると,葉いもち病斑の拡大が顕著に

抑制され胞子形成量も少なくなった.これらのことは,

IK-1080の連続した散布によって発病抑制効果が高まるこ

とを示している.今後は散布時刻,散布間隔および散布回

数についてもさらに検討が必要である.

拮抗微生物を用いた穂いもちの防除についてはPseudo-

monas fluorescensで報告されている32)が,B. subtilisでは

見当たらない.イネは出穂から収穫するまでの日数が約40

日間である.いもち病菌の感染が収穫量に直接影響する期

間は,出穂25～30日後まで6,9)とされ,この間のいもち病


菌の感染を抑制すれば被害を抑制できると考えられた.本

試験では,葉いもちで発病抑制効果が認められたIK-1080

の菌濃度1.0×108 cfu/mlの懸濁液を,出穂期から10日間

隔で3回散布すると穂いもちでも著しい発病抑制効果が認

められた.また,菌濃度を5倍の5.0×108 cfu/mlとする

とさらに効果が高まり,慣行防除区と差がなかった.これ

らの結果は,IK-1080を連続して散布することによって発

病抑制効果が維持されることを示している.

拮抗微生物をイネ株に処理する方法として,(1)種子粉

衣,(2)浸漬処理および(3)直接散布が報告されてい

る2,15,17,24,32).P. fluorescensを種子に処理して播種すると

イネに抵抗性が誘導される25).また,P. fluorescensはイネ

の種子に処理あるいは葉面散布されると,イネ体上で増殖

して顕著な発病抑制効果を示す32).Mewら17)はいもち病

菌に抗菌作用を有する2種類のBacillus属菌を種子に処理

して播種し,110日後も葉面から高率に分離されたとして

いる.今後,IK-1080を種子処理や葉面散布したときに本

菌がイネ株上においてどのように生存しているかを明らか

にする必要がある.さらに,いもち病菌の感染は葉上の結

露時間にも左右されるため5,31),葉上の結露中における

IK-1080の挙動についても詳細な解明が必要と考えられ

た.また,IK-1080を散布した水田でCladosporium属菌

が多発生し,籾の表面が煤状になった穂も認められた(田

口ら,未発表).今後は,IK-1080処理が他の糸状菌の発

生にどのように影響を与えるかも検討が必要である.その

ほかIK-1080が産生する抗菌物質の同定,および散布後の

葉上における菌密度の推移や抗菌物質の存在なども明らか

にする必要がある.

摘要

イネいもち病に対するBacillus subtilis IK-1080の生物防

除エージェントとしての実用性を明らかにするため,本試

験を行った.いもち病菌を拮抗微生物B. subtilis IK-

1080株とPSA平板上で対峙培養すると,菌糸の生育を著

しく抑制した.菌濃度1.0×106, 5.0×107, 1.0×108, 5.0

×108および1.0×109 cfu/mlのIK-1080懸濁液にいもち

病菌胞子を1.0×103個/mlになるように混濁させてセロフ

ァン上で発芽させると5.0×107 cfu/mlで胞子の付着器形

成が,また,1.0×108 cfu/mlで発芽率が抑制され始め

た.5.0×108 cfu/mlでは付着器形成率と発芽率はそれぞ

れ11.2および62.3%と対照の56.4, 96.3%に比べ著しく低

下した.前述と同じ菌濃度の懸濁液5mlを4.5葉期の品種

コシヒカリの葉に散布した後,1.0×104個/mlに調整した

いもち病菌の胞子懸濁液を噴霧接種すると菌濃度が5.0×

107 cfu/ml以上で葉いもちに対する有意な発病抑制効果が

認められた.また,発病度の抑制割合と付着器形成の抑制

率との間には高い相関関係(r=0.9374, p<0.01)が認め

られた.いもち病菌胞子の接種14日後に形成された葉いも

ち病斑にIK-1080を散布すると7日後の病斑長は13mm

でB. subtilisを散布しなかった対照区と差がなかった.一

方,いもち病菌の接種前と接種14日後に2回散布すると病

斑長は6mmとなり,病斑の伸長が顕著に抑制された.こ

れらのことから,IK-1080を利用して葉いもちを防除する

ためには,病原菌が侵入する前に処理する必要があった.

2000年に,山間地域のいもち病常発水田において,1.0×

108 cfu/mlに調整したIK-1080の懸濁液を出穂直前,出穂

9日および18日後に散布したところ,対照の無処理区の穂

いもちの発病度が29.7に対して,処理区では10.3となり,

防除価も65.3と高い発病抑制効果が認められた.また,

2001年に同じ水田で1.0×108 cfu/mlと5.0×108 cfu/ml

のIK-1080懸濁液を出穂直前,出穂13および23日後の3回

散布したところ,穂いもちの発病度は対照の無処理区が

29.1に対し,それぞれの処理濃度で13.8, 7.7となり,防

除価も52.5, 73.5と高く,いずれも発病抑制効果を示し

た.

謝辞

本研究を進めるに当たり,貴重なご助言をいただいた

(独)農業技研究機構東北農業研究センター小泉信三博士

に深甚なる感謝の意を表する.

引用文献

1. Ferrira, J.H.S., Matthee, F.N. and Thomas, A.C. (1991). Biological control of Eutypa lata on grapevine by an antagonistic strain of Bacillus subtilis. Phytopathology 81: 283-287.

2. Gnanamanickam, S.S. and Mew, T.W. (1992). Biological control of blast disease of rice (Oryzae sativa L.) with antagonistic bacteria and its mediation by a Pseudomonas antibiotic. Ann. Phytopath. Soc. Japan 58: 380-385.

3. Goriach, J., Volrath, S., Knaut-Beiter, G., Hengy, H., Beckhove, U., Kogel, K.H., Oostendorp, M., Staub, T., Ward, E. and Kessmann, H. (1996). Benzothiadiazole, a novel class of inducers of systemic acquired resistance, activates gene expression and disease resistance in wheat. The Plant Cell 8: 629-643.

4. 後藤和夫・平野喜代人・大畑貫一(1961).イネの葉位と

葉イモチ罹病度.岡山農試臨時報 58: 77-88.

5. 橋本晃・平野喜代人・松本和夫(1984).シミュレーシ

ョンによる葉いもちの発生予察に関する研究.福島農試

特報 2: 1-104.


6. 平野喜代人・後藤和夫(1963).枝梗いもちの発病機構並

びに生態に関する研究.農技研報 C16: 1-56.

7. 石山哲哉(1965).有機水銀の化学構造と殺菌作用.日植

病報3(記念号): 81-88.

8. 川根太(2000).微生物殺菌剤「ボトキラー水和剤」の

開発.微生物農薬(山田昌雄編).pp. 136-146,全農協,

東京.

9. 勝部利弘(1964).いもち病による水稲の被害機構に関す

る研究.第1報穂いもちの罹病率と収量構成要素並びに

玄米品質との関係.東北農試研報 39: 55-96.

10. 加藤肇・佐々木次雄(1974).イネいもち病の疫学的研

究.農技研報 C28: 1-61.

11. Koizumi, S. (1994). Effect of field resistance on leaf blast development in mixtures of susceptible and resistant rice cultivars. Ann Phytopath. Soc. Japan 53: 28-38.

12. Kunitake, S., Matsuyama, N. and Wakimoto, S. (1988). Production of proteinous anti-fungal substance (s) by Pseudomonas avenae Manns. Ann. Phytopath. Soc. Japan 54: 640-642.

13. 前川和正・相野公孝(1996).イネいもち病に対して発病

抑制効果を示す根内細菌の選抜.日植病報62: 618(講

要).

14. 前川和正・相野公孝(1997).イネ以外の植物のいもち病

菌の前接種によるイネ葉いもちの発病抑制.日植病報63:

220(講要).

15. 前川和正・相野公孝(1998).イネ葉いもちを抑制する蛍

光性シュードモナスのイネ苗での定着性.日植病報64:

336(講要).

16. Mew, T.W. and Rosales, A.M. (1986). Bacterization of rice plants for control sheath blight caused by Rhizoctonia solani. Phytopathology 76: 1260-1264.

17. Mew, T.W. and Rosales, A.M. (1992). Control of Rhizoctonia sheath blight and other disease of rice by seed bacterization. In Biological Control of Plant Disease.

(Tjamos, E.S., et. al., eds.). pp. 113-123, Plenum Press, New York.

18. 見里朝正(1965).植物病害防除のための抗生物質.日植

病報3(記念号): 75-80.

19. 宮川久義(2000). Burkuholderia gladioli特にその病原喪

失株によるイネ苗立枯細菌病の発病抑制.日植病報 66:

232-238.

20. 農林水産省農産園芸局(1960～1997).植物防疫課植物防

疫年報.

21. Rosales, A.M., Thomashow, L., Cook, R.J. and Mew, T.W. (1995). Isolation and identification of antifungual metabolites produced by rice-associated antagonistics Pseudomonas spp. Phytopahology 85: 1028-1032.

22. Rossman, A.Y., Hoeard, R.J. and Valent, B. (1990). Pyricularia grisea the correct name for the rice blast disease fungus. Mycologia 82: 809-512.

23. 正田誠(1998).枯草菌による生物防除のメカニズム.

植物防疫 49: 178-183.

24. Sitther, V. and Gnanamanickam, S.S. (1996). Biological control of blast disease of fingermillet (Eleusine coracana L.) and an analysis of fertility of Magnaporthe grisea. Curr. Sci. 71: 144-147.

25. Smith, J.A. and Metraux, J.P. (1991). Pseudomonas syringae

pv. syringae induces systemic resistance to Pyricularia oryzae in rice. Physiol. Mol. Plaut Path. 39: 451-461.

26. 鈴木穂積(1969).いもち菌胞子の動態およびそれによる

発生予察法.北陸農試研報 10: 1-118.

27. Sy, A.A., Albertini, L. and Moletti, M. (1991). Biological control of rice leaf blast. In Rice Blast Disease. (Zeigler, R.S., Leong, S.A. and Teng, P.S., eds.). pp. 521-527, CAB International, Manila.

28. 徳永芳雄(1965).水稲の代謝生理といもち病の関係.東

北農試研報 32: 61-88.

29. Watanabe T. (1977). Effect of probenazole (oryzaemate) on each stage of rice blast fungus (Pyricularia oryzae Cavara) in its life cycle. J. Pest. Sci. 2: 395-404.

30. 横山佐太正(1981).イネいもち病の総合防除.植物防疫

35 (4): 26-31.

31. 吉野嶺一(1979).いもち病菌の侵入に関する生態学的研

究.北陸農試研報 22: 163-221.

32. Vidhyasekaran, P., Rabindran, R., Muthamilan, M.,

Nayar, K., Rajappan, K., Subramanian, N. and Vasumathi,

K. (1997). Development of a powder formulation of Pseudomonas fluorescens for control of rice blast. Plant.

Pathol. 46: 291-297.

title bacillus subtilis ik-1080 によるイネいもち病 …—¥植病報69: 85-93 (2003) jpn....

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