世界人口の増加により食糧需要が増大していることを考慮して、世界中の農業で使用される化学農薬がますます増えています。しかし、時間の経過とともに、多くの植物害虫は一般的な病原体に対して耐性を持つようになります。研究者らは現在、自然モデルに基づいた代替案を開発している。一部の植物は葉に粘着性の液体を分泌し、小さな害虫が付着する。研究チームはこの物質を模倣し、標準的な農業機械を使って散布できるように設計した。
害虫から身を守るために、植物はさまざまな防御戦略を開発してきました。これらには、例えば、葉や茎にある細い毛、いわゆるトリコームが含まれます。これらの毛は、その構造に応じて、捕食者を機械的に阻止することができるか、植物が害虫から身を守るために使用する物質を含んでいます。例えばイラクサは、触られると刺毛からギ酸を分泌します。他の植物は、いわゆる腺毛から粘着性の物質を放出し、害虫はそこに付着し、最終的には死にます。このようにして、アザミウマなどの害虫によって媒介される植物ウイルスの蔓延も防ぎます。
抵抗する可能性は低い
オランダのワーヘニンゲン大学のラルフ・ファン・ツヴィーテン率いるチームがこの原則を真似しました。 「化学殺虫剤と比較して、このような機械的防御の主な利点は、耐性発現の可能性が低いことです」と研究チームは説明する。付着力から逃れるためには、害虫は大幅に大きくより強くなる必要があるが、これは進化的により複雑であり、たとえば特定の毒素を分解する能力を発達させるよりも可能性が低い。
研究者らの課題は、可能な限り耐久性がありながら生分解性を備えた、効果的で速接着性の接着剤を開発することでした。研究チームは「農業で非分解性合成ポリマーを使用すると、環境上の懸念が生じるだろう」と述べた。 「花粉媒介者などのより大きな有益な昆虫が動けなくなるのを防ぐことも重要です。これは、たとえば昆虫用の接着剤トラップの多くで問題となるため、個々の粘着粒子のサイズはわずか数ミリメートルでなければなりません。」
米胚芽油をベースとした粘着粒子
これらすべての要件を満たす接着剤を開発するために、チームは米胚芽油やオリーブ油などの植物油を実験しました。実際、ヴァン・ツヴィーテンと彼の同僚は、米胚芽油をベースにした混合物をゆっくりと加熱して粘着性のある材料を作成することに成功しました。接着粒子を十分に粉砕するために、研究者らは硬い材料を粉砕し、水と混合した。 「粉砕中のギャップサイズと回転速度を変えることで、それぞれの対象となる昆虫のサイズに合わせて調整できるさまざまな粒子サイズを作成できます」と研究者は説明します。
研究では、一般的な害虫種、いわゆるカリフォルニアフラワーアザミウマ (Frankliniella occidentalis) に焦点を当てました。約1.5ミリメートルの大きな昆虫は植物の樹液を吸い、ウイルス性疾患の伝染を通じて直接的および間接的に植物組織に損傷を与えます。研究者らがこの粘着性混合物を葉に噴霧すると、アザミウマは効果的に葉にくっつき、短時間で死滅した。アザミウマ自体とほぼ同じサイズの粘着粒子が特に効果的でした。粒子が小さい場合、アザミウマは 1 本の足だけでくっついていて、簡単に再び解放されることがありました。さらに、わずかに大きい粒子の方が長期的な効果が優れていました。テストでは、粒子は 45 時間後でも付着していました。
一般的なスプレー作業への統合
研究者らは、粘着粒子がさらに大きくなれば、アザミウマに対してさらに効果的になる可能性があると説明しています。 「しかし、粒径を大きくすることは、花粉媒介者や害虫の捕食者などの有益な昆虫を動けなくする可能性があるため、望ましくないです」と彼らは説明する。さらに、より大きな粒子は、物質の塗布に使用されるスプレー ノズルを詰まらせる可能性があります。
テストされた混合物の利点は、観葉植物の花用噴霧器や化学殺虫剤の噴霧に通常使用される農業機械など、従来の噴霧ツールで適用できることです。 「このようにして、この物質は現在の殺虫剤使用の習慣に簡単に組み込むことができるだろう」と研究者らは言う。しかし、この薬剤が実際に実際に使用される前に、例えば実際によく生分解され、有益な昆虫に優しいかどうかを確認するなど、さらなる研究が必要です。害虫が粘着性のある領域を好んで訪れるように、物質に誘引剤を添加することも考えられます。
出典: Ralph van Zwieten (Wageningen University & Research、オランダ) 他、米国科学アカデミー紀要、 doi: 10.1073/pnas.2321565121
