はじめに
昆虫病原体として単独で扱われることが多い昆虫病原糸状菌が、害虫に病原性を有する微生物農薬としてだけでなく、植物病害抑制効果、植物生長促進効果などの特性を持っていることがここ10年で数多く報告されており、その研究の現状はすでに記した（小池・相内、2013, 小池、2014）。

これらのいまだ完全に解明されていない昆虫病原性糸状菌の生態学的役割は、昆虫および他の節足動物の有害生物に対する微生物農薬としてのみ昆虫病原性糸状菌を開発するため、その重要な特性を今まで見落としていたのではなかろうか。このような特性のさらなる役割は、IPM戦略に用いて何らかの利点が考えられるのではないだろうか（Moonjely et al. 2016, Jaber & Ownley, 2017）。

現在までに昆虫病原糸状菌のゲノム解析や分子生物学的研究および植物―微生物（昆虫病原菌）―昆虫の三つ巴の相互作用の仕組みの理解が進むにつれて、なぜ昆虫病原糸状菌が上記のような特性を持っているのかが徐々に明らかになってきた。本稿では最新の研究成果を紹介したうえで、著者らの研究成果の一部も報告したい。

1. 昆虫病原糸状菌はなぜエンドファイトの特性を持っているのか？
最近のゲノム解析のデータから、昆虫病原糸状菌で子のう菌類に属するMetarhizium属菌、Beauveria属菌、Lecanicillium属菌とPaecilomyces属菌は、グラスエンドファイトとして有名なEpicloë属菌や麦角病菌を含むClaviceps属菌と非常に近縁であることが分かった（図1）。
また、Metarhizium属菌、Beauveria属菌は動物病原菌よりもエンドファイトや植物病原菌の方がより近縁であり、Epicloë festucaeとMetarhizium属菌は約8800万～1億1400万年頃前に分岐したことが明らかになった。
さらに、Metarhizium属菌は多くの植物分解酵素の遺伝子も保持しており、まだ、仮説であるが、昆虫病原糸状菌は植物関連菌類（植物病原菌・エンドファイト）から分岐し、昆虫病原性に係る遺伝子群は遺伝子重複や他の昆虫病原性菌類や昆虫を介して水平伝達により伝わり獲得したと考えられている(Moonjely et al. 2016, Wang et al. 2016)。

昆虫病原糸状菌は土壌中、植物の葉面、根面および内部、昆虫の表面や体内など様々異なった環境に生存している。それぞれの生態的ニッチにおいてマルチな機能を持った昆虫病原糸状菌は生存するために「表現型可塑性」や「遺伝子型可塑性」が必要になってくる。たとえば、昆虫の体表面や植物の根の表面に付着するときにはMetarhizium属菌はアドヘシンタンパク質の遺伝子MAD1とMAD2をそれぞれうまく発現させている（Wang & St. Leger, 2007）。
おそらく植物体表面や内部、昆虫の体表や内部や土壌中等ではいくつかの遺伝子が機能的にオーバーラップして発現しているのではなかろうか、このような遺伝子の発現を追っていくことは、昆虫病原糸状菌の進化を知るうえで非常に重要になってくる。

もう一つの例はMetarhizium属菌の病原性に係るサブチリシン様プロテアーゼのPr1Aが昆虫起源および植物起源の培地において高い発現量を示したもので（Wang et al. 2005）、ここでの紹介はわずかにとどめるが、このような病原性の発現に係る遺伝子や遺伝子発現のネットワーク等も次第に明らかになってきた（Wang et al. 2016）。

2.　昆虫病原糸状菌の根への定着
最近になって昆虫病原糸状菌は植物への内生や根への定着が報告されてきたが、これらの生存様式は本来の微生物農薬（微生物殺虫剤）としてだけでなく、PGPF (Plant Growth Promoting Fungi: 植物生長促進菌類)やバイオファーティライザー（生物肥料）などとして働く可能性が出てきた。

カナダ・ブロック大学のSasanとBidochkaは、Metarhizium robertsiiを用いたスウィッチグラスとインゲンに対するエンドファイトおよびPGPFの効果を報告した（Sasan & Bidochka, 2012）。
彼らはM. robertsiiにGFP遺伝子を導入し、根部における感染過程を観察しただけでなく、植物の根毛表面に付着する機能を司るとされているMAD2遺伝子をノックアウトした形質転換植物体を用い、植物への感染過程を光学顕微鏡により観察した。その結果、M.robertsiiは根に感染させると根部の形成層、維管束部位にまで定着し、なおかつ主根の伸長、根毛の増加および足根の増加を誘導したことから、エンドファイトとして機能するだけでなく、PGPFとしての効果もあることを報告した。
ただし、MAD2遺伝子をノックアウトさせた系統は、まったく根面定着能やエンドファイトとしての機能を失ったわけでなく、これらの効果の遅延が認められたに過ぎず、MAD2遺伝子のみが植物への定着能を司るのではないことが明らかになった。
さらにBidochkaのグループは上記の実験系を用い、M.robertsiiの感染により致死した重窒素ラベルしたハチノスツヅリガ（Wax Moth）の死体から植物体の根へ直接、窒素が運ばれることを示した（Behie et al. 2012）。

このScience誌に掲載された実験結果は非常にエレガントであり、従来は窒素固定菌や一部のエンドファイトのみで証明されていた植物への窒素固定能が、自然界に存在する昆虫病原糸状菌によっても生じることを初めて明らかにした。
これらの結果から、窒素だけでなく、おそらくリンに関しても、食虫植物が昆虫から直接的に摂取するよう、昆虫病原糸状菌を介して昆虫から植物体へ運ばれるものと推測できる。Bidochkaが強調したのは、昆虫病原糸状菌は昆虫への病原性を進化させただけでなく、植物からも選択圧を受け、植物の生存に有利になるよう進化してきたのではないかということである(Moonjely et al. 2016)。

3.　Metarhizium anisopliae
またM.anisopliaeをタマネギ葉面への散布することによって、ネギアザミウマの密度増加を抑制させた報告がある(Maniania et al. 2003)。著者ら（野沢ら、未発表）は、タマネギの初期生育にM.anisopliaeがどのような影響及ぼすのかを明らかにするために、種子に菌を処理し、インキュベーター内で育成し（25±1℃、明期12時間、暗期12時間）、10、20、30日目の生育および根、茎、葉からのM.anisopliaeの検出率を調べた。
その結果、草丈、生重、乾物重ともに菌処理区のほうが高い傾向にあった（図2）。
さらに、各組織化からの検出率は葉が約60%、茎が約70％、根からは約80％検出され（図3）、根の切片を顕微鏡で観察したところ維管束周辺部にM.anisopliaeの菌糸が確認された（図4）。
まだ予備試験の段階だが育苗トレイにM.anisopliaeを処理した苗を畑に植えたところ、アザミウマ類の食害痕や乾腐病の発病に抑制傾向が認められたので、今後さらに検討していきたい。

4. 昆虫病原糸状菌とBacillus thuringiensisの株元処理
ここで紹介したいのはハウスにおける昆虫病原菌の葉面への散布ではなく株元処理の効果である。
トマト育苗ポットにあらかじめ昆虫病原性糸状菌のLecanicillium muscarium (B-2) 、M.anisopliae およびBacillus thuringiensis （Bt-18） を灌注もしくは土壌ふすま培地を混合し、菌を根に定着させたあとに5月上旬にハウスに移植、2週間おきに6月まで3回株元に胞子懸濁液10ml（分生子濃度1×107/ml、BTに関しては1×10８/ml）を灌注しその後の葉の病害、特に灰色かび病 （病原菌Botrytis cinerea） の発生をみたところ、L.muscariumおよびB. thuringiensis処理区において、8～9月の灰色かび病の病徴が抑えられた（図5）。

ハウスで実験に供試するまえに、in vitroの実験において、サルチル酸合成に係るPR-P2遺伝子およびジャスモン酸合成に関わるTomLoxA遺伝子の発現をみたところ、L.muscariumはPR-P2遺伝子の活性が増加しTomLoxA遺伝子の発現が抑制される傾向にあったことから、ジャスモン酸合成経路の遺伝子が活性される誘導抵抗性が生じていると推察された。

Lecanicillium属菌は葉面に散布した場合、ワタアブラムシ、モモアカアブラムシ、オンシツコナジラミ等の増殖を抑制する効果があるのと灰色かび病やうどんこ病の発病も抑制した（Koike et al. 2004、　Goettel et al. 2008、 Shinomiya et al. 2011）。この場合は葉面に散布し葉面からも植物組織は刺激を受けるのと散布液過剰分が茎を伝わり株元から根部組織に作用し、抵抗性を誘導すると考えられる。

5. 昆虫病原糸状菌は植物に様々な効果を及ぼす
図6に昆虫病原糸状菌が植物に及ぼす様々な効果をまとめた（Moonjely et al. 2016）。病害虫防除に係る効果としては1）植物病害に対する誘導抵抗性、2）植物病原菌への拮抗作用、3）昆虫を含めた草食動物摂食阻害物質の蓄積、PGPFやバイオファーティライザーに係る効果として4）バイオマス・生産量の増加、5）植物への環境ストレス耐性の付与、6）二次代謝産物の増加、7）土壌中の微量元素へのアクセス、8）寄生した昆虫からの窒素源供給、を挙げることができる。今後これらの特性を効果的に作用させる方法を模索していきたい。また、現在までの方法として微生物資材単体での施用が一般的とされているが、一種一系統に頼らず植物病害発病抑制資材との混用もしくはカクテル剤としていくつかの微生物資材を処理する方法も考えることができる。

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