Repellent and demographic effects of a novel root-assisted botanical–mineral formulation against Myzus persicae (Sulzer) (Hemiptera: Aphididae) on Brassica napus L.

技術要約：Myzus persicaeに対する新規根部介助型植物・鉱物混合製剤の忌避および個体群統計学的効果

問題提起
アブラムシの一種であるモモアカアブラムシ（Myzus persicae (Sulzer)）は、セイヨウアブラナ（Brassica napus L.）にとって世界的に破壊的な害虫であり、篩管吸汁による直接的な被害に加え、100種以上の植物ウイルスを媒介する。従来の防除は化学殺虫剤に大きく依存しているが、これは広範な抵抗性の発達、環境汚染、および天敵個体群の撹乱を招いている。植物由来の成分（ニンニク、海藻など）や鉱物成分（珪藻土、ゼオライトなど）が個別に有望であることは示されているものの、ف葉面散布ではなく根部へ適用される多成分混合製剤に関する研究は限られている。したがって、即効的な致死性だけでなく、アブラムシの亜致死効果や個体群動態にも対処できる、総合的病害虫管理（IPM）と互換性のある環境に優しい代替策が切実に求められている。

方法論
本研究では、ニンニク粉末（Allium sativum L.）、市販の海藻肥料、珪藻土、およびゼオライトで構成され、アラビアゴムによって安定化された、新規の根部介助型植物・鉱物混合製材を評価した。実験は、制御された温室条件下（26 ± 2°C、65 ± 5% RH、16:8 L:D）において、セイヨウアブラナ品種「Neptune」を用いて実施された。

1. 製剤の調製: 3つの濃度（低濃度：3.1 g/100 mL、中濃度：7.1 g/100 mL、高濃度：14.2 g/100 mL）を調製し、土壌灌注として根部に適用した。適用後、成分の吸収を促すため、植物を7日間維持した。
2. 忌避バイオアッセイ: 同期させた無翅成虫雌を用い、選択試験を実施した。処理済みの植物と未処理の植物をペトリ皿内に配置し、アブラムシの定着を3、6、12、24時間後に記録した。ホスト選択に基づき、忌避指数（IR）を算出した。
3. 個体群統計学的解析: 低濃度および中濃度の亜致死効果を、年齢・ステージ別二性生命表法を用いて評価した。同期させた一齢幼虫を処理された植物上で飼育した。日次のモニタリングにより、発育期間、生存率、成虫の寿命、および産卵数を記録した。
4. 統計解析: 忌避データは一元配置分散分析（one-way ANOVA）を用いて分析した。生命表パラメータ（純繁殖率 $R_0$、固有増加率 $r$、有限増加率 $\lambda$、平均世代時間 $T$）は、TWOSEX-MSChartソフトウェアおよびブートストラップ法を用いて推定した。

主な結果

• 忌避性: 本製剤は、濃度および時間に依存した強い忌避効果を示した。最高濃度（14.2 g/100 mL）では、24時間後に96.66%の忌避率を達成した。すべての評価時間において、ホスト選択における有意な差が観察された。
• 発育および生物学的影響: 製剤への曝露は、特に第3および第4齢における幼虫期の期間を著しく延長させ、総産卵前期間（TPOP）を増大させた。逆に、成虫の寿命、幼虫の生存率、産卵期間、および総産卵数は、濃度依存的に有意に減少した。
• 個体群成長パラメータ: 本製剤は個体群成長指標を著しく抑制した。対照群と比較して、中濃度（7.1 g/100 mL）では以下の変化が見られた：
  • 純繁殖率（$R_0$）が31.12から10.63 offspring/femaleへと減少。
  • 固有増加率（$r$）が0.275から0.152 day$^{-1}$へと減少。
  • 有限増加率（$\lambda$）が1.317から1.164 day$^{-1}$へと減少。
  • 平均世代時間（$T$）が12.48日から15.58日へと増加。
• 生存率および繁殖価値: 年齢・ステージ別の生存曲線（$S_{xj}$）は、前成虫期の生存率の低下と成虫羽化の遅延を示した。生存期待値（$e_{xj}$）および繁殖価値（$v_{xj}$）も、処理群において有意に減少し、かつ遅延した。

意義および主張
著者らは、本研究が、ニンニク、海藻、珪藻土、およびゼオライトを含む、根部適用型の植物・鉱物混合製剤を、年齢・ステージ別二性生命表法を用いて評価した初めての事例であると主張している。

本製剤の有効性は、以下のメカニズムの組み合わせに起因すると仮定されている：

1. 忌避および摂食阻害活性: 主にニンニクに含まれる硫黄化合物と海藻の生物活性代謝物に起因し、これらがホストの認識と定着を阻害する。
2. 亜致死毒性: 本製剤は生理学的プロセスを損ない、生存率、寿命、および産卵数を減少させることで、即時的な致死を超えて個体群成長を抑制する。
3. 製剤の安定性と持続性: 珪藻土とゼオライトは、生物活性成分の安定性と緩やかな放出を促進する担体として機能し、製剤の持続性を向上させ、さらには（ケイ素の吸収などを通じて）植物の防御応答を誘導する可能性がある。ただし、これらの具体的な生理学的メカニズムは本研究では直接定量されていない。

結論として、本製剤は、セイヨウアブラナにおけるIPMプログラムのための、有望かつ環境に優しい構成要素を提供するものである。複数の生活史特性を標的とし、根部適用戦略を利用することで、従来の合成殺虫剤と比較して、抵抗性の選択圧を軽減し、非標的生物へのリスクを最小限に抑えられる可能性がある。著者らは、個々の成分の寄与の分離や、誘導された植物抵抗性の直接的な生化学的分析の欠如を限界事項として認めており、これらを今後の研究が必要な領域として示唆している。