Germplasm evaluation and different control strategies against Rhizoctonia solani in potato

技術要約：ジャガイモにおけるリゾクトニア・ソラニ（Rhizoctonia solani）の生殖質評価および防除戦略

問題提起
黒スカルフ（black scurf）および茎腐れ病は、土壌伝染性担子菌類であるリゾクトニア・ソラニ（Rhizoctonia solani、テレオモルフは Thanatephorus cucumeris）によって引き起こされ、世界のジャガイモ生産における重大な制約となっている。この病原体は、菌核および菌糸として土壌や種芋の中に生存し、好適な条件下では30%から50%の収量減少をもたらす。さらに、病害の程度が低くても、塊茎の等級低下による多大な経済的損失を招く。この病害は、病原体の幅広い寄主範囲、生存力、および化学殺菌剤への依存による限界（耐性集団の発生や環境への懸意）のため、管理が特に困難である。抵抗性宿主は持続可能な管理の要であるが、市販されている品種には有意な免疫が欠けていることが多く、抵抗性生殖質の特定と統合的管理システムの開発が必要とされている。

方法論
本研究では、パキスタンのファイサラーバード地域におけるこの病害に対処するため、多段階の枠組みを採用した：

1. 病原体の特性解析： 黒スカルフの影響を受けた塊茎から5つの分離株（Rs1–Rs5）を取得した。これらは形態学的特性（コロニーの成長、菌核形成、直角方向への菌糸分岐）および、ITS領域のシーケンシングと系統解析（近隣結合法）を用いた分子生物学的手法によって特性評価された。
2. 生殖質のスクリーニング： 50種類のジャガイモ生殖質エントリーを、2年間にわたる無作為化完全ブロックデザインを用いた制御された圃場接種条件下で評価した。病害発生率（DI）および病害重症度（DS）を0–5のスケールで判定した。
3. イン・ビトロ（in-vitro）抗真菌アッセイ： 4種類の化学殺菌剤（Cabrio Top、Antracol、Miravis Duo、Defeater）、6種類の植物成長促進根圏細菌（PGPR）株、Trichoderma harzianum、および6種類の水溶性植物抽出物の有効性を、毒物食品法（poisoned-food technique）および対峙培養法を用いてR. solani分離株に対してテストした。
4. ポット実験による検証： イン・ビトロで特定された最も効果的な処理を、感受性品種「Kashmir」を用いたポット実験で検証した。処理内容は、選択された殺菌剤、細菌株、T. harzianum、および植物抽出物の土壌潅注である。測定パラメータは、DI、DS、および一株あたりの塊茎数とした。
5. 統計解析： データは、ANOVA、TukeyのHSD、および多変量解析（主成分分析、階層的クラスター分析、相関行列）を用いて分析された。

主な貢献および結果

• 病原体の同定： 5つの分離株がITSシーケンシングによりR. solaniであることが確認され、GenBankに登録された（アクセッション番号 PZ952552–PZ952556）。系統解析により、これらの分離株はR. solani/T. cucumerisクレード内に配置され、これはジャガイモ集団におけるAG-3系統の優占と一致している。これらは、ファイサラーバード地域におけるR. solaniの最初の利用可能なITS配列である。
• 生殖質の抵抗性： 50のエントリーのスクリーニングにより、広範な感受性が明らかになった。免疫を持つ系統は見つからなかった。しかし、3つのエントリー（FD3536、FD63-1、FD78-36）は抵抗性（病害発生率6–8%）に分類され、11のエントリーは中程度の抵抗性を示した。逆に、「Simply Red」は高度に感受性であった（発生率93%）。抵抗性系統は菌核生成が少なく、感染頻度と定着の両方を抑制する能力を示唆している。
• イン・ビトロにおける有効性：
  • 化学物質： Cabrio TopおよびAntracolは、50および100 ppmにおいて100%の菌糸成長抑制を達成した。Miravis Duoは3日目に完全な抑制を示したが、7日目には残留活性が低下した。
  • 生物学的製剤： PGPR株の中では、Pseudomonas aeruginosa (OR741775) が100%の抑制を達成した一方、P. putida (PX496465) は89.6–93.6%、P. fluorescens (QB001296) は90.1–92.3%の抑制を示した。T. harzianumは対峙培養において45.4–47.8%の抑制を示した。
  • 植物抽出物： Azadirachta indicaは15%濃度で最高の抑制率（41.9%）を示したが、他の抽出物は無視できる程度の効果しか示さなかった。
• ポット実験による検証： 感受性品種「Kashmir」において、8つの処理（P. aeruginosa、P. putida、Cabrio Top、Antracol、Miravis Duo、T. harzanam、A. indica、Calotropis procera）は、病害発生率および重症度をゼロに減少させた。特筆すべきは、P. aeruginosaおよびP. putidaが病害を完全に抑制しただけでなく、陽性対照（1株あたり3個の塊茎）を上回る最も高い塊茎数（それぞれ10個および9個）をもたらしたことである。多変量解析により、選択されたPseudomonas株の優位性が確認され、病害重症度と塊茎収量の間に負の相関があることが示された。

意義および主張
本論文は、病原体診断、宿主抵抗性スクリーニング、および多様な防除剤の評価を組み合わせることで、ジャガイモの黒スカルフを管理するための包括的かつ統合的なアプローチを提供すると主張している。本研究は、地域の抵抗性を強化するための育種プログラムに適した特定の抵抗性生殖質（FD3536、FD63-1、FD78-36）を特定している。

決定的なことに、本研究は特定のPseudomonas株（P. aeruginosaおよびP. putida）の二重の効果を強調している。これらは病害を完全に抑制すると同時に、純粋な殺菌剤による処理では見られない利点である、塊茎収量の増進をもたらす。著者らは、抵抗性生殖質、選択されたPseudomonas株、T. harzianum、および効果的な殺菌剤（Cabrio Top、Antracol）の適度な使用を利用した統合的なスキームが、持続可能な管理戦略を構成すると示唆している。

本研究は、将来の診断および集団モニタリングを改善するために、地域固有のリファレンス配列を生成することの価値を強調している。結果はラボおよびポット環境においては強固であるが、著者らは、異なる季節や土壌タイプにおけるこれらの組み合わせの耐久性と経済的実現可能性を確認するために、さらなる圃場規模の試験が必要であると控えめに結論付けている。これらの知見は、当該地域におけるR. solaniの感染ポテンシャルを低減するための、種子認証プログラムおよび国家ガイドラインの基礎として提示されている。