Plant Vaccines: A New Quality Productive Force in Agriculture

肥料|プロセス

農業生産プロセスでは、多くの有害な生物が作物の品質や収量に影響を与える可能性があります。これにより、重大な経済的損失が生じる可能性があります。したがって、国際的な作物の安全性は依然として重要な問題であり、主要な解決策は緑豊かな環境を開発することです。

市場にある生体制御機能を備えた製品：

Pタンパク質ベースのエリシターs:植物の防御反応を増強する物質

キトサンおよびキトサン関連物質:根の発達と全体的な健康を促進することで植物の成長を促進し、植物の防御機構を誘導することで病気への抵抗力を高め、水分と栄養素を保持することで土壌の健康を改善します。さらに、キトサンは生分解性殺虫剤にも使用されており、土壌内の有益な微生物の活動を刺激することができます。また、養分の吸収を高め、浸出を減らすことで肥料効率の向上にも役立ちます。

植物ワクチンであるハーピンは主に葉と根を標的とします。それは葉上の特別な受容体に結合し、防御プロセスを開始します。また、ハーピンは細胞膜に孔を作り、細胞内への侵入を可能にします。体内に入ると、バランスと防御を助ける何百もの遺伝子が活性化されます。

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写真 1: 細菌タンパク質 Harpin は、NDR1 遺伝子をオンにすることで植物を助けます。これにより、NDR1-1、EDS1、TGA2、RO、20S 膜融合粒子などのいくつかのコンポーネントが活性化されます。

PR1 は線虫、細菌、真菌に対する防御の鍵となります。 PR1 と RO はそれぞれ、細網体からの小胞を使用して分泌系を移動できるようにするシグナル配列を持っています。 RO は、真菌病原体と戦う有毒アルカロイドの生成にも役立ちます。

2000 年、植物ワクチンのハーピンタンパク質は EPA 残留農薬検査に合格し、新しいタイプの植物成長調節剤となりました。 Li Hepengらは、ハーピン水和剤がヒマワリ菌核病に対して52.7％効果があり、作物の収量が大幅に増加することを確認した。

*表 1 によると、試験したすべての耐性誘導剤は、ヒマワリ菌核症の発生率と重症度をさまざまな程度で軽減しました。その中でも、過敏性タンパク質粉末（植物ワクチンハーピンタンパク質）が最も効果があり、病気を46.1％減少させました。その疾患指数は、化学薬品である菌核菌の指数と有意な差はありませんでした。

*表 2 は、試験されたすべての薬剤がさまざまな程度でヒマワリ菌核症の疾患指数を低下させたことを示しています。その中で、高感受性タンパク質（植物ワクチンハーピンタンパク質）は、50.6%の発病率、32.1の発病指数、52.7%の発病重症度の減少を達成しました。これらの結果は、水対照と比較して大幅に良好であり、化学剤 Sclerotinia clean との有意な差はありません。ハーピンタンパク質は、疾病制御の点で 3 つの新しい耐性誘導剤を上回りました。さらに、植物ワクチンであるハーピンタンパク質とキトサンは、水対照と比較して、それぞれ収量が 86.86% および 77.88% 増加しました。これらの増加は、菌核菌クリーンで達成された増加に近く、3 つの新しい耐性誘導剤での収量よりも著しく高いです。

さらに、Tian Sらは、植物ワクチンHarpinタンパク質またはサリチル酸（SA）を使用すると、NaClによって増強される疾患の重症度を大幅に軽減できることを発見した。植物では、SA、エチレン (ET)、ジャスモン酸 (JA) などの内因性化合物が遺伝子発現を調節し、ストレス下でフェノール化合物、PR タンパク質、活性酸素種の生成を増加させることで植物の免疫システムの強化に役立ちます。

塩は植物の抗酸化物質の蓄積を引き起こす可能性がありますが、病気に対する感受性も高めます。 Harpin タンパク質または SA を NaCl とともに適用し、植物を 0 日間または 7 日間保存すると、対照と比較して NaCl によって増強される病気の重症度が有意に抑制されることが示されました。さらに、ハーピンは、塩によって減少したSAレベルを部分的に回復するのに役立ちました。 NaCl と Harpin の併用処理により、大豆苗の抗酸化物質レベル (ビタミン C やフェノール化合物など) と全体的な抗酸化能力が顕著に増加しました。

*塩分ストレスの軽減における植物ワクチンHarpinタンパク質の役割を示す図。

*NaCl と Harpin タンパク質の併用処理により、大豆苗のアスコルビン酸、総フェノール化合物、全体的な抗酸化能力、PAL 活性、および PPO 活性のレベルが大幅に向上します。

*NaCl と Harpin タンパク質を組み合わせて処理すると、ビタミン C やフェノール化合物などの抗酸化物質の蓄積が大幅に増加し、大豆苗における全体的な抗酸化能力が増加します。

Scariotto S.らは、植物ワクチンHarpinタンパク質がイチゴ灰色かび病の防除に非常に効果的であることを発見した。イチゴ果実における PAL の活性は、ASM (化学薬品) と Harpin タンパク質による収穫後処理の影響を受けます。 ASM と Harpin はどちらもイチゴに代謝産物を蓄積させ、病原体感染を阻止する物理的障壁を形成する可能性があります。 PAL 活性の増加は、植物毒素、フェノール化合物、サリチル酸、リグニンなどの植物防御経路における活性代謝物の生合成に関連しています。この PAL 活性の増加により、果実内のリグニン含有量も増加し、結果として果実の硬さが向上します。

植物の自然免疫研究、特に植物と病原体の相互作用に関する研究の最近の進歩は、タンパク質エリシターが植物の免疫反応を引き起こし、病原体に対する強力で長期にわたる耐性をもたらす可能性があることを示しています。これらの免疫誘発物質から開発された植物ワクチンは、環境に優しい生物農薬です。これらは有害な微生物を直接標的にするのではなく、植物の自然な免疫システムと代謝プロセスを刺激して病原体を撃退します。

植物ワクチンは無毒で、病原体に耐性を生じさせません。一部の植物ワクチンは、植物の代謝システムを促進し、根、茎、葉の成長を促進し、クロロフィル合成と作物の収量を増加させることもできます。これらの利点により、植物ワクチンは新しい農業生産性ソリューションの第一の選択肢となり、持続可能な農業の発展をサポートします。