農芸化学@High School

殺虫活性を示す微生物のスクリーニングとその利用法の提案

高橋 真衣

私立済美高等学校

Published: 2021-11-01

マラリアはハマダラカが媒介するマラリア原虫が引き起こす寄生虫病で,年間死者数は40万人に上る.私はマラリアの撲滅に貢献したいと考え,原虫を媒介するハマダラカの制御(ベクターコントロール)に利用可能な「殺虫活性を示す微生物」に着目した.本研究では,身の回りから細菌を採取して,蚊の幼虫を用いた殺虫活性評価試験の結果をもとにスクリーニングし,活性が認められた菌株の種を同定した.その結果,殺ボウフラ活性を示す細菌としてBacillus cereus, B. megaterium, Pseudomonas fluorescensおよびP. chlororaphisの4菌株を単離することができた.

本研究の目的・方法および結果

【目的】

世界で最も人を死に至らしめている生物は蚊である(1)1) B. Duarte & A. C. Vivarini: “Just a little bite? Meet the most dangerous of animals.Medicina, p. 65 (2021). DOI: 10.22533/at.ed.0522102029.WHOはGlobal technical strategy for malariaで2030年までに世界のマラリア発生率と死亡率を少なくとも90%削減するという目標を設定している(2)2) WHO: “Global technical strategy for malaria 2016-2030 Overview” (2015)..The World Malaria report 2020によると,2019年には2億2900万人がマラリアに感染し,40万9000人が死亡している(3)3) WHO: “World malaria report 2019,” (2019)..マラリアはマラリア原虫の媒介昆虫であるハマダラカによって感染する熱帯性の寄生虫病である.貧困や食糧問題,雇用問題,そして新型コロナウイルスによる医療崩壊が負の連鎖となって多くの犠牲を生んでいる.私はこの負の連鎖を断ち切る必要があると思い,マラリアの撲滅に貢献したいと考えた.SDGsの第3目標は「すべての人に健康と福祉を」と設定されている.このように決して他人ごとではないマラリアに私たちは真正面から向き合っていかなければならない.現在マラリアに対するベクターコントロールの一環としてピレスロイド系薬剤などが練りこまれた蚊帳であるInsecticide-treated netが提供されつつあるが(4)4) G. G. Yang, D. Kim, A. Pham & C. J. Paul: Int. J. Environ. Res. Public Health, 15, 546 (2018).,マラリア伝播地域の全家庭に普及するにはほど遠い.また,ピレスロイド耐性をもった蚊の増加により,高価で環境に負荷を与える化学農薬を使わなければならない場合もある(5)5) 認定NPO法人Malaria No More Japan: “2019 年世界マラリア報告書概要,”(2020).

Integrated Pest Management(IPM,総合的病害虫管理)とは物理的・化学的・生物的・環境的防除をうまく組み合わせて効果的に病害虫を管理することである.さまざまな防除法を組み合わせることで,ターゲットである病害虫が一部の農薬に対して抵抗性を獲得することを阻止するだけでなく,化学農薬の使用量を減らすことで環境負荷が低減され,残留農薬による生態系への影響を小さくすることが期待できる.化学農薬は適切に使用しなければ生態系に対するリスクが大きい一方,生物農薬は環境への安全性,標的生物の特異性,有効性,生分解性,IPMへの適合性の観点において高い評価を受けている(6)6) S. Kumar & A. Singh: J. Fertil. Pestic., 6, e129 (2015)..そのような特徴がある生物農薬のうち,私は安価で残留性の低い微生物農薬を用いたベクターコントロールに着目した.

殺虫活性を示す細菌に関する先行研究としてBacillus thuringiensis(Bt)がカイコの卒倒病菌として発見され,作物にも応用されている(7)7) 飯塚敏彦:日本蚕糸学雑誌,66, 311 (1997)..現在,化学農薬の他に,生物農薬の使用が検討されているが,依然として化学農薬への依存度が高く(8)8) B. Manachini: Encyclopedia of Environmental Management, (2013),将来生物農薬の利用を推し進めるためには,Bt以外の新しい殺虫活性を示す細菌を探索する必要がある.そこで本研究では,蚊に対する殺虫活性を示す細菌を自然界から見いだすことを目的とした.

【方法】

本研究では自然界から微生物を採取し,蚊の幼虫を用いた殺虫活性評価試験の結果をもとに,殺虫性微生物をスクリーニングし,DNA配列を分析することにより種を同定した.

2020年2月から3月にかけて愛媛県松山市ならびに愛南町の9カ所(地下水,土壌(土I-A,土I-B,土II),田,水たまり,川,麦麹,米麴)からサンプルを採取して,多くの菌種の発育が認められることで知られているSoybean Casein Digest(SCD)寒天培地(ニッスイ)に塗布し,25°C,1日間静置培養を行って,コロニーを形成させた(図1図1■採取場所と形成したコロニー).