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アメリカネナシカズラ

アメリカネナシカズラ

Cuscuta campestris

葉、根、葉緑素を完全に欠いた奇妙な寄生性のつる植物で、絡み合った細い黄橙色の糸の塊として現れ、吸器と呼ばれる特殊な吸着器官を通じて宿主植物から栄養を奪います。アメリカネナシカズラ(Cuscuta campestris)は、存在する植物の中で最も奇妙なものの一つです。根も葉も葉緑素もない寄生性のつる植物で、その橙色の糸を緑色の宿主植物に巻き付け、直接その維管束系に侵入し、生きたストローのように水、糖分、栄養分を吸い取る一方で、接続された植物間で化学的な警告信号を伝達する植物の「インターネット」としても機能します。

• 光合成と根の機能に必要な遺伝子のほとんどを失っており、最も高度に進化した寄生植物の一つで、生存を宿主植物に完全に依存しています。
• 吸器と呼ばれる特殊な器官を使って宿主植物の師部と木部に物理的に侵入し、水、炭水化物、栄養分を奪う生きた橋を作ります。
• 吸器ネットワークを通じて異なる宿主植物間で化学信号を伝達でき、昆虫の攻撃に関する警告信号を共有する「植物のインターネット」として効果的に機能します。
• 単一のネナシカズラの個体が複数の宿主種に同時に寄生し、それらを共有の生理的ネットワークに接続できます。
• 種子は貯蔵された食物を一切持たずに発芽し、数日以内に宿主を見つけなければ死にます。これは時間とのハイリスクな競争です。

分類

Plantae
Tracheophyta
Magnoliopsida
Solanales
Convolvulaceae
Cuscuta
Species Cuscuta campestris
Cuscuta campestrisは北アメリカ原産で、その自然分布はアメリカ合衆国、メキシコ、中央アメリカに広がっていますが、導入され、現在では汎熱帯および温暖な温帯地域に世界中に分布しています。

• 農業地帯、庭園、牧草地、道端、自然地域で見られ、南極大陸を除くすべての大陸で、適切な宿主植物が存在する場所ならどこでも発生します。
• Cuscuta属は世界中に約200種を含み、C. campestrisは最も広く分布し、経済的に被害の大きい種です。
• 北アメリカの畑で採集された標本から初めて科学的に記載され、種小名のcampestrisはラテン語で「野原の」を意味します。
• Cuscuta属は寄生植物の中で最も進化的に派生したグループの一つであり、葉緑素だけでなく、根の発達、葉の形成、その他多くの基本的な植物機能のための遺伝子も失っています。
• ネナシカズラの種子は数千年前の遺跡から発見されており、この植物が農業の初期からその伴侶であったことを示しています。
• 世界中の熱帯および亜熱帯地域に存在し、温室や水耕栽培農業でますます問題になっています。
茎:糸状(フィリフォルム)、直径0.3-1 mm、黄色から橙色(葉緑素がないため決して緑色にならない)、無葉、宿主の茎に反時計回りにしっかりと巻き付き、直径30-100 cmの密に絡み合ったマットを形成します。
• 茎は完全に寄生性で、葉緑体を含みません。
• 色は淡黄色から濃橙色まで変化し、強い光の下でより強く着色します。
• 茎は非常に柔軟で、潜在的な宿主に向かって1日あたり10 cm以上伸長できます。

葉:存在しないか、長さ1 mm未満の微小な痕跡的な鱗片に退化しています。機能しません。
• 葉の完全な喪失は、植物界で最も極端な適応の一つです。

吸器:長さ0.5-2 mmのペグ状の突起で、宿主の茎組織に侵入し、宿主の師部(糖分輸送)および木部(水分輸送)の導管に直接接続します。
• 吸器は主要な摂食器官であり、寄生体と宿主の間に生きた橋を作ります。
• 各吸器は宿主組織内を成長して維管束を見つけ接続する探索菌糸を発達させます。
• 宿主に巻き付いた単一のネナシカズラの茎から複数の吸器が発達することがあります。

花:非常に小さく、直径2-3 mm、白色からクリーム色、鐘形(カンパニュレート)、3-8個の花が密な球形の集散花序(糸球花序)を形成し、5つの三角形の萼裂片と5つの花冠裂片があります。
• 花は自家和合性ですが、小さな昆虫によって他家受粉も行われます。

果実:小さな球形の蒴果、直径3-4 mm、持続性の花冠で覆われ、長さ1-2 mmの1-4個の角ばった褐色の種子を含みます。
• 種子は多産で、作物の種子ロットを汚染する可能性があります。
生息地:葉緑素を持たない絶対寄生植物で、水、炭水化物、栄養分を宿主植物に完全に依存しています。適切な宿主植物が生育する場所ならどこでも見られます。農業地帯、庭園、温室、牧草地、自然地域などです。USDA耐寒性ゾーン3-11で丈夫ですが、これは気候よりも宿主の利用可能性に依存するためです。

宿主範囲:アルファルファ、クローバー、ジャガイモ、トマト、タマネギ、ニンジン、テンサイ、アスパラガス、キクなど、非常に広範囲の宿主植物を攻撃します。一部のCuscuta種は宿主特異的ですが、C. campestrisはジェネラリストで、複数の科にわたる100種以上の植物に寄生します。

発芽と宿主の位置特定:種子は春、地温が15-20°Cに達すると発芽します。根も葉もない実生は貯蔵食物を持たず、3-7日以内に宿主を見つけて付着しなければ死にます。黄色い茎は、緑色の植物が放出する揮発性化合物(特にテルペン)を検出することで、潜在的な宿主に向かって活発に成長します。この化学走性成長により、ネナシカズラは獲物を「嗅ぎ分ける」ことができます。

生理的統合:吸器を介して付着すると、ネナシカズラは宿主と生理的に統合され、水、糖、アミノ酸、ミネラルを吸い取ります。この統合は非常に完全で、ネナシカズラは接続された宿主植物間でウイルス、ウイロイド、高分子シグナルを伝達できます。

生態学的影響:深刻な侵入は作物の収量を50-100%減少させる可能性があります。ネナシカズラはまた、植物ウイルスやファイトプラズマのベクターとしても機能し、それ以外では隔離された植物間で病気を伝染させます。しかし、自然生態系では、ネナシカズラは共有の化学シグナル伝達ネットワークを通じて植物群落を接続する役割を果たす可能性があります。
警告:植えないでください。ネナシカズラは多くの国で深刻な農業害虫および検疫雑草です。

予防:最も効果的な防除は予防です。認証されたネナシカズラフリーの種子を使用してください。汚染された畑で作業した後は、機器、車両、衣類を清掃してください。移植苗や苗床の在庫にネナシカズラの汚染がないか検査してください。特に植え付け後4-6週間は定期的に畑を監視してください。

耕種的防除:感受性作物との輪作で非宿主作物(イネ科、穀類、トウモロコシ)を植えてください。ネナシカズラはイネ科植物に寄生できません。作物の発生前の耕耘は、発芽中のネナシカズラの実生を破壊できます。

機械的防除:ネナシカズラが種子を生産する前に、ネナシカズラに感染したすべての植物材料を除去し破壊してください。ネナシカズラの付着点よりかなり下で宿主植物を切断してください。ネナシカズラの糸を単に取り除くだけでは効果がありません。宿主の茎に埋め込まれた吸器は新しい成長を再生するからです。感染した材料は燃やすか袋に入れて処分し、堆肥にしないでください。

化学的防除:植え付け前に適用される発芽前除草剤(トリフルラリンやペンディメタリンなどのジニトロアニリン系)は、ネナシカズラの種子の発芽を防ぐことができます。発芽後の防除は非常に困難です。ネナシカズラを殺す除草剤は宿主にも害を及ぼすからです。宿主植物に適用された全身性除草剤はネナシカズラに移行する可能性があります。

生物的防除:菌類Colletotrichum gloeosporioides(微生物除草剤として)を含む生物的防除剤の研究は、いくつかの作付け体系で有望を示しています。

土壌太陽熱消毒:夏の最も暑い時期に、湿った土壌を透明なプラスチックで4-6週間覆うと、表層10 cmの土壌中のネナシカズラの種子を殺すことができます。

豆知識

Cuscuta campestrisは光合成に必要な遺伝子のほとんどを失っており、科学者たちはネナシカズラがその吸器ネットワークを使って異なる宿主植物間で化学信号を伝達し、昆虫の攻撃に関する警告信号を共有できる「植物のインターネット」として効果的に機能することを発見しました。 • ネナシカズラの実生には根、葉、葉緑素、貯蔵食物がまったくありません。発芽後3-7日以内に宿主植物を見つけて付着しなければ死にます。これは植物界で最も絶望的な生物の一つです。 • 科学者たちは、ネナシカズラが潜在的な宿主間で「選択」でき、より栄養価の高い種に向かって優先的に成長することを実証しました。これは揮発性化学物質の放出を検出することで、本質的に「最良の質の獲物を嗅ぎ分ける」ことを意味します。 • 2017年、研究者たちはネナシカズラが接続された宿主植物間で全身的な防御シグナルを伝達できることを発見しました。つまり、ある宿主が昆虫に攻撃されると、ネナシカズラネットワークを通じて接続された隣接する植物は、互いに直接接触していなくても、自身の防御反応を活性化します。 • Cuscuta属は光合成を完全に放棄した数少ない植物群の一つであり、典型的な緑色植物に見られる遺伝子の50%以上を失っています。これは、ネナシカズラを科学に知られている最も遺伝的に縮小された維管束植物の一つにする急進的な進化戦略です。

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