気候変動が植物病原体、食糧安全保障、今後の進路に与える影響

Nature Reviews Microbiology (2023)この記事を引用する

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メトリクスの詳細

植物病の発生は、世界中の食料安全保障と環境の持続可能性に重大なリスクをもたらし、その結果、一次生産性と生物多様性の損失が生じ、影響を受ける地域の環境および社会経済的状況に悪影響を及ぼします。 気候変動は、病原体の進化と宿主と病原体の相互作用を変化させ、新たな病原性株の出現を促進することにより、発生リスクをさらに高めます。 病原体の範囲が変化し、新たな地域での植物の病気の蔓延が増加する可能性があります。 このレビューでは、将来の気候シナリオの下で植物の病気の圧力がどのように変化する可能性があり、これらの変化が自然生態系および農業生態系における植物の生産性にどのように関係するかを検討します。 私たちは、気候変動が病原体の生物地理、病気の発生率と重症度、そして自然生態系、農業、食料生産に及ぼす影響について、現在および将来の影響を調査します。 現在の概念的枠組みを修正し、生態進化理論を研究に組み込むことで、将来の気候における病原体の蔓延のメカニズムの理解と予測が改善され、将来の病気発生のリスクが軽減される可能性があると我々は提案する。 我々は、長期的な食料と栄養素の安全保障と自然生態系の持続可能性を確保するために、将来の気候シナリオの下で植物病害の効果的な監視と管理を提供するために、関連する政府間機関と緊密に連携する科学と政策のインターフェースの必要性を強調する。

植物病害の発生率と重症度の増加は、世界の多くの脆弱な地域における一次生産性、世界の食料安全保障、生物多様性の損失に対する重大かつ増大するリスクをもたらしています1、2、3、4、5、6、7。 これらの病気の発生は収量と生態系の損失を引き起こします。 例えば、病原体（病気を引き起こし、宿主の健康と生産性を制約する微生物）や害虫によって引き起こされる年間作物収量損失は、それだけでも 2,200 億米ドルと推定されており 3,4,5,6 、食料安全保障、地域経済、その他の関連社会に直接影響を与えています。 -経済的側面。 これは、ペニシリウム属菌などの病原性微生物によって引き起こされる収穫後の損失によってさらに悪化します。 およびXanthomonas euvesicatoria1。 さらに、気候変動は植物の病気の激化のリスクを高め、世界の食料供給と自然の植物の生物多様性を危険にさらしています7、8、9。 今後 50 年間の潜在的な収量増加は、既知および新興の病原体によって引き起こされる気候変動を介した病害圧力の変化によって相殺されると想定されています10。 同様に、気候変動に関連する病原体の蔓延は、世界中の森林の健康に対する主な脅威の 1 つであると考えられています11。 したがって、気候変動に強い農業および自然生態系を開発するには、病原体、植物、および関連する微生物群集間の分子的、疫学的、生態学的相互作用に対する気候変動の影響に関する知識の向上が必要です4,6。

植物は、細菌、真菌、卵菌、ウイルス、線虫などのさまざまな病原体に感染します。これらの病原体は、ライフスタイル（生きた細胞から栄養素を得る生物栄養生物から、死んだ細胞から栄養素を得る壊死栄養生物まで）、感染戦略（細胞内または細胞外）および標的植物組織（木部、師部、根または葉など）（補足表 1）。 植物の病気を空間と時間で予測するための重要な課題は、これらのさまざまな病原体が病気の複数の要因 (たとえば、他の病原体、宿主/ベクター、共生微生物、環境など) とどのように相互作用し、反応するのか、またそれらがどのように共同して作用するのかを理解することです。気候変動に対応します。 理論的には、気候変動は、病原体の進化の変化、宿主と病原体の相互作用とベクターの生理学の変化、そして宿主と植物の抵抗性を破壊する可能性のある病原体の新株の出現を促進することなど、さまざまな方法で植物の感染を促進する可能性があります7、12、13。 。 気候変動は病原体や宿主の生息範囲の変化を引き起こす可能性もあり、それにより植物の病気が新たな地域に蔓延する可能性があります8、10、14、15。 しかし、気候変動のさまざまな要素（気温や降水量の変動など）や人為的活動との相互作用が農業生態系と自然生態系の両方で植物病原体にどのような影響を与えるかについては、限られた知識しかありません。 例えば、予測される気候変動シナリオの下では、ほとんどの自然生態系で土壌由来の真菌性植物病原体の存在量が増加する可能性があり、世界の一次生産性に重大ではあるが定量化されていない影響を及ぼします14。 同様に、相対湿度の変化は病原体の存在量と感染力に影響を与えます16。