キトサン・珪酸バイオスティミュラント完全ガイド｜誘導抵抗性と細胞壁強化で病害・ストレスに強い作物を育てる

4月 29, 2026
農業の効率化

農業の効率化

バイオスティミュラント完全ガイドシリーズの第6弾。今回は「キトサン」と「珪酸（シリコン）」という2つの非微生物バイオスティミュラントを取り上げます。どちらもEU 2019/1009規則で正式に非微生物バイオスティミュラントとして認められており、海藻抽出物・腐植酸・アミノ酸と並ぶ主要カテゴリです。共通点は「直接の養分供給ではなく、植物自身の防御機構と物理的強度を高める」こと。エリシター（誘導抵抗性）型のキトサンと、細胞壁強化型の珪酸は、化学農薬に頼りすぎないIPM（総合的病害虫管理）と気候変動下のストレス対策の両軸で注目を集めています。

キトサンと珪酸とは

キトサンの基本構造と由来

キトサンはエビ・カニなど甲殻類の殻に含まれるキチンを脱アセチル化して得られる多糖類です。近年は黒色兵士アブ（Black Soldier Fly）由来や糸状菌由来の製品も商業化されており、エビ・カニアレルギーに配慮した供給網も広がっています。分子量・脱アセチル化度（DDA）・由来によって機能が大きく変わるのが特徴で、低分子量のキトサンオリゴ糖（COS）はエリシター活性が特に高いことが知られています。

珪酸（シリコン）の基本

珪酸（H₄SiO₄、オルトケイ酸）はケイ素（Si）が水に溶けた形態です。地殻中で2番目に多い元素ですが、植物にとっての必須元素には分類されていないにもかかわらず、イネ・サトウキビ・コムギ・キュウリ・トマトなど多くの作物で生育促進・耐病性向上が確認されており、「有用元素」として位置づけられています。土壌には豊富に存在しますが、植物が吸収できる可給態珪酸（モノケイ酸）は限られており、特に水稲では作付けを重ねるほど枯渇します。

バイオスティミュラント分類での位置づけ

EU Fertilising Products Regulation（FPR、2019/1009）では、非微生物バイオスティミュラント（PFC 6(B)）の主要カテゴリとして以下の6つが認められています。

腐植酸・フルボ酸
タンパク質加水分解物・アミノ酸
海藻抽出物
キトサン（明示的に列挙）
無機物（ケイ素を含む、栄養素として認められていない有用元素）
リン酸塩（フォスファイト）

つまりキトサンと珪酸はいずれもEU規制で正式にバイオスティミュラントとして法定化された原料です。化学合成肥料でも農薬でもなく、植物の代謝・耐性を高める「第3のカテゴリ」として確立しています。

作用メカニズム

キトサン：エリシターによる誘導抵抗性

キトサンの最大の特徴は、植物に「擬似的な感染シグナル」を与えて全身獲得抵抗性（Systemic Acquired Resistance, SAR）を誘導する点です。植物はキトサンの分子パターンを「キチン由来＝病原菌の到来」と認識し、以下の防御反応を一斉に立ち上げます。

活性酸素種（ROS）の生成によるバースト反応
ファイトアレキシン（抗菌物質）の生合成
細胞壁のリグニン化・カロース沈着
PR（Pathogenesis-Related）タンパク質の蓄積
ジャスモン酸（JA）・サリチル酸（SA）経路の同時活性化

イネではOsCEBiPとCERK1（CHITIN ELICITOR RECEPTOR KINASE 1）というLysM型受容体ヒテロ二量体がキチンを認識する分子機構が解明されています。シロイヌナズナでは、キトサンオリゴ糖（COS）の前処理でPseudomonas syringaeへの抵抗性がSA経路とJA経路の両方を介して誘導されることが確認されています（PubMed 29869942）。

珪酸：細胞壁強化と物理的バリア

植物が吸収した珪酸は、根から葉へ移行し、表皮細胞下にシリカ（プラントオパール、phytolith）として沈着します。これにより以下が起こります。

物理的バリア：菌糸の侵入や昆虫の食害を防ぐ角質層強化
倒伏耐性：稈（茎）が硬くなり、強風・大雨でも倒れにくい
蒸散制御：気孔閉鎖を促し、乾燥ストレス下の水分損失を抑える
重金属軽減：カドミウム・アルミニウムの吸収・移行を抑制
耐塩性向上：Na⁺の根からの取り込みを抑え、塩害を緩和

加えて珪酸は植物体内でジャスモン酸経路を介した防御シグナルにも関与し、化学的バリアと物理的バリアの両面から植物を守ります。

キトサン×珪酸の併用効果

キトサンとケイ素を併用した研究では、相乗効果が報告されています。インゲンマメの角斑病（Pseudocercospora griseola）に対し、キトサン・メチルジャスモン酸・ケイ素の併用処理は、接種48時間後にPR1・PR2・PR3遺伝子の発現を有意に上昇させ、酵素活性も増大しました（PMC 11511326、2024年）。両者は作用機序が異なる（キトサン＝シグナル誘導、珪酸＝物理的強化）ため、IPM設計においては補完関係として組み合わせやすい資材です。

科学的エビデンス（収量・品質）

バイオスティミュラント全体平均

世界180研究・1,000以上のオープンフィールド試験ペアを対象としたメタアナリシス（Frontiers in Plant Science 2022, Li et al.）では、全バイオスティミュラントカテゴリの平均増収効果は+17.9%、特に土壌処理で最大効果が確認されています。キトサン・珪酸も同レンジに含まれます。

キトサンの個別エビデンス

トマト（Floradade品種）：キトサン処理で収量+76.4%、Candela F1品種で+65.4%（MDPI Horticulturae 2025、11/8/878）。光合成・葉面積指数・葉緑素含量も有意に向上
ナノキトサン：通常のキトサンと比較して細胞内取り込み速度が10〜12倍向上（複数研究）
ブドウ（うどんこ病）：低重合度キトサンを既存殺菌剤と併用することで防除効果47〜54%を達成
ピーマン・キュウリ・レタス・ニンジン：発芽・成長・収量の有意な改善が報告

珪酸の個別エビデンス

水稲：87研究・3,500データ以上を対象としたメタアナリシス（ScienceDirect 2024）で、珪酸施肥は組織内Si蓄積を高め、バイオマス・収量を有意に増加
形態別比較：4種のSi形態（ナノシリコン、シリケート、Siベース肥料、その他シリカ）を比較した研究では、ナノシリコンの平均増収効果が+19%で最大
水稲（窒素削減＋珪酸＋密植）：MDPI Agronomy 2024（14/3/464）では、珪酸施肥により窒素削減と密植下でも安定した収量と倒伏耐性を確保
カラシナ（インドマスタード）：オルトケイ酸の圃場試験で、生理生化学指標の改善と増収を確認（Springer Silicon 2024、12633-024-03130-5）
水稲（カドミウム汚染圃場）：シリコン・カルシウム複合肥料が土壌健全性を改善し、収量・品質・所得を全て向上（Nature Scientific Reports 2024、s41598-024-63737-x）

主要製品

海外製品（珪酸）

Dune™ Stabilized Monosilicic Acid（Impello Biosciences、米国）：安定化されたモノケイ酸を有効成分とする液体葉面散布剤。1〜6 mL/Lで使用、10〜20日間隔で散布。生育初期から定期散布する設計
Plant Vitales Ortho Silicic Acid：オルトケイ酸を低濃度で安定化した葉面散布剤。インドマスタード等の圃場試験で実績
Power Si（米国）：ハイドロポニクス・施設栽培向けのモノケイ酸製品

海外製品（キトサン）

EZ-Gro Chitosan（カナダ）：液体キトサン製剤。葉面・土壌処理両用
OMEX Chitosan（カナダ）：プライマー・スターター・葉面散布用キトサン製品ライン
ARMOUR-ZEN®：USDA有機認証取得のキトサン系病害防除剤

国内製品（キトサン）

国内ではキトサン工業会を中心に、複数の農業資材メーカーが製品を展開しています。

スーパーグリーン（関西キトサン）：日本産ベニズワイガニ殻由来の高純度キトサン。30年以上の実績がある植物・土壌活性剤
ハートランドキトサン製品：農業・園芸向けの各種キトサン資材
ランドグリーンPRO：キトサンベースの活性液で、乳酸菌・放線菌・光合成細菌等の有用菌と組み合わせて使用

国内製品（珪酸）

水稲向けでは古くからケイ酸質資材（鉱滓珪酸肥料、ケイカル、シリカゲル肥料等）が公定肥料として流通しています。近年は葉面散布用の液体珪酸資材も登場しており、施設園芸での導入が進んでいます。

使い方と適用シーン

キトサンの使い方

適用方法：葉面散布（500〜1000倍希釈が一般的）、土壌灌注、種子処理
タイミング：病害ストレス予測の1〜2週間前から定期散布。発症後の治療効果は限定的なため予防散布が基本
適作物：イチゴ・トマト・キュウリ・ピーマン等の施設野菜、ブドウ、葉菜類、稲
得意領域：うどんこ病・灰色かび病・疫病等の予防、貯蔵中の鮮度保持

珪酸の使い方

適用方法：土壌施用（ケイ酸質肥料を基肥として）、葉面散布（モノケイ酸製剤を生育期に定期散布）
タイミング：水稲は田植え前の基肥施用＋幼穂形成期の追肥。施設野菜では生育初期から10〜20日間隔の定期散布
適作物：水稲（必須）、サトウキビ、コムギ、キュウリ・トマト・イチゴ等の施設野菜
得意領域：いもち病・うどんこ病等の物理的防御、倒伏耐性、乾燥・塩害・重金属対策

注意点

キトサンは予防型資材：発症後の散布効果は限定的。スケジュール散布の設計が重要
珪酸は累積型資材：単回施用ではなく、複数年にわたる継続施用で土壌の可給態珪酸を維持する必要がある
農薬登録の有無を確認：国内では一部のキトサン製品が農薬登録されている一方、土壌改良材・肥料として流通する製品もあります。製品ラベルの用途表示を必ず確認してください
アレルギー配慮：甲殻類由来キトサンはエビ・カニアレルギー保有者への影響が議論されているため、施設管理者は要配慮

まとめ

キトサンと珪酸は、海藻抽出物・腐植酸・アミノ酸・トリコデルマ・バチルスといった先行カテゴリと比べると認知度はやや低いものの、EU規制で法定化された主要バイオスティミュラントであり、エビデンスも豊富に蓄積されています。

キトサン：エリシターとして全身獲得抵抗性を誘導し、化学農薬の使用回数を減らす
珪酸：物理的強度と耐ストレス性を高め、倒伏・乾燥・塩害・重金属に同時対応
併用：作用機序が異なるため相乗効果が期待でき、IPM設計に組み込みやすい

特に施設園芸でのIPM強化、水稲の倒伏・いもち病対策、気候変動下の乾燥・塩害対策といった「化学農薬・化学肥料だけでは解決しにくい課題」にこそ、キトサンと珪酸の出番があります。バイオスティミュラント比較ガイドの軸として、海藻・腐植酸・アミノ酸と組み合わせた多層的な資材設計を検討してみてください。