呼吸を阻害する殺虫剤のグループ

Maria Popova, florist
Last reviewed: 29.06.2025

呼吸を阻害する殺虫剤は、昆虫の細胞呼吸プロセスを阻害するように設計された化学物質群です。これらの殺虫剤はミトコンドリア呼吸鎖の主要構成要素に作用し、エネルギー産生効率を低下させ、最終的には昆虫の死に至らしめます。呼吸阻害剤は、電子伝達系や基質酸化およびATP合成を担う酵素反応など、呼吸プロセスの様々な段階を阻害することができます。

農業と園芸における使用の目的と重要性

呼吸を阻害する殺虫剤を使用する主な目的は、害虫の個体数を効果的に抑制し、収量の増加と生産ロスの削減に貢献することです。農業においては、これらの殺虫剤は穀類、野菜、果物、その他の栽培植物をコナカイガラムシ、アブラムシ、蛹などの様々な害虫から保護するために使用されます。園芸においては、観賞用植物、果樹、低木を保護し、それらの健康と美観を維持するために使用されます。呼吸阻害剤はその特異性と高い効果により、総合的病害虫管理（IPM）において重要なツールであり、持続可能で生産性の高い農業を実現します。

トピックの関連性

世界人口の増加と食糧需要の増大に伴い、効果的な害虫管理が極めて重要になっています。呼吸を阻害する殺虫剤は、耐性害虫種に対抗できる独自の作用機序を有しています。しかし、これらの殺虫剤の不適切な使用は、害虫の耐性の発達や、益虫の個体数の減少や環境汚染といった環境への悪影響につながる可能性があります。そのため、呼吸阻害剤の作用機序と生態系への影響を研究し、持続可能な適用方法を開発することが重要です。

歴史

呼吸を阻害する殺虫剤群の歴史は、昆虫の細胞呼吸に作用し、代謝プロセスにおける酸素の利用能力を抑制する化学物質の開発に遡ります。これらの殺虫剤は害虫駆除において重要な手段となりましたが、使用が拡大するにつれて、生態学的問題や耐性問題が顕在化しました。本稿では、このグループの殺虫剤の歴史、主要な段階、化学物質、そしてその用途について考察します。

1. 初期の研究開発

1940年代、科学者たちは細胞呼吸に影響を及ぼすことでより効果的な殺虫剤を開発する方法を模索し始めました。これらの研究は、昆虫のミトコンドリアにおける呼吸鎖の主要酵素を阻害し、代謝を阻害して最終的に死に至らしめる様々な化学物質の発見につながりました。

例：
ジメトエート – 呼吸に作用する最初の殺虫剤の一つ。1950年代に開発され、様々な害虫に対して高い有効性が実証されました。

2. 1950年代～1960年代：新製品の登場

1950年代から1960年代にかけて、科学者たちは細胞呼吸に影響を及ぼす化学物質の開発を続け、アブラムシ、ダニ、その他の昆虫など、様々な害虫を駆除するために農業で広く使用される新しい殺虫剤の登場につながりました。

例：
ホスメット – ミトコンドリアの正常な機能を阻害することで昆虫の呼吸を阻害する有機リン系殺虫剤。この殺虫剤は農業において広く使用され、特に野菜の害虫駆除に使用されました。

3. 1970年代: 生態学的および毒性学的問題の増大

1970年代には、呼吸を阻害する殺虫剤の使用により毒性が高まり、生態学的問題が顕在化しました。これらの物質は害虫だけでなく、ミツバチや捕食性昆虫などの益虫にも悪影響を及ぼしました。また、生態系への蓄積、土壌や水域の汚染といった問題もありました。

例：
アセタミプリド – 昆虫の呼吸と神経系の両方に影響を及ぼすピレスロイド系殺虫剤。当初は害虫駆除用に開発されましたが、後に生態系への影響に関する懸念が高まりました。

4. 1980年代～1990年代: 耐性の発達

呼吸を阻害する殺虫剤の使用が増えるにつれ、耐性の問題が顕在化しました。昆虫はこれらの薬剤の効果に適応し始め、その効果を低下させ始めました。耐性に対抗するため、新たな殺虫剤の組み合わせが開発され、異なる種類の殺虫剤をローテーションで使用といった戦略が提案されました。

例:
クロフェンテジン – 昆虫の呼吸に影響を与える殺虫剤で、1990 年代に広く使用されていましたが、一部の害虫の個体群に耐性が生じたため効果が低下しました。

5. 現代的なアプローチ：選択性と持続可能性

近年、研究者たちは、益虫やその他の生物への影響を最小限に抑えながら害虫のみを標的とする、より選択性の高い殺虫剤の開発に注力してきました。これにより、化学殺虫剤だけでなく、生物学的および機械的な害虫防除法を組み合わせた複合的なアプローチの研究が増加しています。

例：
スピノサド – 昆虫の神経系に作用し、呼吸を阻害する酵素を用いた生物殺虫剤。この製品は、高い効果と環境への影響の低減により人気を博しました。

6. 問題点と展望

近年、呼吸を阻害する殺虫剤の使用に伴う生態学的問題が、科学的な議論の焦点となっています。害虫の耐性の発達、そして生態系における毒性物質の安全性と蓄積の問題は、依然として喫緊の課題となっています。

この分野における現在の研究は、有益な昆虫と環境への影響を最小限に抑える、より環境的に安全で効果的な製品の開発に重点を置いています。

例：
ニームオイルベースの製品 - 生態学的害虫駆除に使用されます。呼吸を直接阻害するわけではありませんが、昆虫の個体数を制御するための安全な代替手段となります。

抵抗と革新の問題

呼吸を阻害する殺虫剤に対する昆虫の耐性の発達は、その使用に伴う主要な問題の一つとなっています。害虫は、これらの殺虫剤を繰り返し投与されると、その効果に対する感受性が低下する可能性があります。そのため、作用機序の異なる新しい殺虫剤の開発と、ローテーション使用や複合使用といった持続可能な害虫防除方法の実施が求められています。現代の研究は、耐性発達のリスクを低減し、環境への影響を最小限に抑える、より優れた特性を持つ呼吸阻害薬の開発を目指しています。

作用機序

殺虫剤が昆虫の神経系に与える影響

呼吸を阻害する殺虫剤は、エネルギー代謝を阻害することで昆虫の神経系に間接的に影響を及ぼします。神経細胞は膜電位の維持と神経インパルスの伝達にATPに大きく依存しているため、細胞呼吸の阻害はATP濃度の低下につながります。その結果、神経膜の脱分極が起こり、神経インパルスの伝達が阻害され、昆虫は麻痺状態に陥ります。

昆虫の代謝への影響

細胞呼吸の阻害は、摂食、繁殖、運動といった代謝プロセスの崩壊につながります。細胞呼吸の効率が低下するとATP産生が減少し、生命活動が鈍化し、害虫の活動と生存能力が低下します。その結果、昆虫は摂食能力と繁殖能力が低下し、個体数の抑制と植物への被害防止に役立ちます。

作用の分子メカニズム

呼吸を阻害する殺虫剤は、ミトコンドリア呼吸鎖の様々な複合体を阻害します。例えば、ロテノンは複合体I（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド脱水素酵素）を阻害し、NADHからコエンザイムQへの電子伝達を阻害します。これにより電子伝達経路が停止し、ATP産生が減少し、NADHの蓄積が促進され、昆虫細胞にエネルギー危機を引き起こします。フェニルホスホネートなどの他の殺虫剤は、複合体III（シトクロムb-c1複合体）を阻害し、電子伝達を阻害することで同様の作用を引き起こします。これらの分子メカニズムにより、呼吸阻害剤は様々な害虫に対して高い有効性を発揮します。

接触と全身作用の違い

呼吸を阻害する殺虫剤は、接触作用と全身作用の両方を持ちます。接触型殺虫剤は、昆虫と接触すると直接作用し、クチクラまたは呼吸経路を貫通して呼吸酵素を阻害し、その場で麻痺や死を引き起こします。全身型殺虫剤は植物組織に浸透して植物全体に広がり、植物の様々な部位を餌とする害虫から長期的な保護を提供します。全身作用により、害虫の防除期間が長くなり、より広範囲に散布できるため、効果的な作物保護が保証されます。

このグループの製品の例

ロテノン:

作用機序：ミトコンドリア呼吸鎖の複合体 I を阻害し、電子伝達と ATP 生成を阻害します。
製品例：ロテノン-250、アグロロテン、ストロヨテン
利点: 広範囲の害虫に対する高い効果、天然由来、哺乳類に対する毒性が比較的低い。
デメリット: 水生生物に対する毒性が高く、環境に危険であり、水域の近くでの使用が制限される。

フェニルホスホネート:

作用機序：ミトコンドリア呼吸鎖の複合体を阻害し、電子伝達と ATP 生成を阻害します。
製品例：フェニルホスホネート-100、アグロフェニル、呼吸複合体
利点: 高い効能、広範囲な作用、全身分布。
デメリット: 有益な昆虫に対する毒性、害虫の耐性の可能性、環境汚染。

ハンガリーの阻害剤：

作用機序：ミトコンドリア呼吸鎖の特定の酵素を阻害し、細胞呼吸を阻害して昆虫を死滅させます。
製品例: ウンガリック-50、インヒビタス、アグロウンガー
利点: 特異的な作用、耐性害虫種に対する高い有効性、哺乳類に対する低い毒性。
デメリット: コストが高い、作用範囲が限られている、土壌や水質汚染のリスクがある。

チオカルバメート類:

作用機序: 特定の呼吸酵素を阻害することで、細胞呼吸を含む代謝プロセスに影響を与えます。
製品例：チオカルバメート-200、アグロチオ、メタブロム
利点: 広範囲の昆虫に対する高い効力、全身作用、分解に対する耐性。
デメリット: 有益な昆虫に対する毒性、土壌や水中への蓄積の可能性、害虫の耐性の発達。

ストリクノベンゾン：

作用機序：ミトコンドリア呼吸鎖の複合体IIIを阻害し、電子伝達を阻害してATP生成を停止します。
製品例：ストリクノベンゾン-150、アグロスティック、コンプレックス-b
利点: 広範囲の害虫に対する高い効果、全身作用、光分解に対する耐性。
デメリット: 水生生物への毒性、環境汚染の可能性、害虫の耐性の発達。

殺虫剤とその環境への影響

益虫への影響

呼吸を阻害する殺虫剤は、ミツバチ、スズメバチ、その他の花粉媒介昆虫などの益虫や、害虫の個体数を自然に抑制する捕食性昆虫に毒性を及ぼします。これは生物多様性の減少と生態系のバランスの崩壊につながり、農業生産性と生物多様性に悪影響を及ぼします。

土壌、水、植物中の残留殺虫剤

呼吸を阻害する殺虫剤は、特に湿度と気温が高い条件下では、土壌に長期間蓄積する可能性があります。これは、流出や浸透によって水源を汚染する原因となります。植物では、殺虫剤は葉、茎、根などあらゆる部位に分布するため、全身的な保護作用が促進されますが、同時に食品や土壌への殺虫剤の蓄積にもつながり、人や動物の健康に影響を及ぼす可能性があります。

自然界における殺虫剤の光安定性と分解

呼吸阻害性殺虫剤の多くは光安定性が高く、環境中での作用持続時間が長くなります。これにより、日光による急速な分解が抑制され、土壌や水生生態系への蓄積が促進されます。高い分解耐性は、環境からの殺虫剤の除去を困難にし、非標的生物への影響リスクを高めます。

食物連鎖における生物濃縮と蓄積

呼吸を阻害する殺虫剤は、昆虫や動物の体内に蓄積し、食物連鎖の上位層へと移動して生物濃縮を引き起こす可能性があります。その結果、捕食動物やヒトを含む食物連鎖の上位層において、殺虫剤の濃度が高まります。蓄積された殺虫剤は動物やヒトに慢性中毒や健康被害を引き起こす可能性があるため、殺虫剤の生物濃縮は深刻な生態系および健康問題を引き起こします。

殺虫剤に対する昆虫の耐性の問題

耐性発達の原因

呼吸を阻害する殺虫剤に対する昆虫の耐性発達は、遺伝子変異と、殺虫剤の反復使用による耐性個体の選択によって引き起こされます。これらの殺虫剤の頻繁かつ無秩序な使用は、害虫集団における耐性遺伝子の急速な拡散を促進します。また、用量や散布スケジュールの不適切な遵守も耐性発達プロセスを加速させ、殺虫剤の効果を低下させます。

耐性害虫の例

呼吸を阻害する殺虫剤への耐性は、コナジラミ、アブラムシ、ダニ、一部のガなど、様々な害虫種で観察されています。これらの害虫は殺虫剤に対する感受性が低下しているため、防除が困難になり、より高価で毒性の高い薬剤の使用や、代替防除法への移行が必要になります。

耐性を予防する方法

呼吸を阻害する殺虫剤に対する昆虫の耐性発達を防ぐには、作用機序の異なる殺虫剤をローテーションで使用し、化学的防除法と生物学的防除法を組み合わせ、総合的病害虫管理戦略を適用する必要があります。また、耐性個体の選択を防ぎ、製品の効果を長期的に維持するために、推奨される用量と散布スケジュールを遵守することも重要です。

殺虫剤の安全な使用ガイドライン

溶液の調製と投与量

殺虫剤を効果的かつ安全に散布するには、適切な溶液の調製と正確な投与量が不可欠です。過剰投与や植物への効果不足を避けるため、溶液の調製と投与量については、製造元の指示を厳守することが重要です。計量器具と良質な水を使用することで、正確な投与量と効果的な処理が可能になります。

殺虫剤を取り扱う際の保護具の使用

呼吸を阻害する殺虫剤を扱う際には、手袋、マスク、ゴーグル、防護服などの適切な保護具を着用し、人体への殺虫剤曝露のリスクを最小限に抑える必要があります。防護具は、皮膚や粘膜への接触、および有毒な殺虫剤蒸気の吸入を防ぐのに役立ちます。

植物の処理に関する推奨事項

ミツバチなどの花粉媒介昆虫への影響を避けるため、呼吸を阻害する殺虫剤は朝か夕方に植物に散布してください。高温・強風時は、有益な植物や生物に殺虫剤が散布される可能性があるため、散布は避けてください。また、植物の成長段階を考慮し、開花期や結実期には散布を避けることをお勧めします。

収穫前の待機期間の観察

呼吸を阻害する殺虫剤を散布した後、収穫前に推奨される待機期間を守ることで、製品の安全性を確保し、残留殺虫剤が食品に混入するのを防ぎます。中毒リスクを回避し、製品の品質を確保するために、製造業者の待機期間に関する指示に従うことが重要です。

化学殺虫剤の代替品

生物殺虫剤

昆虫ファージ、細菌、真菌製剤の使用は、呼吸を阻害する化学殺虫剤に代わる、環境に安全な代替手段となります。バチルス・チューリンゲンシスなどの生物的殺虫剤は、有益生物や環境に害を与えることなく、害虫を効果的に防除します。これらの方法は、持続可能な害虫管理と生物多様性の保全を促進します。

天然殺虫剤

ニームオイル、タバコの煎じ液、ニンニク溶液などの天然殺虫剤は、植物や環境に安全で、害虫駆除に使用できます。これらの薬剤には忌避作用と殺虫作用があり、合成化学物質を使用せずに害虫の個体数を効果的に抑制できます。天然殺虫剤は、他の方法と組み合わせて使用することで、最適な効果を得ることができます。

フェロモントラップやその他の機械的方法

フェロモントラップは害虫を誘引して殺虫し、その数を減らし、蔓延を防ぎます。粘着トラップやバリアなどの機械的な方法も、化学薬品を使用せずに害虫の個体数を抑制します。これらの方法は、効果的で環境に優しい害虫管理方法です。

このグループの一般的な殺虫剤の例

製品名	有効成分	作用機序	応用分野
ロテノン	ロテノン	ミトコンドリア呼吸鎖の複合体Iを阻害し、電子伝達とATP生成を阻害する	野菜作物、果樹
フェニルホスホネート	フェニルホスホネート	呼吸鎖複合体を阻害し、電子伝達とATP生成を阻害する	穀物、野菜、果物
ハンガリーの阻害剤	ハンガリーの抑制剤	ミトコンドリア内の特定の呼吸酵素を阻害し、細胞呼吸を阻害して昆虫の死を引き起こす	野菜、果物、観賞用植物
チオカルバメート	チオカルバメート	ミトコンドリア呼吸鎖の特定の酵素を阻害し、細胞呼吸に影響を与える	野菜、穀物、果物
ストリクノベンゾン	ストリクノベンゾン	ミトコンドリア呼吸鎖の複合体IIIを阻害し、電子伝達を阻害してATP産生を停止する	野菜、果物、観賞用作物

利点と欠点

利点:

幅広い害虫に対する高い効果
特異的な作用、哺乳類への影響は最小限
植物体内に浸透し、長期的な保護を保証する
他の制御方法と組み合わせて効果を高める可能性

デメリット:

ミツバチやスズメバチなどの有益な昆虫に対する毒性
害虫の耐性発達の可能性
土壌と水の潜在的な汚染
従来の殺虫剤に比べて一部の製品のコストが高い

リスクと注意事項

人間と動物の健康への影響

呼吸を阻害する殺虫剤は、不適切に使用すると人や動物の健康に深刻な影響を及ぼす可能性があります。人体に摂取または吸収されると、めまい、吐き気、嘔吐、頭痛などの中毒症状を引き起こし、極端な場合には発作や意識喪失に至ることもあります。動物、特にペットは、殺虫剤が皮膚に付着したり、処理された植物を摂取したりすると中毒の危険にさらされます。

殺虫剤中毒の症状

呼吸を阻害する殺虫剤による中毒症状には、めまい、頭痛、吐き気、嘔吐、脱力感、呼吸困難、発作、意識喪失などがあります。殺虫剤が目に入ったり皮膚に付着したりすると、刺激、発赤、灼熱感などの症状が現れることがあります。殺虫剤を飲み込んだ場合は、直ちに医師の診察を受けてください。

中毒の応急処置

呼吸を阻害する殺虫剤による中毒が疑われる場合は、直ちに殺虫剤との接触を止め、患部を多量の水で少なくとも15分間洗い流し、医師の診察を受けることが重要です。吸入した場合は、新鮮な空気の場所へ移動し、医師の診察を受けてください。殺虫剤を飲み込んだ場合は、直ちに救急サービスに連絡し、製品ラベルに記載されている応急処置の指示に従ってください。

害虫予防

代替害虫駆除方法

輪作、マルチング、感染植物の除去、耐性植物の導入といった耕作方法は、害虫の蔓延を防ぎ、呼吸を阻害する殺虫剤の使用を減らすのに役立ちます。これらの方法は、害虫にとって不利な環境を作り出し、植物の健康状態を改善します。昆虫食動物やその他の害虫の天敵を利用する生物学的防除法も、効果的な予防策となります。

害虫にとって不利な条件を作り出す

適切な水やり、落ち葉や植物の残骸の除去、そして庭や菜園の清潔な維持は、害虫の繁殖と蔓延に不利な条件を作り出します。ネットや境界などの物理的な障壁を設置することで、害虫が植物に侵入するのを防ぐことができます。また、植物を定期的に点検し、損傷した部分を速やかに除去することで、害虫にとっての魅力を低下させることも推奨されます。

結論

呼吸を阻害する殺虫剤の合理的な使用は、植物保護と農作物および観賞用植物の収量増加に重要な役割を果たします。しかしながら、環境や有益生物への悪影響を最小限に抑えるためには、安全ガイドラインを遵守し、生態学的側面を考慮する必要があります。化学的、生物学的、そして耕種的な防除方法を組み合わせた総合的病害虫管理アプローチは、持続可能な農業開発と生物多様性の保全を促進します。また、人の健康と生態系へのリスクを低減することを目的とした、新しい殺虫剤や防除方法の開発に関する研究を継続することも重要です。

よくある質問（FAQ）

呼吸を阻害する殺虫剤グループとは何ですか？また、それらは何のために使用されますか？

呼吸阻害型殺虫剤は、昆虫の細胞呼吸プロセスを阻害するように設計された化学物質の一種です。農業や園芸において、害虫の個体数を抑制し、収量を増加させ、栽培植物への被害を防ぐために使用されます。

呼吸を阻害する殺虫剤は昆虫の神経系にどのような影響を与えるのでしょうか？

これらの殺虫剤は、エネルギー代謝を阻害することで昆虫の神経系に間接的に作用します。細胞呼吸の阻害はATPレベルの低下を招き、神経膜の脱分極、神経インパルス伝達の障害、そして昆虫の麻痺を引き起こします。

呼吸を阻害する殺虫剤はミツバチなどの益虫に有害でしょうか？

はい、これらの殺虫剤はミツバチやスズメバチなどの益虫に有毒です。益虫への影響を最小限に抑え、生物多様性の損失を防ぐため、これらの殺虫剤の使用には規制の厳格な遵守が必要です。

呼吸を阻害する殺虫剤に対する昆虫の耐性をどうしたら防ぐことができるでしょうか?

耐性を防ぐためには、作用機序の異なる殺虫剤をローテーションし、化学的防除法と生物学的防除法を組み合わせ、推奨される投与量と散布スケジュールに従う必要があります。

呼吸を阻害する殺虫剤の使用によって、どのような生態学的問題が生じますか?

これらの殺虫剤の使用は、有益な昆虫の個体数の減少、土壌と水の汚染、食物連鎖における殺虫剤の蓄積につながり、重大な生態学的および健康上の問題を引き起こします。

呼吸を阻害する殺虫剤は有機農業で使用できますか？

いいえ、これらの殺虫剤は合成由来であり、環境や有益な生物に悪影響を及ぼす可能性があるため、有機農業の基準を満たしていません。

呼吸を阻害する殺虫剤を最大限の効果で使用するにはどうすればよいですか?

投与量と散布スケジュールについては製造元の指示に厳密に従い、植物への処理は朝または夕方に行い、花粉媒介生物の活動時間帯を避け、植物に殺虫剤が均等に散布されるようにしてください。

害虫駆除において、呼吸を阻害する殺虫剤に代わるものはありますか?

はい、呼吸を阻害する化学殺虫剤の代わりとして、生物的殺虫剤、自然療法（ニームオイル、ニンニク溶液など）、フェロモントラップ、機械的な防除方法などがあります。

呼吸を阻害する殺虫剤の環境への影響を最小限に抑えるにはどうすればよいでしょうか?

必要な場合にのみ殺虫剤を使用し、推奨される用量と散布スケジュールに従い、殺虫剤による水源の汚染を避け、総合的害虫防除法を適用して化学製品への依存を減らします。

呼吸を阻害する殺虫剤はどこで購入できますか？

これらの殺虫剤は、専門の農業技術店、オンライン小売業者、および植物保護製品の供給業者から入手できます。購入する前に、使用する製品の合法性と安全性を確認することが重要です。