植物のミカタ

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農環研ニュースNo.107(2015.7)は、水田生態系における農薬の影響を評価するため、アマガエル幼生を用いた農薬感受性試験を実施した。27種の水稲用農薬を対象に、急性毒性試験と催奇形性試験を実施。急性毒性試験では、殺虫剤が最も毒性が高く、次いで殺菌剤、除草剤の順であった。ネオニコチノイド系殺虫剤は特に毒性が高く、致死濃度は他の殺虫剤より100倍以上低い値を示した。催奇形性試験では、一部の殺虫剤と殺菌剤で奇形が確認された。この研究は、水田生態系保全のためには、農薬の種類や使用量を適切に管理する必要があることを示唆している。特に、ネオニコチノイド系殺虫剤の使用には注意が必要である。

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高槻市の水田で坪枯れを観察。原因はトビイロウンカの可能性が高い。近隣の公園でウンカらしき昆虫を確認したため、地域にウンカが生息していることは確かだ。坪枯れが発生した水田以外では今のところ目立った被害は確認されていない。殺虫剤の使用有無や効果は不明だが、坪枯れを起こした水田は元から稲の生育が悪く、雑草も目立っていた。害虫の大量発生は、飛来によるものではなく、発生しやすい条件が揃った結果ではないかと推測する。周辺水田の観察を継続し、状況を確認していく。

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高槻の水田でジャンボタニシ（スクミリンゴガイ）を発見。その駆除法として、天敵、トラップ、農薬の他、フルボ酸でイネを強化し食害を防ぐ方法や、水管理を徹底しジャンボタニシに除草をさせる方法が挙げられている。中でも注目されている農薬はリン酸第二鉄で、タニシに摂食障害を引き起こし、稲の肥料にもなるため初期生育に有効。つまり、土作りを徹底し、初期生育にリン酸第二鉄を与え、水管理を徹底することが重要。温暖化の影響で越冬生存率が増加しているため、対策の必要性が高まっている。

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トビイロウンカは越冬できず、中国大陸から季節風に乗って飛来する。中国ではトビイロウンカへの農薬使用量が増加しており、薬剤抵抗性を獲得した個体が日本へ飛来するため、国内の農薬対策が難航している。中国で使用されている農薬を避けつつ、効果的な農薬を選択する必要があり、農薬の流行を常に意識しなければならない。農薬散布は益虫への影響もあるため、化学的知見に加え情勢判断も重要で、新たな対策が求められている。

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カメムシは、殺虫剤を無毒化する細菌と共生することで殺虫剤抵抗性を獲得している。カメムシの消化管には共生細菌を宿す器官があり、土壌中の細菌から共生相手を選んでいる。殺虫剤も土壌微生物によって分解されるため、殺虫剤の使用は抵抗性を持つ細菌の増殖を促進する。地域一斉の農薬散布は、この現象を加速させ、カメムシの抵抗性獲得を早め、益虫を死滅させる。結果として害虫は増加し、農薬使用の悪循環に陥る。農薬被害軽減のためには、農薬使用からの脱却が急務となっている。

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稲作におけるカメムシ被害対策として、ネオニコチノイド系殺虫剤が使用されているが、人体やミツバチへの影響が懸念され、使用禁止の可能性が高まっている。代替手段として、レンゲ米の栽培が注目される。レンゲの鋤き込みは炭素固定量を増やし、冬季の雑草管理も軽減できる。一方、暖冬によるカメムシ越冬数の増加は、殺虫剤耐性を持つ害虫の出現など、深刻な農業被害をもたらす可能性がある。殺虫剤に頼らない栽培体系の確立が急務であり、レンゲ米はその有力な選択肢となる。さらに、殺菌剤の使用は虫害被害を増加させる可能性があり、総合的な害虫管理の必要性が高まっている。

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イネはケイ酸を吸収し、葉の表皮細胞にケイ化細胞と呼ばれる硬い層を形成する。このケイ化細胞は物理的強度を高め、病原菌の侵入や害虫の食害を防ぐ役割を果たす。特にいもち病菌の侵入を抑制する効果が大きく、ケイ酸吸収を促進することで、いもち病抵抗性を高めることができる。また、ケイ化細胞は葉の垂直方向への成長を促進し、受光態勢を改善することで光合成効率を高める効果も期待される。さらに、蒸散量の抑制による耐乾性向上にも繋がる。土壌中のケイ酸供給量を増やす、もしくはイネのケイ酸吸収能力を高めることで、これらの効果を発揮し、イネの生育を向上させ、病害抵抗性を高めることができる。

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酸素発生型光合成の誕生以前、初期生命は嫌気呼吸でエネルギーを得ていた。やがて光合成細菌が出現し、硫化水素や水などを利用した光合成が始まった。しかし、これらの光合成は酸素を発生しない。シアノバクテリアの出現により、水を電子供与体とする酸素発生型光合成が始まり、地球環境は劇的に変化した。酸素の増加は大酸化イベントを引き起こし、嫌気性生物は衰退する一方で、酸素を利用した好気呼吸を行う生物が進化する道を開いた。この酸素発生型光合成は現在の植物にも受け継がれている。

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この記事は、カロテノイドの重要性を卵の黄身の色を例に挙げ、健康への効果を解説しています。鮮やかな黄身は人工的でなく、親鳥が雛にカロテノイドという有益な物質を与えている証拠だと述べています。カロテノイドとフラボノイドは、植物が紫外線から身を守るために獲得した抗酸化物質であり、人間が摂取することで同様の効果が得られると説明。具体的には、免疫細胞の保護や殺菌後の活性酸素除去に役立つことを学術論文を引用して示し、ウイルス感染症の重症化抑制にも繋がると推測しています。そして、作物におけるカロテノイド増加の方法を探るには、除草剤のような減少させる仕組みを調べるのが有効であり、PDS阻害剤のようなカロテノイド合成を阻害する除草剤の存在を例に挙げています。

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植物の香り化合物（GLV）は、葉が損傷を受けた際にガラクト糖脂質から合成され、害虫や病害に対する防御機構として機能する。GLV合成経路の研究から、ヘキセナールなどの化合物が病害抵抗性に寄与することが示唆されている。このことから、草生栽培において、定期的な草刈りによって放出される香り化合物が作物の耐性を高める可能性が考えられる。逆に、除草剤の使用は香り化合物の放出機会を奪い、食害被害の増加につながる可能性がある。これは、殺菌剤使用による食害増加と同様に、栽培における新たな課題を示唆している。

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ミツバチは花蜜だけでなく、イネの花粉も集めるため、水田に訪れる。しかし、開花時期にカメムシ対策として散布される殺虫剤がミツバチの死因となっている。さらに、ミツバチが粒状の農薬を巣に持ち帰る可能性も指摘されている。カメムシ被害による斑点米は全体の1%未満であり、市場が許容すれば農薬散布は不要となる。ミツバチは生態系にとって重要であり、この問題を機に社会の変化が求められる。水田の農薬は、米の味や生態系への影響を考慮する必要がある。

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殺菌剤の使用は、天敵の減少を通じて作物への食害被害を増加させる可能性がある。野外実験では、殺菌剤散布区でテントウムシの個体数が減少し、アブラムシの密度が増加、結果としてダイズの食害被害が増大した。同様に、殺菌剤はハダニの天敵であるカブリダニを減少させ、ハダニ密度を増加させる。これらの事例は、殺菌剤が害虫の天敵を排除することで、間接的に食害被害を増幅させる可能性を示唆している。つまり、殺菌剤による病害防除効果と引き換えに、害虫管理の複雑化というトレードオフが存在する。

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牛糞堆肥による土作りは、一見効果があるように見えても問題が多い。牛糞は肥料成分が多いため、過剰施肥やマンガン欠乏を引き起こし、長期的に見て収量や品質の低下につながる。他人の助言を鵜呑みにせず、その人の栽培実績や、より高い品質を目指す視点があるかを見極めることが重要。例え牛糞堆肥で収量が増えても、それは潜在能力の一部しか発揮できていない可能性がある。真に質の高い野菜を作るには、土壌や植物のメカニズムを理解し、適切な栽培方法を選択する必要がある。農薬回数が増えるなど、問題が生じた際に外的要因のせいにせず、根本原因を探ることが重要である。

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ブルーチーズに含まれるラウリン酸に着目し、農薬削減の可能性を探る記事。ブルーチーズのカビ、ペニシリウム・ロックフォルティは土壌に普遍的に存在し、ラウリン酸を生成する。ラウリン酸は菌根菌の成長を促進し、植物の害虫抵抗力を高める一方、ピロリ菌のようなグラム陰性細菌の生育を阻害する。つまり、土壌中でペニシリウム・ロックフォルティが優勢になれば、ラウリン酸の抗菌作用により軟腐病菌や青枯病菌を抑え、同時に菌根菌を活性化させて植物の害虫耐性を向上させ、殺虫剤や殺菌剤の使用量削減に繋がる可能性がある。

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殺菌剤の使用は、植物の表面にいる氷核活性細菌を減らし、昆虫の耐寒性を高め、食害被害を増加させる可能性がある。ある研究では、アーバスキュラー菌根菌（AM菌）と共生した植物は、葉食性昆虫の食害を受けにくく、逆に殺菌剤を使用した区画では食害が増加した。AM菌との共生は、植物のリン酸吸収効率向上よりも、防御反応に関わる二次代謝産物の影響が大きいと考えられる。つまり、ヨトウガなどの害虫対策には、病原菌の発生を抑え、植物の抵抗力を高めることが重要となる。これは、家畜糞堆肥の使用を避け、土壌微生物のバランスを整えることにも繋がる。

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オーガニック農法とGMOは、一見対照的な農業手法だが、突き詰めると「自然の改変」という点で共通している。オーガニック農法は、自然由来の農薬や堆肥を用いることで生態系への影響を最小限に抑えようとするが、それでも特定の生物種を優遇したり、排除したりする人為的な操作が含まれる。GMOは遺伝子操作により作物の性質を直接改変するため、より積極的な自然介入と言える。どちらの手法も、人間の都合に合わせて自然を改変しており、その影響範囲や倫理的な問題について議論が必要である。究極的には、自然と人間の関わり方、そして食の安全や環境保全に対する責任を問う問題と言える。

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殺虫剤は昆虫の神経系に作用するものが多く、アセチルコリン、GABA以外にもグルタミン酸、グリシン、オクトパミン、チラミンなどが神経伝達物質として利用されている。昆虫と脊椎動物では神経伝達物質の役割が異なり、例えば昆虫の体制筋ではグルタミン酸が、脊椎動物ではアセチルコリンが使われている。ハチはグルタミン酸の前駆体であるプロリンを蓄えるが、これは体制筋の迅速な活動に関連している可能性がある。

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土壌消毒前に廃菌床などの土壌改良材を使用すべきか、消毒後が良いのかという問いに対し、消毒前に使用することを推奨する。理由は、土壌改良材の使用により土壌物理性が向上し、クロルピクリンくん蒸剤が土壌深くまで浸透しやすくなり、消毒効果が高まるため。また、土壌改良材は土壌鉱物を保護し、窒素化合物の酸化作用による微量要素の溶脱やアルミニウム溶脱を防ぐ効果も期待できる。有用微生物相への影響については、土壌消毒が必要なほど劣化した土壌では、そもそも有用微生物の活動は低いと考えられる。理想的には、土壌改良材→土壌消毒→土壌改良材＋有機質肥料の順序で施用するのが良い。

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フルキサメタミドは、昆虫の神経伝達物質GABAの働きを阻害することで殺虫効果を発揮する。昆虫はGABA作動性クロライドイオンチャンネルを通じて神経の興奮を抑制するが、フルキサメタミドはこのチャンネルを阻害し、過剰な興奮を引き起こす。一方、ヒトを含む脊椎動物ではGABAの作用機序が異なり、このチャンネルを持たないため、フルキサメタミドは昆虫選択的に作用する。有機リン系殺虫剤とは異なる作用機序のため、耐性昆虫にも効果的。GABAは野菜の旨味成分としても知られるが、フルキサメタミドの作用は昆虫の神経系に特異的であるため、人体への影響は少ないと考えられる。

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草生栽培は、害虫防除に有効な可能性を秘めている。高齢農家は雑草を増やすと害虫も増えると考えるが、抵抗性誘導で害虫を防除できる。草が傷つくとジャスモン酸が合成され、ジャスモン酸メチルとして周辺に伝播し、作物の抵抗性を向上させる。スパイダーモアなどで通路の草を刈り、損傷させることで抵抗性誘導を促せる。刈る草も健康的に育てるため、肥料を与えて発根を促進するのが良い。ネギの畝間にマルチムギを生やすとアザミウマの被害が減った事例もあり、草を生やすこと自体が良い刺激になる可能性がある。ただし、草生栽培を行う前に、土壌を良い状態にしておくことが重要である。

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チョウ目昆虫の幼虫は、冬季などの生存に不利な時期を乗り越えるため、休眠する。休眠は「自発的な発育停止」と定義され、体内の脱皮ホルモン濃度の低下に伴い開始される。幼虫期には幼若ホルモンと脱皮ホルモンが存在し、両者のバランスで脱皮と蛹化が制御される。休眠中の幼虫は非休眠時と比べ幼若ホルモン濃度が高く、これが脱皮ホルモンの合成を抑制することで成長を停止させると考えられている。

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ヨトウガは広食性で農作物に甚大な被害を与える害虫。日本では越冬できる地域が限られると考えられていたが、近年ハウス栽培で越冬する可能性が指摘されている。ヨトウガの卵塊は風に乗って長距離移動するため、越冬場所の特定は防除対策において重要。もし全国的に冬場にホウレンソウ栽培が広がれば、ホウレンソウに含まれる植物エクジソンがヨトウガの生育を阻害し、越冬を抑制する可能性がある。

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ダゾメット土壌消毒のヨトウムシ類への効果検証記事の要約です。ヨトウムシ類は土中で蛹化するため、ダゾメットが有効とされていますが、実際の効果は不明瞭です。著者はヨトウムシ類のハスモンヨトウを対象に、ダゾメット粒剤散布後の土壌に幼虫を投入し、死亡率を観察する実験を行いました。結果は、薬剤処理後24時間以内の死亡率は100%でしたが、72時間後以降は新葉への食害が見られ、土壌中に潜伏していた幼虫の一部は生き残っていたことが示唆されました。これは、ダゾメットのガス拡散が不均一であること、土壌表面への効果が限定的であることが原因と考えられます。つまり、ダゾメット土壌消毒はハスモンヨトウ幼虫に完全な致死効果をもたらすとは限らず、一部の幼虫は生き残り、生育を続ける可能性があることが示されました。

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ある農薬への耐性獲得により、以前効かなくなった別の農薬が再び効くようになる現象を「逆相関の交差抵抗性」という。有機リン系殺虫剤を例にすると、大きなダイアジノンへの耐性獲得で酵素の標的部位が変化し、小さなアセフェートは効くようになる。しかし、アセフェートを使い続けると、標的部位が元に戻り、アセフェートは効かなくなる代わりにダイアジノンが再び有効となる。これは、酵素と農薬の結合のしやすさが、農薬の大きさ、ひいては酵素の標的部位の形状と関係しているためである。ただし、耐性獲得のメカニズムは農薬の種類によって様々である。

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有機リン系殺虫剤は、リンを中心構造に持ち、P=S型（チオノ体）とP=O型が存在する。チオノ体は昆虫体内でP=O型（オクソン体）に代謝され、神経伝達物質アセチルコリンを分解する酵素アセチルコリンエステラーゼ(AChE)に作用する。オクソン体はAChEの活性部位に結合し、酵素の形状変化を引き起こすことで基質との結合を阻害、AChEを不活性化する。AChEは神経の興奮を鎮める役割を持つため、不活性化により昆虫は興奮状態を持続し、衰弱死に至る。AChEは他の動物にも存在するため、有機リン系殺虫剤は非選択的な作用を示す。

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コガタルリハムシは成虫で10ヶ月もの長期休眠を行う。休眠中は休眠特異的ペプチドDiapausinを発現させるが、その機能は謎が多い。Diapausinは昆虫病原菌には効果がないのに、植物病原菌の生育を抑制する。さらに、Diapausinの発現量を減らしても休眠に影響がないことから、休眠維持のためではなく、土壌微生物との相互作用に関与している可能性が示唆されている。休眠中のエネルギー消費を考えると、Diapausin合成には何らかの重要な役割があると推測され、更なる研究が期待される。

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アミノ酸が植物病害、特に青枯病の予防に効果を持つ可能性が示唆されている。トマトでは酵母抽出液中のヒスチジンが青枯病の発病を抑える効果があり、アミノ酸肥料自体が予防効果を持つ可能性が出てきた。一方、イネではグルタミン酸が抵抗性を向上させる。グルタミン酸豊富な黒糖肥料はイネの青枯病予防に有効で、サリチル酸と同様の予防効果の伝播も期待できる。このことから、単子葉植物の緑肥マルチムギに黒糖肥料を与えることで、予防効果を高められる可能性がある。

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アブラナ科残渣すき込みによる土壌復活効果の考察から、トウモロコシ由来のフィトアンシピンDIMBOAに着目。DIMBOAは根から分泌され抗菌作用と有益根圏微生物の増殖促進効果を持つ。これを青枯病対策に応用するため、深根性緑肥ソルガムの活用を提案。ソルガム栽培によりDIMBOAを土壌深くに浸透させ、青枯病菌抑制と健全な根圏環境構築を目指す。しかし、果菜類栽培期間との兼ね合いが課題。解決策として、栽培ハウスと休耕ハウスのローテーションを提唱。休耕ハウスで夏にソルガムを栽培し、秋〜春に他作物を栽培する。連作回避で青枯病抑制と高品質果菜収穫を両立できる可能性を示唆。ただしDIMBOAの他作物病原菌への効果は未検証だが、有益根圏微生物の活性化による効果も期待できる。

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虫に食害されやすいアブラナ科植物とそうでないものの違いは、食害時に生成される防御物質イソチオシアネートの合成能力の差にある可能性が高い。イソチオシアネート合成には、材料のグルコシノレートと酵素ミロシナーゼが必要だが、グルコシノレートは硫黄があれば普遍的に合成されるため、ミロシナーゼの活性が鍵となる。試験管内での実験では、カリウムイオンとビタミンCがミロシナーゼ活性を高めることが示されている。 カリウムが不足すると植物の養分吸収能力が低下するため、イソチオシアネート合成にも影響する可能性がある。つまり、食害を受けにくい株はカリウムが十分に供給されていると考えられる。米ぬか施肥によるカリウム補給と土壌改良は、植物の防御機構強化に繋がる有効な手段かもしれない。

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アブラナ科植物は、害虫から身を守るため、グルコシノレートとミロシナーゼという物質を別々の細胞に蓄えています。植物体が損傷すると、これらが反応して毒性のあるイソチオシアネートが生成されます。チョウ目の幼虫は、このイソチオシアネートを無毒化するのではなく、生成自体を阻害することで食害を可能にしています。つまり、幼虫の消化液中の酵素がグルコシノレートに作用し、ミロシナーゼとの反応を阻断するのです。ただし、チョウ目の幼虫が他の解毒経路を持っている可能性は否定できません。また、ホウレンソウは根が傷つけられると、昆虫の変態を阻害するファイトエクジステロイドという物質を生成することがわかっています。

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土壌消毒剤ダゾメットは、土壌中で分解されメチルイソチオシアネート(MITC)を生成することで殺菌・殺虫作用を発揮する。MITCは生物の必須酵素の合成阻害や機能停止を引き起こす。ダゾメットはクロルピクリンに比べ使用頻度が高い。MITCはアブラナ科植物が害虫防御に生成するイソチオシアネート(ITC)の一種であり、ジャスモン酸施用で合成が促進される。ITCの殺虫作用に着目すると、緑肥カラシナを鋤き込むことでダゾメット同様の効果が期待できる可能性がある。これは、カラシナの葉に含まれる揮発性のITCが土壌に充満するためである。土壌還元消毒は、米ぬかなどを土壌に混ぜ込み、シートで覆うことで嫌気状態を作り、有害微生物を抑制する方法である。この方法は、土壌の物理性改善にも効果があり、環境負荷も低い。

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カブトムシの天敵を参考に、ヨトウガの天敵を探している。カブトムシの天敵にはキツネ、タヌキ等の捕食者以外に、ミミズ（幼虫の羽化空間破壊）やツチバチ（寄生）がいる。ヨトウガへのミミズの影響は不明だが、シロヨトウヤドリヒメバチのような寄生バチは存在する。土壌中のヨトウガ幼虫への寄生メカニズムは不明。ミミズの土壌撹乱が昆虫幼虫に影響を与える可能性は示唆された。ヨトウガ対策として、グラスエンドファイトの活用、冬虫夏草の利用、植物ホルモンの活用なども検討している。

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ハスモンヨトウは夜行性の蛾の幼虫で、作物の葉を食害する害虫。成長すると殺虫剤が効きにくく、天敵も日中に活動するため、駆除が難しい。寒さに弱く、日本の冬を越冬できないと思われていたが、近年のハウス栽培の発達で被害が増加。しかし、研究によると中国南部や台湾から気流に乗って長距離移動してくる可能性が示唆されている。佐賀県での研究でも越冬は難しく、国内での越冬はハウスなどの施設に限られるとみられる。移動の阻止は困難なため、効果的な対策が求められる。

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土壌消毒を見直すべき時期が来ている。深く耕すと病原菌が浮上する懸念があるが、土壌消毒剤は深部に届かない可能性がある。糖蜜やエタノールを用いた土壌還元消毒は深部の病原菌を減少させる効果がある。これは米ぬかによる土壌還元消毒と同じ原理で、嫌気環境下で有機物が分解される際に土壌の酸化還元電位が変化し、過酸化水素や二価鉄が生成され、ヒドロキシラジカルによる強力な滅菌作用が生じるためと考えられる。土壌改良材、米ぬか/糖蜜、酸素供給材を組み合わせ、マルチで覆うことで、病原菌の生育環境を改善できる可能性がある。連作を避け、ソルガムなどの緑肥を栽培すれば更に効果的。米ぬかは菌根菌増殖や食害軽減にも繋がる。

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土壌の深層に潜む病原菌、特に青枯病菌や軟腐病菌は、嫌気性のため酸素が少ない環境で生存できる。深く耕すとこれらの菌が表層に上がるが、それが活発化につながるかは不明。土壌消毒剤は深層の青枯病菌には効果がないという報告もあり、深層の病原菌が感染に影響するなら、薬剤消毒は無意味となる可能性も示唆されている。

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米ぬか土壌還元消毒は、ハウス栽培で1～2トン/反の米ぬかを散布、潅水し、土と撹拌後、ビニールで覆い20日ほど静置する手法。酸素遮断下で微生物が米ぬかを消費し二酸化炭素が充満、酸欠状態となる。発酵熱と太陽光で高温となり、太陽光消毒も同時に行う。嫌気環境下では乳酸菌の抗菌効果も期待できる。また、還元状態によるフェントン反応で土壌病害虫死滅の可能性も考えられる。

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ナスの施設栽培における深刻な脅威として、タバココナジラミによるウイルス病の蔓延と、アザミウマによる被害が挙げられる。タバココナジラミは薬剤抵抗性を持ち、ウイルス病を媒介するため、早期発見と徹底した防除が重要となる。一方、アザミウマは微小なため発見が難しく、食害痕から病原菌が侵入し、生育不良を引き起こす。特に高温乾燥条件下で増殖しやすく、薬剤散布だけでは防除が難しい。総合的な対策として、天敵昆虫の活用や、粘着トラップによる早期発見、適切な薬剤ローテーションなどが有効である。これらの対策を怠ると、収量・品質の大幅な低下を招く可能性がある。

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マルチムギは、劣化土壌の改善に効果的な緑肥作物です。土壌物理性の改善に優れ、硬盤層を破砕し、排水性・通気性を向上させます。また、線虫密度を抑制する効果も確認されています。さらに、他の緑肥と比較して、土壌養分を増やす効果が高いことも特徴です。特にリン酸の吸収力が高く、土壌中の難溶性リン酸を可溶化し、後作物に利用しやすい形で供給します。このように、マルチムギは土壌環境の改善を通じて、持続可能な農業に貢献する可能性を秘めています。

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イネは病原菌感染に対し、ファイトアレキシンと呼ばれる抗菌物質を産生する防御機構を持つ。ファイトアレキシン生合成は複雑な制御を受けているが、近年、鍵となる転写因子WRKY45の機能が解明された。WRKY45は病原菌感染に応答して活性化し、下流の遺伝子群を発現させることで、様々なファイトアレキシン生合成を促進する。特に、イネいもち病菌抵抗性には、ジテルペノイドファイトアレキシン生合成経路の活性化が重要であることが示された。この発見は、WRKY45の機能を強化することで、病害抵抗性イネ品種の開発に繋がる可能性を示唆している。

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イネのいもち病耐性に関わるポリフェノールの一種、サクラネチンについて解説しています。サクラネチンはフラバノンというフラボノイドの一種で、ファイトアレキシンとして抗菌作用を持つ二次代謝産物です。サクラ属樹皮にも含まれますが、イネではいもち病菌への抵抗性物質として産生されます。合成経路は複雑で、光合成から様々な酵素反応を経て生成されます。特定の肥料で劇的に増加させることは難しく、秀品率向上のための施肥設計全体の見直しが重要です。ただし、サクラネチン合成に関与する遺伝子は特定されており、抵抗性品種の作出や微生物による大量合成など、今後の研究に期待が持てます。

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殺菌剤のボルドー液がブドウの土壌環境に影響を与える可能性がある。ボルドー液が糸状菌の活動を抑制し、フェノール性化合物の酸化と重合を妨げることで、発根が阻害され、微量要素の吸収量が低下し、品質が低下する可能性がある。さらに、発根が弱まると、虫や病気に弱くなることも懸念される。また、銅は発根がなければ吸収されにくく、コウジカビなどの糸状菌のポリフェノール関連の活動が発根を誘導するために不可欠となる。ブドウやミカンなどの栽培では、耕うんや腐植酸の投入が困難であるため、ボルドー液の使用による土壌環境の変化を考慮することが重要である。

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農研機構の研究では、タバコ由来の「ロリオライド」がナミハダニを始めとする害虫の生存率・産卵数を低下させることが明らかになりました。ロリオライドは殺虫作用を持たず、プラントアクティベータとして働きます。これは、作物の害虫に対する防御反応を示唆しています。ロリオライドはカロテノイドを起源とし、カロテノイドが分解される際に生じます。植物は、害虫に対する防御反応の一環として、ロリオライドなどのプラントアクティベータを使用している可能性があります。この研究は、害虫防除のための新たな戦略につながる可能性があります。

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乾燥ストレスは作物の生育を阻害するだけでなく、ダニ被害のリスクも高める。高EC環境では藻類が発生しやすく、ダニの餌となる。しかし、乾燥するとダニは作物へと移動し食害を引き起こす。高EC下では作物は発根しにくく弱っているため、ダニの被害を受けやすい。結果として、高ECと乾燥の組み合わせは農薬の使用量増加につながる。牛糞堆肥による土壌改良は、保水性と通気性を向上させ、乾燥ストレスを軽減することで、ダニ被害の抑制にも繋がる可能性がある。

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クオラムセンシングは細菌の細胞密度依存的な情報伝達機構であり、病原菌の病原性発現にも関与する。クオラムセンシングを阻害するクオラムクエンチングは、病害防除の新たな戦略として期待される。本稿では、クオラムクエンチング酵素、特にAHL分解酵素の多様性と応用について概説する。AHL分解酵素は、N-アシルホモセリンラクトン(AHL)を分解することでクオラムセンシングを阻害する。AHL分解酵素は多様な微生物から発見されており、その構造や基質特異性も様々である。AHL分解酵素は、組換えタンパク質として利用したり、遺伝子組換え植物に導入したりすることで、植物病害の防除に効果を発揮することが示されている。

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作物の病原菌もクオラムセンシングを行う。これは細菌が仲間の密度を感知し、一定数を超えると協調して毒素産生などの行動を起こす現象である。今回は、農業への応用をテーマにした論文を基に、軟腐病菌や青枯病菌などのクオルモン（仲間認識物質）の構造を紹介。次回、これらのクオルモンに関する発見と農業への応用について解説する。

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「これからの微生物学」を読んだ著者は、最新の知見を元に軟腐病について調べている。本稿では、軟腐病に関わる前にクオラムセンシングを解説する。クオラムセンシングとは、細菌が同種の菌の密度を感知し、物質産生を制御する機構である。細菌は常にクオルモンという物質を分泌し、その濃度で菌密度を認識する。低濃度では病原性物質を合成しないが、高濃度では仲間が多いと判断し、宿主への攻撃を開始する。クオルモンは菌種ごとに異なり、病原菌だけでなく有用菌にも見られる。次回は、このクオラムセンシングを踏まえ、細菌由来の植物病害について解説する。

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未熟な鶏糞に含まれる尿酸は強力な抗酸化作用を持つ。これは活性酸素であるヒドロキシラジカルを除去する働きがある。しかし、活性酸素は成長にも必要なため、過剰な抗酸化作用はフェントン反応による土壌消毒などの効果を阻害する可能性がある。つまり、未熟鶏糞の施用は、土壌中の活性酸素のバランスを崩し、意図しない悪影響を与えるかもしれない。活性酸素の適切な量は状況によって異なり、自然のバランスを尊重することが重要である。