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記事は、漆かぶれの原因物質であるウルシオールと類似した構造を持つアミノ酸、チロシンについて解説しています。特に、環境負荷の高い従来のフェノール製造法に代わり、チロシンからバイオフェノールを生成する微生物工学を用いた新しい製造法に焦点を当てています。
ハードチーズの熟成中に現れるチロシンの結晶は、旨味を示す指標となります。また、植物ホルモンであるサリチル酸は、チロシンから合成され、病原体に対する防御機構として働きます。さらに、一部のマメ科植物は、チロシンからアレロケミカルを生成し、他の植物の成長を抑制したり、害虫から身を守ったりしています。
このように、チロシンは食品、植物、微生物など、様々な分野で重要な役割を果たしています。
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漆かぶれはウルシオールを含む漆に触れることで起こる接触性皮膚炎です。ウルシオールはフェノールの一種で、細胞膜を破壊する作用があります。
生物学の実験では、フェノールを用いて細胞からDNAを抽出するフェノール・クロロホルム抽出が行われます。ウルシオールはフェノールに類似しており、皮膚から浸透して同様の作用を引き起こします。
ただし、漆に触れてもかぶれない人は、ウルシオールを認識する免疫反応が弱いか、または存在しません。また、ウルシオールとベンゼン環を含むアミノ酸のチロシンとの関係については、アレルギー反応を引き起こすかどうかは不明です。
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とあるマメのアレロケミカルの話は、インゲンマメが害虫から身を守るために、様々な化学物質を使って複雑な戦略をとっていることを解説しています。
まず、ハダニに襲われると、インゲンマメは葉から香りを出し、ハダニの天敵であるカブリダニを呼び寄せます。さらに、この香りは周りのインゲンマメにも伝わり、防御を促します。
しかし、この香りは別の害虫であるナミハダニには効果がなく、むしろ誘引してしまうという欠点があります。
このように、インゲンマメは生き残るため、多様な化学物質を駆使して複雑な戦いを繰り広げているのです。
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ニセアカシアはアレロパシー作用を持つため、周囲の植物の生育を阻害する。この作用は、ニセアカシアの葉や根から放出される化学物質、特にロビネチンとジヒドロロビネチンによるものと考えられる。これらの物質は、他の植物の種子発芽や成長を抑制する効果があり、ニセアカシアの競争力を高めている。土壌中の窒素固定能力も高く、他の植物の窒素吸収を阻害する可能性も指摘されている。これらの作用により、ニセアカシアは周囲の植物相を変化させ、単一的な植生を形成する傾向がある。
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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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カブトムシの黒い色はメラニン色素による。蛹は白いが、羽化後にチロシンからL-ドパを経てメラニンが合成・蓄積され黒色となる。メラニンは昆虫の体色決定だけでなく、外傷や感染時の防御にも関わる。カブトムシの死骸が土に還る際、メラニンの分解過程は興味深い研究対象となる。メラニンはフェノール性化合物であり、菌類も老化に伴い蓄積することが知られている。
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味噌やハードチーズの表面に析出する白い結晶は、チロシンである可能性がある。以前、無添加味噌にカビが生えたと思ったが、チロシン結晶だったかもしれない。チロシンの析出は味噌ではL-アスコルビン酸の添加である程度抑制できる。麦味噌では低温保管時に表面にチロシンが析出し、カビや異物と誤認され商品イメージを損なう場合がある。チロシンはL-DOPAの合成に重要であるため、ハードチーズや味噌の表面にはチロシンが多く含まれていると言える。
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エノコロ（ネコジャラシ）が繁茂した畑は、次作の生育が良いという師の教えの背景には、エノコロのアレロパシー作用と土壌改善効果があると考えられる。エノコロはアレロケミカルを放出し、土壌微生物叢に影響を与える。繁茂したエノコロを刈り込み鋤き込むことで、土壌に大量のアレロケミカルが混入し、土壌消毒効果を発揮する。さらに、エノコロの旺盛な発根力は土壌の物理性を改善し、排水性・保水性を向上させる。これらの相乗効果により、病原菌を抑え、有益な微生物が優位な環境が形成され、次作の生育が促進されると考えられる。稲わらから枯草菌が発見されたように、エノコロわらにも有益な細菌が存在する可能性がある。
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この記事では、ハッショウマメ（ムクナ）というマメ科植物のアレロパシー作用について解説しています。ハッショウマメはL-ドパという物質をアレロケミカルとして分泌します。L-ドパは神経伝達物質ドーパミンやアドレナリンの前駆体で、広葉雑草の生育阻害や昆虫の殻の硬化阻害といった作用を持ちます。人間は体内でチロシンからL-ドパを合成できるため、摂取の必要はありません。アレロパシーに関する書籍「植物たちの静かな戦い」も紹介されており、農業における緑肥活用の可能性を示唆しています。関連として、ヒルガオ科植物の強さについても言及されています。
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ネギとマルチムギ（コムギ）の混作で、劣悪土壌の改善、アザミウマ防除、ネギ生育向上に成功した事例から、コムギのアレロパシー物質DIMBOAに着目。DIMBOAは広範囲の病原体への抗生物質だが、土壌への吸着で活性を失う可能性がある。そこで、緑肥マルチムギの効果を高める施肥設計を提案。次作の基肥と共に堆肥を投入し、緑肥の生育環境を整える。さらに、黒糖肥料を追肥することで、糖供給によるDIMBOAの土壌吸着促進と、アミノ酸・金属による成長促進を図る。つまり、緑肥を衰退した環境に植えるのではなく、堆肥と黒糖肥料で積極的に生育を促し、アレロパシー効果を最大限に活かす戦略。同時に、コウジカビがアレロケミカルを宿主にとって無毒で有益な物質に変換する可能性にも言及。
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エンバクは緑肥として利用され、根からクマリン類のスポコレチンを分泌することでアレロパシー作用を示す。スポコレチンはフェニルプロパノイド系化合物で、プラントボックス法で分泌が確認されている。この作用を利用すれば、雑草抑制効果が期待できる。エンバクのアレロパシー作用に着目し、他感作用後の栽培活用についても考察が進められている。
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桜の葉に含まれるクマリンは、桜餅の香りの成分であり、アレロケミカルとして病害虫や周辺植物の成長を阻害する作用を持つ。通常はクマル酸の形で細胞内に存在し、細胞が死ぬとクマリンが生成される。クマル酸はフェニルアラニンから合成される。クマリンは香気成分として揮発するほか、落ち葉にも残留すると考えられる。土壌中でクマリンがどのように作用するかは不明だが、カテキンと同様に土壌微生物によって分解され、団粒構造形成に寄与する可能性がある。
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ニセアカシアはアレロパシー物質としてカテキンを分泌する。土壌中の有機物や粘土鉱物に吸着され活性を失うが、これはコウジカビがフミン酸を合成し土壌中のアルミニウムと結合する話と関連するのではないか、という考察。ニセアカシアのカテキンは土壌改良に繋がる可能性があり、コウジカビにとっても養分獲得に有利になるかもしれない。加えて、ニセアカシアはシアナミドも分泌する。
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連作障害の原因の一つに、作物自身が出すアレロパシー物質の蓄積がある。アレロパシーとは、植物が他の植物の生育を阻害する物質（アレロケミカル）を放出する作用のこと。例として、ヘアリーベッチはシアナミドを放出し雑草の生育を抑制するが、高濃度では自身の生育にも悪影響を与える。シアナミドは石灰窒素にも含まれる成分で、雑草やセンチュウへの抑制効果がある。コムギやソバなどもアレロパシー物質を出し、連作障害を引き起こす一因となる。