植物のミカタ

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最近の肥料に記載される「酸化還元電位」は、土壌中の物質が電子をやり取りするしやすさを示します。電位が高いほど酸化状態になりやすく、低いほど還元状態になりやすいです。酸素呼吸をする植物の根は、土壌を還元状態にするため、酸化還元電位の調整は重要です。窒素肥料は、土壌中で硝酸化成を経て硝酸態窒素になる際に、土壌を酸化させるため、酸化還元電位に影響を与えます。適切な酸化還元電位の管理は、植物の生育にとって重要です。

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本文は、冬に体に蓄積する老廃物の正体を突き止めようとする内容です。 冬は寒さ対策で脂肪を蓄え、血行が悪くなることから、筆者は「酸化された脂質」と「低温で損傷したミトコンドリア」を老廃物の候補としています。 しかし、アブラナ科の野菜に含まれるイソチオシアネートは活性酸素の発生を抑制するものであり、老廃物を直接除去するわけではありません。 結論として、老廃物の正体は明確にならず、本当に食で除去できるのか疑問が残ります。

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農研機構の研究で、葉緑体分解産物であるフィトールがトマトの根のセンチュウ抵抗性を高めることが判明した。フィトールはクロロフィルの分解過程で生成されるアルコールで、土壌中のフィトールが根にエチレンを蓄積させ、抵抗性を向上させる。このメカニズムは、緑肥を刈り倒し土壌に成分を染み込ませる方法と類似しており、土壌消毒にも応用できる可能性がある。緑肥カラシナによるイソチオシアネート土壌消毒と組み合わせれば、相乗効果でセンチュウ被害や青枯病などの細菌性疾患を抑制し、根の養分吸収を維持、ひいては地上部の抵抗性向上にも繋がる可能性がある。

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葉の色が濃い野菜は硝酸態窒素濃度が高く、秀品率が低下する。牛糞堆肥中心から植物性堆肥に変えることで、ミズナの葉の色は薄くなり、秀品率は向上した。硝酸態窒素は植物体内でアミノ酸合成に利用されるが、その過程はフィレドキシンを必要とし、光合成と関連する。硝酸態窒素過多はビタミンC合成を阻害し、光合成効率を低下させる。また、発根量が減り、他の栄養素吸収も阻害される。結果として、病害抵抗性も低下する。葉の色は植物の健康状態を示す重要な指標であり、硝酸態窒素過多による弊害を避けるため、植物性堆肥の利用が推奨される。

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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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アザミウマの食害を軽減するために、ジャスモン酸の活用が有効である。シロイヌナズナを用いた研究では、ジャスモン酸を事前に散布することで、アザミウマの食害が大幅に減少した。これは、ジャスモン酸が植物の誘導防御を活性化し、忌避物質であるイソチオシアネートの合成を促進するためである。ジャスモン酸はα-リノレン酸から合成される植物ホルモンであり、べと病や疫病の予防にも効果が期待される。ただし、環境ストレス下ではジャスモン酸の効果が低下する可能性があるため、栽培環境の管理も重要となる。他の作物でも同様のメカニズムが期待されるため、食害および病害予防にジャスモン酸の活用は有効な手段となり得る。

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この記事は、野菜の耐寒性と美味しさの関係について考察しています。寒さに触れた野菜は糖を蓄積するため甘くなりますが、耐寒性育種における不飽和脂肪酸の役割にも注目しています。不飽和脂肪酸は融点が高いため凍結防止に寄与し、特に冬野菜に多く含まれるとされます。 記事では、寒さに強い野菜の美味しさの背景に不飽和脂肪酸の濃度が関係している可能性を提起し、必須脂肪酸であるリノール酸、リノレン酸などのバランスがとれている野菜は健康的で美味しいという仮説を立てています。ω-3脂肪酸、ω-6脂肪酸といった必須脂肪酸の種類にも触れ、多様な脂肪酸の摂取の重要性を示唆しています。

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牛糞堆肥は土壌の乾燥ストレス軽減に効果的な資材である。土壌中の有機物量増加による保水性向上、土壌構造の改善による水浸透性の向上、そして微生物相の活性化による養分保持力の向上が、乾燥ストレス耐性向上に繋がる。化学肥料中心の農業では土壌有機物が減少し、乾燥に脆弱になる。牛糞堆肥は持続可能な農業を実現するための重要なツールとなる。しかし、効果的な活用には土壌の状態や施用量を適切に管理する必要がある。

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ポリフェノールはフェノール性化合物が少なくとも2つ結合したもので、抗酸化作用を持ちます。フェノール基は芳香族環にあり、水素を放出することができます。 カフェ酸（ポリフェノールの一種）はアミノ酸システインと反応してシステイニルカフェ酸を形成します。この物質は食肉の色に関与していますが、本要約では触れません。 この反応により、ポリフェノールとアミノ酸の相互作用が明らかになり、ポリフェノールの理解が深まります。

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ブロッコリの根に秘められた抗がん作用の可能性について紹介する記事です。ブロッコリの各部位から抽出した成分の乳がん細胞抑制効果を調べたところ、花蕾ではなく根に最も高い効果が見られました。根にはビタミンC、ビタミンU、ポリフェノールなどの既知の栄養素は少ないにも関わらず、強い抑制効果を示したことから、未知の成分の存在が示唆されます。また、ビタミンUは胃粘膜の修復に関与し、植物では耐塩性獲得に関係している可能性が示唆されています。ブロッコリには、まだまだ知られていない健康効果が秘められていると考えられます。

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アブラナ科植物に多いイソチオシアネート（ITC）は、植物の高温耐性に寄与する。ITCは熱ストレスによる細胞損傷でグルコシノレートとミロシナーゼが反応し生成される。ITCは熱ショックタンパク質（HSP）の合成を促し、熱変性したタンパク質の修復を助ける。アブラナ科植物は寒さに強い一方、暑さに弱い。そのため、低い気温で高温障害を起こしやすく、ITCによる高温耐性機構が発達したと推測される。

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ブロッコリーなどに含まれるスルフォラファンはイソチオシアネートの一種で、様々な健康効果が報告されている。イソチオシアネートは反応性の高いITC基を持ち、グルタチオンやタンパク質と結合することで解毒酵素を誘導し、活性酸素の発生を抑制する。また、スルフォラファンを含むブロッコリスプラウトは健康食品として注目されている。一方、非殺虫性のBT毒素は、特定の癌細胞を選択的に破壊する可能性が示唆されているが、スルフォラファンとの関連性については明示されていない。

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菜の花は冬の間に溜まった老廃物を排出する効果があるとされ、ブロッコリーと似た栄養価を持つ。冬の老廃物とは、代謝の低下により溜まる浮腫や、タンパク質代謝で生じるアンモニアなどのこと。菜の花にはイソチオシアネートという辛味成分が含まれ、これが解毒作用に関係していると考えられる。アブラナ科特有のこの成分は草食動物への忌避作用も持つ。