植物のミカタ

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曽爾高原の広大なススキ草原は、長年にわたり連作されているにも関わらず、障害が発生していない。山焼きの灰が肥料となる以外、特に施肥されていないにも関わらず、ススキは元気に育っている。これは、ススキがエンドファイトによる窒素固定能力を持つこと、そして曽爾高原の地質が関係していると考えられる。流紋岩質の溶結凝灰岩や花崗岩といったカリウムやケイ素を豊富に含む岩石が風化し、ススキの生育に必要な養分を供給している。さらに急な勾配により、風化による養分は流出せず高原に留まる。長期間の連作を可能にする曽爾高原の土壌は、重要な知見の宝庫と言える。

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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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昆虫の進化について学ぶため、大阪市立自然史博物館の特別展と「昆虫は最強の生物である」を参考にしている。進化の過程を知ることで、昆虫の行動への理解が深まると考えたからだ。チョウの幼虫がミカンの木から消えたのは、近所のアシナガバチの仕業だろうと推測。アシナガバチのようなカリバチは、農作物を害するガの幼虫を狩る益虫である。また、ミツバチも産業に重要であるため、ハチについて詳しく解説しようとするが、今回はここまで。

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ヘアリーベッチは、窒素固定に加え、アレロパシー作用で雑草を抑制する緑肥です。根から分泌されるシアナミドが雑草種子の休眠を打破し、時期外れの発芽を促して枯死させる効果があります。シアナミドは石灰窒素の成分であり、土壌消毒にも利用されます。裏作でヘアリーベッチを栽培すれば、土壌消毒と土壌改良を同時に行え、後作の秀品率向上に繋がると考えられます。さらに、ヘアリーベッチは木質資材の分解促進効果も期待できるため、播種前に安価な木質資材をすき込むことで、土壌改良効果とシアナミド分泌量の増加が期待できます。この手法は従来の太陽光と石灰窒素による土壌消毒より効果的かもしれません。今後の課題は、シアナミドの作用点と、効果のない土壌微生物の特定です。

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ヨトウガの食害対策として、グラスエンドファイトと天敵利用の可能性を探っている。グラスエンドファイトは植物に共生する菌で、昆虫の摂食阻害効果を持つ。ヨトウガの天敵であるコマユバチは既に利用されているが、効果は限定的。そこで、冬虫夏草に着目。冬虫夏草は昆虫に寄生する菌類で、個体数調整の役割を果たしている可能性がある。特に、蛾の幼虫に寄生するサナギタケは、ヨトウガ対策の鍵となるかもしれない。今年はヨトウガの被害が大きく、冬虫夏草のような寄生菌の不在が原因の一つではないかと推測。サナギタケの生態を解明することで、ヨトウガ被害の大幅な軽減が期待できる。

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イネ科緑肥、特にペレニアルライグラスの活用によるヨトウムシ防除の可能性について考察している。ペレニアルライグラスに共生するグラスエンドファイトのアルカロイドはヨトウムシへの効果が不明なため、ヨトウムシの天敵に着目。農研機構の研究では、ネギ栽培におけるムギの間作が、クモやカメムシなどの天敵を呼び寄せ、ヨトウムシ防除に効果があったと報告されている。これを踏まえ、作物へのヨトウムシの到達を防ぐために、天敵が住み着くムギの間作が有効だと結論づけている。ペレニアルライグラスは多湿に弱く窒素要求量が多いため、通路ではなく圃場の周囲に植えるのが適切であると考え、通路にはマルチムギ、周囲にはペレニアルライグラスという二段構えの防除体系を提案している。

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ライムギは麦角菌に感染しやすく、菌が産生する麦角アルカロイドにより麦角中毒を引き起こす。中毒症状は壊疽型と痙攣型に分類され、深刻な健康被害をもたらす。中世ヨーロッパでは「聖アントニウスの火」と呼ばれ恐れられた。現代では品種改良や栽培管理により麦角中毒は減少したが、ライムギは依然として麦角菌の宿主となる可能性がある。家畜への飼料にも注意が必要で、感染したライムギは家畜にも中毒症状を引き起こす。そのため、ライムギの栽培・利用には麦角菌への感染リスクを考慮する必要がある。

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ヨトウムシの食害が深刻な中、グラスエンドファイトという菌類に着目した。内生菌の一種であるグラスエンドファイトに感染したホソムギ（イタリアンライグラス）は、ヨトウムシの生育を抑制する効果があることが『基礎から学べる菌類生態学』で紹介されている。ヨトウムシは種類によってはイネ科を摂食しないため、全てのヨトウ対策に有効かは不明だが、イタリアンライグラス周辺を産卵場所としない可能性があり、幼虫の大移動を防げるかもしれない。農業への応用はまだ研究段階だが、グラスエンドファイトに関する翻訳本でさらに詳しく調べてみる。

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アーバスキュラ菌根菌は、リン酸などの養分吸収を助けるため、共生関係を築ける環境作りが重要。土壌に水溶性養分や糖分が多いと共生しにくいため、過剰な施肥は避けるべき。ネギの菌根菌はネギだけでなく緑肥とも共生するため、除草剤で全て除去するのではなく、通路などに緑肥を栽培すると共生菌が増加。クローバーの根圏は共生菌が豊富との報告もあり、緑肥は土壌の物理性改善だけでなく肥料効率向上にも貢献する可能性がある。

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アーバスキュラ菌根菌、特にグロムス菌門は、多くの陸上植物と共生関係を築き、アーバスキュラ菌根を形成する。宿主植物の根よりも細く長い菌糸を伸ばし、リン酸などの養分吸収を促進する。また、感染刺激により植物の免疫機能を高め、病原菌への抵抗性を向上させる「ワクチン効果」も持つ。乾燥や塩害への耐性も向上する。しかし、植物にとって共生は負担となるため、養分が豊富な環境では共生関係は形成されにくい。

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エンドファイトは植物体内で共生する菌類で、植物に様々な利益をもたらします。植物は光合成産物を菌に提供する代わりに、菌は土壌から吸収しにくいリン酸やアミノ酸などを植物に供給します。さらに、エンドファイトは植物の免疫系を刺激し、病原菌への抵抗力を高め、発根も促進します。中には、植物を昆虫から守る物質や窒素を固定する菌も存在します。 しかし、エンドファイトとの共生は、一般的な栽培環境では難しいようです。共生菌は多様な植物が生育する環境に多く存在し、栽培土壌には少ない傾向があります。また、土壌中に硝酸態窒素やショ糖が豊富にあると、共生関係が成立しにくいこともわかっています。そのため、水溶性窒素を含む堆肥での土作りは、エンドファイトとの共生を阻害する可能性があります。さらに、エンドファイトと植物の共生関係には相性があり、すべての植物が共生できるわけではありません。

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ハウスミカンの落ち葉が分解されないのは、単一作物の連作で微生物の多様性が失われ、白色腐朽菌が不足しているためと考えられる。外部資材にキノコが生えたのは、資材に腐朽菌が苦手とする成分が含まれていたとしても、ハウス内に腐朽菌が少ないためである。解決策は、腐朽菌を含む資材で落ち葉を覆い、更にクローバを播種して腐朽菌の活動を促進することだ。しかし、土壌の排水性低下とEC上昇により、クローバの生育が懸念される。

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ヒルガオ科の植物は非常に強い。蔓で他の植物に巻き付いて成長し、アサガオは品種改良にも利用された。中でもサツマイモは荒れ地でも育つほどで、不定根と脇芽の発生が旺盛なため挿し木で簡単に増やせる。しかし、遺伝的多様性が低いため病気に弱い欠点も持つ。さらに、根などに共生する窒素固定細菌のおかげで、空気中の窒素を利用できるため、肥料分の少ない土地でも生育できる。ヒルガオ科の植物は、繁殖力と環境適応力の高さで、その強さを示している。

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ススキはセイタカアワダチソウの攻撃にも強く、群生することで勢力を拡大する。さらに、ススキは土壌微生物生態学によると、体内に窒素固定を行うエンドファイト窒素固定細菌と共生している。このため、マメ科植物のように窒素固定能力を持つ。ススキの旺盛な生育は昔から知られていたが、目立った特徴がなかったため窒素固定能力の発見は遅れた。