植物のミカタ

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この記事は、珪藻がケイ酸をどう取得するのかという疑問から出発し、そのメカニズムとシリカの循環について考察しています。海洋性珪藻は、鉱物態シリカの風化で生じる水溶性ケイ酸(Si[OH]₄)を吸収し、自身の殻の材料である生物態シリカに変換します。この生物態シリカは溶解しやすく、捕食や沈降を通じて再び可溶性ケイ酸として環境に戻る循環が紹介されています。 過去のシリカ関連記事を踏まえ、筆者は今回の珪藻に関する知見から、「植物が利用しやすいシリカ源の一つとして、珪藻が集めたものが寄与する可能性もあるのではないか」という仮説を提示しています。淡水域の珪藻も同様に、植物へのシリカ供給において重要な役割を果たす可能性を示唆しています。

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植物は土壌中からケイ酸を吸収し、強度を高める。吸収の形態はSi(OH)4で、これはオルトケイ酸(H4SiO4)が溶解した形である。オルトケイ酸はかんらん石などの鉱物に含まれ、苦鉄質地質の地域ではイネの倒伏が少ない事例と関連付けられる。一方、二酸化ケイ素(シリカ)の溶解による吸収は限定的と考えられる。ケイ酸塩からの吸収は、酸による反応が推測されるが、詳細は不明。可溶性ケイ酸はアルミニウム障害も軽減する効果を持つ。つまり、イネのケイ酸吸収は、土壌中の鉱物組成、特にかんらん石の存在と関連し、可溶性ケイ酸の形で吸収されることで、植物の強度向上に寄与する。

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長野県栄村小滝集落では、特別な農法により高品質な米が栽培され、台風による倒伏被害もほとんど見られなかった。倒伏した一部の水田と健全な水田の違いは、赤い粘土の客土の有無であった。イネの倒伏耐性向上に有効とされるシリカに着目すると、赤い粘土に含まれる頑火輝石やかんらん石などの鉱物がケイ酸供給源となる可能性がある。これらの鉱物は玄武岩質岩石に多く含まれ、二価鉄やマグネシウムも豊富に含むため、光合成促進にも寄与すると考えられる。赤い粘土に含まれる成分が、米の品質向上と倒伏耐性の鍵を握っていると考えられるため、イネとシリカの関係性について更なる調査が必要である。ただし、玄武岩質土壌はカリウムが少なく、鉄吸収が阻害されると秋落ちが発生しやすい点に注意が必要。