植物のミカタ

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トマトの老化苗定植は微量要素欠乏のリスクを高める。老化苗は根の活性が低く、土壌からの微量要素吸収が不十分になりやすい。特に亜鉛欠乏は深刻で、葉の黄化や生育不良を引き起こす。さらに、亜鉛は植物ホルモンのオーキシン生成に関与し、不足すると花や果実の形成にも悪影響が出る。結果として、収量低下や品質劣化につながるため、老化苗定植時には微量要素、特に亜鉛の適切な補充が必須となる。葉面散布は即効性が高く効果的である。

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アブシジン酸（ABA）は、植物ホルモンの一つで、乾燥などのストレス条件下で植物の成長を抑制し、休眠を誘導する働きを持つ。気孔の閉鎖を促進し、水分の損失を防ぐ役割も担う。種子の発達と休眠にも関与し、発芽を抑制する。ABAは植物にとって必須のホルモンだが、高濃度では成長阻害を引き起こす可能性がある。動物に対する毒性は低く、ヒトへの影響はほぼないと考えられる。一部の研究では抗炎症作用や抗糖尿病作用などの効果も示唆されているが、さらなる研究が必要である。

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温室メロン栽培におけるハダニ防除にUV-B照射の効果検証が行われた。実験では、UV-B照射によりハダニ雌成虫の産卵数が減少し、死亡率が増加。さらに、UV-B照射区ではハダニの天敵であるカブリダニの増加も確認された。これらの結果から、UV-B照射はハダニ防除に有効である可能性が示唆された。しかし、実用化には照射量や照射時間、メロンへの影響など、更なる研究が必要である。また、UV-Bランプの設置コストや運用コストも課題として挙げられている。

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イネのウンカ抵抗性に関与する物質、安息香酸ベンジルは、フェニルアラニン由来のベンジルアルコールやベンズアルデヒドから合成される。ウンカの種類によって誘導抵抗性物質の発現量が異なることが報告されている。光合成を高め、自然に抵抗性を高めることが重要であり、シリカ吸収や川からの養分供給が有効である。登熟期には穂への養分転流を抑え、健全な葉でウンカの被害ピーク期を迎えることが重要となる。亜鉛欠乏はオートファジーを誘導し、老化を促進するため、適切な亜鉛供給も抵抗性強化に繋がる。

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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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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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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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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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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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ヨトウガの幼虫対策として、殺虫剤以外の方法を検討。植物ホルモンであるジャスモン酸は食害虫の消化酵素を阻害する効果があるが、農薬としては多くの作物で使用できない。そこで、植物の抵抗性を高める「全身誘導抵抗性」に着目。特に、根圏微生物との共生によって誘導される抵抗性は、葉が食害されなくても発動する。そのため、発根量を増やし、土壌微生物との共生を促すことが重要となる。具体的な方法としては、草生栽培の効率化などが挙げられる。

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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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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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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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ハダニは通常、異なる攻撃方法を持つ天敵（捕食性ダニと寄生蜂）に対して、それぞれ防御戦略を持ちます。しかし、京都大学の研究で、ハダニは捕食性ダニに対する防御と、寄生蜂に対する防御を両立できないことが判明しました。これは、ハダニの防御能力にトレードオフが存在することを示唆し、生物的防除戦略の可能性を示唆します。

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土壌には、植物の生育に必要な栄養素の供給を助ける土壌酵素が存在する。土壌酵素は、複雑な有機物を植物が利用可能な形に分解する役割を担っている。酵素活性は、土壌の健康状態を示す重要な指標であり、微生物の活動と密接に関連している。特に、単純な構造を持つ生物は、周囲の環境に大きな影響を与える。例えば、特定の細菌は酵素を分泌し、他の生物が利用可能な栄養素を生み出す。つまり、複雑な生態系において、シンプルな生物が重要な役割を果たし、栄養素の循環を促進していると言える。土壌酵素活性は持続可能な農業において土壌健全性の指標として重要である。

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ヘアリーベッチの土壌消毒効果のメカニズムを探るため、その根から分泌されるシアナミドの作用機序に着目。シアナミドは石灰窒素の有効成分で、人体ではアルデヒドデヒドロゲナーゼを阻害し、アセトアルデヒドの蓄積による悪酔いを引き起こす。アセトアルデヒドはDNAと結合し、タンパク質合成を阻害することで毒性を発揮する。この作用は菌類にも影響を及ぼし、土壌消毒効果につながると考えられる。

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キノコ栽培後の廃培地は、栄養豊富にも関わらず、多くの場合焼却処分されている。これは、線虫や雑菌の温床となりやすく、再利用による病害リスクが高いためである。特に、連作障害が深刻なキノコ栽培では、清潔な培地が必須となる。また、廃培地の堆肥化は、キノコ菌の増殖が抑制されず、他の有用微生物の活動が阻害されるため困難である。さらに、廃培地の運搬コストや堆肥化施設の不足も焼却処分を選択する要因となっている。結果として、資源の有効活用という観点からは課題が残るものの、現状では病害リスク軽減を優先した焼却処分が主流となっている。

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米の美味しさは、デンプンの量よりデンプン分解酵素アミラーゼの効率性に依存する。アミラーゼはタンパク質と補酵素（カルシウムイオン）から成るが、カルシウムは土壌に豊富なので、米の美味しさへの直接的影響は少ないと考えられる。 米は炊飯時に糊化（アルファ化）し、デンプンの水素結合が切れ、酵素が分解しやすくなる。 糊化が進むほど、唾液中の酵素で糖に分解されやすくなり、甘みが増す。 記事では、米の美味しさの鍵となるアミラーゼの効率性、関連する酵素、タンパク質、アミノ酸、補酵素について解説し、糊化に関する論文を紹介している。

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植物はサリチル酸(SA)というホルモンで病原体への防御機構を活性化します。SAは病原体感染部位で生合成され、全身へシグナルを送り、抵抗性を誘導します。この抵抗性誘導は、病原関連タンパク質(PRタンパク質)の蓄積を促し、病原体の増殖を抑制します。PRタンパク質には、病原体の細胞壁を分解する酵素や、病原体の増殖を阻害する物質などが含まれます。SAは、植物免疫において重要な役割を果たす防御ホルモンです。プロベナゾールはSAの蓄積を促進し、植物の防御反応を高めます。

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大豆にはプロテアーゼ・インヒビターやアミラーゼ・インヒビターなどの消化阻害物質が含まれており、生食すると消化不良を起こす可能性がある。しかし、加熱によってこれらの阻害物質は失活するため、炒った豆であれば安全に食べられる。日本の伝統的な大豆食品である醤油、味噌、納豆は、発酵過程でこれらの阻害物質が分解され、旨味成分であるアミノ酸へと変化する。これは、大豆の自己防衛機構を逆手に取った人間の知恵と言える。節分で食べる炒り豆も、この知恵に基づいた安全な食習慣である。

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植物は、病原菌などから身を守るため、サリチル酸とジャスモン酸という2つのホルモンを使い分けています。サリチル酸は、主に細菌やウイルスなどの病原体に対する防御に関与し、PRタンパク質などの抗菌物質の産生を促します。一方、ジャスモン酸は、昆虫の食害や細胞傷害などに対する防御に関与し、プロテアーゼインヒビターなどを産生して防御します。これらのホルモンは、それぞれ異なる防御機構を活性化しますが、互いに拮抗作用を持つため、バランスが重要です。つまり、サリチル酸系の防御機構が活性化すると、ジャスモン酸系の防御機構が抑制されるといった具合です。そのため、特定の病害対策として一方のホルモンを活性化させると、他の病害に対して脆弱になる可能性があるため、注意が必要です。

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植物の免疫機構において、ペプチドの一種であるシステミンがホルモン様の役割を果たす。傷害を受けた植物はシステミンを合成し、他の器官へ輸送する。システミンを受容した細胞は防御ホルモンであるジャスモン酸を合成し、殺傷菌に対する防御応答を開始する。これは、生きた細胞に寄生する菌に対するサリチル酸とは異なる機構である。システミンや防御タンパク質の合成にはアミノ酸が利用され、ジャスモン酸合成にもアミノ酸から作られる酵素が関与するため、植物の免疫においてアミノ酸は重要な役割を担っていると言える。