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土壌中の難分解性有機態リン酸であるフィチン酸が過剰に蓄積すると、植物はリン酸を吸収しにくくなる問題がある。解決策として、フィチン酸を分解するコウジカビなどの微生物の働きを活性化させる方法が有効だ。具体的には、腐植質を投入して土壌環境を改善し、ヒマワリなどの緑肥を栽培する。さらに、米ぬかなどのリン酸豊富な有機物施用時は、無機リン酸の施用を控えるべきである。
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土壌中の有機態リン酸の利用を促したい
いもち病菌よりもはやくに葉の上にいてほしい菌たち
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いもち病菌の感染を防ぐため、イネの葉面に有益な微生物を定着させる方法が模索されている。いもち病菌はα-1,3-グルカンでイネの免疫を回避するが、ある種の細菌由来酵素はこのグルカンを分解できる。そこで、葉面にこの酵素を持つ細菌や、その定着を助ける酵母を常在させることが有効と考えられる。農業環境技術研究所の報告では、酵母が生成する糖脂質MELが、コムギの葉面へのバチルス属細菌の定着を促進することが示された。この知見を応用し、酵母が葉面を占拠した後、α-1,3-グルカン分解酵素を持つ微生物が定着する流れを作れば、いもち病の発生を抑制できる可能性がある。残る課題は、いかにして酵母を葉面に定着させるかである。
ケイ素を利用する細菌たち
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水田土壌中の細菌がイネのケイ素吸収に関与する可能性が示唆されている。ケイ素を取り込む細菌24株は全てバチルス属で、食中毒菌のセレウス菌(B.cereus)や生物農薬に使われるBT剤(B. thuringiensis)なども含まれる。バチルス属はケイ素の殻を作ることで過酷な環境を生き抜くとされ、B.cereusはケイ素により耐酸性を得ている可能性がある。ケイ素の吸収にはマンガン、亜鉛、カルシウム、鉄等のミネラルが必要で、特に水田で欠乏しやすい亜鉛の供給が重要となる。土壌中の細菌がケイ素を吸収しやすい環境を整えることで、猛暑下でもイネの秀品率維持に繋がる可能性がある。
植物の根と枯草菌のバイオフィルム
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作物の根はフラボノイドを分泌し、枯草菌がそれを認識して根の周りにバイオフィルムを形成する。このバイオフィルムは他の微生物の侵入を防ぎ、根の病気を抑制する。枯草菌は鉄や銅の吸収を促進するシデロフォアも分泌する。有効な枯草菌の増殖には土壌の排水性と保水性が重要であり、フラボノイド合成に必要なフェニルアラニンと微量要素も重要となる。さらに、バチルス属細菌は病原菌のクオルモンを分解する能力も持つため、病害抑制に貢献する。良好な土壌環境は、これらのメカニズムを通じて作物の病害発生率を低減する。
クオラムクエンチングで軟腐病や青枯病の被害を減らせるか？
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クオラムセンシングは細菌の細胞密度依存的な情報伝達機構であり、病原菌の病原性発現にも関与する。クオラムセンシングを阻害するクオラムクエンチングは、病害防除の新たな戦略として期待される。本稿では、クオラムクエンチング酵素、特にAHL分解酵素の多様性と応用について概説する。AHL分解酵素は、N-アシルホモセリンラクトン(AHL)を分解することでクオラムセンシングを阻害する。AHL分解酵素は多様な微生物から発見されており、その構造や基質特異性も様々である。AHL分解酵素は、組換えタンパク質として利用したり、遺伝子組換え植物に導入したりすることで、植物病害の防除に効果を発揮することが示されている。
納豆菌が合成する酵素は血液に作用するみたい
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納豆菌が生成するナットウキナーゼは、ヒトの血栓を溶解する効果があり、同時に含まれるビタミンK2が過剰な溶解を抑制する。これは、納豆菌が周囲のタンパク質を分解するためにナットウキナーゼを合成し、ポリグルタミン酸生成に必要なグルタミン酸を得ているためだと推測される。非殺虫性のBT菌も同様に、特定の物質を分解するために酵素を合成している可能性が考えられる。つまり、これらの菌が生成する酵素は、人間に有益な効果をもたらすが、本来は菌自身の生存戦略の一環として機能していると考えられる。