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ミカンの花芽形成は、ジベレリンとオーキシンのバランスに影響され、乾燥ストレスが大きく関与している。花芽形成率の低い枝や強乾燥樹ではジベレリンが多くオーキシンが少ない傾向があり、逆に高い枝や弱乾燥樹ではジベレリンが少なくオーキシンが多い。つまり、前年の乾燥ストレスが、翌年の花芽形成に影響を与える。5月頃の開花時期には乾燥ストレスは弱まっているため、前年の影響が大きくなると考えられる。
一方、稲作におけるカリウム施肥削減は、二酸化炭素排出量削減に貢献する。これは、カリウム肥料生産時のエネルギー消費や、土壌からの亜酸化窒素排出を抑制するためである。
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ミカンの花芽形成は冬期のジベレリン処理で抑制されるが、その理由は花芽分化にある。花芽分化は冬期に起こり、枝に蓄積されたデンプン量に影響される。ジベレリンは栄養成長を促進しデンプン消費を促すため、結果的に花芽分化を抑制すると考えられる。一方、7～9月の乾燥ストレスはデンプン蓄積を促し花芽分化を増加させる。つまり、土壌の保水性改善による乾燥ストレスの軽減は、ジベレリン同様、花芽形成抑制につながる可能性がある。しかし、ミカンの栽培地では肥料運搬や土壌改良が難しいのが現状である。
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イネは水を求めて発根するのではなく、土壌中の窒素量と植物ホルモンが関係している可能性が高い。中干ししない場合、土壌中の有機物が分解され窒素量が増加、サイトカイニン合成が促進され発根が抑制される。一方、乾燥ストレスがオーキシンを活性化させるという報告は少なく、保水性の高い土壌での発根量増加事例から、イネにおいても乾燥ストレスとオーキシンの関係は薄いと考えられる。中干しなしの場合、初期生育に必要な栄養以外は有機質肥料を用いることで、サイトカイニン合成を抑え、発根を促進できる可能性がある。
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トマト果実の割れ防止対策として、葉の気孔に着目。気孔はCO2吸収と蒸散のバランスを保つため開閉し、孔辺細胞のカリウムイオン濃度変化と膨圧が関与する。日中はCO2獲得と水損失のバランス調整が重要。気孔開閉機構の詳細は不明だが、カリウムイオンが孔辺細胞に出入りすることで水の移動が起こり、気孔が開閉する。トマト栽培ではカリウム不足が懸念され、これが気孔開閉に影響し、微量要素吸収阻害など品質低下につながる可能性が考えられる。
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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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マメ科の草が、冬の寒さの中で葉を閉じ、垂れ下がった状態で生存している様子が観察された。葉は緑色を保っており、低温障害は発生していない。葉の裏面を互いに向けるこの状態は、乾燥した空気から葉を守るため、葉の周りの湿度を保つ役割を果たしていると考えられる。さらに、受光量を減らすことで過剰な光合成を防いでいる可能性もある。他に、葉の上に雪などが積もりにくくなる効果も考えられる。この植物の冬越し戦略は、永久しおれ点やアントシアニンの蓄積といった植物生理学の観点からも興味深い。冬は植物の生存戦略を学ぶ良い教材となる。
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堆肥製造過程の最終工程におけるトレハロースの残留量に着目し、高温ストレス下では菌がトレハロースを合成してタンパク質を安定化させるため、乾燥よりも先に高温に達する堆肥内ではトレハロースが消費されずに残留すると推測している。また、別の研究報告から、菌は成長に伴いトレハロースを合成・消費し、細胞外にも分泌する可能性を示唆。最終的に、静置堆肥中のトレハロース残留量が重要であると結論づけている。
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糸状菌は栄養飢餓状態になるとオートファジーを活性化し、細胞内成分を分解して生存に必要な物質を確保する。この機構は二次代謝産物の生産にも関与し、抗生物質や色素などの生産が増加することがある。オートファジー関連遺伝子を操作することで、有用物質の生産性を向上させる試みが行われている。また、菌糸の分化や形態形成にもオートファジーが関与しており、胞子形成や菌糸融合などに影響を与える。このことから、糸状菌のオートファジーは物質生産や形態形成において重要な役割を担っていると考えられる。
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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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南九州の青果農家向け勉強会で、肥料によるストレス緩和がテーマで講演が行われた。青果農家が抱えるキャベツの寒腐れやカルシウム欠乏などの課題を解決するには、作物が受ける環境ストレスを緩和することが重要とされた。乾燥ストレスを軽減するには牛糞堆肥による土作りが有効で、寒さに対する耐性を高めるには葉物野菜に低温を体験させることが挙げられた。化学肥料だけでなく有機肥料を活用し、作物がより健康的に成長できる環境を整えることが、収穫時期の調整や品質向上に効果的であると説明された。
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乾燥ストレスは作物の生育を阻害するだけでなく、ダニ被害のリスクも高める。高EC環境では藻類が発生しやすく、ダニの餌となる。しかし、乾燥するとダニは作物へと移動し食害を引き起こす。高EC下では作物は発根しにくく弱っているため、ダニの被害を受けやすい。結果として、高ECと乾燥の組み合わせは農薬の使用量増加につながる。牛糞堆肥による土壌改良は、保水性と通気性を向上させ、乾燥ストレスを軽減することで、ダニ被害の抑制にも繋がる可能性がある。
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この記事は、植物における葉酸の役割について考察しています。筆者は、ヒトではDNA合成に関わる葉酸が植物でも同様の働きをしていると仮定し、ホウレンソウにビタミンB12が含まれると予想しましたが、実際には含まれていませんでした。そこで、植物における葉酸の機能について論文を調べた結果、シロイヌナズナでは葉酸が光合成を行わない色素体において、スクロースからデンプンへの変換を抑制することを発見しました。つまり、葉酸は植物の成長と貯蔵のバランスを調節する役割を担っており、成長期には葉酸合成が盛んになる可能性が示唆されています。このことから、葉酸の存在は植物の活発な成長を示す指標となる可能性がある一方、乾燥ストレスのような環境変化時には貯蔵に切り替わるため、単純に葉酸が多い野菜が常に良いとは言えないと結論付けています。
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植物体内でのトレハロースの役割について、菌根菌との関連から考察されています。トレハロースはグルコースが2つ結合した二糖で、菌根菌との共生時に植物の根に蓄積されることが知られています。また、植物自身もトレハロース合成遺伝子を持ち、種子形成に必須の役割を果たしています。一方、過剰なトレハロースは発芽時のアブシジン酸過剰感受性や光合成活性低下を引き起こします。アブシジン酸は乾燥ストレス応答に関わる植物ホルモンであり、トレハロースも乾燥耐性と関連付けられています。菌根菌共生による宿主植物の乾燥耐性向上も報告されており、トレハロースが植物のストレス応答、特に乾燥耐性において重要な役割を担っている可能性が示唆されています。
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C4型光合成は、高温乾燥環境に適応した光合成の仕組みである。通常のC3型光合成では、高温時に気孔を閉じ二酸化炭素の取り込みが制限されるため光合成速度が低下する。しかしC4植物は、葉肉細胞で二酸化炭素を濃縮し、維管束鞘細胞でカルビン回路を行うことで、高温時でも効率的に光合成を行う。二酸化炭素濃縮にはエネルギーが必要となるため、低温・弱光下ではC3植物より効率が落ちる。トウモロコシやサトウキビなどがC4植物の代表例である。
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ひび割れた過酷な土壌環境で、ノゲシやタネツケバナは stunted growth を示し、タネツケバナはアブラムシに覆われていた。これは、植物が周囲の環境を変えながら成長するとはいえ、厳しい環境では成長が阻害され、地力回復も期待できないことを示唆する。ひび割れた畑の休耕は、雨水による除塩以外に効果が薄く、植物が生育できる環境を整えることが重要となる。具体的には、休耕前に植物性の有機物を投入し、排水性と保水性を改善することでひび割れを解消し、植物の生育を促進、除塩や土壌改良を進める必要がある。写真に写る植物たちの状態は、休耕だけでは地力回復が難しいことを示す明確な証拠である。
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スクロースは、グルコースとフルクトースがグリコシド結合した二糖類で、砂糖の主成分。植物では光合成産物として葉で合成され、師管を通って貯蔵器官や成長部位へ輸送される。ショ糖とも呼ばれる。非還元糖であり、変旋光を示さない。水への溶解度は高く、甘味料として広く利用される他、保湿剤や医薬品添加物としても使用される。加水分解によりグルコースとフルクトースになり、転化糖と呼ばれる。スクロースは、生物にとって重要なエネルギー源であり、植物の成長や代謝に不可欠な役割を果たす。
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植物ホルモン、サイトカイニンはシュートの発生を促進し、根の周辺に窒素系の塩が多いと発根が抑制される。これは、植物が栄養豊富な環境ではシュート形成を優先するためと考えられる。 農業において初期生育の発根は追肥の効果に影響するため、発根抑制は問題となる。慣行農法のNPK計算中心の施肥設計は、水溶性の栄養塩過多になりやすく発根を阻害する可能性がある。牛糞堆肥は塩類集積を引き起こし、特に熟成が進むと硝酸態窒素が増加するため、発根抑制のリスクを高める。 結局、NPK計算に基づく施肥設計は見直しが必要であり、牛糞堆肥の利用は再考を促す。
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アミノ酸はタンパク質の構成要素であるだけでなく、個々のアミノ酸自体が植物に様々な影響を与える。例えば、プロリンは乾燥ストレス時に細胞内に蓄積し、植物の耐性を高める。また、チロシンは植物ホルモンであるサリチル酸の前駆体であり、サリチル酸は植物の病害抵抗性や成長に関与する。このように、アミノ酸は単なる材料ではなく、植物の様々な生理機能に直接関わる重要な役割を担っている。
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黒ボク土は排水性、保肥力が高く、土が固くなりにくい利点を持つ一方で、活性アルミナが出やすく、養分を溜め込みやすく、pHが低くなりやすいとされる。しかし、活性アルミナは腐植で対処可能で、養分の蓄積は減肥で、pH低下は良質な肥料で解決できる。つまり、黒ボク土の欠点は適切な管理で克服できるため、栽培しにくい土ではないと言える。むしろ、これらの特性を理解し適切に対処すれば、高塩ストレスを回避し秀品率向上に繋がる。黒ボク土へのネガティブなイメージは、黒ボク土中心の技術書が原因であり、他の土壌と比較すれば、黒ボク土の利点の多さが際立つ。
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岩石が風化して粘土鉱物となり、更に植物の死骸が分解された腐植と結合することで、植物にとって良好な土壌環境が形成される。腐植と粘土鉱物は互いに分解を防ぎ合い安定した状態を保ち、作物の生育を促進する。植物のリグニンは、植物体を固くする役割を持つと同時に、分解されて土壌中で鉱物と馴染み、土壌改良に貢献する。この自然界の精巧なメカニズムは、偶然か必然かは不明だが、絶妙なバランスの上に成り立っており、このバランスが崩れると土壌環境は容易に変化する。腐植と粘土鉱物の結合、リグニンの分解による土壌改良効果など、自然界の巧妙な仕組みが土壌の肥沃度を高めている。
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作物の病気は、菌が直接付着・気孔侵入するか、虫(ベクター)が媒介する。特にウイルス性の病気は、ほぼベクター由来である。虫は乾燥ストレスを受けた作物に含まれるプロリンを求めて集まるため、土壌を適切に管理し乾燥ストレスを軽減すれば、虫の数を減らせる。虫が減ればベクター由来の病気も減り、結果として作物の秀品率向上に繋がる。農薬を使う場合、殺虫剤に重点を置くのが賢明だが、良質な堆肥による土壌改良はさらに効果的。つまり、土壌管理とベクター対策が、農薬使用を減らし、秀品率を高める鍵となる。
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牛糞堆肥の土作りにおける価値を、乾燥ストレスと高塩ストレスの観点から再考する。植物は乾燥/高塩ストレスによりプロリンを合成し、これが虫の食害を誘発する。牛糞堆肥は硝酸態窒素や塩分を多く含み、ECを高め高塩ストレスを招き、結果的にプロリン合成を促進、虫を引き寄せる。また、プロリン合成の材料となる硝酸根も供給するため、一見健全な成長を促すが、実際は虫害リスクを高めている。つまり、窒素過多や牛糞堆肥過剰施用で虫害が増えるのは、高塩ストレスによるプロリン合成促進が原因と考えられる。
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土壌の保水性・排水性を高めることで、植物の乾燥ストレスを軽減し、プロリンの過剰な蓄積を防げる可能性がある。乾燥ストレスを受けた植物はプロリンを合成し葉に蓄積するが、これが昆虫を誘引する一因となる。慣行栽培でも、土壌改良に加え、スプリンクラーによる葉面散布で乾燥ストレスを抑制することで、プロリン蓄積を減らし、結果として害虫の発生を抑え、農薬の使用回数を減らすことに繋がったと考えられる。
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溢泌液は、植物が葉から排出する液体で、昆虫の水分補給源となる。乾燥ストレス下で植物はプロリンを合成し、これが溢泌液に含まれることで、昆虫にとって水分だけでなく栄養源ともなる。溢泌液中のプロリンは、昆虫にとって葉が栄養豊富であることを示すサインとなり、葉への定着を促す可能性がある。また、溢泌液の蒸散後に残る白い粉は肥料過多の指標となる。局所的な乾燥状態が溢泌液の生成を促し、これが昆虫の行動に影響を与えることから、栽培において重要な要因と言える。
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植物は乾燥や高塩ストレスといった水ストレスに晒されると、細胞内にプロリンを蓄積する。プロリンは適合溶質として働き、浸透圧を調整することで細胞内の水分を保持する役割を果たす。これは、高塩ストレス時に細胞外への水分の移動を防ぐのに役立つ。このメカニズムは、水ストレスに晒されやすい植物にとって重要な生存戦略と言える。一方、過剰な施肥による高塩ストレス状態は、栽培においても見られる問題であることが示唆されている。
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イスラエル製サンホープのスプリンクラーは、噴霧状の散水で周囲の湿度を上げることで秀品率向上に貢献する。高温・低湿度下では植物は蒸散を抑えるため光合成速度が低下するが、噴霧散水は気温を下げ湿度を高め、光合成を促進する。また、モジュール式の設計で組立・解体・移動が容易で、先端部分の交換も簡単なので、パフォーマンスを維持しやすい。散水の様子は動画で確認でき、京都農販のスプリンクラー特設ページで詳細な情報が得られる。
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旬でない時期のネギ栽培で、農薬防除をわずか1回に抑えることに成功した事例を紹介。通常8～12回程度の農薬散布が必要なところ、腐植蓄積、カルシウム過多抑制、残留無機塩への配慮、微生物動態把握に基づく施肥設計と、湿度管理、丁寧な追肥、根への酸素供給といったきめ細やかな栽培管理により、白い根が豊富に生えたネギを収穫。農薬代は10aあたり1回15,000円と高額なため、防除回数の削減は大幅なコストダウンにつながる。今回の成功は、有機無機に共通する理想的な栽培環境に近づくための重要な一歩を示唆している。
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牛糞堆肥による土作りは、塩類集積を引き起こし、作物の生育を阻害する可能性があるため、見直すべきである。例として、ミズナ栽培のハウス畑で塩類集積が確認された事例が挙げられている。土作りにおいては、肥料成分よりも腐植が重要である。牛糞堆肥にも腐植は含まれるが、純粋な腐植堆肥と比べて含有量が少なく、土壌に悪影響を与える成分が含まれるリスクがある。牛糞堆肥の使用は、資材費だけでなく人件費も増加させ、秀品率も低下させる非効率的な方法である。農業経営の悪化の一因にもなっており、窒素肥料の減肥率よりも、土壌の状態に目を向けるべきである。堆肥施用の真の価値は、秀品率の向上と農薬散布量の削減にある。