植物のミカタ

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エビスグサ、別名決明子は、種子と地上部にアントラキノン（クリソファノール、エモジン）、ナフトピロン（トララクトン）という成分を含みます。アントラキノン類は、両端のベンゼン環に水酸基やメチル基が付与された構造を持ちます。エモジンには抗菌作用がありますが、目に直接作用するメカニズムは不明です。決明子は漢方薬として、目の充血や視力減退などに用いられますが、具体的な作用機序は解明されていません。

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コーヒーかすに含まれるカフェインは、植物の生育を抑制する可能性があります。しかし、分解されると土壌を改善し、植物の成長を促進します。また、コーヒーかすにはクロロゲン酸というポリフェノールが含まれており、病気を抑制する効果があるとされています。2年目以降、クロロゲン酸はタンニンと反応するため、抑制的な効果が軽減されます。カフェインは植物にアデノシン受容体様の構造が存在しないため、動物に見られるような覚醒作用はありません。

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アオカビから発見された抗生物質ペニシリンについての記事の要約は次のとおりです。 1928年、アレクサンダー・フレミングは、アオカビがブドウ球菌の増殖を抑える物質を産生することを発見し、これをペニシリンと名付けました。ペニシリンは細菌の細胞壁の合成を阻害することで、細菌を死滅させます。第二次世界大戦中、ペニシリンは多くの兵士の命を救い、「奇跡の薬」として広く知られるようになりました。その後、合成ペニシリンや広範囲の細菌に有効なペニシリン系抗生物質が開発され、感染症の治療に大きく貢献しています。しかし、ペニシリンの過剰使用や誤用は耐性菌の出現につながるため、適切な使用が重要です。

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新姫は、山口県発祥の香酸カンキツで、タチバナと在来マンダリンの自然交配種とされる。果実は緑色で、酸味と甘味のバランスが良く、独特の香りが特徴。機能性成分ヘスペリジンを豊富に含み、抗不安作用などが期待されている。ヘスペリジンは、アデノシン受容体を介して作用すると考えられている。新姫は、香酸カンキツでありながら、マンダリンの特徴も併せ持つ興味深い品種である。

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この記事では、青酸（シアン化水素）の毒性について解説しています。シアン化合物は反応性が高く、呼吸に必要なヘム鉄と結合し、エネルギー産生を阻害することで毒性を発揮します。 具体的には、シアン化合物はヘム鉄内の鉄イオンに結合し、酸素との結合を阻害します。結果として、細胞は酸素を利用したエネルギー産生ができなくなり、窒息と似た状態に陥ります。 ただし、少量のシアン化水素は体内で分解され、蟻酸とアンモニアになるため、直ちに危険というわけではありません。未熟なウメなど、シアン化合物を含む食品は、適切に処理することで安全に摂取できます。

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## 乳酸菌が花粉症に効くってホント？ 記事では、花粉症緩和にはIgEの産生抑制が有効で、乳酸菌、特に植物性乳酸菌がその可能性を秘めていると解説されています。 IgEはアレルギー反応を引き起こす抗体の一種で、花粉症ではこのIgEが過剰に作られることが問題です。乳酸菌、特に植物性のものは、発酵食品や飲料に含まれており、摂取することでIgEの産生を抑える効果が期待されています。 ただし、まだ研究段階であり、効果を保証するものではありません。今後のさらなる研究が期待されます。

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花粉症は、スギの非効率な受粉システムが原因で、多くの人が苦しんでいます。戦後の植林政策が裏目に出て、木材価格の低迷や管理の難しさから、スギ林は放置され、花粉症による経済損失は2860億円にも上ります。国産材の利用も、安価な輸入木材を使ったツーバイフォー工法の普及により、進んでいません。根本的な解決策がない中、抗ヒスタミン薬に頼らざるを得ない状況ですが、食事で症状を緩和できる可能性を探る必要があります。

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目のサプリとして知られるブルーベリー。その効能は、豊富に含まれるアントシアニンという成分が、網膜で光を認識するロドプシンという物質の再合成に関与しているためとされています。 ロドプシンは光を感知すると構造変化を起こし、その信号が脳に伝わることで視覚が生じます。その後、ロドプシンは再合成されて再び光を感知できる状態に戻ります。 ブルーベリーのアントシアニンがこの再合成を助けることで、視覚機能の維持に貢献すると考えられています。しかし、アントシアニンが具体的にどのように再合成に関与するのか、詳しいメカニズムは記事では触れられていません。

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この記事では、ブルーベリーに含まれるアントシアニンという成分が目に良いとされる理由について解説しています。ブルーベリーの販売サイトでは、アントシアニンが網膜にあるロドプシンの再合成を助けるという記述がありますが、具体的なメカニズムは不明です。 そこで、この記事ではまずアントシアニンについて詳しく解説し、それがアントシアニジンと呼ばれる色素に糖が結合した化合物であることを説明しています。そして、ブルーベリーの青色が眼球内で青色光を遮断する可能性について触れつつも、ロドプシンの再合成という点についてはまだ考察が必要だと述べています。

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カフェインは、眠気を誘発するアデノシンと似た構造を持ち、アデノシン受容体に結合することで作用します。しかし、カフェインはアデノシンとは異なり、抑制性の神経を活性化することはありません。 つまり、カフェインはアデノシン受容体をブロックすることで、アデノシンが睡眠シグナルを送るのを妨げ、結果として眠気を抑制します。 ただし、カフェインは覚醒性の神経に直接作用するわけではありません。あくまで、脳の疲労を感知させにくくしている状態と言えます。そのため、カフェインを摂取しても、集中力が高まったり、頭が冴えたりするわけではありません。

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カフェインの効果を理解するために、まずは睡眠について解説しています。 従来は、脳内物質アデノシンが蓄積すると睡眠が誘発されると考えられていました。 アデノシンはATPからリン酸基が外れたもので、アデノシン受容体に結合すると抑制性の神経が優位になり眠くなります。 しかし、アデノシンが蓄積しなくても睡眠に入れることから、アデノシンは睡眠誘発の候補物質の一つに過ぎないとされています。 続きでは、カフェインの作用について解説するようです。

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ナメクジ対策の農薬について、リン酸第二鉄を主成分とするものが有効であることがわかった。ナメクジは貝殻を失う過程で臓器が小型化したと予想され、ジャンボタニシに比べてリン酸第二鉄の摂取量は少ないと考えられる。 リン酸第二鉄は土壌中で還元され、フェントン反応によってナメクジに影響を与える可能性がある。土壌中のリン酸第二鉄の減少は、ナメクジ増加の一因かもしれない。土壌劣化との関連性も示唆され、今後の検討課題となる。

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タンポポの茎から出る白い液体は、ラクチュコピクリンとラクチュシンという物質を含んでいます。これらには鎮痛、鎮静作用がありますが、ラクチュコピクリンは多量に摂取するとコリンエステラーゼを阻害する可能性があります。 しかし、花茎を折った時に触れる程度の量では、健康被害を心配する必要はありません。コリンエステラーゼ阻害作用は、口から摂取した場合に懸念されるものです。そのため、過度に心配せず、タンポポ観察を楽しんでください。

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稲作では収穫後の稲わらの土壌還元が地力向上に重要だが、腐熟促進に石灰窒素を使う方法に疑問が提示されている。石灰窒素はシアナミドを含み、土壌微生物への影響が懸念される。稲わら分解の主役は酸性環境を好む糸状菌だが、石灰窒素は土壌をアルカリ化させる。また、シアナミドの分解で生成されるアンモニアが稲わらを軟化させ、速効性肥料成分が増加し、作物に悪影響を与える可能性も指摘されている。さらに、カルシウム過剰による弊害も懸念材料である。これらの点から、稲わら腐熟への石灰窒素施用は再考すべきと提言している。

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富山県農林水産総合技術センターは、大豆の増収と地力増強を両立する技術として、ヘアリーベッチとライ麦の混播に着目した。窒素を多く含むヘアリーベッチと炭素を多く含むライ麦を組み合わせることで、土壌への窒素供給と土壌有機物の増加を同時に実現する狙いだ。ヘアリーベッチ単播に比べ、大豆の収量は10a当たり約20kg増加し、土壌の炭素量も増加傾向が見られた。ただし、ヘアリーベッチの窒素含量が高すぎると大豆の生育初期に過剰な窒素供給となり、雑草の繁茂を招く可能性があるため、適切な窒素量のヘアリーベッチを選定することが重要である。この技術は、化学肥料や堆肥の使用量削減にも貢献し、環境負荷軽減にもつながる。

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アオカビから発見されたペニシリンは、β-ラクタム系抗生物質で、細胞壁の合成を阻害することで静菌・殺菌作用を示す。しかし、グラム陽性菌とグラム陰性球菌に有効だが、グラム陰性桿菌には効果が低い。連作障害で増加する軟腐病菌は、グラム陰性桿菌であるエルビニア・カロトボーラであるため、ペニシリンの効果は期待薄である。

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植物スフィンゴ脂質は、スフィンゴイド塩基と脂肪酸がアミド結合したセラミドを基本骨格とし、極性頭部が結合した多様な構造を持つ。セラミドの多様性は、スフィンゴイド塩基と脂肪酸鎖長のバリエーション、さらに水酸化や二重結合の有無といった修飾で生じる。植物は動物に存在しないスフィンゴイド塩基や極性頭部を持つ。スフィンゴ脂質の代謝経路は複雑で、各代謝段階で多様な分子種が生成される。これらはシグナル分子として機能し、細胞膜の構成成分としても重要である。近年の研究により、植物の成長、発生、環境ストレス応答への関与が明らかになりつつある。

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ビタミンC誘導体、特にアスコルビン酸グルコシドは、植物ウイルス感染症の軽減・遅延に効果がある。グルコースと結合したアスコルビン酸グルコシドは、植物体内でグルコースが外れてビタミンCとして作用する。ビタミンC自体は反応性が高く効果が持続しにくいが、誘導体化することで安定性と持続性が向上する。このため、食品添加物や化粧品にも利用されている。植物はビタミンCを合成するにも関わらず、外から散布することでウイルス感染が軽減される理由は、ビタミンCの局所的な濃度上昇や、誘導体化による作用機序の違いなどが考えられる。これは、亜鉛散布による秀品率向上と同様の課題と言える。

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ニセアカシアはアレロパシー作用を持つため、周囲の植物の生育を阻害する。この作用は、ニセアカシアの葉や根から放出される化学物質、特にロビネチンとジヒドロロビネチンによるものと考えられる。これらの物質は、他の植物の種子発芽や成長を抑制する効果があり、ニセアカシアの競争力を高めている。土壌中の窒素固定能力も高く、他の植物の窒素吸収を阻害する可能性も指摘されている。これらの作用により、ニセアカシアは周囲の植物相を変化させ、単一的な植生を形成する傾向がある。

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葉色が濃いイネはいもち病に罹りやすいとされる。いもち病はカビが原因で、低温多湿で多発。菌は付着器でメラニンを蓄え、物理的にイネに侵入する。物理的侵入にもかかわらず、なぜ葉色が濃いと罹患しやすいのかという疑問に対し、葉の柔らかさやシリカ吸収の関連性を考察している。

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乳酸菌に続き、放線菌でもカロテノイド合成が確認された。高野氏の研究によると、土壌中の放線菌は光を感知してカロテノイド生産を促進する。これは光受容による酵素発現が鍵となっている。興味深いのは、ある放線菌が産生する鉄包摂化合物が、別種の放線菌の抗生物質生産を促進する現象だ。つまり、土壌微生物にとって光は重要な環境因子であり、カロテノイドがその作用に一役買っている可能性がある。

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この記事は、カロテノイドの重要性を卵の黄身の色を例に挙げ、健康への効果を解説しています。鮮やかな黄身は人工的でなく、親鳥が雛にカロテノイドという有益な物質を与えている証拠だと述べています。カロテノイドとフラボノイドは、植物が紫外線から身を守るために獲得した抗酸化物質であり、人間が摂取することで同様の効果が得られると説明。具体的には、免疫細胞の保護や殺菌後の活性酸素除去に役立つことを学術論文を引用して示し、ウイルス感染症の重症化抑制にも繋がると推測しています。そして、作物におけるカロテノイド増加の方法を探るには、除草剤のような減少させる仕組みを調べるのが有効であり、PDS阻害剤のようなカロテノイド合成を阻害する除草剤の存在を例に挙げています。

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ミヤコグサの黄色色素ケルセチンは、ハチミツにも含まれ、様々な健康効果を持つ。研究によると、ケルセチンは抗炎症作用、抗うつ作用、筋萎縮抑制効果を示す。摂取されたケルセチン配糖体は体内でグルコースが外れ、グルクロン酸抱合を受けてマクロファージに作用する。植物色素は紫外線防御のために発達し、人体にも有益だ。ウィルス関連の話題が多い現在、植物色素の知見は重要性を増している。ケルセチンは自然免疫を高める可能性も示唆されている。

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ことねぎ会で、農薬の注意点とネギの秀品率向上について講演しました。講演内容は、殺菌剤や土壌消毒への過度な期待が、適切な予防措置の遅れや、農薬の過剰使用につながるという問題提起でした。過度な期待は、効果がない場合の誤った判断（耐性獲得など）を招き、他の有効な対処法を見逃す原因となります。結果として、農薬の無駄遣い、経営上の損失、そして栽培者の努力に見合わない結果につながります。 講演では、農薬への依存度を下げ、予防に重点を置くことで、秀品率向上と収入増加を両立できることを強調しました。また、株間を広げることで、秀品率向上、病気発生率減少、農薬使用量減少を実現した事例も紹介しました。

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ハチ毒の作用機序に興味を持った筆者は、蜂毒の成分表を引用し、その成分分析を試みている。神経伝達物質であるアセチルコリンが含まれており、有機リン系農薬と同様に神経伝達に影響を与えることを指摘。有機リン系農薬はアセチルコリンの分解を阻害することで神経伝達を過剰にし殺虫効果を発揮するが、蜂毒では強い痛みを引き起こす。筆者は、蜂毒成分の詳しい分析が、食害昆虫防除のヒントにつながる可能性を示唆し、今後の記事で個々の成分を詳しく見ていくと述べている。

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殺虫剤は昆虫の神経系に作用するものが多く、アセチルコリン、GABA以外にもグルタミン酸、グリシン、オクトパミン、チラミンなどが神経伝達物質として利用されている。昆虫と脊椎動物では神経伝達物質の役割が異なり、例えば昆虫の体制筋ではグルタミン酸が、脊椎動物ではアセチルコリンが使われている。ハチはグルタミン酸の前駆体であるプロリンを蓄えるが、これは体制筋の迅速な活動に関連している可能性がある。

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土壌消毒前に廃菌床などの土壌改良材を使用すべきか、消毒後が良いのかという問いに対し、消毒前に使用することを推奨する。理由は、土壌改良材の使用により土壌物理性が向上し、クロルピクリンくん蒸剤が土壌深くまで浸透しやすくなり、消毒効果が高まるため。また、土壌改良材は土壌鉱物を保護し、窒素化合物の酸化作用による微量要素の溶脱やアルミニウム溶脱を防ぐ効果も期待できる。有用微生物相への影響については、土壌消毒が必要なほど劣化した土壌では、そもそも有用微生物の活動は低いと考えられる。理想的には、土壌改良材→土壌消毒→土壌改良材＋有機質肥料の順序で施用するのが良い。

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フルキサメタミドは、昆虫の神経伝達物質GABAの働きを阻害することで殺虫効果を発揮する。昆虫はGABA作動性クロライドイオンチャンネルを通じて神経の興奮を抑制するが、フルキサメタミドはこのチャンネルを阻害し、過剰な興奮を引き起こす。一方、ヒトを含む脊椎動物ではGABAの作用機序が異なり、このチャンネルを持たないため、フルキサメタミドは昆虫選択的に作用する。有機リン系殺虫剤とは異なる作用機序のため、耐性昆虫にも効果的。GABAは野菜の旨味成分としても知られるが、フルキサメタミドの作用は昆虫の神経系に特異的であるため、人体への影響は少ないと考えられる。

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脱皮ホルモン由来の殺虫剤「テブフェノジド」は、ヨトウガなどのチョウ目幼虫に特異的に作用し、異常脱皮を促して殺虫します。昆虫の成長は、幼若ホルモンと脱皮ホルモン（エクジソン）のバランスによる適切な脱皮で制御されますが、テブフェノジドはこのバランスを崩します。体が未発達な幼虫に過剰な脱皮を強いることでエネルギーを消耗させ、死に至らせるのです。このため若齢幼虫に極めて効果が高く、ホルモン作用ゆえに耐性がつきにくい利点があります。さらに、チョウ目幼虫にのみ作用するため、天敵への影響が少なく、環境負荷の低い防除法として注目されます。

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ある農薬への耐性獲得により、以前効かなくなった別の農薬が再び効くようになる現象を「逆相関の交差抵抗性」という。有機リン系殺虫剤を例にすると、大きなダイアジノンへの耐性獲得で酵素の標的部位が変化し、小さなアセフェートは効くようになる。しかし、アセフェートを使い続けると、標的部位が元に戻り、アセフェートは効かなくなる代わりにダイアジノンが再び有効となる。これは、酵素と農薬の結合のしやすさが、農薬の大きさ、ひいては酵素の標的部位の形状と関係しているためである。ただし、耐性獲得のメカニズムは農薬の種類によって様々である。

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有機リン系殺虫剤は、リンを中心構造に持ち、P=S型（チオノ体）とP=O型が存在する。チオノ体は昆虫体内でP=O型（オクソン体）に代謝され、神経伝達物質アセチルコリンを分解する酵素アセチルコリンエステラーゼ(AChE)に作用する。オクソン体はAChEの活性部位に結合し、酵素の形状変化を引き起こすことで基質との結合を阻害、AChEを不活性化する。AChEは神経の興奮を鎮める役割を持つため、不活性化により昆虫は興奮状態を持続し、衰弱死に至る。AChEは他の動物にも存在するため、有機リン系殺虫剤は非選択的な作用を示す。

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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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食用キノコ由来のストロビルリン系農薬アゾキシストロビンは、真核生物のミトコンドリア複合体Ⅲを阻害しATP合成を阻害することで殺菌効果を発揮する。しかし、代替酵素の存在により完全な死滅は難しく、植物の防御反応であるフラボノイドによる活性酸素除去阻害のサポートが必要となる。つまり、ストロビルリン系農薬は単体での殺菌効果は限定的で、植物の免疫力を高めるポリフェノール合成促進や、植物体内での活性酸素除去を担うグルタチオンとの併用により効果を発揮する。バクテリアやアーキアには効果がない点にも注意が必要である。

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乳酸菌バクテリオシンは、近縁種の細菌に対して効果的な抗菌ペプチドです。安全で、耐性菌出現のリスクも低いことから、食品保存料としての利用が期待されています。近年、様々な構造のバクテリオシンが発見され、遺伝子操作による生産性の向上や、より広範囲の抗菌スペクトルを持つバクテリオシンの開発が進められています。医療分野への応用も研究されており、病原菌感染症や癌治療への可能性が探られています。しかし、安定性や生産コストなどの課題も残されており、今後の研究開発が重要です。

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乳酸菌由来の農薬は、ハクサイの軟腐病対策に有効である。その作用機序は、乳酸菌自体による抗菌作用ではなく、植物側の抵抗性誘導と軟腐病菌との競合にある。乳酸菌をハクサイに散布すると、植物体内でサリチル酸等の防御機構が活性化される。同時に、葉面での乳酸菌密度の増加は、軟腐病菌との栄養や空間をめぐる競合を引き起こし、病原菌の増殖を抑制する。この農薬はグラム陽性細菌である乳酸菌を利用するため、グラム陰性細菌用の農薬との併用も可能。さらに、乳酸菌の増殖を促進するアミノ酸肥料との併用で効果向上が期待される。

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バリダマイシンAは、ネギやニラなどの作物でカット収穫後の消毒に使われる農薬。トレハロース分解酵素のトレハラーゼを阻害する作用機構を持つ。トレハロースは微生物にとって乾燥、凍結、熱、薬品、圧力などのストレス耐性を付与する物質。バリダマイシンAはトレハロース分解を阻害することで、菌のストレス耐性を奪い、過剰蓄積によるエネルギー消費の増大などで殺菌効果を発揮すると考えられる。

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マンゼブは亜鉛を含む農薬で、I-W系列に基づくと、亜鉛は強力な結合力を持ちます。この亜鉛がマンガンや鉄を利用する酵素タンパク質に結合すると、酵素の作用が阻害されます。 I-W系列では、結合力が強い金属ほどリグニンなど強固な物質の合成に関与しますが、結合力が強すぎると生命活動に悪影響を及ぼします。銅は生理作用を維持できる範囲で結合力が強く、リグニン合成に必須ですが、アルミニウムは強すぎて毒性があります。 亜鉛は銅に次ぐ結合力を持ち、生命活動に不可欠な微量要素でもあります。マンゼブが亜鉛を含んでいるため、病原菌の酵素を阻害する効果がありますが、植物は微量要素として亜鉛を利用するため、予防薬として用いることができます。

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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。

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グリホサートは除草剤ラウンドアップの有効成分で、植物体内の酵素EPSPSを阻害することで除草効果を発揮します。EPSPSは植物ホルモンやアミノ酸合成の初期段階に関わる重要な酵素で、グリホサートによってこの働きが阻害されると植物は生育に必要な物質を合成できなくなり、枯れてしまいます。 次の記事では、このグリホサートへの耐性を植物がどのように獲得するかについて解説されています。

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ラウンドアップの有効成分グリホサートは、植物の必須アミノ酸合成経路を阻害することで除草効果を発揮する。しかし、論文によればグリホサートは人体において重要な酵素シトクロムP450の働きを抑制し、アルツハイマー病、癌、糖尿病などのリスクを高める可能性がある。シトクロムP450は解毒作用やステロイド合成に関与し、植物にも存在する。仮に植物のシトクロムP450がグリホサートによって阻害されれば、植物は一時的に無防備な状態になり、ダメージを受ける可能性がある。イネではシトクロムP450の候補遺伝子が多数発見されているものの、機能は未解明な部分が多く、グリホサートの影響を断言できない。そのため、分解が早くてもラウンドアップの安全性を断定するのは難しい。