植物のミカタ

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海岸の砂浜には、マツの成長に必要な栄養が乏しいように思えますが、実際にはそうではありません。マツは菌根菌と共生し、砂に含まれる少量の花崗岩や頁岩から栄養を得ています。頁岩は泥が固まったもので、有機物や微量要素を含んでいます。また、海水に含まれるミネラルもマツの栄養源となる可能性があります。菌根菌が海水から養分を吸収しているかなど、詳しいメカニズムはまだ解明されていません。

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魚粉肥料は動物性タンパク質のイメージが強いですが、骨なども含まれるためリン酸も多く含みます。イワシの栄養価をみても、リン酸はカルシウムより多く含まれており、これはリン酸が骨の成分であるリン酸カルシウムだけでなく、DNAなどの核酸にも含まれているためです。窒素肥料と同様、リン酸肥料も植物体内の様々な成分に関与するため、過剰な施肥は生育バランスを崩し、病害虫のリスクを高める可能性があります。土壌分析に基づいた適切な施肥が重要です。

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白川郷ではかつてトイレの横で硝石を作っていました。硝石は黒色火薬の原料となる物質です。伝統的な製法は手間がかかりますが、牛糞と草木灰から硝酸とカリウムを取り出すことで精製できます。牛糞と草木灰はカリウム肥料としても有用ですが、リン酸やカルシウム過多になる可能性も。硝石製造の過程でリン酸やカルシウムだけを取り除くことができれば、よりバランスの取れた有機肥料を作れるかもしれません。 **文字数: 126文字**

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山形県で有機質肥料メインの栽培におけるカリ施肥の難しさについて議論されています。 塩化カリは土壌への影響が懸念され、パームカリは海外依存が課題です。有機質肥料では、草木灰や米ぬかはリン酸過多が懸念されます。 そこで、硝石(硝酸カリ)が候補に挙がりますが、取り扱いに注意が必要です。地力窒素と組み合わせることで問題は緩和できる可能性があり、日本古来の硝石採取方法にヒントがあるかもしれません。

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ツツジの低木の間からカラスノエンドウが顔を出して花を咲かせています。カラスノエンドウはツツジの新葉が出る前に結実し、短い一生を終えるでしょう。マメ科植物であるカラスノエンドウは土壌に良い影響を与え、ツツジと競合することはありません。さらに、冬の間はツツジが寒さから守ってくれるため、カラスノエンドウにとって最適な場所（ニッチ）となっているようです。

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舗装道路のヒビに、一見一株に見える草は、よく見ると4種類以上の草がひしめき合って生えていた。狭い空間で力強く生きる姿は、競合しているのか共生しているのかと考えさせられる。力強い生命力を感じさせる光景だ。

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野菜の美味しさは、人間にとって必須脂肪酸であるリノール酸とα-リノレン酸の摂取と関係している可能性があります。野菜は、組織が損傷した際にこれらの脂肪酸からジャスモン酸や緑の香り成分（GLV）を合成します。これらの物質は、害虫からの防御やストレス耐性に貢献します。つまり、美味しく感じる野菜は、これらの防御機構が活発に働いているため、より多くの必須脂肪酸を含んでいる可能性があり、健康効果も高いと考えられます。

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この地域で稲作にごま葉枯病が多発している原因は、土壌劣化によるカリウム、ケイ酸、マグネシウム、鉄などの要素の欠乏が考えられます。特に鉄欠乏は土壌の物理性悪化による根の酸素不足が原因となり、硫化水素発生による根腐れも懸念されます。慣行農法では土壌改善が行われないため、根本的な解決には土壌の物理性向上と、それに合わせた適切な施肥管理が必須です。経験的な対処法や欠乏症の穴埋め的な施肥では効果が期待できません。

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この記事では、日本で叫ばれる「国内資源を活用した有機栽培」の「国内資源」の中身について考察しています。 筆者は、輸入原料に頼る食品残渣や、環境負荷の高い家畜糞ではなく、日本ならではの資源として、貝殻石灰、海藻、火山由来の鉱物、木質資材などを提案しています。 これらの活用は減肥につながり、結果的に海外依存度の高い肥料や農薬の使用量削減、ひいては化石燃料の節約にも貢献すると述べています。 そして、家畜糞中心の有機栽培ではなく、日本独自の資源を活かした持続可能な農業への転換を呼びかけています。

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水田には、害虫を食べる益虫が多く存在します。クモは様々な害虫を捕食する重要な天敵です。寄生バチはウンカやヨコバイ、ガの幼虫に寄生し、数を減らします。トンボやカエルも重要な捕食者です。これらの天敵は農薬の影響を受けやすく、その保全には農薬の使用方法に配慮が必要です。生物農薬や天敵温存型の農薬を選択することが、天敵と共存する上で重要です。

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肥料高騰の中、今年は稲作で追肥が必要な状況が目立つ。著者の地域では、一発肥料の設計が一般的だが、土壌劣化や猛暑の影響で肥料吸収がうまくいっていない可能性がある。実際、土壌改良を行い一発肥料を減らした田んぼでは、追肥が必要な状態になっていない。一方、肥料が多すぎる田んぼは病害リスクも高まる。肥料を効率的に吸収させるには、土壌環境の改善が重要と考えられる。

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日本の農業は肥料不足が深刻化しているが、土壌改善により改善の余地は大きい。土壌劣化により保肥力が低下し、必要以上の施肥が必要となっている現状がある。土壌分析を活用し、リン酸やカリウムの使用量を見直すべきである。窒素は土壌微生物による窒素固定で賄える可能性がある。日本の豊かな水資源を活用した土壌改善は、肥料使用量削減の鍵となる。慣習的な栽培から脱却し、土壌と肥料に関する知識をアップデートすることで、省力化と生産性向上を実現できる。今こそ、日本の農業の転換期と言えるだろう。

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土壌中の糸状菌は、植物にとって病原菌にも共生菌にもなりえます。施肥量が多いと、植物は自身のエネルギーを使って菌根菌と共生する必要がなくなり、病原菌が繁殖しやすい環境になります。一方、施肥量が少ないと、植物は菌根菌と共生し、栄養や水分を得ようとします。結果として、土壌中の菌のバランスが変化し、病原菌の増殖が抑制されます。つまり、適切な施肥管理は、植物の健康を保ち、病害リスクを低減するために重要です。 (244文字)

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レンゲ栽培の効果を高めるには、土壌改良が重要です。レンゲと共生する根粒菌は適度な乾燥を必要とするため、廃菌床などの有機物を施し、水はけを改善します。さらに、根粒菌との共生を促進するため、土壌のpH調整も重要です。土壌pHが低い場合は、石灰ではなく、植物性有機物を施すことで緩衝性を高めるのがおすすめです。レンゲに限らず、マメ科緑肥の活用前に土壌改良を行うことで、効果的な生育促進が期待できます。

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土壌分析でリン酸値が高いと、糸状菌由来の病害リスクが高まり農薬使用量増加の可能性も高まる。土壌中の吸収しやすいリン酸が多いと、病原菌が増殖しやすく、作物と共生する糸状菌は自身の力でリン酸を吸収するため共生しなくなるためだ。土壌分析では吸収しやすいリン酸しか検知できないため、リン酸値が高い場合は注意が必要。しかし、土壌中には吸収しにくいリン酸も豊富に存在するため、リン酸肥料を減らし、海外依存率を下げることも可能かもしれない。

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物理性の高い土壌では、土壌改良効果の高い緑肥としてアカザ科のシロザが期待されます。 記事では、土壌物理性の向上により、土壌の化学性・生物性も向上する可能性を示しています。連作が難しいホウレンソウも、土壌改良によって石灰なしでの連作が可能になるなど、土壌の物理性向上は重要です。 筆者は、土壌物理性の向上後、緑肥アブラナの後にシロザが自生することを例に、土壌の力で植物が育つサイクルが生まれる可能性を示唆しています。

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この記事では、土壌中の糸状菌の役割と、それが植物やミミズといった他の生物とどのように関わっているのかについて考察しています。糸状菌の菌糸は土壌中に広がり、先端での有機物分解だけでなく、空気と水を運ぶ通気口のような役割も担っている可能性が指摘されています。 また、糸状菌の活性化には家畜糞のリン酸が有効ですが、過剰なリン酸は糸状菌を植物にとって有害な病原菌に変えてしまう可能性も示唆されています。 結論として、糸状菌、ミミズ、植物の相互作用を理解し、環境保全型の栽培を目指すには、家畜糞に頼らない土作りが重要であると主張しています。

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牛糞堆肥の多用は、土壌中の硝酸態窒素増加や金属要素吸収阻害を引き起こし、アブラムシ等の食害昆虫を呼び寄せます。その結果、殺虫剤の使用を招き、アブラムシを介してミツバチなど益虫への悪影響も懸念されます。環境保全型栽培を目指すなら、植物性有機物を主体とし、家畜糞は追肥に留めるべきです。稲わら等の活用や緑泥石の土壌改良効果にも注目し、持続可能な農業を目指しましょう。

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この記事は、栽培用の測定器について理解を深めるための導入として、リトマス試験紙を取り上げています。リトマス試験紙は、水溶液のpHを測定し、酸性かアルカリ性かを判定するために用いられます。 記事では、リトマス試験紙の由来である「リトマスゴケ」について触れ、それが地衣類の一種であることを説明しています。地衣類は藻類と菌類の共生体で、空気のきれいな場所に生息し、大気汚染の指標にもなっています。 そして、リトマスゴケやウメノキゴケの色素がpH測定にどのように関わっているのか、次の記事で詳しく解説することが予告されています。

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尿素不足の代替として鶏糞が注目されていますが、安易な使用は危険です。鶏糞には窒素だけでなく、石灰とリン酸も大量に含まれています。使用前に土壌診断を行い、石灰やリン酸肥料は控えるべきです。過剰な石灰は土壌pHを過度に上昇させ、リン酸過剰は鉄欠乏や土壌病害のリスクを高めます。鶏糞は使い方を誤ると土壌バランスを崩し、植物に悪影響を与える可能性があることを理解しておく必要があります。

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牛糞などの家畜糞は、一見土壌に良いように思えるが、過剰な無機栄養塩やリン酸を含み、土壌の浸透圧を高め、植物の生育を阻害する可能性がある。「悪影響の成分＞好影響の成分」の関係がある限り、使用し続ければ土壌環境は悪化する。牛糞は特にこの差が小さく、悪影響に気づきにくい。土壌環境の悪化は農薬の使用量増加につながり、異常気象のせいだと誤解されることもある。有機物＝環境に良いというステレオタイプを見直し、本当に持続可能な農業について考える必要がある。

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植物生育促進根圏細菌(PGPR)は、植物の根の周辺に住み、成長を促進する細菌です。養分の吸収促進、植物ホルモンの産生、病原菌の抑制といった働きを持ちます。PGPRの活用は、化学肥料や農薬の使用量削減につながり、環境保全型の農業に貢献します。代表的なPGPRとして、窒素固定を行う根粒菌や、リン酸を可溶化する菌根菌などが挙げられます。

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水田からのメタン発生抑制のため、使い捨てカイロの活用を提案する。メタン生成は鉄や硫酸イオンの存在下では抑制される。使い捨てカイロには酸化鉄と活性炭が含まれており、土壌に投入するとメタン生成菌を抑え、鉄還元細菌の活動を促す。さらに、活性炭は菌根菌を活性化し、土壌環境の改善にも寄与する。使い捨てカイロの有効活用は、温室効果ガス削減と稲作の両立を実現する可能性を秘めている。

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中干しなしの稲作では、リン酸の供給不足が懸念されます。中干しがないと土壌中のリン酸が溶脱しやすくなる一方、稲の生育期間が長いため、リン酸要求量も増加するためです。解決策としてリン酸第二鉄の施用が考えられます。リン酸第二鉄はジャンボタニシ防除剤として使用され、農薬登録の必要がなく、残存物は稲の肥料となります。また、鉄分供給は窒素固定細菌の活性化にも繋がり、リン酸供給不足と窒素固定能の向上という二つの課題を同時に解決できる可能性があります。ただし、リン酸第二鉄の原料は輸入に依存しているため、国際情勢に注意が必要です。

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今冬の厳しい寒さ対策として、今回は作物の耐寒性向上に焦点を当てます。耐寒性には細胞内に糖などを蓄積する方法だけでなく、融点の低い不飽和脂肪酸を減らす方法も考えられます。 不飽和脂肪酸は高温時に葉に蓄積し、香り化合物の前駆体となることが知られています。興味深い点は、菌根菌との共生により耐乾性が高まるとされる際に、トレハロースと共に脂肪酸も蓄積する可能性があることです。 もしそうであれば、菌根菌との共生が耐寒性向上に繋がるかもしれません。そのためには、土壌中の可溶性リン酸量を調整するなど、共生しやすい環境作りが重要となります。

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長雨による日照不足で稲のいもち病被害が懸念される中、殺菌剤使用の是非が問われている。殺菌剤は土壌微生物への悪影響や耐性菌発生のリスクがあるため、代替策としてイネと共生する窒素固定菌の活用が挙げられる。レンゲ栽培などで土壌の窒素固定能を高めれば、施肥設計における窒素量を減らすことができ、いもち病への抵抗性向上につながる。実際、土壌改良とレンゲ栽培後の稲作では窒素過多の傾向が見られ、減肥の必要性が示唆されている。今後の課題は、次年度の適切な減肥割合を決定することである。

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乾土効果は、冬季に土を乾燥させることで病害虫を抑制し、土壌構造を改善する伝統的な農法である。しかし、土壌生物全体への影響を考慮すると、その効果は限定的と言える。土壌乾燥は一部の病原菌や害虫の密度を低下させる可能性がある一方で、有益な微生物や土壌動物にも悪影響を及ぼす。結果として、土壌の生物多様性が低下し、病害虫に対する抵抗力が弱まる可能性もある。さらに、乾燥による土壌の物理性の変化は、必ずしも作物生育に有利に働くとは限らない。乾土効果を狙うよりも、土壌生物の多様性を維持・促進する土壌管理が、長期的には病害虫抑制と地力向上に繋がる。

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基肥リン酸の効用は、発根促進とされてきたが、必ずしもそうではない。リン酸は土壌中で不溶化しやすく、植物が吸収できる形態は限られる。土壌pHが低いと鉄やアルミニウムと結合し、高いとカルシウムと結合して不溶化するため、施肥しても利用効率は低い。 リン酸が初期生育を促進するのは、土壌のリン酸が少ないため、施肥により一時的に増えることで、菌根菌の繁殖が抑制されるためである。菌根菌は植物と共生しリン酸供給を助けるが、その形成にはエネルギーが必要となる。リン酸が豊富な初期生育期は菌根菌形成を抑制することでエネルギーを節約し、成長を優先できる。つまり、リン酸施肥による発根促進効果の根拠は薄弱であり、菌根菌との共生関係を阻害する可能性もある。

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サツマイモ基腐病対策として、土壌消毒ではなく木炭施用と緑肥栽培が有効です。黒ボク土壌ではリン酸過剰が病原菌繁殖の原因となるため、緑肥でリン酸吸収を促進し土壌から持ち出す必要があります。ソルガムやヒマワリはリン酸吸収に優れる緑肥ですが、背丈が高いためサツマイモとの混植は困難です。代替として、エンバクや背丈の低いマルチムギが考えられます。緑肥栽培中は土壌消毒を避け、リン酸吸収と土壌改良を優先することで、病原菌の抑制とサツマイモの耐性強化を目指します。

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トマト栽培の最大の課題である青枯病は、病原菌ラルストニアが植物の維管束に侵入し、水分の通導を阻害することで萎凋を引き起こす細菌病である。有効な農薬が少なく、連作障害の一因にもなるため、対策は困難とされている。土壌消毒は一時的な効果しかなく、耐性菌出現のリスクも伴う。接ぎ木は有効だが、コストと手間がかかる。生物農薬や土壌改良による抵抗性向上、土壌水分管理、輪作などが対策として挙げられるが、決定打はない。青枯病対策は、個々の圃場の状況に合わせた総合的なアプローチが必要とされる複雑な課題である。

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サツマイモ基腐病が産地で蔓延し、収入減を引き起こしている。病原菌 *Plenodomus destruens* による基腐病は、牛糞堆肥の使用と連作が原因と考えられる。牛糞堆肥は土壌の糸状菌バランスを崩し、基腐病菌の増殖を助長する可能性が高い。また、連作も発病を促進する。解決策は、牛糞堆肥を植物性堆肥に変え、緑肥を導入して連作障害を回避すること。しかし、緑肥は時間を要するため、肥料による対策も必要。農薬は、既に耐性菌が発生している可能性が高いため、効果は期待できない。天敵であるトリコデルマやトビムシの活用も、牛糞堆肥の使用を中止しなければ効果は薄い。

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トウモロコシの根から、強力な温室効果ガスである亜酸化窒素の発生を抑制する物質「BOA」が発見された。土壌に過剰な窒素肥料があると亜酸化窒素が発生するが、BOAはこの発生を最大30%抑制する。BOAは特定の土壌微生物の増殖を促し、これらの微生物が窒素を亜酸化窒素ではなく窒素ガスに変換するため抑制効果を持つ。この発見は、環境負荷を低減する農業への応用が期待される。現在、BOAを高濃度で分泌するトウモロコシ品種の開発や、土壌へのBOA散布による効果検証が進められている。

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殺菌剤の使用は、しばしば害虫による食害被害の増加につながる。これは、殺菌剤が害虫の天敵である菌類も殺してしまうためである。例えば、うどんこ病菌に感染したアブラムシは、特定の菌類に感染しやすくなり、結果的にアブラムシの個体数が抑制される。しかし、殺菌剤を使用すると、この菌類も死滅し、アブラムシの個体数が増加、ひいては作物への被害拡大につながる。同様に、殺虫剤と殺菌剤の併用は、拮抗菌を排除し、標的害虫の抵抗性を高める可能性も示唆されている。つまり、病害虫防除においては、殺菌剤の安易な使用を避け、生態系のバランスを考慮した総合的な対策が重要となる。

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トマトはケイ素を必要とするが、根の輸送体の一部欠損により葉への運搬が不十分である。ケイ酸の葉面散布以外に、菌根菌との共生によるケイ素供給の可能性を探ったが、確証を得るに至らなかった。トマトは菌根菌と共生可能であり、共生菌がケイ素輸送を補完すれば、緑肥マルチムギとの同時栽培が有効となるかもしれない。たとえケイ素吸収への効果が無くても、マルチムギ栽培は鉄欠乏の回避に繋がる。

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野菜の美味しさは、品種、栽培方法、鮮度、調理法など様々な要因が複雑に絡み合って決まる。土壌の微生物やミネラルバランスが野菜の風味に影響を与えるように、環境全体が重要である。師匠の畑で育った野菜は、土壌の豊かさや適切な水やり、雑草との共存など、自然の力を最大限に活かした栽培方法によって、独特の風味と生命力に満ちている。美味しさを追求するには、野菜を取り巻く環境全体への理解と、栽培から調理までの各段階における丁寧な作業が必要となる。

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この記事は、植物の根と共生する菌根菌、特にグロムス門の菌について解説しています。菌根菌は細い菌糸で養分を吸収し宿主に供給する代わりに、炭素化合物を得ています。また、宿主の食害耐性を高める効果も指摘されています。 記事では、グロムス門を理解するために、古い分類法である接合菌についても触れています。接合菌はカビなども含み、子嚢菌や担子菌のような大きな子実体を形成せず有性生殖を行います。胞子の散布範囲は比較的狭いと考えられています。

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ヤシャブシは、マツ科、ブナ科と並んでキノコと共生するカバノキ科の樹木。撹乱された土地にいち早く生育し、土壌の養分を吸収する菌根菌と共生するだけでなく、窒素固定細菌とも共生することで空気中の窒素をアンモニアとして取り込む能力を持つ。ハンノキイグチのようなイグチ科のキノコが生えることが報告されている他、原木栽培にも利用される。しかし、花粉はスギよりもアレルギーを引き起こしやすいという欠点もある。土壌改善、キノコ栽培に有用な一方、花粉症対策が必要な樹木と言える。

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トリコデルマ・ビレンス(T.virens)が植物成長促進や病害抑制効果を持つことから、畑での活用に興味を持った筆者は、木材腐朽菌に対するトリコデルマの拮抗作用や、堆肥でのキノコ発生後の散布時期との関連性について考察している。キノコ発生後にトリコデルマが堆肥に定着する可能性を推測しつつも、広大な畑への散布ではトリコデルマが優勢になるには量が必要だと考え、トリコデルマ含有堆肥の効果的な使用方法に疑問を呈している。

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ブナ科樹木の森林における優位性について、外生菌根菌との共生関係が要因として考えられている。京都大学出版会発行の「どんぐりの生物学」ではこの説を取り上げているが、決定的な証拠はない。外生菌根菌は、共立出版「基礎から学べる菌類生態学」によると、担子菌門や子嚢菌門の菌類で、マツ科、ブナ科などの樹木と共生する。テングダケ科なども含まれ、菌根ネットワークを形成することで宿主植物を強化する可能性がある。しかし、テングダケの毒性と菌根ネットワークの安定性との関連は不明であり、カバイロツルタケのようにブナ科と共生するテングダケ科の菌も存在する。

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植物は生育環境で様々な化学物質を放出し、他の生物に影響を与えるアレロパシー現象を示す。特に揮発性物質は、種子発芽や成長阻害、あるいは促進など、多様な作用を及ぼす。例えば、ヨモギの香気成分は雑草の生育を抑制し、一方、カラシナの揮発成分はレタスの発芽を促進する。これらの物質は、植物間の競争、植生遷移、病害虫への抵抗性など、生態系において重要な役割を果たしている。揮発性物質の作用メカニズムは複雑で、濃度や環境条件、受容植物の種類によって変化する。今後の研究により、農業や園芸への応用が期待される。

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葛餅の原料である葛粉は、マメ科クズの根から作られ、漢方薬の葛根湯にも使われる。マメ科植物なのでイソフラボンを含み、クズの場合はプエラリンというイソフラボンが注目される。プエラリンは腸内細菌によってダイゼインを経てエクオールに変換される。エクオールは乳がんや前立腺がんの予防に関与する可能性が示唆されている。マメ科植物の根や実にイソフラボンが多いのは、根粒菌との共生関係を築くためと考えられる。

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カメムシは、殺虫剤を無毒化する細菌と共生することで殺虫剤抵抗性を獲得している。カメムシの消化管には共生細菌を宿す器官があり、土壌中の細菌から共生相手を選んでいる。殺虫剤も土壌微生物によって分解されるため、殺虫剤の使用は抵抗性を持つ細菌の増殖を促進する。地域一斉の農薬散布は、この現象を加速させ、カメムシの抵抗性獲得を早め、益虫を死滅させる。結果として害虫は増加し、農薬使用の悪循環に陥る。農薬被害軽減のためには、農薬使用からの脱却が急務となっている。

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イネの生育に影響を与える水素酸化能を持つ内生菌に関する研究報告が紹介されている。この内生菌は土壌や海洋由来の水素を酸化すると考えられ、そのエネルギーを利用している可能性が示唆されている。 以前のケイ酸と土壌微生物の関係性についての考察を踏まえ、ストレプトマイセス属のような細菌とイネの共生関係について調査した結果、この水素酸化菌の報告に辿り着いた。水素酸化の目的は不明だが、今後の研究でケイ酸と微生物、そしてイネの関係性が解明される可能性に期待が寄せられている。

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8月8日(土)、安満遺跡公園で「なるほどお野菜　根っこ編」が開催されました。台風とコロナで2度延期された後の実施です。参加者はスライドで野菜の根を見て、どの野菜か推測するクイズに挑戦。大根や人参は容易でしたが、スイバは難しかったようです。 実物のイチゴの苗、落花生、クローバーの根粒菌なども観察し、根の役割や根粒菌の共生について学びました。最後にミニニンジンの種まき体験を行い、参加者はカイワレ容器に種を蒔きました。発芽が難しい人参ですが、根の観察には最適です。

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ウキクサ繁茂は水田の鉄分濃度と関連があり、土壌中の鉄分が有機物でキレート化されていないとイネは吸収しにくい。キレート化とは鉄イオンなどの金属イオンを有機物で包み込み、植物が吸収しやすい形にすること。キレート鉄は土壌pHの影響を受けにくく、即効性があるため、葉面散布や土壌灌注で鉄欠乏を改善できる。特にアルカリ性土壌では鉄が不溶化しやすいため、キレート鉄が有効。ただし、キレート剤の種類によって効果が異なるため、適切な選択が必要。

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土壌藻は、陸上生態系の一部として重要な役割を担う、土壌に生息する藻類です。肉眼では見えず、その存在はあまり知られていませんが、光合成を通じて土壌に有機物を供給し、土壌構造の安定化にも貢献しています。土壌藻の種類は多様で、緑藻、珪藻、藍藻などが存在し、それぞれの環境に適応しています。乾燥や温度変化の激しい土壌表面で生き抜くため、休眠胞子を形成するなど独自の生存戦略を持っています。土壌藻の研究は、土壌生態系の理解や農業への応用など、様々な可能性を秘めています。しかし、その生態は未だ解明されていない部分が多く、今後の研究が期待されています。

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この記事では、カロテノイドが植物ホルモンの前駆体となり、植物の成長や健康に重要な役割を果たすことを解説しています。特に、ゼアキサンチンからアブシジン酸、β-カロテンからストリゴラクトンという植物ホルモンが生成される過程が紹介されています。ストリゴラクトンは主根伸長促進、形成層発達制御、菌根菌との共生シグナルといった機能を持ち、台風の被害軽減や秀品率向上に有効です。菌根菌との共生は微量要素の吸収効率を高めるため、亜鉛の吸収促進にも期待できます。そして、カロテノイドを増やすためには光合成を高めることが重要だと結論付けています。

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レンゲ米の質向上には、レンゲの生育環境改善が鍵となる。レンゲの旺盛な発根を促し、根圏微生物の活動を活発化させることで、土壌の団粒構造が形成され、難吸収性養分の吸収効率が高まる。 具体的には、稲刈り後の水田の土壌を耕し、粘土質土壌をベントナイト等の粘土鉱物や粗めの有機物で改良することで、レンゲの根張りを良くする。さらに、レンゲ生育中に必要な金属成分を含む追肥を行うことで、フラボノイドの合成を促進し、根粒菌との共生関係を強化する。 つまり、レンゲ栽培前の土壌改良と適切な追肥が、レンゲの生育を促進し、ひいては次作の稲の品質向上、ひいては美味しいレンゲ米に繋がる。緑肥の効果を高めるためには、次作で使用する土壌改良資材を前倒しで緑肥栽培時に使用することも有効である。

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鉄は植物の生育に必須だが、アルミニウムは毒性を示す。土壌中の鉄は主に三価鉄(Fe3+)として存在し、植物はそれを二価鉄(Fe2+)に変換して吸収する。この変換には、根から分泌されるムシゲニンや、土壌中の微生物が関与する。ムシゲニンは鉄とキレート錯体を形成し、吸収を促進する。一方、アルミニウムもムシゲニンと錯体を形成するが、植物はアルミニウムを吸収せず、錯体のまま土壌中に放出することで無毒化する。レンゲなどの緑肥は土壌微生物を増やし、ムシゲニン分泌も促進するため、鉄吸収の向上とアルミニウム無毒化に貢献する。結果として、健全な植物生育が促される。

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免疫力向上に亜鉛が重要だが、現代の農業 practices が土壌の亜鉛欠乏を招き、人体への供給不足につながっている。慣行農法におけるリン酸過剰施肥、土壌への石灰散布などが亜鉛欠乏の要因となる。また、殺菌剤の過剰使用は菌根菌との共生を阻害し、植物の亜鉛吸収力を低下させる。コロナ感染症の肺炎、味覚障害といった症状も亜鉛欠乏と関連付けられるため、作物栽培における亜鉛供給の改善が急務である。

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アブラナ科の花蜜は単糖類が多く、シソ科やキンポウゲ科はショ糖が多い。仮に花蜜の水分量と糖濃度が一定だとすると、ショ糖が多い花蜜はミツバチが巣に持ち帰りインベルターゼで分解すれば糖濃度が倍増する計算になる。しかし、実際はショ糖の全量分解は起こらない。それでも、ショ糖の割合の違いが、花蜜の甘味の濃淡（濃厚な甘み、爽やかな甘み）に影響するのではないか。アブラナ科の花は春に咲き、この時期の蜂蜜は爽やかな甘みになるかもしれない。

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花粉と花蜜にはさまざまな成分が含まれています。花蜜には、主に糖分、アミノ酸、フェノール、アルカロイドなどがあります。一方、花粉には、糖質、タンパク質、ビタミン、ミネラル、色素（フラボノイド、カロテノイド）が含まれています。ビタミンやミネラルは、ハチミツ中のインベルターゼという酵素が糖を転化するのに必要な補酵素として作用する可能性があります。そのため、花粉の品質や量は、ハチミツの味わいに影響を与えると考えられています。

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菌根菌との共生により特定の植物種（イネ科）が優占化し、植物多様性を低下させる事例がある。しかし、ナズナ優占化の原因を菌根菌に求めるのは難しい。ナズナはアブラナ科であり、菌根菌と共生しないためだ。「栽培しやすい土壌」でナズナが増加した要因は、菌根菌以外に求めるべきである。

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牛糞堆肥による土作りは、一見効果があるように見えても問題が多い。牛糞は肥料成分が多いため、過剰施肥やマンガン欠乏を引き起こし、長期的に見て収量や品質の低下につながる。他人の助言を鵜呑みにせず、その人の栽培実績や、より高い品質を目指す視点があるかを見極めることが重要。例え牛糞堆肥で収量が増えても、それは潜在能力の一部しか発揮できていない可能性がある。真に質の高い野菜を作るには、土壌や植物のメカニズムを理解し、適切な栽培方法を選択する必要がある。農薬回数が増えるなど、問題が生じた際に外的要因のせいにせず、根本原因を探ることが重要である。

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ブルーチーズに含まれるラウリン酸に着目し、農薬削減の可能性を探る記事。ブルーチーズのカビ、ペニシリウム・ロックフォルティは土壌に普遍的に存在し、ラウリン酸を生成する。ラウリン酸は菌根菌の成長を促進し、植物の害虫抵抗力を高める一方、ピロリ菌のようなグラム陰性細菌の生育を阻害する。つまり、土壌中でペニシリウム・ロックフォルティが優勢になれば、ラウリン酸の抗菌作用により軟腐病菌や青枯病菌を抑え、同時に菌根菌を活性化させて植物の害虫耐性を向上させ、殺虫剤や殺菌剤の使用量削減に繋がる可能性がある。

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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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この記事は、病害虫対策において先手を打つことの重要性を、畑A, B, C, Dを例に説明しています。畑Aが土壌微生物による虫忌避対策を行うと、害虫は他の畑B, C, Dに移動し、これらの畑は殺虫剤の増加による経費増、あるいは収率減に見舞われます。 Aの成功を見てCも対策を始めると、害虫はBとDに集中し、Dは経営悪化で倒産。最終的にAがDの土地を獲得します。これは、先見の明を持つ者が利益を独占するビジネスの典型的な勝ちパターンだと指摘。 最初に何をするべきかを見極めた者が、農業経営においても成功を収めると結論づけています。 関連の記事では、家畜糞堆肥の使用中止を推奨しています。理由は、堆肥の過剰な投入は土壌のバランスを崩し、病害虫の発生を招くため。堆肥に頼らず、土壌本来の力を活かすことが重要だと主張しています。

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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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ヤシガラ使用で植物の細根が増えたという話から、ヤシガラに含まれる成分の影響を考察。ヤシガラはココヤシの油粕で、カリウムの他、油脂由来の脂肪酸が含まれる可能性がある。脂肪酸は通常肥料成分として注目されないが、アーバスキュラー菌根菌(AM菌)の培養に脂肪酸が有効だったという研究結果から、ヤシガラ中の脂肪酸がAM菌を活性化し、ひいては植物の発根を促進した可能性が考えられる。特に、ヤシ油に含まれるパルミトレイン酸はAM菌の増殖に効果がある。ただし、ヤシガラの油脂含有量によっては効果がない可能性もある。

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植物生育促進根圏細菌(PGPR)は、シデロフォアという物質を分泌し鉄イオンを吸収することで、他の微生物の鉄欠乏を引き起こし、土壌伝染病の発病を抑制する。PGPRの一種である枯草菌は、シデロフォア産生に加え、バイオフィルム形成を促進し、植物の発根やリン酸吸収を促す。健全な作物は二次代謝産物(フラボノイド)を分泌し、PGPRのバイオフィルム形成を誘導、病原菌の繁殖を抑え、自身は発根促進による養分吸収を高める好循環を生み出す。特定の緑肥作物でこの好循環を誘導できれば、土壌病害抑制に有効な可能性がある。

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植物の成長促進における枯草菌の役割に着目し、みすず書房「これからの微生物学」の記述を基に考察。枯草菌は植物ホルモンのオーキシンやブタンジオールを産生し、成長を促進する。また、納豆菌（枯草菌の一種）はフィチン酸分解酵素を分泌し、有機態リン酸を分解できる。このことから、家畜糞堆肥施用土壌で腐植主体に変えるとリン酸値が上昇する現象は、枯草菌による有機態リン酸の分解・可給化が要因だと推測される。この作用は、リン酸施肥量削減の可能性を示唆する。

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牛乳に含まれる乳糖は、体内で分解されるとグルコースとガラクトースになる。ヨーグルトは乳酸菌によって乳糖が分解されているかという疑問に対し、乳酸菌（ブルガリア菌）は乳糖をグルコースとガラクトースに分解し、グルコースを乳酸発酵に使い、ガラクトースは排出する。つまり、ヨーグルトでは乳糖は減るが、ガラクトースは残留する。 残留ガラクトースを消費する菌がヨーグルト内、もしくは腸内細菌叢にいるのかが次の焦点となる。

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光合成の明反応は、葉緑体のチラコイド膜で起こり、光エネルギーを化学エネルギーに変換する過程です。光エネルギーは、クロロフィルなどの色素によって吸収され、電子を高エネルギー状態に励起します。励起された電子は電子伝達系を移動し、その過程でATP（アデノシン三リン酸）とNADPHが生成されます。水分子は分解され、電子伝達系に電子を供給し、酸素が発生します。生成されたATPとNADPHは、続く暗反応で二酸化炭素から糖を合成する際に利用されます。つまり、明反応は光エネルギーを利用して、暗反応に必要なエネルギーと還元力を供給する役割を担っています。

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海苔のビタミンB12含有量の違いに興味を持った著者は、ビタミンB12産生菌について調査。論文検索で*Propionibacterium freudenreichii*と*Pseudomonas denitrificans*という2種の細菌を発見した。後者は脱窒菌として知られる。前者は土壌細菌で、エメンタールチーズの穴を作る際に働く。エメンタールチーズにもビタミンB12が含まれることから、*P. freudenreichii*由来の可能性が示唆されるが、確証は得られていない。

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海苔の種類によるビタミンB12含有量の違いを、Google検索を用いて調べた結果がまとめられている。焼き海苔(紅藻・スサビノリ)は57.6µgと豊富だが、アオサ(緑藻)は1.3µg、スイゼンジノリ(藍藻)は0.4µgと少ない。紅藻にはビタミンB12合成細菌との共生が示唆されている。意外にも褐藻のコンブには含まれず、ワカメには微量(0.3µg)含まれていた。海苔と一口に言っても、生物学的な種の違いによりビタミンB12含有量が大きく異なることが分かり、ビタミンB12合成細菌の研究の必要性が示唆された。

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珪藻や褐藻は、紅藻や緑藻とは異なり、ストラメノパイルというグループに属する。ストラメノパイルは、真核生物が紅藻または緑藻を細胞内に取り込む二次共生によって誕生した。つまり、褐藻の細胞内には、さらに紅藻/緑藻由来の細胞内共生体が存在する。 これは系統樹上では、ストラメノパイルと紅藻/緑藻/陸上植物が大きく離れていることを意味する。大型褐藻であるワカメと陸上植物は、見た目とは裏腹に進化的に遠い関係にある。この複雑な進化の過程は、褐藻類が秘めた大きな可能性を示唆している。

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海中の太陽光到達深度と藻類の色素の関係が、生育する藻の種類を決定づける。浅瀬では赤色の波長が減衰し、深くなるにつれ黄色、そして青色以外の波長が消失する。藻類の色素は補色の波長を吸収するため、緑色の陸上植物や緑藻は浅瀬で緑色の光を反射し、過剰な受光を防ぐ。一方、紅藻は緑〜青色の補色である赤い色素を持つため、より深い場所で生育する。海苔として食用にされる様々な藻類は、生物学的には大きく異なり、栄養価も異なる。紅藻（スサビノリ）はビタミンB12（コバラミン）を合成する細菌と共生している。

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植物の葉が緑色に見えるのは、緑色の光を反射するからである。しかし、なぜ緑色の光を利用しないのか？ アーケプラスチダと呼ばれる酸素発生型光合成生物群は、紅藻、緑藻、灰色藻などに分類される。紅藻のフノリは海苔の一種であり、緑藻のノリも海苔に含まれる。海苔にはビタミンB12が豊富に含まれるが、フノリにも含まれるかは次回の記事で解説される。灰色藻は原始藻類から進化し、陸上植物の祖先となったと考えられている。

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植物にはビタミンB12がない一方で、海苔などの藻類には豊富に含まれる。藻類の起源を探るため、細胞内共生説を概観する。 酸素発生型光合成を行う細菌や酸素呼吸を行う細菌が登場した後、ある古細菌が呼吸を行う細菌を取り込みミトコンドリアを獲得し、真核生物へと進化した。さらに、真核生物の一部は光合成を行う細菌を取り込み葉緑体を得て、灰色藻のような真核藻類となった。この真核生物が他の細菌を取り込んで共生する現象を一次共生と呼ぶ。 海苔のビタミンB12の謎を解く鍵は、このような藻類誕生の過程に隠されていると考えられる。

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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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シアナミドは石灰窒素の主成分で、土壌消毒効果が期待される。酵母のような真核生物だけでなく、細菌にも効果があることが示唆されている。石灰窒素は酸化還元酵素や脱水素酵素を阻害することで、幅広い微生物に影響を与える。ヘアリーベッチはシアナミドを分泌するとされているが、根粒菌との共生など、根圏微生物への影響は限定的であると考えられる。つまり、シアナミド分泌は選択的に行われている可能性があり、そのメカニズムの解明が今後の課題となる。

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ヘアリーベッチは、窒素固定に加え、アレロパシー作用で雑草を抑制する緑肥です。根から分泌されるシアナミドが雑草種子の休眠を打破し、時期外れの発芽を促して枯死させる効果があります。シアナミドは石灰窒素の成分であり、土壌消毒にも利用されます。裏作でヘアリーベッチを栽培すれば、土壌消毒と土壌改良を同時に行え、後作の秀品率向上に繋がると考えられます。さらに、ヘアリーベッチは木質資材の分解促進効果も期待できるため、播種前に安価な木質資材をすき込むことで、土壌改良効果とシアナミド分泌量の増加が期待できます。この手法は従来の太陽光と石灰窒素による土壌消毒より効果的かもしれません。今後の課題は、シアナミドの作用点と、効果のない土壌微生物の特定です。

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石垣の表面にオレンジ色の模様を作るダイダイゴケを接写で観察。高倍率撮影のできるOLYMPUS TGシリーズのカメラを使用し、肉眼では見落としてしまう細部まで捉えている。オレンジ色の正体は、以前観察した黄色い地衣類と同様に、アントラキノン系色素の可能性が高い。さらに拡大すると、ダイダイゴケの周辺にキラリと光るものが見える。これは花崗岩の風化で現れた石英ではないかと推測している。接写によって、普段は見えないミクロの世界を観察できる面白さを改めて実感している。

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健康食品として知られる緑藻クロレラは、藍藻（シアノバクテリア）とは異なり真核生物である。シアノバクテリアは原核生物で、体全体で光合成を行う。一方、クロレラのような緑藻は、シアノバクテリアを細胞内に取り込み共生することで光合成能を獲得した。この共生により葉緑体が誕生し、植物細胞の基礎となった。 クロレラはシアノバクテリアより多機能であり、塩類集積土壌への影響を理解するには、緑藻についての網羅的な知識が必要となる。

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岩肌に群生する黄色い地衣類は、ロウソクゴケの可能性がある。地衣類は菌とシアノバクテリア/緑藻の共生体で、ロウソクゴケの黄色は共生藻の色ではなく、ウスニン酸という色素による。ウスニン酸は抗菌性を持つため、地衣類はこれを分泌して岩肌という過酷な環境で生存競争を繰り広げていると考えられる。

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ヨトウムシ被害の多い地域にサナギタケの胞子が少ないのでは、という疑問からサナギタケの生態調査が始まった。調査の結果、サナギタケの胞子は落ち葉や周辺の木の葉に存在することが判明し、腐葉土を入れたハウスでサナギタケが発生したという報告とも一致した。サナギタケは薬効成分が豊富で人工培養も盛んだが、畑への応用はまだ不明確。今後の研究で、人工培養の知見が畑のヨトウムシ対策に繋がるか期待される。さらに、サナギタケ培養液には抗がん作用があるという研究結果もあり、今後の更なる研究が期待される。

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イネ科緑肥、特にペレニアルライグラスの活用によるヨトウムシ防除の可能性について考察している。ペレニアルライグラスに共生するグラスエンドファイトのアルカロイドはヨトウムシへの効果が不明なため、ヨトウムシの天敵に着目。農研機構の研究では、ネギ栽培におけるムギの間作が、クモやカメムシなどの天敵を呼び寄せ、ヨトウムシ防除に効果があったと報告されている。これを踏まえ、作物へのヨトウムシの到達を防ぐために、天敵が住み着くムギの間作が有効だと結論づけている。ペレニアルライグラスは多湿に弱く窒素要求量が多いため、通路ではなく圃場の周囲に植えるのが適切であると考え、通路にはマルチムギ、周囲にはペレニアルライグラスという二段構えの防除体系を提案している。

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ライムギは麦角菌に感染しやすく、菌が産生する麦角アルカロイドにより麦角中毒を引き起こす。中毒症状は壊疽型と痙攣型に分類され、深刻な健康被害をもたらす。中世ヨーロッパでは「聖アントニウスの火」と呼ばれ恐れられた。現代では品種改良や栽培管理により麦角中毒は減少したが、ライムギは依然として麦角菌の宿主となる可能性がある。家畜への飼料にも注意が必要で、感染したライムギは家畜にも中毒症状を引き起こす。そのため、ライムギの栽培・利用には麦角菌への感染リスクを考慮する必要がある。

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寺の境内の木の根元に、サルノコシカケと思われる硬いコブ状のキノコが生えていた。サルノコシカケの子実体は非常に硬く、柄がないものが多い。大部分のサルノコシカケは木材を分解する白色腐朽菌や褐色腐朽菌で、木と共生はしない。つまり、この木はサルノコシカケによって腐朽させられている過程にあり、おそらく寿命が尽きかけていると考えられる。

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乾燥耐性を持つ生物は、トレハロースやLEAタンパク質を蓄積することで乾燥ストレスから身を守っている。トレハロースは水分子を代替し生体膜やタンパク質を保護する「水置換仮説」と、ガラス状態を形成し生体分子を固定化する「ガラス状態仮説」が提唱されている。LEAタンパク質はシャペロン様作用や膜への結合により、乾燥によるタンパク質の凝集や膜の損傷を防ぐ。これらの物質の作用メカニズムを解明することで、乾燥に強い作物の開発やバイオ医薬品の保存技術向上に繋がることが期待される。

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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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名古屋大学の研究チームは、植物ホルモン・オーキシンが植物の発根を促進する詳細なメカニズムを解明しました。オーキシンは、植物の細胞壁を緩める酵素を活性化させることで発根を促進します。 具体的には、オーキシンが細胞内の受容体と結合すると、特定の転写因子が活性化されます。この転写因子は、細胞壁を分解する酵素群の遺伝子の発現を促し、細胞壁を緩めます。これにより細胞の伸長が起こりやすくなり、発根が促進されることが分かりました。この発見は、発根を制御する農薬の開発に貢献する可能性があります。

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アーバスキュラ菌根菌は、リン酸などの養分吸収を助けるため、共生関係を築ける環境作りが重要。土壌に水溶性養分や糖分が多いと共生しにくいため、過剰な施肥は避けるべき。ネギの菌根菌はネギだけでなく緑肥とも共生するため、除草剤で全て除去するのではなく、通路などに緑肥を栽培すると共生菌が増加。クローバーの根圏は共生菌が豊富との報告もあり、緑肥は土壌の物理性改善だけでなく肥料効率向上にも貢献する可能性がある。

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アーバスキュラ菌根菌、特にグロムス菌門は、多くの陸上植物と共生関係を築き、アーバスキュラ菌根を形成する。宿主植物の根よりも細く長い菌糸を伸ばし、リン酸などの養分吸収を促進する。また、感染刺激により植物の免疫機能を高め、病原菌への抵抗性を向上させる「ワクチン効果」も持つ。乾燥や塩害への耐性も向上する。しかし、植物にとって共生は負担となるため、養分が豊富な環境では共生関係は形成されにくい。

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エンドファイトは植物体内で共生する菌類で、植物に様々な利益をもたらします。植物は光合成産物を菌に提供する代わりに、菌は土壌から吸収しにくいリン酸やアミノ酸などを植物に供給します。さらに、エンドファイトは植物の免疫系を刺激し、病原菌への抵抗力を高め、発根も促進します。中には、植物を昆虫から守る物質や窒素を固定する菌も存在します。 しかし、エンドファイトとの共生は、一般的な栽培環境では難しいようです。共生菌は多様な植物が生育する環境に多く存在し、栽培土壌には少ない傾向があります。また、土壌中に硝酸態窒素やショ糖が豊富にあると、共生関係が成立しにくいこともわかっています。そのため、水溶性窒素を含む堆肥での土作りは、エンドファイトとの共生を阻害する可能性があります。さらに、エンドファイトと植物の共生関係には相性があり、すべての植物が共生できるわけではありません。

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水耕栽培で使ったヤシガラ培地に黄色いキノコが生え、堆肥化の可能性について考察している。キノコの種類はコガネキヌカラカサタケと推定され、Wikipediaの情報から木の分解者である真正担子菌網に属するため、堆肥化に適している可能性がある。ただし、褐色腐朽菌の可能性が高く、木質成分の分解ではなく変性をしている可能性もあるため、褐色腐朽菌のリグニン変性メカニズムの理解が必要。なお、イボコガネテングタケの可能性も残っており、その場合は菌根菌のため堆肥には不向き。キノコの正確な同定には鮮明な写真と図鑑が必要。

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ツツジの根元にスギナが繁茂していた。スギナは酸性土壌や金属障害に強いが、競争には弱い。ツツジの根元は、施肥による酸性化で他の植物が育ちにくく、スギナにとって好適な環境になっている。ツツジが繁茂し、土壌が酸性化することで、スギナが生きられるニッチが生まれた。スギナは土壌中の金属を吸収する性質があり、酸性化で利用しにくくなった金属を地表付近に留める役割を果たしている。このことから、ツツジとスギナの間に一種の共生関係が生まれていると考えられる。

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フェンス際に生い茂るドクダミの隙間から、カラスノエンドウが巻きひげを使って上へ伸びている。巻きひげがなければドクダミに覆われてしまうが、上方に伸長してもドクダミの葉を覆うことはほとんどないため、ドクダミへの影響は少ない。むしろ、カラスノエンドウの根粒菌はドクダミにもプラスの効果をもたらすと考えられる。ドクダミは、まるで王者の風格で悠然と構えているようだ。

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地衣類は、光合成を行うシアノバクテリアまたは緑藻と共生している菌類です。地衣類は、菌が光合成生物に必要な栄養を提供し、光合成生物が合成した産物を菌に返します。この共生関係により、地衣類は木の幹などの栄養分に乏しい環境でも生存できます。 地衣類の光合成にはマンガンが必要ですが、地衣類は宿主からマンガンを吸収していると考えられます。これは、死んだ幹に残った微量元素を活用している可能性を示唆しています。つまり、地衣類は木の残りを再利用することで、山の生態系における栄養循環に貢献している可能性があります。

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リン鉱石の枯渇は食糧危機の要因とされ、肥料の三大要素であるリンは農業に不可欠だが、火山灰土壌におけるアルミニウム障害対策のための過剰使用が枯渇を早めている。リンは地下深くにリン酸アルミニウムとして固定され、再利用が困難となる。現状、農業でのリンの過剰施肥や畜産での過剰給餌によりリン資源は浪費されている。しかし、腐植による活性アルミナの無害化や、栽培と畜産の連携によるリン循環の最適化で、リン鉱石枯渇までの時間を延ばせる可能性がある。

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鉄は、植物の生育に必須の微量要素であり、光合成、呼吸、窒素固定などに関与する。しかし、鉄イオンは酸化還元状態によって異なるため、植物は鉄の吸収と利用を巧みに制御する必要がある。土壌pHや酸素濃度などの環境要因、鉄欠乏ストレスへの応答など、様々な条件に応じて鉄吸収メカニズムが変化する。鉄の取り込みには、キレート化合物による鉄の可溶化、還元酵素による鉄イオンの還元、トランスポーターによる細胞内への取り込みといったプロセスが関与する。植物は鉄の過剰蓄積による毒性も回避する必要があり、細胞内での鉄輸送や貯蔵にも制御機構が存在する。このように、植物は鉄の獲得と利用を緻密に調節することで、健全な生育を維持している。

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奄美大島の大島紬の泥染めは、テーチ木のタンニン酸と泥田の鉄の反応を利用している。しかし、染色の過程で鉄分が消費されるため、ソテツの葉を泥田に浮かべて鉄分を補給するという伝統的な方法がある。ソテツは「蘇鉄」と書き、まさに鉄を蘇らせる役割を果たす。ソテツの根には藍藻類が共生し、窒素固定を行うため痩せ地でも生育できる。この窒素固定にも鉄が必要とされるため、ソテツは鉄を蓄積していると考えられる。同様の窒素固定を行うマメ科植物でも、ソテツのように鉄分補給が可能かどうかは興味深い点である。 関連する「新しく借りた水田が老朽化水田だった時は」では、老朽化水田の土壌が還元状態になりやすく、鉄や硫化水素による根腐れが発生しやすいことが解説されている。解決策として、土壌の酸化を進めるために、代かき時に石灰窒素を散布し、水持ちをよくするために堆肥を施すことが推奨されている。また、雑草の繁茂を抑えるために、田植え前に除草剤を使用することも有効である。

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グリホサートは、植物の必須酵素EPSPSを阻害する除草剤です。しかし、遺伝子組み換えにより、グリホサートを分解する酵素GOXを持つ、あるいはグリホサートが結合しない変異型EPSPSを持つ作物が作られました。前者が主流です。自然界でも同様の変異が起こっており、除草剤が効かない雑草の出現の原因となっています。これは、土壌細菌との遺伝子交換による可能性も示唆されています。

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非殺虫性のバチルス・チューリンゲンシス菌が生成する結晶性タンパク質「パラスポリン」が、ヒトの癌細胞を選択的に破壊することが九州大学の研究で判明した。このタンパク質は、培養した癌細胞を顕微鏡で観察すると破壊していく様子が確認できる。この発見は、以前話題になった遺伝子組み換え作物と土壌微生物の関係性を見直す契機となるかもしれない。土壌微生物が哺乳類に作用するタンパク質を生成する理由は不明だが、パラスポリンの安全性検証が進めば、癌治療や遺伝子組み換え作物の活用に新たな展開が期待される。

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農薬不使用のオーガニック栽培において、作物自身がBT毒素に似た殺虫性を持つ現象が確認された。これは遺伝子組み換え作物ではなく、F1品種で発生した。土壌中の細菌との共生により、作物がBT毒素を獲得した可能性が高い。つまり、オーガニック栽培でも、遺伝子組み換え作物と同様に植物以外の遺伝子が入り込み、同じ殺虫成分を持つことがある。オーガニック栽培で抵抗性獲得は大規模化が難しく、時間もかかるが、作物の味は圧倒的に優れる。ストレスが少ない環境で育つため、苦味成分が少ないためだ。自然の力を最大限に活かしたオーガニック栽培は、遺伝子組み換え技術とは異なるアプローチで同様の結果をもたらす可能性がある。

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植物は土壌微生物と共生関係にあり、光合成産物と有用有機化合物を交換する。枯草菌の中には植物ホルモンのオーキシンを合成するものがあり、植物の根張りを促進する。オーキシンは植物の頂点で合成され根に届くまでに消費されるため、土壌中の枯草菌由来のオーキシンは根の成長に重要。枯草菌を増やすには、彼らが得意とする環境、つまり刈草のような環境を作る必要がある。納豆菌の例のように、特定の資材が豊富にあれば微生物は爆発的に増殖しコロニーを形成する。したがって、牛糞主体の土壌改良は、枯草菌の増殖には適さず、植物の生育促進には刈草成分が豊富な土壌が有効と考えられる。

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ススキはセイタカアワダチソウの攻撃にも強く、群生することで勢力を拡大する。さらに、ススキは土壌微生物生態学によると、体内に窒素固定を行うエンドファイト窒素固定細菌と共生している。このため、マメ科植物のように窒素固定能力を持つ。ススキの旺盛な生育は昔から知られていたが、目立った特徴がなかったため窒素固定能力の発見は遅れた。

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ソルゴーなどのイネ科緑肥は土壌改良に有効だが、冬場はエンバクを、それ以外の緑肥としてはマメ科植物がある。マメ科緑肥の代表例はヘアリーベッチで、根粒菌との共生により窒素固定を行う。根粒菌は空気中の窒素ガスをアンモニウムイオンに変換し、植物がアミノ酸合成に利用できる形にする。そのため、マメ科緑肥は窒素肥料をあまり必要としない。一方、イネ科緑肥は多くの養分を必要とするため、堆肥などの資材投入が必要となる。つまり、資源が豊富な場所ではイネ科、そうでない場所ではマメ科緑肥が有効と言える。