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このブログ記事では、土壌中の硝酸濃度が高い（高EC）場合の植物の根の反応について考察しています。名古屋大学の研究では、植物の根が硝酸不足を感知すると葉を通じて他の根に硝酸吸収（NRT2）を高めるよう命令する仕組みが明らかにされました。しかし筆者は、高EC土壌では根が葉に硝酸吸収の命令を送らず、NRT2の発現が抑制され、結果的に硝酸が積極的に吸収されないのではないかと疑問を呈しています。NRT2は硝酸取り込みに関わるタンパクで吸水とは別とし、根の養分吸収メカニズムの解明が秀品率向上に繋がると示唆しています。
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曽爾高原の広大なススキ草原は、長年にわたり連作されているにも関わらず、障害が発生していない。山焼きの灰が肥料となる以外、特に施肥されていないにも関わらず、ススキは元気に育っている。これは、ススキがエンドファイトによる窒素固定能力を持つこと、そして曽爾高原の地質が関係していると考えられる。流紋岩質の溶結凝灰岩や花崗岩といったカリウムやケイ素を豊富に含む岩石が風化し、ススキの生育に必要な養分を供給している。さらに急な勾配により、風化による養分は流出せず高原に留まる。長期間の連作を可能にする曽爾高原の土壌は、重要な知見の宝庫と言える。
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福井県勝山市の六呂師高原にある池ケ原湿原を訪れた著者は、その成り立ちが地すべりによってできた凹地に湧き水が溜まったものだと知る。以前訪れた大矢谷白山神社の巨岩と同様に、この湿原も経ヶ岳火山の山体崩壊に由来する。牧草地が広がる高原に突如現れる湿地帯は、遷移によっていずれは消失する運命にあるが、現在は保存のために人の手が入っている。このことから、著者は湿原がやがて泥炭土へと変化していく過程を身近に感じることができた。
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廃菌床を堆肥として利用する際の注意点として、菌糸の活動による土壌の酸性化が挙げられます。菌糸は養分吸収の際にプロトン(H⁺)を排出し、周囲の環境を酸性化します。活発な菌糸を含む廃菌床を土に混ぜ込むと、土壌pHが低下し、作物の生育に悪影響を与える可能性があります。
堆肥として利用したいのは、菌糸が分解したリグニンの断片ですが、菌糸が活発な状態では分解が進んでいないため、効果が期待できません。したがって、キノコ栽培後の廃菌床は、更に発酵処理することで土壌への影響を軽減し、堆肥としての効果を高めることができます。
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酵素は触媒反応で物質を変化させエネルギーを獲得する。その中心は電子の獲得と利用。電子伝達系では、糖から電子を取り出し、水素イオンの濃度差を利用してATPを生成する。電子は粒子と波動の二重性を持つため、量子力学的な理解が必要となる。酵素反応では、量子トンネル効果により、通常必要なエネルギーを使わずに基質から電子を取り出せる。つまり、酵素が持つ特異的な構造が、量子トンネル効果を促進し、効率的なエネルギー獲得を可能にしていると考えられる。
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天候不順による日照不足と過湿は野菜の生育に悪影響を与える。特に、過湿による土壌の酸素不足は根の伸長を阻害し、ミネラル吸収量の減少、ひいては野菜の不味さにつながる。排水性の良い畑では、このような悪影響を軽減できる。
慣行農業における除草剤の使用は、土壌を固くし、水はけを悪くする要因となる。一方、オーガニック農法では除草剤を使用しないため、土壌に根が張りやすく、排水性が良くなる。結果として、根の伸長が促進され、ミネラル吸収量が増加し、美味しい野菜が育つ可能性が高まる。つまり、除草剤の使用有無が野菜の品質、ひいては収量に影響を与えるため、オーガニック野菜は天候不順時にも比較的安定した収穫と美味しさを維持できる可能性がある。
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植物は免疫機構として活性酸素を利用し、侵入した菌を死滅させる。活性酸素(スーパーオキシドアニオン)は、電子伝達系（呼吸）におけるエネルギー生産過程の副産物として常に生成されている。これは、菌侵入への迅速な対応を可能にする。しかし、過剰な活性酸素は自身を傷つけるため、マンガン等の電子を用いて除去する必要がある。つまり、免疫と活性酸素制御の両方に電子が不可欠で、光合成で得た電子を糖に蓄え利用している。この電子の流れとバランスが植物の健康を維持する鍵となる。
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クエン酸回路で生成されたNADH<sub>2</sub><sup>+</sup>を利用し、ミトコンドリアの電子伝達系で大量のATPが合成される。葉緑体と同様にプロトン駆動力を使うが、ミトコンドリア内膜の内外でH+を移動させる点が異なる。NADHの電子を用いてH+を膜の外へ放出し、ATP合成酵素を通して内側に戻す際に生じるエネルギーでATPを生成する。これで糖からエネルギーを取り出す過程が完了し、全体の反応式C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + 6O<sub>2</sub> + 38ADP → 6H<sub>2</sub>O + 6CO<sub>2</sub> + 38ATPとも一致する。