植物のミカタ

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真冬でも道端では、枯れ草の中にマメ科の草が緑色の姿を見せています。まもなく訪れる春の暖かさを予感させる一方で、彼らの寒さへの強さに驚かされます。厳しい冬を乗り切るマメ科植物の耐寒性の秘密は何なのでしょうか？

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植物は、有害な紫外線から身を守るためにフラボノイドという物質を作り出します。フラボノイドは、紫外線を吸収し、光合成に必要な光だけを通すフィルターのような役割を果たします。また、抗酸化作用も持ち、紫外線による細胞の損傷を防ぎます。人間にとって、フラボノイドは抗酸化作用を持つため、健康に良いとされています。フラボノイドは、植物によって色が異なり、花の色素や紅葉の原因にもなっています。植物は、フラボノイドを利用することで、紫外線から身を守りながら、鮮やかな色で昆虫を惹きつけています。

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記事「アブラムシが排出する甘露にネオニコチノイド」は、ネオニコチノイド系農薬の使用により、アブラムシの排出物である甘露にも汚染が広がっている現状を報告しています。 調査では、ネオニコチノイド系農薬が使用された水田周辺で、農薬散布後1か月以上経っても、アブラムシの甘露から高濃度の農薬が検出されました。甘露は、アリなど多くの昆虫の餌となるため、食物連鎖を通じて汚染が広がる可能性が懸念されます。 特に、農薬に直接曝露されないテントウムシなどの捕食性昆虫も、甘露を介して影響を受ける可能性が指摘されており、生態系への影響が危惧されています。

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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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休耕田の雑草の茂り具合から、耕作放棄地でも草ぼうぼうにならないことを観察した筆者は、土壌の状態について考察している。夏草、スギナ、ロゼット系の秋冬の草が共存する様子から、かつての稲作による土壌への負担が大きかったのではないかと推測し、自然回復には時間がかかると予想する。NPK肥料のみの管理に限界を感じ、土壌改善の必要性を訴えている。関連記事では、レンゲの播種時期について触れ、持続可能な農業への関心を示唆している。

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バッタの体色は緑色と褐色があり、保護色として機能する。褐色の原因はメラニン色素である。トノサマバッタの群生相（高密度で黒っぽくなる）研究から、黒化誘導ホルモンの存在が示唆されている。また、アラタ体移植や幼若ホルモン処理でメラニン色素が減少し緑色になることから、メラニン合成の抑制が緑色の発現に関わると考えられる。メラニンは紫外線防御の役割を持つため、褐色のバッタはストレス耐性が高い可能性がある。

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コガタルリハムシは成虫で10ヶ月もの長期休眠を行う。休眠中は休眠特異的ペプチドDiapausinを発現させるが、その機能は謎が多い。Diapausinは昆虫病原菌には効果がないのに、植物病原菌の生育を抑制する。さらに、Diapausinの発現量を減らしても休眠に影響がないことから、休眠維持のためではなく、土壌微生物との相互作用に関与している可能性が示唆されている。休眠中のエネルギー消費を考えると、Diapausin合成には何らかの重要な役割があると推測され、更なる研究が期待される。

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カブトムシの天敵を参考に、ヨトウガの天敵を探している。カブトムシの天敵にはキツネ、タヌキ等の捕食者以外に、ミミズ（幼虫の羽化空間破壊）やツチバチ（寄生）がいる。ヨトウガへのミミズの影響は不明だが、シロヨトウヤドリヒメバチのような寄生バチは存在する。土壌中のヨトウガ幼虫への寄生メカニズムは不明。ミミズの土壌撹乱が昆虫幼虫に影響を与える可能性は示唆された。ヨトウガ対策として、グラスエンドファイトの活用、冬虫夏草の利用、植物ホルモンの活用なども検討している。

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カモジグサ (Bromus japonicus) は、イネ科スズメノチャヒキ属の一年草または越年草。ユーラシア大陸原産で、世界中に帰化している。日本では史前帰化植物と考えられており、道端や荒地などに生育する。 高さは30-80cmで、葉は線形。5-6月に円錐花序を出し、小穂を多数つける。小穂は長さ1.5-2.5cmで、5-10個の小花からなる。芒は小花より長く、2-3cm。和名は、子供がこの草の穂で鴨を追い払う遊びをしたことに由来する。 近縁種のイヌムギとよく似ているが、カモジグサは芒が長く、小穂がやや大きいことで区別できる。また、イヌムギの小花は頴がふくらむのに対し、カモジグサは扁平である。

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サナギタケ由来の物質コルジセピンは、抗腫瘍効果を持つ。コルジセピンはアデノシンと構造が酷似しており、ガン細胞のDNA複製時にアデノシンの代わりに取り込まれる。しかし、コルジセピンはアデノシンとは異なり3'位にヒドロキシ基を持たないため、DNAの二重螺旋構造が不安定化し、ガン細胞の増殖が抑制される。興味深いことに、コルジセピンは正常細胞や有益な微生物には影響を与えない選択的増殖抑制作用を示す。これは、昆虫に寄生するサナギタケが、宿主の防御反応に対抗するために産生した物質であるコルジセピンが、昆虫の細胞増殖のみを阻害するよう進化したためと考えられる。実際に、昆虫に感染したサナギタケの子実体の方が、人工培養されたものよりもコルジセピンを高濃度で含む。

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サナギタケを利用した鱗翅目害虫対策を検討する中で、その生態、特に発生条件を調べている。サナギタケは地生型で、地上の宿主、落葉下、地中の宿主から発生する。冬虫夏草全般の発生条件として、雑木林や自然林の沢や池周辺など湿度が高い場所が挙げられる。下草が密生する場所は不向き。多くの冬虫夏草は落ち葉の堆積した場所や苔の間から発生し、地中湿度と空中湿度が重要らしい。

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ヨトウガ対策としてサナギタケの活用を検討する筆者は、サナギタケの培養方法を調べた。専門書によると、培養法は昆虫生体培養、個体培地栽培、液体培地発酵の三種類。中でも個体培地栽培では、穀物などを培地として子実体を収穫し、液体培地発酵では、化学薬品を用いて菌糸体を収穫する。重要なのは、サナギタケの菌糸が生きた昆虫を必要とせず、穀物や糖質があれば増殖できること。落ち葉に胞子がいるという既存情報と合わせ、畑に落ち葉とデンプン質などを供給すれば、サナギタケの菌糸が増殖する可能性があると考え、次は培養条件の把握に進む。

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この記事では、冬虫夏草の一種であるサナギタケの生育環境について考察しています。サナギタケは鱗翅目の幼虫に寄生し、子実体形成後は周辺の落ち葉や土壌に菌糸を伸ばします。しかし、戦後の針葉樹植林により、抗菌作用を持つスギやヒノキの葉が土壌に堆積し、サナギタケの生育域が狭まっている可能性を指摘しています。 さらに、サナギタケの抗癌作用を持つコルジセピンへの注目から、乱獲による個体数減少も問題視されています。また、NPK主体で腐植を軽視した施肥管理がヨトウガの増加を招き、サナギタケの生育に間接的な悪影響を与えている可能性も示唆。 山、川、海の相互作用、そして土壌環境の重要性を強調し、包括的な視点を持つ必要性を訴えています。

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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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このブログ記事では、筆者が京都府立植物園のキノコ展で見た「冬虫夏草」について解説しています。冬虫夏草とは、昆虫に寄生して子実体を作るキノコで、セミやカメムシ、特に蛾の幼虫に多く寄生します。筆者は、冬虫夏草が地域の昆虫個体数を調整する役割を担っていると考察。近年の蛾（ヨトウ）の被害が多いのは、この寄生菌の不足が原因ではないかと推測し、蛾の幼虫に寄生するサナギタケの生態を理解することで、ヨトウによる被害を減らせる可能性に期待を寄せています。

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鴨川の草むらで黄色い花が目立ち、アヤメ科の特徴からキショウブと判明。調べると、環境省が「要注意外来生物」に指定し、在来種との競合や駆逐のおそれがある植物だった。繁殖力の強いキショウブの花茎に、巻きひげで他の植物に絡みつくカラスノエンドウが巻き付いていたが、花茎は少ししか曲がっておらず、キショウブの強さを実感させる。

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線路脇の草むらでは、スズメノエンドウとキク科植物の静かな戦いが繰り広げられていた。一見、固い茎を持つキク科植物が優勢に見えるが、スズメノエンドウは巻きひげを巧みに使い、相手の茎を曲げることで抵抗していた。写真では、キク科植物の茎がスズメノエンドウの巻きひげによって左へ、そして右へと大きく傾けられている様子が捉えられている。春の穏やかなイメージとは裏腹に、道端では植物たちの生存競争が繰り広げられているのだ。

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イヌムギは葉の裏にも葉緑素を持つため、ねじれた葉が多い。これは、春先に繁茂する巻きひげを持つ植物、例えばカラスノエンドウなどに葉を曲げられても光合成への影響を少なくするためと考えられる。つまり、イヌムギの葉のねじれは、巻きひげ植物との生存競争に有利な特性かもしれない。この推測が正しければ、線路沿いのような場所でも植物同士の激しい生存競争を垣間見ることができる。

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線路沿いの夏草が繁茂し始め、スズメノエンドウやカラスノエンドウはフェンスに巻きひげを絡ませながら上に伸びている。巻きひげは夏草の葉を曲げるほどしっかりと絡み、複数の巻きひげが集結している箇所も見られる。一見、エンドウ同士の激しい生存競争のようだが、俯瞰すると夏草の勢力に圧倒されているようにも見える。フェンスがあることで上に伸びることを選択したエンドウだが、フェンスがなければ横に広がっていた可能性もあり、どちらが有利だったかは分からない。エンドウと夏草が本当に競争しているのかは、草たちにしか分からない。

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土手に白い花が群生している。遠目には葉の緑が目立ち、花は目立たない。写真のように集団で咲くことで、かろうじて認識できる。これはタデ科のイタドリと思われる。夏草に覆われると、花はほとんど見えない。先端に花を付けるため、かろうじて穂が見える程度だ。集団で生えるのは生存戦略の一つと言える。イタドリは荒れた土地の先駆植物なので、ライバルが少ない環境で群生しやすい。そのため、花が目立たなくても繁殖できるのだろう。

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クローバの根圏では、根粒菌との共生により窒素固定が行われ、土壌が豊かになる。根粒菌はクローバの根から糖分を受け取り、代わりに大気中の窒素をアンモニアに変換し、クローバに供給する。この共生関係は、土壌中の窒素量を増やし、他の植物の生育にも良い影響を与える。しかし、クローバ自身は窒素固定に多くのエネルギーを費やすため、他の植物との競争では不利になる場合もある。夏には、窒素を多く必要とするイネ科の植物が繁茂し、クローバは勢いを失う。このように、クローバは自身の成長よりも土壌環境の改善に貢献し、他の植物の生育を助ける役割を担っていると言える。

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線路沿いの除草された過酷な環境で繁茂するカタバミに注目した。カタバミの葉にはシュウ酸が多く含まれることを植物図鑑で知り、印象に残っていたからだ。カタバミは酢漿とも書き、五代家紋の一つにもなっている。 シュウ酸は土壌改良に有効である可能性があり、線路沿いで繁茂するカタバミの強さと相まって、土壌への影響が大きいのではないかと考えた。夏草が現れる前の5月という季節、カタバミのシュウ酸が土壌にどう作用するのか興味深い。ただし、葉のシュウ酸が根の周囲にも存在するかは不明である。

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記事「強靭なあれを壊すための連携」は、草や木の分解の難しさについて述べています。植物の細胞壁はリグニン、セルロース、ヘミセルロースといった強靭な物質で構成されており、これらを分解できる生物は限られています。 木材腐朽菌は、リグニン分解酵素群を用いてリグニンを分解し、他の菌類やバクテリアがセルロースやヘミセルロースを利用できるようにします。シロアリは腸内細菌との共生によりセルロースを分解し、栄養を得ています。 これらの生物は単独では植物を完全に分解できないため、互いに連携することで、強靭な植物を分解し、地球上の炭素循環を維持しています。記事では、この連携の重要性を強調しています。

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ヒルガオ科の植物は、強靭な生命力で飢饉を救えるとまで言われていますが、カボチャも強い植物です。放置していても広がり、巻きひげで他の植物を縛り付けて生育を抑え込むほどです。ヒルガオ科のように茎を巻き付けたり、カボチャのように巻きひげを使ったりと、植物は巻き付くことで強さを発揮するようです。

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エノコロは畑の状態を判断する指標となる。どこにでも生えるほど丈夫で、荒れ地でも実をつけ、良い環境では大きく育つ。人の背丈ほどになれば、作物にも理想的な環境であることを示す。 イネ科のエノコロはケイ酸を利用し、プラント・オパールとして土壌に腐植をもたらす。また、強い根は土壌を柔らかくし団粒構造を形成する。エノコロの背丈は根の深さと比例し、高いほど排水性と保水性が高い土壌を示す。 師は、自然に生えるエノコロの状態から土壌の良し悪しを判断し、収穫を予測していた。緑肥ではなく、自然発生のエノコロこそが環境を正確に反映していると言える。写真の土壌はまだ発展途上で、エノコロも低い。