植物のミカタ

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アカメガシワの葉には花外蜜腺があり、アリを誘引して葉を害虫から守っています。蜜腺は葉柄付近にあり、アリはその蜜を求めて集まります。記事では、葉を食した際に感じるほのかな甘さは、この花外蜜腺の糖による可能性を示唆しています。しかし、人間には甘みを感じにくい程度の糖濃度である可能性も考えられます。柏餅に利用されるアカメガシワの葉ですが、その甘さの秘密は、植物と昆虫の共生関係にあるのかもしれません。

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腐植酸は土壌中のリン酸固定を抑制する効果があります。腐植酸はアルミニウムイオンと結合し、土壌からリン酸と結合しやすいアルミニウムを減らすためです。ラッカセイ栽培では、腐植と石灰を施用することで、リン酸の有効性を高め、ラッカセイのポテンシャルを引き出す可能性があります。

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とあるマメのアレロケミカルの話は、インゲンマメが害虫から身を守るために、様々な化学物質を使って複雑な戦略をとっていることを解説しています。 まず、ハダニに襲われると、インゲンマメは葉から香りを出し、ハダニの天敵であるカブリダニを呼び寄せます。さらに、この香りは周りのインゲンマメにも伝わり、防御を促します。 しかし、この香りは別の害虫であるナミハダニには効果がなく、むしろ誘引してしまうという欠点があります。 このように、インゲンマメは生き残るため、多様な化学物質を駆使して複雑な戦いを繰り広げているのです。

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農薬や化学肥料の使用が土壌環境を悪化させるという意見に対して、反論を展開しています。 著者は、土壌中の微生物の量と多様性は有機物量に影響を受け、農薬や化学肥料の影響は限定的だと主張。また、連作障害の原因は特定の栄養素の過不足や病害虫の発生であり、農薬や化学肥料が直接の原因ではないと説明しています。 さらに、土壌pHの変化は施肥の影響を受けやすく、適切な土壌管理が必要だと指摘。結論として、農薬や化学肥料の使用と土壌環境悪化の因果関係は薄いと結論付けています。

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著者は今年、大阪府高槻市の米粉「清水っ粉」の取り組みが最も印象的だったと振り返る。注目すべきは、土壌の物理性を改善し、レンゲを栽培し、中干しを行わない稲作だ。この方法は、水管理、肥料、農薬のコスト削減、収穫量増加、生物多様性向上、周辺環境への好影響など、多くの利点をもたらす。さらに、清水っ粉のように米粉の製造・普及に取り組むことで、米の新たな需要を創出し、持続可能な農業を実現できる。この革新的な稲作と米粉の利用拡大は、農業所得の向上、環境保護、地域活性化に貢献する可能性を秘めている。

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庭に穴を掘ると、生ゴミ由来の腐植が黒い層を作っています。これは、二酸化炭素から合成された炭素化合物が土に蓄積されていることを示しており、温暖化の抑制に微力ながら貢献していると言えるでしょう。腐植が豊富な土壌は植物の成長を促進し、光合成による二酸化炭素吸収量を増やす効果もあります。もし、炭素化合物蓄積量の少ない畑に同様の施策を行えば、大気中の二酸化炭素削減に大きく貢献できる可能性を秘めていると言えるでしょう。

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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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中干ししていないレンゲ米の田んぼには、オタマジャクシや正体不明の小さな水生生物など、多様な生き物が観察された。中干しをした田んぼではオタマジャクシは少なかった。オタマジャクシは将来カエルになり、稲の害虫であるウンカを捕食するため、その存在は益虫として喜ばしい。生物多様性は、病気や害虫被害の抑制に繋がるため、多様な生物の確認は安心材料となる。中干し不要な田んぼは、炭素貯留効果が高く、農薬散布量も少ないため、SDGsの理念にも合致する。

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ヨトウガの幼虫であるヨトウムシは農業害虫として知られ、その天敵を探る試みが行われている。ヨトウムシの卵には寄生蜂のタマゴコバチが、幼虫にはカリバチの一種であるキアシブトコバチが寄生する。キアシブトコバチはヨトウムシの体内に卵を産み付け、孵化した幼虫はヨトウムシを内部から食べて成長する。一方、土壌の中ではコメツキムシの幼虫がヨトウムシを捕食する。これらの天敵の存在はヨトウムシの個体数抑制に貢献しており、生物農薬としての活用も期待されている。しかし、天敵の効果は環境条件に左右されるため、更なる研究が必要とされる。

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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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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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麹菌（*Aspergillus oryzae*）は長年無性生殖のみを行うと考えられていましたが、近年の研究で有性生殖も可能であることが確認されました。2016年の農研機構の報告では、麹菌の有性生殖を阻害する「不和合性」の仕組みを解明し、この仕組みを操作することで人為的な交配育種が可能になったことが示されています。 具体的には、異なる麹菌株を交配させる際に、不和合性遺伝子を操作することで、雑種形成を誘導することに成功しました。これにより、麹菌の新たな育種法として、有用な形質を持つ株同士を交配させ、優れた特性を持つ新しい麹菌を開発できる道が開かれました。この技術は、醤油や味噌などの発酵食品の品質向上や、新たな機能性を持つ麹菌の開発に大きく貢献すると期待されています。

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この記事は、菌類の二つの生活環ステージ（有性生殖を行うテレオモルフと無性生殖を行うアナモルフ）と、それに由来する命名の混乱について解説しています。DNA解析以前は別種とされていたテレオモルフとアナモルフに異なる名前が付けられ、特に無性生殖を行うアナモルフは「不完全菌」と呼ばれていました。現在ではDNA解析により同種と判明しても、産業上の重要性からアナモルフの名前が使用されるケースがあり、混乱が生じています。例としてトリコデルマ(アナモルフ)とボタンタケ(テレオモルフ)の関係が挙げられ、両者の名前を知ることで、目視しづらい菌糸だけでなく、子実体(キノコ)の形から土壌中の存在を推測できるようになります。関連として、マッシュルーム栽培における培土の微生物叢の重要性も示唆されています。

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トリコデルマ理解のためには菌類の分類の歴史的変遷を学ぶ必要がある。トリコデルマ属など一部の菌類は、無性生殖段階で見つかった「不完全菌」として分類され、後に有性生殖段階が確認されたことで完全世代（子のう菌類のツノタケ属など）に分類し直された。しかし、歴史的に「不完全菌」として認識されていた名前も残っているため、トリコデルマのような菌は複数の学名を持つ。古い分類法と新しい分類法の両方を理解することで、トリコデルマのような菌の複雑な命名の理由が理解できる。例えば、アカボタンダケは不完全世代では*Trichoderma viride*、完全世代では*Hypocrea rufa*と呼ばれ、名前からは同一種と分かりづらい。国立科学博物館の『菌類のふしぎ 第2版』は、新旧の分類法を解説し、このような命名の経緯を理解するのに役立つ。

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ブナ科の系統分類について、新刊のどんぐり図鑑と既存の研究を参考に考察。コナラ属はコナラ亜属とケリス亜属に分けられ、落葉性のコナラはコナラ亜属、常緑性のシラカシはケリス亜属に属する。興味深いのは、落葉性のクヌギとアベマキもケリス亜属に分類される点。クヌギ等はカシとは異なるケリス節に属するが、同じ亜属に常緑樹と落葉樹が含まれることは進化の謎を解く鍵となる可能性を秘めている。

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おそらくシリブカガシと思われる木で、殻斗付きのドングリ（堅果）を拾った。一つの殻斗に様々な形と大きさの堅果が付いており、マテバシイより融合数が多い。このことから、ブナ科の進化において、シリブカガシのような大小様々な堅果から、マテバシイ属以降のように堅果の形が揃う方向へ進化したと推測できる。しかし、ブナの整った堅果を考えると、マテバシイ属の堅果の大きさのランダム性は日本の温帯では広まらなかったと考えられる。新たなドングリの発見は、既存のドングリへの理解を深める契機となる。

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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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筆者はブナ科植物の進化に興味を持ち、殻斗と堅果の関係に着目している。クリは一つの殻斗に複数の堅果を持つ一方、コナラは小さな殻斗に一つの堅果を持つ。シイは大きな殻斗に一つの堅果だが、複数の堅果を持つ種も存在する。これらの観察から、進化の過程で殻斗と堅果の関係がどのように変化したのか疑問を抱いている。 最新の研究に基づくブナ科の系統樹を参照し、クリ属からシイ属、コナラ属、そして大きな堅果を持つ種へと進化した流れを考察。マテバシイ属の特異な形態に着目し、今後の研究で系統樹に変化が生じる可能性を示唆。最後に、ブナ科系統樹の基部に位置するブナ属への強い関心を表明し、ブナ林を訪れたいと考えている。

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ブナ科クリ属のクリは、他のブナ科のドングリと異なり、一つのイガの中に複数の堅果を持つ。これは殻斗の融合によるもので、一つの殻斗に複数の堅果があるものを「花序殻斗」、一つの殻斗に一つの堅果のものを「花殻斗」と呼ぶ。クリは花序殻斗を持つため、マテバシイなど他のブナ科植物と比較すると、進化の過程における殻斗の形成の違いが顕著に現れている。この特徴から、著者はブナ科の進化のヒントになるのではないかと考え、更なる探求の意欲を示している。

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ネズミはドングリのタンニンを無効化できるが、タンニン量が少ない小さいドングリを優先的に食べ、大きいものやタンニンが多いものは貯蔵する。コナラ属はタンニンを3%ほど含み、マテバシイ属は1%、シイ属は含まない。シイ属のドングリは小さく、小動物に狙われやすい。シイ類は極相種であり、深い森ではタンニンによる防御の必要性が低いと考えられる。ドングリの大きさ、タンニン含有量、樹木の生育環境は複雑に関連している。

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どんぐりの生物学を学ぶため、ブナ科のシイ属を探しに、大阪の若山神社を訪れた。神社には、極相林の指標種であるツブラジイが42本自生しており、大阪みどりの百選にも選ばれている。参道にはシイの枝葉が覆い、殻斗付きのドングリも容易に見つかった。シイ属の殻斗は、これまで観察したコナラ属のものとは形状が異なり、ブナ属と同様にドングリを長く保護する特徴を持つ。ツブラジイは巨木のため、全体像の撮影は困難だが、枝葉の特徴も記録した。この観察を通して、極相林に生える木の特徴を学ぶことができた。

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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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植物の亜鉛欠乏は、老化促進やクロロフィル分解を引き起こし、深刻な生育阻害をもたらします。亜鉛は光合成に関わるタンパク質やクロロフィルの生合成に必須です。欠乏状態では、オートファジーと呼ばれる細胞内分解システムが活性化し、不要なタンパク質や損傷した葉緑体を分解することで亜鉛を回収しようとします。このオートファジーは、亜鉛欠乏への適応戦略として機能し、一時的な生存を可能にしますが、長期的な欠乏は植物の成長を著しく阻害します。したがって、植物の健全な生育には適切な亜鉛供給が不可欠です。

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ドングリは種子ではなく、薄い果皮に包まれた堅果である。乾燥に弱いドングリは、発芽時期を調整する休眠性を持つ。アベマキは休眠性が弱く秋に発根し冬を越すが、クヌギは休眠性が強く春に発芽する。クヌギの休眠解除には約120日の低温処理が必要となる。これらの情報から、秋に発根しているドングリはアベマキと推測できる。ただし、春に芽生えているドングリの種類の特定は、発芽後の成長速度が不明なため難しい。

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川辺に群生するオギは、水からケイ素などを吸収して生育する。著者はかつて師匠が河川敷の刈草を畑に入れ、土壌を改善していたのを想起する。しかし、イネ科作物である稲作では、同じイネ科のオギをそのまま利用しても効果は薄いだろうと推測。そこで、オギの穂が実る前に刈り取り、堆肥化して秋のレンゲ栽培に用いることを提案する。これにより、ケイ素などミネラル分の供給、レンゲの生育促進、ひいては夏の猛暑対策といった複数の課題解決につながると期待している。

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ブロッコリの根には、スルフォラファン前駆体であるグルコラファニンが高濃度で含まれており、健康機能性が注目されている。スルフォラファンは、ブロッコリーを噛むことでミロシナーゼがグルコラファニンを加水分解することで生成される。根には地上部よりも多くのグルコラファニンが含まれており、廃棄される根の有効活用が期待されている。スルフォラファンの効果として、解毒酵素の誘導、抗酸化作用、抗炎症作用、抗がん作用などが報告されている。しかし、ミロシナーゼは加熱処理で失活するため、根の有効活用には酵素の安定化や効率的な摂取方法の開発が必要である。

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植物は紫外線対策としてカロテノイドを合成する。動物は摂取すると免疫維持に役立てる。カロテノイドはニンジンのβ-カロテンやトウモロコシのゼアキサンチンなど、黄色〜橙色の色素。光合成時の活性酸素除去、受粉のための昆虫誘引にも利用される。フィトエンを出発点に酵素反応でβ-カロテンが合成され、水酸基が付くとキサントフィルとなる。種類によって光の吸収波長が変わり、色が変化する。合成経路や蓄積器官、栽培による増加などは今後の課題。

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花とミツバチは互いに進化を促し合う関係にある。ミツバチは蜜や花粉を求め、花は受粉を媒介してもらうことで繁殖する。この共進化の一例として花の色が挙げられる。ミツバチは人間とは異なる色覚を持ち、紫外線領域まで見ることができる。そのため、人間には白く見える花でも、ミツバチには紫外線反射パターンにより模様として認識され、蜜のありかを示すガイドマークとなっている。 花の色はミツバチを引きつけるだけでなく、他の昆虫や鳥も誘引する。赤い花は鳥に、白い花は夜行性の蛾に好まれる。このように、花の色は花粉媒介者との共進化の結果であり、多様な生物間の相互作用を反映している。

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ハコベ、ナズナなどの在来植物の繁茂は、土壌の状態が良い指標となる可能性があります。これらの植物は日本の弱酸性土壌に適応しており、土壌pHの上昇や有効態リン酸の過剰蓄積といった、慣行農法で陥りがちな土壌環境では生育が阻害されます。逆に、外来植物は高pHや高リン酸の土壌を好むため、これらの植物の侵入は土壌の状態悪化を示唆します。つまり、ナズナやハコベが豊富に生える土壌は、在来植物に適した健全な状態であり、野菜栽培にも適している可能性が高いと言えるでしょう。反対に、これらの植物が少ない土壌は、慣行農法の影響で化学性のバランスが崩れており、野菜の生育にも悪影響を与える可能性があります。

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庭の有機物堆肥化エリアに、今まで存在しなかったハコベが出現した。有機物とベントナイトを添加することで、以前は繁茂していたカタバミが減少している。筆者はこれを、菌根菌の効果ではないかと推測している。しかし、緑肥の試験では逆に菌根菌がハコベを抑制することが多い。栽培しやすい土壌ではハコベなどの特定種の雑草が優勢になることが知られている。筆者は、菌根菌以外の要因を探る必要があると考えている。

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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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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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アブラナ科残渣すき込みによる土壌復活効果の考察から、トウモロコシ由来のフィトアンシピンDIMBOAに着目。DIMBOAは根から分泌され抗菌作用と有益根圏微生物の増殖促進効果を持つ。これを青枯病対策に応用するため、深根性緑肥ソルガムの活用を提案。ソルガム栽培によりDIMBOAを土壌深くに浸透させ、青枯病菌抑制と健全な根圏環境構築を目指す。しかし、果菜類栽培期間との兼ね合いが課題。解決策として、栽培ハウスと休耕ハウスのローテーションを提唱。休耕ハウスで夏にソルガムを栽培し、秋〜春に他作物を栽培する。連作回避で青枯病抑制と高品質果菜収穫を両立できる可能性を示唆。ただしDIMBOAの他作物病原菌への効果は未検証だが、有益根圏微生物の活性化による効果も期待できる。

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イネ科緑肥の根から分泌されるムギネ酸類は、アレロパシー物質として雑草抑制効果を持つとされてきた。しかし、ムギネ酸類は鉄キレート化合物であり、鉄欠乏土壌で鉄を吸収するための物質である。鉄欠乏土壌では、ムギネ酸類の分泌により雑草も鉄欠乏に陥り、生育が抑制される。つまり、ムギネ酸類自体は直接的なアレロパシー物質ではなく、鉄欠乏を介した間接的な効果である可能性が高い。実際、鉄欠乏でない土壌ではムギネ酸類による雑草抑制効果は確認されていない。したがって、イネ科緑肥のアレロパシー効果は、土壌の鉄の状態を考慮する必要がある。

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食品残渣堆肥に発生したダニの有害性について、様々なダニの食性と役割を踏まえて考察している。一部のダニはホウレンソウなどを食害する有害種も存在する一方、ササラダニのように落ち葉を分解し、土壌改良に貢献する有益な種もいる。「落ち葉のハンバーグ」と称されるササラダニの糞は、微生物の餌となり落ち葉の分解を促進する。食品残渣に集まるダニは無害である可能性が高いが、有害種の存在も否定できないため、栽培開始前の施用が望ましい。

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クオラムセンシングは細菌の細胞密度依存的な情報伝達機構であり、病原菌の病原性発現にも関与する。クオラムセンシングを阻害するクオラムクエンチングは、病害防除の新たな戦略として期待される。本稿では、クオラムクエンチング酵素、特にAHL分解酵素の多様性と応用について概説する。AHL分解酵素は、N-アシルホモセリンラクトン(AHL)を分解することでクオラムセンシングを阻害する。AHL分解酵素は多様な微生物から発見されており、その構造や基質特異性も様々である。AHL分解酵素は、組換えタンパク質として利用したり、遺伝子組換え植物に導入したりすることで、植物病害の防除に効果を発揮することが示されている。

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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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ハウスミカンの落ち葉が分解されないのは、単一作物の連作で微生物の多様性が失われ、白色腐朽菌が不足しているためと考えられる。外部資材にキノコが生えたのは、資材に腐朽菌が苦手とする成分が含まれていたとしても、ハウス内に腐朽菌が少ないためである。解決策は、腐朽菌を含む資材で落ち葉を覆い、更にクローバを播種して腐朽菌の活動を促進することだ。しかし、土壌の排水性低下とEC上昇により、クローバの生育が懸念される。

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セイヨウタンポポの侵略に押されつつも、和タンポポは今も健在。コンクリートの隙間のような過酷な環境でも、たくましく生き抜いている様子が観察される。繁殖戦略の面で、セイヨウタンポポは単為生殖で効率的に子孫を増やす一方、和タンポポは虫媒による他家受粉を選択。多様性を維持することで環境変化への適応力を高めていると考えられる。都市環境において、和タンポポは個体数は少ないながらも、セイヨウタンポポとは異なるニッチを見つけて共存している。