植物のミカタ

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京都府内320箇所のネギ栽培土壌の生物性分析から、土壌の生物性において菌寄生菌の存在が重要な要因であることが判明した。地質や土質、土壌消毒の有無は菌寄生菌の多寡に大きな影響を与えない一方、施肥設計に若干の関連性が見られた。殺菌剤の使用も菌寄生菌への悪影響は確認されなかった。今回の分析手法確立により、様々な管理作業や微生物資材の評価が可能となり、特に堆肥メーカーへの価値提供が可能になった。詳細は京都農販日誌の記事を参照。

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没食子インクの原料である没食子酸は、コーヒー酸から2つの経路で合成されます。一つは、コーヒー酸の炭素鎖が短くなってプロトカテク酸になった後、ベンゼン環にヒドロキシ基が付与される経路。もう一つは、先にヒドロキシ基が付与された後、炭素鎖が短くなる経路です。没食子酸はヒドロキシ基を3つも持つため強い還元性を示し、鉄粉を加えると紫褐色や黒褐色の没食子インクになります。これは古典インクとして今も使われています。

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小学生の息子とクワガタを探しに近所の林に通う筆者。クワガタのいる木の見当もつくようになり、成果も出ている。先日、クワガタ探しの最中にブナ科らしき木の葉の上で赤い球体を発見。これは虫こぶと呼ばれるもので、タマバチなどの寄生バチが寄生した際に形成される。果樹などでは害虫扱いされることもあるが、森林形成に役立っている可能性もあるという。クワガタ探しはしばらく続くようだ。

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亜鉛は植物にとって重要な栄養素ですが、土壌中の亜鉛は吸収されにくい形態であることがよくあります。亜鉛が不足すると、植物はオートファジーというプロセスを活性化させます。オートファジーは、細胞内の不要なタンパク質などを分解して再利用する仕組みです。亜鉛欠乏状態では、植物はオートファジーによって亜鉛を含むタンパク質を分解し、成長に必要な亜鉛を確保しようとします。このプロセスは、植物が亜鉛欠乏に適応するために重要な役割を果たしていると考えられています。

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記事は、ネナシカズラがクズの群生に急速に広がっている様子を観察したものです。 著者は、数日前にはほとんど見られなかったネナシカズラが、クズの蔓や葉にびっしりと巻き付いている様子に驚いています。 ネナシカズラの繁殖力の強さに感嘆するとともに、昨年は見られなかった場所にまで生育域を広げていることから、その分布の拡大を確信します。 関連記事として挙げられている「企業の取り組みとしての葛布文化の保全」については、本文に情報がありません。

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耕作放棄された田んぼで、オオアレチノギクかヒメムカシヨモギと思われる背の高いキク科植物が目立つ。 これらの植物は、厳しい環境でも生育できるよう、ロゼット状で冬を越し、春になると一気に成長する戦略を持つ。周りの植物を圧倒するその姿は、競争を意識しない余裕すら感じさせる。 一方、「ネナシカズラに寄生された宿主の植物は大変だ」では、自ら光合成を行わず、他の植物に寄生して栄養を奪うネナシカズラを紹介。宿主の植物は生育が阻害され、枯れてしまうこともある。 このように、植物はそれぞれ独自の生存戦略を持っていることを、対照的な2つの記事は教えてくれる。

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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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ネナシカズラはアサガオに似た果実を形成し、受粉・種子形成により宿主から多大な養分を奪う。寄生された植物は葉が紅色に変色し、光合成を抑えていると考えられる。これは、ネナシカズラに亜鉛などの要素を奪われた結果、活性酸素の除去が困難になるためと推測される。寄生されていない同種の葉は緑色を保っており、ネナシカズラの寄生が宿主植物に深刻な影響を与えることがわかる。

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マメアサガオはヒルガオ科サツマイモ属の一年草。北アメリカ原産で、日本では帰化植物として道端や荒地などで見られる。つる性で他の植物に絡みつきながら成長し、直径1.5cmほどの小さな漏斗状のピンク色の花を咲かせる。葉はハート型で、アサガオより小さい。繁殖力が強く、在来種への影響が懸念される。記事では、マメアサガオが他の植物に絡みついている様子や、花、葉の特徴が詳細な写真とともに紹介されている。また、よく似たホシアサガオとの見分け方についても触れられており、花の中心部の色が異なる点が挙げられている。

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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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トマトの青枯病対策として土壌消毒は効果が薄く、土壌中の原生生物に着目する必要がある。原生生物は細菌を捕食し、その際に植物ホルモンが増加して発根が促進される。青枯病菌は深さ40cmに潜伏するため、緑肥栽培で深く根を張らせることが有効である。緑肥栽培時は発根促進が重要なので、土壌改良材は緑肥に施肥する。根が土壌を耕し、形成する役割も重要。

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ショウロはマツ林に生えるトリュフ型の高級キノコで、菌根菌のため人工栽培ができない。山火事などで生態系が撹乱された場所にいち早く生えるマツと共生する先駆的な性質を持つ。原始的なキノコに見える柄のない形状だが、DNA解析の結果、柄のあるキノコよりも後に進化したと考えられている。これは、森で生えるキノコが先に現れ、後に撹乱環境で生えるキノコが現れたという進化の流れを示唆している。ショウロは共生するクロマツに何らかの利益を与えている可能性がある。

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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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ハチは多様な進化を遂げた昆虫である。原始的なハバチは植物食で毒針を持たない。後に毒針を獲得したハチは、イモムシを殺して産卵する種から、免疫系を回避し生きたイモムシに寄生する寄生バチへと進化した。さらに、体液と植物繊維で巣を作るカリバチが登場し、獲物を持ち帰ることで生存戦略を発展させた。被子植物の出現とともに花粉を集めるハチが現れ、植物との共進化により蜜と花粉媒介の関係が築かれた。結果として、植物食のハバチ、イモムシを捕食する寄生バチ・カリバチ、花粉媒介や蜜を集めるミツバチといった多様なハチが誕生した。

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植物が発する香り物質のセスキテルペンラクトンは、虫に対する殺虫作用を持つことが知られています。しかし、チンパンジーの研究では、セスキテルペンラクトンを含む「V. amygdalina」という植物が腸内寄生虫の活動を抑制し、症状を回復させることが明らかになりました。 同様に、ゴボウの香気物質であるセスキテルペンラクトンは、苦味がありながらも程よい量で含まれており、抗酸化作用や整腸作用、抗癌作用に関連する成分が豊富です。そのため、香りがよくおいしいゴボウは健康に良いとされています。 また、虫に食われる野菜は食われない野菜よりも健康効果が低い可能性があります。セスキテルペンラクトンは多くの植物に含まれ、ヨモギの苦味もセスキテルペンラクトンによるものと考えられます。

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ネナシカズラがイネ科のヨシに寄生する可能性を調査。報告により、ヨシ原でネナシカズラが確認されたが、寄生は確認されず。低い位置に蔓延していたため、別の植物に寄生している可能性がある。ネナシカズラは葉緑素を持たず、高い位置への伸長が必要ないため、低い位置で宿主から養分を吸収していたと推測される。報告された個所を調査することが望ましい。

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ネナシカズラは、種子の寿命が長く、動物の胃の中でも生存できることから、日本全国に広く分布しています。 寄生するためには宿主植物に巻きつき、寄生根で宿主体内に侵入します。その寄生根は宿主植物の維管束と繋がり、寄生を開始します。 ただ、すべての植物に寄生できるわけではなく、宿主植物の種類によっては寄生率が低くなります。また、幼植物は寄生率が低いため、生き残る確率も低くなります。 そのため、ネナシカズラがイネ科の植物に寄生できる可能性は低く、雑草の多い畑や、通路に雑草対策が施されている畑では被害は限定的である可能性があります。

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ネナシカズラは、根や葉を失って宿主植物に寄生するヒルガオ科の寄生植物です。京都のネギ畑に初めて出現し、その出現原因は不明です。 ネナシカズラは光合成を捨てて寄生生活を送っており、黄色の色素を持っています。卵菌など他の寄生生物と同様に、かつては光合成を行う藻類だった可能性があります。 ネナシカズラは現在、葉緑素を捨てている最中にあると考えられます。ヒルガオ科の強い適応力は、この寄生植物の出現にも関与している可能性があります。

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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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ヨトウガの食害対策として、グラスエンドファイトと天敵利用の可能性を探っている。グラスエンドファイトは植物に共生する菌で、昆虫の摂食阻害効果を持つ。ヨトウガの天敵であるコマユバチは既に利用されているが、効果は限定的。そこで、冬虫夏草に着目。冬虫夏草は昆虫に寄生する菌類で、個体数調整の役割を果たしている可能性がある。特に、蛾の幼虫に寄生するサナギタケは、ヨトウガ対策の鍵となるかもしれない。今年はヨトウガの被害が大きく、冬虫夏草のような寄生菌の不在が原因の一つではないかと推測。サナギタケの生態を解明することで、ヨトウガ被害の大幅な軽減が期待できる。

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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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倒木分解における白色腐朽菌とトリコデルマの競合を解説。トリコデルマはセルロース分解菌で、白色腐朽菌の菌糸を溶解する菌寄生性を持つ。実験により、硫酸アンモニウムなどの速効性窒素源が多いとトリコデルマが優勢になることが判明。このため、木質堆肥に家畜糞などの速効性窒素を加えると、リグニン分解を担う白色腐朽菌の働きが阻害され、分解効率を損なう可能性が指摘されている。高C/N比材には窒素固定菌の活用も示唆された。

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森の木に寄生する植物を観察した。寄生植物は不定根を宿主の幹に食い込ませ、養分を吸収している。興味深いのは、不定根が四方八方に伸びている点だ。寄生に必要な数より多く、無駄に見える。根の生成コストは寄生によるコストより低いのか？あるいは、空気中からも何かを吸収しているのか？疑問が残った。

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作物の病原性細菌は、クオラムセンシング（QS）という細胞間コミュニケーション機構を用いて、集団での病原性発現を制御している。QSは、細菌が分泌するシグナル分子（オートインデューサー）の濃度を感知することで、集団密度を認識し、特定の遺伝子発現を協調的に制御する仕組みである。病原性細菌は、QSを介して毒素産生、バイオフィルム形成、運動性などを制御し、植物への感染を効率的に行う。一方、植物は細菌のQSシグナルを認識し、防御応答を活性化することで抵抗性を示す場合もある。そのため、QSを標的とした新たな病害防除戦略の開発が期待されている。具体的には、QSシグナルの分解、シグナル認識の阻害、QS関連遺伝子の発現抑制などが挙げられる。

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寒起こしは、土壌を凍結・乾燥させることで、土壌病害の抑制に繋がる可能性がある。特に、水分が多いと増殖しやすいグラム陰性菌に対して有効と考えられる。凍結によって土壌中の水分が氷となり、細菌の細胞が破壊される。また、乾燥によって細菌の増殖が抑制される。しかし、寒起こしの効果は土壌の種類や気候条件によって異なるため、過信は禁物である。土壌の排水性を高めるなど、他の対策と組み合わせることで、より効果的に病害を抑制できる。

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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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遺伝子組み換えは人工的なものと誤解されがちだが、自然界でも日常的に起こっている。例えば、アグロバクテリウムという細菌は植物の根に感染し、自身の遺伝子を植物のDNAに組み込み、根こぶを形成させる。これは、種を越えた遺伝子組み換えが自然界で起こっている例である。つまり、植物のDNAに他の生物の遺伝子が組み込まれることは不自然なことではない。遺伝子組み換え技術はこのような自然界のメカニズムを利用しているが、詳細はまた別の機会に。

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連作障害の一因であるセンチュウ増加は、線虫捕食菌で抑制できる。線虫捕食菌はセンチュウを捕食する微生物で、生物農薬のパスツーリア・ペネトランスや木材腐朽菌などが該当する。木材腐朽菌、特にキノコの菌糸は、木材中の炭水化物から炭素を、センチュウから窒素を得て生育する。つまり、菌糸が蔓延した木材資材を土壌に施用すれば、センチュウ抑制効果が期待できる。廃菌床も有効で、休眠中のキノコ菌がセンチュウを捕食する可能性がある。これらの資材と緑肥を併用すれば、土壌環境の改善と収量向上に繋がるだろう。

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緑肥は、育てた植物を土にすき込むことで土壌改良を行う手法です。主な効果は、土壌への有機物供給による地力向上、土壌構造の改善、特定の緑肥作物による線虫抑制です。 緑肥作物の種類によって効果が異なり、マメ科は窒素固定で土壌を豊かにし、イネ科は土壌病害抑制に効果があります。線虫抑制には、マリーゴールドが有名です。マリーゴールドの根から出る成分が線虫を抑制する効果があります。 緑肥は、連作障害対策としても有効です。連作によって特定の養分が不足したり、線虫が増殖するのを防ぎ、地力の維持・向上に役立ちます。緑肥の種類や栽培期間を適切に選択することで、土壌改良効果を高めることができます。

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連作障害の一つとして、センチュウによる被害に着目した記事。センチュウは線形動物の一種で、植物寄生型は根に寄生し養分を吸収したり、根こぶ病や根腐れ病などの原因となる。連作すると、土壌中のセンチュウが増殖し、次の作付けで被害が拡大する。イラストで、連作畑ではセンチュウが多数存在し作物が弱る一方、連作していない畑ではセンチュウが少なく影響も軽微であることを示している。つまり、連作により特定の病害虫が増加することが障害の一因となるが、実際は無限に増え続けるわけではない。

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軟腐病菌は厄介な病原菌で、野菜を腐敗させる。特に高温多湿の環境で猛威を振るい、葉から侵入するケースは稀だが、傷口から容易に侵入し、壊滅的な被害をもたらす。対策として、連作を避け、土壌の排水性を高めることが重要。窒素過多も発病を促すため、カリウムを適切に施肥する。発病株は速やかに除去し、感染拡大を防ぐ。カニ殻やキチン質を土壌に混ぜ込むことで、キチンを分解する様々な菌が増殖し、特定の病原菌のみが増殖する環境を抑制する効果も期待できる。傷口からの感染を防ぐため、収穫や植え付け時の丁寧な作業も重要となる。