植物のミカタ

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アオカビから発見されたペニシリンは、β-ラクタム系抗生物質で、細胞壁の合成を阻害することで静菌・殺菌作用を示す。しかし、グラム陽性菌とグラム陰性球菌に有効だが、グラム陰性桿菌には効果が低い。連作障害で増加する軟腐病菌は、グラム陰性桿菌であるエルビニア・カロトボーラであるため、ペニシリンの効果は期待薄である。

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乳酸菌に続き、放線菌でもカロテノイド合成が確認された。高野氏の研究によると、土壌中の放線菌は光を感知してカロテノイド生産を促進する。これは光受容による酵素発現が鍵となっている。興味深いのは、ある放線菌が産生する鉄包摂化合物が、別種の放線菌の抗生物質生産を促進する現象だ。つまり、土壌微生物にとって光は重要な環境因子であり、カロテノイドがその作用に一役買っている可能性がある。

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緑茶に含まれるカテキンは、インフルエンザなどのウイルスに吸着し感染を予防する効果がある。ウイルスは非生物で、宿主細胞の器官を乗っ取って増殖する。宿主細胞表面の糖鎖をウイルスが認識することで感染が成立する。カテキンはウイルスのスパイクタンパクを封じ、この認識プロセスを阻害すると考えられる。しかし、カテキンは体内に留まる時間が短いため、日常的に緑茶を摂取する必要がある。緑茶の甘みが少ない、苦味と渋みのバランスが良いものが効果的と考えられる。ウイルスは自己増殖できないため、特効薬がない。mRNAワクチンは、体内で無毒なスパイクタンパクを生成させ、抗体生成を誘導する新しいアプローチである。

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ネギとマルチムギ（コムギ）の混作で、劣悪土壌の改善、アザミウマ防除、ネギ生育向上に成功した事例から、コムギのアレロパシー物質DIMBOAに着目。DIMBOAは広範囲の病原体への抗生物質だが、土壌への吸着で活性を失う可能性がある。そこで、緑肥マルチムギの効果を高める施肥設計を提案。次作の基肥と共に堆肥を投入し、緑肥の生育環境を整える。さらに、黒糖肥料を追肥することで、糖供給によるDIMBOAの土壌吸着促進と、アミノ酸・金属による成長促進を図る。つまり、緑肥を衰退した環境に植えるのではなく、堆肥と黒糖肥料で積極的に生育を促し、アレロパシー効果を最大限に活かす戦略。同時に、コウジカビがアレロケミカルを宿主にとって無毒で有益な物質に変換する可能性にも言及。

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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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非殺虫性バチルス・チューリンゲンシス(Bt)がヒトの癌細胞を選択的に破壊する可能性が研究されている。Btは通常、特定の昆虫に毒性を示すタンパク質を生成するが、一部の非殺虫性Bt菌株も同様の機構でヒトの癌細胞に影響を与えることが示唆されている。これらの菌株は、癌細胞の膜に結合し、細胞内に孔を形成、細胞死を誘導する。特に、白血病、大腸癌、乳癌細胞への効果がin vitroで確認されている。Btの毒素は哺乳類の消化管では分解されるため、安全性も期待される。しかし、更なる研究が必要であり、臨床応用には至っていない。この研究は、新たな癌治療法開発への期待を抱かせる。

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サツマイモの表面にできる青黒い傷と苦味について、その原因物質が猛毒のイポメアマロンの可能性があることが解説されています。ドクダミの抗菌性に関する論文をきっかけに、サツマイモに含まれる生理活性物質、特に傷ついた際に生成されるイポメアマロンの毒性に着目しています。サツマイモはヒルガオ科で、アサガオの種子と同様に幻覚作用を持つ物質も含むとされています。苦味は危険を察知する能力と関連するため、イポメアマロンによる苦味は毒性への警告である可能性が示唆されています。

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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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遺伝子の水平伝播は、親から子への垂直伝播以外で個体間や種間で起こる遺伝子の移動です。微生物では、プラスミドによる遺伝子の移動が知られていますが、死んだ細菌から取り込むという手段もあると考えられています。 この水平伝播により、微生物は抗生物質耐性などの便利な形質を容易に獲得でき、農薬開発などの対策を困難にします。また、いったん獲得した形質が水平伝播で維持されれば、その形質を捨てて増殖を改善するということも起こりにくくなります。そのため、微生物は耐性を保持したまま、長期間にわたって脅威となり続ける可能性があります。

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バリダマイシンAは、ネギやニラなどの作物でカット収穫後の消毒に使われる農薬。トレハロース分解酵素のトレハラーゼを阻害する作用機構を持つ。トレハロースは微生物にとって乾燥、凍結、熱、薬品、圧力などのストレス耐性を付与する物質。バリダマイシンAはトレハロース分解を阻害することで、菌のストレス耐性を奪い、過剰蓄積によるエネルギー消費の増大などで殺菌効果を発揮すると考えられる。

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ストレプトマイシンは放線菌由来の抗生物質で、真正細菌のリボソームを阻害することで選択的に殺菌する。DNAの設計図に基づきmRNAがタンパク質合成情報をリボソームに伝えるが、ストレプトマイシンはこの過程を阻害する。真核生物（動植物、菌類）のリボソームは構造が異なるため影響を受けず、農薬として使用した場合、作物には効かず、細菌にのみ作用する。しかし、作物や人体への副作用の可能性については進化論に関わるため、ここでは触れられていない。

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作物の病原性細菌は、クオラムセンシング（QS）と呼ばれる細胞間コミュニケーション機構を用いて、集団密度を感知し、協調的に病原性を発揮する。QSは、シグナル分子であるオートインデューサー（AI）の濃度変化によって制御される。AI濃度が一定閾値を超えると、細菌集団はバイオフィルム形成、毒素産生、運動性制御など、様々な病原性因子を一斉に発現し、植物に感染する。 軟腐病菌は、N-アシルホモセリンラクトン（AHL）と呼ばれるAIを利用したQSシステムを持つ。AHLの産生を阻害することで、軟腐病菌の病原性を抑制できる可能性がある。また、植物側も細菌のQSを妨害する機構を備えている場合があり、これらを活用した新たな病害防除法の開発が期待されている。

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記事は、放線菌が土壌にとって有益な理由を、菌と細菌の違いを対比しながら解説しています。放線菌は好気性環境で増殖し、カビのキチン質を分解、さらに細菌に効く抗生物質を生成するため、土壌環境のバランスを整えます。菌は多細胞生物（例：カビ、キノコ）、細菌は単細胞生物と定義づける一方で、単細胞の酵母は菌に分類されるという例外も提示。これは細胞核の有無による違いで、菌はDNAが核膜に包まれていますが、細菌には核膜がありません。この構造の違いが、細菌に選択的に作用する抗生物質開発の基盤となっています。放線菌も細菌の一種であり、自身と異なる構造を持つ細菌を抑制することで、土壌環境の調整に貢献していることを示唆しています。

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良い土の匂いは放線菌によるものと言われ、放線菌は好気性で土壌中に棲息する細菌である。キチン質を分解して増殖し、世界初の抗生物質ストレプトマイシンを生産する菌種も存在する。ストレプトマイシンは真正細菌のタンパク質合成を阻害することで増殖を抑えるが、動植物には作用しない。放線菌の生育しやすい環境は栽培にも適しており、植物の免疫活性化に繋がるキチンの断片も土壌中に存在するため、病害抑制にも関与すると考えられる。

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アグロバクテリウム法による作物遺伝子組み換えは、同細菌のプラスミドを利用する。まずプラスミドから毒性遺伝子を除去し、目的遺伝子と薬剤耐性遺伝子を挿入する。改変プラスミドをエレクトロポレーション法でアグロバクテリウムに導入後、作物に感染させる。感染部位をカルス化させ、シャーレ上で培養しクローン植物を育てる。実際には煩雑なため、この方法は行われておらず、より簡便な手法が存在する。