植物のミカタ

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この記事は、ミカンの隔年結果という現象について考察しています。隔年結果とは、豊作の年の翌年は不作になる現象で、その原因は完全には解明されていません。 筆者は、種無しミカンで果実肥大に関わるジベレリンという植物ホルモンに着目し、長年の品種改良でジベレリンの発現量が増え、ミカン全体で過剰になっているという仮説を立てています。 そして、ジベレリンが稲の徒長を引き起こす「馬鹿苗病」を例に挙げ、ジベレリンは成長促進効果を持つ一方、過剰になると枯死につながる可能性も示唆しています。 以下、筆者はこの仮説を基に、ジベレリンとミカンの隔年結果の関係についてさらに考察を進めていきます。

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農道の畦道で、枯れたエノコロに絡みつくカラスノエンドウの姿が。カラスノエンドウは、枯れたエノコロを支えに、他の草よりも高く伸びようとしています。しかし、成長するにつれて、過去の自分が巻き付いたツルが邪魔になることも。不要になったツルは解けることなく、自身の成長を妨げているようです。絡みつくことにメリットがあるのか、疑問を投げかけています。

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イネの葉面常在菌が合成するマンノシルエリスリトールリピッド（MEL）は、いもち病対策の鍵となる。MELは脂質と糖から合成されるが、脂質源は葉のクチクラ層を分解することで得られた脂肪酸、糖は葉の溢泌液に由来すると考えられる。つまり、常在菌はクチクラを栄養源として増殖し、MELを生産する。MELがあると様々な菌が葉に定着しやすくなり、いもち病菌のα-1,3-グルカンを分解することで、イネの防御反応を誘導する。このメカニズムを機能させるには、健全なクチクラ層と十分な溢泌液が必要となる。周辺の生態系、例えば神社や古墳の木々なども、有益な菌の供給源として重要な役割を果たしている可能性がある。

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いもち病菌の感染を防ぐため、酵母が葉の上にあることが有効かもしれない。しかし、葉面常在菌のある酵母が高濃度だと、トマトの葉を枯らすことが確認されている。これは、酵母が持つ酵素がクチクラ層の脂質を分解し、植物の防御機能を弱めるためだ。クチクラ層は、雨や病原菌から植物を守る重要な役割を果たす。つまり、いもち病対策として酵母を利用するには、濃度管理など、慎重なアプローチが必要となる。なぜ葉面常在菌がクチクラ層を分解するのかは、今後の記事で考察される。

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菌耕による排水性向上は、ミミズの活動が鍵となる可能性がある。ミミズは土壌中を深く移動し、1メートルに達するミミズ孔を形成する。孔の壁にはミミズの糞塊が付着し、微生物が繁殖して硝酸態窒素などを利用、好気性細菌の活動によりガス交換も起こる。ミミズは水分、酸素、栄養塩を求めて移動し、植物の根から分泌される物質に誘引される。耕盤層に酸素と栄養塩が供給されれば、ミミズが孔を形成し排水性を向上させる可能性がある。地表への有機物供給もミミズの活動を促し、土壌改良に繋がる。良質な粘土鉱物の存在も重要となる。

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植物は自身に必要な養分を、根から吸収するだけでなく、枯れ葉などを分解して自ら確保する能力を持つ。特に、窒素やリンなどの養分は土壌中で不足しがちであるため、この能力は重要となる。 森林では、樹木の葉や枝が地面に落ちて分解され、腐葉土層を形成する。この腐葉土層には菌類や微生物が豊富に存在し、落ち葉を分解する過程で養分を植物が利用できる形に変換する。樹木は、この分解された養分を根から吸収することで、自身の成長に必要な栄養を確保している。 また、植物は葉の寿命を調整することで養分の再利用を図る。落葉前に葉に含まれる養分を回収し、新しい葉の成長に再利用する仕組みを持っている。 これらの養分確保の戦略により、植物は限られた資源環境でも効率的に成長し、生存競争を勝ち抜いている。

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白色腐朽菌とトリコデルマは、木材腐朽において拮抗関係にあります。白色腐朽菌はリグニン、セルロース、ヘミセルロースを分解する一方、トリコデルマは主にセルロース分解菌です。両者が遭遇すると、トリコデルマは白色腐朽菌の菌糸を攻撃、巻き付き、溶解することで成長を阻害します。これは、トリコデルマが産生する抗生物質や酵素によるものです。 木材腐朽の過程では、白色腐朽菌がリグニン分解により木材を白色化し、トリコデルマがセルロース分解により木材を軟化させます。両者の競合は、木材分解の速度や最終的な分解産物に影響を与えます。この拮抗作用は、自然界における物質循環において重要な役割を果たしています。

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台風21号で倒れた木の断面が白く、既に分解が始まっている様子から、木の腐朽過程への考察が展開されている。以前観察した切り株の中心部から朽ちていく現象と関連付け、倒木も中心から分解が進み、内部に土壌が形成されるのではないかと推測。さらに、倒木内部で種子が発芽すれば、根付きやすく成長が促進される可能性、そして台風被害が新たな生命の誕生を促す側面があることを示唆している。

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ペルム紀末から三畳紀初期にかけて、海洋無酸素事変と呼ばれる現象が起きた。石炭紀に大気中の酸素濃度が上昇したが、リグニン分解生物の出現で酸素濃度は低下したものの、石炭の埋蔵により地球全体では酸素は多かったはずだった。しかし、活発な火山活動により、メタンハイドレートを含む堆積岩が溶解し、大量の炭素が放出。地球全体で酸素濃度が急減し、二酸化炭素濃度が急増した。結果、大型単弓類は絶滅したが、酸素利用効率の良い小型爬虫類は生き延び、後の恐竜繁栄に繋がる可能性を秘めていた。この火山活動とメタンハイドレートの関係は、日本科学未来館のdeep scienceでも解説されている。

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恐竜の巨大化と石炭紀の酸素濃度上昇の関係について考察した記事。石炭紀にはリグニン分解生物が存在せず、植物の死骸が石炭として大量に堆積、大気中の酸素濃度が上昇した。しかし、恐竜が繁栄した中生代と石炭紀の間にはP-T境界と呼ばれる大量絶滅期があり、酸素濃度が急激に低下したとされる。そのため、恐竜の巨大化は石炭紀の高酸素濃度が直接の原因ではなく、酸素利用効率の高い種が生き残った結果の可能性が高いと推測している。

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ある地域で白絹病が蔓延。原因は、未熟な自家製堆肥の使用にあると考えられる。白絹病は高温多湿を好む糸状菌で、未分解有機物が多いと増殖しやすい。自家製堆肥は微生物万能説に基づきいい加減な管理で作られることが多く、結果として有害菌の温床となる可能性がある。対策として、堆肥の購入を推奨。購入する際は、製造元を訪れ、熟成処理の徹底と水分の除去を確認することが重要。重い堆肥は熟成不足の可能性が高く、病気を持ち込むリスクがある。適切な堆肥とハウス内の通気改善で白絹病対策を行うべきである。

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鉄は葉緑素合成に必須のアミノレブリン酸生成に不可欠な要素である。土壌中に豊富に存在すると言われる鉄だが、過剰な炭素循環型農法では欠乏症による枯死も発生する。鉄吸収には、三価鉄を二価鉄に還元して吸収するストラテジーⅠ型と、三価鉄をキレートして吸収するストラテジーⅡ型がある。ストラテジーⅠ型では根の表面の還元酵素が利用される。植物は光合成で水から電子を得るが、鉄吸収にも電子が必要となる。鉄は日中に得た電子のプールとして機能し、鉄欠乏は電子の取りこぼしにつながる可能性がある。つまり、鉄吸収は光合成と密接に関連している。土壌の還元も鉄吸収に影響を与える。

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アミノレブリン酸は、ポルフィリン生成に関与し、過剰だと活性酸素で植物を枯らす除草剤として研究されていた。しかし、大量に必要で、少量だと逆に植物の生育を促進する効果が見つかり、肥料としての用途が検討された。つまり、ポルフィリンは少量で生育促進、過剰で活性酸素による枯死を引き起こす。肥料としてアミノレブリン酸を使用する場合は、過剰施肥による活性酸素発生、枯死のリスクを避けるため、適量を守る必要がある。

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根元の状態からほうれん草の味を推測する話。 茂った葉とは裏腹に、根は股根で初期生育時に肥料焼けを起こしたと推察。地上部の成長が良いことから、栽培期間中も強い肥料を与え続けたと推測し、味が悪いと予想。 実際、根の形状から肥料の施し方が推測され、味にも影響が出ることが示唆された。 根の状態を見ることで、栽培方法や味をある程度予測できるという驚きが綴られている。