植物のミカタ

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レンゲ栽培の効果を高めるには、土壌改良が重要です。レンゲと共生する根粒菌は適度な乾燥を必要とするため、廃菌床などの有機物を施し、水はけを改善します。さらに、根粒菌との共生を促進するため、土壌のpH調整も重要です。土壌pHが低い場合は、石灰ではなく、植物性有機物を施すことで緩衝性を高めるのがおすすめです。レンゲに限らず、マメ科緑肥の活用前に土壌改良を行うことで、効果的な生育促進が期待できます。

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ヤシャブシは、マツ科、ブナ科と並んでキノコと共生するカバノキ科の樹木。撹乱された土地にいち早く生育し、土壌の養分を吸収する菌根菌と共生するだけでなく、窒素固定細菌とも共生することで空気中の窒素をアンモニアとして取り込む能力を持つ。ハンノキイグチのようなイグチ科のキノコが生えることが報告されている他、原木栽培にも利用される。しかし、花粉はスギよりもアレルギーを引き起こしやすいという欠点もある。土壌改善、キノコ栽培に有用な一方、花粉症対策が必要な樹木と言える。

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「荒れ地に生えるパイオニアのハギ」と題されたこの記事は、「肥料木」に焦点を当てています。肥料木とは、窒素固定やリター蓄積を通じて土壌形成に貢献する先駆樹木のことです。記事では、ニセアカシアが肥料木として挙げられる一方で、その役割には疑問が呈されています。対照的に、ハギは肥沃でない土壌でも旺盛に繁茂する特性から、肥料木としての高い適性が示唆されています。しかし、ハギが広範囲に繁茂することに伴い、他の生物に影響を及ぼす「アレロパシー」の可能性について疑問を投げかけ、読者に考察を促しています。

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葛餅の原料である葛粉は、マメ科クズの根から作られ、漢方薬の葛根湯にも使われる。マメ科植物なのでイソフラボンを含み、クズの場合はプエラリンというイソフラボンが注目される。プエラリンは腸内細菌によってダイゼインを経てエクオールに変換される。エクオールは乳がんや前立腺がんの予防に関与する可能性が示唆されている。マメ科植物の根や実にイソフラボンが多いのは、根粒菌との共生関係を築くためと考えられる。

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8月8日(土)、安満遺跡公園で「なるほどお野菜　根っこ編」が開催されました。台風とコロナで2度延期された後の実施です。参加者はスライドで野菜の根を見て、どの野菜か推測するクイズに挑戦。大根や人参は容易でしたが、スイバは難しかったようです。 実物のイチゴの苗、落花生、クローバーの根粒菌なども観察し、根の役割や根粒菌の共生について学びました。最後にミニニンジンの種まき体験を行い、参加者はカイワレ容器に種を蒔きました。発芽が難しい人参ですが、根の観察には最適です。

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レンゲ米の質向上には、レンゲの生育環境改善が鍵となる。レンゲの旺盛な発根を促し、根圏微生物の活動を活発化させることで、土壌の団粒構造が形成され、難吸収性養分の吸収効率が高まる。 具体的には、稲刈り後の水田の土壌を耕し、粘土質土壌をベントナイト等の粘土鉱物や粗めの有機物で改良することで、レンゲの根張りを良くする。さらに、レンゲ生育中に必要な金属成分を含む追肥を行うことで、フラボノイドの合成を促進し、根粒菌との共生関係を強化する。 つまり、レンゲ栽培前の土壌改良と適切な追肥が、レンゲの生育を促進し、ひいては次作の稲の品質向上、ひいては美味しいレンゲ米に繋がる。緑肥の効果を高めるためには、次作で使用する土壌改良資材を前倒しで緑肥栽培時に使用することも有効である。

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高槻市清水地区のレンゲ米水田では、冬季にレンゲを栽培することで土壌改良が行われている。レンゲを鋤き込んだ後の水田は土が柔らかく、トラクターの跡が残らないほど軽い。これはレンゲにより土壌中の有機物が分解され、土の粒子同士の結合が弱まったためと考えられる。一方、レンゲを栽培していない隣の田んぼは土が固く、大きな塊が目立つ。レンゲ栽培は土壌の物理性を改善し、イネの根の生育を促進、肥料吸収の向上に繋がる。この水田ではベントナイトも使用されているため、レンゲ単独の効果の検証ではないが、レンゲ栽培は根圏微生物叢の向上、ひいては土壌への有機物馴染みの促進に貢献する。窒素固定も微生物叢向上に繋がる重要な要素である。

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光合成の明反応は、葉緑体のチラコイド膜で起こり、光エネルギーを化学エネルギーに変換する過程です。光エネルギーは、クロロフィルなどの色素によって吸収され、電子を高エネルギー状態に励起します。励起された電子は電子伝達系を移動し、その過程でATP（アデノシン三リン酸）とNADPHが生成されます。水分子は分解され、電子伝達系に電子を供給し、酸素が発生します。生成されたATPとNADPHは、続く暗反応で二酸化炭素から糖を合成する際に利用されます。つまり、明反応は光エネルギーを利用して、暗反応に必要なエネルギーと還元力を供給する役割を担っています。

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シアナミドは石灰窒素の主成分で、土壌消毒効果が期待される。酵母のような真核生物だけでなく、細菌にも効果があることが示唆されている。石灰窒素は酸化還元酵素や脱水素酵素を阻害することで、幅広い微生物に影響を与える。ヘアリーベッチはシアナミドを分泌するとされているが、根粒菌との共生など、根圏微生物への影響は限定的であると考えられる。つまり、シアナミド分泌は選択的に行われている可能性があり、そのメカニズムの解明が今後の課題となる。

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ヘアリーベッチは、窒素固定に加え、アレロパシー作用で雑草を抑制する緑肥です。根から分泌されるシアナミドが雑草種子の休眠を打破し、時期外れの発芽を促して枯死させる効果があります。シアナミドは石灰窒素の成分であり、土壌消毒にも利用されます。裏作でヘアリーベッチを栽培すれば、土壌消毒と土壌改良を同時に行え、後作の秀品率向上に繋がると考えられます。さらに、ヘアリーベッチは木質資材の分解促進効果も期待できるため、播種前に安価な木質資材をすき込むことで、土壌改良効果とシアナミド分泌量の増加が期待できます。この手法は従来の太陽光と石灰窒素による土壌消毒より効果的かもしれません。今後の課題は、シアナミドの作用点と、効果のない土壌微生物の特定です。

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フェンス際に生い茂るドクダミの隙間から、カラスノエンドウが巻きひげを使って上へ伸びている。巻きひげがなければドクダミに覆われてしまうが、上方に伸長してもドクダミの葉を覆うことはほとんどないため、ドクダミへの影響は少ない。むしろ、カラスノエンドウの根粒菌はドクダミにもプラスの効果をもたらすと考えられる。ドクダミは、まるで王者の風格で悠然と構えているようだ。

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井手ケ浜の崩落箇所で露頭した地肌の下方にハマエンドウが咲いていた。腐植のない地肌で根粒菌もいないため、ハマエンドウの発芽には疑問が残る。しかし、著者は上から流れ落ちた土に含まれていたマメが発芽した可能性を推測した。

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鉄は、植物の生育に必須の微量要素であり、光合成、呼吸、窒素固定などに関与する。しかし、鉄イオンは酸化還元状態によって異なるため、植物は鉄の吸収と利用を巧みに制御する必要がある。土壌pHや酸素濃度などの環境要因、鉄欠乏ストレスへの応答など、様々な条件に応じて鉄吸収メカニズムが変化する。鉄の取り込みには、キレート化合物による鉄の可溶化、還元酵素による鉄イオンの還元、トランスポーターによる細胞内への取り込みといったプロセスが関与する。植物は鉄の過剰蓄積による毒性も回避する必要があり、細胞内での鉄輸送や貯蔵にも制御機構が存在する。このように、植物は鉄の獲得と利用を緻密に調節することで、健全な生育を維持している。

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奄美大島の大島紬の泥染めは、テーチ木のタンニン酸と泥田の鉄の反応を利用している。しかし、染色の過程で鉄分が消費されるため、ソテツの葉を泥田に浮かべて鉄分を補給するという伝統的な方法がある。ソテツは「蘇鉄」と書き、まさに鉄を蘇らせる役割を果たす。ソテツの根には藍藻類が共生し、窒素固定を行うため痩せ地でも生育できる。この窒素固定にも鉄が必要とされるため、ソテツは鉄を蓄積していると考えられる。同様の窒素固定を行うマメ科植物でも、ソテツのように鉄分補給が可能かどうかは興味深い点である。 関連する「新しく借りた水田が老朽化水田だった時は」では、老朽化水田の土壌が還元状態になりやすく、鉄や硫化水素による根腐れが発生しやすいことが解説されている。解決策として、土壌の酸化を進めるために、代かき時に石灰窒素を散布し、水持ちをよくするために堆肥を施すことが推奨されている。また、雑草の繁茂を抑えるために、田植え前に除草剤を使用することも有効である。

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大豆に含まれるイソフラボンは女性ホルモンのエストロゲンに類似し、体内でアグリコンに変換されて根粒菌を誘引する。著者は、人間がエストロゲンを合成できなかった場合に備え、大豆にその機能を託したのではないかと推測する。イソフラボンの過剰摂取で拮抗作用が現れるのは、必要量以上の摂取を抑制する機構と考え、味噌や醤油が海外で人気なのも、この生存戦略に関係があるかもしれないと考察。最後に、大豆油粕を発酵させた土で根粒菌が増える可能性に言及している。

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著者は節分に大豆を食べたことをきっかけに、大豆とホウ素の関係について考察している。大豆にはイソフラボンが含まれ、女性の体調を整えるだけでなく、根粒菌の窒素固定にも関わっている。大豆はホウ素要求量が多い作物であり、日本ではホウ素を含む鉱物が少ないため、土壌中のホウ素が枯渇しやすい。しかし、大豆は古くから栽培されており、ホウ素欠乏で栽培不能になったことはない。これは、大豆作でホウ素を保持する仕組みがある可能性を示唆する。そして、過去にマメ科緑肥の効果が薄かったのは、土壌のホウ素欠乏が原因だったのではないかと推測している。ホウ素は鉱物由来で、日本には少ないため、現場をよく知る人は欠乏を懸念する一方、教科書だけの知識では欠乏しないと考える傾向がある。

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ソルゴーなどのイネ科緑肥は土壌改良に有効だが、冬場はエンバクを、それ以外の緑肥としてはマメ科植物がある。マメ科緑肥の代表例はヘアリーベッチで、根粒菌との共生により窒素固定を行う。根粒菌は空気中の窒素ガスをアンモニウムイオンに変換し、植物がアミノ酸合成に利用できる形にする。そのため、マメ科緑肥は窒素肥料をあまり必要としない。一方、イネ科緑肥は多くの養分を必要とするため、堆肥などの資材投入が必要となる。つまり、資源が豊富な場所ではイネ科、そうでない場所ではマメ科緑肥が有効と言える。