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殺菌剤の使用は、しばしば害虫による食害被害の増加につながる。これは、殺菌剤が害虫の天敵である菌類も殺してしまうためである。例えば、うどんこ病菌に感染したアブラムシは、特定の菌類に感染しやすくなり、結果的にアブラムシの個体数が抑制される。しかし、殺菌剤を使用すると、この菌類も死滅し、アブラムシの個体数が増加、ひいては作物への被害拡大につながる。同様に、殺虫剤と殺菌剤の併用は、拮抗菌を排除し、標的害虫の抵抗性を高める可能性も示唆されている。つまり、病害虫防除においては、殺菌剤の安易な使用を避け、生態系のバランスを考慮した総合的な対策が重要となる。
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水田土壌中の細菌がイネのケイ素吸収に関与する可能性が示唆されている。ケイ素を取り込む細菌24株は全てバチルス属で、食中毒菌のセレウス菌(B.cereus)や生物農薬に使われるBT剤(B. thuringiensis)なども含まれる。バチルス属はケイ素の殻を作ることで過酷な環境を生き抜くとされ、B.cereusはケイ素により耐酸性を得ている可能性がある。ケイ素の吸収にはマンガン、亜鉛、カルシウム、鉄等のミネラルが必要で、特に水田で欠乏しやすい亜鉛の供給が重要となる。土壌中の細菌がケイ素を吸収しやすい環境を整えることで、猛暑下でもイネの秀品率維持に繋がる可能性がある。
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京都大学の研究によると、ハダニは捕食性のカブリダニと寄生性のハチという異なる天敵に対して、それぞれ異なる防御機構を持つ。カブリダニには網を張ることで対抗し、寄生バチには体表の毛を増やすことで対抗する。しかし、両方の防御機構を同時に発達させることはできず、どちらか一方に特化することでしか身を守れないことが判明した。つまり、ハダニは複数の天敵が存在する環境下では、いずれかの天敵に対して脆弱になるというトレードオフが存在する。この発見は、複数の天敵を利用したハダニの生物的防除に新たな可能性を示唆している。
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軟腐病は、高温多湿条件下で発生しやすく、農作物に甚大な被害を与える細菌性病害です。従来の化学農薬は環境への負荷が懸念されるため、乳酸菌由来の生物農薬が注目されています。記事では、乳酸菌が産生する抗菌物質が軟腐病菌の生育を抑制するメカニズムを解説しています。具体的には、乳酸菌が産生するバクテリオシンや、乳酸菌の増殖により土壌pHが低下し、軟腐病菌の生育が阻害されることが挙げられています。これらの作用により、軟腐病の発病抑制、ひいては農作物の収量増加に貢献することが期待されています。ただし、乳酸菌の効果は環境条件や菌株によって変動するため、更なる研究と開発が必要です。
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乳酸菌由来の農薬は、ハクサイの軟腐病対策に有効である。その作用機序は、乳酸菌自体による抗菌作用ではなく、植物側の抵抗性誘導と軟腐病菌との競合にある。乳酸菌をハクサイに散布すると、植物体内でサリチル酸等の防御機構が活性化される。同時に、葉面での乳酸菌密度の増加は、軟腐病菌との栄養や空間をめぐる競合を引き起こし、病原菌の増殖を抑制する。この農薬はグラム陽性細菌である乳酸菌を利用するため、グラム陰性細菌用の農薬との併用も可能。さらに、乳酸菌の増殖を促進するアミノ酸肥料との併用で効果向上が期待される。
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蚕糸・昆虫バイオテック 82 (3)に掲載された「昆虫の病原糸状菌抵抗性機構と昆虫病原糸状菌の昆虫への感染機構」は、昆虫と病原糸状菌の攻防について解説している。昆虫は、体表の外骨格や抗菌ペプチド、メラニン化反応などで菌の侵入を防ぎ、侵入された場合は細胞レベルでの免疫反応で対抗する。一方、病原糸状菌は、昆虫の外骨格を分解する酵素や毒素を分泌し、免疫反応を抑制する物質も産生することで感染を成立させる。論文では、白きょう病菌を含む様々な病原糸状菌の感染戦略と、昆虫側の多様な防御機構の最新の知見を紹介し、両者の相互作用の複雑さを明らかにしている。この研究は、生物農薬開発や害虫防除への応用が期待される。
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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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非殺虫性のバチルス・チューリンゲンシス菌が生成する結晶性タンパク質「パラスポリン」が、ヒトの癌細胞を選択的に破壊することが九州大学の研究で判明した。このタンパク質は、培養した癌細胞を顕微鏡で観察すると破壊していく様子が確認できる。この発見は、以前話題になった遺伝子組み換え作物と土壌微生物の関係性を見直す契機となるかもしれない。土壌微生物が哺乳類に作用するタンパク質を生成する理由は不明だが、パラスポリンの安全性検証が進めば、癌治療や遺伝子組み換え作物の活用に新たな展開が期待される。
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農薬不使用のオーガニック栽培において、作物自身がBT毒素に似た殺虫性を持つ現象が確認された。これは遺伝子組み換え作物ではなく、F1品種で発生した。土壌中の細菌との共生により、作物がBT毒素を獲得した可能性が高い。つまり、オーガニック栽培でも、遺伝子組み換え作物と同様に植物以外の遺伝子が入り込み、同じ殺虫成分を持つことがある。オーガニック栽培で抵抗性獲得は大規模化が難しく、時間もかかるが、作物の味は圧倒的に優れる。ストレスが少ない環境で育つため、苦味成分が少ないためだ。自然の力を最大限に活かしたオーガニック栽培は、遺伝子組み換え技術とは異なるアプローチで同様の結果をもたらす可能性がある。
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BT剤は、バチルス・チューリンゲンシス菌由来の殺虫性タンパク質で、チョウやガの幼虫に効果がある。昆虫のアルカリ性腸内で活性化し、臓器を破壊するが、ヒトの酸性腸内では無毒とされる。BT剤の遺伝子は単離されており、アグロバクテリウム法を用いて他の植物に導入可能。害虫抵抗性を持つBT作物（BTトキシン産生作物）は、この遺伝子組み換え技術の代表例である。
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師匠の広大な無農薬畑で、アブラナ科作物の葉の上でミイラ化したイモムシが多数発見された。これは、作物自身が虫への抵抗性を得たことによるものと思われた。師匠曰く、土壌の状態が良くなるにつれ、この現象は頻繁に見られるようになり、しかも虫食い痕が目立つ前にイモムシが死ぬとのこと。周囲の農薬の影響や師匠による隠れた農薬使用の可能性は無い。この現象はBT剤という生物農薬の効果に似ているため、次回BT剤について掘り下げる。
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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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悪臭の原因物質にはアンモニア、トリメチルアミン、メチルメルカプタン、低級脂肪酸などがある。特にプロピオン酸は悪臭を放つ低級脂肪酸の一種。プロピオン酸は炭酸水素ナトリウムと反応して塩（プロピオン酸ナトリウム）になり、気化しなくなるため臭いを感じなくなる。塩は親水性のミセル構造を形成し、水に溶けやすいため洗い流せる。つまり、重曹などで中和すれば悪臭成分を移動・除去できる。同様の原理でクエン酸カリウムなどの塩も消臭効果を持つ。