植物のミカタ

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フェアリーリングを形成するキノコは、菌糸の広がりに制限がない「コンポーネント無制限」の成長パターンを持つ。一方、落ち葉1枚やほだ木1本を栄養源として完結するキノコは「コンポーネント制限」となる。 コンポーネント無制限の菌糸は、栄養源がある限り広がり続ける。フェアリーリングの内側では、植物の根の老廃物や虫の死骸などを栄養源として菌糸が張り巡らされていると考えられる。

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この記事は、栽培用の測定器について理解を深めるための導入として、リトマス試験紙を取り上げています。リトマス試験紙は、水溶液のpHを測定し、酸性かアルカリ性かを判定するために用いられます。 記事では、リトマス試験紙の由来である「リトマスゴケ」について触れ、それが地衣類の一種であることを説明しています。地衣類は藻類と菌類の共生体で、空気のきれいな場所に生息し、大気汚染の指標にもなっています。 そして、リトマスゴケやウメノキゴケの色素がpH測定にどのように関わっているのか、次の記事で詳しく解説することが予告されています。

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水田からのメタン発生抑制のため、使い捨てカイロの活用を提案する。メタン生成は鉄や硫酸イオンの存在下では抑制される。使い捨てカイロには酸化鉄と活性炭が含まれており、土壌に投入するとメタン生成菌を抑え、鉄還元細菌の活動を促す。さらに、活性炭は菌根菌を活性化し、土壌環境の改善にも寄与する。使い捨てカイロの有効活用は、温室効果ガス削減と稲作の両立を実現する可能性を秘めている。

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この記事は、植物の根と共生する菌根菌、特にグロムス門の菌について解説しています。菌根菌は細い菌糸で養分を吸収し宿主に供給する代わりに、炭素化合物を得ています。また、宿主の食害耐性を高める効果も指摘されています。 記事では、グロムス門を理解するために、古い分類法である接合菌についても触れています。接合菌はカビなども含み、子嚢菌や担子菌のような大きな子実体を形成せず有性生殖を行います。胞子の散布範囲は比較的狭いと考えられています。

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麹菌（*Aspergillus oryzae*）は長年無性生殖のみを行うと考えられていましたが、近年の研究で有性生殖も可能であることが確認されました。2016年の農研機構の報告では、麹菌の有性生殖を阻害する「不和合性」の仕組みを解明し、この仕組みを操作することで人為的な交配育種が可能になったことが示されています。 具体的には、異なる麹菌株を交配させる際に、不和合性遺伝子を操作することで、雑種形成を誘導することに成功しました。これにより、麹菌の新たな育種法として、有用な形質を持つ株同士を交配させ、優れた特性を持つ新しい麹菌を開発できる道が開かれました。この技術は、醤油や味噌などの発酵食品の品質向上や、新たな機能性を持つ麹菌の開発に大きく貢献すると期待されています。

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この記事は、菌類の二つの生活環ステージ（有性生殖を行うテレオモルフと無性生殖を行うアナモルフ）と、それに由来する命名の混乱について解説しています。DNA解析以前は別種とされていたテレオモルフとアナモルフに異なる名前が付けられ、特に無性生殖を行うアナモルフは「不完全菌」と呼ばれていました。現在ではDNA解析により同種と判明しても、産業上の重要性からアナモルフの名前が使用されるケースがあり、混乱が生じています。例としてトリコデルマ(アナモルフ)とボタンタケ(テレオモルフ)の関係が挙げられ、両者の名前を知ることで、目視しづらい菌糸だけでなく、子実体(キノコ)の形から土壌中の存在を推測できるようになります。関連として、マッシュルーム栽培における培土の微生物叢の重要性も示唆されています。

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トリコデルマ理解のためには菌類の分類の歴史的変遷を学ぶ必要がある。トリコデルマ属など一部の菌類は、無性生殖段階で見つかった「不完全菌」として分類され、後に有性生殖段階が確認されたことで完全世代（子のう菌類のツノタケ属など）に分類し直された。しかし、歴史的に「不完全菌」として認識されていた名前も残っているため、トリコデルマのような菌は複数の学名を持つ。古い分類法と新しい分類法の両方を理解することで、トリコデルマのような菌の複雑な命名の理由が理解できる。例えば、アカボタンダケは不完全世代では*Trichoderma viride*、完全世代では*Hypocrea rufa*と呼ばれ、名前からは同一種と分かりづらい。国立科学博物館の『菌類のふしぎ 第2版』は、新旧の分類法を解説し、このような命名の経緯を理解するのに役立つ。

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キクラゲは中華料理で馴染み深いキノコで、ブナ科の枯れ木に生える。独特の弾力ある食感が特徴で、ビタミンDが豊富。このビタミンDは、エルゴステロールというキノコの細胞膜成分が前駆体となっている。キクラゲの食感がエルゴステロールと関連しているならば、ビタミンD豊富なのも納得できる。風邪予防に有効なビタミンDを摂取できるキクラゲは有益だが、同様に予防に重要な亜鉛も豊富かは不明。ヒラタケなど、様々なキノコをバランス良く摂取するのが良さそうだ。

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ブナ科樹木の森林における優位性について、外生菌根菌との共生関係が要因として考えられている。京都大学出版会発行の「どんぐりの生物学」ではこの説を取り上げているが、決定的な証拠はない。外生菌根菌は、共立出版「基礎から学べる菌類生態学」によると、担子菌門や子嚢菌門の菌類で、マツ科、ブナ科などの樹木と共生する。テングダケ科なども含まれ、菌根ネットワークを形成することで宿主植物を強化する可能性がある。しかし、テングダケの毒性と菌根ネットワークの安定性との関連は不明であり、カバイロツルタケのようにブナ科と共生するテングダケ科の菌も存在する。

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過酸化水素は好中球が体内に侵入した細菌類を殺菌する際に、活性酸素の一種として生成されます。好中球は細菌を認識し、取り込み、活性酸素、過酸化水素、次亜塩素酸、加水分解酵素などを用いて殺菌します。殺菌後の好中球は死亡し、膿となります。活性酸素の過剰発生はウイルス感染後の重症化に繋がるため、好中球の働きと食生活による免疫向上には関連性がありそうです。

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菌根菌との共生により特定の植物種（イネ科）が優占化し、植物多様性を低下させる事例がある。しかし、ナズナ優占化の原因を菌根菌に求めるのは難しい。ナズナはアブラナ科であり、菌根菌と共生しないためだ。「栽培しやすい土壌」でナズナが増加した要因は、菌根菌以外に求めるべきである。

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酵母の細胞壁は、鉄筋構造のβ-グルカンに加えてキチンも含まれる。糸状菌のキチンとは異なり、酵母のキチン量は少なく、出芽痕周辺や隔壁形成に関与している。また、キチンは特定の作物に悪影響を与える可能性がある。この点で、酵母エキスはキチン含有量が低いことが利点となる。さらに、キチンの分解が活発な土壌では、酵母は影響を受けにくいと考えられ、土壌管理の一つの指標となり得る。

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キノコ栽培後の廃菌床に含まれるトレハロースに着目した考察。キノコはトレハロース含有量が高く、別名マッシュルーム糖とも呼ばれる。菌類は死後、細胞内容物を放出するため、廃菌床にはトレハロースが残留している可能性がある。トレハロースはメイラード反応を起こさないため、堆肥化過程でも分解されにくい。このトレハロースを植物が吸収できれば、生育に有利に働く可能性がある。今後の課題は、菌類の細胞内容物放出に関する研究調査である。

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カブトムシの黒い色はメラニン色素による。蛹は白いが、羽化後にチロシンからL-ドパを経てメラニンが合成・蓄積され黒色となる。メラニンは昆虫の体色決定だけでなく、外傷や感染時の防御にも関わる。カブトムシの死骸が土に還る際、メラニンの分解過程は興味深い研究対象となる。メラニンはフェノール性化合物であり、菌類も老化に伴い蓄積することが知られている。

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塩化石灰(CaCl₂)と過酸化水素の混用は、塩素ガス発生の可能性があり危険です。塩化石灰溶液中の塩素イオンが塩酸のように働き、過酸化水素と反応するためです。しかし、通常の農業用途では濃度が低いため、過剰な心配は不要です。とはいえ、曝露リスクを減らすには、ギ酸カルシウム肥料が推奨されます。ギ酸と過酸化水素は反応して過ギ酸を生成しますが、これはWikipediaによると殺菌力が高い一方で毒性はありません。ギ酸カルシウムは塩化石灰や硫酸石灰ほど水に溶けやすいわけではありませんが、混用による不安を解消できます。ただし、ギ酸自体にも毒性があるので、使用時は用量を守ることが重要です。

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乳酸菌は、代謝によって乳酸を多く産生する細菌の総称であり、ビフィズス菌とは区別される。形態は球菌と桿菌に分類され、○○コッカスという名称は球菌を示す。また、由来によって動物性と植物性に分けられる。動物性乳酸菌は動物の腸内やヨーグルト、チーズなどの動物性食品に存在し、植物性乳酸菌は植物の葉や糠漬け、キムチなどの植物性食品から発見される。代謝による分類もあるが、詳細は割愛されている。グリコのビスコに含まれる乳酸菌や、海苔や糠漬けといった発酵食品における細菌の働きに着目し、乳酸菌の定義、形態、由来について解説している。

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食用キノコ由来のストロビルリン系農薬アゾキシストロビンは、真核生物のミトコンドリア複合体Ⅲを阻害しATP合成を阻害することで殺菌効果を発揮する。しかし、代替酵素の存在により完全な死滅は難しく、植物の防御反応であるフラボノイドによる活性酸素除去阻害のサポートが必要となる。つまり、ストロビルリン系農薬は単体での殺菌効果は限定的で、植物の免疫力を高めるポリフェノール合成促進や、植物体内での活性酸素除去を担うグルタチオンとの併用により効果を発揮する。バクテリアやアーキアには効果がない点にも注意が必要である。

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ネギのべと病もショウガの根茎腐敗病と同様に、卵菌類が原因である。ネギのべと病には亜リン酸カリの葉面散布が有効だが、ショウガの根茎腐敗病にも効果があるか検証したい。両者とも卵菌類が原因であるため、亜リン酸カリは同様の予防効果を持つと期待される。ただし、ショウガの場合は病気が発生する根茎への葉面散布の効果が不明であるため、その点が課題となる。

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ショウガの根茎腐敗病は、卵菌類（フハイカビ）によるもので、根茎が腐敗する。卵菌類はかつて菌類とされていたが、現在ではストラメノパイルという原生生物に分類される。細胞壁にキチンを含まないため、カニ殻肥料によるキチン分解促進や、キチン断片吸収による植物免疫向上といった、菌類対策は効果がない可能性がある。卵菌類はかつて色素体を持っていた藻類であった可能性があり、この情報は防除対策を考える上で重要となる。

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乳酸菌バクテリオシンは、近縁種の細菌に対して効果的な抗菌ペプチドです。安全で、耐性菌出現のリスクも低いことから、食品保存料としての利用が期待されています。近年、様々な構造のバクテリオシンが発見され、遺伝子操作による生産性の向上や、より広範囲の抗菌スペクトルを持つバクテリオシンの開発が進められています。医療分野への応用も研究されており、病原菌感染症や癌治療への可能性が探られています。しかし、安定性や生産コストなどの課題も残されており、今後の研究開発が重要です。

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植物は細胞壁の強化にカルシウムを利用するが、イネ科植物はカルシウム含量が低い。これは、ケイ素を利用して強度を確保しているためと考えられる。細胞壁はセルロース、ヘミセルロース、ペクチン、リグニンで構成され、ペクチン中のホモガラクツロナンはカルシウムイオンと結合しゲル化することで、繊維同士を繋ぎ強度を高める。しかし、イネ科植物はケイ素を吸収し、細胞壁に沈着させることで強度を高めているため、カルシウムへの依存度が低い。この特性は、カルシウム過剰土壌で緑肥として利用する際に有利となる。

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ライムギは麦角菌に感染しやすく、菌が産生する麦角アルカロイドにより麦角中毒を引き起こす。中毒症状は壊疽型と痙攣型に分類され、深刻な健康被害をもたらす。中世ヨーロッパでは「聖アントニウスの火」と呼ばれ恐れられた。現代では品種改良や栽培管理により麦角中毒は減少したが、ライムギは依然として麦角菌の宿主となる可能性がある。家畜への飼料にも注意が必要で、感染したライムギは家畜にも中毒症状を引き起こす。そのため、ライムギの栽培・利用には麦角菌への感染リスクを考慮する必要がある。

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ヨトウムシの食害が深刻な中、グラスエンドファイトという菌類に着目した。内生菌の一種であるグラスエンドファイトに感染したホソムギ（イタリアンライグラス）は、ヨトウムシの生育を抑制する効果があることが『基礎から学べる菌類生態学』で紹介されている。ヨトウムシは種類によってはイネ科を摂食しないため、全てのヨトウ対策に有効かは不明だが、イタリアンライグラス周辺を産卵場所としない可能性があり、幼虫の大移動を防げるかもしれない。農業への応用はまだ研究段階だが、グラスエンドファイトに関する翻訳本でさらに詳しく調べてみる。

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ネギの連作障害について、施肥設計の見直しによる発根量の向上で土壌環境の改善を目指したが、極端な連作では効果が見られなかった。病原菌の増加以外に、収穫時の養分持ち出しに着目。NPKなどの主要要素以外に、マンガン(Mn)や銅(Cu)などの微量要素の不足が連作障害に関与している可能性を考察し、次編へ続く。

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名古屋大学の研究チームは、植物ホルモン・オーキシンが植物の発根を促進する詳細なメカニズムを解明しました。オーキシンは、植物の細胞壁を緩める酵素を活性化させることで発根を促進します。 具体的には、オーキシンが細胞内の受容体と結合すると、特定の転写因子が活性化されます。この転写因子は、細胞壁を分解する酵素群の遺伝子の発現を促し、細胞壁を緩めます。これにより細胞の伸長が起こりやすくなり、発根が促進されることが分かりました。この発見は、発根を制御する農薬の開発に貢献する可能性があります。

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キノコ栽培後の廃培地は、栄養豊富にも関わらず、多くの場合焼却処分されている。これは、線虫や雑菌の温床となりやすく、再利用による病害リスクが高いためである。特に、連作障害が深刻なキノコ栽培では、清潔な培地が必須となる。また、廃培地の堆肥化は、キノコ菌の増殖が抑制されず、他の有用微生物の活動が阻害されるため困難である。さらに、廃培地の運搬コストや堆肥化施設の不足も焼却処分を選択する要因となっている。結果として、資源の有効活用という観点からは課題が残るものの、現状では病害リスク軽減を優先した焼却処分が主流となっている。

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アーバスキュラ菌根菌は、リン酸などの養分吸収を助けるため、共生関係を築ける環境作りが重要。土壌に水溶性養分や糖分が多いと共生しにくいため、過剰な施肥は避けるべき。ネギの菌根菌はネギだけでなく緑肥とも共生するため、除草剤で全て除去するのではなく、通路などに緑肥を栽培すると共生菌が増加。クローバーの根圏は共生菌が豊富との報告もあり、緑肥は土壌の物理性改善だけでなく肥料効率向上にも貢献する可能性がある。

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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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ミカンの落葉の分解遅延に関する考察を、好調な木の根元に生えたキノコの観察を通して行っている。好調な木には牛糞堆肥が施用され、その下にキノコが生えていた。キノコ周辺の落葉は分解が進んでいたが、全ての好調な木にキノコがあったわけではないため、相関関係は不明。 牛糞堆肥は落葉分解菌（白色腐朽菌）に悪影響を与えるという説がある一方、キノコの存在は外部からの腐朽菌の持ち込みを示唆する。ハウスの密閉性向上により菌類生態系の単一化が落葉分解遅延の原因ではないかと推測。 落葉分解促進策として、木質堆肥で落葉を覆う方法や、シロクローバの併用を提案。シロクローバは土壌物理性を向上させる効果があり、リンゴ園の事例を参考に挙げている。また、牛糞堆肥と落葉分解の関係性について、別の記事への参照を促している。

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ミカンの木の落ち葉が白っぽく漂白し、土に還りにくい現象は銅欠乏と関連している可能性が高い。健康な落ち葉はリグニンにより褐色だが、漂白した葉はリグニンが少ない。リグニン合成には銅などの微量要素が必須だが、土壌への過剰な石灰施用は銅の不溶化を招き、ミカンが銅を吸収できなくなる。ミカン栽培では石灰を好むとされ過剰施用の傾向があるが、土壌のpH調整には適切な方法が必要で、過剰な石灰は銅欠乏を引き起こし、リグニン合成阻害、落ち葉の漂白、分解遅延につながる。細根の育成環境改善や銅吸収しやすい環境整備、銅の補給によって対処できる。

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高C/N比の枝を堆肥化するには、窒素源が必要という通説への疑問を提起している。リグニン分解に必要な白色腐朽菌は、窒素過多だとトリコデルマ菌との競合に敗北し、分解が阻害される。木質堆肥に牛糞などを加える慣習は、速効性窒素によりトリコデルマを優位にし、リグニン分解を阻害する可能性がある。キノコの生育を観察すれば、窒素源が必要か判断できるはずで、土壌中には窒素固定菌も存在する。記事では、窒素源添加はむしろ有害である可能性を指摘し、自然界の分解過程に学ぶべきだと主張している。

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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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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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キノコは成長過程で、キチナーゼなどの酵素で自身の細胞壁を分解・再構成する。この仕組みは、カニ殻を土壌改良材として使うのと同様に、キノコが生えた場所でもキチン分解効果が期待できることを示唆する。特にシイタケは子実体形成期と収穫後にキチン分解酵素の活性を高める。このことから、キノコが生えた木材を農業資材として活用すれば、カビ病対策に繋がり、農薬使用量削減の可能性も考えられる。しかし、シイタケに含まれる免疫活性物質レンチナンは、収穫後の自己消化で急速に減少するため、天日干しによる効果は限定的である。

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キノコはエルゴステロールというビタミンD前駆体を含み、日光に当てるとビタミンDに変換される。エルゴステロールはキノコの細胞膜成分であり、光で変化するため、キノコ栽培は暗所で行われる。牛乳からのカルシウム摂取は乳糖不耐症の問題があり、卵殻などの炭酸カルシウムを酸で溶かしビタミンDと共に摂取する方が効率的だと筆者は主張する。

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乳酸菌は、代謝によって乳酸を生成する細菌の総称。乳酸生成により環境のpHが下がり、他の微生物の生育を阻害することで、病原性微生物への拮抗作用を示す。ヨーグルトや漬物などの発酵食品に利用される。乳酸発酵は、嫌気条件下でブドウ糖などの有機物が分解され乳酸になる過程。漬物やヨーグルトの製造過程は酸素が少なく、乳酸菌にとって好ましい環境。乳酸菌が活発になる条件は、有機物が豊富、酸素が比較的少ない、pHが低い（4～6）。これらの条件下では、乳酸菌由来の抗菌作用が期待できる。乳酸は有機酸の一種。