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葉緑素のヘムが窒素肥料の有機態窒素になるかを探る過程で、ヘムからステルコビリンへの分解経路を検討。今回は、その過程で生成されるウロビリノーゲンが酸化されてウロビリンになる点に着目。ウロビリンの構造から、ポリフェノールやモノリグノールとの反応可能性を推測し、有機物分解における光分解や酸化の重要性を強調している。
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葉緑素は窒素肥料の有機態窒素に成り得るか？の補足
葉緑素は窒素肥料の有機態窒素に成り得るか？の続き
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葉緑素が窒素肥料になるかを検討。前回、ヘムからビリルビンへの変化を見た。今回は、ビリルビンが腸内細菌（土壌菌も同様と仮定）によってウロビリノーゲン、ステルコビリンへと変化する過程を紹介。しかし、ステルコビリン以降、有機態窒素として利用される過程の情報は見つからなかった。
葉緑素は窒素肥料の有機態窒素に成り得るか？
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葉緑素中の窒素が有機態窒素肥料として機能するのかを、ヘムをモデルに考察。ヘムは土壌微生物に取り込まれ、ヘムオキシゲナーゼによって分解され、ビリベルジン、更にビリルビンへと変化する。この過程で窒素はアンモニア態や硝酸態に変換されるか否かが焦点だが、ビリルビンまでは有機態窒素として存在すると考えられる。つまり、葉緑素由来の窒素は、微生物に利用され分解される過程で、PEONのような有機態窒素肥料として機能する可能性がある。
紅茶の茶葉の褐色は何由来？
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緑茶の緑色は葉緑素だが、紅茶の茶葉の褐色はフィオフィチンによる。フィオフィチンは、葉緑素の中心にあるマグネシウムが水素に置き換わることで生成される。マグネシウムの喪失により、緑色から褐色に変化する。紅茶の発酵過程でこの変化が起こる。つまり、紅茶の褐色は、変質した葉緑素であるフィオフィチン由来の色である。抽出された紅茶の溶液にもフィオフィチンが含まれる可能性が高い。
紅葉したカエデの葉を見て、アントシアニンの分解を考える
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縮合型タンニンは、フラバン-3-オール（カテキン、エピカテキンなど）が重合したポリフェノール化合物です。これらの前駆体は、フラボノイド経路で生成されるジヒドロフラボノールから分岐して生合成されます。まず、ジヒドロフラボノールレダクターゼによってロイコアントシアニジンに還元され、さらにロイコアントシアニジンレダクターゼによってフラバン-3-オールへと変換されます。重合反応は、酸化酵素や非酵素的な反応によって進行し、複雑な構造を持つ縮合型タンニンが形成されます。この重合度はタンニンの性質に大きく影響し、タンパク質や金属イオンとの結合能力を高めます。
クスノキの落葉は緑色の箇所が残った状態で起こってる
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常緑樹のクスノキは、春に古い葉を落葉させますが、その葉には緑色の部分が残り、葉緑素が残っているように見えます。これは、クスノキが古い葉からマグネシウムなどの養分を回収せずに落葉させている可能性を示唆しています。もしそうであれば、クスノキは落葉を通じて周囲に多くの養分を還元していることになります。これは、森の生態系において極相種であるクスノキが、森に養分を供給する役割を担っていることを示唆しているのかもしれません。
落葉とアブシジン酸
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この記事では、落葉に関連して葉の脱色とアブシジン酸の関係について考察しています。葉緑素は分解されマグネシウムが回収されますが、カロテノイドの行方が疑問として提示されています。
そこで、植物ホルモンであるアブシジン酸が登場します。アブシジン酸は休眠や成長抑制に関与し、葉の脱色にも関係しています。そして、アブシジン酸はカロテノイドの一種であるビオラキサンチンを前駆体として合成されます。
記事は、脱色中の葉でビオラキサンチンからアブシジン酸が合成される可能性を示唆し、更なる考察へと続きます。
ツタが壁を伝う
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ツタは、吸盤と呼ばれる器官から粘着物質を分泌することで壁に付着します。この吸盤は元々は巻きひげが変化したもので、最初は緑色ですが、やがて脱色してリグニンを蓄積します。緑色の間は葉緑素を持ち、吸着に必要な物質を合成していると考えられています。壁にしっかり付着すると葉緑素は不要となり、維持コストが高いことから捨てられます。
葉がねじれるイヌムギを見て、初春に生えるイネ科を考える
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エノコロは、夏の強光下でも効率的に光合成を行うC4植物。一方、春に繁茂するイヌムギは、葉の裏表に葉緑体が多く、強い光は苦手。これは、植物が光合成に必要な葉緑素を維持するコストや、光によるダメージを考慮しているためと考えられる。つまり、エノコロとイヌムギは、生育時期をずらすことで、光をめぐる競争を避け、それぞれが適した環境で生育していると言える。
炎光光度法でマグネシウムを測定しないのは何故か？
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炎光光度法でマグネシウムを測定しない理由は、マグネシウムが発する光が人の目で見えない紫外線であるためです。マグネシウムの炎色反応の波長は285.2nmと、可視光線の範囲外です。一方、炎光光度法で測定されるカリウムは766.5nmと、可視光線の赤色の範囲に収まります。
マグネシウムは燃焼すると強い白色光を発しますが、これは燃焼力が強いためであり、炎色反応とは異なる現象です。マグネシウムは光合成において重要な葉緑素の中心に位置していますが、その発熱力との関連は明らかではありません。
常緑広葉樹の落葉
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常緑広葉樹のシラカシは、4月の新芽展開の時期に古い葉を落とす。落葉前の葉は緑色を残し、養分を回収しきれていないように見える。これは一見無駄が多いように思えるが、落葉広葉樹との競合ではシラカシが優勢となることから、この戦略が生存に有利に働いていると考えられる。シラカシは、古い葉を落とすことで、新しい葉に十分な光と資源を確保し、競争の激しい環境でも生き残ることができていると言える。
泥炭土の地域のハウス栽培は難易度が高い
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泥炭土は有機物豊富だが、鉄など微量要素が少ない。ハウス栽培だと雨水による供給もなく、不足しやすい。緑肥で土壌中の比率が更に偏り、鶏糞の石灰が鉄の吸収を阻害、葉が黄化したと考えられる。泥炭土は畑作に向かず、ハウス栽培だと微量要素欠乏に注意が必要。
固い土に単子葉の草々
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土壌改良により土壌の物理性が向上すると、特定の単子葉植物の生育が抑制される可能性があるという観察記録です。
筆者は、固い土壌を好むが養分競争に弱い単子葉植物が存在すると推測し、土壌改良によってレンゲやナズナなどの競合植物が旺盛に生育することで、単子葉植物の生育が阻害されると考えています。
この観察から、土壌改良初期にはソルガムやエンバクを、その後は土壌生態系のバランスを整えるために緑肥アブラナを使用するなど、緑肥の種類選定の重要性を指摘しています。
落葉樹の葉は晩秋にタンニンを溜め込み、土へと旅立つ
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落葉樹は秋に葉緑素を回収した後、残ったカロテノイドにより黄色く色づきます。さらにその後、タンニンが蓄積して茶褐色になります。 タンニンは土中のアルミニウムと反応し、微細な土壌粒子を作ります。これは団粒構造の形成を促進し、水はけや通気性を良くする効果があります。ヤシャブシなど、タンニンを多く含む植物は、かつて水田の肥料として活用されていました。自然の循環を巧みに利用した先人の知恵と言えるでしょう。
トマトの整枝作業中に服に付く緑のシミは何だ？
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トマトの整枝作業で白い服に付く緑色のシミは、洗濯では落ちにくく、トマト特有の青臭い香りと共に発生します。これは、葉緑素ではなく、トマトが生成する3-ヘキサナールという物質によるものと考えられます。3-ヘキサナールは、リノレン酸から甘い緑の香りのヘキサナールが合成される過程で生じる中間体で、青臭さの原因となります。 ヘキサナールは、害虫防御や高温ストレス耐性に役立つ物質です。トマトは冷涼な気候を好み、日本の夏の暑さに弱いため、このシミは過酷な環境下で生き残ろうとするトマトの防衛反応の表れと言えるかもしれません。
新しく展開する葉は紅色
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新緑のブナ科（アベマキかクヌギ）の幼木を観察し、展開中の葉が紅色であることに注目。春先に展開した葉は薄緑色で葉緑素が主体だったが、今頃の葉はアントシアニンなどの紅色の色素が先に合成され、後に葉緑素が合成されていると推測。秋に落葉し春に葉を展開する落葉樹のサイクルは特殊であり、時期によって葉の展開における色素合成の順序が異なることを発見。このメカニズムを更に調べていくことで植物への理解が深まると考察している。
葉緑素の分解産物が根の抵抗性を高めるらしい
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農研機構の研究で、葉緑体分解産物であるフィトールがトマトの根のセンチュウ抵抗性を高めることが判明した。フィトールはクロロフィルの分解過程で生成されるアルコールで、土壌中のフィトールが根にエチレンを蓄積させ、抵抗性を向上させる。このメカニズムは、緑肥を刈り倒し土壌に成分を染み込ませる方法と類似しており、土壌消毒にも応用できる可能性がある。緑肥カラシナによるイソチオシアネート土壌消毒と組み合わせれば、相乗効果でセンチュウ被害や青枯病などの細菌性疾患を抑制し、根の養分吸収を維持、ひいては地上部の抵抗性向上にも繋がる可能性がある。
陽葉と陰葉
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常緑樹の暗い林床でシイのような樹木が育つ仕組みを、陽葉と陰葉の違いから説明している。光合成を行う葉肉細胞を含む葉は、光が十分に当たる場所では陽葉として厚く、柵状組織が発達する。一方、林床のような光が少ない場所では陰葉となり、柵状組織の層が薄く、海綿状組織の密度も低い。これは、葉緑体の維持コストと光利用効率の最適化によるもの。陰葉は少ない光を効率的に利用する構造になっているため、暗い林床でも成長できる。
植物のオートファジー
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植物は、光合成産物をソースからシンクへ輸送する際にオートファジーが関与している。オートファジーとは、細胞内タンパク質の分解機構で、栄養不足時や病原菌排除時に機能し、分解産物は再利用される。植物ではマクロオートファジーとミクロオートファジーが確認されている。葉緑体のオートファジーには、徐々に小さくしていくRCB経路と、そのまま飲み込むクロロファジーの2パターンが存在し、光合成の調整にも関与すると考えられる。このメカニズムの理解は、作物の秀品率向上に繋がる可能性がある。
葉の色が濃くなるとどうなるのか？
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葉の色が濃い野菜は硝酸態窒素濃度が高く、秀品率が低下する。牛糞堆肥中心から植物性堆肥に変えることで、ミズナの葉の色は薄くなり、秀品率は向上した。硝酸態窒素は植物体内でアミノ酸合成に利用されるが、その過程はフィレドキシンを必要とし、光合成と関連する。硝酸態窒素過多はビタミンC合成を阻害し、光合成効率を低下させる。また、発根量が減り、他の栄養素吸収も阻害される。結果として、病害抵抗性も低下する。葉の色は植物の健康状態を示す重要な指標であり、硝酸態窒素過多による弊害を避けるため、植物性堆肥の利用が推奨される。
イネは肥料の窒素分をどう利用するか？
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イネは窒素飢餓状態になると、葉の老化を促進し、貯蔵窒素をアミノ酸の形で種子へと転流させる。この過程は、転写因子HRS1によって制御される。HRS1は、老化促進ホルモンであるエチレン生合成酵素遺伝子の発現を活性化し、窒素転流に関わる遺伝子群の発現も制御する。これにより、イネは限られた窒素を効率的に種子生産に利用し、次世代の生存を確保する戦略をとっている。また、窒素欠乏条件下ではオートファジーが活性化され、タンパク質のリサイクルによる窒素利用効率の向上が図られる。
紅葉の落ち葉が土に還る
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紅葉の鮮やかな赤色はアントシアニンによるもので、これが分解されると褐色になる。アントシアニンの一種シアニジンは還元されてフラバン-3-オール（例：エピカテキン）となり、これが重合して縮合型タンニン（プロアントシアニジン）を形成する。タンニンはさらに縮合し、腐植酸へと変化していく。腐植酸は土壌有機物の主要成分であり、植物の栄養源となる。つまり、紅葉の落葉は分解・重合・縮合を経て土壌の一部となり、新たな生命を育むための養分となる。
草むらで生きる緑色の昆虫たち
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大阪の箕面公園昆虫館でピンク色のハナカマキリを観察した著者は、昆虫の擬態と体色の進化について考察している。バッタの緑色は保護色として有利だが、緑色になった要因は淘汰圧だけでなく、体液に含まれる色素の影響も考えられる。昆虫の緑色は、植物由来のカロテノイド（黄色）と体内で合成されるビリン系色素（青色）の混合で発現する。ビリン系色素は活性酸素などへの生体防御の役割も担っている可能性がある。著者は、昆虫の色発現メカニズムを解明することで、進化の過程をより深く理解できると考えている。
免疫の向上にはグルタチオンが重要な役割を担っているはず
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野菜の旨味成分としてGABAが注目されている。GABAは抑制性の神経伝達物質で、リラックス効果や血圧低下作用などが知られている。グルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)によってグルタミン酸から変換されるGABAは、トマトや発芽玄米などに多く含まれる。特にトマトでは、成熟過程でGABA含有量が急増する品種も開発されている。茶葉にもGABAが多く含まれ、旨味成分として機能している。GABAは加工食品にも応用されており、GABA含有量を高めた醤油などが販売されている。健康効果と旨味成分としての両面から、GABAは食品分野で重要な役割を担っている。
自然免疫を高める食品は何か？の続き
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免疫向上に重要な亜鉛は、好中球の活性酸素産生やDNA合成に関与し、不足すると免疫機能が低下する。好中球はペルオキシダーゼ酵素群を用いて活性酸素を生成し病原体を殺菌するが、この酵素の補酵素にはNADPHやヘムが必要となる。NADPHは光合成の明反応で生成され、ヘムはアミノレブリン酸から合成される。これらの経路は植物の光合成や活性酸素の制御機構と類似しており、葉緑素豊富な春菊は亜鉛などの微量要素も豊富で免疫向上に良いと考えられる。ただし、マンガン欠乏土壌で育った野菜は効果が期待できないため、土壌の質にも注意が必要。ウイルス感染時は、好中球ではなくナチュラルキラー細胞によるアポトーシス誘導が主であり、そこでも活性酸素が重要な役割を果たす。
ネナシカズラはイネ科に寄生できるのか？
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ネナシカズラがイネ科のヨシに寄生する可能性を調査。報告により、ヨシ原でネナシカズラが確認されたが、寄生は確認されず。低い位置に蔓延していたため、別の植物に寄生している可能性がある。ネナシカズラは葉緑素を持たず、高い位置への伸長が必要ないため、低い位置で宿主から養分を吸収していたと推測される。報告された個所を調査することが望ましい。
ネギ畑にネナシカズラが現れた
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ネナシカズラは、根や葉を失って宿主植物に寄生するヒルガオ科の寄生植物です。京都のネギ畑に初めて出現し、その出現原因は不明です。
ネナシカズラは光合成を捨てて寄生生活を送っており、黄色の色素を持っています。卵菌など他の寄生生物と同様に、かつては光合成を行う藻類だった可能性があります。
ネナシカズラは現在、葉緑素を捨てている最中にあると考えられます。ヒルガオ科の強い適応力は、この寄生植物の出現にも関与している可能性があります。
クローバの斑紋は何故あんなにも綺麗なのだろう？
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植物が陸上に進出した際、水棲時代よりはるかに強い光に晒されることになった。この過剰な光エネルギーは光合成の能力を超え、活性酸素を生み出し、植物にダメージを与える。これを防ぐため、植物は様々な光防御メカニズムを進化させた。カロテノイドなどの色素は過剰な光エネルギーを吸収し、熱として放散する役割を果たす。また、葉の角度を変える、葉を落とす、気孔を開閉して蒸散により葉の温度を下げるなどの方法も用いられる。これらの適応は、植物が陸上環境で繁栄するために不可欠だった。特に、強光阻害への対策は、光合成の効率を高めるだけでなく、植物の生存そのものを可能にする重要な進化であった。
植物にとってのリン酸
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イチゴの果実の着色は、アントシアニンというポリフェノールの一種によるものです。アントシアニンは、紫外線から植物体を守る働きや、受粉を媒介する昆虫を誘引する役割も担っています。イチゴ果実のアントシアニン生合成は、光、温度、糖などの環境要因や植物ホルモンの影響を受けます。特に、光はアントシアニン合成酵素の活性化を促すため、着色に大きく影響します。品種によってもアントシアニンの種類や量が異なり、果実の色や濃淡に差が生じます。
ブロッコリは栄養豊富
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葉でアントシアニンを蓄積させる意味は、主に強い光や紫外線から植物体を保護するためです。アントシアニンは抗酸化作用を持つ色素で、過剰な光エネルギーを吸収し、光合成器官の損傷を防ぎます。特に、若い葉や紅葉時の葉でアントシアニン蓄積が見られます。若い葉は光合成系が未発達で光ダメージを受けやすい一方、紅葉時は葉緑素が分解され、残されたアントシアニンが目立つようになります。さらに、アントシアニンは昆虫の食害や病原菌感染からも植物を守ると考えられています。このように、アントシアニンは植物にとって過酷な環境ストレスから身を守るための重要な役割を果たしています。
冬至にかぼちゃを食べると風邪をひかないというけれど
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冬至にかぼちゃを食べると風邪をひかないと言われるが、かぼちゃにはβ-カロテン、ビタミンC、E、B1、B2、ミネラル、食物繊維が豊富に含まれる。ビタミンB1は糠漬け、ビタミンCとEは別記事で触れたため、今回はミネラルとβ-カロテンについて考察する。ミネラルは果菜類の果実内発芽から鉄やカリウムが多いと予想される。β-カロテンは赤橙色の色素で、植物では補助集光作用がある。生物史初期に誕生した赤橙色の色素は紅色細菌が持っていたもので、植物の色素が人にとって有益な理由を考察したい。
植物ではビタミンCの合成はどのように行われるか？
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二価鉄は植物の生育に必須の微量要素だが、その扱いは難しい。光合成、呼吸、窒素固定など生命活動の根幹に関わる多くの酵素の活性中心として機能する一方で、過剰な二価鉄は活性酸素を発生させ、細胞に損傷を与える。そのため、植物は巧妙な制御機構を備えている。鉄の吸収、輸送、貯蔵、利用を調節するタンパク質群が働き、必要量を確保しつつ過剰を防いでいる。鉄欠乏になるとクロロシス（葉の黄化）などの症状が現れ、生育が阻害される。土壌pHや他の金属イオンの存在も鉄の吸収に影響を与えるため、適切な土壌管理が重要となる。
遥か昔に植物が上陸にあたって獲得した過剰な受光対策
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植物は陸上に進出する際、強光による活性酸素の発生という問題に直面した。その対策として、キサントフィルサイクルという仕組みを獲得した。これは、強光下ではビタミンC（アスコルビン酸）を使ってキサントフィルという色素を変換し、集光効率を下げて活性酸素の発生を抑える仕組みである。逆に弱光下では、変換を逆向きに行い集光効率を上げる。ビタミンCを多く含む小松菜のような緑黄色野菜の存在は、このキサントフィルサイクルと関連づけて理解できる。このことから、作物栽培においてビタミンC合成に着目することで生産性向上につながる可能性がある。
ビタミンCの多い食材と言えば？
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風邪予防で話題のビタミンCについて、含有量の多い食材を考察する記事。ビタミンCはアスコルビン酸という活性酸素を除去する還元剤で、ビタミンEと協力して細胞保護を行う。厚生労働省資料やWikipediaを参照し、活性酸素発生との関連から、葉緑素を持つ緑黄色野菜、特に小松菜に着目。光合成とビタミンCの関係性について、栽培への活用可能性を探るヒントとして紹介している。
シアナミドは土壌の細菌にも効果があるのか？
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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。
エンドウの寒さへの強さの秘密はどこにあるのかい？
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道端のカラスノエンドウなどのマメ科植物は、真冬でも旺盛に生育している。11月頃から線路の敷石の間などから芽生え、1月後半の寒さの中でも葉を茂らせ、巻きひげを伸ばして成長を続けている。
なぜエンドウやソラマメはこのような寒さに耐えられるのか？ 考えられるのは、密集した葉によって代謝熱を閉じ込めていること、あるいは低温でも機能する葉緑素を持っていることだ。
いずれにせよ、この寒さへの強さは、緑肥としての利用価値の高さを示唆している。葉物野菜が低温下で甘くなるのと同様に、エンドウも厳しい環境に適応するための独自のメカニズムを備えていると言えるだろう。
葉の先端に透き通る組織
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苔の中に芽生えた小さな草の葉先に、透明な組織が見られた。他の個体には見られない特徴で、正常な発達過程なのか変異体なのかは不明。葉緑素がこれから形成されるのか、あるいは形成されにくい組織なのかもわからない。葉緑素がないと葉は透明になるということが、この観察から推測される。ただし、この個体だけの特徴であるため、一般化するにはさらなる観察が必要である。
クロレラ肥料
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「魚の養殖と鶏糞」は、持続可能な農業の実現に向けた養殖漁業と畜産の連携の可能性を探る記事です。養殖魚のエサには魚粉が多く使われていますが、乱獲による資源枯渇が懸念されています。そこで、鶏糞を原料とした飼料が代替として注目されています。鶏糞は窒素やリンなどの栄養素が豊富で、適切に処理すれば魚の成長を促進する効果的な飼料となります。しかし、鶏糞にはカドミウムなどの有害物質が含まれる可能性もあるため、安全性を確保するための適切な処理技術と品質管理が不可欠です。記事では、具体的な処理方法や課題、将来展望などを紹介し、循環型農業システムの構築に鶏糞飼料が貢献できる可能性を示唆しています。
緑藻のクロレラ
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健康食品として知られる緑藻クロレラは、藍藻（シアノバクテリア）とは異なり真核生物である。シアノバクテリアは原核生物で、体全体で光合成を行う。一方、クロレラのような緑藻は、シアノバクテリアを細胞内に取り込み共生することで光合成能を獲得した。この共生により葉緑体が誕生し、植物細胞の基礎となった。
クロレラはシアノバクテリアより多機能であり、塩類集積土壌への影響を理解するには、緑藻についての網羅的な知識が必要となる。
先端が白いギンゴケ
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道端でよく見かける先端が白っぽいギンゴケを観察・撮影した。乾燥すると葉が縮まり、葉緑素がない先端部分がより白く、銀色に見えるためこの名が付いた。
ギンゴケは乾燥に強く、南極などの過酷な環境でも生育する。このため、その乾燥耐性に関する生理機構を研究することで、宇宙空間のような極限環境に対する耐性機構の推定に役立つと期待されている。身近な存在だが、宇宙生物学の研究対象にもなる奥深い生態に感心した。
光合成の明反応-後編
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光合成の明反応後編では、電子伝達系に関わる物質の詳細が説明されている。シトクロムb6f複合体にはヘム鉄を含むシトクロムが、プラストシアニンには銅が、フィレドキシンには鉄-硫黄クラスターが含まれ、それぞれ電子の運搬役を担う。これらの物質の合成にはグルタミン、マグネシウム、二価鉄、マンガン、カルシウム、硫黄などが必要となる。特に、これまで注目されてこなかった二価鉄の重要性が示唆されている。
線路沿い、春の陣、夏草目線
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イヌムギは葉の裏にも葉緑素を持つため、ねじれた葉が多い。これは、春先に繁茂する巻きひげを持つ植物、例えばカラスノエンドウなどに葉を曲げられても光合成への影響を少なくするためと考えられる。つまり、イヌムギの葉のねじれは、巻きひげ植物との生存競争に有利な特性かもしれない。この推測が正しければ、線路沿いのような場所でも植物同士の激しい生存競争を垣間見ることができる。
地衣類という菌たちの巧みな生き方
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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。
蛇紋岩とニッケル
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蛇紋岩は苦土と鉄を豊富に含み、栽培に有益と思われがちだが、土壌専門家はpH上昇とニッケルの過剰を懸念している。
ニッケルは尿素分解酵素の必須元素だが、過剰は有害となる。
しかし、稲作や蛇紋岩を含む山の麓の畑では、pH上昇やニッケル過剰の影響が異なる可能性がある。
専門家が局所的な観点から欠点と捉える特徴も、より広範な視点から見直す必要がある。
果実の熟成と活性酸素の働き
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果実の熟成における活性酸素の役割は、着色と種子の休眠という二つの側面を持つ。アントシアニン色素の蓄積は、光合成過程で発生する過剰な活性酸素を抑制する反応として起こる。一方、果実内の種子の休眠には、適切な量の活性酸素が必要となる。活性酸素の不足は、果実内発芽を引き起こす。メロンの場合、硝酸態窒素過多やカリウム不足が活性酸素の発生量を低下させ、果実内発芽につながる。イチゴも同様のメカニズムを持つと仮定すると、高品質な果実生産には、生育段階に応じた適切な施肥管理と、熟成期の環境制御が重要となる。
植物はどのようにしてシリカを吸収するか？
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植物は土壌中からケイ酸を吸収し、強度を高める。吸収の形態はSi(OH)4で、これはオルトケイ酸(H4SiO4)が溶解した形である。オルトケイ酸はかんらん石などの鉱物に含まれ、苦鉄質地質の地域ではイネの倒伏が少ない事例と関連付けられる。一方、二酸化ケイ素(シリカ)の溶解による吸収は限定的と考えられる。ケイ酸塩からの吸収は、酸による反応が推測されるが、詳細は不明。可溶性ケイ酸はアルミニウム障害も軽減する効果を持つ。つまり、イネのケイ酸吸収は、土壌中の鉱物組成、特にかんらん石の存在と関連し、可溶性ケイ酸の形で吸収されることで、植物の強度向上に寄与する。
台風でも倒伏しないイネ
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長野県栄村小滝集落では、特別な農法により高品質な米が栽培され、台風による倒伏被害もほとんど見られなかった。倒伏した一部の水田と健全な水田の違いは、赤い粘土の客土の有無であった。イネの倒伏耐性向上に有効とされるシリカに着目すると、赤い粘土に含まれる頑火輝石やかんらん石などの鉱物がケイ酸供給源となる可能性がある。これらの鉱物は玄武岩質岩石に多く含まれ、二価鉄やマグネシウムも豊富に含むため、光合成促進にも寄与すると考えられる。赤い粘土に含まれる成分が、米の品質向上と倒伏耐性の鍵を握っていると考えられるため、イネとシリカの関係性について更なる調査が必要である。ただし、玄武岩質土壌はカリウムが少なく、鉄吸収が阻害されると秋落ちが発生しやすい点に注意が必要。
寒空の下で盛り上がるカタバミたち
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葉緑素の合成にはマグネシウムが必須だが、鉄も同様に重要である。鉄は葉緑体の形成とクロロフィルの生合成に関与する複数の酵素に必要とされる。鉄欠乏になると、クロロフィル合成が阻害され、葉が黄色くなる「クロロシス」が発生する。これは、マグネシウム欠乏の場合と同様の症状を示すため、両者の区別は難しい。土壌分析や葉分析によって正確な診断が必要となる。
鉄は植物体内で移動しにくいため、新しい葉にクロロシスが現れやすい。これは、古い葉に蓄積された鉄が新しい葉に再利用されにくいことを示唆している。鉄の吸収は土壌pHの影響を受けやすく、アルカリ性土壌では鉄が不溶化し吸収されにくくなる。酸性土壌では鉄が溶解しやすいため、過剰症のリスクもある。適切なpH管理が鉄欠乏を防ぐ鍵となる。
植物は銅を何に活用するか？
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生物は常に活性酸素を発生しており、これは呼吸によるエネルギー産生の副産物である。活性酸素は細胞を傷つけるため、老化や病気の原因となる。しかし、生物は活性酸素を完全に排除するのではなく、免疫や細胞の情報伝達などにも利用している。活性酸素の発生源や種類、細胞への影響、そして生物がどのように活性酸素を利用し、防御しているかを理解することは、健康維持や病気予防に繋がる。
洞窟の中で黄色くなっても生きる草と出会う
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石灰岩質の土壌では、カルシウム過剰により植物がカルシウム欠乏を起こすという逆説的な現象が起こる。高濃度のカルシウムは土壌pHを上昇させ、鉄やマンガン、リン、ホウ素、銅、亜鉛などの微量要素の吸収を阻害する。これらの要素は植物の生育に必須であるため、欠乏すると生育不良や黄化などの症状が現れる。
具体的には、鉄欠乏は葉脈間の黄化、マンガン欠乏は葉脈に沿った黄化を引き起こす。リン欠乏は生育不良や根の発達阻害、ホウ素欠乏は花や果実の奇形、銅欠乏は葉の先端の白化、亜鉛欠乏は節間の短縮などを招く。
カルシウム過剰によるこれらの問題に対処するには、土壌pHの調整が重要となる。酸性の堆肥や硫黄を施用することでpHを下げ、微量要素の吸収を促進できる。また、微量要素を含む肥料を施用することも有効である。
新しくて綺麗な色の葉がでてきたよ
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下鴨神社の萩はまだあまり咲いていなかったが、じっくり観察してみた。ほとんど咲いていない萩をまじまじと見る機会は貴重だ。葉色が薄い小葉がところどころに見られたが、これは欠乏症ではなく、新しく展開した葉だろう。ある程度葉緑素が生成された段階で葉が開き、その後葉緑素を増やしていくのではないかと推測した。
キレート鉄の使いどころ
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鉄は植物の生育に必須だが、吸収しにくい性質を持つ。土壌中は三価鉄が多く、植物はそれを二価鉄に還元するか、キレート化合物を利用して吸収する戦略を持つ。水耕栽培では、鉄イオンがすぐに酸化してしまうため、キレート鉄が有効。EDTAキレート鉄は鉄イオンをEDTAで包み込み、安定した状態で供給する。これにより、植物は還元の手間なく鉄を吸収できる。土耕栽培では、植物の鉄吸収戦略によってキレート鉄の必要性は変わるが、水耕栽培では必須と言える。
金魚椿の葉
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浄安寺の椿展にて、金魚葉椿の葉を採取。マグネシウム欠乏のため黄化していたが、本来は緑色。葉の先端が急に細くなり筒状になるのが特徴で、この形状が金魚を連想させる。筒内部は黄化せず緑色を保っている。これは、マグネシウム欠乏にも関わらず、筒状部分の葉緑素が他の器官へ移行できないためと考えられる。葉全体が黄変している中で、光が届きにくい筒内部のみ緑色である点は興味深い。この現象は、マグネシウムの移行と葉の構造に関連がある可能性を示唆している。
農薬を使用している方の野菜も美味しいよ
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筆者は、野菜の美味しさは栽培方法ではなく、光合成の効率に依存すると主張する。有機無農薬栽培でも、牛糞堆肥の過剰使用による塩類集積や、植物性有機物に偏った土壌管理は、ミネラル吸収を阻害し、光合成を低下させるため、美味しい野菜は育たない。逆に、農薬を使っていても、適切な土壌管理で光合成を促進すれば、美味しい野菜ができる。つまり、農薬の有無ではなく、栽培者の技術が美味しさを左右する。有機栽培で品質が落ちる例として、果実内発芽、鉄欠乏による病害、硝酸態窒素の還元不足などを挙げ、美味しい野菜作りの要諦は、光合成を最大限に高める土作りにあると結論づけている。
色を抜くと逆に目立つよ
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記事は、ある植物の枝変わりについて考察しています。道端に生えた鮮やかな黄色の植物が目に留まり、その色の異常性と生存の謎を探っています。通常、植物は緑色の葉緑素で光合成を行いますが、この植物は葉緑素が欠乏しているように見え、黄色の色素が目立っています。葉緑素が少ないと光合成の効率が低下するため、生存は不利になるはずです。しかし、この個体は他の植物と共に生き残っています。これは誰かが意図的に残しているのか、それとも他の要因があるのか、記事では疑問を投げかけています。周辺の雑草管理がされていないことから、人為的な保護ではない可能性も示唆しています。最終的に、なぜこの黄色の変異株が存在し続けるのか、明確な答えには至っていません。
バーミキュライトという名の薄板状粘土
バーミキュライトを購入した。 JAの職員に渡される施肥診断技術者ハンドブックによると、バーミキュライトは雲母由来の板〜薄板状の二次(粘土)鉱物となっている。 そもそも粘土って何？ モンモリロナイトと同じ2:1型鉱物と呼ばれ、保肥力が半端無く高く、保水力も高い粘土鉱物として扱われている。 粘土鉱物は買ってでもいれろ 保肥力とは？ でもさ、上の写真は全然粘土に見えないよね。 まぁ、細かい粒子が合わさってあの形状になっているなら、粘土だと言えなくもないか。 (薄)板
枝変わり。原基の万能性
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植物の枝変わりは、枝にある原基から発生する新たな枝が、親株と異なる遺伝形質を持つ現象です。これは原基の万能性によるもので、枝が別個体のように振る舞い、突然変異を起こすことで多様な形質を生み出します。記事掲載の写真では、葉緑素が欠如した黄色の枝が親株から発生しており、枝変わりの例を示しています。この枝を挿し木すれば、黄色の葉を持つ個体を増やすことができます。植物は、この枝変わりによって環境への適応力を高めています。動物では難しい万能細胞も、植物では自然に存在し、様々な可能性を秘めています。
鉄過剰症で見えてくるマンガンの存在
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鉄過剰症になるとマンガン欠乏が発生しやすく、植物の生育に深刻な影響を与える。マンガンは鉄と同様に酸化還元反応に関与するが、鉄より配位力が小さく、より重要な働きを担う。例えば、光合成における水の酸化分解、活性酸素の生成、ビタミンCの合成などに関わっている。鉄は活性酸素の抑制に働くのに対し、マンガンは活性酸素の生成に関与するなど、鉄より強力な作用を持つ。そのため、鉄過剰でマンガンが欠乏すると、これらの必須機能が阻害され、植物の生育に悪影響が出る。
作物と鉄まとめ
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鉄は作物のアミノ酸合成や抵抗性向上に重要だが、過剰症は銅やマンガンの欠乏を引き起こすため、施肥には注意が必要。鉄過剰症は、過度な炭素循環農法や老朽水田で発生しやすい。鉄欠乏対策として、土壌に鉄吸収ストラテジーⅠ型かⅡ型で吸収可能な鉄を混ぜ込む方法が有効と考えられる。鉄は銅やマンガンと拮抗作用があるため、バランスが重要であり、無理やり吸収させるのは危険。
発生し続ける活性酸素
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植物は免疫機構として活性酸素を利用し、侵入した菌を死滅させる。活性酸素(スーパーオキシドアニオン)は、電子伝達系（呼吸）におけるエネルギー生産過程の副産物として常に生成されている。これは、菌侵入への迅速な対応を可能にする。しかし、過剰な活性酸素は自身を傷つけるため、マンガン等の電子を用いて除去する必要がある。つまり、免疫と活性酸素制御の両方に電子が不可欠で、光合成で得た電子を糖に蓄え利用している。この電子の流れとバランスが植物の健康を維持する鍵となる。
植物は水から得た電子をどうやって蓄えている？
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植物は光合成の明反応で水から電子を取り出し、NADPHの形で蓄える。暗反応（カルビン・ベンソン回路）では、二酸化炭素からブドウ糖を合成する際に、このNADPHから電子が有機酸に渡される。結果として、ブドウ糖には水由来の電子が蓄えられることになる。生物はエネルギーが必要な時、このブドウ糖を分解することで電子を取り出し利用する。つまり、ブドウ糖は電子の貯蔵形態として機能している。
ちょいと光合成の話でも
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光合成の明反応は、光エネルギーを使って水分子を分解し、化学エネルギーを生成する過程です。葉緑体のチラコイド膜上で起こり、光化学系IIと光化学系Iという二つの光化学系が関与します。
まず、光化学系IIにおいて光エネルギーがクロロフィルに吸収され、水が分解されて電子、プロトン（H⁺）、そして酸素が生成されます。電子は電子伝達系を移動する過程でエネルギーを放出し、プロトンはチラコイドルーメンに汲み上げられます。このプロトン濃度勾配を利用してATP合成酵素がATPを合成します。
次に、光化学系Iでは再び光エネルギーがクロロフィルに吸収され、電子が再び励起されます。この電子は最終的にNADP⁺に渡され、NADPHが生成されます。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ために利用されます。
葉緑素の合成で苦土と同じぐらい大事なものは？
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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。
卵の殻の硬さ以外の防御
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赤玉卵の殻は硬さ以外の防御機構として、プロトポルフェリンIXという色素による保護色と殺菌作用を持つ。茶色の色素は地面での保護色となり、プロトポルフェリンIXは光に反応して活性酸素（一重項酸素）を発生させる。この活性酸素は強力な酸化作用で殻の表面の菌を殺菌し、卵内部への侵入を防ぐ。つまり、殻の色はカモフラージュだけでなく、卵を守るための積極的な防御機構としても機能している。
アミノレブリン酸のポテンシャル
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アミノレブリン酸(ALA)は、植物の葉緑素や赤血球成分など重要な物質の前駆体。ALA合成には硝酸還元に必要なシロヘムの生成に鉄が必要で、ALA周辺分子が不足すると硝酸利用効率が低下する。光合成不足では硝酸態窒素が活用されない点と合致する。鉄は二価鉄である必要があり、有機物由来の電子で三価鉄が還元されるため、糖の潤沢な供給が重要。ALA肥料は鉄、マグネシウムとの併用で効果を発揮するが、高濃度では除草剤となるため注意が必要。ALAは多くの生物が必要とするため元肥効果は限定的だが、特定状況下では大きな効果が期待できる。
カボチャの種を炒って食べた
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炒ったカボチャの種を食べ、その栄養価の高さに思いを馳せた。最初の双葉は種に含まれる成分だけで成長する。葉緑素のもとになるタンパク質やミネラル、酵素などが豊富に含まれている。特に酵素はDNA修復に関わるものが主なのではないかと推測。カボチャの種を食べ続けると、がんになりにくくなる可能性もあるのではないかと考察している。
親から子への贈り物
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タンパク質は、アミノ酸がペプチド結合によって鎖状に連結したものです。ペプチド結合は、一つのアミノ酸のカルボキシル基と次のアミノ酸のアミノ基が脱水縮合することで形成されます。この結合は、C-N結合と部分的な二重結合性を持ち、平面構造で回転が制限されます。多数のアミノ酸がペプチド結合でつながり、ポリペプチド鎖を形成します。この鎖が折りたたまれ、特定の立体構造を持つことでタンパク質としての機能を発揮します。様々なアミノ酸の配列と鎖の長さ、そして立体構造によって、多様なタンパク質が作られ、生命活動において重要な役割を担っています。
普賢象の雌しべはまるで象の鼻
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普賢象という桜を観察した著者は、葉化した雌しべが象の鼻に見えるという由来に疑問を抱いた。緑色の雌しべを写真で確認するも、鼻には見えづらく、命名者の想像力に感嘆する。他の桜の雌しべと比較し、普賢象の雌しべが緑色であることを再確認。葉化とは雌しべの箇所に葉が生えるのではなく、雌しべ自体が葉緑素を持つ変異であることを理解し、その珍しさに感銘を受けた。
今年の桜の季節がすでに終わったと思うのはもったいない
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ソメイヨシノが終わっても、桜の季節は終わらない。桜漬けに使われる関山や、多数の花弁を持つ菊桜など、これから咲く品種もある。京都府立植物園ではサトザクラ展が開催され、様々な桜の品種を観賞できる。三角フラスコに挿し木された桜はマニアックだが、品種改良の歴史を垣間見ることができる。ウワミズザクラ、緑の花弁を持つ鬱金と御衣黄など珍しい品種も展示されている。ソメイヨシノだけで桜の季節を判断するのはもったいない。植物園を訪れれば、まだまだ楽しめる桜の Vielfalt を発見できる。
