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蛇紋岩土壌は、貧栄養、高重金属、高pHといった特徴から植物にとって過酷な環境です。特にニッケル過剰が問題で、植物は鉄欠乏に似た症状を示します。ニッケルは鉄の吸収を阻害するのではなく、鉄と同時に吸収され、鉄の本来の場所にニッケルが入り込むことで、植物は鉄欠乏だと錯覚し、更なる鉄とニッケルの吸収を招き、悪循環に陥ります。しかし、蛇紋岩土壌にも適応した植物が存在し、その耐性メカニズムを理解することが、この土壌での栽培攻略につながります。
大阪府高槻市原地区で肥料教室を開いています
検索キーワード：「重金属」
蛇紋岩土壌は植物にとって過酷な環境
カドミウム除去という観点の緑肥
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イネに吸収されたカドミウムはメタロチオネインと結合し蓄積されます。土壌中のカドミウム除去には緑肥が有効です。特にヒマワリはカドミウム耐性と蓄積能力が高く、除去に最適です。ヒマワリはリン酸の可溶化も得意なので、土壌改良にも役立ちます。ただし、カドミウム除去目的の場合は土壌にすき込まず、有機物は堆肥で補う必要があります。
消化汚泥から得られる溶解性リン酸態リン
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リン鉱石の枯渇が懸念される中、下水処理場の消化汚泥からリンを回収する技術が注目されています。消化汚泥とは、下水を処理する過程で発生する有機物をメタン菌によって分解した後のアルカリ性の汚泥です。
この消化汚泥に硫酸やクエン酸などの酸を加えることで、リン酸を溶解させて回収します。しかし、強酸である硫酸は施設の腐食や重金属の溶出が懸念され、クエン酸は有機物負荷による水質汚染の可能性があります。
消化処理自体もメタン発生による温室効果の問題を抱えているため、リン回収だけでなく、汚泥肥料としての活用など、包括的な解決策が求められています。
モミラクトンの分泌量の増加を追う
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イネは病原菌感染に対し、ファイトアレキシンと呼ばれる抗菌物質を産生する防御機構を持つ。ファイトアレキシン生合成は複雑な制御を受けているが、近年、鍵となる転写因子WRKY45の機能が解明された。WRKY45は病原菌感染に応答して活性化し、下流の遺伝子群を発現させることで、様々なファイトアレキシン生合成を促進する。特に、イネいもち病菌抵抗性には、ジテルペノイドファイトアレキシン生合成経路の活性化が重要であることが示された。この発見は、WRKY45の機能を強化することで、病害抵抗性イネ品種の開発に繋がる可能性を示唆している。
アーバスキュラ菌根菌
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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。
殺菌剤の標的とSH酵素阻害
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マンゼブなどのジチオカーバメート系殺菌剤は、SH酵素阻害を通じて殺菌活性を示す。SH酵素阻害とは、システインのSH基を活性中心とする酵素の直接阻害、補酵素CoAやリポ酸のSH基との反応による阻害、酵素反応に必要な重金属のキレートによる阻害を指す。マンゼブに含まれる亜鉛は、I-W系列の規則に従い金属酵素を阻害する。システインは硫黄を含むアミノ酸で、タンパク質の構造維持や活性酸素の除去に関わるグルタチオンの構成要素となる。ジチオカーバメートは、2つの硫黄を含むウレタン構造を指す。