植物のミカタ

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記事は、漆かぶれの原因物質であるウルシオールと類似した構造を持つアミノ酸、チロシンについて解説しています。特に、環境負荷の高い従来のフェノール製造法に代わり、チロシンからバイオフェノールを生成する微生物工学を用いた新しい製造法に焦点を当てています。 ハードチーズの熟成中に現れるチロシンの結晶は、旨味を示す指標となります。また、植物ホルモンであるサリチル酸は、チロシンから合成され、病原体に対する防御機構として働きます。さらに、一部のマメ科植物は、チロシンからアレロケミカルを生成し、他の植物の成長を抑制したり、害虫から身を守ったりしています。 このように、チロシンは食品、植物、微生物など、様々な分野で重要な役割を果たしています。

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漆かぶれはウルシオールを含む漆に触れることで起こる接触性皮膚炎です。ウルシオールはフェノールの一種で、細胞膜を破壊する作用があります。 生物学の実験では、フェノールを用いて細胞からDNAを抽出するフェノール・クロロホルム抽出が行われます。ウルシオールはフェノールに類似しており、皮膚から浸透して同様の作用を引き起こします。 ただし、漆に触れてもかぶれない人は、ウルシオールを認識する免疫反応が弱いか、または存在しません。また、ウルシオールとベンゼン環を含むアミノ酸のチロシンとの関係については、アレルギー反応を引き起こすかどうかは不明です。

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β-アラニンは、ヒスチジンと結びついてカルノシンを生成し、運動中の疲労を軽減する効果があります。特に、トレーニング不足の人は、体内の緩衝能が低いため、β-アラニン摂取による効果が期待できます。一方、慢性的な疲労感は脳が関与しているため、β-アラニン摂取の効果は限定的かもしれません。今回の報告書は、栄養に関する有益な情報源となるため、他の成分についても確認する価値があります。

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稲作において、害虫の天敵が集まる田と集まらない田の違いについて、殺虫剤不使用の田を対象に考察。植物は食害されると、カマキリなどの天敵を誘引する物質「サリチル酸メチル」を放出します。この物質は、光合成で合成される芳香族アミノ酸を前駆体とします。 しかし、高温障害や蒸散量減少でイネが弱ると、芳香族アミノ酸の合成が低下し、天敵誘引能力も減少。筆者は、今年の猛暑日と重なった中干しがイネに多大な高温ストレスを与え、誘引物質の合成を阻害した可能性を指摘。その悪影響は収穫直前に顕著化すると予測しています。

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イネは、害虫であるトビイロウンカを防ぐため、フェルロイルプトレシンやp-クマロイルプトレシンというフェノールアミドを合成する。これらの物質は、ジャスモン酸の前駆体であるOPDAによって誘導される。p-クマロイルプトレシンは、リグニンの合成にも関わるクマル酸を基に合成される。土壌劣化はクマル酸合成に必要な微量要素の欠乏を引き起こし、イネの害虫抵抗性を低下させる可能性がある。つまり、土壌の健全性は、イネの生育だけでなく、害虫に対する防御機構にも影響を与える重要な要素である。

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## レンゲと中干しなし稲作がもたらした秀品率向上 今年は、土壌の物理性改善に加え、レンゲ栽培と中干しなし稲作を実践した結果、稲作の秀品率が劇的に向上しました。 従来は、雑草や害虫の発生に悩まされていましたが、今年はレンゲの抑制効果と、稲自身が分泌する「フェノール性アミド」という物質の増加により、除草剤や殺虫剤の使用を大幅に減らすことができました。 その結果、稲は健全に生育し、食害による品質低下も抑えられ、高品質な米の収穫に繋がりました。 今回の結果は、レンゲ栽培と中干しなし稲作が、環境負荷を低減しながら収益性の高い稲作を実現する可能性を示すものです。

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イネの葉面常在菌が合成するマンノシルエリスリトールリピッド（MEL）は、いもち病対策の鍵となる。MELは脂質と糖から合成されるが、脂質源は葉のクチクラ層を分解することで得られた脂肪酸、糖は葉の溢泌液に由来すると考えられる。つまり、常在菌はクチクラを栄養源として増殖し、MELを生産する。MELがあると様々な菌が葉に定着しやすくなり、いもち病菌のα-1,3-グルカンを分解することで、イネの防御反応を誘導する。このメカニズムを機能させるには、健全なクチクラ層と十分な溢泌液が必要となる。周辺の生態系、例えば神社や古墳の木々なども、有益な菌の供給源として重要な役割を果たしている可能性がある。

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いもち病菌の感染を防ぐため、酵母が葉の上にあることが有効かもしれない。しかし、葉面常在菌のある酵母が高濃度だと、トマトの葉を枯らすことが確認されている。これは、酵母が持つ酵素がクチクラ層の脂質を分解し、植物の防御機能を弱めるためだ。クチクラ層は、雨や病原菌から植物を守る重要な役割を果たす。つまり、いもち病対策として酵母を利用するには、濃度管理など、慎重なアプローチが必要となる。なぜ葉面常在菌がクチクラ層を分解するのかは、今後の記事で考察される。

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いもち病菌の感染を防ぐため、イネの葉面に有益な微生物を定着させる方法が模索されている。いもち病菌はα-1,3-グルカンでイネの免疫を回避するが、ある種の細菌由来酵素はこのグルカンを分解できる。そこで、葉面にこの酵素を持つ細菌や、その定着を助ける酵母を常在させることが有効と考えられる。農業環境技術研究所の報告では、酵母が生成する糖脂質MELが、コムギの葉面へのバチルス属細菌の定着を促進することが示された。この知見を応用し、酵母が葉面を占拠した後、α-1,3-グルカン分解酵素を持つ微生物が定着する流れを作れば、いもち病の発生を抑制できる可能性がある。残る課題は、いかにして酵母を葉面に定着させるかである。

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矢野・若山の論文は、細菌型α-1,3-グルカナーゼの特性を解析したものです。糸状菌の細胞壁主要成分であるα-1,3-グルカンを分解するこの酵素は、菌類の生育を抑制する可能性を秘めています。論文では、バチルス属細菌由来のα-1,3-グルカナーゼ遺伝子を大腸菌で発現させ、精製した酵素の特性を調べました。最適pHは6.0、最適温度は50℃で、α-1,3-グルカンを特異的に分解することを確認。生成物は主にグルコースとニグロースで、他のグルカナーゼとは異なる切断様式を示しました。この酵素は、糸状菌による植物病害抑制に役立つ可能性が示唆されています。

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殺虫剤抵抗性を持つカメムシ類の増加により、稲作における殺虫剤の効果は低下している。天敵に頼る防除が重要だが、精神的な負担も大きい。そこで、ドローンを用いた黒糖液肥散布が有効な予防策として考えられる。植物はグルタミン酸で防御反応を活性化させるため、黒糖液肥に含まれるアミノ酸がイネの物理的損傷への耐性を高める可能性がある。さらに、アミノ酸は防御物質の合成や天敵誘引にも関与し、総合的な防御力向上に繋がる。病気や害虫発生時の農薬散布といった対処療法ではなく、事前の予防が重要性を増している。

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トマトの栄養価に着目し、グルタミン酸による防御反応の活用で減農薬栽培の可能性を探る記事です。トマトには糖、リコピン、リノール酸、グルタミン酸が含まれ、特にグルタミン酸は植物の防御機構を活性化させます。シロイヌナズナではグルタミン酸投与で虫害に対する防御反応が見られ、トマトにも応用できる可能性があります。黒糖肥料の葉面散布によるグルタミン酸供給で、虫害を減らし光合成効率を高め、果実品質向上と農薬削減が期待できます。グルタミン酸は人体ではGABA生成に関与する旨味成分でもあります。ケイ素施用による効果検証記事へのリンクもあります。

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植物は、病害虫や紫外線など様々なストレスから身を守るため、様々な防御機構を備えている。その中でも重要な役割を果たすのが、芳香族アミノ酸であるフェニルアラニンやチロシンから合成される二次代謝産物だ。これらは、リグニン、サリチル酸、フラボノイドといった物質の原料となる。リグニンは細胞壁を強化し、病原菌の侵入を防ぐ。サリチル酸は、病原菌に対する抵抗性を高めるシグナル物質として働く。フラボノイドは、紫外線吸収剤や抗酸化物質として機能し、光ストレスや酸化ストレスから植物を守る。つまり、芳香族アミノ酸は植物の防御システムの基盤を担っており、健全な生育に不可欠な要素と言える。

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植物の気孔開閉は、根で合成されるアブシジン酸だけでなく、葉でも合成されることがわかった。葉でのアブシジン酸合成は、光ストレスによる活性酸素の発生を抑えるためと考えられる。合成経路は、カロテノイドの一種であるゼアキサンチンから数段階の酵素反応を経て行われる。このゼアキサンチンは、過剰な光エネルギーの吸収を防ぐキサントフィルサイクルにも関わっている。乾燥していない環境下でも、過剰な日光によって葉でアブシジン酸が合成され気孔が閉じると、光合成の効率が低下し生産性のロスにつながる可能性がある。

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兵庫の進学校の高校生に肥料の話をした著者は、窒素肥料を減らして炭素資材を増やす土作りを提案した。生徒は土壌中の炭素の役割を理解し、微生物の餌となり土壌構造を改善することを説明できた。しかし、窒素肥料を減らすことによる収量減を懸念し、慣行農法との比較で収量が減らない具体的な方法を質問した。著者は、土壌の炭素貯留で肥料コストが下がり収量が上がる海外の事例を挙げ、炭素資材の種類や施用量、土壌微生物の活性化、適切な窒素肥料量の見極めなど、具体的な方法を説明する必要性を認識した。生徒の疑問は、慣行農法に慣れた農家にも共通するもので、新たな土作りを広めるには、具体的な成功事例と収量への影響に関するデータが重要であることを示唆している。

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ネズミはドングリのタンニンを無効化できるが、タンニン量が少ない小さいドングリを優先的に食べ、大きいものやタンニンが多いものは貯蔵する。コナラ属はタンニンを3%ほど含み、マテバシイ属は1%、シイ属は含まない。シイ属のドングリは小さく、小動物に狙われやすい。シイ類は極相種であり、深い森ではタンニンによる防御の必要性が低いと考えられる。ドングリの大きさ、タンニン含有量、樹木の生育環境は複雑に関連している。

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ポリフェノールはアルミニウムと強く結合する性質を持つ。土壌中のアルミニウムは植物の生育を阻害するが、ポリフェノールがアルミニウムと結合することでその毒性を軽減する。アカネズミはドングリに含まれるポリフェノール（タンニン）を唾液と腸内細菌で無毒化し、栄養源として利用する。腸内細菌はタンナーゼという酵素を産生し、タンニンをより小さな分子である没食子酸に分解する。この分解によってタンニンの渋みが軽減される。ポリフェノールとアルミニウムの結合、そしてタンナーゼによるタンニンの分解は、土壌の形成や森林生態系において重要な役割を果たしていると考えられる。

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初秋に黄色い花を咲かせていたノアズキに、鞘がついた。中には想像とは異なる黒い豆が入っていた。鞘には穴が開いているものもあった。アズキには動物からの防御としてサポニンが含まれるが、ノアズキも同様なのか疑問に思った。実のなる時期の把握は重要なので記録を残す。

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イネのウンカ抵抗性に関与する物質、安息香酸ベンジルは、フェニルアラニン由来のベンジルアルコールやベンズアルデヒドから合成される。ウンカの種類によって誘導抵抗性物質の発現量が異なることが報告されている。光合成を高め、自然に抵抗性を高めることが重要であり、シリカ吸収や川からの養分供給が有効である。登熟期には穂への養分転流を抑え、健全な葉でウンカの被害ピーク期を迎えることが重要となる。亜鉛欠乏はオートファジーを誘導し、老化を促進するため、適切な亜鉛供給も抵抗性強化に繋がる。

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ウキクサ繁茂は水田の鉄分濃度と関連があり、土壌中の鉄分が有機物でキレート化されていないとイネは吸収しにくい。キレート化とは鉄イオンなどの金属イオンを有機物で包み込み、植物が吸収しやすい形にすること。キレート鉄は土壌pHの影響を受けにくく、即効性があるため、葉面散布や土壌灌注で鉄欠乏を改善できる。特にアルカリ性土壌では鉄が不溶化しやすいため、キレート鉄が有効。ただし、キレート剤の種類によって効果が異なるため、適切な選択が必要。

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植物は有害な紫外線から身を守るため、フラボノイドという物質を活用する。千葉大学の研究によると、シロイヌナズナは紫外線量の多い地域で、サイギノールというフラボノイドを生合成する。サイギノールは、ケンフェロール（淡黄色のフラボノイド）に３つの糖とシナピン酸が結合した構造で、紫外線を遮断するフィルターのような役割を果たす。他の植物にも同様の紫外線対策機能が存在する可能性が高い。

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耕作放棄地で鮮やかな赤色のシロザを発見。白い粉状の模様からシロザと推測し、その赤色の原因を探る。一般的なストレスによる赤色とは異なり、鮮やかだったため、アントシアニンではなくベタレインという色素が原因だと判明。ベタレインはチロシンから合成されるベタラミン酸とDOPAが結合した構造を持つ。シロザの赤色の原因は生育環境への不適合か、土壌の悪化が考えられるが、詳しい原因は不明。このシロザは更なる研究対象として有望である。

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殺菌剤の使用は、虫による食害被害の増加につながる可能性がある。殺菌剤は標的とする菌類だけでなく、植物や昆虫に共生する有益な微生物も排除してしまう。これにより、植物の抵抗力が低下し、害虫に対する脆弱性が増す。さらに、殺菌剤は昆虫の免疫系を抑制し、病原体への感染リスクを高める。また、殺菌剤によって天敵が減少すると、害虫の個体数が増加する可能性もある。これらの要因が複合的に作用し、殺菌剤の使用が結果的に害虫の発生を助長し、食害被害の増加につながるケースが観察されている。したがって、殺菌剤の使用は慎重に検討し、必要最小限に抑えることが重要である。

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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。

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美味しい野菜は虫に食われにくい、という論理を香気成分から解説した記事です。植物は害虫や病原菌から身を守るため、青葉アルコールなどの香気成分を生成します。この香気成分は野菜の味や香りを良くする重要な要素です。つまり、食味の優れた野菜は、害虫に強い傾向があると言えます。「虫に食われる野菜は安全でおいしい」という通説は誤りで、香気成分を持つ野菜こそ高品質で美味しい可能性が高いのです。ただし、農薬使用の是非については別の記事で議論されています。

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ヨトウガは長距離移動する害虫で、特にハスモンヨトウは季節風に乗って中国大陸から日本へ飛来し、農作物に甚大な被害をもたらす。飛来数は気象条件に左右され、台風や偏西風の影響を受ける。卵は数百個単位の塊で産み付けられ、幼虫は成長段階によって食害の仕方が変化し、成長すると夜行性になるため防除が難しくなる。薬剤抵抗性を持ち、広食性のため様々な作物を食害する。そのため、飛来予測や防除対策の確立が重要となる。近年、フェロモントラップによる発生予察や性フェロモン剤による交信撹乱、Bt剤、天敵利用など、様々な防除技術が開発されている。

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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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自然免疫、特に好中球の機能向上に有効な食品を探る記事。好中球は活性酸素(次亜塩素酸、スーパーオキシド、過酸化水素)を産生し殺菌するが、その生成に関わる酵素の補酵素や活性酸素の過剰産生による弊害、スーパーオキシドから過酸化水素への変換メカニズムが不明点として挙げられる。活性酸素の産生と恒常性維持に関わる栄養素を含む食品、特に生鮮野菜の重要性が示唆されている。ただしウイルス感染時には好中球ではなくNK細胞が活躍するため、対策は異なる。

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蜂蜜の甘さと保存性の鍵は、糖、特にフルクトースにある。フルクトースは吸湿性が高く蜂蜜の粘度を高め、微生物の生育を抑制する。また、グルコースオキシダーゼが生成する過酸化水素も、蜂蜜の抗菌作用に寄与する。蜂蜜には糖以外にも、酵素を含むタンパク質やミネラルが含まれ、酵素活性を通じて蜂蜜の組成が変化し続ける。つまり、蜂蜜の特性は、ミツバチ由来の酵素や成分の相互作用によって維持されている。

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殺菌剤の使用は、天敵の減少を通じて作物への食害被害を増加させる可能性がある。野外実験では、殺菌剤散布区でテントウムシの個体数が減少し、アブラムシの密度が増加、結果としてダイズの食害被害が増大した。同様に、殺菌剤はハダニの天敵であるカブリダニを減少させ、ハダニ密度を増加させる。これらの事例は、殺菌剤が害虫の天敵を排除することで、間接的に食害被害を増幅させる可能性を示唆している。つまり、殺菌剤による病害防除効果と引き換えに、害虫管理の複雑化というトレードオフが存在する。

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殺菌剤の使用は、植物の表面にいる氷核活性細菌を減らし、昆虫の耐寒性を高め、食害被害を増加させる可能性がある。ある研究では、アーバスキュラー菌根菌（AM菌）と共生した植物は、葉食性昆虫の食害を受けにくく、逆に殺菌剤を使用した区画では食害が増加した。AM菌との共生は、植物のリン酸吸収効率向上よりも、防御反応に関わる二次代謝産物の影響が大きいと考えられる。つまり、ヨトウガなどの害虫対策には、病原菌の発生を抑え、植物の抵抗力を高めることが重要となる。これは、家畜糞堆肥の使用を避け、土壌微生物のバランスを整えることにも繋がる。

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野菜の美味しさは、甘味、うま味などの呈味成分に加え、食感や香り、さらにはポリフェノールと食物繊維のバランスで決まる。ポリフェノールは渋みや苦味、エグ味などの不快な味に関与する一方、抗酸化作用など人体に有益な効果も持つ。食物繊維は食感に関与し、腸内環境を整える役割も担う。最適なポリフェノールと食物繊維のバランスは野菜の種類や個人の嗜好によって異なり、過剰摂取は風味を損なったり、栄養吸収を阻害する可能性もある。美味しさはこれらの要素が複雑に絡み合い、個々の味覚によって感じ方が異なる主観的なものと言える。

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草生栽培は、害虫防除に有効な可能性を秘めている。高齢農家は雑草を増やすと害虫も増えると考えるが、抵抗性誘導で害虫を防除できる。草が傷つくとジャスモン酸が合成され、ジャスモン酸メチルとして周辺に伝播し、作物の抵抗性を向上させる。スパイダーモアなどで通路の草を刈り、損傷させることで抵抗性誘導を促せる。刈る草も健康的に育てるため、肥料を与えて発根を促進するのが良い。ネギの畝間にマルチムギを生やすとアザミウマの被害が減った事例もあり、草を生やすこと自体が良い刺激になる可能性がある。ただし、草生栽培を行う前に、土壌を良い状態にしておくことが重要である。

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コガタルリハムシは成虫で10ヶ月もの長期休眠を行う。休眠中は休眠特異的ペプチドDiapausinを発現させるが、その機能は謎が多い。Diapausinは昆虫病原菌には効果がないのに、植物病原菌の生育を抑制する。さらに、Diapausinの発現量を減らしても休眠に影響がないことから、休眠維持のためではなく、土壌微生物との相互作用に関与している可能性が示唆されている。休眠中のエネルギー消費を考えると、Diapausin合成には何らかの重要な役割があると推測され、更なる研究が期待される。

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アミノ酸が植物病害、特に青枯病の予防に効果を持つ可能性が示唆されている。トマトでは酵母抽出液中のヒスチジンが青枯病の発病を抑える効果があり、アミノ酸肥料自体が予防効果を持つ可能性が出てきた。一方、イネではグルタミン酸が抵抗性を向上させる。グルタミン酸豊富な黒糖肥料はイネの青枯病予防に有効で、サリチル酸と同様の予防効果の伝播も期待できる。このことから、単子葉植物の緑肥マルチムギに黒糖肥料を与えることで、予防効果を高められる可能性がある。

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アブラナ科残渣すき込みによる土壌復活効果の考察から、トウモロコシ由来のフィトアンシピンDIMBOAに着目。DIMBOAは根から分泌され抗菌作用と有益根圏微生物の増殖促進効果を持つ。これを青枯病対策に応用するため、深根性緑肥ソルガムの活用を提案。ソルガム栽培によりDIMBOAを土壌深くに浸透させ、青枯病菌抑制と健全な根圏環境構築を目指す。しかし、果菜類栽培期間との兼ね合いが課題。解決策として、栽培ハウスと休耕ハウスのローテーションを提唱。休耕ハウスで夏にソルガムを栽培し、秋〜春に他作物を栽培する。連作回避で青枯病抑制と高品質果菜収穫を両立できる可能性を示唆。ただしDIMBOAの他作物病原菌への効果は未検証だが、有益根圏微生物の活性化による効果も期待できる。

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虫に食害されやすいアブラナ科植物とそうでないものの違いは、食害時に生成される防御物質イソチオシアネートの合成能力の差にある可能性が高い。イソチオシアネート合成には、材料のグルコシノレートと酵素ミロシナーゼが必要だが、グルコシノレートは硫黄があれば普遍的に合成されるため、ミロシナーゼの活性が鍵となる。試験管内での実験では、カリウムイオンとビタミンCがミロシナーゼ活性を高めることが示されている。 カリウムが不足すると植物の養分吸収能力が低下するため、イソチオシアネート合成にも影響する可能性がある。つまり、食害を受けにくい株はカリウムが十分に供給されていると考えられる。米ぬか施肥によるカリウム補給と土壌改良は、植物の防御機構強化に繋がる有効な手段かもしれない。

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アブラナ科植物は、害虫から身を守るため、グルコシノレートとミロシナーゼという物質を別々の細胞に蓄えています。植物体が損傷すると、これらが反応して毒性のあるイソチオシアネートが生成されます。チョウ目の幼虫は、このイソチオシアネートを無毒化するのではなく、生成自体を阻害することで食害を可能にしています。つまり、幼虫の消化液中の酵素がグルコシノレートに作用し、ミロシナーゼとの反応を阻断するのです。ただし、チョウ目の幼虫が他の解毒経路を持っている可能性は否定できません。また、ホウレンソウは根が傷つけられると、昆虫の変態を阻害するファイトエクジステロイドという物質を生成することがわかっています。

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土壌消毒剤ダゾメットは、土壌中で分解されメチルイソチオシアネート(MITC)を生成することで殺菌・殺虫作用を発揮する。MITCは生物の必須酵素の合成阻害や機能停止を引き起こす。ダゾメットはクロルピクリンに比べ使用頻度が高い。MITCはアブラナ科植物が害虫防御に生成するイソチオシアネート(ITC)の一種であり、ジャスモン酸施用で合成が促進される。ITCの殺虫作用に着目すると、緑肥カラシナを鋤き込むことでダゾメット同様の効果が期待できる可能性がある。これは、カラシナの葉に含まれる揮発性のITCが土壌に充満するためである。土壌還元消毒は、米ぬかなどを土壌に混ぜ込み、シートで覆うことで嫌気状態を作り、有害微生物を抑制する方法である。この方法は、土壌の物理性改善にも効果があり、環境負荷も低い。

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ヨトウガの幼虫対策として、殺虫剤以外の方法を検討。植物ホルモンであるジャスモン酸は食害虫の消化酵素を阻害する効果があるが、農薬としては多くの作物で使用できない。そこで、植物の抵抗性を高める「全身誘導抵抗性」に着目。特に、根圏微生物との共生によって誘導される抵抗性は、葉が食害されなくても発動する。そのため、発根量を増やし、土壌微生物との共生を促すことが重要となる。具体的な方法としては、草生栽培の効率化などが挙げられる。

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アザミウマの食害を軽減するために、ジャスモン酸の活用が有効である。シロイヌナズナを用いた研究では、ジャスモン酸を事前に散布することで、アザミウマの食害が大幅に減少した。これは、ジャスモン酸が植物の誘導防御を活性化し、忌避物質であるイソチオシアネートの合成を促進するためである。ジャスモン酸はα-リノレン酸から合成される植物ホルモンであり、べと病や疫病の予防にも効果が期待される。ただし、環境ストレス下ではジャスモン酸の効果が低下する可能性があるため、栽培環境の管理も重要となる。他の作物でも同様のメカニズムが期待されるため、食害および病害予防にジャスモン酸の活用は有効な手段となり得る。

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野菜の美味しさ成分の一つ、ポリアミン、特にプトレシンについて解説した記事です。プトレシンはオルニチンから合成され、植物体内ではポリアミン酸化酵素によって分解されて過酸化水素を生成し、これが植物の生体防御（気孔開閉、細胞壁強化、免疫）に関与します。ポリアミンは貝やダイズに多く含まれ、過剰摂取でなければ人体にも良い影響がある可能性が示唆されています。さらに、ポリアミンは植物の高温、低温、塩、浸透圧、カリウム欠乏、低酸素といった様々なストレス軽減にも関与しており、アミノ酸肥料と微量要素でストレス回避できる可能性についても触れられています。

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植物は、傷つけられるとグルタミン酸を全身に伝達し、防御反応を引き起こす。グルタミン酸は動物の神経伝達物質と同じ役割を果たし、カルシウムイオンの流入を引き起こすことでシグナルを伝播する。この仕組みは、動物の神経系に比べて遅いものの、植物全体に危険を知らせる効果的なシステムである。さらに、グルタミン酸はジャスモン酸の合成を促進し、防御関連遺伝子の発現を誘導する。これは、傷ついた葉だけでなく、他の葉も防御態勢を取ることを意味し、植物全体の生存率向上に貢献する。この発見は、植物の洗練された情報伝達システムの一端を明らかにし、植物の知覚と反応に関する理解を深めるものである。

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トウガラシの辛味成分カプサイシンは、バニリル基と脂肪酸が結合した構造を持つ。バニリル基は、シキミ酸経路でフェニルアラニンからカフェ酸を経てバニリンが合成され、さらにバニリンにアミノ基転移酵素の働きでアミノ基が付加されてバニリルアミンとなる。一方、脂肪酸は炭素数10の不飽和脂肪酸が合成される。最終的にバニリルアミンと脂肪酸が結合し、カプサイシンが生成される。

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植物におけるカロテノイド生合成は、IPPとDMAPPを前駆体として非メバロン酸経路またはメバロン酸経路で進行する。最終生成物はカロテノイドであり、様々な構造と機能を持つ。例えば、光合成の補助色素や抗酸化物質として働く。カロテノイド生合成の制御は、代謝工学的手法で遺伝子発現を操作することで可能となる。これにより、特定カロテノイドの増産や新規カロテノイドの創出が可能となる。栄養価向上や産業利用などへの応用が期待されている。

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牛糞堆肥は土壌の乾燥ストレス軽減に効果的な資材である。土壌中の有機物量増加による保水性向上、土壌構造の改善による水浸透性の向上、そして微生物相の活性化による養分保持力の向上が、乾燥ストレス耐性向上に繋がる。化学肥料中心の農業では土壌有機物が減少し、乾燥に脆弱になる。牛糞堆肥は持続可能な農業を実現するための重要なツールとなる。しかし、効果的な活用には土壌の状態や施用量を適切に管理する必要がある。

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イネの根から分泌されるモミラクトンは、抗菌性やアレロパシー活性を持ち、いもち病耐性向上など栽培効率化への応用が期待されています。調査によると、モミラクトンBは競合植物（イヌビエなど）が周囲にいると分泌量が増加する他、植物の防御反応に関わるジャスモン酸や、生体防御反応を誘導するエリシター（カンタリジンなど）によっても分泌が促進されることが示されています。紫外線や重金属、栄養欠乏も分泌増加要因とされており、これらの知見は将来的な農業技術への貢献が期待されます。

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A-nokerさんから佐賀県太良町産のアスパラガスを頂き、その美味しさに感動。同封のお便りでアスパラガス酸について触れられており、更に書籍でその興味深い効能を知った。アスパラガス酸は、抗線虫・抗真菌作用や他の植物の生育阻害活性を持つ。また、その関連物質であるジヒドロアスパラガス酸は抗酸化作用やメラニン生成阻害活性を、アスパラプチンは血圧降下作用を持つため、医療や化粧品への応用が期待されている。アスパラガス酸の生合成経路には未解明な点が多く、今後の研究が待たれる。

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二次代謝産物とは、一次代謝過程で必須ではないが、植物の生存や成長に有益な化合物のこと。主に保護やコミュニケーションに使用される。例として、色素は植物に色を与え、捕食者や病原体から保護し、また花粉を運ぶ動物に視覚的シグナルを送る。また、香りや味を与えるテルペノイドは、虫を寄せたり、捕食者を遠ざける。さらに、病原体に対する防御作用を持つアルカロイドや、紫外線から保護するフラボノイドも二次代謝産物である。

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農研機構の研究では、タバコ由来の「ロリオライド」がナミハダニを始めとする害虫の生存率・産卵数を低下させることが明らかになりました。ロリオライドは殺虫作用を持たず、プラントアクティベータとして働きます。これは、作物の害虫に対する防御反応を示唆しています。 ロリオライドはカロテノイドを起源とし、カロテノイドが分解される際に生じます。植物は、害虫に対する防御反応の一環として、ロリオライドなどのプラントアクティベータを使用している可能性があります。この研究は、害虫防除のための新たな戦略につながる可能性があります。

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ブドウの色は、プロアントシアニジンと呼ばれるポリフェノール色素による違いが原因と推測される。赤いブドウはプロアントシアニジンを合成する遺伝子が活性化されているが、白いブドウでは特定の遺伝子が抑制されているため、赤い色素が合成できない。 同様に、黒大豆と黄大豆の色素の違いも、プロアントシアニジン合成の遺伝子発現の違いによる可能性がある。黒大豆の黒い色はプロアントシアニジンによるものだが、黄大豆ではこの色素合成に関わる酵素が一部失われたために、黒い色素が合成できなくなったと考えられる。 この仮説を検証するための実験には、遺伝子を操作した植物を使用することが考えられる。

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緑茶と紅茶は同じ茶葉だが、酵素的褐変の有無で異なる。緑茶は酵素を失活させ褐変を防ぎ、旨味成分のテアニンを多く含む新芽を使う。紅茶は酵素を働かせカテキンを重合させるため、成長した葉が適している。テアニンは新芽に多く、成長と共にカテキンが増える。カテキンは二次代謝産物であり、紅茶製造は植物の代謝過程の一部を切り出したものと言える。

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パルミジャーノ・レジャーノを購入し、長期熟成チーズに現れるチロシンの結晶を観察した。30ヶ月熟成のため高価だが、旨味成分であるグルタミン酸増加の目安となるチロシン結晶を実際に見てみたかった。切り分けたチーズには白い粒子が確認でき、接写で結晶らしきものを観察。結晶周辺の隙間はタンパク質分解で生じた可能性がある。チロシンは疎水性アミノ酸で微苦だが、その性質が結晶化に関係しているかもしれない。チロシンは様々な食品や栽培に関する情報でよく見かける物質である。

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この記事では、ハッショウマメ（ムクナ）というマメ科植物のアレロパシー作用について解説しています。ハッショウマメはL-ドパという物質をアレロケミカルとして分泌します。L-ドパは神経伝達物質ドーパミンやアドレナリンの前駆体で、広葉雑草の生育阻害や昆虫の殻の硬化阻害といった作用を持ちます。人間は体内でチロシンからL-ドパを合成できるため、摂取の必要はありません。アレロパシーに関する書籍「植物たちの静かな戦い」も紹介されており、農業における緑肥活用の可能性を示唆しています。関連として、ヒルガオ科植物の強さについても言及されています。

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ネギとマルチムギ（コムギ）の混作で、劣悪土壌の改善、アザミウマ防除、ネギ生育向上に成功した事例から、コムギのアレロパシー物質DIMBOAに着目。DIMBOAは広範囲の病原体への抗生物質だが、土壌への吸着で活性を失う可能性がある。そこで、緑肥マルチムギの効果を高める施肥設計を提案。次作の基肥と共に堆肥を投入し、緑肥の生育環境を整える。さらに、黒糖肥料を追肥することで、糖供給によるDIMBOAの土壌吸着促進と、アミノ酸・金属による成長促進を図る。つまり、緑肥を衰退した環境に植えるのではなく、堆肥と黒糖肥料で積極的に生育を促し、アレロパシー効果を最大限に活かす戦略。同時に、コウジカビがアレロケミカルを宿主にとって無毒で有益な物質に変換する可能性にも言及。

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作物の根はフラボノイドを分泌し、枯草菌がそれを認識して根の周りにバイオフィルムを形成する。このバイオフィルムは他の微生物の侵入を防ぎ、根の病気を抑制する。枯草菌は鉄や銅の吸収を促進するシデロフォアも分泌する。有効な枯草菌の増殖には土壌の排水性と保水性が重要であり、フラボノイド合成に必要なフェニルアラニンと微量要素も重要となる。さらに、バチルス属細菌は病原菌のクオルモンを分解する能力も持つため、病害抑制に貢献する。良好な土壌環境は、これらのメカニズムを通じて作物の病害発生率を低減する。

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卵の殻は物理的な防御だけでなく、化学的な防御機構も備えている。卵白に含まれるオボトランスフェリンは鉄と結合し、細菌の増殖を抑制する。リゾチームは細菌の細胞壁を破壊する酵素である。オボアルブミンは加熱で変性し、細菌を包み込んで不活性化する。さらに、卵殻膜にも抗菌作用がある。卵は多重防御システムにより、胚を微生物から守っている。特に、リノール酸は酸化しやすく発がん性物質に変化する可能性があるため、抗酸化作用を持つフェニルプロパノイド類との併用が重要となる。

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施肥設計の見直しで農薬防除の回数を減らせるという記事は、窒素過多による作物の徒長が病害虫発生の主要因であると指摘しています。窒素過多は細胞壁を薄くし、害虫の侵入を容易にする上、アミノ酸合成に偏り、病害虫抵抗性物質の生成を阻害します。適切なカリウム、カルシウム、マグネシウムなどの施肥は細胞壁を強化し、病害虫への抵抗力を高めます。また、微量要素の不足も抵抗力低下につながるため、土壌分析に基づいたバランスの取れた施肥設計が重要です。これにより、作物の健全な生育を促進し、農薬への依存度を減らすことが可能になります。

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ポリフェノールの一種、フェニルプロパノイド類について解説。フェニルアラニンが脱アミノ化されて生成されるケイヒ酸を基とする化合物群である。植物体内での役割は既出のため割愛し、ヒトへの健康効果として抗酸化作用、α-グルコシダーゼ阻害作用、リノール酸自動酸化阻害作用などが挙げられる。続く章ではα-グルコシダーゼについて掘り下げる。

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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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植物にとってビタミンB6、特に活性型であるピリドキサールリン酸(PLP)は、紫外線ストレスへの防御に重要な役割を果たす。PLPはシステインとヘムの生合成に関与し、これらは抗酸化酵素（グルタチオンペルオキシダーゼ、アスコルビン酸ペルオキシダーゼ、カタラーゼ）の構成要素となる。これらの酵素は紫外線によって生成される活性酸素の除去に働く。さらにPLP自体も活性酸素と反応する。また、PLPはグルタミン酸からGABAへの変換にも関与する。システインやヘムは他の代謝経路でも重要であるため、ビタミンB6は紫外線耐性以外にも様々な機能を持つと考えられる。

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藍藻の一種 *Synechococcus elongatus* が産生する希少糖7-デオキシセドヘプツロース (7dSh) は、植物のシキミ酸経路を阻害する。シキミ酸経路は芳香族アミノ酸や特定の植物ホルモンの合成に必須であるため、7dShは植物の生育を阻害する。この作用は除草剤グリホサートと類似しており、シロイヌナズナを用いた実験で生育阻害効果が確認された。7dShは酵母など他の生物にも影響を与える。微細藻類である藍藻の研究はこれまで困難だったが、急速な研究進展により、7dShのような新規化合物の発見につながり、除草剤開発などへの応用が期待される。

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石灰窒素の成分シアナミドは生物にアセトアルデヒドを蓄積させ、毒性を示す。酵母はこの毒性に対し、①NADPHを用いたオレイン酸増加、②グルタチオンによるアセトアルデヒド回収、という二つの防御策を持つ。①は糖からのエネルギー産生を抑制し、代わりにNADPH合成経路を活性化、オレイン酸を増やすことで耐性を得る。②はグルタチオンがアセトアルデヒドと結合し無毒化する。アセトアルデヒドはタンパク質とも結合し、重要な生理機能を阻害、死滅に至る可能性もある。

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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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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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サナギタケは、昆虫に寄生する冬虫夏草の一種。その胞子の在り処を探るため、地面に接する部分に注目した。土壌に含まれる菌のコロニー形成を阻害する寒天培地を用いて、サナギタケ菌糸の生育と胞子形成を観察。結果、サナギタケの菌糸は培地上で伸長し、子実体を形成、胞子を放出した。これは、サナギタケの胞子が土壌中ではなく、空気中に存在し、宿主となる昆虫に付着することで感染することを示唆している。さらに、サナギタケが寄生する昆虫の生態を考慮すると、胞子は地表付近に多く存在する可能性が高いと考えられる。

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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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サナギタケ由来の物質コルジセピンは、抗腫瘍効果を持つ。コルジセピンはアデノシンと構造が酷似しており、ガン細胞のDNA複製時にアデノシンの代わりに取り込まれる。しかし、コルジセピンはアデノシンとは異なり3'位にヒドロキシ基を持たないため、DNAの二重螺旋構造が不安定化し、ガン細胞の増殖が抑制される。興味深いことに、コルジセピンは正常細胞や有益な微生物には影響を与えない選択的増殖抑制作用を示す。これは、昆虫に寄生するサナギタケが、宿主の防御反応に対抗するために産生した物質であるコルジセピンが、昆虫の細胞増殖のみを阻害するよう進化したためと考えられる。実際に、昆虫に感染したサナギタケの子実体の方が、人工培養されたものよりもコルジセピンを高濃度で含む。

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乳酸菌が生成するL-β-フェニル乳酸は植物の発根を促進する。新潟大学農学部研究報告の論文によると、植物ホルモンのオーキシンは亜鉛との相互作用で発根を促進し、同様にサリチル酸も発根に関与する。これらは芳香族アミノ酸を基に合成される。さらに、スノーシード社の資料では、トリプトファン（オーキシンの前駆体）とフェニル乳酸の混合により、相乗的に不定根形成が促進されることが示された。つまり、トリプトファン、フェニル乳酸、亜鉛の組み合わせは発根促進に有効である。

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イネ科緑肥、特にペレニアルライグラスの活用によるヨトウムシ防除の可能性について考察している。ペレニアルライグラスに共生するグラスエンドファイトのアルカロイドはヨトウムシへの効果が不明なため、ヨトウムシの天敵に着目。農研機構の研究では、ネギ栽培におけるムギの間作が、クモやカメムシなどの天敵を呼び寄せ、ヨトウムシ防除に効果があったと報告されている。これを踏まえ、作物へのヨトウムシの到達を防ぐために、天敵が住み着くムギの間作が有効だと結論づけている。ペレニアルライグラスは多湿に弱く窒素要求量が多いため、通路ではなく圃場の周囲に植えるのが適切であると考え、通路にはマルチムギ、周囲にはペレニアルライグラスという二段構えの防除体系を提案している。

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バリダマイシンAは菌のトレハロース分解酵素を阻害する農薬である。トレハロースは高ストレス環境下で菌がグルコースから合成し、タンパク質の安定化に利用する。普段はエネルギー源であるグルコースを、ストレス下では安定化のためにトレハロースに変換し、ストレスから解放されると分解して再びグルコースに戻す。バリダマイシンAはこの分解を阻害することで、菌を餓死させる。 しかし、菌にとって低ストレス環境下ではトレハロースは合成されないため、バリダマイシンAの効果は疑問視される。作物感染時は、作物の防御反応により菌にとって高ストレス環境となる可能性が高いため、バリダマイシンAは有効と考えられるが、低ストレス環境下での効果は不明である。

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この記事では、光合成の明反応に関わる必須元素を解説しています。明反応は、水から電子を取り出しNADPHを生成する過程で、マンガンクラスターが水の分解にマンガンを必要とすることを説明しています。さらに、光化学系ⅠとⅡではクロロフィルが光エネルギーを吸収するためにマグネシウムが必須であることを述べています。加えて、高エネルギー反応に伴う活性酸素対策としてカロテノイドが存在し、βカロテンは炭素と水素のみで構成されていると補足しています。これらの元素の供給が光合成、ひいては植物の生育に不可欠であることを示唆しています。

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露地野菜の連作障害を防ぐため、輪作に水田稲作を取り入れる意義を解説。連作により特定養分の枯渇、病害虫の増殖、土壌物理性の悪化が生じる。水田化は、湛水による還元状態で土壌病害虫を抑制し、有機物の分解促進と養分バランスを整える。水稲の根は土壌物理性を改善し、後作の野菜生育を促進。さらに、水田転換畑の交付金制度を活用すれば、経済的メリットも得られる。水田稲作は連作障害回避の有効な手段であり、持続可能な農業経営に貢献する。

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植物の銅欠乏は、目に見えにくい問題です。銅はリグニンの合成に関わり、植物の防御力を高めます。また、腐植蓄積にも関与し、健全な発根を促進します。しかし銅の必要量は微量で、主要肥料にも含まれないため、土壌中の銅は不足しがちです。特に畑作では、鉱物由来の銅が供給されにくいため、欠乏が深刻化します。銅欠乏の初期症状は防御力の低下で、害虫の食害や、それに続く病原菌の侵入として現れます。つまり、害虫被害や病気の発生は、銅欠乏の指標となる可能性があります。

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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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倒木の分解過程で、難分解性のリグニンがセルロースを覆っているため、多くの微生物はセルロースを利用できない。リグニンを分解できるのは白色腐朽菌と褐色腐朽菌で、この記事では白色腐朽菌に焦点を当てている。白色腐朽菌は木材に白い菌糸を張り巡らせ、リグニンを分解することで木を脆くする。リグニン分解後、セルロースを分解してエネルギーを得てキノコを形成する。その後、セルロースを好むトリコデルマ属菌が現れ、白色腐朽菌と競合が始まる。この競合が堆肥作りにおいて重要となる。

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露地ネギの畝間に緑肥マルチムギを導入したところ、ひび割れ多発土壌が改善し、ネギの生育も向上した。ひび割れの原因は腐植不足と水溶性成分蓄積(高EC)だが、マルチムギはこれらの問題を解決する。マルチムギは活性アルミナを無害化し、養分を吸収、土壌を柔らかくして排水性を向上させる。これにより、作物の発根が促進され、高EC土壌でも生育が可能になる。マルチムギとの養分競合も、基肥を発根促進に特化し、NPKを追肥で施すことで回避できる。結果として、発根量の増加は微量要素の吸収を促し、病害虫への抵抗性向上に繋がる。

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トチノキの実のアクの正体は、タンニンとサポニンである。特にサポニンは、界面活性作用で細胞膜を破壊する性質を持ち、人体に毒性がある。このため、生食はできない。しかし、縄文時代の人々は灰汁を用いたアク抜き方法を発見し、トチノキの実を貴重なデンプン源として利用した。サルでさえ食べないトチノキの実を、人は灰の活用によって食料とした。囲炉裏から得られる灰は、暖をとるだけでなく、食料貯蔵にも役立ち、人類の文化発展に貢献したと言える。

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バリダマイシンAは、トレハロース分解阻害による殺菌作用を持つ農薬だが、植物の抵抗性（SAR）も誘導する。ネギ等の切断収穫後の消毒に慣習的に用いられるが、これはSAR誘導による予防効果と合致する。SAR誘導剤であるプロベナゾールと同様に、バリダマイシンAもサリチル酸の上流で作用すると推定される。植物の免疫は防御タンパク質の合成によるもので、農薬に頼る前に栽培環境や施肥を見直すことが重要である。適切な施肥設計と緑肥活用による土壌環境調整は、農薬の使用回数削減に繋がる。

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植物の細胞壁成分リグニン合成は、複数の金属酵素が関わる複雑な過程である。リグニンモノマー(モノリグノール)はペルオキシダーゼ(鉄)もしくはラッカーゼ(銅)により酸化され、重合を繰り返してリグニンになる。モノリグノールはベンゼン環を持ち、フェニルプロパノイドに分類される。フェニルプロパノイドは芳香族アミノ酸であるフェニルアラニンから合成され、その前段階として光合成(マンガン、鉄が必要)や、シロヘム(鉄)が関与するアミノレブリン酸合成経路が重要となる。このように、リグニン合成は鉄、銅、マンガン等の金属、そして光合成産物が必須である。

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イチゴの鮮やかな紅色はアントシアニンによるもので、品種に関わらず、シアニジン-3-モノグルコシド、ペラルゴニジン-3-モノガラクトシド、ペラルゴニジン-3-モノグルコシド、シアニジン、ペラルゴニジンの5種類が確認されている。これらのアントシアニンは、フェニルアラニンとマロニルCo-Aから合成される。フェニルアラニンは植物の防御機構にも関与するアミノ酸である。アントシアニンは抗酸化物質としての働きも知られている。

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作物の病原性細菌は、クオラムセンシング（QS）と呼ばれる細胞間コミュニケーション機構を用いて、集団密度を感知し、協調的に病原性を発揮する。QSは、シグナル分子であるオートインデューサー（AI）の濃度変化によって制御される。AI濃度が一定閾値を超えると、細菌集団はバイオフィルム形成、毒素産生、運動性制御など、様々な病原性因子を一斉に発現し、植物に感染する。 軟腐病菌は、N-アシルホモセリンラクトン（AHL）と呼ばれるAIを利用したQSシステムを持つ。AHLの産生を阻害することで、軟腐病菌の病原性を抑制できる可能性がある。また、植物側も細菌のQSを妨害する機構を備えている場合があり、これらを活用した新たな病害防除法の開発が期待されている。

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京都農販は、こと京都の社内研修でネギの軟腐病予防について講演しました。こと京都からの要望は、ネギ軟腐病予防に関する最新の研究論文に基づいた情報の提供でした。 講演では、軟腐病菌の侵攻阻止メカニズムと、有効な予防薬がない現状における肥料の活用や植物生理、特にシグナルの理解の重要性を強調しました。防御ホルモンであるサリチル酸に着目し、植物の抵抗性を高める戦略についても解説しました。現在、京都のネギ栽培に適した農薬は認可されておらず、肥料の効果的な活用や植物シグナルの操作による効率的な予防法の開発が今後の課題となっています。

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作物の病原性細菌は、クオラムセンシング（QS）という細胞間コミュニケーション機構を用いて、集団での病原性発現を制御している。QSは、細菌が分泌するシグナル分子（オートインデューサー）の濃度を感知することで、集団密度を認識し、特定の遺伝子発現を協調的に制御する仕組みである。病原性細菌は、QSを介して毒素産生、バイオフィルム形成、運動性などを制御し、植物への感染を効率的に行う。一方、植物は細菌のQSシグナルを認識し、防御応答を活性化することで抵抗性を示す場合もある。そのため、QSを標的とした新たな病害防除戦略の開発が期待されている。具体的には、QSシグナルの分解、シグナル認識の阻害、QS関連遺伝子の発現抑制などが挙げられる。

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植物はサリチル酸(SA)というホルモンで病原体への防御機構を活性化します。SAは病原体感染部位で生合成され、全身へシグナルを送り、抵抗性を誘導します。この抵抗性誘導は、病原関連タンパク質(PRタンパク質)の蓄積を促し、病原体の増殖を抑制します。PRタンパク質には、病原体の細胞壁を分解する酵素や、病原体の増殖を阻害する物質などが含まれます。SAは、植物免疫において重要な役割を果たす防御ホルモンです。プロベナゾールはSAの蓄積を促進し、植物の防御反応を高めます。

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植物は、病原菌などから身を守るため、サリチル酸とジャスモン酸という2つのホルモンを使い分けています。サリチル酸は、主に細菌やウイルスなどの病原体に対する防御に関与し、PRタンパク質などの抗菌物質の産生を促します。一方、ジャスモン酸は、昆虫の食害や細胞傷害などに対する防御に関与し、プロテアーゼインヒビターなどを産生して防御します。これらのホルモンは、それぞれ異なる防御機構を活性化しますが、互いに拮抗作用を持つため、バランスが重要です。つまり、サリチル酸系の防御機構が活性化すると、ジャスモン酸系の防御機構が抑制されるといった具合です。そのため、特定の病害対策として一方のホルモンを活性化させると、他の病害に対して脆弱になる可能性があるため、注意が必要です。

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植物の免疫機構において、ペプチドの一種であるシステミンがホルモン様の役割を果たす。傷害を受けた植物はシステミンを合成し、他の器官へ輸送する。システミンを受容した細胞は防御ホルモンであるジャスモン酸を合成し、殺傷菌に対する防御応答を開始する。これは、生きた細胞に寄生する菌に対するサリチル酸とは異なる機構である。システミンや防御タンパク質の合成にはアミノ酸が利用され、ジャスモン酸合成にもアミノ酸から作られる酵素が関与するため、植物の免疫においてアミノ酸は重要な役割を担っていると言える。

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植物体内では、グルタミン酸からGABA（γ-アミノ酪酸）が合成される。GABAは細胞内pHの調節、浸透圧調節、防御物質、シグナル物質など様々な機能を持つ。グルタミン酸からGABAへの変換はプロトン消費反応であるため、細胞質の酸性化時にGABA生成が促進され、pHが上昇する。グルタミン酸は酸性アミノ酸だが、GABAは側鎖のカルボニル基が脱炭酸により除去されるため酸性ではなくなる。この反応とプロトンの消費により細胞内pHが上昇する。GABA生成は細胞内pHの調整機構として機能している。

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果実内発芽は、土壌中のカリウム欠乏が原因で発生する。カリウムは植物の浸透圧調節や酵素活性に不可欠であり、不足すると果実の糖度低下や組織の脆弱化を引き起こす。結果として、種子が果実内で発芽しやすい環境が整ってしまう。果実内発芽を防ぐためには、土壌への適切なカリウム供給が重要となる。土壌分析に基づいたカリウムの施肥管理や、カリウムを多く含む肥料の利用が有効である。

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植物と土壌微生物は共生関係にあり、互いに利益を与え合っている。植物は光合成産物を微生物に提供し、微生物は植物が必要とする栄養素を供給する。特に、植物の根圏は微生物の活動が活発な場所で、植物は根から分泌物を出して特定の微生物を集め、独自の微生物叢を形成する。窒素固定細菌は空気中の窒素を植物が利用できる形に変換し、菌根菌はリン酸などの栄養吸収を助ける。また、植物成長促進根圏細菌(PGPR)は植物ホルモンを産生したり、病原菌から植物を守ったりするなど、様々な形で植物の成長を促進する。このように、植物と土壌微生物の相互作用は植物の生育に不可欠である。

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植物ホルモンのサリチル酸生合成の解明をきっかけに、芳香族アミノ酸であるチロシンとフェニルアラニンの関係が注目された。チロシンはベンゼン環にヒドロキシ基を持つのに対し、フェニルアラニンは持たない。動物ではフェニルアラニンからチロシンが合成される。植物では、シキミ酸経路においてシキミ酸からプレフェン酸を経て、チロシンとフェニルアラニンが合成される。また、サリチル酸生合成に関わるコリスミ酸もシキミ酸経路で生成される。シキミ酸経路は植物色素、リグニン、ABAなど様々な物質の合成に関与している。

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植物ホルモンのサリチル酸は、病原菌感染時に植物体内で合成され、免疫応答を誘導するシグナル分子として働く。サリチル酸はフェニルアラニンまたはコリスミ酸から生合成される。病原菌侵入時に増加し、防御機構を活性化する酵素群の合成を促す。また、メチル化により揮発性となり、天敵を誘引したり、近隣植物の免疫を活性化させる可能性も示唆されている。この作用はプラントアクティベーターという農薬にも応用されている。

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野菜の切り口の苦味は、植物が外敵から身を守るための防御機構によるものです。苦味の元となる化合物は、主にポリフェノール類やテルペノイド類で、これらはファイトアレキシンと呼ばれる物質群に属します。ファイトアレキシンは、植物が病原菌や害虫の攻撃を受けた際に生成される抗菌・抗毒作用を持つ物質です。 野菜を切ると、細胞が破壊され、内部に存在する酵素と基質が反応し、ポリフェノールやテルペノイドが生成されます。例えば、ゴボウの苦味はポリフェノールの一種であるクロロゲン酸によるものです。また、アクと呼ばれる褐変現象も、ポリフェノールが酸化酵素と反応することで起こります。 これらの苦味成分は、人間にとっては必ずしも悪いものではなく、抗酸化作用や抗炎症作用など、健康に beneficial な効果を持つ場合もあります。しかし、過剰摂取は消化器系への負担となる可能性もあるため、適量を摂取することが重要です。

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硝酸態窒素は植物にとって主要な窒素源だが、過剰に吸収されると酸化ストレスを引き起こす。植物は硝酸態窒素をアンモニア態窒素に変換して利用するが、この過程で活性酸素種が発生する。通常、植物は抗酸化物質で活性酸素種を除去するが、硝酸態窒素過剰だと抗酸化システムの能力を超え、酸化ストレスが生じる。これは細胞損傷、生育阻害、さらには果実の品質低下につながる可能性がある。ナスにおいても、硝酸態窒素過剰は果実の色素であるナスニンの分解を促進し、変色などの品質劣化を引き起こす可能性がある。

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茄子の糠漬けの色素ナスニンは不安定だが、アルミニウムと結合すると安定する。ナスニンはアジサイの色素デルフィニジンと同じ骨格を持ち、アルミニウムと結合すると青色になる。酸性土壌でアルミニウムが溶脱しアジサイが青くなるのと同様に、糠漬けでもアルミニウムとナスニンの結合が色の変化に関わっている可能性がある。ナス漬けの色が悪くなる原因はナスニンとアルミニウムの結合がうまくいかないことかもしれない。

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F1種子は均一性と収量性に優れる一方、地域環境への適応という点で大きな欠点を持つ。植物は環境変化に対応するため、普段は発現しない様々な機能を秘めている。地域に根付いた固定種は、その土地特有の環境に適応した遺伝子制御を持つ可能性があるが、F1種子はその可能性を閉ざしてしまう。F1種子の耐病性や耐虫性は平均的なもので、特定地域の環境に特化した進化は期待できない。真に地域に最適な品種を作り出すには、F1の均一性と固定種の環境適応力を融合させる必要があり、統計学、遺伝学、そして長年の選抜努力が不可欠となる。

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アサガオの行灯仕立ての手入れ中、ネキリムシが茎に向かっているのを発見。しかし、事前に設置しておいた卵の殻の壁がネキリムシの侵入を防いでいた。ネキリムシは卵の殻を超えられずにもがいていた。捕獲したネキリムシはアサガオから離れた場所に放り投げた。殺生は避けるべきだが、卵の殻の壁を最初から設置しておけば憎しみを抱くこともなかったと後悔している。ネキリムシに食害された握爪龍の株は既に失われている。卵の殻は物理的な防御だけでなく、カルシウムによる土壌改善効果や、ニオイによる忌避効果も期待できる。

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卵の殻の防御は硬さだけではない。鳥の卵は、その色や模様で捕食者から見つかりにくくする工夫を凝らしている。例えば、地面に産卵する鳥の卵は、周囲の環境に溶け込むような地味な色や模様をしていることが多い。これは、カモフラージュ効果によって、捕食者に見つかるリスクを減らすためである。また、崖や木の高い場所に産卵する鳥の卵は、白い色をしていることが多い。これは、親鳥が自分の卵を見つけやすくするためと考えられている。さらに、卵の殻の表面には、クチクラ層と呼ばれる薄い膜があり、細菌の侵入を防ぐ役割を果たしている。このように、卵の殻は、硬さだけでなく、色や模様、クチクラ層など、様々な防御機構を備えている。

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線路沿いの過酷な環境で逞しく生きる草は、上部に枝を集中させている。成長著しい枝の葉は薄緑色で、盛んに蒸散を行うため、根からの水の吸い上げも活発だ。しかし、下の葉は元気がない。枝への水分の集中が原因で、下の葉まで行き渡らないのだろうか。それとも、枝が成長したため、下の葉の養分を回収し枯れようとしているのか。あるいは、茎を直射日光から守るための防御策なのか。いずれにせよ、この草の生存戦略の一端が垣間見える。

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牛糞堆肥の施用は、作物の免疫系を弱める可能性がある。植物は硝酸イオンを吸収しアミノ酸に変換するが、牛糞堆肥のような塩類集積を起こしやすい資材は、硝酸還元に過剰なエネルギーを消費させ、免疫系への負担となる。アミノ酸肥料は光合成産物の節約に繋がり有効だが、土壌に硝酸塩が多いと効果が薄れる。食品残渣発酵物や、特に廃菌床は、硝酸塩集積を起こしにくく、アミノ酸やミネラルも豊富なので、牛糞堆肥より優れた土壌改良材と言える。つまり、牛糞堆肥へのこだわりは、秀品率低下に繋がる可能性があるため、再考すべきである。

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鉄イオンは電子を放出しやすく受け取りやすい性質から、生物の様々な反応に関与する。例えば、植物は鉄イオンを利用して硝酸イオンを還元し、窒素を同化する。また、生物は活性酸素を用いて菌を殺菌するが、活性酸素は自身の細胞も傷つけるため、スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）とペルオキシダーゼを用いて活性酸素を鎮める。これらの酵素は鉄（もしくはマンガン）から電子を受け取り、活性酸素を無害化する。つまり、鉄は活性酸素の生成と消去の両方に重要な役割を果たしている。このように、鉄とうまく付き合うことで、生物は様々な代謝をスムーズに行うことができる。

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アミノレブリン酸は、ポルフィリン生成に関与し、過剰だと活性酸素で植物を枯らす除草剤として研究されていた。しかし、大量に必要で、少量だと逆に植物の生育を促進する効果が見つかり、肥料としての用途が検討された。つまり、ポルフィリンは少量で生育促進、過剰で活性酸素による枯死を引き起こす。肥料としてアミノレブリン酸を使用する場合は、過剰施肥による活性酸素発生、枯死のリスクを避けるため、適量を守る必要がある。

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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。

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キサントフィルはカロテノイドの一種で、黄橙色の天然色素。光合成において光防護の役割を担い、植物や藻類、一部の菌類や細菌に存在する。動物は自身で合成できないため、食物から摂取する。 代表的なキサントフィルには、ルテイン、ゼアキサンチン、β-クリプトキサンチン、アスタキサンチンなどがある。ルテインとゼアキサンチンは目の黄斑部に蓄積し、加齢黄斑変性症の予防効果が期待されている。β-クリプトキサンチンは骨粗鬆症予防との関連が研究されている。アスタキサンチンはサケやエビ、カニなどに含まれ、強力な抗酸化作用を持つ。 卵黄の色は、鶏の飼料に含まれるキサントフィルの種類と量に影響される。かつてはカニ殻が利用されていたが、アレルギー誘発の可能性から、現在ではカボチャやパプリカ由来の色素が用いられることが多い。