植物のミカタ

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米ぬかボカシによる植物の発根促進効果は、ボカシ中のイノシン酸増加が要因の可能性があります。発酵過程で米ぬかのタンパク質がアミノ酸に分解され、酵母などによってイノシン酸が合成されます。このイノシン酸は植物に吸収されやすく、発根促進効果をもたらすと考えられます。パンの発酵においてもイノシン酸が増加する事例があり、米ぬかボカシでも同様の現象が起こると考えられます。ただし、これは仮説であり、さらなる検証が必要です。

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植物はイノシン酸やグアニル酸といった核酸系旨味成分を合成しますが、旨味成分として話題になることは稀です。これは、植物に含まれるグルタミン酸などのアミノ酸系旨味成分の存在感に比べて、含有量が相対的に少ないことが理由として考えられます。干しシイタケや魚粉など、乾燥によって核酸系旨味成分が凝縮される食材も存在しますが、野菜では乾燥させてもグルタミン酸の旨味が dominant な場合が多いようです。

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植物は吸収したアミノ酸態窒素を、光合成で得たアミノ酸の補填としてタンパク質や核酸の合成に利用します。 具体的には、グルタミンやアラニンなどのアミノ酸は、体内で様々なアミノ酸に変換された後、タンパク質や核酸の材料となります。 このことから、有機質肥料による食味向上は、アミノ酸態窒素が植物に直接吸収され、効率的に利用されるためと考えられます。

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有機質肥料を選ぶ際、作物と肥料のアミノ酸の相性を考慮する必要がある。イネを例に挙げると、魚粉はグルタミン酸やアスパラギン酸が多く含まれており、初期生育(根の成長)が抑制される可能性がある。一方、米ぬかと菜種粕は、初期生育に必要なグルタミンが多い。ただし、魚粉は施用後30日でグルタミンが減少する点が気になる。作物の生育段階や土壌中のアミノ酸量の変化を踏まえて、適切な有機質肥料を選ぶことが重要である。

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魚粉肥料によく使われるイワシの成分表を見ると、旨味成分であるグルタミン酸、アスパラギン酸が多い一方で、苦味成分であるリジンも多い。もし、ネギがこれらの成分をそのまま吸収すると苦くなってしまうはずだが、実際はそうならない。つまり、魚粉肥料の効能には、単に成分が吸収される以上のメカニズムが隠されている可能性がある。

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ネギ栽培に魚粉肥料を使うと「魚らしい旨味」が増すという話から、ネギの旨味成分を考察しています。 ネギの旨味はグルタミン酸が主で、魚介類に多いイノシン酸はほとんど含まれていません。そこで「魚らしさ」の正体を考えるため、旨味成分であるアスパラギン酸に着目します。 アスパラギン酸はネギにも魚粉肥料にも含まれており、この成分が「魚らしい旨味」に関係している可能性があります。

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魚粉肥料を使うとトマトが美味しくなると言われるが、本当に魚の出汁の味になるのか？旨味成分であるグルタミン酸、グアニル酸、イノシン酸に着目して解説する。トマトにはグアニル酸とグルタミン酸が含まれており、魚粉肥料にはイノシン酸が豊富である。植物が核酸を吸収して葉に蓄積すると仮定すると、トマトにイノシン酸の旨味が加わり、三大旨味の相乗効果でさらに美味しくなるかもしれない。

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この記事は、魚粉肥料に含まれるタウリンの土壌への影響について考察しています。タウリンは抑制性の神経伝達物質として働き、眼の健康にも関与していますが、栄養ドリンクから摂取しても直接的な効果は薄いようです。しかし、神経伝達物質以外の働き方も示唆されており、さらなる研究が必要です。筆者は土壌微生物への影響に関する情報が少ないことを課題に挙げ、タウリン全体の効能について掘り下げていく姿勢を見せています。

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香酸カンキツ、特に新姫は、ポリメトキシフラボノイドの一種であるノビレチンを豊富に含み、これが動物実験で神経系に作用し、記憶学習能の向上などが示唆されています。 著者は、ノビレチンの効果と田道間守の不老長寿の伝説を結びつけ、その効能に納得を示しています。 しかし、香酸カンキツがなぜ動物に有益なノビレチンを合成するのか、その理由は不明であり、著者は昆虫への作用などを考察しています。

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ウンシュウミカンの成分は、甘さだけでなく、酸味や苦味など複雑に絡み合って美味しさを形成しており、糖度が高ければ美味しいわけではない。貯蔵したウンシュウミカンをジュースにすると、旨味成分であるグルタミン酸が減少し、塩味成分であるGABAが増加する。GABAの増加は塩味を感じさせ、相対的に甘味を増強させる効果がある可能性がある。つまり、貯蔵によってウンシュウミカンのジュースの味わいは変化する。

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味の素の研究員が、本来は睡眠と無関係のアミノ酸の効能を検証する社内試験中に、対象食であるグリシンを摂取し忘れたため、夜にまとめて摂取したところ、睡眠時のいびきが減り、翌日の体調が良かったという妻の気づきから、グリシンの睡眠効果に注目が集まりました。 グリシンは抑制性の神経伝達物質で、体内時計の中枢に作用し深部体温を下げることで睡眠を促します。多くの栄養素と異なり、グリシンは脳に直接運搬されるため、睡眠サプリメントとして有効です。

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ヨトウガ対策として、植物ホルモンに着目したアプローチが注目されています。ヨトウガの幼虫は植物を食害しますが、植物は防御機構としてジャスモン酸というホルモンを分泌します。しかし、ヨトウガは巧みにジャスモン酸の働きを抑制し、食害を続けます。そこで、ジャスモン酸の働きを強化したり、ヨトウガによる抑制を防ぐことで、植物の防御反応を高める方法が研究されています。この方法により、農薬の使用量削減などが期待されています。

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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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トマト果実の品質向上を目指し、脂肪酸の役割に着目した記事。細胞膜構成要素以外に、遊離脂肪酸が環境ストレスへの耐性に関与している。高温ストレス下では、葉緑体内の不飽和脂肪酸(リノレン酸)が活性酸素により酸化され、ヘキサナールなどの香り化合物(みどりの香り)を生成する。これは、以前の記事で紹介された食害昆虫や病原菌への耐性だけでなく、高温ストレス緩和にも繋がる。この香り化合物をハウス内で揮発させると、トマトの高温ストレスが軽減され、花落ちも減少した。果実の不飽和脂肪酸含有量を高めるには、高温ストレス用の備蓄脂肪酸を酸化させずに果実に転流させる必要がある。適度な高温栽培と迅速なストレス緩和が、美味しいトマトを作る鍵となる。

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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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トマトの老化苗定植は微量要素欠乏のリスクを高める。老化苗は根の活性が低く、土壌からの微量要素吸収が不十分になりやすい。特に亜鉛欠乏は深刻で、葉の黄化や生育不良を引き起こす。さらに、亜鉛は植物ホルモンのオーキシン生成に関与し、不足すると花や果実の形成にも悪影響が出る。結果として、収量低下や品質劣化につながるため、老化苗定植時には微量要素、特に亜鉛の適切な補充が必須となる。葉面散布は即効性が高く効果的である。

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トマト土耕栽培では、木の暴れを抑えるため土壌の物理性改善を怠る傾向がある。しかし、これは土壌EC上昇、塩類集積、青枯病菌繁殖を招き、立ち枯れリスクを高める。土壌消毒は一時しのぎで、土壌劣化を悪化させる。物理性悪化は鉱物からの養分吸収阻害、水切れによる川からの養分流入減少につながり、窒素過多、微量要素不足を引き起こす。結果、発根不良、木の暴れ、更なる土壌環境悪化という負のスパイラルに陥り、土壌消毒依存、高温ストレス耐性低下を招く。この悪循環が水耕・施設栽培への移行を促した一因と言える。SDGsの観点からも、土壌物理性を改善しつつ高品質トマト生産を実現する技術開発が急務であり、亜鉛の重要性も高まっている。

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温室メロン栽培におけるハダニ防除にUV-B照射の効果検証が行われた。実験では、UV-B照射によりハダニ雌成虫の産卵数が減少し、死亡率が増加。さらに、UV-B照射区ではハダニの天敵であるカブリダニの増加も確認された。これらの結果から、UV-B照射はハダニ防除に有効である可能性が示唆された。しかし、実用化には照射量や照射時間、メロンへの影響など、更なる研究が必要である。また、UV-Bランプの設置コストや運用コストも課題として挙げられている。

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富山県農林水産総合技術センターは、大豆の増収と地力増強を両立する技術として、ヘアリーベッチとライ麦の混播に着目した。窒素を多く含むヘアリーベッチと炭素を多く含むライ麦を組み合わせることで、土壌への窒素供給と土壌有機物の増加を同時に実現する狙いだ。ヘアリーベッチ単播に比べ、大豆の収量は10a当たり約20kg増加し、土壌の炭素量も増加傾向が見られた。ただし、ヘアリーベッチの窒素含量が高すぎると大豆の生育初期に過剰な窒素供給となり、雑草の繁茂を招く可能性があるため、適切な窒素量のヘアリーベッチを選定することが重要である。この技術は、化学肥料や堆肥の使用量削減にも貢献し、環境負荷軽減にもつながる。

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免疫向上に重要なグルタチオンは、グルタミン酸、システイン、グリシンから合成され、抗酸化作用、解毒作用、免疫調節作用を持つ。グルタチオンは体内で作られるが、加齢やストレスで減少する。免疫細胞の機能維持、抗酸化酵素の活性化、サイトカイン産生調整に関与し、NK細胞活性向上やTh1/Th2バランス調整に寄与する。グルタチオンレベルの維持・向上は免疫機能強化に繋がり、感染症予防や健康維持に重要。野菜、果物、肉、魚介類に含まれるが、サプリメント摂取も有効。食事、運動、睡眠など生活習慣改善もグルタチオン産生促進に効果的。

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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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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。

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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。

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植物の香り化合物（GLV）は、葉が損傷を受けた際にガラクト糖脂質から合成され、害虫や病害に対する防御機構として機能する。GLV合成経路の研究から、ヘキセナールなどの化合物が病害抵抗性に寄与することが示唆されている。このことから、草生栽培において、定期的な草刈りによって放出される香り化合物が作物の耐性を高める可能性が考えられる。逆に、除草剤の使用は香り化合物の放出機会を奪い、食害被害の増加につながる可能性がある。これは、殺菌剤使用による食害増加と同様に、栽培における新たな課題を示唆している。

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緑肥栽培、特にレンゲは、地力維持に重要だが、ミネラル流出やアルファルファタコゾウムシによる食害増加など課題も多い。緑肥効果を高めるには発根量増加が鍵で、地上部の成長も促進される。そこで、作物ほどではないにしろ、緑肥栽培中にアミノ酸系葉面散布剤を散布することで、栄養補給だけでなく、病害虫への抵抗性も高まり、次作の生育に有利に働く可能性がある。特にマメ科緑肥は害虫被害を受けやすいため有効と考えられる。イネ科緑肥の場合は、家畜糞堆肥のような根元への追肥も有効かもしれない。

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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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免疫向上に重要な亜鉛は、免疫細胞の活性化や抗体産生に不可欠。しかし、現代人は慢性的な亜鉛不足に陥りやすい。亜鉛の摂取源として、牡蠣や牛肉、チーズなどが挙げられるが、糠にも豊富に含まれている。糠漬けは発酵食品でもあり、GABAの産生も期待できるため、免疫向上に役立つ可能性がある。GABAは塩味成分であり、減塩にも繋がる。さらに、糠には銅も含まれ、亜鉛と銅は協調して免疫機能をサポートする。よって、糠漬けは亜鉛、銅、GABAを同時に摂取できる優れた食品と言える。

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ストレスによる免疫低下のメカニズムとGABAの影響についての記事です。ストレスは細胞性免疫を低下させ、体液性免疫の過剰を引き起こしアレルギーにつながる可能性があります。GABAの摂取はストレス軽減に効果があり、不安を示す脳波を下げ、リラックス時の脳波を上げるという研究結果があります。さらに、唾液中のIgA量にも影響を与えることが示唆されています。GABAは細胞内のpH調整にも関与し、恒常性維持に貢献します。味噌などの発酵食品や乳酸菌飲料との関連性も示唆されており、免疫向上におけるGABAの役割について考察が深まっています。

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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。

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肥料選びに迷う際は、開発の経緯も参考にすべきである。例えば、光合成促進を目的とするなら、ヘム合成材料であるアミノレブリン酸を主成分とする肥料が適している。一方、各種アミノ酸混合肥料は、災害後の回復促進にも有効だ。アミノレブリン酸は元々は除草剤として開発され、低濃度で生育促進効果が見つかった経緯を持つ。そのため、高濃度散布はリスクを伴う可能性がある。生育促進と災害回復では肥料の使い分けが重要で、前者はサプリメント、後者は運動後や風邪時に摂取するアミノ酸食品に例えられる。つまり、状況に応じて適切な肥料を選択することが重要である。

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植物は、虫に食われたり、傷つけられたりすると、グルタミン酸を使ってその情報を全身に伝達する。グルタミン酸は動物の神経伝達物質としても知られるが、植物においても防御システムの活性化に重要な役割を果たす。 具体的には、傷ついた葉でグルタミン酸の濃度が急上昇すると、カルシウムイオンが細胞内へ流入し、電気信号が発生する。この電気信号が他の葉に伝わり、防御関連遺伝子の発現を促すことで、植物全体が防御態勢に入る。 この仕組みは動物の神経系に類似しており、植物にも動物のような高度な情報伝達システムが存在することを示唆している。この発見は、植物のストレス応答の理解を深め、農業や園芸への応用が期待される。

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植物は、傷つけられるとグルタミン酸を使って他の部位に危険を伝達する。グルタミン酸は動物の神経伝達物質としても知られるが、植物では防御機構の活性化シグナルとして機能する。実験では、蛍光タンパク質でグルタミン酸の移動を可視化し、毛虫にかじられた際にグルタミン酸が血管のような役割を持つ師管を通って全身に広がる様子が観察された。この伝達速度は秒速1ミリメートルに達し、グルタミン酸の増加に伴い防御ホルモンであるジャスモン酸の生成も確認された。このシステムにより、植物は局所的な攻撃から身を守るための全身的な防御反応を迅速に展開できる。

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植物は、損傷を受けた際にグルタミン酸を使って、まるで動物の神経系のように全身に信号を伝達している。グルタミン酸は、動物では神経伝達物質として知られるが、植物においても防御反応の引き金となる重要なシグナル分子として機能する。研究では、蛍光タンパク質を用いて植物体内のカルシウムイオンの動きを観察することで、損傷を受けた箇所からグルタミン酸の波が全身に伝播し、離れた葉でも防御反応が活性化されることが確認された。このグルタミン酸による信号伝達は、動物の神経系に類似した速さで起こり、植物が迅速に危険を感知し対応する仕組みを備えていることを示唆している。

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植物における糖の機能の一つとして、解毒物質の供給がある。動物ではグルクロン酸が毒物と結合し排出されるグルクロン酸抱合が知られる。植物でもグルクロン酸はビタミンC（アスコルビン酸）の合成経路であるD-グルクロン酸経路の中間体となる。アスコルビン酸は抗酸化作用を持つため、間接的に解毒に関与していると言える。また、植物はD-ガラクツロン酸経路、D-マンノース/L-ガラクトース経路でもアスコルビン酸を合成する。糖はエネルギー源以外にも様々な機能を持ち、植物の生産性や病害虫耐性にも関わる可能性がある。

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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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パンの美味しそうな焼き色は、メイラード反応とキャラメル反応によるもの。メイラード反応は糖とアミノ酸が反応して褐色になり、パンの香ばしい香りのもととなる。アミノ酸の種類によって香りが異なり、小麦に多いプロリンはパンの匂い、ロイシンはチーズの匂い、フェニルアラニンはライラックの花の匂い、バリンはチョコレートの匂いを生み出す。キャラメル反応は糖の酸化による褐色化で、焦げ臭の原因となる。これらが絶妙なバランスで混ざり合い、パン特有の芳香を形成する。糖とアミノ酸の由来については、今後の考察に委ねられる。

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殺虫剤は昆虫の神経系に作用するものが多く、アセチルコリン、GABA以外にもグルタミン酸、グリシン、オクトパミン、チラミンなどが神経伝達物質として利用されている。昆虫と脊椎動物では神経伝達物質の役割が異なり、例えば昆虫の体制筋ではグルタミン酸が、脊椎動物ではアセチルコリンが使われている。ハチはグルタミン酸の前駆体であるプロリンを蓄えるが、これは体制筋の迅速な活動に関連している可能性がある。

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フルキサメタミドは、昆虫の神経伝達物質GABAの働きを阻害することで殺虫効果を発揮する。昆虫はGABA作動性クロライドイオンチャンネルを通じて神経の興奮を抑制するが、フルキサメタミドはこのチャンネルを阻害し、過剰な興奮を引き起こす。一方、ヒトを含む脊椎動物ではGABAの作用機序が異なり、このチャンネルを持たないため、フルキサメタミドは昆虫選択的に作用する。有機リン系殺虫剤とは異なる作用機序のため、耐性昆虫にも効果的。GABAは野菜の旨味成分としても知られるが、フルキサメタミドの作用は昆虫の神経系に特異的であるため、人体への影響は少ないと考えられる。

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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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この記事では、野菜のおいしさについて、筆者の師匠が育てたゴボウを例に考察しています。師のゴボウは太く、味だけでなく香りも素晴らしかったとのこと。ゴボウの旨味成分としてグルタミン酸が挙げられますが、それ以外にクロロゲン酸とイヌリンの存在が重要だと指摘します。クロロゲン酸はポリフェノールの一種で、少量であれば甘味や酸味を感じさせ、味覚を修飾する効果があります。イヌリンは水溶性食物繊維で、加水分解されるとオリゴ糖になり、ゴボウの甘味を増します。また、整腸作用も持つとされています。長期冷蔵によってイヌリンが糖化し甘味が増したゴボウに、クロロゲン酸の味覚修飾効果とグルタミン酸の旨味が加わり、独特の風味とコクが生まれると結論づけています。さらに、優れた栽培者のゴボウは香りも優れていることを指摘し、おいしさの多様性を示唆しています。

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だだちゃ豆の美味しさの秘密を探る中で、GABAの役割が注目されている。だだちゃ豆は他の枝豆に比べ、オルニチン、GABA、アラニンといった旨味や甘味に関わるアミノ酸が豊富に含まれている。特にGABAは味蕾細胞内の受容体を刺激し、塩味を感じさせる可能性があるという。これは、少量の塩味が甘味や旨味を増強する現象と同様に、GABAも他の味覚を増強する効果を持つことを示唆している。GABAはグルタミン酸から合成されるため、旨味を持つグルタミン酸との相乗効果も期待できる。GABAの豊富な野菜は、減塩調理にも役立ち、健康的な食生活に繋がる可能性を秘めている。アミノ酸肥料による食味向上も期待され、野菜の美味しさは健康に繋がるという仮説を裏付ける重要な要素となっている。

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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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家畜糞堆肥は土壌改良に広く利用されているが、土壌病害リスク、雑草種子混入、過剰な窒素供給による硝酸態窒素の流出、土壌酸性化、アンモニアガス発生などの問題点がある。これらの問題は土壌生態系を乱し、持続可能な農業を阻害する。化学肥料は土壌劣化を招くと批判されるが、適切な施肥設計に基づいた化学肥料の使用は、土壌環境の悪化を防ぎ、健全な作物生産を実現する。家畜糞堆肥の利用を見直し、土壌と環境への負荷を軽減する方向へ転換する必要がある。

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野菜の美味しさは、甘味、うま味、苦味、酸味、塩味の相互作用によって決まり、糖度だけでは測れない。それぞれの味覚は、味蕾の種類や数、そして味物質の種類によって感知される。苦味受容体の多さは、危険察知のための進化の結果である。少量の苦味は、ポリフェノールやミネラル摂取に繋がるため、美味しさにも繋がる。スイカに塩をかけると甘く感じる現象のように、異なる味覚の組み合わせは、それぞれの味覚の感じ方を変化させ、美味しさの複雑さを増す。

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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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お茶の味は、カテキン（渋味・苦味）、テアニン（旨味）、カフェイン（苦味）の3要素で決まる。カテキンはタンニンの一種で、テアニンは旨味成分グルタミン酸の前駆体であり、リラックス効果も示唆されている。カフェインは覚醒作用で知られる。良質な茶葉はこれらのバランスが良く、淹れ方によって各成分の抽出を調整し、自分好みの味にできる。それぞれの抽出条件については、参考文献で詳しく解説されている。

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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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黒糖肥料の流行の背景には、土壌微生物の餌としての役割がある。黒糖肥料はアミノ酸生成菌による発酵を利用しており、酵母を用いたアミノ酸合成研究との関連性が想起される。しかし、実際の製造過程で酵母が使用されているかは不明。一方、味の素のグルタミン酸製造はコリネバクテリウム属の細菌を用いており、黒糖肥料もこの技術を応用し、グルタミン酸抽出後の残渣を活用している可能性が高い。これは黒糖肥料のグルタミン酸含有量が多いことの説明となる。さらに、グルコースから脂肪酸合成を制限することでグルタミン酸合成を促進するメカニズムが紹介されている。

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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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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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糠漬けは、野菜に米ぬかの栄養が移行することで栄養価が高まる。特に糠に豊富なビタミンB1は、糠漬けによって野菜に取り込まれる。漬物体験をきっかけに、糠漬けの栄養に着目し、ビタミンB1の由来やGABAの増加といった点について考察している。GABAは乳酸菌がグルタミン酸から生成するpH調整の産物と考えられる。ビタミンB1は米ぬかから抽出されたオリザニンであり、糠漬けで摂取できる。

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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。

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C4型光合成は、高温乾燥環境に適応した光合成の仕組みである。通常のC3型光合成では、高温時に気孔を閉じ二酸化炭素の取り込みが制限されるため光合成速度が低下する。しかしC4植物は、葉肉細胞で二酸化炭素を濃縮し、維管束鞘細胞でカルビン回路を行うことで、高温時でも効率的に光合成を行う。二酸化炭素濃縮にはエネルギーが必要となるため、低温・弱光下ではC3植物より効率が落ちる。トウモロコシやサトウキビなどがC4植物の代表例である。

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京都八幡の渋谷農園産のイチゴ「京の雫」は、ヘタまで鮮やかな紅色で、カットしても中まで赤い。この色の鮮やかさは、美味しさだけでなく、栽培時のストレス軽減と養分の余剰を示唆している。鳥が種を運ぶのに十分な色素量を超えて、果実全体に色がついているのは、質の高い栽培管理の結果だろう。では、この色素の成分や合成の仕組みとは何か？という疑問が湧く。 「植物は痛みを感じた時にグルタミン酸を用いて全身に伝えている」の要約は下記の通り。 植物は動物のような神経系を持たないが、傷つけられるとグルタミン酸が防御シグナルとして全身に伝わる。グルタミン酸は動物の神経伝達物質としても知られる。研究では、蛍光タンパク質でグルタミン酸の動きを可視化し、毛虫にかじられた際にグルタミン酸がカルシウム波を介して葉から葉へと伝達されることを確認。このシグナル伝達は、防御ホルモンであるジャスモン酸の増加を促し、植物の防御反応を活性化させる。この発見は、植物の高度な情報伝達システムの理解に貢献する。

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この記事では、納豆のネバネバ成分であるポリグルタミン酸の合成について考察しています。筆者は当初、大豆にグリシンが多く含まれることから、納豆菌はグリシンからグルタミン酸を容易に合成し、ポリグルタミン酸を作ると考えていました。しかし、グリシンからグルタミン酸への代謝経路は複雑で、ピルビン酸からクエン酸回路に入り、ケトグルタル酸を経てグルタミン酸が合成されることを説明しています。つまり、大豆のグリシンから直接グルタミン酸が作られるわけではないため、納豆菌はポリグルタミン酸を作るのに多くのエネルギーを費やしていることが示唆されます。このことから、筆者は納豆菌の働きを改めて認識し、納豆の発酵過程への愛着を深めています。さらに、人間がポリグルタミン酸を分解できるかという疑問を提起し、もし分解できるなら納豆のネバネバはグルタミン酸の旨味に変わるため、納豆は強い旨味を持つと推測しています。

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スクロースは、グルコースとフルクトースがグリコシド結合した二糖類で、砂糖の主成分。植物では光合成産物として葉で合成され、師管を通って貯蔵器官や成長部位へ輸送される。ショ糖とも呼ばれる。非還元糖であり、変旋光を示さない。水への溶解度は高く、甘味料として広く利用される他、保湿剤や医薬品添加物としても使用される。加水分解によりグルコースとフルクトースになり、転化糖と呼ばれる。スクロースは、生物にとって重要なエネルギー源であり、植物の成長や代謝に不可欠な役割を果たす。

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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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筆者はアミノ酸肥料の効果、特に食味向上への影響について考察している。人間の味覚は甘味、塩味、酸味、苦味、旨味から構成され、アミノ酸は甘味、旨味、酸味、苦味を持つ。旨味はグルタミン酸とアスパラギン酸、甘味はアラニン、グリシン、スレオニン、セリン、プロリン、苦味はアルギニン、イソロイシン等が持つ。この味覚とアミノ酸の関係性を踏まえ、アミノ酸肥料の施肥が作物の味にどう影響するかを過去の投稿記事の構成比と合わせて考察しようとしている。

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この記事は、アミノ酸の理解を深めるための新たな視点を提供する書籍「アミノ酸 タンパク質と生命活動の化学」を紹介しています。著者は薬学の専門家で、アミノ酸を薬の前駆体として捉え、トリプトファンからオーキシンが合成される過程などを解説しています。この視点により、アミノ酸の側鎖の重要性や、カルボニル基やアミノ基の存在による酸性・塩基性の理解が容易になります。著者は、この本と「星屑から生まれた世界」を併せて読むことで、生物への理解が深まると述べています。

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酸性土壌で問題となるアルミニウム毒性に対し、植物は様々な耐性機構を持つ。岡山大学の研究では、コムギがリンゴ酸輸送体(ALMT)を用いてリンゴ酸を分泌し、アルミニウムをキレート化することで無毒化していることを示している。しかし、全ての植物が同じ機構を持つわけではない。Nature Geneticsに掲載された研究では、ソルガムがクエン酸排出輸送体(MATE)を用いてクエン酸を分泌し、アルミニウムを無毒化していることが明らかになった。このクエン酸によるアルミニウム無毒化は、ソルガムの酸性土壌への適応に大きく貢献していると考えられる。この知見は、酸性土壌での作物栽培に役立つ可能性がある。

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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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植物へのアミノ酸の効果は多岐に渡り、それぞれの種類によって異なる影響を与えます。グルタミン酸は光合成産物の転流促進やクロロフィル合成に関与し、グリシンもクロロフィル合成に寄与します。プロリンは浸透圧調整や抗酸化作用、乾燥ストレス耐性を高めます。アラニンは同様に浸透圧調整に関わり、バリン、ロイシン、イソロイシンは分枝鎖アミノ酸としてタンパク質合成や植物ホルモンの前駆体となります。リジンは成長促進や病害抵抗性向上に働き、メチオニンはエチレン合成に関与します。アスパラギン酸は窒素代謝や糖新生に関わり、フェニルアラニンはリグニンの合成や花の色素形成に関与。これらのアミノ酸は単独ではなく、相互作用しながら植物の成長や環境ストレスへの耐性に影響を与えます。ただし、過剰な施用は逆効果になる可能性もあるため、適切な量と種類を選ぶことが重要です。

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植物ホルモン、サイトカイニンはシュートの発生を促進し、根の周辺に窒素系の塩が多いと発根が抑制される。これは、植物が栄養豊富な環境ではシュート形成を優先するためと考えられる。 農業において初期生育の発根は追肥の効果に影響するため、発根抑制は問題となる。慣行農法のNPK計算中心の施肥設計は、水溶性の栄養塩過多になりやすく発根を阻害する可能性がある。牛糞堆肥は塩類集積を引き起こし、特に熟成が進むと硝酸態窒素が増加するため、発根抑制のリスクを高める。 結局、NPK計算に基づく施肥設計は見直しが必要であり、牛糞堆肥の利用は再考を促す。

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グルタチオンはグルタミン酸、システイン、グリシンから成るトリペプチドで、植物の光合成において重要な役割を果たす。従来、光合成の副産物である活性酸素は有害とされていたが、グルタチオンの抗酸化作用との組み合わせが光合成を活性化し、植物の生育を促進することがわかった。グルタチオンを与えられた植物は、光合成産物の移動量も増加した。今後の課題は、グルタチオンの生合成経路の解明である。また、グルタチオンは免疫向上にも関与していると考えられている。

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光合成で生成されたグルコースは解糖系に入り、様々な物質に変換される。その中には、様々なアミノ酸の生合成に関わる中間体も含まれる。例えば、3-ホスホグリセリン酸はセリン、ピルビン酸はアラニン、アセチルCoAはロイシンなどの前駆体となる。さらに、クエン酸回路の中間体であるα-ケトグルタル酸はグルタミン酸へと変換され、そこから他のアミノ酸も合成される。つまり、光合成で得られた炭素骨格は、様々な経路を経てアミノ酸の生合成に利用されている。

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植物ホルモンのエチレン合成に関わるメチオニンとシアン化水素の無毒化に関わるシステインの生合成経路を辿ると、両者ともアスパラギン酸を起点としていることがわかる。 メチオニンはアスパラギン酸とシステインから、システインはメチオニンとセリンから合成される。さらにセリンもアスパラギン酸から派生する。アスパラギン酸自体は、光合成産物であるオキサロ酢酸とグルタミン酸から生合成されるため、これらのアミノ酸は全て光合成産物に由来する。アスパラギン酸は様々なアミノ酸合成の起点となる重要な物質である。

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植物ホルモン、オーキシン(IAA)はトリプトファンから合成され、その量の調節にはアミノ酸が関わる。IAAはアスパラギン酸、グルタミン酸、アラニン、ロイシンなどのアミノ酸と結合し、不活性化される。この「結合型IAA」はオーキシンの貯蔵形態と考えられ、必要に応じて加水分解され再び活性型IAAとなる。アセチル化もオーキシンの活性に影響する。つまり、アミノ酸はオーキシンと結合することでその作用を抑制し、植物におけるオーキシン活性を調節する役割を担っている。

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牛糞堆肥の土作りにおける価値を、乾燥ストレスと高塩ストレスの観点から再考する。植物は乾燥/高塩ストレスによりプロリンを合成し、これが虫の食害を誘発する。牛糞堆肥は硝酸態窒素や塩分を多く含み、ECを高め高塩ストレスを招き、結果的にプロリン合成を促進、虫を引き寄せる。また、プロリン合成の材料となる硝酸根も供給するため、一見健全な成長を促すが、実際は虫害リスクを高めている。つまり、窒素過多や牛糞堆肥過剰施用で虫害が増えるのは、高塩ストレスによるプロリン合成促進が原因と考えられる。

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植物は乾燥や高塩ストレスといった水ストレスに晒されると、細胞内にプロリンを蓄積する。プロリンは適合溶質として働き、浸透圧を調整することで細胞内の水分を保持する役割を果たす。これは、高塩ストレス時に細胞外への水分の移動を防ぐのに役立つ。このメカニズムは、水ストレスに晒されやすい植物にとって重要な生存戦略と言える。一方、過剰な施肥による高塩ストレス状態は、栽培においても見られる問題であることが示唆されている。

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この記事では、乳酸菌がγ-アミノ酪酸(GABA)を生成するメカニズムと、その生理活性について解説しています。千枚漬けからGABA高生産性乳酸菌が発見され、グルタミン酸ナトリウム存在下でGABAを大量に生成することが示されました。GABAはグルタミン酸デカルボキシラーゼ(GAD)によりグルタミン酸から合成され、この酵素はビタミンB6の活性型を補酵素として利用します。GADは人体にも存在し、神経伝達物質としてGABAが機能しています。食品中のGABAはリラックス効果を期待して添加される例が増えており、糠漬けにも含まれる可能性があります。GABAがそのまま神経に到達するかは不明ですが、前駆体であるグルタミン酸は旨味成分として重要です。乳酸菌自身にとってGABAがどのような役割を果たしているかは、今後の研究課題となっています。

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納豆菌が生成するナットウキナーゼは、ヒトの血栓を溶解する効果があり、同時に含まれるビタミンK2が過剰な溶解を抑制する。これは、納豆菌が周囲のタンパク質を分解するためにナットウキナーゼを合成し、ポリグルタミン酸生成に必要なグルタミン酸を得ているためだと推測される。非殺虫性のBT菌も同様に、特定の物質を分解するために酵素を合成している可能性が考えられる。つまり、これらの菌が生成する酵素は、人間に有益な効果をもたらすが、本来は菌自身の生存戦略の一環として機能していると考えられる。

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細菌は特定の酵素を用いてDNAを切断・連結し、遺伝子断片を導入してプラスミドを改変できる。有用なプラスミドは細菌間で共有される。DNAはA,T,C,Gの4種の塩基配列で遺伝情報をコードし、特定の配列（コドン）がアミノ酸を指定し、タンパク質合成の設計図となる。塩基配列の読み込み方向は決まっており、DNAの一部のみがタンパク質合成に関与するため、一部の切断は致命的ではない。

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植物は光合成で得た糖を分解し、クエン酸回路の中間体である有機酸に、硝酸から還元したアミノ基(-NH₂)を付加することでアミノ酸を合成する。グルタミン酸はα-ケトグルタル酸に、アスパラギン酸はオキサロ酢酸に、アラニンはピルビン酸に、それぞれアミノ基が付加されて生成される。グルタミン酸は、アスパラギン酸とアラニンの合成にも関与する重要なアミノ酸である。植物がアミノ酸を直接吸収できれば、硝酸還元と糖分解の過程を省略できる。動物もアミノ基があれば有機酸からアミノ酸を合成できるが、必須アミノ酸は体内で合成できないか、合成量が不足するため、食物から摂取する必要がある。グルタミン酸は旨味成分としても重要である。

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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。

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米ぬかボカシを作る際、嫌気発酵が必須であり、密封と適切な水分量が重要です。水分過多だとタンパク質が分解されアンモニアが発生し、有機酸の利点を損ないます。また、密封が不完全だと酸素が入り込み、好気分解により水が生成され、これもアンモニア発生につながります。成功すれば有機酸が豊富になり甘い香りがしますが、失敗するとアンモニア臭が強くなります。適切な水分量と密封により、ピルビン酸や乳酸などの有機酸が豊富に含まれた良質なボカシ肥料を作ることができます。

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土壌の団粒化を促進するために納豆菌の活用が検討されている。納豆菌は土着菌である枯草菌の仲間であり、土壌中での増殖は問題ない。納豆の粘りはポリグルタミン酸によるもので、タンパク質が分解されてアミノ酸であるグルタミン酸が生成され、それが重合することで生じる。このことから、タンパク質含有量の高い資材と藁を真砂土に投入することで、納豆菌の働きによりポリグルタミン酸が生成され、土壌粒子の結合が強まり、団粒化が促進される可能性がある。

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植物は吸収した硝酸態窒素(NO₃⁻)を葉でアンモニウムイオン(NH₄⁺)に還元し、アミノ基(-NH₂)として利用する。このアミノ基は光合成で生成されたケトグルタル酸と結合し、グルタミン酸などのアミノ酸を合成する材料となる。つまり、硝酸態窒素はアミノ酸合成を通してタンパク質などの生体物質を作るのに必要だが、光合成が活発に行われていないと利用されない。

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微生物資材の効果に疑問を持つなら、その微生物が活躍する発酵食品の製造過程を学ぼう。例えば納豆菌なら、納豆製造過程から、稲わらを好み、大豆タンパク質を餌に、25度程度の温度で活動し、水分が必要なことがわかる。畑に稲わらと大豆油粕、納豆を投入すれば納豆菌の恩恵を受けられる可能性がある。たとえ効果がなくても、有機物が土壌を改善する。微生物は適切な環境があれば増殖するので、微生物資材投入よりも環境整備が重要である。

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アンモニアは即効性のある窒素肥料で、タンパク質の分解過程で生成される。タンパク質がアミノ酸に分解され、さらにアミノ酸が酸化的脱アミノ反応を受けるとアンモニア（アンモニウムイオン）が発生する。グルタミン酸の酸化的脱アミノ反応はその一例である。タンパク質は植物の光合成産物であるため、アンモニアは太陽光由来のエネルギーの最終的な形とも言える。