植物のミカタ

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ポリフェノールは腸内細菌叢で代謝され、最終的に単純な有機酸となる。ケルセチンを例に挙げると、フロログルシノールと3-(3,4-ヒドロキシフェニル)-プロピオン酸に分解され、それぞれ酪酸・酢酸と4-ヒドロキシ馬尿酸へと変化する。4-ヒドロキシ馬尿酸生成過程ではアミノ酸抱合が関わっていると考えられる。この代謝経路は土壌中での分解と類似すると推測される。ポリフェノール豊富な飼料を家畜に与えると糞中ポリフェノールは減少し、土壌改良効果も低下するため、ポリフェノールを含む食品残渣は直接堆肥化するのが望ましい。

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施設栽培では、軽度の鉄欠乏でも生育や収量に影響が出やすい。鉄欠乏は土壌pHの上昇や、灌水水の炭酸水素イオン濃度が高い場合に発生しやすく、初期症状は新葉の黄化だ。症状が進むと葉脈のみ緑色となり、最終的には葉全体が白化し枯死する。軽度の鉄欠乏は目視では判別しにくいため、葉緑素計を用いた測定や、葉身の養分分析による早期発見が重要となる。対策としては、土壌pHの調整や鉄資材の施用、適切な灌水管理などが挙げられる。

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アルコキシドは、アルコールのヒドロキシ基 (-OH) から水素イオン (H+) が脱離し、金属イオン (M+) が結合した化合物の総称です。金属アルコキシドとも呼ばれます。 一般式は R-OM で表され、R はアルキル基、M は金属を表します。アルカリ金属やアルカリ土類金属のアルコキシドは、水や空気中の水分と激しく反応し、対応する水酸化物とアルコールに戻ります。 反応性が高いため、塩基や求核剤として有機合成反応に広く利用されます。また、セラミックスやガラスの製造、触媒、塗料、コーティング剤など、様々な用途があります。

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エタノールは、細胞膜を容易に透過し、タンパク質間の水素結合を破壊することで消毒効果を発揮します。タンパク質は水素結合などにより安定した構造を保っていますが、エタノールが入り込むことでこの構造が崩れ、変性や細胞膜の破壊を引き起こします。単細胞生物である細菌やウイルスにとって、細胞の破壊は致命傷となるため、エタノールは消毒液として有効です。

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この稲作農家は、土壌改良とレンゲ栽培により無農薬を実現し、地域一番の収量を誇っています。しかし、減肥にも関わらず穂が重くなり倒伏が発生しています。 更なる減肥は、肥料袋単位では限界があり、匙加減も現実的ではありません。そこで、肥料の効きを抑えるため、窒素固定細菌の活性抑制が検討されています。具体的には、広葉樹の落ち葉などに含まれるタンニンを活用し、細菌へのこぼれ電子を防ぐ方法が考えられます。

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エビスグサ、別名決明子は、種子と地上部にアントラキノン（クリソファノール、エモジン）、ナフトピロン（トララクトン）という成分を含みます。アントラキノン類は、両端のベンゼン環に水酸基やメチル基が付与された構造を持ちます。エモジンには抗菌作用がありますが、目に直接作用するメカニズムは不明です。決明子は漢方薬として、目の充血や視力減退などに用いられますが、具体的な作用機序は解明されていません。

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水田では、イネの根圏（還元層）にメタン酸化菌が生息し、メタンを消費している可能性があります。イネの根量を増やすことで、根圏でのメタン消費量が増加し、大気へのメタン放出量が減少する可能性があります。 初期生育時に発根を促進する土作り（タンニンなどの有機物の定着）を行うことで、酸化層の厚みが増加し、イネの根の発根が促進されます。これにより、メタン消費量が上昇し、メタンの放出量をさらに抑えることができます。

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水田では、酸化層でメタン酸化菌がほとんどのメタンを二酸化炭素と水に変換する。しかし、90％以上のメタンは大気中に放出されず、イネの根からの通気組織を通って排出される。 また、メタンがイネの根に取り込まれると発根が抑制される可能性があり、これを回避するために中干しを行うという説がある。

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硫安などの硫酸塩肥料を多用した土壌では、硫酸還元細菌が硫酸根から硫化水素を生成している可能性があります。そこに土壌消毒剤メチルイソチオシアネートを使用すると、硫化水素と反応して二硫化炭素が発生する可能性があります。二硫化炭素は土壌を酸化させるため、肥料成分の吸収を阻害する可能性も考えられます。硫酸塩肥料は多用されがちですが、土壌への影響も考慮する必要があるかもしれません。

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ツクシはミネラル豊富だが、チアミナーゼ、アルカロイド、無機ケイ素の摂取には注意が必要。 チアミナーゼはビタミンB1を分解する酵素だが、ツクシのアク抜きで除去可能。 ビタミンB1は代謝に重要だが、チアミナーゼは植物、魚、細菌などに存在し、その役割は不明。 ツクシは適切に処理すれば健康 benefitsを提供できる。

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記事は、腸内細菌によってチロシンからフェノールが生成される過程を解説しています。一部の腸内細菌はチロシンフェノールリアーゼという酵素を用いて、チロシンをピルビン酸、アンモニア、フェノールに分解します。この過程で神経伝達物質L-ドパも合成されます。しかし、フェノールは毒性が強いため、生成後の反応が滞ると腸内に蓄積する可能性があり、健康への影響が懸念されます。 記事では、野菜などに多く付着する腸内細菌の一種であるErwinia herbicolaを例に挙げ、この反応を示す細菌の存在について解説しています。

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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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ミカンには、β-クリプトキサンチン、ノビレチン、タンゲレチンなどの機能性成分が豊富に含まれています。β-クリプトキサンチンは強い抗酸化作用を持ち、発がん抑制効果や骨代謝改善効果などが期待されています。ノビレチンとタンゲレチンはフラボノイドの一種で、特にミカン科の果物に多く含まれており、抗アレルギー作用や抗肥満効果などが期待されています。これらの機能性成分は、ミカンを摂取することで健康促進に役立つ可能性があります。

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哺乳類の大便の臭い成分は、スカトールやインドールなどのインドール環を含む化合物です。これらは、セロトニンやメラトニンのような神経伝達物質の代謝産物であると考えられています。インドールは、白色腐朽菌（キノコ）によって分解が促進されることが知られています。

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平安時代以前に成立した日本書紀に、健康効果を期待してナシの栽培が推奨されたという記述がある。現代の研究でも、ナシに含まれるソルビトールという糖アルコールが便の軟化作用を持ち、独特の食感を持つ石細胞と共に便通改善効果があることが分かっている。ナシは古くから日本で栽培され、健康効果が期待されていたことがうかがえる。

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今回の記事では、ナシとリンゴの栄養成分比較において、リンゴに含まれるプロシアニジンがナシにはほとんどない可能性について論じています。ナシのポリフェノールはアルブチン、クロロゲン酸、カフェ酸で構成され、抗酸化作用やメラノサイド合成阻害作用を示すものの、プロシアニジンの有無は不明です。プロシアニジンは腸内環境改善効果などが期待されるため、もしナシに含まれていなければ、リンゴとの栄養価の差が生じると考えられます。今後は、ナシにおけるプロシアニジンの存在有無や、他の注目すべき栄養素について調査を進める必要があると結論付けています。

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## 六本樹の丘から田道間守の冒険を要約 和歌山県にある「六本樹の丘」は、その名の通り6本の巨木が生い茂る場所です。ここは、日本のミカン栽培に貢献した田道間守が、不老不死の果実「非時柑橘(ときじくのかんきつ)」を求めて旅立った伝説の地として知られています。記事では、この伝説と、ミカンに含まれるβ-クリプトキサンチンという成分の健康効果について触れ、現代科学の視点から田道間守の冒険を振り返っています。まるで不老不死の果実を探し求めた冒険譚のように、ミカンは私たちの健康に役立つ成分を含んでいると言えるでしょう。

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プロテインバーにEルチンを配合する目的は、運動後の疲労回復促進と抗酸化作用の付与です。 Eルチンはポリフェノールの一種で、ビタミンCの働きを助けることでコラーゲンの生成を促進し、血管や皮膚の健康維持に役立ちます。運動によって発生する活性酸素を除去する抗酸化作用も期待できます。 これらの効果から、Eルチンは運動後の疲労回復を早め、健康的な身体づくりをサポートする成分としてプロテインバーに配合されています。

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魚類は、タウリンを豊富に含むため、魚粉は優れた肥料となります。しかし、魚粉の需要増加は乱獲につながり、環境問題となっています。タウリンは魚類の体内での浸透圧調節、神経伝達、抗酸化作用などに重要な役割を果たしています。魚類の中でもブルーギルは特にタウリン合成能力が高く、そのメカニズムの解明は、魚粉に頼らない持続可能な養殖や、タウリンの栄養学的価値の理解に役立つと考えられています。

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広島大学大学院統合生命科学研究科の加藤範久教授らの研究グループは、緑茶に含まれるポリフェノールの一種であるカテキンが、大腸がんの危険因子である二次胆汁酸（リトコール酸など）を減少させることを発見しました。腸内細菌によって産生される二次胆汁酸は、大腸がんのリスクを高めるとされています。本研究では、カテキンが腸内細菌叢の構成を変化させ、二次胆汁酸の産生を抑制することを明らかにしました。この発見は、カテキン摂取による大腸がん予防の可能性を示唆するものです。

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胆汁酸の大部分は、タウリンやグリシンが抱合した抱合型として存在します。抱合とは、毒性物質に特定の物質が結合し無毒化する作用を指します。タウロコール酸はコール酸にタウリンが、グリココール酸はコール酸にグリシンがそれぞれ抱合したものです。コール酸自体は組織を傷つける可能性があるため、通常はタウリンなどが抱合することでその働きを抑えています。タウリンが遊離するとコール酸は反応性を持ち、本来の役割を果たします。

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土壌中でタウリンを資化する微生物は存在するのか？調査の結果、硫黄還元細菌などがタウリンを利用している可能性が示唆されました。タウリンはタウリンデヒドロゲナーゼやタウリンジオキシゲナーゼといった酵素によって酸化され、最終的に硫化水素に変換される経路が考えられます。これらの酵素を持つ細菌の存在は、土壌中でのタウリン分解を示唆しており、更なる研究が期待されます。

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土壌中の有機態リン酸は植物が利用しにくい形態ですが、鉄粉を施用することで、鉄酸化細菌の働きが活性化し、有機態リン酸を分解・可溶化する効果が期待できます。 鉄酸化細菌は、鉄を酸化させる過程で有機物を分解し、その際にリン酸を可溶化する酵素を分泌します。これにより、植物が吸収しやすい形態のリン酸が増加し、土壌のリン酸供給力が向上します。 ただし、鉄粉の種類や土壌条件によって効果は異なり、過剰な鉄は植物に悪影響を与える可能性もあるため、注意が必要です。

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レンゲ米の田んぼの土表面でみられる褐色化は、鉄の酸化による可能性があります。もしそうであれば、土壌中の酸化鉄の増加により、窒素固定が促進され、稲の倒伏や温室効果ガス発生の可能性が高まるため、肥料を抑えた方が良いでしょう。食料安全保障の観点からも、肥料に頼らない稲作は重要であり、米の消費拡大も同時に考える必要があります。

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出雲神話に登場するヤマタノオロチ退治で赤く染まった斐伊川は、上流から流れ込む大量の砂鉄が原因の可能性があります。砂鉄は酸化鉄を含み、川を赤く濁らせます。これは古代の出雲で鉄の採掘と鉄器製造が行われていた可能性を示唆しています。出雲は緑泥石、祭器の材料に加え、鉄資源にも恵まれた、古代の稲作にとって理想的な土地だったと言えるでしょう。ヤマタノオロチ退治は、こうした背景を反映した神話かもしれません。

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ビタミンB6はアミノ酸代謝に重要な補酵素で、脂肪代謝にも関与し、不足すると脂肪が血管に付着しやすくなる可能性があります。ビタミンB6不足は皮膚炎にも関連し、かゆみを抑える効果も期待されます。ビタミンB6は玄米や米ぬかに多く含まれており、特にぬか漬けは発酵食品でもあり、アレルギー反応の緩和に良い可能性があります。ビタミンB6は目薬にも含まれており、様々な効果が期待されています。

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米ぬかに含まれる食物繊維は、セルロース、ヘミセルロース、ペクチンなどです。腸内細菌叢への影響は成分によって異なり、セルロースは発酵しにくい一方、ペクチンは完全に発酵されます。ヘミセルロースはコレステロール低下作用も持ちます。米ぬかは廃棄されがちですが、栄養価が高く、食料自給率向上や肥料依存軽減にも役立つ可能性があります。ただし、リン酸を多く含むため、有機質肥料としての使用は注意が必要です。

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ゴボウは連作障害を起こしやすいですが、その原因の一つに青枯病があります。青枯病は土壌細菌であるラルストニア・ソラナセアルムによって引き起こされ、ゴボウだけでなく、トマトやナスなどのナス科植物にも被害をもたらします。 この細菌への対策として、トウモロコシの分泌する抗菌物質DIMBOAが有効です。DIMBOAは青枯病菌の増殖を抑え、ゴボウへの感染を防ぐ効果があります。 しかし、DIMBOAは土壌中の微生物によって分解されやすく、効果が持続しない点が課題です。そのため、ゴボウの連作障害を克服するには、DIMBOAの効果的な利用方法や、他の対策との組み合わせが重要となります。

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腸管上皮細胞の糖鎖は、そこに常駐する腸内細菌叢の組成に影響を与えます。母乳栄養児では、母乳オリゴ糖がビフィズス菌の増殖を促し、腸内環境を整えます。離乳後、多様な糖鎖を発現するようになり、複雑な腸内細菌叢が形成されます。腸内細菌叢は、宿主の免疫系や代謝、神経系にも影響を与え、健康維持に重要な役割を果たします。糖鎖と腸内細菌叢の相互作用は、宿主の健康に深く関わっています。

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土壌中の難分解性有機態リン酸であるフィチン酸が過剰に蓄積すると、植物はリン酸を吸収しにくくなる問題がある。解決策として、フィチン酸を分解するコウジカビなどの微生物の働きを活性化させる方法が有効だ。具体的には、腐植質を投入して土壌環境を改善し、ヒマワリなどの緑肥を栽培する。さらに、米ぬかなどのリン酸豊富な有機物施用時は、無機リン酸の施用を控えるべきである。

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この記事は、無農薬栽培の可能性を探るため、シュウ酸アルミニウムの抗菌作用に着目しています。アカマツの菌根菌が生成するシュウ酸アルミニウムが抗菌作用を示すという報告から、植物の根からも分泌されるシュウ酸に着目し、そのメカニズムを探っています。シュウ酸アルミニウムは、土壌中でアルミニウムとキレート化合物を形成し、これが菌のコロニー先端部でグラム陰性細菌や枯草菌への抗菌作用を示すと考えられています。具体的な抗菌メカニズムは不明ですが、銅イオンと同様の作用の可能性が示唆されています。

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ネギの連作障害対策で注目すべきは、BB肥料（特に硫黄コーティング肥料）の多用です。硫黄コーティング肥料は、土壌中で硫酸イオンを生成し、過剰になると硫化水素が発生、土壌を老朽化させます。これは水田だけでなく畑作でも深刻な問題で、鉄分の無効化など作物生育に悪影響を及ぼします。硫酸イオンの残留性は高いため、BB肥料の使用は土壌の状態を見極め、過剰な使用は避けるべきです。

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水田には、害虫を食べる益虫が多く存在します。クモは様々な害虫を捕食する重要な天敵です。寄生バチはウンカやヨコバイ、ガの幼虫に寄生し、数を減らします。トンボやカエルも重要な捕食者です。これらの天敵は農薬の影響を受けやすく、その保全には農薬の使用方法に配慮が必要です。生物農薬や天敵温存型の農薬を選択することが、天敵と共存する上で重要です。

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日本の農業は肥料不足が深刻化しているが、土壌改善により改善の余地は大きい。土壌劣化により保肥力が低下し、必要以上の施肥が必要となっている現状がある。土壌分析を活用し、リン酸やカリウムの使用量を見直すべきである。窒素は土壌微生物による窒素固定で賄える可能性がある。日本の豊かな水資源を活用した土壌改善は、肥料使用量削減の鍵となる。慣習的な栽培から脱却し、土壌と肥料に関する知識をアップデートすることで、省力化と生産性向上を実現できる。今こそ、日本の農業の転換期と言えるだろう。

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オクラなどに含まれるネバネバ成分「ペクチン」は、ヒトの体内で消化吸収されない食物繊維です。ペクチンは、満腹感を与えたり、腸での脂肪吸収を抑えたり、腸内細菌の餌になることで、腸内環境を整える効果が期待できます。その結果、胃もたれや腸への負担を軽減し、他の栄養素の吸収を助ける効果も期待できます。ペクチンの摂取は、夏バテ対策として有効と言えるでしょう。

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養液栽培で養液交換を減らすには、根から分泌される物質の影響を抑制する必要がある。根からは二酸化炭素、剥離した細胞、粘液質、有機酸、フラボノイド、無機イオンなどが分泌される。これらの物質が養液中に蓄積されると、溶存酸素の低下や鉄の沈殿などを引き起こし、根腐れのリスクを高める可能性がある。養液交換を減らすには、これらの分泌物の影響を最小限に抑える技術開発が求められる。

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養液栽培で肥料不足のため養液交換ができないという相談に対し、根腐れを防ぎながら養液交換回数を減らす方法を検討する。 根腐れの原因は、養液中の溶存酸素低下による糸状菌や細菌の増殖である。 対策としては、紫外線や熱殺菌による殺菌、マイクロバブルによる酸素量増加が考えられる。 さらに、根圏から分泌される成分を制御することで、病原性微生物の増殖を抑えるアプローチも重要となる。 土耕栽培の知見も参考に、根圏環境の改善による根腐れ防止策を探ることが有効である。

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牧草と園芸 第69巻第４号（2021年）掲載の「種子休眠・発芽の生理とメカニズム」（川上直人）では、種子休眠について解説している。種子休眠とは、好適な環境条件下でも発芽しない状態を指し、植物が生き残るための重要な生存戦略である。休眠には、種皮による水・酸素の透過制限、発芽抑制物質の存在、胚の未熟などが関与する。休眠打破には、光、温度、時間経過といった環境要因が関与し、種ごとに異なる複雑なメカニズムが存在する。特に、光受容体であるフィトクロムによる赤色光・遠赤色光の感知は、種子の発芽タイミングを制御する上で重要な役割を担っている。

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植物生育促進根圏細菌(PGPR)は、植物の根の周辺に住み、成長を促進する細菌です。養分の吸収促進、植物ホルモンの産生、病原菌の抑制といった働きを持ちます。PGPRの活用は、化学肥料や農薬の使用量削減につながり、環境保全型の農業に貢献します。代表的なPGPRとして、窒素固定を行う根粒菌や、リン酸を可溶化する菌根菌などが挙げられます。

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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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中干しなしの稲作では、リン酸の供給不足が懸念されます。中干しがないと土壌中のリン酸が溶脱しやすくなる一方、稲の生育期間が長いため、リン酸要求量も増加するためです。解決策としてリン酸第二鉄の施用が考えられます。リン酸第二鉄はジャンボタニシ防除剤として使用され、農薬登録の必要がなく、残存物は稲の肥料となります。また、鉄分供給は窒素固定細菌の活性化にも繋がり、リン酸供給不足と窒素固定能の向上という二つの課題を同時に解決できる可能性があります。ただし、リン酸第二鉄の原料は輸入に依存しているため、国際情勢に注意が必要です。

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記事は、大豆肉の普及には稲作の活用が重要だと論じています。 従来、水田での大豆栽培は転作に伴う土壌の排水性改善が、稲作への復帰を困難にする点が懸念されていました。しかし、著者は、物理性を改善した水田での稲作は、水持ちを損なわずに秀品率を高めることから、稲作と大豆栽培を交互に行う輪作を提案しています。 具体的には、数回の稲作後に大豆を栽培し、土壌の極端な酸化を防ぐため、大豆と相性の良いマルチムギを栽培することを推奨しています。 さらに、水田は川の水を取り入れることで畑作に比べて微量要素欠乏が起こりにくいという利点も強調。稲作と大豆栽培を組み合わせることで、持続可能で効率的な食糧生産システムを構築できると結論付けています。

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除菌剤・消臭剤入りのベントナイトは、土壌改良材として使用しても問題ないか？という質問に対する回答です。 結論としては、問題ありません。 一般的に使用されている除菌剤のヒノキチオール、消臭剤のカテキンは、どちらも土壌中の微生物によって分解され、最終的には土の一部になる成分です。 ヒノキチオールは抗菌・抗ウイルス作用を持つ成分ですが、土壌中では分解されてしまいます。 カテキンは消臭効果を持つ成分ですが、土壌中のアルミニウムと結合することで吸着され、効果を発揮しなくなります。 そのため、除菌剤・消臭剤入りのベントナイトを土壌改良材として使用しても、土壌や植物に悪影響を与える心配はありません。

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レンゲ栽培と中干しなし稲作で、土壌の物理性向上による肥料過多と倒伏が課題として浮上。レンゲによる窒素固定量の増加と、物理性向上による肥料効能の持続が重なった可能性。中干しのメリットは物理性向上により減少し、デメリットである高温障害回避と益虫増加の方が重要となる。解決策は施肥量減らし。この技術確立は、肥料・農薬削減によるSDGs、土壌炭素貯留によるCO2削減、鉄還元細菌によるメタン発生抑制に繋がり、持続可能な稲作に貢献する。

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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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長雨による日照不足で稲のいもち病被害が懸念される中、殺菌剤使用の是非が問われている。殺菌剤は土壌微生物への悪影響や耐性菌発生のリスクがあるため、代替策としてイネと共生する窒素固定菌の活用が挙げられる。レンゲ栽培などで土壌の窒素固定能を高めれば、施肥設計における窒素量を減らすことができ、いもち病への抵抗性向上につながる。実際、土壌改良とレンゲ栽培後の稲作では窒素過多の傾向が見られ、減肥の必要性が示唆されている。今後の課題は、次年度の適切な減肥割合を決定することである。

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稲作では収穫後の稲わらの土壌還元が地力向上に重要だが、腐熟促進に石灰窒素を使う方法に疑問が提示されている。石灰窒素はシアナミドを含み、土壌微生物への影響が懸念される。稲わら分解の主役は酸性環境を好む糸状菌だが、石灰窒素は土壌をアルカリ化させる。また、シアナミドの分解で生成されるアンモニアが稲わらを軟化させ、速効性肥料成分が増加し、作物に悪影響を与える可能性も指摘されている。さらに、カルシウム過剰による弊害も懸念材料である。これらの点から、稲わら腐熟への石灰窒素施用は再考すべきと提言している。

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ヤシャブシの葉は、水田の肥料として古くから利用されてきた。その肥効は、葉に含まれる養分だけでなく、鉄分供給による窒素固定促進の可能性がある。水田土壌には鉄還元細菌が存在し、鉄を利用して窒素ガスをアンモニアに変換する。ヤシャブシの葉に含まれるタンニンは鉄とキレートを形成し、鉄還元細菌の働きを助ける。さらに、キレート鉄はイネにも吸収されやすく、光合成を活性化し、養分吸収を高める。結果として、窒素固定の促進と養分吸収の向上という相乗効果で、イネの生育が促進されると考えられる。この仮説は、ヤシャブシの葉の伝統的な利用方法を科学的に説明する可能性を秘めている。

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水田土壌で窒素固定を行う新種の細菌が発見された。この細菌は、酸素が存在する条件下でも窒素固定能力を持つ嫌気性細菌で、イネの根圏に生息し、植物ホルモンを生成することでイネの成長を促進する。この発見は、窒素肥料の使用量削減につながる可能性があり、環境負荷軽減に貢献する。さらに、この細菌は他の植物にも共生できる可能性があり、農業全体への応用が期待されている。この研究は、土壌微生物の多様性と農業への応用の可能性を示す重要な発見である。

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東京新聞の記事は、食肉生産に伴う温室効果ガス排出問題を取り上げている。牛肉1kgの生産には二酸化炭素換算で約27kgの温室効果ガスが排出され、これは鶏肉の約7倍、野菜の約270倍に相当する。家畜のげっぷや糞尿からのメタン、飼料生産・輸送、森林伐採などが主な排出源だ。食生活の変化、特に牛肉消費の削減は、地球温暖化対策に大きく貢献する。国連は肉の消費量を週2回に抑えるよう勧告しており、代替タンパク質の開発も進んでいるが、消費者の意識改革と技術革新の両輪が必要とされている。

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農研機構の報告によると、稲作においてカリウム施肥量を減らすと土壌中に難分解性炭素が蓄積し、土壌の物理性・化学性が改善され、翌年以降の秀品率が向上する。カリウム不足になるとイネは鉱物を破壊してカリウムを吸収し、同時にケイ酸やアルミニウムも溶脱する。このアルミニウムが腐植を守り、有機物の蓄積につながる。この蓄積は二酸化炭素排出削減にも貢献し、土壌のヒビ割れを防ぐため中干しの必要性も減少する。慣行農法の中干しは環境負荷とみなされる可能性があり、土作り不要論から脱却し、炭素蓄積と生産性向上を両立する栽培方法が求められる。水田のメタン発生は、有機物蓄積による抑制効果で相殺可能である。

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トマトの青枯病対策として土壌消毒は効果が薄く、土壌中の原生生物に着目する必要がある。原生生物は細菌を捕食し、その際に植物ホルモンが増加して発根が促進される。青枯病菌は深さ40cmに潜伏するため、緑肥栽培で深く根を張らせることが有効である。緑肥栽培時は発根促進が重要なので、土壌改良材は緑肥に施肥する。根が土壌を耕し、形成する役割も重要。

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土壌病害、特に青枯病はトマト土耕栽培における深刻な問題であり、水耕栽培への移行の大きな要因となっている。青枯病菌は土壌消毒の有効範囲より深い層に潜伏するため、消毒は初期生育には効果があるように見えても、長期栽培のトマトでは後期に根が伸長し感染してしまう。結果として消毒コストと人件費の損失に加え、土壌劣化を招く。感染株の除去も、土壌中の菌を根絶しない限り効果がない。解決策として、果樹園で行われる土壌物理性の改善、特に根への酸素供給に着目した土作りが有効と考えられる。緑肥活用なども土壌改良に繋がる可能性がある。根本的な解決には、土壌環境の改善と病害への抵抗力を高める土作りが不可欠である。

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トマト栽培は、果実収穫、水分量による品質変化、木本植物を草本として扱う点、木の暴れやすさから難しい。ナスは「木の暴れ」が少ないため、物理性改善で秀品率が向上しやすい。トマトは木本植物だが、一年で収穫するため栄養成長と生殖成長のバランスが重要となる。窒素過多は栄養成長を促進し、花落ち等の「木の暴れ」を引き起こす。これは根の発根抑制とサイトカイニン増加が原因と考えられる。サイトカイニンを意識することで、物理性改善と収量増加を両立できる可能性がある。トマトは本来多年生植物であるため、一年収穫の栽培方法は極めて特殊と言える。

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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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水田の鉄還元細菌は、Fe₂O₃を還元し、鉄イオン(Fe²⁺)を水に溶出させる。この際、酸素は発生せず、水と二酸化炭素が生成される。溶出したFe²⁺は、イネの光合成や微生物の電子供与体として利用される。一方で、水田表面では、酸素とFe²⁺が反応し、土壌表面に灰色の堆積物を生成するなど、水田環境に影響を与えている。

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稲作における土作りの必要性を問う記事。慣行農法では土壌劣化による病害虫増加で農薬使用を招き、環境負荷を高めている。一方、土壌微生物の働きを重視した土作りは、窒素固定菌による窒素供給や病害抑制効果で農薬を減らし、持続可能な稲作を実現する。鉄還元菌による窒素固定では、還元剤として鉄を利用し、不足するとメタン生成につながるため、土壌管理が重要となる。冬季湛水や中干しはメタン発生を増やすため、土作りで稲わらを堆肥化し施用することでメタン発生を抑制できる。土壌微生物の理解と適切な管理こそ、環境負荷低減と安定生産の鍵となる。

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「エッセンシャル土壌微生物学 作物生産のための基礎」は土作りに興味のある人にオススメ。土壌微生物の働きだけでなく、団粒構造における粘土鉱物の役割、酸化還元電位による肥料効果や水田老朽化への影響まで丁寧に解説。土壌中の電子の挙動(酸化還元)を理解することで、土壌消毒や稲作の中干しといった実践的な課題についても深く考察できる。関連する記事では、緑泥石、メタン発生、ポリフェノール鉄錯体、コウジカビ、ベントナイト、土壌消毒など多様な視点から土壌への理解を深めることができる。

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レンゲの開花を促すには、窒素過多に注意しリン酸を適切に施肥する必要がある。窒素過多は開花抑制と茎葉の徒長を引き起こすため、土壌の窒素量を把握し、過剰な窒素肥料は避ける。一方、リン酸は花芽形成に必須であり、不足すると開花が遅延または停止する。土壌診断に基づき、リン酸が不足している場合はリン酸肥料を施用することで、レンゲの順調な生育と開花を促進できる。

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菌耕による排水性向上は、ミミズの活動が鍵となる可能性がある。ミミズは土壌中を深く移動し、1メートルに達するミミズ孔を形成する。孔の壁にはミミズの糞塊が付着し、微生物が繁殖して硝酸態窒素などを利用、好気性細菌の活動によりガス交換も起こる。ミミズは水分、酸素、栄養塩を求めて移動し、植物の根から分泌される物質に誘引される。耕盤層に酸素と栄養塩が供給されれば、ミミズが孔を形成し排水性を向上させる可能性がある。地表への有機物供給もミミズの活動を促し、土壌改良に繋がる。良質な粘土鉱物の存在も重要となる。

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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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ペニシリンはグラム陽性菌に有効だが、グラム陰性桿菌には効果がない。軟腐病の原因菌であるエルウィニア属（グラム陰性桿菌）に有効な抗生物質を生成する菌を探すため、グラム陰性菌である緑膿菌に有効な抗生物質の歴史を辿る。セファロスポリンはβ-ラクタム系抗生物質で、当初は大腸菌に有効だが緑膿菌には無効だった。しかし、改良によりグラム陰性桿菌への作用が強化された。セファロスポリンは、土壌や植物遺体でよく見つかる腐生菌である*Cephalosporium acremonium*から分離された。この菌はボタンタケ目に属し、同じ目にトリコデルマも属する。このことから、ボタンタケ目は注目すべき菌群と言える。

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アオカビから発見されたペニシリンは、β-ラクタム系抗生物質で、細胞壁の合成を阻害することで静菌・殺菌作用を示す。しかし、グラム陽性菌とグラム陰性球菌に有効だが、グラム陰性桿菌には効果が低い。連作障害で増加する軟腐病菌は、グラム陰性桿菌であるエルビニア・カロトボーラであるため、ペニシリンの効果は期待薄である。

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栽培の中心には常に化学が存在します。植物の生育には、窒素、リン酸、カリウムなどの必須元素が必要で、これらの元素はイオン化されて土壌溶液中に存在し、植物に吸収されます。土壌は、粘土鉱物、腐植、そして様々な生物で構成された複雑な系です。粘土鉱物は負に帯電しており、正イオンを引きつけ保持する役割を果たします。腐植は土壌の保水性と通気性を高め、微生物の活動の場となります。微生物は有機物を分解し、植物が利用できる栄養素を供給します。これらの要素が相互作用することで、植物の生育に適した環境が作られます。つまり、植物を理解するには、土壌の化学的性質、そして土壌中で起こる化学反応を理解する必要があるのです。

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マッシュルーム栽培は、メロン栽培用の温床から偶然発見された。馬糞と藁の温床で発生する熱が下がり、ハラタケ類が発生することに気づいたのが始まりだ。栽培過程で、堆肥中の易分解性有機物は先駆的放線菌などの微生物によって分解され、難分解性有機物であるリグニンが残る。その後、マッシュルーム菌が増殖し、先に増殖した微生物、リグニン、最後にセルロースを分解吸収して成長する。このことから、野積み堆肥にキノコが生えている場合、キノコ菌が堆肥表面の細菌を分解摂取していると考えられる。これは土壌微生物叢の遷移を理解する一助となる。

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ヤシャブシは、マツ科、ブナ科と並んでキノコと共生するカバノキ科の樹木。撹乱された土地にいち早く生育し、土壌の養分を吸収する菌根菌と共生するだけでなく、窒素固定細菌とも共生することで空気中の窒素をアンモニアとして取り込む能力を持つ。ハンノキイグチのようなイグチ科のキノコが生えることが報告されている他、原木栽培にも利用される。しかし、花粉はスギよりもアレルギーを引き起こしやすいという欠点もある。土壌改善、キノコ栽培に有用な一方、花粉症対策が必要な樹木と言える。

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家畜糞堆肥で育てた野菜の摂取は健康に繋がる可能性がある。キノコ栽培で発生する廃菌床は、野菜栽培の土壌改良に有効で、野菜の秀品率や栄養価向上に貢献する。キノコ自体も種類によって栄養価が異なり、特にエルゴチオネインという抗酸化物質は、免疫調整に重要な役割を果たすビタミンDの働きをサポートする。キノコ消費の増加は廃菌床の増加にも繋がり、結果的に野菜の品質向上、ひいては人々の健康増進、医療費削減に寄与する可能性を秘めている。

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高槻の原生協コミュニティルームで行われたレンゲ米栽培の報告会では、レンゲの土壌改良効果に焦点が当てられました。レンゲは窒素固定により土壌への窒素供給を助け、化学肥料の使用量削減に貢献します。また、土壌の物理性改善にも効果があり、透水性や保水性を向上させます。これは、今回の記事で問題視されている荒起こしによる土壌の弾力低下やガス交換能の低下といった問題への解決策となり得ます。さらに、レンゲは雑草抑制効果も持ち、無草化による土壌有機物減少を食い止める可能性も示唆されました。つまり、レンゲの活用は、化学肥料や家畜糞に頼らない持続可能な稲作への転換を促す鍵となる可能性を秘めていると言えるでしょう。

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高槻の原生協コミュニティルームでレンゲ米栽培の観測報告会が行われました。レンゲ米栽培は、田植え前にレンゲを育てて緑肥として利用する農法です。報告では、レンゲの鋤き込みによる土壌への窒素供給、雑草抑制効果、生物多様性への影響など、様々な観点からの調査結果が発表されました。特に、レンゲが土壌に供給する窒素量とイネの生育の関係、鋤き込み時期の調整による雑草抑制効果の最適化などが議論の中心となりました。また、レンゲ畑に集まる昆虫の種類や数、水田の生物多様性への影響についても報告があり、レンゲ米栽培が環境保全に貢献する可能性が示唆されました。一方で、レンゲの生育状況のばらつきや、過剰な窒素供給による水質汚染への懸念点も指摘され、今後の課題として改善策の検討が必要とされました。

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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。

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家畜糞堆肥による土作りは、土壌の硝酸態窒素濃度を高め、作物の生育に悪影響を与える。高濃度の硝酸態窒素は根の成長を阻害し、土壌のヒビ割れを引き起こし、根へのガス障害も発生しやすい。結果として、作物は亜鉛などの微量要素を吸収できず、硝酸イオン濃度が高い葉を形成する。このような野菜は栄養価が低く、健康効果は期待できないばかりか、高濃度の硝酸イオンと不足する抗酸化物質により、健康を害する可能性もある。葉のビタミンCが硝酸イオンの影響を相殺するという意見もあるが、酸化ストレスの高い環境ではビタミンCも期待できない。適切な施肥設計で硝酸イオン濃度を抑制し、健康的な野菜を育てることが重要である。

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硝酸イオンを過剰に含む野菜は、人体への影響が懸念される。硝酸イオンは唾液中で亜硝酸イオンに変換され、これが体内でアミンと反応しニトロソ化合物を生成する。ニトロソ化合物の一部は発がん性を持つ。アミンはアミノ酸から生成され、タンパク質摂取により体内に存在する。胃の低pH環境がニトロソ化合物生成を促進する。硝酸イオン過剰摂取によるニトロソ化合物増加量は不明だが、リスク軽減のため葉色の薄い野菜を選ぶのが望ましい。これは栽培者の利益にも繋がり、社会全体の健康増進に貢献する。

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硝酸イオンの過剰摂取は健康に悪影響を与える可能性があります。植物は光合成にマンガンを必要とし、マンガン不足になると硝酸イオンが葉に蓄積されます。人間がこれを摂取すると、体内で硝酸イオンが亜硝酸イオンに変換され、さらに胃酸と反応して一酸化窒素が生成されます。一酸化窒素は少量であれば血管拡張作用など有益ですが、過剰になると炎症悪化や発がん性も示します。したがって、硝酸イオンを多く含む野菜の摂取は控えるべきです。タンパク質が豊富で硝酸イオンが少ない野菜を選ぶことで、必要な一酸化窒素は摂取できます。

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スペルミンをはじめとするポリアミンは、免疫細胞の過剰な活性化を抑制するなど重要な役割を持つ。体内合成は加齢で低下するが、食品から摂取可能。腸内細菌もポリアミン産生に関わるため、腸内細菌叢の維持も重要となる。納豆の熟成過程ではポリアミンが増加するという研究結果もあり、発酵食品はポリアミン摂取に有効と考えられる。免疫との関連では、オリゴ糖やお茶の成分も免疫向上に寄与する。

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スペルミンはポリアミンの一種で、老化抑制に関係する可能性がある物質です。摂取すると腸で分解されず血流に乗り、各器官へ運ばれます。ポリアミンは、特に高齢者で起こりやすい軽微な刺激による慢性炎症に対し、免疫細胞の過剰な活性化を抑制する働きがあります。また、糖や脂肪の代謝と蓄積を調整し、動脈硬化などを予防する効果も期待されます。ポリアミンの合成量は加齢と共に低下するため、食品からの摂取が重要になります。合成にはオルニチンというアミノ酸が関わっており、旨味成分の豊富な食品を摂取することで補給できます。免疫細胞の老化による活性化とポリアミン合成量の低下は、高齢者のウイルス感染重症化と関連付けられます。

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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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葛餅の原料である葛粉は、マメ科クズの根から作られ、漢方薬の葛根湯にも使われる。マメ科植物なのでイソフラボンを含み、クズの場合はプエラリンというイソフラボンが注目される。プエラリンは腸内細菌によってダイゼインを経てエクオールに変換される。エクオールは乳がんや前立腺がんの予防に関与する可能性が示唆されている。マメ科植物の根や実にイソフラボンが多いのは、根粒菌との共生関係を築くためと考えられる。

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トビイロウンカは越冬できず、中国大陸から季節風に乗って飛来する。中国ではトビイロウンカへの農薬使用量が増加しており、薬剤抵抗性を獲得した個体が日本へ飛来するため、国内の農薬対策が難航している。中国で使用されている農薬を避けつつ、効果的な農薬を選択する必要があり、農薬の流行を常に意識しなければならない。農薬散布は益虫への影響もあるため、化学的知見に加え情勢判断も重要で、新たな対策が求められている。

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カメムシは、殺虫剤を無毒化する細菌と共生することで殺虫剤抵抗性を獲得している。カメムシの消化管には共生細菌を宿す器官があり、土壌中の細菌から共生相手を選んでいる。殺虫剤も土壌微生物によって分解されるため、殺虫剤の使用は抵抗性を持つ細菌の増殖を促進する。地域一斉の農薬散布は、この現象を加速させ、カメムシの抵抗性獲得を早め、益虫を死滅させる。結果として害虫は増加し、農薬使用の悪循環に陥る。農薬被害軽減のためには、農薬使用からの脱却が急務となっている。

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水田土壌中の細菌がイネのケイ素吸収に関与する可能性が示唆されている。ケイ素を取り込む細菌24株は全てバチルス属で、食中毒菌のセレウス菌(B.cereus)や生物農薬に使われるBT剤(B. thuringiensis)なども含まれる。バチルス属はケイ素の殻を作ることで過酷な環境を生き抜くとされ、B.cereusはケイ素により耐酸性を得ている可能性がある。ケイ素の吸収にはマンガン、亜鉛、カルシウム、鉄等のミネラルが必要で、特に水田で欠乏しやすい亜鉛の供給が重要となる。土壌中の細菌がケイ素を吸収しやすい環境を整えることで、猛暑下でもイネの秀品率維持に繋がる可能性がある。

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イネの生育に影響を与える水素酸化能を持つ内生菌に関する研究報告が紹介されている。この内生菌は土壌や海洋由来の水素を酸化すると考えられ、そのエネルギーを利用している可能性が示唆されている。 以前のケイ酸と土壌微生物の関係性についての考察を踏まえ、ストレプトマイセス属のような細菌とイネの共生関係について調査した結果、この水素酸化菌の報告に辿り着いた。水素酸化の目的は不明だが、今後の研究でケイ酸と微生物、そしてイネの関係性が解明される可能性に期待が寄せられている。

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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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風邪予防にミカンが有効とされるのは、ビタミンCの抗酸化作用によるものと思われがちだが、実際はカロテノイドのβ-クリプトキサンチンが免疫力を高める効果を持つためと考えられる。β-クリプトキサンチンは、NK細胞の活性化を通じて、ウイルス感染に対する防御機構を強化する。特に呼吸器感染症の予防に効果的で、風邪やインフルエンザなどの発症リスクを低減する可能性がある。一方で、ビタミンCの風邪予防効果は科学的根拠に乏しく、過剰摂取は健康への悪影響も懸念される。したがって、風邪予防にはミカンに含まれるβ-クリプトキサンチンに注目すべきである。

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乳酸菌に続き、放線菌でもカロテノイド合成が確認された。高野氏の研究によると、土壌中の放線菌は光を感知してカロテノイド生産を促進する。これは光受容による酵素発現が鍵となっている。興味深いのは、ある放線菌が産生する鉄包摂化合物が、別種の放線菌の抗生物質生産を促進する現象だ。つまり、土壌微生物にとって光は重要な環境因子であり、カロテノイドがその作用に一役買っている可能性がある。

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鉄は植物の生育に必須だが、アルミニウムは毒性を示す。土壌中の鉄は主に三価鉄(Fe3+)として存在し、植物はそれを二価鉄(Fe2+)に変換して吸収する。この変換には、根から分泌されるムシゲニンや、土壌中の微生物が関与する。ムシゲニンは鉄とキレート錯体を形成し、吸収を促進する。一方、アルミニウムもムシゲニンと錯体を形成するが、植物はアルミニウムを吸収せず、錯体のまま土壌中に放出することで無毒化する。レンゲなどの緑肥は土壌微生物を増やし、ムシゲニン分泌も促進するため、鉄吸収の向上とアルミニウム無毒化に貢献する。結果として、健全な植物生育が促される。

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GABAを多く含む食品を探している著者は、味噌に着目するも、一般的な味噌は塩分濃度が高いためGABA生成菌が生育できず、GABA含有量は低いと知る。GABAを含む味噌が将来的に市販される可能性は示唆されているものの、現状ではGABA摂取源としては不向き。茶葉や玄米の発酵/発芽でGABAが増える例もあることから、他の発酵食品、特にすぐき、キムチ、ぬか漬けにGABAが含まれる可能性を考察し、味噌とぬか漬けの塩分濃度の比較に言及している。

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ストレスは交感神経を活性化し、カテコラミン分泌を促す。カテコラミンはT細胞(細胞性免疫)を抑制するため、ウイルス感染への抵抗力が低下する。睡眠不足も交感神経優位につながるため、免疫力低下の原因となる。一方、GABAは神経細胞に抑制的に働き、睡眠の質向上に繋がる。つまりGABA摂取は交感神経の鎮静化を促し、結果的に細胞性免疫の抑制を軽減、ウイルスへの抵抗力維持に貢献する可能性がある。

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この記事では、乳酸菌摂取による免疫向上効果についての疑問が提示されています。乳酸菌摂取でIgA産生が増加するという研究結果を元に、発酵食品が免疫向上に良いとされる風潮に疑問を呈しています。著者は、抗体は特定の抗原にのみ作用するため、乳酸菌に対するIgA増加が他の病原体への抵抗力向上に繋がるかは不明だと指摘。記憶B細胞の活性化についても、新型ウイルスには効果がないため、発酵食品の免疫向上効果を断言するのは早計だと主張しています。ただし、発酵食品の効果を否定しているわけではなく、視点のずれを修正する必要性を訴えています。免疫向上には亜鉛、グルタチオン、オリゴ糖なども重要であると補足し、関連研究へのリンクも掲載しています。

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乳酸菌K15摂取が免疫グロブリンA（IgA）産生を活発化させるメカニズムに関する研究によると、乳酸菌が腸に届くと樹状細胞がそれを認識し、唾液中IgA産生を促進する。IgAは細菌に対してはオプソニン化により好中球の働きを活発化し、ウイルスに対しては中和抗体として感染を防ぐ。しかし、この研究だけで乳酸菌摂取の有効性を断定するのは早計である。抗体の特徴である獲得免疫の観点から更なる検証が必要となる。獲得免疫の働きを理解した上で、改めてこの研究結果を考察する必要がある。

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腸内細菌叢、特にバクテロイデス・テタイオタオミクロンは、腸管上皮細胞の糖鎖末端のフコースを利用する。フコースが不足すると宿主細胞にシグナルを送り、フコースを含む糖鎖（フコシル化糖鎖）の産生を促す。フコシル化糖鎖は食品成分と相互作用し、消化に影響すると考えられる。ストレスによりフコシル化糖鎖が減少すると、この相互作用が阻害され、消化吸収に問題が生じる可能性がある。また、フコシル化糖鎖はNK細胞の活性化にも関与し、ウイルス感染防御に重要な役割を果たす。つまり、腸内細菌とフコシル化糖鎖は、消化機能と免疫機能の両方に影響を及ぼす可能性がある。

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腸内細菌は、腸管上皮細胞の糖鎖末端にあるシアル酸を資化し、特にウェルシュ菌のような有害菌はシアル酸を分解することで毒性を高める。ビフィズス菌もシアル酸を消費するが、抗生剤投与で腸内細菌叢のバランスが崩れると遊離シアル酸が増加し、病原菌増殖のリスクが高まる。シアリダーゼ阻害剤は腸炎を緩和することから、有害菌ほどシアル酸消費量が多いと推測される。ゆえに、ビフィズス菌を増やし、糖鎖の過剰な消費を防ぐことが重要となる。さらに、日本人の腸内細菌は海苔の成分であるポルフィランを資化できることから、海苔の摂取も有益と考えられる。

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記事は、ウイルス感染における糖鎖の役割と免疫の関係について解説しています。ウイルスは細胞表面の糖鎖を認識して感染しますが、糖鎖は免疫システムにも関与しています。特に、糖鎖末端のシアル酸は感染や免疫回避に影響を与えます。 ウェルシュ菌などの細菌はシアリダーゼという酵素でシアル酸を切り離し、毒素の受容体を露出させたり、遊離シアル酸を菌表面に纏うことで免疫を回避します。そのため、腸内細菌叢においてウェルシュ菌を優勢にさせないことが重要であり、オリゴ糖の摂取が有効です。 麹菌が生成する希少糖コージビオースは腸内細菌叢を改善する効果があり、発酵食品の摂取が免疫向上に繋がると考えられます。ただし、原料の大豆の品質や微量栄養素の含有量も重要であるため、発酵食品であれば何でも良いというわけではありません。

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水溶性食物繊維ペクチンは、腸内細菌叢を整え、コレステロール値を正常化し、免疫向上に寄与する。ペクチンは野菜の細胞壁に含まれるが、肥料によっては含有量が変化する。米ぬか嫌気ボカシで育てた野菜は筋っぽくなく、液肥で育てた野菜は筋っぽくなることから、前者の方がペクチン含有量が多く健康効果が高いと推測される。つまり、ストレスなく健康的に育った野菜は、人の健康にも良い影響を与える。逆に、牛糞堆肥を用いた「こだわり野菜」は、健康効果が期待できない可能性がある。

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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。

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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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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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免疫向上に野菜スープが良いという記事をきっかけに、活性酸素抑制に重要なグルタチオンに着目し、二価鉄と共に豊富に含む食材として春菊を推している。春菊は葉緑体周辺に二価鉄とグルタチオンが多く、β-カロテンも豊富。コマツナではなく春菊を選んだ理由は、菌根菌がつかないコマツナは微量要素が不足しがちで、キク科の春菊は病気に強く殺菌剤の使用量が少ないため。殺菌剤が少ないことは、虫による食害被害の増加を抑えるなど、様々な利点につながる。

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緑茶に含まれるカテキンは、インフルエンザなどのウイルスに吸着し感染を予防する効果がある。ウイルスは非生物で、宿主細胞の器官を乗っ取って増殖する。宿主細胞表面の糖鎖をウイルスが認識することで感染が成立する。カテキンはウイルスのスパイクタンパクを封じ、この認識プロセスを阻害すると考えられる。しかし、カテキンは体内に留まる時間が短いため、日常的に緑茶を摂取する必要がある。緑茶の甘みが少ない、苦味と渋みのバランスが良いものが効果的と考えられる。ウイルスは自己増殖できないため、特効薬がない。mRNAワクチンは、体内で無毒なスパイクタンパクを生成させ、抗体生成を誘導する新しいアプローチである。

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マルチムギは、土壌の団粒化を促進し、排水性と通気性を向上させる効果を持つ緑肥。劣化した圃場でも旺盛に生育し、土壌改良に役立つ。筆者は、マルチムギを播種した区画と播種していない区画で比較試験を実施。マルチムギを播種した区画では、播種していない区画に比べ、土壌硬度が低く、透水性が高いという結果が得られた。これは、マルチムギの根が土壌をほぐし、団粒化を促進したためと考えられる。マルチムギは、耕作放棄地など、劣化した土壌の改良に有効な緑肥と言える。

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1:1型粘土鉱物は、風化により正電荷を帯び、病原菌を吸着不活性化する可能性を持つ。火山灰土壌に多いアロフェンではなく、畑土壌に豊富な1:1型粘土鉱物に着目し、その風化を促進する方法を考察する。風化には酸への接触が必要だが、硫安等の残留性の高い肥料は避けたい。そこで、米ぬかボカシ肥に着目。嫌気発酵で生成される乳酸による持続的な酸性環境が、1:1型粘土鉱物の風化を促すと考えられる。同時に、嫌気発酵中の微生物増殖により病原菌も抑制できる。理想的には、米ぬかボカシ肥が1:1型粘土鉱物の正電荷化を促進し、病原菌の吸着・不活性化に貢献する効果が期待される。

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枯草菌（納豆菌の仲間）の培地研究から、堆肥製造への応用を考察した記事です。枯草菌の培地の一つであるDifco Sporulation Medium(DSM)は、各種ミネラルに加え、ブイヨン（肉エキスに相当）を主成分としています。ブイヨンは糖、タンパク質、ビタミン、ミネラルが豊富で、有用微生物の活性化にビタミンやミネラルが重要である可能性を示唆しています。高価なブイヨンを堆肥製造で代用するために、魚粉、油かす、骨粉などを植物性有機物と併用することが提案されています。つまり、土壌微生物の活用には、土壌の物理性改善に加え、微生物に必要な栄養素の供給が重要であることを示唆しています。

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ライ麦パン種サワードウの乳酸菌培養から、堆肥製造への応用可能性を探る。乳酸菌はビタミン等を含む栄養豊富な培地が必要で、MRS培地にはペプトン、肉エキス、酵母エキスなどが含まれる。酵母エキスはパン酵母やビール酵母から作られ、各種ビタミンが豊富。つまり、酵母がビタミンを合成し、それを乳酸菌が利用する関係にある。堆肥製造においても、酵母が繁殖しやすい環境を作ることで、後続の有用菌の活性化に繋がる可能性が示唆される。

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パン作りにおける乳酸菌の活性化には、糖類だけでなくビタミンも必要という話から、土壌微生物資材の効果的な利用について考察。微生物資材を使う前に、微生物にとって快適な土壌環境（ビタミンを含む栄養素が十分に存在する状態）を作る重要性を指摘。肥料だけでなくビタミンも土壌に施すことで、微生物の活性化を促し、想定以上の効果が得られる可能性を示唆。土壌微生物へのビタミンの重要性に気づいたことが最大のポイント。

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ブルーチーズに含まれるラウリン酸に着目し、農薬削減の可能性を探る記事。ブルーチーズのカビ、ペニシリウム・ロックフォルティは土壌に普遍的に存在し、ラウリン酸を生成する。ラウリン酸は菌根菌の成長を促進し、植物の害虫抵抗力を高める一方、ピロリ菌のようなグラム陰性細菌の生育を阻害する。つまり、土壌中でペニシリウム・ロックフォルティが優勢になれば、ラウリン酸の抗菌作用により軟腐病菌や青枯病菌を抑え、同時に菌根菌を活性化させて植物の害虫耐性を向上させ、殺虫剤や殺菌剤の使用量削減に繋がる可能性がある。

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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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オーガニック農法とGMOは、一見対照的な農業手法だが、突き詰めると「自然の改変」という点で共通している。オーガニック農法は、自然由来の農薬や堆肥を用いることで生態系への影響を最小限に抑えようとするが、それでも特定の生物種を優遇したり、排除したりする人為的な操作が含まれる。GMOは遺伝子操作により作物の性質を直接改変するため、より積極的な自然介入と言える。どちらの手法も、人間の都合に合わせて自然を改変しており、その影響範囲や倫理的な問題について議論が必要である。究極的には、自然と人間の関わり方、そして食の安全や環境保全に対する責任を問う問題と言える。

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蜂毒のホスホリパーゼA2は、リン脂質を分解しアラキドン酸を遊離させる酵素である。アラキドン酸は、プロスタグランジンとロイコトリエンの合成起点となる。プロスタグランジンは強い生理活性を持つ物質であり、ロイコトリエンは喘息やアレルギー、炎症反応に関与する。つまり、ホスホリパーゼA2は、細胞膜の主成分であるリン脂質から、アレルギーや炎症を引き起こす物質を生成する恐ろしい酵素である。

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腸内環境を整えるには、生きて腸まで届く乳酸菌の摂取が有効です。胃酸や胆汁に耐性を持つ乳酸菌は、腸に到達し、善玉菌の増殖を助けます。特にビフィズス菌は、腸内環境の改善に重要な役割を果たし、悪玉菌の増殖抑制、ビタミンの生成、免疫力向上に貢献します。ヨーグルトや乳酸菌飲料など、様々な食品に含まれるため、自分に合ったものを選び、継続的な摂取が推奨されます。ただし、過剰摂取は逆効果となる場合もあるため、適量を守ることが大切です。乳酸菌の種類や製品の特徴を理解し、効果的に腸内環境を改善しましょう。

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アレルギー反応緩和には、ヒスタミン代謝が重要で、銅を含む酵素ジアミンオキシダーゼ(DAO)とSAMを補酵素とするヒスタミン-N-メチルトランスフェラーゼ(HNMT)が関与する。野菜の栄養価低下、特に微量要素の欠乏によりヒスタミン代謝が弱まっている可能性がある。連作や特定産地のブランド化による弊害で、野菜のミネラル不足が懸念されるため、サプリメント摂取が必要かもしれない。喉の腫れ等の症状改善のため、ミネラルサプリを試す予定。効果があれば、健康な野菜の重要性を裏付けることになる。また、花粉症と乳酸菌飲料の関係性や、腸内細菌によるトリプトファン代謝の違いがアレルギー緩和に繋がる可能性も示唆されている。

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ヒスタミンは、必須アミノ酸ヒスチジンから生成される神経伝達物質で、外的な刺激により分泌され、脳にかゆみを感じさせる。普段は細胞内に貯蔵され、分泌されると血管拡張や免疫に関与する。過剰な免疫反応はアレルギーを引き起こす。花粉症は、花粉のトゲが鼻粘膜への刺激となりヒスタミンが分泌され、過剰な免疫反応によるもの。蜂毒にもヒスタミンが含まれるが、他の成分も理解する必要がある。

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土壌消毒を見直すべき時期が来ている。深く耕すと病原菌が浮上する懸念があるが、土壌消毒剤は深部に届かない可能性がある。糖蜜やエタノールを用いた土壌還元消毒は深部の病原菌を減少させる効果がある。これは米ぬかによる土壌還元消毒と同じ原理で、嫌気環境下で有機物が分解される際に土壌の酸化還元電位が変化し、過酸化水素や二価鉄が生成され、ヒドロキシラジカルによる強力な滅菌作用が生じるためと考えられる。土壌改良材、米ぬか/糖蜜、酸素供給材を組み合わせ、マルチで覆うことで、病原菌の生育環境を改善できる可能性がある。連作を避け、ソルガムなどの緑肥を栽培すれば更に効果的。米ぬかは菌根菌増殖や食害軽減にも繋がる。

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土壌の深層に潜む病原菌、特に青枯病菌や軟腐病菌は、嫌気性のため酸素が少ない環境で生存できる。深く耕すとこれらの菌が表層に上がるが、それが活発化につながるかは不明。土壌消毒剤は深層の青枯病菌には効果がないという報告もあり、深層の病原菌が感染に影響するなら、薬剤消毒は無意味となる可能性も示唆されている。

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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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海洋は窒素、リン酸、鉄不足のため微細藻類の繁殖が限られ、食物連鎖に影響を与えている。鉄は光合成に不可欠だが、海中では不足しがち。陸地からの供給が重要だが、単純な栄養塩散布では藻類繁殖は促進されない。養殖に目を向けると、鶏糞が微細藻類繁殖に有効かもしれないという仮説が提示されている。鶏糞には鉄が含まれるが、酸化鉄で有機物にキレートされていないため、還元とキレート化が必要となる。福岡の企業は鶏糞肥料でアサリ養殖に成功しており、鶏糞の有効性を示唆している。

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ネナシカズラは、種子の寿命が長く、動物の胃の中でも生存できることから、日本全国に広く分布しています。 寄生するためには宿主植物に巻きつき、寄生根で宿主体内に侵入します。その寄生根は宿主植物の維管束と繋がり、寄生を開始します。 ただ、すべての植物に寄生できるわけではなく、宿主植物の種類によっては寄生率が低くなります。また、幼植物は寄生率が低いため、生き残る確率も低くなります。 そのため、ネナシカズラがイネ科の植物に寄生できる可能性は低く、雑草の多い畑や、通路に雑草対策が施されている畑では被害は限定的である可能性があります。

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米ぬかボカシ肥は、米ぬかと水、発酵促進剤を混ぜて発酵させた肥料。発酵促進剤には、ヨーグルトや納豆、ドライイーストなどが使われ、それぞれ乳酸菌、納豆菌、酵母菌が米ぬかの分解を促す。発酵により、植物の生育に必要な栄養素が吸収しやすい形になり、土壌改良効果も期待できる。 作成時は材料を混ぜて袋に入れ、発酵熱で高温になるが、数日で温度が下がれば完成。好気性発酵のため毎日かき混ぜ、水分調整も重要。完成したボカシ肥は、肥料として土に混ぜ込んだり、水で薄めて液肥として使う。

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ナチュラルチーズは、牛乳にレンネットや酸を加えて凝固させたカードを原料とする。レンネットは仔牛の胃から得られる酵素で、牛乳のタンパク質カゼインを凝固させる役割を持つ。カードを加熱・圧搾し、様々な菌で熟成させることで多様なチーズが作られる。熟成によりタンパク質や脂質が分解され、チーズ特有の風味と味が生まれる。青カビチーズやエメンタールチーズなど、熟成に用いる菌によって風味は異なる。ナチュラルチーズはそのまま食べられる他、プロセスチーズの原料にもなる。

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プロセスチーズとは、ナチュラルチーズを粉砕し、クエン酸ナトリウムなどの溶解塩を加えて再加工したチーズのこと。1917年に軍用向けに開発された。ナチュラルチーズの種類や添加物によって風味や栄養価が変わる。チーズ自体が優れた食品だが、再加工によって付加価値をつけるという人類の知恵に感銘を受ける。

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ビタミンB12は、動物性食品に多く含まれる必須栄養素で、植物や菌類にはほとんど存在しない。土壌中の細菌がビタミンB12を生成するが、現代の衛生環境では摂取は難しい。ビタミンB12はDNA合成や赤血球形成に関与し、不足すると悪性貧血や神経障害を引き起こす。 一部の藻類もビタミンB12を含むとされるが、種類や生育条件により含有量は大きく変動する。そのため、ベジタリアンやビーガンはサプリメントなどで補う必要がある。ビタミンB12は他のビタミンB群と異なり体内に蓄積されるため、欠乏症の発症は緩やかだが、定期的な摂取が重要となる。

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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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酸素供給剤（過酸化水素水）と水溶性カルシウム剤の混用について、硫酸カルシウムとの反応を中心に解説している。過酸化水素は活性酸素で、触媒があると水と酸素に分解する。しかし、鉄イオンなど電子を受け渡ししやすい物質と反応すると、より強力な活性酸素が発生する。硫酸カルシウムは水溶液中でカルシウムイオンと硫酸イオンに解離する。硫酸と過酸化水素は反応して過硫酸という強力な酸化剤になる。これはピラニア溶液と呼ばれ、有機物を除去する作用がある。肥料として使う場合は濃度が薄いため、過度の心配は無用だが、塩化カルシウムとの反応については次回解説する。硫酸マグネシウムも同様の反応を示す。

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台風や大雨による土壌の酸素欠乏は、作物の根腐れを引き起こす大きな要因となる。酸素供給剤は、過酸化カルシウムが水と反応することで酸素を発生させる肥料で、この酸素供給は根の呼吸を助けるだけでなく、土壌微生物の活動も活性化させる。特に好気性微生物は酸素を必要とするため、酸素供給剤の施用は土壌環境の改善に繋がる。これにより、植物の生育が促進され、災害後の回復力も向上する。さらに、酸素供給剤は過酸化水素を生成し、これが土壌病害の抑制にも効果を発揮する。これらの効果から、酸素供給剤は自然災害による農作物被害の軽減に有効な手段となり得る。

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食品残渣堆肥に発生したダニの安全性について疑問が生じ、ダニについて調べてみた。ダニはクモの近縁だが、体節の区別がなく、食性も肉食だけでなく植物食、菌食、腐食など多岐にわたる。多くのダニは人間生活と無関係で無害だが、研究は進んでいない。土壌の菌バランスを整える菌食性のダニも存在し、農業に有益なダニがいる可能性もある。ダニに関する知識を深める必要がある。

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植物生育促進根圏細菌(PGPR)は、シデロフォアという物質を分泌し鉄イオンを吸収することで、他の微生物の鉄欠乏を引き起こし、土壌伝染病の発病を抑制する。PGPRの一種である枯草菌は、シデロフォア産生に加え、バイオフィルム形成を促進し、植物の発根やリン酸吸収を促す。健全な作物は二次代謝産物(フラボノイド)を分泌し、PGPRのバイオフィルム形成を誘導、病原菌の繁殖を抑え、自身は発根促進による養分吸収を高める好循環を生み出す。特定の緑肥作物でこの好循環を誘導できれば、土壌病害抑制に有効な可能性がある。

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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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エノコロ（ネコジャラシ）が繁茂した畑は、次作の生育が良いという師の教えの背景には、エノコロのアレロパシー作用と土壌改善効果があると考えられる。エノコロはアレロケミカルを放出し、土壌微生物叢に影響を与える。繁茂したエノコロを刈り込み鋤き込むことで、土壌に大量のアレロケミカルが混入し、土壌消毒効果を発揮する。さらに、エノコロの旺盛な発根力は土壌の物理性を改善し、排水性・保水性を向上させる。これらの相乗効果により、病原菌を抑え、有益な微生物が優位な環境が形成され、次作の生育が促進されると考えられる。稲わらから枯草菌が発見されたように、エノコロわらにも有益な細菌が存在する可能性がある。

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植物の成長促進における枯草菌の役割に着目し、みすず書房「これからの微生物学」の記述を基に考察。枯草菌は植物ホルモンのオーキシンやブタンジオールを産生し、成長を促進する。また、納豆菌（枯草菌の一種）はフィチン酸分解酵素を分泌し、有機態リン酸を分解できる。このことから、家畜糞堆肥施用土壌で腐植主体に変えるとリン酸値が上昇する現象は、枯草菌による有機態リン酸の分解・可給化が要因だと推測される。この作用は、リン酸施肥量削減の可能性を示唆する。

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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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クオラムセンシングは細菌の細胞密度依存的な情報伝達機構であり、病原菌の病原性発現にも関与する。クオラムセンシングを阻害するクオラムクエンチングは、病害防除の新たな戦略として期待される。本稿では、クオラムクエンチング酵素、特にAHL分解酵素の多様性と応用について概説する。AHL分解酵素は、N-アシルホモセリンラクトン(AHL)を分解することでクオラムセンシングを阻害する。AHL分解酵素は多様な微生物から発見されており、その構造や基質特異性も様々である。AHL分解酵素は、組換えタンパク質として利用したり、遺伝子組換え植物に導入したりすることで、植物病害の防除に効果を発揮することが示されている。

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作物の病原菌もクオラムセンシングを行う。これは細菌が仲間の密度を感知し、一定数を超えると協調して毒素産生などの行動を起こす現象である。今回は、農業への応用をテーマにした論文を基に、軟腐病菌や青枯病菌などのクオルモン（仲間認識物質）の構造を紹介。次回、これらのクオルモンに関する発見と農業への応用について解説する。

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「これからの微生物学」を読んだ著者は、最新の知見を元に軟腐病について調べている。本稿では、軟腐病に関わる前にクオラムセンシングを解説する。クオラムセンシングとは、細菌が同種の菌の密度を感知し、物質産生を制御する機構である。細菌は常にクオルモンという物質を分泌し、その濃度で菌密度を認識する。低濃度では病原性物質を合成しないが、高濃度では仲間が多いと判断し、宿主への攻撃を開始する。クオルモンは菌種ごとに異なり、病原菌だけでなく有用菌にも見られる。次回は、このクオラムセンシングを踏まえ、細菌由来の植物病害について解説する。

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家畜糞堆肥の過剰施用は、秀品率低下や農薬使用量増加につながり、結果的に肥料代削減効果を上回る損失をもたらす。多くの農家が家畜糞堆肥を多用し、土壌劣化を引き起こしている。硝酸態窒素過剰は土壌pHを低下させ、カリウム欠乏、根の弱化、肥料吸収阻害を招く。さらに、硝酸態窒素は発根を阻害し、土壌水分や肥料分の吸収量を低下させる。結果として、微量要素の吸収阻害による作物栄養価の低下も懸念される。家畜糞堆肥は有機質肥料と誤解されがちだが、過剰施用は土壌環境悪化の大きな要因となる。家畜糞の増加は深刻な問題であり、栽培と畜産が連携し、食と健康を見直す必要がある。牛乳は栄養価が高いが、その副産物である家畜糞の処理は適切に行われなければならない。医療費増加抑制のためにも、家畜糞堆肥の施用量を見直すべきである。

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ビフィズス菌は消化管下部で様々な糖を分解する酵素を持つ。これは、他の腸内細菌が利用しやすい糖が少ない環境で生き残るための適応と考えられる。ビフィズス菌はガラクトースを含む様々な糖を利用し、血中濃度が過剰になるのを防ぐ。乳酸菌摂取はビフィズス菌の活性化につながり、ヨーグルト等の乳製品摂取も健康にプラスに働く。しかし、ビフィズス菌の消化管下部への局在性など、更なる研究が必要な点も残されている。乳児の腸内フローラ形成におけるビフィズス菌の役割や、ヒト由来の糖質に作用する酵素に関する研究も進められている。

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牛乳に含まれる乳糖は、体内で分解されるとグルコースとガラクトースになる。ヨーグルトは乳酸菌によって乳糖が分解されているかという疑問に対し、乳酸菌（ブルガリア菌）は乳糖をグルコースとガラクトースに分解し、グルコースを乳酸発酵に使い、ガラクトースは排出する。つまり、ヨーグルトでは乳糖は減るが、ガラクトースは残留する。 残留ガラクトースを消費する菌がヨーグルト内、もしくは腸内細菌叢にいるのかが次の焦点となる。

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糖タンパク質は、タンパク質に糖鎖が結合した複合分子である。糖鎖の結合位置や種類によって多様な構造を持ち、細胞膜、細胞外マトリックス、血液など様々な場所に存在する。細胞間の情報伝達、免疫反応、細胞接着、タンパク質の安定化など、多くの重要な生物学的機能を担う。糖鎖の構造変化は、がんや炎症性疾患などの病態と関連することが知られている。 糖鎖の多様性と機能の複雑さから、糖タンパク質の研究は生命科学の重要な分野となっている。

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人類は進化の過程で、乳糖を分解する酵素ラクターゼを作る遺伝子を成人後も保持する「ラクターゼ活性持続症」を獲得した。これは酪農の開始と関連があり、牛乳を栄養源として利用できるようになった人々が生存に有利だったため、この遺伝子変異が広まったと考えられる。 具体的には、紀元前5000年頃にヨーロッパで牛の乳搾りが始まり、その1000年後にはラクターゼ活性持続症の遺伝子変異が出現。この変異は急速に広まり、現在ではヨーロッパ人の大多数がこの遺伝子を持っている。これは、食料が不足する冬に牛乳を栄養源として利用できた人々が、そうでない人々に比べて生存と繁殖に有利だったためだと考えられる。 この遺伝子変異の広まりは、文化と遺伝子の共進化の好例であり、人類の進化が今も続いていることを示す証拠と言える。

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リンゴペクチンオリゴ糖の整腸作用に関する研究では、ラットを用いてオリゴ糖の効果を検証しています。結果、ペクチンオリゴ糖は盲腸内菌叢においてビフィズス菌を増加させ、有害菌であるクロストリジウム属菌を減少させることが確認されました。 特に重合度が低いオリゴ糖ほど、ビフィズス菌増殖効果が高い傾向が見られました。さらに、ペクチンオリゴ糖は糞便中の有機酸濃度を上昇させ、pHを低下させることで腸内環境を改善する効果も示唆されました。これらの結果から、リンゴペクチンオリゴ糖はプレバイオティクスとして有用であり、整腸作用を通じて健康増進に寄与する可能性が示唆されています。

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腸内細菌叢のバランスは健康に大きく影響し、ビフィズス菌優位の状態は発がん性物質産生抑制などを通して大腸がん予防に繋がる。ビフィズス菌は放線菌の一種で乳酸菌としても分類され、乳酸やバクテリオシン産生により有害菌の増殖を抑える。食生活、特に野菜の摂取は腸内細菌叢に影響を与えるため、医療費増加抑制の観点からも、肥料に関わる立場から適切な食生活の啓蒙などが重要となる。

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この記事では、乳酸菌の発酵メカニズムに着目し、健康効果への影響を考察する。乳酸菌は、大きく分けてホモ型乳酸発酵とヘテロ型乳酸発酵（タイプ1とタイプ2）を行う。ホモ型はグルコースから乳酸のみを生成する一方、ヘテロ型タイプ1は乳酸、エタノール、二酸化炭素を、タイプ2は乳酸と酢酸を生成する。ヨーグルトで有名なブルガリア菌（植物性乳酸菌）はホモ型、すぐき漬けに利用されるラブレ菌（植物性乳酸菌）はヘテロ型で発酵する。食品の甘味や酸味の差は、これらの発酵様式の差異に起因すると考えられる。この発酵メカニズムの違いが、乳酸菌摂取による健康効果にどう影響するのか、今後の考察に期待が寄せられる。

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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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海苔のビタミンB12含有量の違いに興味を持った著者は、ビタミンB12産生菌について調査。論文検索で*Propionibacterium freudenreichii*と*Pseudomonas denitrificans*という2種の細菌を発見した。後者は脱窒菌として知られる。前者は土壌細菌で、エメンタールチーズの穴を作る際に働く。エメンタールチーズにもビタミンB12が含まれることから、*P. freudenreichii*由来の可能性が示唆されるが、確証は得られていない。

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海苔の種類によるビタミンB12含有量の違いを、Google検索を用いて調べた結果がまとめられている。焼き海苔(紅藻・スサビノリ)は57.6µgと豊富だが、アオサ(緑藻)は1.3µg、スイゼンジノリ(藍藻)は0.4µgと少ない。紅藻にはビタミンB12合成細菌との共生が示唆されている。意外にも褐藻のコンブには含まれず、ワカメには微量(0.3µg)含まれていた。海苔と一口に言っても、生物学的な種の違いによりビタミンB12含有量が大きく異なることが分かり、ビタミンB12合成細菌の研究の必要性が示唆された。

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珪藻や褐藻は、紅藻や緑藻とは異なり、ストラメノパイルというグループに属する。ストラメノパイルは、真核生物が紅藻または緑藻を細胞内に取り込む二次共生によって誕生した。つまり、褐藻の細胞内には、さらに紅藻/緑藻由来の細胞内共生体が存在する。 これは系統樹上では、ストラメノパイルと紅藻/緑藻/陸上植物が大きく離れていることを意味する。大型褐藻であるワカメと陸上植物は、見た目とは裏腹に進化的に遠い関係にある。この複雑な進化の過程は、褐藻類が秘めた大きな可能性を示唆している。

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海中の太陽光到達深度と藻類の色素の関係が、生育する藻の種類を決定づける。浅瀬では赤色の波長が減衰し、深くなるにつれ黄色、そして青色以外の波長が消失する。藻類の色素は補色の波長を吸収するため、緑色の陸上植物や緑藻は浅瀬で緑色の光を反射し、過剰な受光を防ぐ。一方、紅藻は緑〜青色の補色である赤い色素を持つため、より深い場所で生育する。海苔として食用にされる様々な藻類は、生物学的には大きく異なり、栄養価も異なる。紅藻（スサビノリ）はビタミンB12（コバラミン）を合成する細菌と共生している。

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植物にはビタミンB12がない一方で、海苔などの藻類には豊富に含まれる。藻類の起源を探るため、細胞内共生説を概観する。 酸素発生型光合成を行う細菌や酸素呼吸を行う細菌が登場した後、ある古細菌が呼吸を行う細菌を取り込みミトコンドリアを獲得し、真核生物へと進化した。さらに、真核生物の一部は光合成を行う細菌を取り込み葉緑体を得て、灰色藻のような真核藻類となった。この真核生物が他の細菌を取り込んで共生する現象を一次共生と呼ぶ。 海苔のビタミンB12の謎を解く鍵は、このような藻類誕生の過程に隠されていると考えられる。

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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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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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ニンジンに含まれるβ-カロテンは体内でビタミンAに変換され、視細胞でロドプシン合成に利用される。ロドプシンは光受容体で、光を感知し視覚情報を脳に伝える。興味深いことに、細菌にもバクテリオロドプシンという類似タンパク質が存在する。これは光エネルギーを利用して水素イオンを輸送するプロトンポンプとして機能する。ロドプシンとバクテリオロドプシンの類似性は、動物の視覚と細菌のエネルギー産生という一見異なる機能が、進化的に関連していることを示唆している。つまり、動物が植物の色素を利用する仕組みは、太古の生物が獲得した機能に根ざしていると考えられる。

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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。

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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。

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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。

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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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ヘアリーベッチの土壌消毒効果のメカニズムを探るため、その根から分泌されるシアナミドの作用機序に着目。シアナミドは石灰窒素の有効成分で、人体ではアルデヒドデヒドロゲナーゼを阻害し、アセトアルデヒドの蓄積による悪酔いを引き起こす。アセトアルデヒドはDNAと結合し、タンパク質合成を阻害することで毒性を発揮する。この作用は菌類にも影響を及ぼし、土壌消毒効果につながると考えられる。

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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、個体数密度に応じて遺伝子発現を制御し、病原性を発揮する。低密度時は単独で行動し、高密度になるとQSシグナル分子を分泌、受容体で感知することで集団行動を開始する。この集団行動により、毒素産生やバイオフィルム形成などの病原性因子を協調的に発現、植物に感染・増殖する。QS阻害は、病原性細菌の感染制御における新たな戦略として期待されており、シグナル分子合成・分解酵素阻害、シグナル分子アナログによる受容体阻害などが研究されている。これらの手法は、薬剤耐性菌対策としても有効である可能性がある。

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コーヒー粕を活用した青枯病抑制法が研究で示された。コーヒー粕に含まれるコーヒー酸と二価鉄がポリフェノール鉄錯体を形成し、過酸化カルシウムと反応することで強力な活性酸素（・OH）を発生させる。この活性酸素が青枯病菌を殺菌する。過酸化水素ではなく過酸化カルシウムを用いることで効果が高まる点が注目される。コーヒー酸は多くの植物に含まれ、二価鉄も腐植酸鉄として入手可能。土壌への影響は懸念されるものの、青枯病対策として期待される。この方法は土壌消毒としての効果があり、青枯病菌以外の有益な菌への影響は限定的と考えられる。

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植物が利用しやすいケイ素の在処を探る中で、土壌微生物とケイ素の意外な関係が見つかった。コショウ科植物*Piper guinensis*の根から単離された*Streptomyces*属細菌が生成するシデロフォアは、通常鉄と結合するが、ケイ素にも安定的に結合することが判明した。シデロフォアは鉄キレート剤として知られるが、この発見はケイ素と生物の関わりにおける新たな可能性を示唆する。今後の研究で、この結合が植物のケイ素利用にどう関わるのか、解明が期待される。

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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。

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土壌再生において、藍藻類の役割に着目した記事を要約します。藍藻類、特にネンジュモは、塩類集積地などの荒廃土壌において、粘液物質（多糖類）を分泌することで土壌の物理性を向上させる効果があります。土壌藻である藍藻類は土壌粒子を包み込み、団粒構造を形成します。この団粒構造は、塩類集積地のような劣悪な環境でも形成され、植物の生育に適した環境を創造するのに貢献します。これは、従来の牛糞を用いた土壌改良とは異なるアプローチであり、荒廃土壌の再生に新たな可能性を示唆しています。

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藍藻類であるユレモは、シアノバクテリアに分類される微生物で、顕微鏡で見るとゆらゆらと動く。この動きは「滑走運動」と呼ばれ、体表の孔から分泌される粘液の反動で前進する。分泌される粘液は種によって異なり、毒性を持つものも存在する。ユレモの滑走運動は土壌理解の重要な要因となるようだが、詳細は次回に持ち越される。

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藻類は、酸素発生型の光合成をする陸上植物以外の生物の総称。土壌藻のような肉眼で見えるものから、微細藻類のような見えないもの、海藻のような大型のものまで含まれる。ただし、梅花藻のような水草は藻類ではないと思われる。藻類の光合成量は陸上の植物に匹敵し、気象への影響も大きい。土壌藻を理解するには、微細藻類や海藻を含む藻類全体の理解、ひいては海の理解が必要かもしれない。

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ハウス栽培の塩類集積土壌で、生育ムラのある箇所に「コケ」のようなものが観察された。しかし、近接撮影した結果、明確な葉や組織の区別がなく、これはコケ植物ではなく土壌藻類だと推測された。藻類は光合成を行う微生物で、肥料成分と思われる白い粉を取り込み繁殖していた。藻類は光合成以外にも物質を合成する可能性があり、周囲の作物への影響が懸念される。慣習的に「コケ」と表現されるものは、実際には土壌藻類であることが多い。今後の課題として、藻類の性質や作物への影響について理解を深める必要性が示唆された。

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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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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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今年の紅葉は早く、落ち葉も既にたくさん積もっている。道端では、落ち葉に囲まれたハギの仲間の草が鮮やかな緑を際立たせている。落ち葉の下から新しい葉を展開中で、暗い環境にも関わらず力強く成長しようとする気迫が感じられる。落ち葉に包まれることで光合成能力が向上する、といった展開があれば面白い。 関連記事の「光合成速度の高い植物はどこにいる？」と「窒素欠乏下で奮闘する光合成細菌たち」についての要約は提供されていませんので、ブログ記事本文に基づいて記述しました。

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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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飛騨小坂の川は、マグネシウム、カルシウム、腐植酸と結合した二価鉄を多く含み、これらが海へ流れ出て海の生物の栄養源となる。腐植酸は、森の木々が分解されて生成される有機酸で、岩石から溶け出したミネラルと結合し安定した状態で海へ運ばれる。論文によると、陸由来の鉄はプランクトンの成長に不可欠で、腐植酸がその運搬役を担う。つまり、森の光合成が活発であれば、海での光合成も盛んになり、大気中の二酸化炭素削減にも繋がる。したがって、二酸化炭素削減には森、川、海を包括的に捉える必要がある。

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窒素欠乏下で奮闘する光合成細菌たちは、窒素固定能力を持たないため、窒素不足の環境では生育に苦労する。記事では、窒素欠乏下における光合成細菌の生存戦略を、シアノバクテリアとの共生関係に着目して解説している。 シアノバクテリアは窒素固定能力を持つため、窒素源を光合成細菌に供給できる。一方、光合成細菌はシアノバクテリアに有機物を提供することで、互いに利益を得る共生関係を築いている。しかし、窒素欠乏が深刻化すると、この共生関係が崩壊し、シアノバクテリアが光合成細菌を捕食するようになる。 これは、窒素欠乏下ではシアノバクテリアが窒素固定に多くのエネルギーを必要とし、光合成細菌から有機物を奪うことでエネルギーを補填するためと考えられる。このように、光合成細菌は窒素欠乏という厳しい環境下で、共生と捕食という複雑な関係性を築きながら生存を図っている。

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塩類集積地のような過酷な環境でも、藍藻類は光合成と窒素固定を通じて生態系の基盤を築く。藍藻は耐塩性が高く、土壌表面にクラストを形成することで、他の生物にとって有害な塩類濃度を低下させる。同時に、光合成により酸素を供給し、窒素固定によって植物の生育に必要な窒素源を提供する。これらの作用は土壌構造を改善し、水分保持能力を高め、他の植物の定着を促進する。藍藻類の活動は塩類集積地の植生遷移の初期段階において重要な役割を果たし、最終的には植物群落の形成に繋がる。このように、藍藻類は過酷な環境を生命が繁栄できる環境へと変える重要な役割を担っている。

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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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大雨は河川を通じて土壌中の有機物を海底へ運び、炭素を固定する役割を持つ。土壌中の有機物は海底の嫌気的環境でバクテリアやメタン生成アーキアによってメタンに変換される。この過程で二酸化炭素は減少し、酸素が増加する。生成されたメタンは海底の低温高圧環境下でメタンハイドレートとなる。つまり、雨は大気中の二酸化炭素濃度調整に寄与していると言える。一方、現代社会では大雨による水害が増加傾向にある。これは大気中の二酸化炭素濃度調整のための雨の役割と関連付けられる可能性があり、今後の水害増加に備えた対策が必要となる。

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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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遺伝子の水平伝播は、親から子への垂直伝播以外で個体間や種間で起こる遺伝子の移動です。微生物では、プラスミドによる遺伝子の移動が知られていますが、死んだ細菌から取り込むという手段もあると考えられています。 この水平伝播により、微生物は抗生物質耐性などの便利な形質を容易に獲得でき、農薬開発などの対策を困難にします。また、いったん獲得した形質が水平伝播で維持されれば、その形質を捨てて増殖を改善するということも起こりにくくなります。そのため、微生物は耐性を保持したまま、長期間にわたって脅威となり続ける可能性があります。

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バリダマイシンAは、ネギやニラなどの作物でカット収穫後の消毒に使われる農薬。トレハロース分解酵素のトレハラーゼを阻害する作用機構を持つ。トレハロースは微生物にとって乾燥、凍結、熱、薬品、圧力などのストレス耐性を付与する物質。バリダマイシンAはトレハロース分解を阻害することで、菌のストレス耐性を奪い、過剰蓄積によるエネルギー消費の増大などで殺菌効果を発揮すると考えられる。

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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。

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ストレプトマイシンは放線菌由来の抗生物質で、真正細菌のリボソームを阻害することで選択的に殺菌する。DNAの設計図に基づきmRNAがタンパク質合成情報をリボソームに伝えるが、ストレプトマイシンはこの過程を阻害する。真核生物（動植物、菌類）のリボソームは構造が異なるため影響を受けず、農薬として使用した場合、作物には効かず、細菌にのみ作用する。しかし、作物や人体への副作用の可能性については進化論に関わるため、ここでは触れられていない。

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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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記事は、放線菌が土壌にとって有益な理由を、菌と細菌の違いを対比しながら解説しています。放線菌は好気性環境で増殖し、カビのキチン質を分解、さらに細菌に効く抗生物質を生成するため、土壌環境のバランスを整えます。菌は多細胞生物（例：カビ、キノコ）、細菌は単細胞生物と定義づける一方で、単細胞の酵母は菌に分類されるという例外も提示。これは細胞核の有無による違いで、菌はDNAが核膜に包まれていますが、細菌には核膜がありません。この構造の違いが、細菌に選択的に作用する抗生物質開発の基盤となっています。放線菌も細菌の一種であり、自身と異なる構造を持つ細菌を抑制することで、土壌環境の調整に貢献していることを示唆しています。

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良い土の匂いは放線菌によるものと言われ、放線菌は好気性で土壌中に棲息する細菌である。キチン質を分解して増殖し、世界初の抗生物質ストレプトマイシンを生産する菌種も存在する。ストレプトマイシンは真正細菌のタンパク質合成を阻害することで増殖を抑えるが、動植物には作用しない。放線菌の生育しやすい環境は栽培にも適しており、植物の免疫活性化に繋がるキチンの断片も土壌中に存在するため、病害抑制にも関与すると考えられる。

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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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軟腐病菌エルビニア・カロトボーラは通性嫌気性で、酸素があってもなくても生育できる。酸素がある場合は好気呼吸で、ない場合は発酵でエネルギーを得る。つまり、酸素供給剤で酸素を供給しても、軟腐病菌を弱体化させることにはならない。酸素供給剤の効果は消毒によるもの。エルビニア・カロトボーラは乾燥に弱い可能性があるため、酸素による酸化作用ではなく乾燥による消毒が有効と考えられる。

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寒起こしは、土壌を凍結・乾燥させることで、土壌病害の抑制に繋がる可能性がある。特に、水分が多いと増殖しやすいグラム陰性菌に対して有効と考えられる。凍結によって土壌中の水分が氷となり、細菌の細胞が破壊される。また、乾燥によって細菌の増殖が抑制される。しかし、寒起こしの効果は土壌の種類や気候条件によって異なるため、過信は禁物である。土壌の排水性を高めるなど、他の対策と組み合わせることで、より効果的に病害を抑制できる。

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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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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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飛騨小坂の炭酸冷泉は、御嶽山の噴火による溶岩流でできた場所に湧き、高い炭酸含有量を誇る飲用可能な鉱泉です。サイダーのような発泡と、鉄由来の独特の血のような味が特徴で、慢性消化器病などに効能があります。成分は含鉄(Ⅱ)-ナトリウム-炭酸水素塩、塩化物冷鉱泉。火山由来の二酸化炭素と重炭酸塩を多く含み、重曹の成分も含まれています。湧水には鉄が多く含まれ、空気に触れて酸化し、周辺は赤い川となっています。

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長野県栄村小滝集落の米作りに関する記事の前編。高品質の米が収穫できる理由を探るため、土壌や地質を調査。土壌は黒ボク土で、地質は玄武岩質の苦鉄質火山岩類。東日本大震災の地震で山に大きな亀裂が入り、周辺には玄武岩と思われる黒い石が散在。湧水が出ている場所の川底は赤く、鉄分が多いと推測される。この湧水が水田に流れ込んでいる。後編では、これらの要素が米作りにどう影響しているのかが解説される。

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BBQ後の炭を土に埋めても問題ないかという問い合わせに対し、筆者は炭の土壌への影響について考察している。炭はアルカリ性で、主成分の無定形炭素は分解されにくいため土壌に長く残る。多孔質構造は細菌の好環境だが、BBQ後の油脂付着は細菌の栄養源となる可能性もある。ただし、炭の燃焼過程でpH上昇の要因となる物質は消費されるため、pHへの影響は少ないと考えられる。油脂も燃焼初期に付着したものは変成している可能性がある。しかし、炭の構造や燃焼後の状態が不明なため、現時点では明確な回答は難しい。いずれにせよ、燃焼中の炭を土に埋めるのは危険である。

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京丹後の峰山にある国営農地を訪れた筆者は、赤い水の流れや緑色の石に興味を持つ。これらの石は以前訪れた夜久野高原の火山岩に似ており、地質図を調べると農地北西に火山由来の地層が存在することが判明。農地造成時に山を切り開いた際に現れたか、近隣から持ち込まれた可能性が考えられる。赤い水は鉱物の風化によるものと思われ、この地域の鉄加工が盛んだったことと関連があるかもしれない。また、以前訪れた真砂土と黒ボクが混在する畑の土壌も、鉄やマグネシウムが多い特殊な真砂土の可能性が出てきた。

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赤い川は土壌中の鉄分が水に溶け、鉄細菌の働きで水酸化鉄(Ⅲ)が生成されることで発生する。鉱山跡のズリ山に含まれる硫化鉱物が風化し硫酸を生成、土壌の鉄分を溶出させるケースもある。この硫酸は強い酸性で、周辺環境に悪影響を与える可能性があり、過去には鉱山からの硫酸流出で麓の産業が壊滅状態になった事例もある。質問者の畑付近にはマンガン鉱山跡が存在し、茶畑が広がっていることから、鉱山由来の酸性土壌が茶栽培に適した環境を提供している可能性が示唆される。赤い川周辺の植物には目立った生理障害は見られなかった。

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鉄細菌は、鉄イオン(Fe2+)を酸化鉄(Fe3+)に変換する過程で発生する電子を利用してエネルギーを得る土壌微生物です。水に溶けた鉄は水酸化鉄(Ⅱ)となり、鉄細菌はこれを水酸化鉄(Ⅲ)に酸化します。この酸化過程で生じた水酸化鉄(Ⅲ)は酸化皮膜となり、水面に油膜のような形で浮かびます。同時に、酸化鉄が沈殿することで川が赤く染まります。長い年月を経て、堆積した酸化鉄は褐鉄鉱となります。

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京都府木津川市で、散布用に地下水を汲み上げたら赤い水が出て金属が錆びるという相談を受け、調査に向かった。現場で赤い水は確認できなかったが、スプリンクラーやホースに錆や茶色の付着物が確認された。水質調査の結果、鉄とマンガンが高く、油のようなものが浮くこともあるという。付近の用水路でも赤い水が見られることから、鉄細菌が原因で酸化鉄(Ⅲ)か硫酸鉄(Ⅲ)が付着した可能性が高いと推測された。

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リン鉱石の枯渇は食糧危機の要因とされ、肥料の三大要素であるリンは農業に不可欠だが、火山灰土壌におけるアルミニウム障害対策のための過剰使用が枯渇を早めている。リンは地下深くにリン酸アルミニウムとして固定され、再利用が困難となる。現状、農業でのリンの過剰施肥や畜産での過剰給餌によりリン資源は浪費されている。しかし、腐植による活性アルミナの無害化や、栽培と畜産の連携によるリン循環の最適化で、リン鉱石枯渇までの時間を延ばせる可能性がある。

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土壌中の硝酸態窒素は、脱窒作用により窒素ガスとなって大気中に放出される。脱窒菌が硝酸イオンを窒素ガスに変換するこの過程で、肥料成分としての窒素が失われる。土壌中の窒素は、タンパク質分解から硝化、還元、そして脱窒へと複雑な変化を遂げるため、安定した測定が困難となる。基肥の効果をNPKベクトルで評価する際、この窒素の不安定性が課題となる。変動する窒素量を包括的に捉える指標が必要とされている。

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雪に覆われた畑を見て、著者は師の教えを思い出します。師は雪を有効活用して収量を上げていました。雪の重みは、かまくらのように内部を保温し、分解されにくい有機物の分解を促進します。植物繊維を分解する高熱性細菌は65℃付近で活性化しますが、自然界でこの温度に達するのは容易ではありません。しかし、有機物を山積みし圧をかけると内部で発熱します。ただ、山積みのままだと乾燥しやすく、熱がこもりません。そこで雪が役立ちます。雪は圧をかけ続け、水分と熱の放出を防ぎ、分解を促進する理想的な条件を作り出します。雨では持続的な圧力と保湿が難しいため、雪の役割は重要です。師は雪をも利用して農業を成功させていたのです。

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グリホサートは、植物の必須酵素EPSPSを阻害する除草剤です。しかし、遺伝子組み換えにより、グリホサートを分解する酵素GOXを持つ、あるいはグリホサートが結合しない変異型EPSPSを持つ作物が作られました。前者が主流です。自然界でも同様の変異が起こっており、除草剤が効かない雑草の出現の原因となっています。これは、土壌細菌との遺伝子交換による可能性も示唆されています。

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養鶏農家からの鶏糞堆肥の成分分析値のばらつきに関する質問に対し、C/N比を熟成度の指標として使い分ける方法を解説。C/N比が低い②はアンモニア態窒素が多く速効性があり稲作向け、C/N比が高い①③は畑作向けと判断できる。また、熟成が進むとリン酸値が減少する傾向がある。鶏糞中のリン酸は、餌由来の有機態リン酸とリン酸カルシウムで、熟成中に分解される。鶏糞使用時は、含まれる炭酸カルシウムとリン酸カルシウムによるカルシウム過多に注意し、石灰の使用は控えるべきである。成分を理解せず土作りに使用するのは避けるべき。

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師は1haの畑に木材チップを1600トン投入という常識外れの手法を用いた。通常、木材チップ過多は微生物が養分を消費し作物の生育を阻害すると考えられるが、3年以内に土地は安定し、豊かな土壌へと変化した。 この変化の立役者はアメリカセンダングサ。窒素飢餓が予想される環境下で繁茂し、強靭な根で大きな木片を貫通。脆くなった木片は容易に微生物分解が可能となり、土壌化を促進した。 センダングサは養分競争に勝ち、木片を破壊し土壌化を加速させる"開拓者"だった。有機物分解には微生物だけでなく、センダングサのような植物の物理的介入が不可欠であることを示唆する事例である。この経験は後に役立つという。

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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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非殺虫性のバチルス・チューリンゲンシス菌が生成する結晶性タンパク質「パラスポリン」が、ヒトの癌細胞を選択的に破壊することが九州大学の研究で判明した。このタンパク質は、培養した癌細胞を顕微鏡で観察すると破壊していく様子が確認できる。この発見は、以前話題になった遺伝子組み換え作物と土壌微生物の関係性を見直す契機となるかもしれない。土壌微生物が哺乳類に作用するタンパク質を生成する理由は不明だが、パラスポリンの安全性検証が進めば、癌治療や遺伝子組み換え作物の活用に新たな展開が期待される。

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農薬不使用のオーガニック栽培において、作物自身がBT毒素に似た殺虫性を持つ現象が確認された。これは遺伝子組み換え作物ではなく、F1品種で発生した。土壌中の細菌との共生により、作物がBT毒素を獲得した可能性が高い。つまり、オーガニック栽培でも、遺伝子組み換え作物と同様に植物以外の遺伝子が入り込み、同じ殺虫成分を持つことがある。オーガニック栽培で抵抗性獲得は大規模化が難しく、時間もかかるが、作物の味は圧倒的に優れる。ストレスが少ない環境で育つため、苦味成分が少ないためだ。自然の力を最大限に活かしたオーガニック栽培は、遺伝子組み換え技術とは異なるアプローチで同様の結果をもたらす可能性がある。

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BT剤は、バチルス・チューリンゲンシス菌由来の殺虫性タンパク質で、チョウやガの幼虫に効果がある。昆虫のアルカリ性腸内で活性化し、臓器を破壊するが、ヒトの酸性腸内では無毒とされる。BT剤の遺伝子は単離されており、アグロバクテリウム法を用いて他の植物に導入可能。害虫抵抗性を持つBT作物（BTトキシン産生作物）は、この遺伝子組み換え技術の代表例である。

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植物は土壌微生物と共生関係にあり、光合成産物と有用有機化合物を交換する。枯草菌の中には植物ホルモンのオーキシンを合成するものがあり、植物の根張りを促進する。オーキシンは植物の頂点で合成され根に届くまでに消費されるため、土壌中の枯草菌由来のオーキシンは根の成長に重要。枯草菌を増やすには、彼らが得意とする環境、つまり刈草のような環境を作る必要がある。納豆菌の例のように、特定の資材が豊富にあれば微生物は爆発的に増殖しコロニーを形成する。したがって、牛糞主体の土壌改良は、枯草菌の増殖には適さず、植物の生育促進には刈草成分が豊富な土壌が有効と考えられる。

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アグロバクテリウム法による作物遺伝子組み換えは、同細菌のプラスミドを利用する。まずプラスミドから毒性遺伝子を除去し、目的遺伝子と薬剤耐性遺伝子を挿入する。改変プラスミドをエレクトロポレーション法でアグロバクテリウムに導入後、作物に感染させる。感染部位をカルス化させ、シャーレ上で培養しクローン植物を育てる。実際には煩雑なため、この方法は行われておらず、より簡便な手法が存在する。

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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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細菌の中には、薬剤耐性などの情報を担うプラスミドという環状DNAを持つものがある。プラスミドは細胞分裂時に自己複製され、細菌同士でF因子というプラスミドをやり取りする現象も存在する。プラスミドを持つ細菌は、持たない細菌より分裂速度が遅く、薬剤がない環境では生存競争に不利となりプラスミドを捨てることもある。しかし一部の細菌がプラスミドを保持するため、薬剤への耐性は完全には失われない。アグロバクテリウムによる遺伝子組み換えも、このプラスミドの移動を利用している。

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遺伝子組み換えは人工的なものと誤解されがちだが、自然界でも日常的に起こっている。例えば、アグロバクテリウムという細菌は植物の根に感染し、自身の遺伝子を植物のDNAに組み込み、根こぶを形成させる。これは、種を越えた遺伝子組み換えが自然界で起こっている例である。つまり、植物のDNAに他の生物の遺伝子が組み込まれることは不自然なことではない。遺伝子組み換え技術はこのような自然界のメカニズムを利用しているが、詳細はまた別の機会に。

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ヒルガオ科の植物は非常に強い。蔓で他の植物に巻き付いて成長し、アサガオは品種改良にも利用された。中でもサツマイモは荒れ地でも育つほどで、不定根と脇芽の発生が旺盛なため挿し木で簡単に増やせる。しかし、遺伝的多様性が低いため病気に弱い欠点も持つ。さらに、根などに共生する窒素固定細菌のおかげで、空気中の窒素を利用できるため、肥料分の少ない土地でも生育できる。ヒルガオ科の植物は、繁殖力と環境適応力の高さで、その強さを示している。

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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。

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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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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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連作障害の一つとして、センチュウによる被害に着目した記事。センチュウは線形動物の一種で、植物寄生型は根に寄生し養分を吸収したり、根こぶ病や根腐れ病などの原因となる。連作すると、土壌中のセンチュウが増殖し、次の作付けで被害が拡大する。イラストで、連作畑ではセンチュウが多数存在し作物が弱る一方、連作していない畑ではセンチュウが少なく影響も軽微であることを示している。つまり、連作により特定の病害虫が増加することが障害の一因となるが、実際は無限に増え続けるわけではない。

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発酵鶏糞は、鶏糞を有効利用した肥料で、適切な発酵過程を経ることで良質な肥料となる。生の鶏糞は作物に害があるため、発酵は必須。発酵過程で微生物が有機物を分解し、植物が吸収しやすい形に変換する。これにより、肥料効果が高まり、土壌改良にも役立つ。 具体的な製造過程では、鶏糞に米ぬか、油かす、カニ殻などを混ぜ、水分調整後、切り返しを行いながら約1ヶ月間発酵させる。この間、微生物の活動により温度が上昇し、堆肥化が進む。適切な水分管理と切り返し作業が、良質な発酵鶏糞を作る鍵となる。発酵鶏糞は、化学肥料に比べて肥効が穏やかで持続性があり、土壌の物理性改善にも効果的である。

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米ぬかボカシを施肥すると、土壌中で様々な効果を発揮する。含まれる有機酸塩は速効性肥料として働き、植物にカルシウムやマグネシウムを供給する。さらに、有機酸は土壌中の難溶性リン酸を溶かし、植物に吸収されやすい形にする。ボカシに含まれる微生物は土壌微生物相を豊かにし、植物の生育を促進。デンプンやタンパク質、ビタミンなどの栄養成分も供給される。結果として、根の張りが良くなり、病害抵抗性も向上。生育が促進され、収量や品質の向上につながる。また、土壌構造も改善され、保水性や通気性が向上する効果も期待できる。

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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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硫酸アンモニウムが生理的酸性肥料である理由は、アンモニウムイオンの植物吸収と土壌反応にある。アンモニウムイオン(NH₄⁺)が植物に吸収されると、残った硫酸イオン(SO₄²⁻)が土壌中で反応し、水素イオンを放出することで土壌を酸性化させる。一方で、アンモニウムイオンは土壌のCECにも吸着し、その際に水素イオンを遊離させることで酸性化に寄与する可能性も示唆されている。単純な強酸と弱塩基の塩だから酸性という説明だけでなく、植物の吸収と土壌反応、CECとの相互作用も土壌酸性化に関わっている。

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ススキはセイタカアワダチソウの攻撃にも強く、群生することで勢力を拡大する。さらに、ススキは土壌微生物生態学によると、体内に窒素固定を行うエンドファイト窒素固定細菌と共生している。このため、マメ科植物のように窒素固定能力を持つ。ススキの旺盛な生育は昔から知られていたが、目立った特徴がなかったため窒素固定能力の発見は遅れた。

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ソルゴーなどのイネ科緑肥は土壌改良に有効だが、冬場はエンバクを、それ以外の緑肥としてはマメ科植物がある。マメ科緑肥の代表例はヘアリーベッチで、根粒菌との共生により窒素固定を行う。根粒菌は空気中の窒素ガスをアンモニウムイオンに変換し、植物がアミノ酸合成に利用できる形にする。そのため、マメ科緑肥は窒素肥料をあまり必要としない。一方、イネ科緑肥は多くの養分を必要とするため、堆肥などの資材投入が必要となる。つまり、資源が豊富な場所ではイネ科、そうでない場所ではマメ科緑肥が有効と言える。

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二次発酵では鶏糞の冷却が行われ、特筆すべき反応は無い。三次発酵の焦点は残存アンモニアの処理。一次発酵で尿酸からアンモニアに変換されたものの、気化しきらなかったアンモニアが刺激臭の原因となるため、ミネラル欠乏を防ぐ目的で硝化細菌による酸化が必要となる。硝化細菌は1ヶ月かけてアンモニアを酸化させるため、二次・三次発酵では頻繁な切り返しは不要。土着菌である硝化細菌の活性化を促進するために、生育の良い畑の土を混ぜ込むのも有効。硝化作用以外にも反応は起こるが、詳細は後述。

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鶏糞の発酵過程における一次発酵は、尿酸の分解に焦点を当てています。緑膿菌が尿酸を分解し、尿素を経てアンモニアへと変化させます。この過程は好気的であり、水分と酸素を多く必要とするため、スプリンクラーとロータリーを用いて水分と酸素を供給します。分解に伴う発酵熱により60℃以上の高温になり、アンモニアの生成によりpHも上昇します。結果として、白い尿酸は消失し、鶏糞の体積は半分以下になります。この一次発酵は約1週間で完了します。

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ホームセンターで売られている牛糞堆肥、鶏糞堆肥（火力、乾燥、発酵）の違いは説明不足で分かりにくい。特に鶏糞堆肥は、発酵の有無で見た目が大きく変わる。発酵していないものは白っぽく、発酵したものは黒く土のよう。発酵処理は肥効に大きく影響するが、必ずしも発酵鶏糞が優れているわけではない。成分構成によっては、未発酵鶏糞の方が適している場合もある。それぞれの成分や用途については、次回の記事で解説する。

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土壌の老朽化で発生する硫化水素は、硫酸塩還元細菌が有機物を酸化し、硫酸塩を還元することで生じる。生物は電子を必要とするのに、なぜ電子を硫酸塩に渡すのかは不明。 微生物は有機物分解の際、細胞外に酵素を放出し、分解された産物を吸収する。しかし、この過程は非効率で、産物の一部は回収漏れを起こす。この漏れ出た産物が他の生物の栄養源となり、生態系を支えている。さらに、放出された酵素（土壌酵素）は土壌中で活動を続け、新たな物質の分解にも関与する。酵素のタンパク断片は土壌の化学性を高める。このように、微生物の非効率な分解活動が生態系の循環に重要な役割を果たしている。

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土壌消毒で硝化細菌が死滅すると、アンモニウムイオンが硝酸イオンに変換されず土壌中に蓄積する。アンモニウムイオンはマグネシウムなどの陽イオンミネラルの吸収を阻害するため、施肥計画通りの効果が得られない可能性がある。硝酸イオンは陰イオンなので陽イオンミネラルの吸収阻害は起こさない。リン酸イオンなど他の陰イオンの吸収阻害も、リン酸過剰になりやすい土壌環境ではむしろ有益な可能性がある。つまり、適切な土壌微生物は作物の養分吸収バランスを整える役割を担っている。将来的には、無機肥料ではなく有機肥料（アミノ酸等）が主流になることで、このような問題が軽減される可能性がある。

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アンモニア酸化細菌がアンモニアを亜硝酸に酸化し、さらに亜硝酸酸化細菌が亜硝酸を硝酸に酸化する一連の反応を硝化作用という。生物は物質を酸化し電子を得ることでエネルギーを産生する。アンモニア酸化でも細菌は電子を得て活動しており、有機物の分解によるエネルギー産生は酸化的リン酸化と呼ばれる。生物は電子を欲しがるため、還元されたアンモニアは誰が作ったのかという疑問が生じる。

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アンモニア臭の消臭方法として、酸化に着目。プロピオン酸のように塩にするのではなく、アンモニア酸化細菌の反応を参考に、アンモニアを酸化することで硝酸に変える方法を検討。アンモニアは酸化によってヒドロキシルアミン、さらに亜硝酸へと変化する。この過程で電子が放出されるため、酸化反応が成立。アンモニアが別の物質に変化することで臭いも軽減される。結論として、悪臭物質を酸素に晒すと酸化によって臭いが消える可能性がある。

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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。

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水田から硫化水素による腐卵臭がするのは、老朽化水田と呼ばれる現象です。硫酸カルシウムが土壌に蓄積し、水が滞留する環境で硫酸還元細菌が活動することで発生します。通常、露地では降水で硫酸カルシウムは流出しますが、水田は水を溜めるため、特に水の入れ替えが少ないと土壌に残りやすいです。硫酸還元細菌は有機物から電子を取り出し、硫酸カルシウムと反応させて硫化水素を生成します。この現象は近年増加傾向にあり、様々な問題を引き起こしています。

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土壌の保肥力向上には、有機酸が重要である。米ぬか等の有機物を土壌微生物が分解することで有機酸が生成される。微生物自体もタンパク質で構成され、死骸や酵素も分解されてアミノ酸などの有機酸となる。この分解過程でPEON（リン酸緩衝液抽出有機態窒素）と呼ばれる準安定型のタンパク質断片が生じ、これが団粒構造の構成成分となる。つまり、食品残渣を投入し、微生物の活性を高めることで、土壌中の団粒構造が増加し、保肥力や緩衝性が向上する。

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京都農販の勉強会で、細菌とウイルスの違いについて解説しました。細菌は単細胞生物で、栄養があれば自己増殖が可能。抗生物質が有効です。ウイルスは他の生物の細胞に入り込んで増殖するため、抗生物質は効かず、ワクチンや抗ウイルス薬が用いられます。また、病気にかかりやすい環境として、不衛生な場所、免疫力の低下、栄養不足、ストレスなどを挙げ、予防策として衛生管理、十分な睡眠、バランスの良い食事、ストレス軽減の重要性を説明しました。