窒素固定性根粒細菌のマメ科植物

緑肥に関するシリーズ記事の補足です。前回の記事では、最も興味深いマメ科の緑肥について取り上げましたが、その効果の秘密は窒素固定性根粒細菌にあります。

D.N プリヤニシニコフ: “マメ科植物は、大気中の窒素をリサイクルするミニ工場であり、無償の太陽エネルギーで動いています。”

窒素はなぜ必要なのか？

植物栽培において最も重要な栄養素は窒素（N）です。窒素は大気中で最も一般的なガスであり（78-79%）、他の場所では見つけるのが難しいです。Nは部分的に雨水に溶けていますが、その量はわずかで、年間にヘクタールあたり15 kgです。そして、大気中に豊富に存在するにもかかわらず、大気中の窒素は利用しづらいのです。窒素を生物システムで利用可能にするには、その分子N2の三重結合を破る必要がありますが、これは非常に困難です。

窒素は得るのが難しいですが、需要の高い栄養素です。Nがなければ、アミノ酸やタンパク質、すなわち生命の構成要素は存在しません。

リゾビウムとは？

幸運なことに、自然は窒素固定性根粒細菌のグループであるリゾビウム（Rhizobium）を創造しました。彼らはこの問題を解決するために働いており、窒素固定の責任を負うのは彼らだけではありませんが、彼らが現在最も多くの作業を行っています。

Rhizobiumの細菌は、窒素固定酵素であるニトロゲナーゼをコードする特定のDNA配列を持っています。ニトロゲナーゼは、窒素結合を破壊し、Nを生物的に利用可能な形に変える酵素です。このプロセスは細菌にとってエネルギーを大量に消費します。しかし、植物との共生関係により、リゾビウムは植物の光合成によって二酸化炭素と太陽エネルギーから作られた炭水化物を得ます。細菌は酸素と引き換えに糖を供給します。根粒細菌であるリゾビウムは、土壌から植物の根系の細胞に侵入し、繁殖の過程で、大豆の根に見られるような巨大なコロニーを作ります。

リゾビウム

特定の植物だけが窒素固定性根粒細菌と関係を形成する能力を持っています。この植物群はマメ科植物に属します。フスマやアルファルファ、エンドウ豆、豆、ピーナッツなどが良い例です。

植物の根にある根粒窒素固定細菌リゾビウム

マメ科作物についての知識は、自給自足の食料を育てたいと考えている誰にとっても有用です。市販の肥料なしでは難しいですが、コストを大幅に削減することができますし、これはマメ科植物の唯一の利点ではありません。本記事ではマメ科の緑肥には触れませんが、興味がある方はこちらの記事をご覧ください。マメ科植物を土に埋めると、分解後に他の作物に利用可能な窒素を土壌に残すことを覚えておいてください。

この資料の出典はアイダホの農業者が運営するブログ「Homestead and Gardens」です。