リン欠乏症は、リンの供給不足に関連する植物障害です。ここでのリンとは、リン酸の塩（PO3−4）、リン酸水素二水素（HPO2−4）、リン酸二水素（H 2 PO−4これらの陰イオンは容易に相互変換し、優勢な種は溶液または土壌のpHによって決まります。リン酸は、遺伝物質の生合成だけでなく、生命維持に不可欠なATPの合成にも必要です。リン欠乏症は、骨粉、リン酸岩、堆肥、リン酸肥料などのリン源を施用することで抑制できます。[1]
症状
植物において、リン（P）は健康と機能を保つために窒素に次いで重要な栄養素であると考えられている。植物はリンを光リン酸化、遺伝子導入、栄養素の輸送、リン脂質細胞膜など、数多くのプロセスで利用している。[2]植物細胞内ではこれらの機能は必須であり、例えば光リン酸化では、植物における貯蔵エネルギーの生成はリンを含む化学反応の結果である。リンは遺伝子再生の重要な分子成分である。リンが不十分なレベルで存在する場合、細胞分裂や植物成長などの遺伝子プロセスが損なわれる。したがって、リン欠乏植物は十分な量のリンを持つ植物よりも成熟速度が遅くなる可能性がある。リン欠乏によって引き起こされる発育障害は、葉のサイズが小さくなり、葉の数が少なくなることと相関している。[3]リン欠乏は、炭水化物の貯蔵の不均衡を引き起こすこともある。植物細胞の主要な機能である光合成は、太陽光と水からエネルギーを生産しますが、リン欠乏状態でも通常は正常な速度を維持します。しかし、細胞内の機能におけるリンの利用は通常低下します。リン欠乏植物におけるこの速度の不均衡は、植物体内に過剰な炭水化物の蓄積につながります。この炭水化物の蓄積は、葉が黒ずむことで観察されることがよくあります。一部の植物では、このプロセスの結果として葉の色素が変化し、葉が濃い紫色になることがあります。[要出典]
検出
リン欠乏の検出には複数の方法があります。予備的な検出方法としては、植物の目視検査があります。濃い緑色の葉や紫がかった色、または赤色の色素は、リン欠乏を示している可能性があります。しかし、他の植物環境要因が同様の変色症状を引き起こす可能性があるため、この方法では診断が不明確になる可能性があります。商業的な植物栽培や、植物のモニタリングが十分に行われている環境では、リン欠乏は科学的な検査によって診断されます。さらに、植物の葉の変色はかなり深刻なリン欠乏の場合にのみ発生するため、変色が発生する前にリン濃度を科学的に確認することは、栽培者や農家にとって有益です。リン濃度を確認する最も一般的な方法は土壌検査です。主要な土壌検査法には、ブレイ1-P法、メーリッヒ3法、オルセン法があります。これらの方法はいずれも有効ですが、地理的に既知の地域では、それぞれの方法の精度が高くなる傾向があります。[4]これらの検査では、化学溶液を用いて土壌からリンを抽出します。その後、抽出物を分析してリン濃度を決定する必要があります。 この濃度の測定には比色法が使用されます。リン抽出物を比色計に添加すると、溶液の色が目に見えるように変化し、この色の変化の程度がリン濃度の指標となります。この検査法をリン欠乏症に適用するには、測定したリン濃度を既知の値と比較する必要があります。ほとんどの植物は、最適な土壌条件を確立し、徹底的に試験しています。比色計による検査で測定されたリン濃度が、植物にとって最適な土壌濃度よりも著しく低い場合、その植物はリン欠乏症である可能性が高いです。[5]比色分析による土壌検査は広く用いられていますが、存在する他の化合物や元素からの干渉により、診断上の問題が生じる可能性があります。[6]測定精度を向上させる目的で、分光放射輝度法や誘導結合プラズマ分光法（ICP）などの追加のリン検出法も導入されています。世界土壌科学者会議によると、これらの光ベースの測定法の利点は、評価の迅速さ、植物栄養素の同時測定、そして非破壊検査であることにあります。これらの方法は実験に基づく証拠があるものの、まだ全員一致の承認には至っていない。[7] [8]
処理
リン欠乏症の是正と予防には、通常、土壌中の利用可能なリンの量を増やすことが含まれる。農家は、骨粉、リン酸岩、堆肥、リン酸肥料を使って土壌にリンを追加する。しかし、これらの化合物を土壌に導入しても、リン欠乏症が確実に緩和されるわけではない。土壌にはリンが存在している必要があるが、植物もリンを吸収する必要がある。リンの吸収は、リンの化学形態によって制限される。土壌中のリンの大部分は、植物が吸収できない化合物の形で存在している。[9]リンが植物の栄養素として利用できるようになるためには、土壌中に特定の化学配置で存在する必要がある。土壌中の利用可能なリンを促進するには、土壌を特定の pH 範囲に維持する。pH スケールで測定される土壌の酸性度は、リンがどのような化学配置を形成するかを部分的に決定する。pH 6 と 7 の間では、リンは植物が栄養素を利用できなくなる結合を最も少なくする。この酸性度範囲では、リンの吸収の可能性が高まり、リン欠乏の可能性は低下します。リンの予防と治療のもう一つの要素は、植物の栄養分吸収性です。植物種、および同種内の異なる植物は、土壌中の低リンレベルに対して異なる反応を示します。一般的に、根系の拡大が大きいほど、栄養分吸収も大きくなります。同種内で根が大きい植物は遺伝的に有利であり、リン欠乏になりにくいです。これらの植物は、長期的なリン欠乏予防法として栽培・育種することができます。根の大きさに加え、菌根共生など、低リンへの根の適応によって栄養摂取量が増えることが分かっています。[10]これらの根の適応は、重要な栄養素のレベルを維持する働きをします。より大規模な商業農業環境では、これらの望ましいリン摂取適応を植物に取り入れることで、長期的なリン欠乏是正策となる可能性があります。
参考文献
- ^ Scherer, Heinrich W. (2000). 「肥料」. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a10_323.pub3.
- ^ 国際植物栄養研究所 (1999). 「植物におけるリンの機能」.植物性肥料によるより良い作物の生産. 83 (1): 6–7.
- ^ Zambrosi, FCB; Ribeiro, RV; Marchiori, PER; Cantarella, H.; Landell, MGA (2014). 「リン欠乏下におけるサトウキビの生育：生理学的反応と遺伝子型変異」. Plant and Soil . 386 (1): 273–283.
- ^ ソーヤー、ジョン；マラリーノ、アントニオ（1999年11月22日）「メーリッヒ3法、ブレイ法、オルセン法の土壌リン試験の区別と理解」アイオワ州立大学農学部。
- ^ ウィスコンシン大学マディソン校土壌科学科 (2004). 「利用可能なリン。ウィスコンシン州の土壌検査、植物分析、飼料・牧草分析手順」(PDF) .
- ^ Kowalenko, CG; Babuin, D. (2007). 「土壌および植物材料中のリンのリンアンチモンモリブデン比色測定における干渉問題」土壌科学および植物分析に関する通信. 38 ( 9–10 ): 1299–1316.
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- ^ Osborne, SL; Schepers, JS; Francis, DD; Schlemmer, MR (2002). 「分光放射輝度測定を用いたトウモロコシのリンおよび窒素欠乏の検出」. Agronomy Journal . 94 (6): 1215–1221.
- ^ Beegle, D.; Durst, PT (2002). 「作物生産のためのリン管理」
- ^ Maathuis, FJ (2009). 「ミネラル主要栄養素の生理学的機能」Current Opinion in Plant Biology : 250–258.
