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クロタラリア・ジュンセア（学名：Crotalaria juncea）は、ブラウンヘンプ、インディアンヘンプ、マドラスヘンプ、サンヘンプなどとも呼ばれ、マメ科（ Fabaceae ）の熱帯アジア原産の植物です。一般的にインド原産と考えられています。 [ 2 ]
インド亜大陸とブラジルでは、繊維のために広く栽培されており、特に紐、敷物用糸、漁網の製造に役立っています。[ 4 ]この植物は、タンパク質がかなりの割合（34.6%）含まれているため、牛やヤギの飼料としても使用されています。 [ 4 ]さらに、農業研究局（ARS）の新しい研究によると、サンヘンプはバイオ燃料の可能性が検討されています。[ 5 ]実験的研究を行った結果、サンヘンプは1エーカーあたり82.4ギガジュールのエネルギーを生成し、これは620ガロンのガソリンに相当することがわかりました。[ 5 ] 有用な植物ではありますが、侵略的外来種となる可能性があり、一部の地域では有害雑草としてリストされています。
この植物は低木で、黄色い花を咲かせ、茎は短い柔らかい毛で覆われており、高さは最大9フィートまで成長します。[ 4 ]葉は細長く互生しており、茎の葉のパターンは螺旋状になっています。[ 4 ]
クロタラリア・ジュンセアは現代社会において多くの実用的な用途がある。まず、天然繊維の供給源となる。紐、漁網、ロープなどに利用される。[ 7 ]特にネコブセンチュウに対する耐性があり、窒素固定によって土壌改良作物としても有用である。ウッタル・プラデーシュ州のサン・ヘンプ研究所は、クロタラリア・ジュンセアについてさらに研究を進めた。繊維収量に対する遺伝子型の影響。クロタラリア・ジュンセアの4つの異なる遺伝子型を3年間観察し、どの遺伝子型が高繊維収量をもたらすかを判断した。植物の遺伝子型全体で収集された重要なデータには、高さ（cm）、基部直径（mm）、緑色バイオマス重量（q/ha）、繊維重量（q/ha）、および茎重量（q/ha）が含まれる。4つの遺伝子型のうち、SUIN-029が高繊維収量をもたらす点で優れていた。[ 7 ] この遺伝子型は、将来の育種のテンプレートとしても使用できる。[ 7 ]
クロタラリア・ジュンセアのもう一つの実用的な用途は燃料です。 クロタラリア・ジュンセアは比較的高い燃料価値を持っています。実際、クロタラリア・ジュンセアの燃料価値を利用するために、クロタラリア・ジュンセアからの油の抽出のプロセス最適化方法が研究されています。 [ 8 ]現在 の油の抽出方法はソックスレー抽出法として知られており、37℃で4時間で13%の油収率が得られます。しかし、新しい3相分配法に基づく抽出では、37℃で2時間で37%の油収率が得られます。[ 8 ] さらに、特定された最適化因子には、硫酸アンモニウムとブタノール、pH、温度があり、これらの因子が油収率に影響を与えます。[ 8 ]
さらに、クロタラリア・ジュンセアは一般的な食料生産に影響を与えるため、農業分野でも応用されています。 クロタラリア・ジュンセアは、米国南東部で重要な夏の被覆作物として知られています。クロタラリア・ジュンセアの雑草、野菜作物、被覆作物に対するアレロパシー効果は、温室および生育チャンバー実験によって観察されました。[ 9 ]クロタラリア・ジュンセアは、様々な作物種（ピーマン、トマト、タマネギなど）の発芽と苗の両方を減少させました。クロタラリア・ジュンセアのアレロケミカル活性は葉にあり、収穫後16日間活性を維持しました。[ 9 ] さらに、クロタラリア・ジュンセアはのアレロケミカル効果は雑草管理に実用的な応用があるかもしれない。[ 9 ]
同様に、クロタラリア・ジュンセアは農作物の栄養パターンを改善するために使用できます。たとえば、ブラジルのパライバ州の土壌肥沃度は一般的に低いです。これを是正するために、農作物に栄養を供給するために動物の糞がよく使用されます。[ 10 ]しかし、ブラジルの研究者は、クロタラリア・ジュンセアを植えて動物の糞と一緒に混ぜることで、農作物の栄養ミネラル化パターンを強化できるという仮説を立てました。[ 10 ] この仮説を検証するために、野外実験と温室実験が使用されました。土壌中の窒素、リン、カリウムの量を測定した後、クロタラリア・ジュンセアと通常の半分の量のヤギの糞の組み合わせが最良の結果をもたらすことがわかりました。[ 10 ] これは、この組成の土壌が窒素の固定化を避け、土壌中のリンとカリウムのレベルを増加させたためです。[ 10 ] 言い換えれば、クロタラリア・ジュンセアは農作物の栄養素の全体的なミネラル化パターンを改善することができた。
さらに、他の研究でもクロタラリア・ジュンセアが観察された。有機堆肥として利用できる可能性。ブラジルの研究者たちは、クロタラリア・ジュンセアとナピアグラスのさまざまな組み合わせを使用して、有機堆肥の最適な組成を調査しました。[ 11 ] 目的は、クロタラリア・ジュンセアとナピアグラスの混合比率が最高の野菜苗生産をもたらすことを見つけることでした。より具体的には、レタス、ビート、トマトの野菜苗生産は、茎の高さ、茎の生重量と乾物、葉の数を観察することによって測定されました。[ 11 ]クロタラリア・ジュンセア 66％とナピアグラス33％の堆肥は、この特定の組み合わせがレタス、ビート、トマトの苗の生産量を最大にしたため、他の組み合わせよりも優れていました。[ 11 ]
最後に、クロタラリア・ジュンセアのもう一つの重要な用途は飼料としての利用です。主にヤギや牛の飼料として利用されますが、遺伝子型の変異体のうち、無毒の種子と莢を持つのは1つだけです。[ 6 ]この変異体「トロピック・サン」は粗タンパク質を34.6%含み、植え付け後45日後にヤギに与える必要があります。[ 6 ]これにより、ヤギの手の届かないところに伸びる前に植物が十分に成熟することができます。[ 6 ]さらに、この作物は牛にも利用できますが、繊維含有量が高いため、成熟後6週間以上経過すると適さなくなります。[ 6 ]
クロタラリア・ジュンセアは、バイオ燃料源として利用できる可能性について、複数の科学専門家によって研究されてきました。具体的には、農業研究局は、農家がバイオ燃料として収穫することでこの作物を利用できることを発見しました。[ 5 ] 降雨量の増加などの特定の条件下では、作物のバイオマスは1エーカーあたり4.5トンに達しました。[ 5 ]これは基本的に620ガロンのガソリンに相当し、1エーカーあたり合計82.4ギガジュールになります。[ 5 ]さらに、クロタラリア・ジュンセアの高位発熱量（HHV）は、スイッチグラス、バミューダグラス、リードカナリーグラス、アルファルファのそれを上回りました。[ 5 ]一方、降雨量の減少などの条件下では、サンヘンプ作物のバイオマスは大幅に減少します。[ 5 ]別の研究では、温帯気候におけるサンヘンプの影響を研究することで、これらの主張を裏付けました。彼らは、温帯気候で完全に開花した後、作物が著しく多くのバイオマスエネルギーを生産できることを発見した。[ 12 ]
汚染土壌の除染や修復に効果的であることが示されている方法はいくつかあります。[ 13 ]植物浄化として知られる土壌修復の非常に適用可能な方法は、重金属で汚染された土壌に効果的であることが示されています。[ 13 ]このような重金属には銅が含まれており、サンヘンプ作物に特有の影響があります。植物浄化法は、除染と修復に効果的に機能します。
微生物や植物を利用して、有害物質を除去、移動、安定化、または破壊する。[ 14 ]除草剤で汚染された土壌で見つかったクロタラリア・ジュンセアは、高い植物浄化能力を示した。さらに、植物浄化は、クロタラリア・ジュンセアの土壌に多く含まれる金属として特定されている銅の除去に効果的である。
銅濃度が高い耕作土壌は、クロタラリア・ジュンセアの成長を促進するのに効果的であることが証明されています。しかし、植物組織中の銅の過剰は、光合成を含む生理学的および生化学的プロセスの両方に影響を与える可能性を示しています。[ 15 ]銅の過剰による毒性は、植物の細胞レベルおよび分子レベルに影響を与えることがわかっている変化した影響ももたらしています。[ 16 ]銅の過剰レベルは、最終的に必要な栄養素の枯渇につながる可能性があります。この栄養欠乏は、銅と酵素およびタンパク質のチオール基との相互作用が酵素活性を阻害するか、主要な要素の構造の変化または置換をもたらすときに発生します。[ 16 ]葉緑体の構造は銅の過剰によって影響を受け、最終的にクロタラリア・ジュンセアの色素レベルの低下につながりました。[ 17 ]しかし、クロタラリア・ジュンセアは土壌や根系における銅濃度に対する耐性が高く、植物安定化プログラムにとって有益な特性であることを示す研究もある。 [ 18 ]
リン酸塩とRhizophagus clarus (アーバスキュラー菌根菌)は、銅濃度が高い土壌に生育するCrotalaria junceaの生理的反応を変化させることができることも研究で示されています。 [ 19 ]リン酸塩はCrotalaria junceaの毒性レベルを低下させ、植物の成長を促進するのに効果的であることが実証されています。リン酸塩の施用と Rhizophagus clarus の接種を組み合わせると、相乗効果によりさまざまなメカニズムを通じて銅の毒性レベルを低下させることができます。[ 19 ]これにより、高濃度の銅で栽培されたにもかかわらず、Crotalaria junceaの成長が促進されます。
アーバスキュラー菌根菌（AMF）の使用により、クロタラリア・ジュンセアの銅レベルを低下させる他の効果的なアプローチも存在する。 [ 19 ] AMFの存在下ではリン酸の吸収が著しく向上し、利用可能な重金属の量を効果的に減少させる働きをする。[ 20 ] AMFとの共生と土壌へのリン酸の補給により、クロタラリア・ジュンセアの成長が促進される。クロタラリア・ジュンセアの土壌中の銅レベルが高いにもかかわらず、銅の毒性効果を逆転させ、植物の成長を可能にするメカニズムが解明されている。
ウィキメディア・コモンズにあるクロタラリア・ジュンセア関連のメディア