質問コーナー


質問コーナーでは、植物科学に関するご質問に、サイエンスアドバイザーや専門の先生方がお答えします。サイエンスアドバイザーから回答を依頼された先生は、ご協力よろしく御願いします。

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最新の質問と回答

質問：FR(遠赤色）光の徒長効果について 登録番号: 1421
2007-09-10
はじめまして。
現在大学院で光質の野菜（ミニトマト）に及ぼす影響を研究しています。
光質のうちでFRを用いているのですが、栽培実験では有意に胚軸の節間長を増加させました。
一般的にも「赤色領域の光の透過量（R）と、遠赤色領域の透過量（FR）の比率（R/FR比）が小さいと植物の節間が伸長し、逆に大きいと節間の伸長が抑制される」とされているので納得です。
でもここで疑問が生まれました。
この伸長は、細胞数の増加によるものでしょうか？
それとも、個々の細胞の拡張によるのでしょうか？
どこで調べても見つからなかったのでご存知の方、教えていただけますでしょうか。
どうぞよろしくお願いします！
大学院生
ピコ
回答：
ピコ　様

本コーナーに質問をお寄せ下さりありがとうございました。
少し遅くなりましたが、ご質問には神戸大学大学院の七條千津子先生から詳しい回答をいただきました。ご参考にして下さい。

佐藤 公行（JSPPサイエンスアドバイザー）

（七條先生からの回答）
先ずは、用語について忠告させていただきます。質問文中の「透過量」はこの場合には不適切です。Canopyを透過してくる太陽光についてなら「透過量」でよいですが、あなたの実験の場合には「赤色光領域と遠赤色光領域の光強度比（R/FR fluence rate ratio）」とすべきです。

植物の茎の成長は、細胞の数と個々の細胞の体積の増大によって起こりますが、細胞の数だけ増えても細胞の長さや体積の増大が無ければ成長は起こり得ません。頂端分裂組織で増殖した小さい細胞群は葉や節間に分化しますが、これらは小さいまま相当の期間Apexに留まっています。このとき個体の背丈の伸びに寄与しているのはかなり以前に形成され、今正に成長期に入った節間の伸長ですが、この部域における長軸方向の細胞の増殖は大方終わっています。従って一両日程度の短い期間における個体の伸びは主として節間を構成する細胞の伸長によると言わねばなりません。

光環境のR/FR ratioによる成長変化も短期間の効果に限定すれば、主として細胞の体積または長さの増大によるものと推定されます。細胞数の増加に基づくものと考えることはできません。R/FR比の異なる光環境が茎の伸長を制御することを初めて明らかにしたMorgan & Smith (1976, Nature 262, 210-212)の論文でも、第３葉まで成長したシロザの芽生えを実験に用いていますが、背丈の増大は節間の伸びによるものです。

R/FR光環境の変化の影響の時間的推移も上の推論を支持します。暗黒で育てたエンドウ芽生えのRパルスによる成長抑制はやはりフィトクロムを介して起こる現象ですが、パルス開始約20分後にはその効果がはっきり認められ、パルス終了6時間後には減少し始めています（例えばNoguchi H & Hashimoto T, 1990, Planta 181, 256-262）。このように光環境変化の影響が速やかに現れることは細胞増殖の促進や抑制が主な役割を演じているとは考え難いように思えます。

長期間曝露、あるいは曝露終了後長期間経って現れる影響については、細胞数の変化が成長の変化に寄与する可能性を否定することはできません。このような可能性については殆ど検討されていませんし、調べてみると面白い発見があるかも知れません。しかし細胞分裂が促進され細胞の数が増え、それが成長に影響を与えているかどうかを証明するのはなかなか難しそうですね。芽生えは貯蔵栄養を使い果たして自ら行う光合成によって成長する段階に入りますので、比較する光環境間で光合成を等しくする必要があるでしょう。その上でR/FRを変えて、1)頂端分裂組織の細胞分裂像の数の比較、2) 細胞の長さの平均値と節間または茎全体の長さとの比率の比較（細胞が増えればこの値は小さくなる）。これ以外にも色々な面白い方法があるかも知れません。考えて見てください。

七條　千津子（神戸大学大学院・理学研究科 生物学専攻)
2007-09-28
神戸大学大学院・理学研究科 生物学専攻
七條　千津子

質問：そうめんカボチャの繊維の正体は何でしょうか 登録番号: 1419
2007-09-09
この夏休みに高校生の娘がそうめんカボチャという料理を作ってくれました。少し前にテレビ番組で紹介されていたもので、郷土料理として各地方に伝えられているようです。そうめん瓜とかそうめんカボチャとかいう瓜の仲間の実を太い輪切りにしてワタと種を除いて数分間ゆでると、そうめんのような直径1-2mm程度の繊維が果肉からほぐれてきます。この繊維を集めて冷水にさらしてサラダのようにして食べるもので、さっぱりしておいしい料理です。娘も私もこの繊維が何でできているのかに興味を持ちました。そうめんの様に表面がつるつるしていて、枝分かれがほとんど無く、実の中を赤道方向（？）に数回周回する程度の長さがあります。果肉が肥大していくときに形成されるのかなと思うのですが、果肉の肥大について基礎知識が無く見当がつきません。この繊維はセルロースの束でしょうか？
一般
そうめんかぼちゃ
回答：
そうめんかぼちゃ　さん：

日本植物生理学会　みんなの広場　質問コーナーのご利用ありがとうございます。

キンシウリを含むカボチャはウリ科の植物で、ズッキーニのように未熟果実を食べるものもありますが、ニホンカボチャ、セイヨウカボチャなど果菜としてのカボチャは完熟果実の果皮を食用にしています。ウリ科の果実は瓜状果と言われ、１本の雌しべの子房が発達・肥大したもので、かなり堅い外果皮（皮と言っている部分）とその内側に厚い多肉化した果皮（中果皮と中果皮とからなりますがカボチャではその区別ははっきりしていません。子房壁が発達したものです）、さらにその内側には種子が、繊維状（あるいは綿状）に発達した胎座に埋め込まれたように出来ています。被子植物の雌しべの基にある子房の中には子房室ができていて、その内側に、種子の基になる胚珠ができます。この胚珠が出きる子房室内側の領域を胎座と読んでいます。ところが、キンシウリと言うウリでは、中・内果皮があまり発達しないで、胎座が繊維状に密に発達しています。そうめん状になる部分はこの胎座です。私たちはキンシウリの繊維状の胎座を取り出して「ソウメンカボチャ」と言って食べているわけです。そうめん状の胎座が細胞レベルでどのような構造になっているかは研究が少なくよく判りません。しかし、セルロースを主体とする細胞壁が繊維状の強さを示していることは確かと思います。形状は違いますが、スイカも食べるところは胎座とそれに付随して発達した組織で、果皮は皮として食べません。

今関 英雅（JSPPサイエンスアドバイザー）
2007-09-22
JSPPサイエンスアドバイザー
今関　英雅

質問：樹木の枝が長く伸びてもその重みで折れない理由は？ 登録番号: 1417
2007-09-05
樹木の枝は水平に非常に長く伸びても、腐朽とか損傷がない限り自身の重みでは折れないようです。枝の太さ、或いは支持力に対して、先にどれだけ伸びても大丈夫なのか、樹木のどこが計算して先端に「もっと伸びても良い」とか、「もう伸びるな」とかの指令をだしているのでしょうか？雪の重みや風の影響が無い限り、伸び続けることができるのでしょうか？支えをすれば限りなく伸びるのは当然だと思うのですがメカニズムが良く分かりません。ホルモンが関係しているのではないかと推測しているのですが宜しくお願いします。
自営業
星の王子様
回答：
星の王子さま

みんなのひろばへのご質問有難うございました。樹木の枝を支えている仕組みを知るために、枝を切って切り口を見てみましょう。サクラのような広葉樹（被子植物）の枝でしたら、枝の上側の年輪の幅が下側の年輪の幅より広くなっていることと、上側の材が白っぽいことに気が付くと思います。上側の材が白っぽいのは材の中のセルロースが多いからです。セルロースは引っ張る力に強いので、材を鉄筋コンクリートにたとえると、セルロースは鉄筋ということになります。枝の上側の材を引っ張る力に強い材にして、枝が垂れ下がらないようにを引っ張りあげているのです。広葉樹の枝の上側から板を切り出すと、この板は枝の軸方向に縮みます。このことから、枝の上側の材は引っ張りあって、枝が垂れ下がるのを防いでいることが分かります。材が引っ張りあっている所から、広葉樹の枝の上側の材は“引っ張りあて材”と呼ばれています。マツなどの針葉樹の（裸子植物）の枝を支える仕組みは広葉樹の場合と違っています。針葉樹の枝を切って切り口を見ると、下側の年輪の幅が上側の年輪の幅より広くなっていることと、材の色が下側で濃くなっていることが分かると思います。下側の材が濃い色をしているのは、材の中のリグニンが多いからです。リグニンは圧縮する力に強いので、材を鉄筋コンクリートにたとえれば、リグニンはコンクリートということになります。枝の下側の材を圧縮に強い材にして、枝が垂れ下がるのを下側から支えているのです。針葉樹の枝の下側から板を切り出すと、この板は軸方向に伸びます。枝の中で圧縮されていたことが分かります。針葉樹の枝の下側の材は圧縮されているので“圧縮あて材”と呼ばれています。引っ張りあて材、圧縮あて材を合わせて“あて材”といいますが、あて材が枝を支えるのに重要であることは、あて材の発達しないサクラで枝がしだれることからも分かります。これまでに“みんなのひろば”に寄せられた質問とそれに対する回答の幾つかをピック・アップして本にしました（「これでナットク！植物の謎」　講談社ブルーバックス）。しだれの質問とそれに対する回答も載っているので、ご覧になって下さい。これは樹木の枝での研究ではありませんが、茎の下の方に上の方の重さを感じる仕組みがあることが見付かっています。茎の下の方の部分は上の方の部分の重さに耐えるため、茎を丈夫にするための遺伝子を働かせていますが、植物全体を逆さまにするなどして、重さがかからなくすると、茎を丈夫にする遺伝子の働きが弱くなくなります。樹木の枝にも自分の重さを感じる仕組みがあることは十分考えられます。

柴岡　弘郎（JSPPサイエンスアドバイザー）
2007-09-12
JSPPサイエンスアドバイザー
柴岡　弘郎

質問：紫色の葉の光合成 登録番号: 1416
2007-09-02
前略
早速質問します。
植物は、一般に緑色の葉の葉緑素で光合成をすると言われています。

しかし、シソやカタバミ等は、アカシソやムラサキカタバミと呼ばれるのように
葉が紫色です。
これらは、光合成はできるのでしょうか？
また、緑色のものに比較し、優位性があるのでしょうか？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　以上
一般
山本英夫
回答：
山本英夫　様

本コーナーに質問をお寄せくださり有り難うございます。
アカシソやムラサキカタバミの紫色の葉にはアントシアニンと呼ばれる色素が多量に含まれています。しかし、これらの葉にも緑色の色素である葉緑素（クロロフィル）が多量に含まれており、植物の生育・生活に必要なエネルギーは光合成によって賄われています。アントシアニンが何のために存在するかについては今のところ良く分かりません。一つの可能性として、アントシアニンが光合成系などを強い光による傷害から守っていることが考えられます。シソには、変種としてアカジソとアオジソがありますが、アントシアニンの含量が高い方が、前述の理由から、良く育つとか、逆に、アントシアニンがあることで、クロロフィルの光吸収が制約を受けて、育ちが悪くなることが考えられるかも知れません。作物としての優位性は、例えば、梅を染める際の染色力など、生育とは別の要素によって決まります。
これで回答になったでしょうか。

佐藤　公行（JSPPサイエンスアドバイザー）
2007-09-06
JSPPサイエンスアドバイザー
佐藤　公行

質問：フェルラ酸について 登録番号: 1415
2007-09-01
化粧品にも使われているフェルラ酸は、紫外線吸収効果があるといいます。肌にフェルラ酸入りの化粧をすると紫外線を吸収して肌にあまり届かないようにするものだと思っています。もしフェルラ酸水溶液を植物に吸収させるとどうなると思いますか？フェルラ酸は表皮ではなく細胞内にあるため、紫外線をより植物内に吸収してしまい害が起きそうに思われます。塗るのと吸収させるのでは効果が逆になってしまうのではと考えると面白いので、今度このような実験をしてみたいと思っていますが、アドバイスをください。
高校生
たね
回答：
たね　さま

フェルラ酸は植物には必ず含まれている化合物ですが、一般にその含量は余り高くはありません。フェルラ酸は、セルロースと共に細胞壁の主要な構成成分であるリグニンなどをフェニールアラニンから合成する経路の、多くの中間体の一つです。フェルラ酸の含量がリグニンなどの植物の代謝での最終産物の含量と比べると非常に低いのはそのためです。

フェルラ酸の化学構造はベンゼン環(芳香環ともよびます)をもち、そのため紫外線を吸収する性質をもっています(315 nmが最大)。ヒトの皮膚にフェルラ酸を塗った場合、植物の場合と違ってヒトの細胞でフェルラ酸は代謝、分解されることはないため、紫外線を吸収する性質をもつフェルラ酸は、皮膚の紫外線スクリーンとして役に立つと考えられます。例えば、葉の表面にフェルラ酸を（透明な紫外線を吸収しない)セロファンなどに塗って、葉の細胞にフェルラ酸が入らないようにして太陽光を照射すれば、葉の光合成に対するフェルラ酸の紫外線スクリーン効果を調べることができるでしょう。

茎や根を通してフェルラ酸を(葉の)細胞に吸収させて紫外線の効果を調べれば、どうなるかのご質問ですが、まず、細胞には紫外線を吸収する成分はフェルラ酸以外に、非常に多種類、多量含まれていることです。例えば、上に述べたフェルラ酸を経て合成される細胞壁のリグニンなどは紫外線を吸収し、太陽光からの紫外線が細胞の中に入らないようにする一つのスクリーンとなっています。従って、“細胞内のフェルラ酸によって紫外線がより植物内に吸収される”ようにするためには、フェルラ酸を細胞内含量より余程多量に与えることが必要でしょう。さらに、細胞に吸収させたフェルラ酸はリグニン合成の中間体であるため、細胞内でリグニンなどに代謝されます。そのため、フェルラ酸そのものに対する紫外線の効果を調べるのは困難です。リグニン合成は多種類の反応中間体、酵素が関与する、複雑なネットワークですので、どこに紫外線が作用したかを決めるのも大変困難です。

細胞内でフェルラ酸が紫外線を吸収して何かに変化し、葉の表面でのフェルラ酸の紫外線フィルター効果とは違ったフェルラ酸効果が見られるのではないかとの考えはすばらしいアイデアですが、これを証明するためには、むしろ、フェルラ酸そのものに紫外線を照射してフェルラ酸が変化するかどうか、変化するとすればどのような化合物に変化するかを第一に調べ、その結果を基にして細胞内のフェルラ酸と紫外線の相互作用を考えるのが順序と思います。

浅田　浩二（JSPPサイエンスアドバイザー）
2007-09-06
JSPPサイエンスアドバイザー
浅田　浩二

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