植物しょくぶつ の 生活せいかつ — 植物しょくぶつ ホルモン と 環境かんきょう応答おうとう

この章しょうで学まなぶこと

植物しょくぶつ は 動物どうぶつ と違ちがい動うごかないように見みえますが、 実じつは ホルモンほるもん を巧たくみに使つかって 環境かんきょう を感かんじ、 成せい長ちょう の方ほう向こう や速そく度ど、 花はなを咲さかせるタイミング、 種子しゅしが発はつ芽が する時期じきを細こまかく制せい御ぎょ しています。 このしくみを学まなぶのが第だい 7 章しょうです。

• 主おもな 植物ホルモンしょくぶつほるもん 5 つ (オーキシンおーきしん・ジベレリンじべれりん・サイトカイニンさいとかいにん・アブシシン酸あぶしいさんさん・エチレンえちれん) を言いえる
• 屈性くっせい (光こう屈くっ性せい・重力じゅうりょく屈くっ性せい) のしくみを説明せつめいできる
• 花芽形成かがけいせい が 日長ひなが (光周期ひかりしゅうき) に影えい響きょう されることを知しる
• 種子発芽しゅしはつが に必要ひつような条じょう件けん とホルモンの役割やくわりを理り解かい する
• 植物しょくぶつを観かん察さつ する際さいの安あん全ぜん (ウルシ・キョウチクトウ等とうの有毒ゆうどく植物しょくぶつ) を知しる

ポイント: 植物しょくぶつ は動うごけないからこそ、 環境かんきょう の微妙びみょうな変化へんかを化か学がく物質ぶっしつ (ホルモン) で体からだ全体ぜんたいに伝つたえ、 細さい胞ぼう の成せい長ちょう を左右さゆうさせます。 「ホルモンほるもん = 動物どうぶつだけのもの」 ではありません。

1. 植物しょくぶつホルモン — 5 大だいホルモン

植物ホルモンしょくぶつほるもん は微量びりょうで大おおきな影えい響きょう を与あたえる化か学がく物ぶっ質しつ です。 高校こうこう生物せいぶつで押おさえるべき 5 種しゅ類るい:

ホルモン	主おもなはたらき	例れい
オーキシンおーきしん	細胞伸長さいぼうしんちょう・屈くっ性せい・頂芽優勢ちょうがゆうせい	インドール酢酸いんどーるさくさん (IAA)
ジベレリンじべれりん	茎くきの伸しん長ちょう・種子発芽しゅしはつが・無む種子しゅし化か	ジベレリンじべれりん散布さんぷタネナシブドウ
サイトカイニンさいとかいにん	細胞分裂さいぼうぶんれつ促そく進しん・側がわ芽めの成せい長ちょう	組そ織しき培養ばいよう
アブシシン酸あぶしいさんさん	気き孔こう の閉へい鎖さ・休眠きゅうみん維い持じ	乾かん燥そう時
エチレンえちれん	果か実じつ の 成熟せいじゅく・落葉らくよう	バナナ・リンゴ

オーキシン — 植物しょくぶつホルモンの王様おうさま

オーキシンおーきしん (インドール酢酸いんどーるさくさん、 IAA) は最初さいしょに発はっ見けん された 植物ホルモンしょくぶつほるもん です。 ダーウィンだーうぃん がカナリアクサヨシの芽めが光ひかりの方ほうへ曲まがることを観かん察さつ し、 ウェント が 1928 年ねんに物ぶっ質しつ として取とり出だしました。

オーキシンおーきしん の主おもなはたらき:

• 細胞伸長さいぼうしんちょう を促そく進しん (細さい胞ぼう壁を緩ゆるめる)
• 屈性くっせい (光ひかり・重力じゅうりょく への反応はんのう)
• 頂芽優勢ちょうがゆうせい (主ぬし茎くきの先端せんたんが側がわ芽めを抑よく制せい)
• 不ふ定てい根ねの形けい成せい (挿さし木きの発はつ根ね)

大事だいじ: オーキシンおーきしん は 「茎くきでは促そく進しん、 根ねでは抑制よくせい」 と同おなじ物質ぶっしつでも部位ぶいで効果こうかが反対はんたいになります。 また濃度のうどでも効果こうかが変かわり (適てき濃度のうどを超こえると阻害そがい)、 この性質せいしつが 2,4-D 等とうの 除草剤じょそうざい として利用りようされます (双そう子葉しよう植物しょくぶつだけを枯からす)。

ジベレリンと細胞さいぼう伸長しんちょう

ジベレリンじべれりん は茎くきを大おおきく伸のばすホルモンで、 イネの ばか苗病ばかなえびょう の原因げんいん菌きん (黒沢くろさわ英一ひでかずが 1926 年ねん発見はっけん) から単離り されました。 用途ようと:

• 茎くきの伸しん長ちょう (背せを高たかく)
• 種子発芽しゅしはつが の誘起おこし (休眠きゅうみん打破だは)
• 受じゅ粉ふん なしで子房しぼうを大おおきくする → タネナシブドウ (デラウェア等とうで利用りよう)

サイトカイニンと組織そしき培養ばいよう

サイトカイニンさいとかいにん は 細胞分裂さいぼうぶんれつ を促そく進しん し、 サイトカイニンさいとかいにん と オーキシンおーきしん の比ひ率りつ を変かえると:

• サイトカイニン > オーキシン → 芽め が出でる
• オーキシン > サイトカイニン → 根ね が出でる

この性質せいしつが 組織培養そしきばいよう (植物しょくぶつ の一部いちぶから全体ぜんたいを再さい生い) に不可欠ふかけつです。 ランの大量たいりょう増殖ぞうしょくや無む病びょう苗の生い産さん に使つかわれます。

アブシシン酸さんと休眠きゅうみん・気孔きこう

アブシシン酸あぶしいさんさん (ABA) は 「閉とじる・止とめる」 ホルモンです:

• 気孔きこう を閉とじる → 水分すいぶん蒸じょう散さん を防ふせぐ
• 種子しゅし の 休眠きゅうみん を維い持じ する → 不適ふてきな季節きせつに発はつ芽が させない
• 落葉らくようを促そく進しん する (秋あきの葉は落おち)

ポイント: 乾かん燥そう ストレスを受うけると ABA が増ふえ、 孔辺細胞こうへんさいぼう の K⁺ チャネルが開ひらいて K⁺ が出でて、 細さい胞ぼう が縮ちぢんで 気孔きこう が閉とじます。 これで水分すいぶん損失そんしつを防ふせぐ。

エチレンと果実かじつ成熟せいじゅく

エチレンえちれん は 気き体たい の 植物ホルモンしょくぶつほるもん で、 唯一ゆいいつ気体きたい として拡かく散さん します。

• 果実かじつ の 成熟せいじゅく を促そく進しん (バナナ・リンゴ・トマト)
• 落葉らくようを促そく進しん
• 茎くきの肥大ひだいと短たん縮しゅく

大事だいじ: リンゴをバナナと一緒いっしょに袋ふくろに入いれておくとバナナが早はやく熟じゅくすのは、 リンゴが エチレンえちれん を出だしているから。 逆ぎゃくに青あおいキウイを熟じゅくさせるにも同おなじ方法ほうほうが使つかえます。

2. 屈性くっせい — 環境かんきょうへの方向ほうこう性せい反応はんのう

植物しょくぶつ が 刺激しげき の方ほう向こう に 応おう じて成せい長ちょう の方向ほうこうを変かえることを 屈性くっせい と言いいます。 主おもな屈くっ性せい:

屈性くっせい	刺激しげき	例れい
光屈性こうくっせい	光ひかり	茎くきが光ひかりの方ほうへ曲まがる (正せい)、 根ねは反対はんたい (負ふ)
重力屈性じゅうりょくくっせい	重力じゅうりょく	茎くきは上うえ (負ふ)、 根ねは下した (正せい)
水分屈性すいぶんくっせい	水みず	根ねが水みずのある方ほうへ
接触屈性せっしょくくっせい	接せっ触しょく	つる性せい植物しょくぶつが支柱しちゅうに巻まきつく
化学屈性かがくくっせい	化学かがく物質ぶっしつ	花粉かふん管かんが胚珠はいしゅへ伸のびる

光ひかり屈性くっせいのしくみ — オーキシンの偏在へんざい

茎くきが光ひかりの方ほうへ曲まがるしくみ:

1. 光ひかりが一方いっぽうから当あたる
2. 先せん端たん の オーキシンおーきしん が 光こうと反対はんたい側がわ に多おおく移動いどう (PIN 蛋白たんぱくの偏在へんざい)
3. 反対はんたい側がわの細さい胞ぼう がより伸しん長ちょう
4. 茎くきが 光こうの方ほう へ曲まがる

大事だいじ: 光ひかりを感かんじるのは 先せん端たん、 曲まがるのは 少すこし下しも の部分ぶぶん (伸長しんちょう領域りょういき)。 ダーウィン父子ふしが 1880 年ねんに 「先せん端たん を切きると曲まがらない」 ことを示しめし、 ボイセン-イェンセン・ウェント がこの物ぶっ質しつ (オーキシン) を突つき止とめました。

重力じゅうりょく屈性くっせいのしくみ

根ね が下したへ伸のびるのは アミロプラスト (デンプンでんぷん を含ふくむ細胞さいぼう内ない顆粒かりゅう) が重力じゅうりょくで細さい胞ぼう の下した側がわに沈しずみ、 それを感かんじた 根冠ねかんむり が オーキシンを下した側がわに偏かたよらせる ためです。 根ねではオーキシンが高こう濃度のうどだと伸長しんちょうが抑制よくせいされるので、 上側うわがわが伸のびて 根ねが下したを向むく わけです。

ポイント: 国際宇宙ステーションこくさいうちゅうステーション の無む重力じゅうりょく実験じっけんでは、 植物しょくぶつの根ねは方向ほうこうを失うしない不規則ふきそくに伸のびます。 これが 重力屈性じゅうりょくくっせい の証拠しょうこ。

頂いただき芽め優勢ゆうせい — 主しゅ茎くきが強つよい理由りゆう

主しゅ茎くきの先せん端たん (頂いただき芽め) があると、 その下したの 側芽がわめ の成せい長ちょう が抑よく制せい されます。 これを 頂芽優勢ちょうがゆうせい と言いいます。 原因げんいん:

• 頂いただき芽めで作つくられた オーキシンおーきしん が下したに流ながれ、 側がわ芽めを抑よく制せい する
• サイトカイニンさいとかいにん が不足ふそく

植木うえき の 剪せん定てい で頂いただき芽めを切きるとオーキシンが減へり、 側がわ芽めが伸のび始はじめて枝えだが増ふえます。 庭木にわきや盆栽ぼんさいで利用りようされます。

3. 花芽かが形成けいせいと光ひかり周期しゅうき

植物しょくぶつ が 花はな を作つくるタイミング (花芽かがの形成けいせい) は 日長ひなが (1 日ひの明あかるい時間じかんの長ながさ) によって決きまるものが多おおく、 これを 光周性こうしゅうせい と言いいます。

短たん日び植物しょくぶつ・長日ちょうじつ植物しょくぶつ・中性ちゅうせい植物しょくぶつ

種しゅ類るい	花芽かが形けい成せい の条じょう件けん	例れい
長日植物ちょうじつしょくぶつ	日長ひなががある値ね (限界げんかい日長ひなが) より長ながい	アブラナ・コムギ・ホウレンソウ
短日植物たんじつしょくぶつ	日長ひながが限界げんかい日長ひながより短みじかい	アサガオ・キク・イネ
中性植物ちゅうせいしょくぶつ	日長ひながに依存いぞんしない	トマト・トウモロコシ・キュウリ

大事だいじ: 厳密みつ には 「日長ひなが」 ではなく 「暗期あんき の連続れんぞく長ちょう」 が鍵かぎです。 短日植物たんじつしょくぶつ は 「長ながい連続れんぞく暗期あんき」 が必要ひつようで、 暗期あんき の途中とちゅうに短みじかい光ひかりを当あてる (光こう中断ちゅうだん) と花芽かが形成けいせいが止とまります。 これがキクの電でん照あきら栽培さいばい (秋あきに出荷しゅっかするためにわざと花芽かが形成けいせいを遅おくらせる) の原理げんり。

フロリゲン — 花はなを咲さかせる信号しんごう

葉はで日長ひながを感かんじると、 葉はの中なかで フロリゲンふろりげん (FT タンパク質FT たんぱくしつ) という物ぶっ質しつ が作つくられ、 師管しかん を通とおって茎くき頂いただきへ運はこばれ、 花芽かがを作つくります。 フロリゲンふろりげん は 1937 年ねんに チャイラヒャン が提てい案あん しましたが、 実じっ体たい (FT 蛋白たんぱく) が確かく認にん されたのは 2007 年ねんと比ひ較かく的てき最近さいきんです。

春はる化か — 寒さむさで花芽かが形成けいせい

コムギ や ライムギ では種子しゅしや芽めの段階だんかいで 低温ていおんにさらされる と花芽かが形成けいせいが促そく進しん されます。 これを 春化はるか (バーナリゼーション) と言いい、 秋あきに種たねを蒔まいて冬ふゆを越こさせる 「秋あき蒔まきコムギ」 の仕組しくみです。

4. 種子しゅし発芽はつがと休眠きゅうみん

種子しゅし は適当てきとうな 環境かんきょう が来くるまで 休眠きゅうみん し、 発はつ芽が条じょう件けん が揃そろうと 発芽はつが します。

発芽はつがの三さん大だい条件じょうけん

条件じょうけん	内容ないよう
水みず	種皮しゅひを軟やわらかくし、 酵こう素そ を働はたらかせる
酸素さんそ	呼吸こきゅう のため
温度おんど	種たねごとに適温てきおん (種子しゅしごとに異ことなる)

種たねによっては 光ひかり も必要ひつよう (好こう光ひかり性せい種子しゅし: レタス・タバコ) や、 逆ぎゃくに 暗黒あんこく が必要ひつよう (嫌いや光こう性せい種子しゅし: トマト・カボチャ) です。

発芽はつがとホルモン

1. 水みずを吸すうと ジベレリンじべれりん が胚はいから分ぶん泌ぴつ
2. ジベレリンが胚はい乳にゅう の 糊粉層こふんそう に働はたらきかけ、 アミラーゼあみらーぜ を合ごう成せい させる
3. アミラーゼが デンプンでんぷん を分ぶん解かい して 糖とう を作つくる
4. 糖とうを使つかって胚はいが成せい長ちょう し、 発はつ芽が開始かいし

逆ぎゃくに アブシシン酸あぶしいさんさん は休眠きゅうみんを維い持じ します。 この ジベレリンじべれりん と アブシシン酸あぶしいさんさん のバランス で発芽はつがが決きまります。

大事だいじ: 種子しゅしの中なかには 「アブシシン酸あぶしいさんさん が多おおい状態じょうたい」 で何なん年ねんも休眠きゅうみんし、 アブシシン酸あぶしいさんさん が雨あめで流ながされたり ジベレリンじべれりん が増ふえた時ときに一気いっきに発はつ芽が するものがあります。 砂さ漠ばく の植物しょくぶつでよく見みられます。

光ひかり発芽はつが種子しゅしとフィトクロム

レタス やタバコは 赤色光せきしょくこう (660 nm) を当あてると発はつ芽が し、 遠赤色光えんせきしょくこう (730 nm) を当あてると抑よく制せい されます。 この切きり替かえを担になうのが フィトクロムふぃとくろむ という色しき素そ タンパク質たんぱくしつです。

• 赤色光せきしょくこう を受うけると Pfr 型かた に変かわり発はつ芽が促そく進しん
• 遠赤色光えんせきしょくこう を受うけると Pr 型かた に戻もどり発はつ芽が抑よく制せい

森林しんりんの中なかは葉はで赤色あかいろ光こうが吸収きゅうしゅうされ遠とお赤色あかいろ光こうが多おおい環境かんきょうなので、 光ひかり発芽はつが種子しゅしは 「林りんの隙間すきまにだけ発はつ芽が」 できる仕組く みになっています。

5. ふりかえり

• 5 大植物ホルモンしょくぶつほるもん と主おもなはたらきを言いえる
• オーキシンおーきしん が 「茎くきでは促そく進しん、 根ねでは抑制よくせい」 と知しる
• 屈性くっせい (光こう・重力じゅうりょく・水みず) のしくみを オーキシンおーきしん の偏在へんざいで説明せつめいできる
• 頂芽優勢ちょうがゆうせい と剪せん定てい の関かん係けい を理り解かい する
• 光周性こうしゅうせい で 長日植物ちょうじつしょくぶつ・短日植物たんじつしょくぶつ・中性植物ちゅうせいしょくぶつ を区別くべつできる
• フロリゲンふろりげん が葉はで作つくられ茎くき頂いただきで花芽かがを作つくることを知しる
• 種子発芽しゅしはつが に ジベレリンじべれりん と アブシシン酸あぶしいさんさん のバランスが関かかわることを説明せつめいできる

この章しょうの安全あんぜん配慮はいりょ

• 野外やがいで植物しょくぶつを採取さいしゅする時ときは 有毒ゆうどく植物しょくぶつ に注意ちゅうい。 主おもなもの: ウルシ (触ふれるとかぶれる)・キョウチクトウ (全ぜん草くさ有毒ゆうどく)・トリカブト (根ねが猛毒もうどく)・スイセン (球根きゅうこんをニラと間違まちがえ中毒ちゅうどく) 等ひとし
• 知しらない植物しょくぶつの実みや葉はを 絶対ぜったいに口くちに入いれない
• 植物ホルモンしょくぶつほるもん (オーキシン等とう) や 除草剤じょそうざい を扱あつかう時ときは 手袋てぶくろと保護ほごメガネ、 換気かんきの良よい場所ばしょで行おこなう。 皮膚ひふについたらすぐ流水りゅうすいで洗あらう
• 花粉かふんアレルギー (スギ・ヒノキ・ブタクサ等とう) や 植物しょくぶつ接触せっしょく性せい皮膚ひふ炎えん がある人ひとはマスク・手袋てぶくろで自分じぶんを守まもる
• 観察かんさつ後ごは 手しゅを石鹸せっけんでよく洗あらい、 目めをこすらない

次じの章しょう: 第だい 8 章しょうでは視点してんを一気いっきに広ひろげ、 多おおくの生いき物ものと 環境かんきょう が作つくる 生態系せいたいけい を学まなびます。 食たべる・食たべられるの関係かんけい、 物ぶっ質しつ の循環じゅんかん、 環境かんきょう問題もんだいまでを扱あつかいます。