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しんさん・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察かん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しんさん	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察かんさつし、 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せい) 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せ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しんさん (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こんかんが 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 側芽そくが 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あたい (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 春化しゅんか (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しんさん 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しんさんのバランス 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し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し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し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。