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生物、植物の瞬き[01] |
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生物、植物の瞬き[01] |
2016-07-30・・・日経より引用 ●葉の表とうらで色がちがうのはどうして？ 光合成で効率よく日光をあびる工夫だよ 夏になって植物が元気に葉を茂らせているよ。葉は表側とうら側で色やつくりが少しちがうよね。スーパーで売っていたコマツナもそうだったよ。なんでだろう。何かひみつがあるのかな。 植物の葉は表が上を向いて太陽の光を受けている側だよ。うらは下を向いている。ネギのように丸いぼうのような形の葉もあるけど、多くの植物の葉は平たくて表とうらがある。たいてい、葉の表側が緑色がこくて、うら側は白っぽい。葉をうすく切って顕微鏡で断面を見ると、表側とうら側でつくりがちがうとわかる。表に近い方はソーセージのような形をした細胞がびっしりと規則的に並んでいる。 細胞はほぼ透明で、その中には緑色をした葉緑体のつぶがたくさん入っている。うら側に近いところでは、細胞の形がバラバラで、並び方もすき間があいてすかすかになっている。葉のつくりが表側とうら側でちがうのはなぜだろう。そこには、植物が生きていくための工夫があるんだ。植物は葉緑体が光合成することで、成長するのに必要な栄養をつくっている。まず、欠かせないのが日光だ。日光をあびた葉緑体は根から吸い上げた水と空気中の二酸化炭素を原料に、デンプンなどの栄養と酸素をつくる。 植物が大きく成長するには、光合成の効率を高くする必要がある。そのためには、できるだけ葉緑体に日光を当てた方がよい。例えば、植物はまんべんなく日光を浴びるような葉のつき方をしている。これは葉に光を多く当てる戦略だ。葉の内部のつくりが表側とうら側とでちがうのも、効率よく光合成をするための工夫なんだ。日光は葉の表面から入り、表側の細胞が規則的にびっしり並んでいる部分を通る。 表側の細胞には葉緑体がびっしり並んでいて、それらに日光が当たる。次に、日光がすかすかな部分に来ると、今度は細胞に当たるたびにおれ曲がりながらジグザグに進む。うら側に近いところの細胞は形がいびつなので、当たった日光が不規則にはね返っていくからなんだ。日光が葉の中をあちこちに曲がりながら進む問に、葉緑体に何度もあたる。葉緑体は日光をたくさん吸収できるから、光合成の効率がよくなるわけだ。葉の中のすかすかな部分には、葉のうら側にある気孔から取り入れた二酸化炭素を葉緑体に届けやすくする役目もある。これも光合成の効率を高める戦略だね。 葉を見ると、葉脈というすじ状になった部分が全体にはりめぐらされている。アサガオやタンポポ、ホウセンカなどの双子葉植物では、網目状になって、トウモロコシやイネといった単子葉植物では平行に伸びている。葉脈には、水が通る道管が通っている。いずれも葉緑体に、根から吸い上げた水を運ぶのが役目だ。光合成によってできた栄養を植物の全体に送る師管という通り道もある。植物では、道管と師管はセットになっているよ。葉には、植物が生きるためのいろいろな工夫があることがわかったかな。取材協力＝園地公毅・早稲田大学教授
*緑より、赤や青の光を吸収 そもそも、植物の葉はどうして緑色なのだろう。それは葉緑体が赤色の光や青色の光を吸収しているからなんだ。葉緑体は赤い光や青い光を多く使って光合成し、緑の光は3割ほどが利用されずに、葉の外へ出てくる。人間の目に見える色は物体が何色の光を多く出しているかで決まる。例えば、赤い物体は赤い光を多く出すから赤く見える。葉が緑色に見えるのは葉から出るのが緑の光が多いからなんだ。もし、光を効率よく取り入れるのなら、植物は真っ黒になってしまうよ。 2024-12-17・・・日経より ◆植物は多彩な「声」で訴える ストレスで信号、菌類は「会話」？ 静かに生きているように見える植物やキノコなどの菌類が、実は超音波や電気信号などの「声」を出していることが分かってきた。複数のフレーズを繰り返すという報告もあり「会話」のようなやりとりがないかと興味は広がる。植物が何を訴えているのかが分かれば、開花時期の調整など農業の精密化に役立つかもしれない。「トマトやタバコは乾燥したり茎を切られたりすると、超音波の『悲鳴』をあげる」。イスラエルのテルアビブ大学などは3月に米科学誌「セル」に発表した論文で、物静かな植物の意外な一面を突き止めた。トマトなどに乾燥や切断のストレスを与えると、人間が聞き取れない周波数帯の20～150㌔ヘルツの超音波を出していた。 通常でも超音波を1時間に1回以下の頻度で出しているが、乾燥させると同11～35回程度に、切断すると15～25回程度に増えた。なぜ悲鳴を上げたのだろう。トマトは乾燥させる期間を4～5日にすると超音波を出す頻度が増えた。切断したときにはその日のうちに頻繁に出した。研究チームは「水や養分を運ぶ維管束などにできた気泡が破裂して超音波が出た可能性がある」とみる。トマトの訴えは農業に利用できるかもしれない。超音波の音量は普通の会話並みで62～66デシベルに達する。 農地にセンサーを設置すれば観測することができるだろう。「植物が乾燥を訴えた音をもとに水を与えるようにすれば水を節約できる」（研究チーム）研究者が本格的に植物の声に耳を傾けるようになったのは2010年代以降だ。スマートフォンの普及で部品に使うマイクやセンサーが安く高性能になり、植物の出すわずかな音などをとらえる研究が進んだ。植物がストレスを受けたときに、信号を出すことがあるのは以前から知られていた。京都大学の高林純示名誉教授は「例えば害虫に葉を食べられたトマトは揮発性物質の一種を出す。すると、それを受け取った他の株が食害を防ぐ化合物に作り替えて身を守る」と話す。 こうした信号はいくつもあるのかもしれない。イタリアのサンタンナ高等研究大学院はモデル植物のシロイヌナズナで遺伝物質の一種の「マイクロRNALの例を論文で報告した。水耕栽培で複数の株を育てる実験をした。ある株の中で作られたマイクロRNAが根から放出され、水を介して別の株の根から取り込まれた。するとその様の開花が遅れた。マイクロRNAが開花に関わる特定の遺伝子の働き方を変えたという。詳しいことは分かっていないが、植物でのこうした信号は一方向の反応にとどまるかもしれない。ただ菌類では「会話」のように双方向で信号をやりとりしている可能性を探る研究が進んでいる。 英国の西イングランド大学は菌類の出す電気信号に注目した。電気信号は人間や動物では脳や神経のやりとりに使われている。キノコは土の中に菌糸をはりめぐらせている。それはあたかも神経のネットワークのようでもあり、電気信号をやりとりしているのではないかというわけだ。22年に論文報告した西イングランド大の実験では、菌類のスエヒロタケやサナギタケに電極を刺して発する電気信号を調べた。キノコは連続した波形の電気信号を出すことがあった。その中にはまるで単語のように繰り返し出ている波形があり、それは最大50種あったという。波形には平均4・4～4・7個の山があった。 論文著者のアンドリュー・アダマツキー教授は連続した波形を単語に、各ピークを文字に見立てて「まとまりへ」とのピーク数の分布は英語やスウェーデン語の分布をみるがのようだ」と話す。菌類では光や化学物質を受けると、出す電気信号のパターンが変わることや、植物の根に共生したときに出す信号などが報告されているくらいだった。まだ電気信号を受け取って何かの反応が起きるのかまでは分かっていない。アダマツキー教授は「菌類が電気信号に情報を乗せて伝えている可能性はある」と期待する。（サイエンスエディター草塩拓郎）
＊植物のコミュニケーション、昆虫の食害回避に利用も 同種や異種の植物同士、植物と昆虫などの問では何らかの情報伝達がある。こうした研究は1980年代に始まり、80年代前半には米国の化学会誌や著名な米科学誌「サイエンス」に論文が載った。当初は「信頼性が乏しい」といった反論が多かったが2000年ころから本格化した。現在では日米やドイツ、オランダ、中国でも研究が盛んになっている。京大の高林名誉教授はパイオニアの一人で、マメ科のリママメが害虫に食べられるとアルコールなどを出し、それを感知した近くの株で防御に関わる遺伝子が働くことを解明した。 |
