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：頂芽優勢におけるオーキシンとサイトカイニンの関係について 登録番号: 2586
2012-01-19
　数研出版発行の教科書「改訂版　高等学校　生物Ⅰ」（238ページ）欄外に、頂芽優勢について以下の補足説明があります。
　『芽の成長自体は根から送られるサイトカイニンによって促進される。頂芽を切り取ると側芽のオーキシン濃度が上昇し、サイトカイニンが高濃度のオーキシンのところに移動して側芽の成長を促すことが明らかになり、現在ではサイトカイニンも頂芽優勢に関与していると考えられている』とあります。この補足説明では、『オーキシンが高濃度含まれる芽に、サイトカイニンが移動し、芽の発達を促進する』ことになると思います。この考え方で、頂芽を切除した場合を解釈すると
『①頂芽を切除する→②側芽のオーキシン濃度が高まる→③その側芽にサイトカイニンが集まる→④側芽が成長する』となると思います。

　しかし、本質問コーナーの頂芽優勢の仕組みについての回答（登録番号1913、2465）を拝見すると、頂芽優勢のしくみとして『頂芽で合成されるオーキシンが、側芽の部分で、側芽の成長を促進するサイトカイニンの合成を抑制している』と読み取れ、教科書の解釈とは異なります。この考え方で、頂芽を切除した場合を解釈すると
『①頂芽を切除する→②側芽のオーキシン濃度が低くなる→③その側芽でのサイトカイニン合成を促進する→④側芽が成長する』となると思います。

　私としては、後者の方が理にかなっていると思うのですが…
頂芽優勢についてのオーキシンとサイトカイニンの関係について、どのように考えればよいでしょうか。ご教示いただければ幸いです。
　ちなみに「生物Ⅰ」の教科書に・
14fb
ﾂいて、数研出版以外の５社のものを調べましたが、いずれも頂芽優勢におけるオーキシンとサイトカイニンの関係について詳細な記載はありませんでした。よろしくお願い致します。
教員
まさあき
回答：
まさあき　さん：

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。
生物学では対象とする事象の範囲がたいへん広いので、一人ですべてをカバーすることは困難なことだと思います。そこで、教科書、参考書やその他の情報が重要な参考資料になるはずなのですが、教科書、参考書には、その後の進展の結果に基づかない「古い解釈、知見」のままを定説としたり、「誤解」や「理解不足」のためと思われる明らかな誤りを記載したりする部分が少なくありません。ご質問に引用されている教科書の「補足説明」なるものは（ここに引用されている文言通りであるなら）その一例と言えます。腋芽（側芽）に働くサイトカイニンの起源については最近（10年も前のことですが）の知見ですのでやむを得ない記載としても、腋芽（側芽）におけるオーキシン濃度の上昇についてはどこに根拠があるのか、私どもでは理解しかねるものです。
まず、最初にお答えしますと、このコーナー1913及び2465の内容が現在、頂芽優勢について理解されているものです。2465の回答をされた名古屋大学の森　仁志先生に、さらに付け加えることがあるかどうか伺ったところ「ありません」と言うことでしたが、次のような有益なコメントをいただきました。ご参考になさってください。

今関 英雅（JSPPサイエンスアドバイザー）


【森先生のコメント】
　頂芽優勢におけるオーキシンとサイトカイニンの関係に関する情報としては、登録番号1913と2465以上のことを特段付け加える必要はありません。
　さて、登録番号1913と2465を読んでいただけばいいのですが、少し補足いたします。まさあき さんの『頂芽で合成されるオーキシンが、側芽の部分で、側芽の成長を促進するサイトカイニンの合成を抑制している』というところですが、「側芽の部分」でオーキシンがサイトカイニン合成を抑制しているのではなく、「茎（あるいは側芽の付いている節）の部分」でサイトカイニン合成を抑制しています。仮に「オーキシンが、側芽の部分で、側芽の成長を促進するサイトカイニンの合成を抑制している」のならば、頂芽切除後に側芽に直接オーキシンを投与すれば、サイトカイニン合成は抑制されてもいいはずです。しかし、そのようにはなりません。頂芽を切除した切り口にオーキシンを投与した場合のみ、頂芽優勢は維持されます。頂芽優勢の維持にはオーキシンが茎を流れていることが必要です。頂芽切除後、茎で合成されたサイトカイニンが休眠側芽に供給され、側芽の休眠は打破され成長するようになります。また、『①頂芽を切除する→②側芽のオーキシン濃度が低くなる→③その側芽でのサイトカイニン合成を促進する→④側芽が成長する』というところですが、頂芽を切除することによって、側芽のオーキシン濃度が低くなるわけではありません。もともと頂芽で合成されたオーキシンは、側芽には供給されませんし、休眠している側芽のオーキシン含量は高くありません。
　また、サイトカイニンは根で多く合成されていますが、頂芽切除後は、茎で一過的に作られたサイトカイニンが休眠側芽に供給されます。根から供給されるサイトカイニンが必要ないことは、根を取り除いた茎だけでも側芽の休眠が打破されることから分かります。

森　仁志（名古屋大学生命農学研究科）


現段階では、頂芽から極性移動してくるオーキシンの流れが、腋芽基部の節（茎）におけるサイトカイニンの合成を抑制している、オーキシンの流れがなくなる（少なくなる）とサイトカイニン合成が開始して、腋芽成長がはじまる、と言う仕組みの理解にとどまっています。しかし、他の活性物質も関係あることが指摘されていますので、今後の研究の展開によってはもう少し複雑な仕組みがあることになるかもしれません。

今関　英雅（JSPPサイエンスアドバイザー）
2012-01-26
名古屋大学生命農学研究科/JSPPサイエンスアドバイザー
森　仁志/今関　英雅

質問：樹木の樹形について 登録番号: 2579
2012-01-06
お世話になります。
樹木の樹形について質問させていただきます。
現在、私は札幌に住んでいるのですが、学生時代は東京に数年間住んでおりました。その時に見たケヤキの樹形はスマートというか背の高い盃状の樹形をしているものが多かったように思います。
しかし、札幌のケヤキは、樹木の間隔が狭い場合は、上に伸びて比較的細長い樹形になるのですが、独立木や間隔が広い樹の場合は、樹幅と樹高の比が1：1というより、樹幅のほうが広いようです。札幌の大通公園に植わっているケヤキも樹高より樹幅のほうが広い扇状の形をしています。
この傾向は、ケヤキほど明らかではないのですが、イチョウにも言えます。古い公園に植わっている独立木のイチョウはずんぐりむっくりしているように思えます。
これらの現象はどのような理由により起こるのでしょか？　自分で考えられるのは①緯度の違い②雪の重みの二つしか浮かばないのです。
しかし、この二つ考え方も
①については、
　太陽の光を効率よく受けようと思うなら、高緯度になればなるほど枝を横に　伸ばすより立てたほうがいいのではないか　
②雪の重みについても、
　主幹から枝が横に広がっている位置は、札幌の平均積雪深1ｍよりはるかに高い3ｍ以上の高さである
と考えると、これら二つの考え方もそれらしい答えになっていません。
また、ケヤキとイチョウ以外に、場所（自分のなかでは札幌と東京が頭にありますので、場所の意味合いは緯度に近いです）よって樹形に違いが出る樹種は思い当りません。、
そこで、教えていただきたいのですが
①ケヤキとイチョウ以外に場所によって樹形に違いでる樹種があれば教えてい　ただきたいのです。
②これらの樹種はどのような理由（作用）により樹形に違いが出てくるのでし　ょうか？
③その理由は、樹木に共通する理由（作用）によるものか？それとも、樹種に　よってそれぞれ違う理由（作用）よるものか

以上３点についてご教授いただければありがたいです。
よろしくお願いします



　
公務員
fhan0112
回答：
fhan0112さま
　みんなのひろばへのご質問ありがとうございました。メールの行き違いから回答が大変遅くなってしまい、申し訳ございませんでした。頂いたご質問の回答を北海道大学地球環境科学研究員の甲山隆司先生にお願いいたしましたところ以下のような回答をお寄せ下さいました。ご参考になさって下さい。

柴岡　弘郎（JSPPサイエンスアドバイザー）


【甲山先生のご回答】

　樹形に関するご質問ありがとうございます。（住所でなく）分野が近いということで北海道大学の甲山から回答させていただきます。

　樹木の分枝形状は、環境によって変化します。とりわけ、近隣の他樹木との間で光をめぐる競争が生じているような状態では、樹冠（枝分かれして葉を展開している部分）を横に広げるより高い方向に持ち上げる傾向があり、その結果としてひょろ長い樹形になります。森林を形成する樹木で顕著です。これに対して、孤立状態では光捕捉のために縦横両方向に樹冠を発達させます。林床の暗い環境では、高くなっても光を捕捉できる可能性が低いために、傘を広げたような樹冠を持つ低木や高木稚樹も一般的です。また、乾燥する立地では湿性の立地よりも樹高が高くならず、横長の樹冠になる傾向があります。

　ケヤキやイチョウでご覧になった傾向は緯度の違いではなく、混み合い状況に拠っていると思います。高い建物に囲まれた通りの街路樹では、建物による遮蔽でやはりひょろ長い樹冠になる傾向があるでしょう。広い大通公園で広闊な樹冠を持つのは、建物による遮蔽効果が小さいせいでしょう。

　緯度傾度に沿っては、太陽光の入射角が低くなるため、大雑把に言えば、樹冠形が熱帯の横長から、亜寒帯の縦長に変化する傾向があります。ケヤキは北海道には自生せず本州から移植されたものですし、イチョウも、かつて中国から持ち込まれたものですので、遺伝的に緯度や積雪に適応しているとは考えにくく、置かれた環境に応じて個体毎に樹形を変化させているわけです。

甲山　隆司（北海道大学地球環境科学）
2012-01-26
北海道大学地球環境科学
甲山　隆司

質問：葉牡丹の白色化について 登録番号: 2580
2012-01-06
お正月シーズンということもあり、街で葉牡丹が飾られているのをよく目にします。
そんな折、葉牡丹を見て白い葉は一体どのような仕組みで白色化されるのか疑問に思い、調べてみたところ

「一定以下の低温に晒されてから出葉すると葉緑素が抜け、白やクリーム色、または紫、赤、桃色等に色づく。」(wikiより転載)

という記述を見つけたのですがなぜ低温処理により葉が脱色されるのでしょう？
低温処理によりクロロフィルの分解や合成阻害が起こるのでしょうか？

他にも花が白く見えるのは花弁表面の色素細胞の下にある海綿状細胞の小さな気泡に光が反射して白く見えるからだそうですが、葉牡丹も低温処理により細胞膜の一部がエンドサイトーシスにより取り込まれ細胞膜の周りに小胞が溜まるので同じように光の反射で白く見えたりもするのでしょうか。

回答宜しくお願いします。
大学生
ベニヤ板の化身
回答：
ベニヤ板の化身　さん

ご質問をありがとうございます。

生物学専攻の学生さんにはご自分で探求していただくことを希望しますが、今回は、斑入りの遺伝などについて詳しい岡山大学資源植物科学研究所の坂本先生が、サンフランシスコに向かう飛行機の中で回答文を作成して下さいました。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）


【坂本先生からのご回答】
　ベニヤ板の化身さんのいうとおり、冬は葉牡丹がきれいですね。葉牡丹は朝顔と並んで江戸時代、明治時代から品種改良が行われた、日本が誇る園芸植物です。さて、ご質問の葉牡丹のように低温で葉が白くなる例は、比較的多く知られています。遺伝子の突然変異としても報告されており、例えば、イネでこのような変異体の苗を育てると、夜の低温で白くなり、日中は黄緑になるので横縞が入り、「ゼブラ」変異、と呼ばれます。低温で白化する理由は、例えば、光合成活性の低下が原因として考えられます。低温で白化する例が多いですが、他の例もあります。「ハンゲショウ（半化粧・半夏生）」は夏に葉が白化する、面白い植物です。また、最初は白い葉が、生長に伴って緑になる変異も良く知られており、「ヴィレッセント」と呼ばれています。

葉が白くなるのは、緑の部分もできるので、単純にクロロフィル合成の欠損とは考えられず、むしろ、正常な葉緑体が「プロプラスチド（葉緑体の前駆体）」から分化する、あるいは、正常な葉緑体が維持できないために分解するためです。根とか花弁のように、葉緑体がない細胞も生きることができるので（ただし、プラスチドはあります）、植物は「光合成をすると危険である」ことを感知すると、葉緑体を作ったり、維持することをやめてしまうようです。というのも、光合成を行うために植物は光エネルギーを吸収しますが、過剰な光はいつも葉緑体に悪さをして、活性酸素などが生じてしまい植物にダメージを与えます。植物はそのような「危機（活性酸素レベル）」を感知して、光合成を続けないように葉緑体をこれ以上作らなくしているようです。危機となる環境要因は低温以外にも考えられ、植物はそれらの危険性を何らかのシグナルとして感知し、葉緑体の分化をコントロールしているようです。温度だけでなく、夏の強い日差しや、ウイルスの感染などでも葉の色は変わりますよね。

葉牡丹の場合は、品種改良の結果、いろいろな突然変異を取り入れて、この葉緑体を維持するシステムが正常より弱くなっているために、低温で白くなると考えられます。ちなみに、葉ボタンが紫になる、というのも、葉緑体とは関係ないですが、植物が「危機」と感じて他の色素を作っているためと考えられます。ご質問にあった「海綿状細胞にある小さな気泡」というのは、海綿状細胞の中ではなくて、海綿状組織にある細胞間の空隙のことを指しているのではないでしょうか。海綿状組織には二酸化炭素を気孔から取り入れるための空隙がたくさんあり、そこを通過する光の散乱で白く光って見えることがあります。多肉植物では、このような理由で葉の一部が白っぽく見えることもあるようです。

坂本　亘（岡山大学資源植物科学研究所）
2012-01-20
岡山大学資源植物科学研究所
坂本　亘

質問：ウツボカズラの花の仕組みを教えてください。 登録番号: 2585
2012-01-12
いつもご指導ありがとうございます。
雌雄異株のウツボカズラの、花の仕組みを教えていただきたいのです。
雄花・雌花の判別は出来ます（のつもりです）。
雄花は、合着した花糸の先に葯がつきますね。雌花は、子房を包んだ突起があるのが特徴だと思っています。
その下にあるものは、花弁でしょうか、ガクとかホウという部分になるのでしょうか。花びらにしてはしっかりしすぎている気がします。
開花中の総状の雄花、花序の中で一番元気のいい部分には、蜜が見られます。しかし、その蜜がどこから出ているのかが判別できません。
花弁状のものからにじみ出ているのか、あるいは、花糸の付け根部分から出しているのか・・・
書籍を調べてみたのですが、その答えを得ることができませんでした。
ご指導いただけると、うれしいのですが。よろしくお願い申し上げます。
一般
ＥＭＵ
回答：
ＥＭＵ様

質問コーナーへのご質問ありがとうございます。総合研究大学院大学生命科学研究科基礎生物学専攻博士課程で食虫植物の研究をしている福島健児先生に回答いただきました。

長谷部　光泰（JSPP広報委員長、基礎生物学研究所）


【福島先生からのご回答】
ＥＭＵ様

質問コーナーへようこそ。歓迎いたします。ウツボカズラ（Nepenthes）の仲間を見かけると、ついつい捕虫袋に目が行ってしまうものです が、花も変わった形をしていますね。

さて、最初は、雄蕊や雌蕊の下（周り）にあるものは何か、とのご質問ですが、あれは花被片と呼ばれる器官です。花被の説明の前に、花の構造につい て解説しましょう。通常、真正双子葉植物の花は、内側から１．雌蕊、２．雄蕊、３．花弁、４．萼片という順番で並んでいます。そして、その花を支 えている花柄の根本につく葉が苞葉です。苞葉は、植物種によってあったりなかったりします。また、ウツボカズラは雌雄異株ですので、株ごとに雄蕊か雌蕊 のどちらか一方しか作りません。

花弁と萼片は、植物種によっては見分けがつきにくいことがあります。そういった場合は、花弁に相当する部分（内花被片）と萼片に相当する部分（外花被片）をひとまとめにして花被片という呼び方をします。ウツボカズラの花には、この花被片が３～４枚あります。

二つ目のご質問は、雄花の蜜がどこから来るのか、ですね。おそらく、花被片の上（表側）にある分泌腺によって生産された蜜でしょう。植物の表面に目を凝らすと、しばしばやっと見える程度の毛やつぶつぶした構造を観察することができます。ウツボカズラの花被片の表側にも、模様のようなつぶつぶが見つかるはずです。そのつぶつぶ構造のひとつひとつが、表皮細胞に埋め込まれた分泌細胞のかたまりです。Subramentamと Narayana (1970)は、Nepenthes khasianaの花を詳しく調べて、多数の分泌細胞を発見しています。花被の表側にある分泌細胞の他に、花被の裏側、雄蕊、雌蕊には、多細胞の腺毛状突起があるようです。こちらの腺毛状突起は匂い物質などを作っているのかもしれませんが、表皮に埋め込まれた分泌細胞と同じように蜜を分泌している可能性もあります。

ウツボカズラの花は虫媒ですので、昆虫にうまく花粉を運んでもらえるように蜜を用意しているのでしょう。Clark (2001)によると、ハエやカ、ガ、ハチ、チョウの仲間がウツボカズラの花を訪れるようです。

福島　健児（総合研究大学院大学）
2012-01-20
総合研究大学院大学
福島　健児

質問：種のキメラ 登録番号: 2584
2012-01-12
金時豆について調べていました。
金時豆（赤インゲン豆）も白インゲン豆も虎豆もみんなインゲン豆の仲間だそうです。
そこで思ったのですが、虎豆は赤インゲンと白インゲンのキメラなのでしょうか？？
「みんなの広場」の質問コーナーを拝見したところ、接ぎ木のキメラも観葉植物のキメラも突然変異。キメラは遺伝しないとういことがわかりました。
豆は種・・・？？？混乱してきました。
スイカの縞模様についての質問もすごくおもしろく拝見しました。
よろしくお願いいたします。
一般
田中
回答：
田中様

質問コーナーへようこそ。歓迎致します。ご質問のポイントがもう一つはっきりしないのですが、「インゲンマメの仲間の種皮にみられる様々な模様（パターン）はキメラなのか？」という質問だと理解し、お答えいたします。インゲンマメに限らず他の植物の種子でも、種皮の色や模様（形態的なものも含めた）は同一種（あるいは品種）内でも変化に富んでいる事が多いのです。これらはキメラではなく、遺伝子の作用の結果として現れます。遺伝子が決めるというと、例えば、種皮の模様を決める遺伝子が１つあって、それが働いているのになぜ様々な変わり種ができるのかと思われるかもしれません。しかし、同じ現象の調節に関係する遺伝子は複数ある事が多いのです（登録番号2319も参照して下さい）。これらの遺伝子はお互いに複雑に働き合って（相互作用といいます）いて、遺伝学ではこのような作用をエピスタシスとよんでいます。インゲンマメでは、私の調べた限りでは、６個の遺伝子が種皮の模様を、９個の遺伝子が色の決定にあずかっている事が分かっています。これらの遺伝子に更にそれぞれの突然変異の遺伝子が加わったりすれば、その組み合わせはきわめて多様にならざるを得ません。

勝見　允行（JSPPサイエンスアドバイザー）
2012-01-16
JSPPサイエンスアドバイザー
勝見　允行

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