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：様々な場面で活躍するフェノール 登録番号: 2105
2009-11-04
　植物についての本を読んでいると「フェノール」や「ポリフェノール」という単語がかなり目につきます。たとえば、細胞壁に強度を与えるフェノール(リグニン)、放射線を遮蔽するフェノール、毒性のあるフェノール(アルカロイド、タンニンなど)、有益な土壌微生物との共生を促進するフェノール、有害な土壌微生物による攻撃を防ぐフェノールなどです。薬になっていたり、健康食品に含まれていたりするポリフェノールもあります。
　そこで気になったのですが、これらのフェノール類は全て同一起源(※)なのでしょうか？あるいは同一起源であることが証明されていますか(されつつありますか)？
　
　駄文となってしまいましたがこの疑問にお答えいただけると幸いです。

※たとえば、細胞壁に強度を与えるフェノールAを作る植物がそのフェノールを進化させて毒性を持つフェノールA’も作るようになった、という具合に、単一もしくは数種のフェノール類が数々の派生物質となったということ。
高校生
biospore
回答：
biospore　さん：

毎度、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。
植物のポリフェノールに関心をもち、いろいろ調べられていることが分かります。植物にはたくさんの種類のポリフェノール類がありますが、これらは一般に二次代謝産物とされています。今となってはあまり適当な言葉とは思えませんが、細胞が生きていく上で絶対的に必要な代謝産物を一次代謝物、なくても細胞は生きていけるが不思議と合成されて蓄積する物質を二次代謝産物としています。実際、動物には二次代謝産物がきわめて少ないのがふつうです。植物二次代謝産物の生理的機能はまだよく分かっていないものがたくさんありますが、個体レベルで見るとあった方が有利に働いている場合が次第に明らかになりつつあります。ポリフェノール類は二次代謝産物の代表とも言えるでしょう。
ご質問の「これらのフェノール類は全て同一起源(※)なのでしょうか？」についてまず生合成の立場からご説明します。すべてのフェノール類は一次代謝産物であるアミノ酸のフェニルアラニン（あるいはチロシン）から生合成されますので同一起源と言えます。フェニルアラニンは植物固有の酵素（フェニルアラニン・アンモニア・リアーゼ）によってt-桂皮酸に変わり、ここから多様なフェノール性二次代謝産物の合成がはじまります。t-桂皮酸から生合成経路は枝分かれし、１つは水酸化されてp-クマール酸、コーヒー酸が、さらにこれらからクマリン類、リグニン構成単位物質へ、もう一方はt-桂皮酸に酢酸基（実際にはアセチルCoA）が３個結合し、カルコンを経てフラボノイド骨格となり、フラボノイド骨格は還元されてアントシアニン骨格やカテキン骨格となります。フラボノイド骨格やアントシアニン骨格はさまざまな酵素の働きでいろいろな水酸化状態、メチルエステル化、配糖体化（糖の附加）といった変換を受けて植物種固有のフェノール類となります。つまり、１つのフェノール物質が派生的に次のフェノール物質へ変換されるという、枝分かれの連続で違ったフェノール物質ができると考えることができます。どんなフェノール物質がどの植物のどの部分に合成蓄積されるかは、それぞれの物質を作る酵素があるかどうか、働くかどうかで決まりますので、遺伝子の働き方の問題となります。
これらの多様なフェノール性物質が活性酸素の除去、紫外線吸収作用、動物に有毒などの性質を持つことから、進化の長い過程で生存に有利に働いてきたものと解釈されますし、現在でも有利となっている場合も多々ありますが、人間の健康を保つために作られるものではないことだけは確かでしょう。

今関 英雅（JSPPサイエンスアドバイザー）
2009-11-06
JSPPサイエンスアドバイザー
今関 英雅

質問：クズと共生関係を結ぶ根粒菌は、どこの土にでもいますか 登録番号: 2102
2009-10-30
自分なりに調べても見つからなかったので質問させていただきます。けれど、大学生ならばこれくらい調べられるはずだと思われましたら、どうぞ無視してください。

つる植物を卒業研究のテーマにしました。研究室の先生は専門がシダですし、先輩たちも高山植物・シダの県内分布・スゲ・帰化植物の分布などをテーマにしているので、つる植物に関してはまず自分で調べようかと思っています。
最近、雑学を集めたような本で、クズにも根粒菌が共生していると知りました。
「マメ科植物は、それぞれの植物種毎に相手となる根粒菌が基本的に違います。それは相手を認識する化学物質の構造が異なるためです」（１）ということで、クズにも特定の相手がいると思うのですが、山にも河原にも線路沿いにもいます。ということは、どこの土壌にでもいるような細菌なのでしょうか。大学の図書館で共生に関する本を見ても、代表的な植物はレンゲ・エンドウ・ダイズで、クズのことは触れられていません。逆に、クズをキーワードに調べても今のところ根粒菌がいるということしか出てきません。0600の回答にありましたように、土を滅菌するのもおもしろいと思います。
ランと細菌の関係のように、１対１ではないのでしょうか？どこにでもいるクズの相手となる細菌は特定されていますか？

（１）農林水産省ホームページ
大学生
てりじ
回答：
てりじ　さん：

お待たせしました。回答をお願いした先生が何人かたいへんお忙しかったので、少しばかり遅れました。回答は根粒菌共生をご専門に研究されている鹿児島大学の阿部美紀子先生にお願いしました。いくつか関連資料も添えられていますので、さらにお調べになる手がかりにしてください。

今関 英雅（JSPPサイエンスアドバイザー）


＠＠＠クズが生えているところなら、必ずいるはずです。実物をご覧になったことがあればおわかりと思いますが、クズは崖の崩土地や、荒れ地など，痩せ地にどんどん蔓を伸ばしてはびこります。葉が広いので、光合成は盛んにやっていると思いますが、植物の栄養にはそれだけでは足りません。特に窒素分の補給には、根粒中の根粒菌が行う窒素固定が欠かせないでしょう。

ただ、ご質問の、根粒菌が特定されているかという点は、少なくとも、公表されているものはないようです。私たちもクズの根粒から菌を分離したことはありますが、系統解析、宿主特異性の解析等には手をつけていません。基本的に，根粒菌には宿主特異性があり、感染して根粒を作ることの出来る根粒菌と宿主植物の関係は厳密に決まっていると言われています。しかし、近年、熱帯性のマメ科灌木や，マメ科樹木に共生する細菌は、根粒菌とは限らず、種々の共生菌が報告されるようになりました。共生窒素固定にまつわる研究は、これからもいろいろな新知見が発表されていくと思います。ますます目の離せない世界です。

クズに関する資料として参考になりそうなサイトをいくつかご紹介します。

http://dspace.mak.ac.ug/bitstream/123456789/340/3/nkwiine-agric-conf.pdf
https://www.researchgate.net/publication/6758471_Primary_study_on_acid_tolerance_mechanism_of_a_wild_aciduric_Rhizobium_strain_isolated_from_Pueraria_lobata
http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=2922518
http://www.idosi.org/bri/2(2)09/11.pdf

阿部　美紀子（鹿児島大学理工学研究科）
2009-11-25
鹿児島大学理工学研究科
阿部　美紀子

質問：ツルニンジンの巻き方向 登録番号: 2101
2009-10-30
００８９の回答に「蔓植物が巻きつく方向は、種により左右どちらかに遺伝的に決まっている。」とありますが、１１４８の回答には「ツルニンジンは個体によって巻く向きが違う」とあります。
このたび、私が観察したツルニンジンは１個体の２本の蔓が一方は右巻き、他方は左巻きでした。ツルニンジンのこの特質は周知されていることなのでしょうか。また、他にも両方の巻きがある蔓植物があったらお知らせください。
一般
三上
回答：
三上さま

みんなのひろばへのご質問ありがとうございました。1148 の回答者の柴岡です。つるの巻き方については 0089 でも扱っていますが、この項の回答は少し正確さを欠いているので、改訂を加えたものを、日本植物生理学会（編）の「これでナットク！植物の謎」（講談社ブルーバックス）の中に Q 59 とその回答として載せてあります。参考にして頂ければと思います。その中に、右巻き、左巻きの両方がある植物として、ツルニンジンとツルドクダミ（タデ科）があげられています。つるの巻き方については、進化論で有名なダーウィンの詳しい観察があり、結果が「よじのぼり植物」（渡辺　仁訳；森北出版）という本にまとめられています。その中にも右巻き、左巻き両方巻きの植物が紹介されているのですが、植物名が学名で書かれており、イメージが掴みにくいのが難点です。それでも、ご参考までに書き上げてみます。Loasa aurantiaca（ロアサ科：新しい分類体系ではミズキ科やアジサイ科に近いそうです）や Solanum dulcamara（ナス科）が右巻き左巻きの両方を示すそうです。
途中で巻く方向が変わる植物もあります。Scyphanthus elegans （ロアサ科）、Ipomoea jucunda(サツマイモ属）などです。
ザックスの「植物生理学講義」（渡辺　仁訳；森北出版）には、同じ株から出た茎が違う巻き方をする植物（Blumenbachia lateritia；ロアサ科）が紹介されています。ヒマワリの芽生えを電灯の下に置くと芽生えの先端はは光の軸を中心にクルクルと廻ります。
この廻る運動も、左巻きで動いていたかと思うと、右巻きに変わり、また左巻きに変わります。これがつる植物だったら、途中で巻きが変わることになると思うので、気をつけて観察すると意外に、巻の変わる植物は多いのではないかと思います。

柴岡　弘郎（JSPPサイエンスアドバイザー）
2009-11-16
JSPPサイエンスアドバイザー
柴岡　弘郎

質問：四つ葉のクローバーの培養について 登録番号: 2100
2009-10-29
突然ながら四つ葉のクローバーの培養はできないかと調べておりましてこのサイトにたどり着きました。
質問登録番号
0624 0736 1225 1877 2058
を拝見させていただきました。
とても参考になることばかりでした。
そして、本題に入ります。
いろいろと調べているうちに四つ葉のクローバーはいろいろな条件の下できるということが分かりました。
特に確実な方法として遺伝子組み換えがあるのだと。
その遺伝子組み換えは中学生如きにできるものなのでしょうか？
それ以外で0624の質問解答に原基という葉に傷がつき、うっかり4枚になるとあったのですがこれはプラナリアの増殖に近いものでしょうか？
それと四つ葉のクローバーができる条件に酸性の土壌、アルカリ性の土壌などは関係するのでしょうか？
文として意図し難い所があるかと思われますので簡潔にまとめさせていただきます。
①遺伝子組み換えは設備などがあれば中学生にもできるものなのか？
②原基に傷がつき、葉が4枚になるとはプラナリアの増殖に近いものなのか？
③四つ葉ができる条件に土壌の酸性、アルカリ性は関係あるのか？
そして解答内容に基づき研究を始めようと思っていますので度々こちらに顔を出すかと思われますが何卒よろしく御願い致します。
中学生
Canopus
回答：
Canopusさん

質問コーナーへようこそ。歓迎いたします。ところで、Canopusとは何か趣味とも関係があるのでしょうか。天文マニアかそれともドラムを叩くのが好きなのかと想像したりします。さて、質問の件ですが、中学生としてはずいぶん高い生物の知識に関心があるのですね。大いにに結構です。研究をしたいということは、自宅でするのでしょうか。学校あるいは他の施設ででしょうか。回答の内容が役にたつかどうか知りませんが、一応お答えします。

質問：遺伝子組み換えは設備などがあれば中学生にもできるものなのか？
[回答]　できるということが、自分で手引書などを見て簡単にできるという意味なら、できないでしょうと言うのが答えです。ただ、だれかが指導して機械の操作にように教えれば、中学生でもその手順を習得することは可能でしょう。しかし、遺伝子組み替えの実験は、放射性物質を扱うとおなじように厳しく規制されていますので、どこでも勝手に行うという訳にはいきません。許可が必要です。新しい組み替え生物を作ることには特に厳しい条件があります。これらの事については、インターネットなどで調べて下さい。また、遺伝子組み換えの実験は設備、器具、薬品などに少なからぬお金がかかるので、研究者でもちゃんと研究予算がないと実験を進める事ができません。お小遣い程度のお金ではとてもとても無理です。日本で中学生が遺伝子組み換えの実験をしたという例は聞いた事がありませんが、ある大学で高校生を対象にそのような実習付きセミナーをやった例はあります。

質問：原基に傷がつき、葉が4枚になるとはプラナリアの増殖に近いものなのか？
[回答]　プラナリアの増殖に近いとはどういうことかはっきりしませんが、再生のことを言っているのでしょうか。そうだとすると、全く違います。プラナリアではネオブラストという未分化のの細胞があって、それから失われた部分が再生してくるのです。葉原基はすでに分化は始まっているもので、正常にすすめば、三つの小葉になるようにさらに葉原基が分化します。しかし、このとき傷がついたりすると物理的に四つに分かれてしまうのです。多分、小葉の原基の一つができるごく初期に半分に分たれてしまうのかもしれません。このような四つ葉は遺伝的に変異したものではありませんから、その個体かぎりです。

質問：四つ葉ができる条件に土壌の酸性、アルカリ性は関係あるのか？
[回答]　分かりません。多分ないと思いますが、土壌の成分がこのような遺伝的変異を誘発することは絶対にないとはいえません。

ついでですが、四葉のクローバーを培養する目的はなにでしょうか。遺伝的変異でできた四つ葉は種子や地下茎によっていくらでも増やす事ができます。確実な方法として遺伝子組み換えがあると考えておられますが、何かに　書いてあったのでしょうか。私は野原で探す方がはるかに確実でロマンがあると思います。もし、クローバーの組　織培養を行い、様々な条件下で個体を再生させ、変異葉をもった個体を作出したいというなら、実験として面白い　かもしれません。その場合も無菌操作が出来るような設備などが必要でしょうね。いろいろ考えてみて下さい。

勝見　允行（JSPPサイエンスアドバイザー）
2009-11-04
JSPPサイエンスアドバイザー
勝見　允行

質問：紅梅について 登録番号: 2099
2009-10-28
紅梅は花の色でなく、枝の断面の色が紅色であることで判断すると調べたらでてきました。
しかし、なぜ枝の色が紅色になるのかは、書いていませんでした。
なぜ枝の色が紅色になるのでしょうか？？
高校生
くらんきー
回答：
くらんきー　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。
「紅梅」とは何を指す言葉かがご質問の１つともなっています。この言葉は源氏物語（平安時代中期、11世紀初頭）で使われています。はなやかな赤い花の梅を指して紅梅としています。源氏物語のような壮大な恋愛文学において、枝を切って切り口が赤いか白いかを確かめて紅梅かどうかを決めたものとはとても考えられませんね。ご質問に「枝の断面の色が紅色であることで判断すると調べたらでてきました。」とありますが、誰がそう判断したのか分かりません。ウメの心材は紅褐色で堅く小型の細工物に使用されることがありますので、赤い心材を生かした作品は「紅梅を使ったものだ」とすることがあるかも知れません。花が赤いウメ、紅梅の心材だけが紅褐色という訳ではありません。
次に、心材はなぜ紅色なのかですが、心材の出来方と色については登録番号1807に述べられていますのでお読みください。一般的には心材の色は黄、赤、褐色系統で薄紅色から紅褐色といろいろな色調があります。いずれもポリフェノール性物質の複雑な重合体によるものです。水に溶けるもの、溶けないものいろいろあります。

今関 英雅（JSPPサイエンスアドバイザー）
2009-10-30
JSPPサイエンスアドバイザー
今関 英雅

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