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：花びらのようになった、ユリのおしべについて 登録番号: 1910
2009-02-11
買ってきた切花のユリで、内花被の内側のおしべは正常なのですが、外花被の内側のおしべが花びら状になっているものが一輪ありました。（正常のおしべと花びら状のものとが交互になっている状態。）花びら状になったものの縁には、少しですが花粉がついている部分もあります。

見ていると、なぜ３本ずつにきれいに分かれているのだろうと不思議に思いました。
外花被側のおしべと、内花被側のおしべでは、遺伝子の発現機構に違いがあるのでしょうか？
ユリではガクが花びらのようになっていますが、それと何か関係があるのでしょうか。

それから、八重咲きのユリがあるようですが、これはABCモデルのC遺伝子が発現していないためと考えてよいでしょうか？

以上よろしくお願いいたします。
主婦
K.G.
回答：
K.G　様


ご質問ありがとうございます。３つの項目に分けて、お答えしたいと思います。

(1)　ユリの花の構造について
　ユリやチューリップの花被は６つの花被片から構成されています。
外側３枚、内側3枚でそれぞれ外花被片、内花被片と呼ばれています。雄しべは６本ありますが、隣同士互い違いに外側３本、内側３本に分かれています。雌しべは１本ですが、柱頭を見ると３つに分かれており、３枚の心皮から構成されているのが分かります。
このように、ユリやチューリップのような単子葉植物の花は3を基本とした構造になっています（三数性）。


(2)　ユリの６枚の花被はなぜ花弁状なのか？
　双子葉植物の花は、基本的にがく片、花弁、雄ずい、雌ずいの4つの器官から構成されています。

この花の器官形成に関してはご質問の中にあるABCモデルによって説明されています。（クラスA遺伝子のみが働くとがく片、クラスA遺伝子とクラスB遺伝子が同時に働くと花弁、クラスB遺伝子とクラスC遺伝子が同時に働くと雄ずい、クラスC遺伝子のみが働くと雌ずいが形成されるというものです。詳しくは「植物まるかじり叢書」（http://www.jspp.org/25sosho/index.html）第3巻　花はなぜ咲くの？4章をご参考下さい。）ユリやチューリップでは2層の花被がどちらも花弁状になっていますが、これはABCモデルのクラスB遺伝子の発現領域が一番外側の器官まで拡大するために、花被が２層とも花弁状になっていると考えられています（改変ABCモデル）。

ユリとチューリップのクラスB遺伝子の発現を調べてみると、確かに雄ずいと外花被片、内花被片で発現しており、改変ABCモデルを支持する結果が得られています。（ただ、遺伝子を破壊したり発現を抑制したりした研究はまだ報告されておらず、本当にこのモデルが正しいと証明されたわけではありません。）

(3)　八重咲きのユリについて
八重咲きのユリには、雄ずいのみが花弁化している品種や、雄ずいだけでなく雌ずいまで花弁化している品種もあります。
八重咲きユリのうち‘アフロディーテ’という品種では、雄ずいが６本とも花弁化しており、雌ずいの先端もかすかに花弁化しています。この品種を用いてABCモデルのクラスC遺伝子の発現を解析したところ、雌ずいでは発現がみられましたが、花弁化した器官（もともとは雄ずい）では発現がみられませんでした。クラスC遺伝子自体に変異があるかどうかはまだ分かっていませんが、八重咲き化にはクラスC遺伝子が発現していないことと関係があるのは確かです。

ご質問にある切花のユリは雄ずいのうち3本が花弁化しているとのことですが、上記の八重咲き変異の弱い表現型と考えられます。おそらく６本の雄ずいのうち、外側の雄ずいにおけるクラスC遺伝子の発現が減少したものと考えられます。


東北大学大学院生命科学研究科
菅野　明
2009-02-27
東北大学大学院生命科学研究科
菅野　明

質問：アカ松、クロ松の中間種はできるか。 登録番号: 1908
2009-02-09
よく図鑑などを見ていますと「アカ松、クロ松」、「ハルニレ、アキニレ」、「ブナ、イヌブナ」など、生息域によって多少異なる性質を持った樹木がありますが、公園整備などで、これらの同属の種を近い場所に植栽した場合、たとえば、アカ松、クロ松の中間種はできるのでしょうか。自然の状態では起こりえないのでしょうか。
会社員
ぱ
回答：
ぱ　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。

アカマツとクロマツの雑種があるかとのご質問ですが、この２種には自然雑種がありアイグロマツとよばれています。よく調べられた例は、広島県や山口県の海沿いの地域に見られる中間種で、よりアカマツに近い雑種をアイアカマツともよばれています。ハルニレ、アキニレは開花時期の違いが大きな違いですので、両者の自然雑種が出来る可能性はありません。ブナ、イヌブナはたくさんの植生研究があり日本にはこの２種しかなく、中間種と見られる形態をもつ種は報告されていません。同じ属の他の種との間にできる種間雑種は珍しいことではありませんが、一般的には２つ植物間に雑種が出来ないこと（生殖隔離があると言いますが）はその２つを異なった種とする重要な指標とされています。

今関 英雅（JSPPサイエンスアドバイザー）
2009-02-10
JSPPサイエンスアドバイザー
今関 英雅

質問：チューリップのおしべの数 登録番号: 1907
2009-02-06
初めて質問します。極めて単純なことでお恥ずかしいのですが、よろしくお願いいたします。
先日購入したチューリップの花束のうち１本だけおしべが４本のものがありました。他の花のおしべは皆６本でした。見かけ上の花びらの数は６枚(うち３枚は"がく"だと聞いたことがありますので)、曖昧な言い方ですが、ごく普通のチューリップです。チューリップのおしべの数は６本だと思っていたのですが、４本のものも普通にあるのですか？また、チューリップ以外にも、おしべの数がまちまちな花もあるのでしょうか？ご回答お願いいたします。
一般
み
回答：
み様

大変長い間お待たせしてしまいました。申し訳ございません。頂いたご質問の回答はまず、単子葉植物の分類の研究をなさっておられる先生にお願いしたのですが、良く分からないと云うことで、次に、東京大学付属植物園の邑田　仁先生にお願い致しました。邑田先生は長期間海外出張をなさっておられましたが、ご出張の前に回答を送ってくださったそうです。ところが何かの手違いで、その回答が受け取れず、ご帰国後再度お送り願いました。邑田先生からなかなかご回答が頂けなかったので、その間に東北大学の菅野　明先生にもご回答をお願いいたし、菅野先生からもご回答がいただけました。お二人の先生のご回答を並記いたします。長い間お待たせしましたこと、重ねてお詫びいたします。

柴岡　弘郎（JSPPサイエンスアドバイザー）

邑田　仁先生のご回答

生き物の形は遺伝子によって決められており、普通は決められているとおりに形成されます。チューリップの場合、花びらの数は６枚、雄しべの数は６本に決まっているはずですが、そうでないこともあります。お尋ねのように雄しべが４本になっていること（奇形と呼ばれますね）について考えられる理由の一つは、遺伝子そのものが変化していて、雄しべが４本になっている場合。もうひとつは、その株が成長して花を作っている時になにかの原因で遺伝子に決められたとおりに雄しべが作られなかった場合です．もしその株が生きていれば、何年か花を咲かせてみて、いつも雄しべが４本になるなら遺伝子の変化。翌年は６本にもどってしまうなら、たまたま成長条件の異常で４本になってしまったのではないかと推定できるでしょうが、切り花ではできませんね。

チューリップのような園芸植物は、品種改良によっていろいろな遺伝子を変化させているので、奇形が出やすいかもしれません。また、自然状態（野生の植物）でもこのような雄しべや花びらの数の変化がまれに見られます。

菅野　明先生のご回答

単子葉植物の花は基本的に三数性ですが、チューリップでも外花被片、内花被片などが四数性のものが稀にみられるようです。私は１度だけ、北海道のある公園内で四数性のチューリップの花を見かけました。ただこの花のおしべは確か８本だったと記憶していますし、花の全ての器官が四数性でしたので、ご質問のものとは少々違います。
四数性の花もご質問の花もおそらく発生過程の異常と思われます。

邑田　仁/菅野　明（東京大学付属植物園/東北大学）
2009-03-10
東京大学付属植物園/東北大学
邑田　仁/菅野　明

質問：カルビン・ベンソン回路の遮断実験について 登録番号: 1906
2009-02-03
カルビン・ベンソン回路の遮断実験で、
「十分な光の条件下で緑藻に14CO2を10分間供給して光合成させると、PGAとRuBPの分子のすべての炭素原子の位置に14Cが一様に分布した。この状態で急に光を遮断し、14Cを含むPGAの量を経時的に測定すると、PGAの量は一時的に増加したが、その後減少した。」
とあるのですが、最初の増加については回路から理解できるのですが、その後の減少について理解できません。調べてみたらPGAが呼吸で用いられるからという説明もあったのですが、もしそうであるとしたらそれにはどのような意味があるのでしょうか。よろしくお願いします。
高校生
TOURU
回答：
TOURU　さん

このコーナーに質問をありがとうございました。

PGAとRuBPの分子のすべての炭素原子に14Cが一様に分布している状態で光合成を停止
させ、放射ラベルされたPGAの暗黒下での消長を調べると“その量は一時的に増加したが、その後減少した”と云うことですね。
明暗切り替え直後にPGA量が一時的に増加するのは、光エネルギーの変換によって作られる化学エネルギー（ＡＴＰや還元力）がカルビン・ベンソン回路で使われるのはPGAを消費する反応段階で、PGAを形成する反応自体は暗反応あることに符合するわけですね。

暗黒下でのその後の減少については幾つかの原因が考えられますが、PGAなどの炭素数３個の化合物は呼吸や醗酵における解糖過程の中間産物と共通しますので、蓄積されたPGAが呼吸の基質として利用されるのではないかとするのは妥当だと思います。
ただし、光合成と解糖が進行するのは細胞内の異なる区画ですので、このことが可能になるためには何層かの膜を介した直接的または化学変化を経てのPGAの輸送が必要です。細胞内小器官間の物質輸送について考えてみて下さい。

佐藤公行（JSPPサイエンスアドバイザー）
2009-02-10
JSPPサイエンスアドバイザー
佐藤公行

質問：ユキノシタの葉の表皮細胞の色素が株ごとに異なるのは? 登録番号: 1905
2009-02-02
　質問登録番号1094では、なぜ同じ株から真っ赤な葉と白い葉（赤くない葉）が存在するのかと伺っていて、基礎生物学研究所の和田正三先生の回答では光の当たり具合の違いによるものとのことでした。
　しかし、私が試料を得ている山地では赤い葉をつける株とアントシアンを持たない緑葉の株の群落が混在しています。この様子をどのように理解したらよいのか、教えたいただきたいと思います。視点としては、以下の２点です。
　①色素の有無は、亜種などの分類レベル（＝遺伝的な違い）で異なるのか。
　②アントシアンの合成過程での変異なのか。その場合は、きっかけとなる外的要因を補えば、緑葉株もアントシアン合成が可能になるのか。
よろしくお願いいたします。
教員
生命の不思議
回答：
生命の不思議　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。

同じ種とされているものの中にもいろいろな変種、品種があり、見た目にはかなり違う形質を示すものは沢山あります。アサガオやハナショウブはよい例で自然の変異が江戸時代から保存されてきたものです。ご質問は植物成分合成の分子的調節作用を研究されている千葉大学薬学研究院の山崎真巳先生に解説をお願いしました。山崎先生が指摘されているように、化学構造では同じ色素分子であっても、それと結合する無色の物質の種類によって色のつき方が大変違う例もありますので色素合成に関わる遺伝子だけの問題ではありません。

今関 英雅（JSPPサイエンスアドバイザー）



ユキノシタについては、実物を調べないと原因を正しく特定することはできませんが、色の異なる株が同じような場所に混在しているとのことなので、日当たりなどの環境の差によるものではなく、株ごとに何らかの遺伝的な違いがあるのだろうと思われます。このように同一種の野生群落に赤いものと赤くないものが混在するのは、いろいろな植物で見られる事象です。分類学的に色の他に形態に種、亜種を分けるほどの差異がないのなら、変種、品種などのレベルの違いで、「成分変種」(chemotype)とも呼ばれます。
（１）アントシアニン生合成の触媒酵素を規定する「構造遺伝子」
（２）生合成酵素遺伝子の発現を制御する「制御遺伝子」
（３）共存する物質濃度や細胞内環境に関する遺伝子
などに変異が起こっている例が知られています。

たとえば、赤ブドウと白ブドウ（ピノ・ノワールとピノ・ブランだったか、ワインの原料）の「白」では、アントシアニンに糖をつける配糖化酵素の遺伝子が働かなくなって、アントシアニンが安定に蓄積されないことが明らかにされています。私の研究している赤ジソと青ジソでは、制御遺伝子の発現と組み合わせにより色素生産が異なります。また、これらの制御遺伝子のいくつかは光によって発現誘導されるので、これが光の当たり具合によるアントシアニン蓄積の違いの原因となっています。この他にも、抑制遺伝子や、量的遺伝子の存在が推測される例もあり、アントシアニン色素生産・蓄積の制御に関しては、まだまだ謎が多いです。

　アントシアニン蓄積が低温や強光ストレス下で生存に有利に働くこともあるようですが、環境によっても異なり、どちらかが淘汰されるというほどでもない場合が多いようです。ユキノシタの緑葉・赤葉の株が混在して存続しているということですから、この群落でもアントシアニン蓄積はそれほど大きな選択圧にはなっていないようです。野生群落での遺伝的多様性がある程度保たれている証拠と考えてもよいかもしれません。

また、生合成過程の変異を外的要因で補えるか、というご質問ですが、これはそう簡単では無いと思います。たとえば、止まっている生合成経路の中間体化合物を顕微鏡下で細胞内にマイクロインジェクションするとか、欠損している遺伝子をパーティクルガン（遺伝子銃）で細胞に撃ち込んで発現させるなど、実験的にはいろいろな方法が考えられますが、いずれもかなりの熟練を要します。しかし、これまでに遺伝子組み換え技術を使っていくつかの可能性が示されています。たとえば、イギリスのグループはトマトにキンギョソウの制御遺伝子を導入して、健康によいアントシアニン含量の高い「紫トマト」を作り出したそうです。このような技術が社会に受け入れられるかどうかは、また別の問題です。

山崎　真巳（千葉大学大学院薬学研究院）
2009-02-10
千葉大学大学院薬学研究院
山崎 真巳

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