サイエンスジャーナル

自然科学大好き!サイエンスジャーナル!気になる科学情報をくわしく調べ、やさしく解説します!

植物

植物の好む色は全宇宙でも同じ?赤外線に照らされた太陽でも、地球型の植物が存在する

植物は何色の光を吸収するか? 

 光合成において使うことができるのは主に可視光といわれる人間の目に見える光。光には可視光以外に赤外線、紫外線といったものがあるが、これらは、普通の光合成に使うことができない。基本的にどのような光を使えるかは、光合成色素がどのような光を吸収できるかによって決まる。陸上植物ではクロロフィルが可視光線を吸収しているのだが、バクテリオクロロフィルは赤外線を吸収するため、バクテリオクロロフィルを光合成色素として持つ光合成細菌では、赤外線を使って光合成を行なうことができる。

 光合成に使われる光はクロロフィルなどの光合成色素によって吸収される。だから、光合成色素が吸収できる光が光合成に使われることになる。クロロフィルの場合、主に青い光の領域(波長では400-500 nm)と赤い光の領域(波長では600-700 nm)の光を吸収する。そして、その間の緑色の光の領域(波長では500-600 nm)の光の吸収効率が悪いので、葉っぱは緑色に見える。

 ただ、緑色の光でも、吸収さえされれば光合成に使われる。吸収された光のうちどれだけが光合成に使われるかの効率で比較した場合には、可視光の中で一番効率が悪いのは緑色の光ではなく、青い光である。また、クロロフィル以外の光合成色素が吸収した光のエネルギーがクロロフィルに伝えられる場合は、その光エネルギーも光合成に使われ。例えば、紅藻などが持っているフィコビリンという光合成色素は、緑色の光を吸収しますが、その光はクロロフィルに伝えられて効率よく光合成に使われる。


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現代のプラントハンター沖縄で続けて4種、新種発見!オモトソウ・新種ラン2種・つる性植物1種

プラントハンター「植物を求め社会に知らせる人々」

 プラントハンター(Plant hunter)とは、主に17世紀から20世紀中期、大航海時代の終わりから帝国主義時代の終わりにかけてヨーロッパ中心に活躍した職業で、食料・香料・薬・繊維等に利用される有用植物や、観賞用植物の新種を求め世界中を探索する人のことを指す。現在でも数は少ないが存在する。

 ロバート・フォーチュン(Robert Fortune、1812年9月16日~1880年4月13日)はスコットランド出身の植物学者、プラントハンターである。中国からインドへお茶の木を持ち出し、紅茶を世界中に広めたことで有名だ。

 エジンバラ王立植物園で園芸を修め、ロンドン園芸協会で温室を担当し、北東アジアの植物に興味を持つ。1842年、南京条約ののち、中国で植物を集めるために派遣され、中国人に変装して当時外国人の立ち入りが禁止されていた奥地へ潜入し、中国産の多くの美しい花をヨーロッパへもたらした。英国東インド会社の代表として1848年から3年間インドに旅行し、ダージリン地方への20,000株のお茶の木苗の導入に成功し、重要な成果をあげた。


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5年ぶり5例目、上野動物園でジャイアントパンダの赤ちゃん誕生!日本で飼育されているパンダは9頭に

上野でパンダ赤ちゃん誕生

 上野動物園(東京・台東)の雌のジャイアントパンダ「シンシン」(11歳)が12日正午前、赤ちゃんを出産した。都への取材で分かった。生まれたのは1頭で性別は不明という。シンシンの出産は2012年以来で、上野でのパンダ誕生は5例目になる。

 シンシンは2月末、雄の「リーリー」(11歳)と交尾。5月16日ごろから、主食の竹を食べる量が減るなど妊娠の兆候がみられた。19日ごろから4カ所の乳頭が目立つようになり、妊娠した際に分泌される尿中のホルモン代謝物の値が上昇傾向を示した。妊娠の兆候が強まったとして、25日から公開が中止されていた。

 パンダは妊娠していなくても、しているような特徴を示す「偽妊娠」のケースもある。「実際に出産するまでは、妊娠していたかどうかは分からない」(都担当者)といい、都は慎重に経過をチェックしていた。


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竹の軽さと丈夫さの理由を解明!理想的な繊維分布、天然の傾斜機能材料 竹は貴重な資源

 竹は草本、木本?

 竹(タケ)とは広義には、イネ目イネ科タケ亜科のうち、木本(木)のように茎が木質化する種の総称である。しかし、通常の木本と異なり二次肥大成長はせず、これは草本(草)の特徴である。このため、タケが草本か木本かは意見が分かれる。ただし、タケの近縁種は全て草本で木本は存在しないので、近縁種に限った話題では、近縁の完全な草本と対比してタケは木本とされることが多い。

 広義のタケは、その生育型から、狭義のタケ、ササ(笹)、バンブー (bamboo) の3つに分けられる。以下では便宜上、狭義のタケを「タケ」、広義のタケを「タケ類」と表し(ただし一般には、「タケ類」はタケ亜科、あるいは狭義のタケの意味で使われることもある)、タケ類全体について述べる。漢字の「竹」は人文・産業的な文脈に限って用いる。タケは気候が温暖で湿潤な地域に分布し、アジアの温帯・熱帯地域に多い。ササは寒冷地にも自生する。タケ・ササの分布は北は樺太から南はオーストラリアの北部、西はインド亜大陸からヒマラヤ地域、またはアフリカ中部にも及ぶ。北アフリカ、ヨーロッパ、北アメリカの大部分には見られない。


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植物の根はなぜ下に伸びる?有名な屈地性の他、水分の多い方向に伸びるしくみ「水分屈性」を発見!

 植物の根はなぜ下に伸びるのか?

 根はなぜ下に伸びるのだろうか? あたりまえのことだがしくみは複雑だ。植物の根が重力の方向に伸びる性質を屈地性(重力屈性)と言う。根を横に寝かせると、根の先端だけが下に向って伸び出す。この時、根の先端を取り除いてしまうと、根は横をむいたまま伸びる。この事から根の先端に仕組みがあることがわかる。

 根の先端を良く調べると、コルメラ細胞という重力を感知する細胞がある。コルメラ細胞では、他の組織では見かけないアミロプラストと言う特別な細胞小器官がある。アミロプラストとは色素体の一分化形態で、葉緑体の仲間。これは、デンプンを蓄積して比重が大きくなっており、植物体が傾くと重力の方向へと細胞の中で沈降(移動)する。

 このようにアミロプラストは比重が大きいため、いつも下に沈んでいるので、根の先端の細胞は、アミロプラストの沈殿している方向が重力の方向だと認識するのだと考えられている。アミロプラストを平衡石(スタトリス)と呼び、スタトリスがどの位置にあるかによって、根はどちらが下かを判断しているのだという考えが「スタトリス説」である。


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寄生生物は化学物質で宿主を操作する?寄生植物も「植物ホルモン」で宿主をコントロールすることを発見!

 化学物質で宿主を操作する寄生生物

 寄生植物(parasitic plant)は、他の植物に寄生し栄養分を吸収して生育する植物の総称である。寄生根と呼ばれる特殊化した根で相手植物(寄主または宿主)の組織と結合して栄養分を吸収する。

 葉緑素を持ち光合成によって炭水化物を自分で合成する半寄生植物と、葉緑素を持たず光合成をしない(栄養を完全に寄主に頼る)全(完全)寄生植物に、大きく分けられる。寄生植物という場合、寄生する対象はほとんど種子植物、それも被子植物である。

 藻類には寄生性のものがあるが、普通は一緒に扱わない。また、それらの寄生の対象である宿主は、ほとんどが被子植物で、わずかに裸子植物が対象になる例がある。宿主の根に共生する菌類に寄生するものもある。これは腐生植物という。


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シークヮーサーに「肝機能改善(解毒作用)」効果発見!ノビレチン、ビタミンC、ビタミンB1...など様々な健康成分

 シークヮーサー(ヒラミレモン)は沖縄の味

 シークヮーサーというと沖縄を思い出す。シークヮーサーはミカン科の常緑低木、柑橘類。果実の味は酸味と苦味のバランスが取れた爽やかな香酸柑橘。普通に飲料用にジュースが売られている。また、いつの日か行ってみたいものだ。

 沖縄方言で「シー」は「酸い」、「クワス」は「食わし」の意味で、「シークヮーサー」という名称は酸食わしという意味になる。これは、芭蕉布を織り上げた際に、そのままでは固い布を未熟なシークヮーサーの果汁で洗浄し、余剰の有機物を酸で溶かして柔らかくしたことに由来する。

 琉球諸島及び台湾に自生する。高さは5 メートルほど。花期は4月。直径3 センチメートルほどの白い花を咲かせる。結果は7月頃から。通常は、果皮が緑色の時期に青切りで収穫する。 果実は皮が薄く25~60グラムほどで、温州ミカンを小型にしたような姿をしている。未熟果は酸味が強いが、完熟するとオレンジ色に色づき甘くなる。


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植物は「かおり」で会話する?草刈りの匂いでダイズの防衛能力が向上!「植物間コミュニケーション」は存在する

草刈りの匂いでダイズの防衛能力が向上し、イソフラボン量が増加

 植物は話ができるかもしれない。NHKの「プロフェッショナル」という番組で、木村秋則さんは、リンゴの木にあやまろうと思い、夕方家族が畑から帰った後、リンゴの木、一本一本にお詫びしながら自分の気持ちを話しかけて歩いた。

 「すごい頑張ったなあ」。リンゴの木に触って、手の温もりを通じ自分の気持ちを伝えたという。リンゴに接しながら話かけていくと、風もないのに小枝がフッと揺れ、リンゴの木が「わかったよ、わかったよ」と言っているように感じられたそうだ。

 そういえば、「サボテンに話しかけるとよく育つ」という話も聞いたことがある。最新の研究によると、隣の植物の音を「聞いた」植物は、自ら成長を促進させるという。音響信号を利用してコミュニケーションを取っている可能性があるという。

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これは珍しい「幽霊ラン」を発見!担子菌と共生するラン科の植物の中でも激レア「腐生植物」

寄生植物と腐生植物

「あれ?これってナンバンギセル?」と思った人はいないだろうか? ナンバンギセル(Aeginetia)は、ハマウツボ科の属の一つ。一年草の寄生植物で、イネ科、カヤツリグサ科、ショウガ科などの単子葉植物の根に寄生する。

 茎は極端に短く、ほとんど地上には出ず、数個の鱗片葉がある。地上に出るのは花柄で、上部の鱗片葉の腋から長く伸びる。 花柄の先端に横を向いた大きな花を1個つける。萼は鞘状になり、下側が深く裂ける。花冠は太い筒型で、先端が5浅裂し、唇形となる。雄蕊は4本あり、その先端は花柱を取り巻く。蒴果は卵球状になり、多量の細かい種子がある。

 今回発見されたのは、「ユウレイラン(Epipogium aphyllum)」だ。ユウレイラン(幽霊ラン)はラン科。日本ではトカラ列島以南に分布している。森の林床に生育する。光合成をしない菌従属栄養植物(腐生植物)の一種で、高さ15cmほどになる。花の大きさは 1cmにも満たない小さなもの。やんばるの森では、5月から6月頃花が咲く。光合成を行わないため葉が無く、花の時期だけ地上部ある。ナンバンギセルもユウレイランも、自分では光合成をしない従属栄養植物だ。そのためだろうか、よく似た姿をしている。


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野菜にも毒がある!「青いトマト」の毒の合成遺伝子を発見!ジャガイモ毒抑制にも応用

 野菜にも毒(アク)がある

 食品のアクは食物に含まれるえぐ味、渋味、苦味など不快で不要とされる成分の総称である。アクの成分には無機質のものと有機物のものとがあり、このうち無機質のものとしてはカリウム、マグネシウム、カルシウムなどがある。また有機物のものとしてはシュウ酸、ポリフェノール、配糖体、サポニンなどがある。アクを全部取り去ってしまうと風味が損なってしまう場合もある。

 野菜のアクというと、虫や動物に食べられないために、自己防衛的に自らが作り出す「毒」のこと。自然農薬とも言われている。私たちが日ごろ食べている野菜も、当然の生き物。生き物は、種の保存を目的に様々な防衛能力を備えている。 野菜も、虫や動物に易々とだまって食べられているわけではない。動けない野菜は、自ら有毒成分を作って自己防衛する。


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被子植物の授精のしくみを解明!植物の受精効率を高める糖鎖「アモール」を発見!

 被子植物の授精「重複受精」

 被子植物は、花粉が雌しべの柱頭に着くことを受粉と呼ぶが、受粉すると花粉から花粉管が伸び、それが胚珠に届き、胚珠内にある卵細胞と花粉管内の精核(精細胞)が融合することで受精する。また、被子植物は重複受精と呼ばれる独特な受精形式を行う。

 重複受精は被子植物に特有の受精様式で,一般に2個の精核のうちの一つが卵核と合体する生殖受精と、もう一つの精核が二つの極核と合体する栄養受精とが同時におこることをいう。卵は授精すると種子の中の胚になり、極核は授精すると胚乳になる。胚乳は胚が成長して発芽するときに養分となる。

 この現象は1898年にナワシンS.G.Nawaschinがマルタユリで最初に見いだしたもので,裸子植物の受精とは多くの点で異なる。


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タケは草?木?花は咲く?多くの謎のうち、どうして節があるのかを解明!

 タケに多くの謎

 タケ(竹)という植物にはまだわかっていない謎が多い。 竹は春先の成長期には1日に1mも成長する。一部のタケ類は周期的に開花し一斉に枯れることが知られている。その周期は極めて長く、マダケの場合は120年周期であると推定されている。

 しかし、まだ周期が分かっていない種類も多い。竹の種類によって開花周期に幅が見られるが、一般にはおおよそ60年から120年周期であると考えられている。

 竹は、イネ目イネ科タケ亜科のうち、木本(木)のように茎が木質化する種の総称である。しかし、通常の木本と異なり二次肥大成長はせず、これは草本(草)の特徴である。このため、タケが草本か木本かは意見が分かれる。


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最大25万個の種、火災のリスク大!米国西部にはびこる、雑草「回転草」とは何か?

 アメリカで大量発生!原因は?

 アメリカ西部のコロラド州で大量発生しているという「回転草」。道路を横切ったりすることで、市民の生活に影響を与えている。

 回転草とは オカヒジキ属(陸鹿尾菜属、学名:Salsola)はヒユ科の植物群。 ロシアアザミ、タンブル・ウィードとも。 アフリカとユーラシアに分布し、乾燥地や塩性地に生えることが多い。

 直訳すると「回転草」となり、 風に乗って地面をコロコロ転がる姿が西部劇で御馴染である。株はボール状に成長し、秋に果実が成熟すると風によって茎が折れ、原野の上を転がる。 この運動により種子をまき散らす。


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背の高い木はなぜ枯れないの?セコイアメスギの上空には「貯水タンク」があった!

 乾燥の季節、乾燥から身を守るには?

 気温の低下に伴い、空気が乾燥し、皮膚がカサカサになってきた。なぜ冬は空気が乾燥するのだろうか?

 それは、「気温によって、大気中に含むことができる水蒸気の量が変わるから」大気は、気温が高いほど水蒸気を含むことができ、気温が低いほど含めなくなる。なので、気温の低い冬場は空気が乾燥する。

 植物はどうやって、乾燥から身を守るのだろうか?


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夏の風物詩スイカ(西瓜)、西から来た瓜の祖先は?知られざる5000年の歴史

 夏の猛暑日とスイカ

 スイカは間違いなく夏の食べ物だ。今年の8月7日、東京都心では午前10時26分に35度を超え、8日連続の猛暑日となった。あの時期、スイカは暑さと水分不足で、疲れた体に何度も潤いを与えてくれた。暑い時期に食べるスイカは格別においしい。

 スイカは、夏に球形または楕円形の甘味を持つ果実を付けるウリ科のつる性一年草である。果実は園芸分野では果菜(野菜)とされるが、青果市場での取り扱いや、栄養学上の分類では果物あるいは果実と分類される。

 果肉や種子に含まれるカリウムは疲労回復ならびに利尿作用があるため、暑さで体力を消耗し水分を過剰摂取することで起こりがちな夏バテに効果があるとされている。スイカから発見され、他のウリ科の作物に含まれる機能性成分としてシトルリンが注目されているが含有量は低い。


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葉緑素が毒に?植物は害虫からの防御に葉緑素を活用していた!

 植物のもつ防衛本能

 熱帯林にすむサルは木の葉を主に食べているが、1種類の葉を沢山食べることは決し てなく、木から木へと渡り歩いて葉を 食い散らかす。

 植物は黙って喰われるばかりではない。葉はかなり強い毒を持つことがあり身を守っている。サルはその毒に中毒するのを避けるために幅広く食べるのである。植物は病害虫や 害獣から身を守るために様々な物質を自ら造っている。

 アブラナ科植物は、アオムシの害を受けると、寄生バチに助けを求める。アブラナ科に含まれるシニグリン(からし油配糖体)は多くの昆虫に対して毒性があるのでアロモンだが、この毒を 克服した共進化種の代表例がアオムシ(モンシロチョウ、Pieris rapae crucivora)で、 アオムシはシニグリンを摂食誘引としているので、シニグリンがないと食べない。


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光合成タンパク質(PSII)の正確な構造を、X線パルスレーザーで解明

 光合成タンパク質の正確な構造を解明

 光合成による水分解反応を触媒する光化学系Ⅱ複合体の正確な構造を、岡山大学大学院自然科学研究科の沈建仁(しん けんじん)教授、菅倫寛(すが みちひろ)助教、秋田総理(あきた ふさみち)助教らが突き止めた。

 X線自由電子レーザー施設SACLA(さくら、兵庫県佐用町)で解析した成果で、人工光合成開発の糸口になりそうだ。理化学研究所放射光科学総合研究センターの山本雅貴(やまもと まさき)部長、吾郷日出夫(あごう ひでお)専任研究員らとの共同研究で、11月27日付の英科学誌ネイチャーのオンライン版に発表した。

 植物の光合成は、太陽光を利用して、生物が利用可能な化学エネルギーに変換するとともに、水を分解して酸素を作り出している。この反応を担っているのは、藻類や植物の葉の中の葉緑体にある複雑な膜分子の光化学系Ⅱ複合体で、19個ものタンパク質からなる。


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地球温暖化により、赤道直下の氷河が激減!消滅寸前の氷河にコケ集合体発見

 後退する山岳氷河

 地球温暖化により、南極や北極の海氷が減少している。また、陸地にある氷河も年々減少している。氷河には発達地域による2種類の形態がある。一つは主に南極大陸とグリーンランドの広大な面積を覆う大陸氷河。もう一つは山岳地に形成される山岳氷河だ。

 山岳氷河には、ロッキー山脈、アンデス山脈、サザンアルプス山脈、アルプス山脈、スカンディナヴィア山脈などや、キリマンジャロ、ケニア山、ルウェンゾリ山、ジャヤ峰、ウィルヘルム山などがある。これらの氷河は現在いずれも後退していることが観測されている。

 アフリカには、赤道直下にもかかわらず、氷河をいただく標高5000m以上の3つの高山、キリマンジャロ山(タンザニア)、ケニア山(ケニア)、ルウェンゾリ山(ウガンダ、コンゴ民主共和国)が存在する。


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イネの品種差(二次代謝産物)を作り出す、遺伝子多型をゲノム解析で解明

 イネ品種の違いは二次代謝産物の違い

 イネの品種というと何だろう?もちろん、1.コシヒカリ、2.ひとめぼれ、3.ヒノヒカリ、4.あきたこまち、5.キヌヒカリ、6.ななつぼし、7.はえぬき、8.きらら397、9.つがるロマン、10.まっしぐら…などである。(2009年、上位10品目・全体の80%を占める)

 ちなみにコメの販売には、産地、品種および産年が同一で、農産物検査法による証明を受けた原料玄米を100%使用したもの。それら(三点セット)と、「使用割合10割」を表示することが義務づけられている。たとえば、「○○県産△△ヒカリ」という表示の仕方をする。産地を示さず、単に「△△ヒカリ」などとして販売することは認められていない。

 これらの品種の違いはデンプンなどの一次代謝産物以外の成分である二次代謝産物の違いによる。二次代謝産物(secondary metabolite)は、生物の細胞成長、発生、生殖には直接的には関与していない有機化合物である。


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ゲノムプロジェクトで、生物を続々解読!ナスのゲノム解読で、品種改良

 ヒト遺伝子の数

 ヒトの遺伝子数は約2万個。これは、2003年4月14日に解読完了したヒトゲノムから導き出された。

 ヒトゲノムとは、その名の通りヒト (Homo sapiens) のゲノム(遺伝情報)、すなわち、遺伝情報の1セットである。ヒトゲノムは核ゲノムとミトコンドリアゲノムに分けられる。

 ヒト核ゲノムは約31億塩基対あり、細胞核内で24種の線状DNAに分かれて染色体を形成している。最も大きいものが2億5千万塩基対で、最も小さいものが5500万塩基対である。

 染色体は22種類の常染色体とXとYの2種類の性染色体に分類される。核を持たない赤血球をのぞく体細胞は2倍体であり、同じ種類の常染色体を2本ずつ、性染色体を2本(女性はXとX、男性はXとY)の合計46本の染色体を持っている。


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