まとめてみました

・環境と植物の生活

・光合成

・環境と植物の反応①　－光屈折－

・環境と植物の反応②　－オーキシン濃度と重力屈折－

・植物ホルモン

・種子の発芽の調節

・花芽形成の調節

植物反応をまとめてみた from: アラエス

花芽形成の調節について

※花芽形成は、日長の変化によって影響を受ける

　＝花芽形成には、「光周性」がある

１、光周性と花芽形成

※光周性と花芽形成との関係の視点から見た時に、長日植物、短日植物、中性植物の３つに

　大きく分けることが出来る

・長日植物・・・春から初夏にかけて花芽形成され、連続した暗期　＜　限界暗期になる

　　　　　　　　（長日植物は、日が長くなる時期が花芽形成する時期になり、

　　　　　　　　　ダイコンやアブラナなどが例）

・短日植物・・・夏から秋にかけて花芽形成され、連続した暗期　＞　限界暗期になる

　　　　　　　　（短日植物は、日が短くなる時期が花芽形成する時期になり、

　　　　　　　　　コスモス、アサガオ、イネなどが例）

・中性植物・・・花芽形成される時期は、特に決まっていなくて、ナスやトマトなどが例

※限界暗期・・・花が咲くために最低限必要な暗期のことで、いくつかの特徴がある

※限界暗期に関する実験

　・１２時間を限界暗期とした場合、暗期と明期の時間がどれくらい必要かを実験してみた

　　①暗期８時間　／　明期１６時間　　　　　→　　　長日は咲く　／　短日は咲かない

　　②暗期１６時間　／　明期８時間　　　　　→　　　長日は咲かない　／　短日は咲く

　　③暗期８時間　／　明期８時間　　　　　　→　　　長日は咲く　／　短日は咲かない

　　④暗期１６時間　／　明期１６時間　　　　→　　　長日は咲かない　／　短日は咲く

　　⑤暗期合計１６時間　／　明期８時間　　　→　　　長日は咲く　／　短日は咲かない

　　　（途中少し明期を作る＝光中断）

　→この実験から分かること

　　・必ず一定の暗期が必要

　　・①と③より、暗期と明期のバランスではなく、暗期の長さが重要

　　・⑤より、途切れることなく連続した暗期が必要

２、花芽形成に関わるホルモン

※花芽形成に関わる一番重要なホルモン　　→　　フロリゲン

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（花成ホルモン、花芽形成ホルモン）

・フロリゲンの特徴

　→・師管を通る

　　・葉で日長変化を感知し、葉でフロリゲンが合成される

　　・種によらず、その構造が類似している（機能を果たす部分は同一）

３、花芽形成と温度

※基本的に、花は開花しないと結実しない

　→代表的な例として、秋まきコムギがある

・秋まきコムギの例

　→・秋まきコムギは、一度低温（冬）を経験しないと開花と結実しない

　　　　→秋まきコムギのような越年生植物は、冬を経験する必要がある

　　　　　＝そのため、冬の経験が必要な種は、人工的に「春化処理」をする必要がある

　　　　※低温処理は、ジベレリンでもよい

花芽形成の調節 from: アラエス

種子の発芽の調節について

①種子の発芽

※種子の発芽までの流れ

　　　　　　　　水分　　　　　アブシシン酸の減少

　休眠　　→　　温度　　＋　　　　　　＆　　　　　→　　吸水が増大して、発芽につながる

　　　　　　　　酸素　　　　　ジベレリンの増加

※吸水量が増加すると養分が分解され、さらに増加すると成長につながる

・種子の発芽に関する実験

・糊粉層が周りについた種子を半分に切り、胚がないほうをＡ、胚があるほうをＢにする

・シャーレを２つ用意し、１つのシャーレに寒天（デンプン）を入れ、

　アミラーゼ（触媒酵素）が糖に変える

　※この時に、発育に必要なエネルギーを得る

・ＡとＢをヨウ素液につける

・この実験をすると、寒天に置いたＡの種子以外（寒天に置いたＢの種子、

　寒天に置いてないＡとＢの種子）は青紫色にならない

　→上の実験から、以下のようなことがわかった

　　種子が吸水　　→　　胚でジベレリンが合成　　→　　糊粉層でアミラーゼを合成

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　※この時に、胚乳にあるデンプンを

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　糖に分解する

　→デンプンの分解は、胚があると良い

　→結果的に、ジベレリンがあると良い

　　※胚はジベレリンを分泌する

②種子の発芽と光

※種子には、光発芽種子と暗発芽種子とがある

　・光発芽種子・・・レタス、タバコなどの小型で、貯蔵物質が少ない

　　　　　　　　　　（発芽したらとたんに光合成が開始する）

　・暗発芽種子・・・カボチャ、ケイトウなどの種子のこと

・光には、赤色光（Ｒ）と遠赤色光（ＦＲ）とがある

　→・赤色光・・太陽から直接浴びさせることが出来る光で、

　　　　　　　　クロロフィルによく吸収される（光合成に利用される）

　　・遠赤色光・・太陽からの光を木が受け、木から漏れて地面にたどり着くまでの光で、

　　　　　　　　　発芽に適していない

　　　※これらを感知できるフィトクロムというものがある

　　フィトクロム　　→　　赤色光吸収　　　→　　フィトクロム

　　　　Ｒ型　　　　←　　遠赤色光吸収　　←　　　ＦＲ型　　　　　という動きがある

※Ｒ型とＦＲ型を交互に照射すると、最後に照射した光がＲ（赤色光）の時に発芽する

③種子の発芽と温度

・低温要求種子という種子がある

→・温帯北部～亜寒帯にある

　・５℃前後で、１～数か月存在する（この後に春が来る）

・人工的に低温期間を与える（低温処理）をすることで、発芽につながる

　※低温処理の代わりにジベレリン処理をしても発芽する

④花芽形成の調節

　※花芽形成は、別の回で説明

種子の発芽の調節 from: アラエス

植物ホルモンについて

※植物ホルモンの特徴

　・若い組織で合成

　・微量で作用

　・細胞内の情報伝達　　→　　成長、分化

１、植物ホルモンの種類

①オーキシン

　・細胞壁の性質を変化させる（膨圧の低下）

　　※吸水を増大させるため、体積が増加する

　　　→そのため、細胞の伸長成長を促進させる

　・最適濃度は、根　＜　芽　＜　茎　の順番

　・頂芽優勢という特徴がある（頂芽・・・茎頂分裂組織のこと）

　　→頂芽切除をすると、側芽成長が起こる

　　　＝オーキシンは、側芽の成長を抑制し、頂芽の成長を促進する

　　　　※オーキシンは側芽にとって濃すぎて、側芽の最適温度が低い

　・発根促進という特徴がある

　　→葉つきの枝で不定根（本来生えるはずのない根）が生えることがある

　・極性移動という特徴がある

　　※根の先端部分の上と下に寒天片を置き、オーキシンを上の寒天片に含ませる

　　　（上をＡに、下をＢにする）

　　　→すると、ＡからＢに向かってオーキシンが落ちる

　　　→先端部分を逆さまにして、Ａを下に、Ｂを上にすると、

　　　　ＡからＢに向かってオーキシンがのぼる

　　　　＝つまり、ＡからＢの方向に向かってオーキシンが移動する

　　　　　※この移動のことを、極性移動という

　・子房や果実の成長と成熟

　・離層形成の抑制　→　落果、落葉の抑制の機能がある

　　※離層形成は、オーキシンが減少し、アブシシン酸が増加する

②ジベレリン

　・イネの馬鹿苗病に関係（馬鹿苗病・・・草丈が異常に高い）

　　→馬鹿苗病の菌から抽出

　・茎の伸長促進

　・種子発芽促進

　・子房成長促進（種無しブドウ）

③サイトカイニン　（カイネチン）

　・ＤＮＡの分解産物から発見

　・細胞分裂の促進

　・気孔の開度が増す

　・老化の抑制（クロロフィルの分解）

④アブシシン酸

　・種子の休眠促進（発芽させない）　　→　　反対のホルモン－ジベレリン

　・気孔開度が減る　　→　　反対のホルモン－サイトカイニン

　・離層形成促進　　→　　反対のホルモン－オーキシン

⑤エチレン（Ｃ２Ｈ４）・・・気体ホルモン

　・果実の成熟

　・離層形成の促進

植物ホルモン from: アラエス

環境と植物の反応で、オーキシン濃度と重力屈性について

１、オーキシン濃度と茎・根の成長について

※根と茎には、いくつかの特徴がある

　・根・・・濃度が薄いと成長する（正の重力屈性）

　・茎・・・濃度が濃いと成長する（負の重力屈性）

　　　＝つまり、根と茎とでオーキシンの濃度の感受性が違う

　→そのため、あるオーキシン濃度の時に、「芽と茎が成長促進する時に根が成長抑制する」など

　　濃度によって、それぞれの動きが異なる

２、根の重力屈性に関わる根冠の役割

　※根冠という物質は、重力屈性の邪魔をするという特徴がある

　　→そのため、重力屈性と根冠に関する実験でいくつかのことが分かる

実験①

・根冠を除去する　→　すると、より伸びる（根冠は伸長抑制の特徴がある）

実験②

・根を地面に垂直にして、根冠を縦半分だけ除去する　　

　→すると、根冠の残っている方向へ屈曲する

　＝根冠のない方が伸長する

　＝伸長を抑制する物質が上に向かって出ている可能性がある？

実験③

・根冠つきの根を地面に垂直にして、根の先端に雲母片を水平に差し込む　　

　→すると、雲母片と反対側に屈曲した

　※雲母片は、伸長抑制に働く物質も通さないため、大きく伸長する可能性が考えられる

＝実験１～３から見ると、濃度が偏り、下に多く運ばれ、上が成長する、

　ということが分かる

実験④

・根冠つきの根を横にして、地面と平行になるように根の先端に雲母片を刺す　　

　→すると、濃度に偏りがなかった　　

　　＝上下に同じ量が運ばれる

　　＝上下の成長度は同じ　　　　　　　　※物質は根冠にあり、根冠から運ばれる

実験⑤

・根冠つきの根を横にして、地面と垂直になるように根の先端に雲母片を刺す

　→すると、下側に屈曲した

　　＝この下側の屈曲は、重力の影響によって起きる

環境と植物の反応②　－オーキシン濃度と重力屈性－ from: アラエス

環境と植物の反応で、光屈性について

※環境と植物の反応との関係でおさえておくべき前提の知識

　・外界の刺激　→　植物ホルモン（情報伝達）に影響を与える

　・植物の反応　→　成長運動（屈性、傾性）と膨圧運動とに分かれる

　・屈性・・・接触、電力、光が関係

　・傾性・・・温度、光の明暗が関係（刺激の方向は無関係）

　・膨圧運動・・・接触傾性、葉枕、膨圧低下（就眠運動）、気孔の開閉

１、屈性とその仕組み

※屈性には、正の屈性と負の屈性とがあり、屈性に関して様々な実験が行なわれている

・１８８０年に、ダーウィンが行なった「光屈性の研究」

　→マカラスムギの幼葉鞘を用意する

　→幼葉鞘は、光をあてると幼葉鞘の中央あたりの成長部が光のある方向に屈折しながら

　　成長促進する

　　＝成長に必要な物質は先端から来ている

　　　※そのため、成長部を光があたらないようにおおっても曲がる

　※ダーウィンの実験から分かる推論

　　→光は先端で感知され、その情報は下方（成長部）へ伝達され、

　　　その部分の成長を促し、屈曲させる

・１９１３年に、ボイセン＝イエンセンが雲母片を使って実験を行った

　※雲母片・・・物質を透過させないという特徴がある

　→雲母片を、幼葉鞘の光があたる側に横向きで刺す　　

　　＝すると、普通に成長促進して屈折する

　→雲母片を、幼葉鞘の光があたらない側に横向きで刺す　　

　　＝すると、屈折しない

　→雲母片を、幼葉鞘の先端に、光に対して平行に刺す　　

　　＝すると、普通に成長促進して屈折する

　→雲母片を、幼葉鞘の先端に、光に対して垂直に刺す　　

　　＝すると、屈折しない

　※ボイセン＝イエンセンの実験から分かる推論

　　→先端で、成長を促進する水溶性の物質が作られ、光が当たらない側へかたよりながら、

　　　下方へ移動する

　　　＝物質の移動するのを妨げるように雲母片をはさむと曲がらない

・１９１９年に、パールが実験を行った

　→幼葉鞘の先端を切り、先端を右側にずらす　　＝　　すると、左側に屈曲する

　※パールの実験から分かること

　　・濃度がかたよると曲がる

　　　＝光を当てなくても物質の濃度に偏りが生じれば、屈曲する

・１９２９年に、ウェントが寒天片を使って実験を行った

　※寒天片・・・水溶性の物質を透過するという特徴がある

（そのため、雲母片を寒天片にすると、すべて透過して屈折する）

　※ウェントの実験から分かる推論

　　→物質の濃度によって、細胞の成長促進の度合いが異なる（屈曲角が異なる）

　　　※濃度が濃いと、成長も大きい

※以上の情報をふまえた上での、光屈性はどのような仕組みで起きているのかのまとめ

・幼葉鞘に光を照射すると、２つのことが起こる

　→①オーキシン（成長促進物質）が光の当たらない側に移動し、

　　②光の反対側の成長を促進　　＝　　正の光屈折

　　　※ここでの成長は、オーキシンによって細胞の吸水促進が関係

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　※吸水の細胞壁はやわらかい

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　→そのため、処理した濃度が大きいほど、

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　もとに戻りにくい

環境と植物の反応①　－光屈性－ from: アラエス

光合成について

※光合成の概要

　　　　　　　　　　　　　　　　光

　　　　　　　　　　　　　　　　↓

　６ＣＯ２　＋　１２Ｈ２Ｏ　　　→　　　Ｃ６Ｈ１２Ｏ６　＋　６Ｏ２　＋　６Ｈ２Ｏ

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　※Ｃ６Ｈ１２Ｏ６　＝　グルコース

・光の強さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　※ＣＯ２をどれだけ消費したかで速度測定

・温度　　　と光合成速度との関係が重要　　　　　　速度は、時間あたりの量、乾燥重量

・ＣＯ２濃度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　などで判別

１、光の強さと光合成（ＣＯ２濃度十分、温度適温という設定）

※光の強さと光合成の関係については、光合成曲線がある

・光合成曲線は、ＣＯ２吸収速度（光合成速度）と光の強さ（ルクス）で判断する

・光の強さをＣＯ２吸収速度が上回った時はＣＯ２の吸収、

　ＣＯ２吸収速度が下回った時はＣＯ２の放出になる

・補償点・・・「呼吸速度」＝「光合成速度」になる光の強さのこと

　　　　　　　補償点では見かけは０で成長できないが、光合成はしている

・光飽和点・・・光合成速度が最大になる光の強さのこと

・光の強さからＣＯ２の吸収速度までの範囲・・・①

・ＣＯ２の放出量・・・②

・①　＋　②　＝　③

　→①（真の）光合成速度

　　②見かけの光合成速度

　　③呼吸速度（呼吸量）　←　光の強さによらず一定

２、温度と光合成（ＣＯ２濃度十分という設定）

温度と光合成との関係について実験すると、以下のようなことが分かる

・弱い光だと、温度によらず一定の（真の）光合成速度を示すということがわかった

　　→光が限定要因だということが分かる（光の強さによって限定されてしまう）

・強い光だと、温度によって（真の）光合成速度に変化が見られた

　（ある温度を超えると光合成速度が遅くなる）

　　→温度が限定要因だということが分かる

　　　※タンパク質は、高温で変性という特徴がある　→　高温すぎると活性を失う

※限定要因・・・光合成速度を制限する決定的な（最も不足している）要因のこと

　　　　　　　　　＝限定要因を増やせば、光合成速度が上がる

３、二酸化炭素と光合成（温度は適温で一定という設定）

二酸化炭素と光合成との関係について実験すると、以下のようなことが分かる

・ＣＯ２濃度が一定のところまでは、光合成速度は光の強さに関係ない

　　→ＣＯ２が限定要因だということが分かる

・ＣＯ２濃度が一定を超えると、光の強さによって光合成速度も変わる

　　→光が限定要因だということが分かる

４、陽性植物と陰性植物

※・陽性植物（陽樹）・・・日なたにある植物で、さく状組織が発達し、

　　　　　　　　　　　　　ヒマワリ、イネ、ススキ、タンポポなどがある

　・陰性植物（陰樹）・・・日かげでも大丈夫な植物で、薄いさく状単層があり、

　　　　　　　　　　　　　ブナ、ツバキ、ワラビ、コケなどがある

・陽性植物と陰性植物との違い

　→・補償点・・・陽性植物は高く、陰性植物は低い

　　・光飽和点・・・陽性植物は大きく、陰性植物は小さい

　　・呼吸速度・・・陽性植物は大きく、陰性植物は小さい

光合成 from: アラエス

環境と植物の反応について

※環境に無機的環境というのがある

　・無機的環境・・・光、水、ＣＯ２、温度、土壌（これら一連を無機塩類という）

　　　　　　　　　　　※植物の生活を左右する１つ１つを「環境要因」という

１、水の吸収と移動

　※水は、根毛から木部を上昇

①吸水

　※吸水の原動力は、土壌の浸透圧　＜　細胞の吸水力　　（吸水力　＝　浸透圧　－　膨圧）

②根圧・・・水分子を押す力

③水分子の凝集力

④蒸散・・・植物体の表面から水蒸気を放出

　※気孔と表皮から蒸散する

　※水孔からは、排水をする

・蒸散量も吸水量も、一定の量を超えると下がってくる

・蒸散量が上昇すると、吸水量も上昇し、蒸散量が減少すると、吸水量も減少する

　＝蒸散（気孔）は、吸水に影響を与える

２、気孔の開閉

※気孔の特徴

・気孔の周りにある細胞を、孔辺細胞という（孔辺細胞には葉緑体がある）

・外側の細胞壁は薄い

・内側の細胞壁は厚い

・気孔が開く場合（強光、高温が必要）

　→　　孔辺細胞の吸水力が上昇　　→　　膨圧上昇　　→　　サイトカイニンに関係

・気孔が閉じる場合

　→　　孔辺細胞の吸水力が低下　　→　　膨圧低下　　→　　アブシシン酸に関係

環境と植物の生活 from: アラエス