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斑入りの葉はどうやって造られるの? 

植物マニア
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んにちはGINZA HAIR(エトウです。

福岡市中央区天神大名のGINZA HAIR SOLUTIONっていう美容室で髪切っとります。

世界大会や技能五輪国際大会で日本代表として優勝・入賞をしたりしてます。

あと、GOOODS ARTっていうショップやHAIRCOMPASS™️っていう髪質性格診断を考案しました。

好きな事して生きとります。興味のあることは、つくることです。もちろん一番は仕事です。だって毎日つくれますから!

植物栽培は15年以上で常に500鉢は管理しています。絵描いたり、キャンプしたり、死ぬ日まで何かをつくって、研究して、それで生活できるなら幸せです。

 

それでは今日のお話です。

植物の斑入りとは?

斑入りとは、模様の形状からは覆輪掃込切斑虎斑条斑などに区別されます。

・覆輪は縁

・掃込はハケで掃ったように

・切斑は中央の葉脈を隔てて半分が

・虎斑は中央の葉脈に対して直角に交わる帯状に

・条斑は平行脈に対して平行に

それぞれ変色する。

すべての葉や枝が白くなる場合もありますが、その場合には光合成ができないので、普通は栽培が不可能であす。

しかし、一部の枝だけにそれが現れた場合や、健康な枝に接ぎ木をすれば栽培も可能です。たとえば、サボテンのヒボタン(緋牡丹、学名:Gymnocalycium mihanovichii var. friedrichii ‘Hibotan’)などがあります。

日本の古典園芸植物方面では柄物と称してこのような葉変わりを特に重視するため、それらを表現する語彙も多いです。

具体的には万年青などを参照。

特に変わった点として、色が濃くなった部分が生じた場合も斑入りとする例があります。葉の縁にそって色が黒っぽく出る場合を紺覆輪(こんぷくりん)などです。

一般に、斑入りの植物は、斑入りの部分だけ光合成に使える葉面積が少なく、その分光合成量は低くなります。そのため斑無しのものに比べて耐陰性に劣ることが多いです。また、逆に強光下では葉焼けしやすい傾向があります。

オリヅルランなどの植物では、斑の部分に施肥による栄養状態が現れるので、その色の変化が施肥の目安となる場合があります。

斑入りの葉はどうやって造られるの?

なぜ斑入りになるか?

実はまだその理由はよくわかっていません。ただ、原因はある程度わかっています。

斑の入った葉と緑のところと白いところで何が違うのでしょう。それは細胞の中にある「葉緑体」が違うからなのです。

葉緑体とは、普通は葉の細胞の中には、光合成を行うための、膜でおおわれた器官が発達します。

葉緑体には光合成を行うための、3つの装置があります。

光エネルギーを受け取る

光エネルギーを化学エネルギーに変える

化学エネルギーで二酸化炭素から糖を合成する

葉が光を受け取るには、クロロフィルなどの色素(葉緑素)が必要です。

色素が吸収しない光が緑なので、緑色に見えるのです。要は、斑入りの葉には葉緑体がある細胞と、そうでない細胞が、かたまりになっているので、緑と白に見えるのです。

ちなみに、白いところには、3つの装置は存在しません。 

では、葉の白い部分はなんなのか?

それは、葉緑体のかわりに「白色体(プラスチド)」という器官があります。

一般に、プラスチドは葉緑体の前駆体で、プラスチドに光が当たると、上に書いたような装置が発達して葉緑体になります。

白い細胞では、葉緑体になることができなかったプラスチドがそのまま残っている。もしくは、なんらかの影響で葉緑体が光合成を維持できずに壊れてしまったプラスチドが残っているという事なんです。

葉緑体は、細胞内共生といって、植物の起源となった細胞にシアノバクテリアという光合成細菌が入り込んでしまったことに由来します。

葉緑体は細胞内でバクテリアのように動きまわったり、増殖を続けたりしますが、細胞自体がそれをうまく制御しているのです。

斑入りの植物でも、おそらく、このようなプラスチドは増殖していますが、葉緑体への分化、あるいは葉緑体を維持することがうまくいかない部分ができ、その結果、白と緑の部分ができてしまうのではないかと思われます。

緑のところは光合成をするので、デンプンが蓄積しますが、白のところでは蓄積しません。中学校の理科でデンプンを紫に染めるヨウ素反応でテストすると、緑のところだけ染まったと思います。

葉や花でもちろん仕組みは違いますが、突然変異、遺伝子異常、病気や生理的な理由が挙げられます。

斑入りの葉はどうやって造られるの?①遺伝学的な理由

花色で最も有名な例は、絞りアサガオなどの斑入りで、これはトランスポゾンという、動く遺伝子の作用により引き起こされることがわかっています。

トランスポゾンとはDNAの中を動くことができる(つまりあるDNAの領域から他の領域へ転移できる)遺伝子のことです。

例えば、これが、花の色を紫にする遺伝子に入っていると、遺伝子が不活化されるため、全ての花弁が白い花になりますが、もし花弁の発達中にトランスポゾンが転移して遺伝子の働きが回復するとその部分だけが紫になります。

転移性のトランスポゾンは、多くの植物に存在することが明らかになっており、トウモロコシ、イネ、ペチュニア、キンギョソウなどでよく研究されています。

トランスポゾンが原因となる葉の斑入りは、あまり報告がないですが、ないことはないです。 

それから、細胞質ゲノムの突然変異による葉の斑入り、という例も知られています。

遺伝子の殆どは核ゲノムの染色体にありますが、植物細胞では葉緑体とミトコンドリアにもDNAゲノムが存在し、遺伝子を持っています。

1つの細胞にはたくさんの葉緑体とミトコンドリアが存在し、それぞれがDNAを持っています。

通常は突然変異があってもマスクされて出てきません。ところが、葉緑体やミトコンドリアDNAに突然変異が生じ、それらが分離して蓄積すると、その変異が生じた部分が白い組織になってセクター状になる、という斑入りの例が知られています。 

以上のような例は、遺伝的に起こる斑入りの典型例ですが、一般的な斑入りがこのようなしくみでおこるかはわかっておらず、むしろ例外的だと考えています。 

斑入りの葉はどうやって造られるの?②生理学的な理由

上記の例の他に、ある遺伝子が欠損することで葉に斑入りが起こる現象も多く知られています。

この場合は、トランスポゾンと違って遺伝子が動くことはなく、均一に突然変異が起こりますが、葉緑体の機能が何らかの影響を受けることで一部の細胞は白くなり、一部の細胞は緑のままになります。

原因となる遺伝子については、光合成の機能に関係すると言われていますが、様々な例がありますが、「なぜ斑入りになるか」はよくわかっていません。 

植物の葉は、光や温度などの条件に応答して光合成やその他の代謝機能を変化させます。その結果として、強い光で育てると斑になったりすることがあります。

また、外的要因の一つとして、ウイルスなどの感染に応じて組織に斑入りの様な「病候」を作ることもあります。これらは植物自体の適応反応として斑を作るわけですが、なぜそうなるかはよくわかっていません。

植物は、生長点という分裂組織から再生するために、葉の一部が白くなって死んでも生き延びることができます。このように、植物は斑入りになることで劣悪な環境条件から自分自身を守っている、と考えることもできますが、科学的には証明されていません。 

斑入りの葉の発生学的な理由

遺伝子の影響が詳しく調べられる以前の、教科書などに書いてある葉の斑入りには、例えば「周縁キメラ」という例が書いてあります。

これは茎頂分裂組織(葉を作るもとの細胞)において、特定の領域で色素の形成や葉緑体の分化がおかしくなると、その結果として葉の周縁部のみが白い斑入りとなる例で、発生段階における変化が結果として斑入りとなる、ということが書かれています。

このように、ある種の斑入りによっては「パターン」を示すので、発生学的に原因を考えるべきです。

ただし、葉の発達には光が必要であり、そのような意味で上述した生理学的な理由とも関連するので、葉緑体の発達がどうして特定の段階で異常となり斑入りを生じるのかは、遺伝子のレベルではわかりません。 

https://www.jstage.jst.go.jp/article/hrj/10/2/10_2_143/_pdf/-char/ja

新葉が赤い葉なのに緑(斑入り)になる現象

新葉が赤くて徐々に緑になる現象は、赤い色素(アントシアン)には抗菌作用や虫の幼虫を寄せつけない様に葉の温度を上昇させる働きと葉緑体の発達を促進する働きと紫外線から守る働きがあります。

でも詳しくはわかっていないようです。

【まとめ】斑入りの葉はどうやって造られるの?

園芸植物や山野草などで斑入りの植物は珍重されていますが、斑入りといっても、いろいろなパターンがあるので一言でどのようなものを指すのかあいまいなことがあり、注意が必要です。

さらに、花の斑入り、葉の斑入り、また、単子葉や双子葉植物の斑入りでは異なっています。

ここではわかる範囲内でこれまでにわかっている斑入りのメカニズムについて書きましたが、他にも様々な現象があるかもしれません。

もっと科学的に検証が行われれば、自作の斑入りも作れる様になるのではないか・・・

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