光周性とは？植物の開花と光の関係
ガーデニングを始めたい
光周性について教えてください。
ガーデニング研究者
光周性とは、一日における明暗期の割合や日長に対して植物が反応する性質のことです。特に花芽分化の誘起は、その植物の光周性によることが多く、花き類ではこれを利用して収穫時期を調節しています。
ガーデニングを始めたい
植物が光を感知するのはどこですか？
ガーデニング研究者
葉です。光周性に関する生理的作用については、フォトクローム説や内生リズム説などにより説明されていますが、まだ完全には解明されていません。
光周性とは。
植物の性質を表す用語として「光周性」があります。これは、明暗の時間帯の長さや日長に対して植物が反応する性質のことです。特に花のつぼみの形成は、植物の光周性によって左右されることが多く、これを利用することで、花を咲かせる時期を調整できます。光を感知する器官は葉で、反応の仕組みについては「フォトクローム説」や「内生リズム説」などの説が提唱されていますが、完全には解明されていません。
光周性とは？
「光周性とは？」
光周性とは、植物が光周期、つまり彼らの居住環境における1日あたりの光にあたる時間の長さに対して示す反応のことです。植物は、環境における光周期に適応して、最適な時期に開花や他の生理学的プロセスを行います。
植物の花芽分化と光周性
植物の開花時期を制御する仕組みとして「光周性」が知られています。特に、「花芽分化」に光周性が深く関わっていることが明らかになっています。花芽分化とは、植物の茎の先端部分である頂芽が、葉ではなく花へと変化する過程です。この過程は、植物が特定の光の条件下で起こります。
植物は、昼の長さの違いを感知する能力を持っています。短日植物では、日が短い特定の時間以下になると花芽が分化します。一方、長日植物では、日が長くなる特定の時間以上になると花芽が分化します。また、中日植物や両日性植物など、日長に関係なく花芽分化が起こる植物も存在しています。
この光による花芽分化の制御は、植物の適応戦略として進化してきたものと考えられています。特定の日長条件下での開花によって、植物は最も好ましい環境で種子生産を行い、生存確率を高めています。
光を感知する器官
– 光を感知する器官-
植物が光周性を示すためには、光を感知する器官が必要です。この器官は、植物の頂端の成長点の近くに位置し、「頂端分裂組織」と呼ばれています。頂端分裂組織には、光受容体と呼ばれる特別な細胞が含まれており、これらの細胞は光の強さと昼の長さを感知することができます。
光受容体は、フィトクロムとクリプトクロムという2種類のタンパク質によって構成されています。フィトクロムは赤色光と遠赤色光を感知し、クリプトクロムは青色光と紫外線Aを感知します。これらの光受容体は、光が当たると構造変化を起こし、植物の開花に関わる遺伝子を活性化または抑制するシグナルを伝えます。
光周性の生理的作用
光周性の生理的作用
光周性植物が光周期に応答して開花するメカニズムは、植物体内における生理的な変化によって引き起こされます。植物では、光を感知する受容体タンパク質が存在し、特定の光周期にさらされると活性化されます。活性化された受容体は、開花を促進する遺伝子の発現を制御するフィトクロムと呼ばれる色素タンパク質に信号を伝達します。
フィトクロムは、赤色光と遠赤色光に応答して形状が変化します。赤色光にさらされると、フィトクロムは活性型に変換されて開花を促進する遺伝子の発現を増加させ、遠赤色光にさらされると、フィトクロムは不活性型に変換されて開花を抑制する遺伝子の発現を増加させます。
このように、光周性植物はフィトクロムを介して、光周期を感知し、それによって開花を制御する生理的な変化を引き起こしています。
花き類の収穫時期の調節
花き類の収穫時期の調節に光周性を活用することは、農業において重要な手法です。光周性を利用すると、特定の時期に花を咲かせ、収穫時期を調節できます。例えば、菊は短日植物であり、日の長さが短くなると花芽を形成します。そのため、秋から冬にかけて収穫時期を調整するため、人工的に日照時間を短くして菊を栽培することができます。反対に、バラは長日植物であるため、日の長さが長くなると花芽を形成します。そのため、春から夏にかけて収穫時期を調整するため、人工的に日照時間を延長してバラを栽培することができます。このように、光周性を理解することで、花き類の生産における収穫時期を最適化し、安定的な供給が可能になります。