紅葉の適応的意義～機能スイッチング仮説の検証～

秋叶的适应性意义——功能切换假说的验证——

• 批准号: 15H00429
• 负责人: 東城 秀人
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: 白梅学園高等学校
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15H00429/
• 关键词: 紅葉; 光合成; アントシアニン

古来より「紅葉」は人々に関心を持たれる現象である。その生物学的現象に関して、「どのように紅葉するか? 」という生理学的メカニズムは多くの研究者によって調査され、アントシアニンの合成によって起こることがわかっているが、その一方で「何のために植物は紅葉するか? 」という紅葉の適応的意義(生態的意義)に関しては、多くの仮説(広告旗仮説、光保護仮説, 共進化仮説など)が提唱されているが、いずれも決め手となる検証結果は出ていない。そこで、紅葉の適応的意義(生態的意義)を明らかにするため、植物の葉の光合成機能に着目して以下の新仮説(『機能スイッチング仮説』)を提唱し、その検証を行った。(仮説)『植物は老化した柵状組織にアントシアニン(赤色色素)を合成し、柵状組織を赤いスクリーンに変えることで、まだ光合成機能の残る海綿状組織の光環境をより光合成の効率のよい赤色光に切り替える。その結果、主となる光合成機能を柵状組織から海綿状組織へと切り替えることにより、機能的光合成寿命の延長を行っている。』イロハモミジを材料に実験・観察を行い、以下の結果を得た。① : 緑葉→紫葉(緑+赤)→紅葉(最初裏面が緑色、その後裏面も紅葉する)のように色の変化があった。② : クロロフィル蛍光を利用したETR(electron transport rate)を用いて全葉の光合成機能を測定したところ、緑葉<紫葉<紅葉(裏面緑色)の順になり、紅葉の進行とともに光合成機能の向上が見られた。葉の並皮切片が上手く作成できず、この仮説を柵状組織・海綿状組織に分けて検証することはできなかったが、葉全体としては海綿状組織のクロロフィルが分解することによる葉全体の光合成機能の低下は起こっていないと推定された。

"Red leaves" from ancient times. Is it related to biological phenomena,"Dōno no"? The author of this paper discusses the research and synthesis of plant physiology, and points out that there are many kinds of plants in the world. The meaning of red leaves (ecological meaning) is related to the theory of multiple colors (warning flag theory, light protection theory, co-evolution theory). The significance of red leaves (ecological significance) is clearly stated, and the photosynthetic function of plant leaves is highlighted in the following new statement ("functional statement"). "Plant aging, grating tissue, red pigment synthesis, grating tissue, red pigment synthesis, light environment, residual sponge tissue, photosynthesis rate, red pigment synthesis." As a result, the main photosynthetic function is to prolong the photosynthetic life of the grating tissue, the sponge tissue, and the function. The following results were obtained from the investigation of the material.① : Green leaves → purple leaves (green + red)→ red leaves (initially green inside, red leaves inside) 2: The use of ETR(electron transport rate) to determine the photosynthetic function of the whole leaf, green leaves <purple leaves <red leaves (green inside), and red leaves. The leaf and skin sections are made into palisades and spongy tissues, and the photosynthetic function of the whole leaf is estimated.