植物生理学第3回
- 1. 2012/03/27 植物生理学 第３回 温度?宇宙 （絵とき植物生理学入門（オーム社）２章環境 より） 担当：山口
- 3. 植物の生活と温度 気温と植物の分布 植物の分布は気温と降水量の影響を強く受ける!!
- 4. 植物の生活と温度 植物の生存?生育温度範囲 最適温度 =最も好適な生活ができる範囲 ?光合成の最適温度は 原産地に準ずる 致死温度 =比較的短時間で回復不能に 植物の生活と温度の関係 １．基本的な代謝（呼吸?光合成など）と温度 ２．植物の生活環の完結に不可欠な温度
- 5. 植物の生活と温度 温度と代謝 温度係数 10℃上昇したときの反応速度 Q10= ある温度での反応速度 植物の生化学反応では??? 5℃～40℃（だいたい）???Q10≒2 40℃以上 ??耐高温タンパク質合成でしのぐ 45℃以上 ??最初Q10は1より大きいが、 時間経過とともにQ10減少（酵素不活性化によって） 植物の生理活性における個々の反応は異なった温度係数を持つ →同じ温度でも、反応によって有利?不利に働く
- 6. 植物の生活と温度 温周性 温周性 日周期性 昼夜の温度が日変化すると順調に生長 メカニズム（説） 夜低温→根の生長＞地上部の生長→糖転流 役割： ?細胞内のガス環境変化（低温ほど溶けやすい） ?酵素反応の温度特異性 季節周期性 春に花をつける温帯樹木は、 花芽の休眠が冬の低温で破られる
- 7. 植物の生活と温度 低温適応 ● 冷害?凍結害 ● 例：イネの冷害（開花期に17℃くらいになると不稔に） ● 例：細胞内凍結 ● 耐凍性対策 ● 細胞外凍結 – （細胞質は脱水されて濃くなる） ● 気温の低下による低温耐性の獲得 – 特性：細胞微細構造変化 – （細胞質増加、液胞小型化、ショ糖濃度上昇など） ● サイトカイニンが耐凍性獲得に作用
- 8. 植物の生活と温度 高温適応 ● 高温障害 ● 蒸散増加による脱水症状(1次的) ● タンパク質の変性（本質） →さまざまな代謝過程に影響 ● 高温限界は一般的には50℃ ● 普通、呼吸の最適温度＞光合成の最適温度 →呼吸速度＞光合成速度になる →貯蔵栄養物が消費しつくされてしまう
- 9. 植物の生活と温度 高温適応 ● 高熱植物 ● 形態的?生理的環境適応 – 葉の針葉化 – 多肉化 – 陥没型気孔 – 気孔を夜のみ開く – ↑光合成はCAM（夜CO2を固定し、昼光合成を行う） ● 休眠組織の方が耐熱性が強い
- 10. 春化とその机构 春化 春化（バーナリゼーション）とは？ 植物が一定期間低温にであうと、花芽を形成する現象 秋まきコムギの例 秋 冬 春 一般 まく → 発芽 生長停止 生長 → 開花?結実 極寒地 まく → 発芽 凍死 温室育成 まく → 発芽 生長 （畑に出す）→花芽形成 しない！ Lysenko 水を含ませて 袋詰めにし まく → 開花?結実 発芽させる 雪中へ 一旦冷やすことが大事！
- 11. 春化とその机构 バーナリゼーションの機構 ● 春化のPoint ● 低温処理は0～5℃が最適 ● 処理後すぐ高温下に置くと効果がなくなる →脱春化 ● 若い胚や分裂中の細胞にのみ有効 ※休眠種子には効果なし ● 花芽形成には低温に続く長日が必要 ● 長日が先だとダメ
- 12. 春化とその机构 バーナリゼーションの機構 春化はどうしておきる？ ?春化によって植物ホルモン「バーナリン」が作用？ ?ジベレリン処理で低温処理の代わりになる植物（ニンジンなど）も →バーナリン=ジベレリンかも？ 一連の流れ
- 13. 红叶现象 秋のもみじ 红叶现象 ?日最低気温が8℃を下回ると始まる ?陽葉は鮮やかに紅葉するが、 陰葉は一層低温にならないと紅葉しない 鮮やかな红叶现象のための環境条件 ?昼間の気温が20～25℃、夜間は5～10℃ ?日差しが十分（紫外線を豊富に受ける） ?適度な湿度（枯死防止） 紅葉には温度差?日差しが必要！
- 14. 红叶现象 秋のもみじ 赤い葉の場合???クリサンテミン ?水溶性で、液胞中に溶けている 生成過程 昼夜温度差 クロロフィル分解 タンパク質→アミノ酸 光合成生産物（高分子炭水化物）→糖 クリサンテミン生成 黄色い葉の場合 昼夜温度差 クロロフィル分解 黄色色素（ルテインなど）残存
- 15. 红叶现象 冬のもみじ-針葉樹の紅褐色化- 針葉樹の紅葉?????ロドキサンチン 落葉針葉樹（メタセコイヤなど） ????紅褐色化後、落葉 常緑針葉樹（杉?檜など） ????厳冬期に紅褐色化し、春に緑に戻る 紅葉するには、十分な光 低温 十分な光と低温 十分な光 低温が必要 メカニズム クロロフィル消失 + ロドキサンチン生成 ↓ 葉緑体内にロドキサンチンが顆粒状に生成される =(有色化する) ↓ 常緑針葉樹???気温の上昇とともに元通りに 落葉針葉樹???有色体崩壊→拡散→落葉
- 17. 微力重力 宇宙 = 微小重力 (重力は完全にはゼロではない) 微小重力では、 植物はどう成長するのか 前提：植物の根は正の重力屈性を、 茎は負の重力屈性を示す 結果： 成長するが、地上とは違う 決定的な結論はまだ不明 地上では植物の姿勢は重力屈性に従って制御される
- 18. 過重力 過重力???過分に重力がかかっている状態 遠心分離機を使用することで実現可 微小重力とは逆の反応かも？ 過重力での生育結果 ?植物の生長抑制 ?細胞壁の伸びやすさ低下 微小重力では生長が促進されるかも？ ※ 微小重力と過重力は異なる機関を通して 成長に影響が出る可能性も
- 19. 本日のまとめ ● 植物の分布は気温と降水量の影響を強く受ける ● 温度は代謝と生活環完結に不可欠 ● 徐々に気温が下がることで耐凍性獲得 ● 高温障害になると、タンパク質が破壊されさまざま な代謝に影響する ● 春化処理は一定期間低温にさらすこと ● 処理後すぐに高温にさらしてはダメ ● 紅葉には温度差と日差しが必要 ● 陸上植物は重力を姿勢の制御に積極的に利用 ● 根は正の、茎は負の重力屈性