植物生理学II 第１３回講義
光合成速度を決める環境要因
第１３回の講義では、光合成の速度に影響を与える環境要因について解説しました。講義に寄せられたレポートとそれに対するコメントを以下に示します。
Ｑ：いろんな植物の光光合成曲線の図より、イネとオーチャードグラスでは光飽和点は同じだが最大光合成速度が倍ほど違う。つまりイネの方が光合成活性の加速度が大きいといえる。イネ科の葉は薄いため弱い照射でもすべての葉緑体が光合成ということを前提とし、葉緑体の数ではなく葉緑体活性が光合成速度を決定していると考えると、オーチャードグラスでは葉緑体活性の上昇を妨げるなにかがあるのではないか。 調べてみると、イネとオーチャードグラスは、繁殖期などは同じあるが、オーチャードグラスの方が耐寒性や耐乾燥性をもつ。つまりオーチャードグラスには寒さや乾燥といったシグナルに応答する遺伝子が持つと考えられる。とするとこの遺伝子によって発現するタンパク質が電子伝達経路中のタンパク質に一定割合置き換わり妨げとなっているため、光合成速度の加速度が小さいのではないかと考えた。
Ａ：速度の傾きは、速度の微分ですから、確かに加速度に相当はしますが、ちょっと意味が違うような。論旨としては、耐ストレス性をもつ代わりに、光合成の最大速度を犠牲にしているのではないかということですね。考え方のロジックはよいと思います。
Ｑ：今回の講義では、光合成の速度測定の原理や、その利用法について学んだ。その中で、生存戦略によって、葉の厚さや生育速度などの特徴や、光合成速度が変化する事を学んだ。この学んだ内容の観点から、浮葉植物で、その葉の直径は条件さえ整えば2 m程となり、子供ならのることが出来る程であるオオオニバスの生存戦略について考察する。オオオニバスの葉は、2週間に1枚のペースで葉が生まれ、成熟し、その葉の寿命は1～2ヶ月程だという。(1)このサイクルは植物の中では比較的早いこと、アサガオなどのように葉の性能を落としてでも成長速度を優先して、光を得る事を第一とする戦略をとる植物が存在することから、このオオオニバスはアサガオのように光合成速度を犠牲にして光の独占と優先する戦略を取っていると考えられる。しかし、オオオニバス の葉は、子供とはいえ1人の人間を葉の上に乗せることが出来る事から、オオオニバスの葉は、ある程度丈夫でなくてはならないと考えられる。このことから、オオオニバスの葉における生存戦略としては以下の２つが考えられる。１つ目は、成長速度を優先した葉によって光を独占し、その後その葉を「成熟」させる事で葉の光合成速度を上げるという方法で、2つ目は初めは成長速度を優先した葉によって光環境を独占した後、次にはより光合成に適して、成長速度が遅い葉を生育していく方法である。この仮説を証明するためには、一年生植物であるオオオニバスの光合成速度の測定や、葉の断面構造の観察などを1週間ごとに行う実験を行う事などが考えられる。
参考文献：(1)高橋俊一 「オオオニバス 大鬼蓮」世界の植物 -植物名の由来-
Ａ：これは良いところに目を付けましたね。単に、光を独占するという生存戦略を考えたところで満足をせず、そのことと、葉の頑丈さの間の齟齬の原因まで考察したところは、高く評価できます。
Ｑ：光合成は植物だけが行うものだと思っていたが、今世の中には光合成を行うことができる昆虫がいるという。それはアブラムシである。アブラムシは昆虫綱半翅目アブラムシ上科に属するとても小さい昆虫で植物の汁を吸って生活している。生まれた時の周りの環境によって体の色が変わり、緑、白、オレンジなどになる。こんな不思議な性質を持つアブラムシからカロテノイドを自分で作り出す能力があることが発見された。カロテノイドは植物や菌類などが光合成するときに必要になるものである。カロテノイドは動物にもあるもので植物を食べることで得ているがアブラムシの場合は自分でカロテノイドを生み出す遺伝子を持ち合わせている。そしてアブラムシは太陽光を使ってアデノシン三リン酸の生産を行うことができることも分かった。これは光合成とほぼ等しいことを行なっていることになる。アブラムシの色ごとの違いや周囲の環境の違いで光合成速度がどのように変わるのか調べることで研究をより深く進めることができると考えれる。
Ａ：まず、今回の講義の内容とレポートの内容の関係が、あまりにも希薄です。また、レポートの内容は、WEBページの内容の紹介であり、自分の考えがきちんと示されていません。これでは理系のレポートとは言えませんね。