ガガイモの花・ふしぎな構造とは？

ガガイモの２回目です。（１回目は「ヘクソカズラとガガイモ」）

ガガイモはかつてはガガイモ科ガガイモ属に分類されていました。現在はキョウチクトウ科イケマ属になりました。遺伝子解析による分類が進んだため変更されたとのこと。何事もアップデートしていかないと。。

まずは花弁に生えている白い長毛が気になるのでそれを顕微鏡で観察すると・・

ヘクソカズラの毛とは違って先端は球状にはなっていませんでした。普通に先の尖った円錐状の毛と写真のように先端が帯のように平たくなって　くるくる巻いているものがありました。花弁が大きく開いている花なので、この場合の長毛の役割はよく分かりません。ヘクソカズラとは違ってポリネーターの選択には全くはたらいていないようにも思えます。

次に花の中央から雌しべ状のものが突き出しているのでその先端を拡大して見てみると・・

先端は二つに分かれていました。最初、これが柱頭だと思っていました。手元の図鑑にも「柱頭は長く花冠からつきでる」と書いてあったので・・（山渓ハンディ図鑑・野に咲く花1989年10月）しかし、何かがおかしい。柱頭というと乳頭状突起に粘液を分泌させるなどして花粉をキャッチするために最大限の努力をしているはず。言わば肉食系女子・・・なのに何もない。あっさりし過ぎています。花粉のようなものも付着していませんでした。

雄しべの所在も不明なため　花の中央をクローズアップしてみると・・

中心部に５枚の白い爪状のものが中央の突起物を取り囲んでいました。それの間には茶褐色の粒が挟まっているように見えました。花粉を出している葯のようなものも見当たらずさっぱり分かりません。

なので花弁を剥がして中央の構造物をよく見てみることにしました・・

すると茶褐色のラグビーボールのような粒がありその下の黄色みがかった所には縦のスリットがありました。下の受け皿のようになった所には蜜がたっぷり溜まっていました。

これでも全然理解できないのでの白い爪状の部分を剥がしてみると・・

なんか変なのが出てきた！！。例のラグビーボールに黄色い俵形状の物が2個くっついています。以前、胡蝶蘭の花粉塊を外したことがあったのですがそれに似ているなと感じました。

これを外して見てみると・・

こんな形。図書館で調べたらラグビーボールは「捕捉体」、黄色の俵形は「花粉塊」と書かれていました。「原色野草観察検索図鑑（1981年）」

そのほか、この本では、「ずい柱とはこの科（出版当時ガガイモ科）に特有の構造で中央の雌しべと花糸が癒着して筒形になったおしべ５が合生したもの。（中略）花粉塊は文字通り花粉の塊だが硬くて容易には押しつぶされない。この科以外には見られない特異な構造である」とありました。

捕捉体を拡大してみると・・

縦に筋が入り、深い溝になっていることが分かりました。

胡蝶蘭の花粉塊では二つの花粉塊を粘着体が繋いでいました。文字通り粘着体がポリネーターに強力にくっついて花粉塊を運ばせるのですがガガイモも同じでしょうか。

しかし、捕捉体は全然粘りません。むしろ黄色い花粉塊の方がベトベトしています。

まだまだ　さっぱり なので蕊柱を縦に切って観察してみます。

　

蕊柱の下部に空洞があるので、ここに花粉塊が入ることで受粉するということでしょうか。でもどこが柱頭？全然分かりませ〜ん。

前の写真に戻って

スリットの下の方が丸い穴のようになっているのでそこから花粉塊が入りそう。。ということでピンセットで花粉塊を入れ込んでみようとしました。何回かチャレンジしてようやく花粉塊の1個が入れられました。でもこんな複雑なこと短時間しか訪れないポリネーターにできるのでしょうか。不思議です。

一方、花粉塊をポリネーターにくっつける方法については想像できました。おそらく蝶や蛾のストロー状の口が蜜を探っている時、スリットに挟まってしまい上部の捕捉体の溝にもはまってしまうことで花粉塊がストロー状の口にくっついて運ばれるのではないかと想像。実際にそうなるか試そうとしました。掃除用ブラシの毛1本とってきて蝶のストローに見立てようとしましたがうまくいきません。スリットが狭過ぎてブラシの毛がうまく挟めなかったのです。それくらい小さな花なのです。

ちなみにいくつかの花を調べていたら・・

虫がスリットに捉えられていました。羽が挟まれて蜜だらけになって身動きできずに命を落とした模様。こんな虫がポリネーター？？

よくわからないので誰か調べた人いないかな〜って丁寧に検索していたら・・・

2006年に日本の方がガガイモの花の形態と受粉生態についての論文発表をしていました。Plant Species Biology (2006) 21, 193-199　ダウンロードして見られます。

タイトルの日本語訳が「日本のMilkweed ガガイモ（ガガイモ科） における花の雄花両性花同株性表現と昆虫による花粉塊授受、とくに花の形態との関係」著者は、田中肇 秦野 武雄　金子紀子　川内野姿子　北村治　鈴木百合子　多田多恵子　矢追義人（敬称略）

田中肇さんは　北隆館発行のフィールドウォッチングを編集された方でしょうか。私はこの本を見て植物の生態に興味を持ったのです。そして多田多恵子さんは最近NHKにも出演されていたし著書をいくつか持っているので親しみあります。「したたかな植物たち　あの手この手のマル秘大作戦」ほか。

その論文では、スリット間に「櫛のような上向きの刺」があることなど細かな構造も観察して訪花昆虫との関係について結論づけていました。驚いたのは花粉塊を運ぶのは、ストロー状の口を持つ蝶の仲間というよりはハラナガツチバチだったということ。蜂の口でもあの狭い隙間トラップにかかるのですね。それから意外だったのは両性花と雄花があるということ。全然気づきませんでした。そして注目の柱頭の位置はというと・・柱頭室（蕊柱の下部にある空洞）内の花柱の側面にあるそうです。その位置を図示するのも難しいのかな？

さらにネット検索していたら「ヒカルゲンジの自然と分化」というブログでガガイモの花の構造を丁寧に解剖して説明されていました。小さな花なのに細かに調べられて驚きました。

参考にした文献を基に改めて各部の名称を示したいと思います。

花粉塊のメリットは、一度に多数の花粉を塊として運ばせられるということ。ラン科同様ガガイモも大変面白い受粉方法を採用していることが分かりました。植物は思考をしていないはずなのに、そうしたように進化をしているのが興味深いです。

青しその葉はどこから香る？

花穂を伸ばし始めた青しそ

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今回はシソ（シソ科シソ属）の葉が香る理由についての調査です。

まず、葉身に触れない状態で香りを確かめるとほとんど匂いませんでした。そこで葉の表と裏を片側ずつティッシュペーパーでそっと擦ってみます。すると、香りは裏側を擦った時のみ感じられました。このことから香りの元は葉の裏側に存在し、軽く触れるだけで香るので葉肉細胞などの組織破壊で起きる酵素反応ではないことも推測されました。ニンニクやわさびが香る機序とは異なるということ。

それを踏まえて顕微鏡での観察です。まずは葉裏・・

すると、このように小さな凹みに一つの球がはまっているものが散在していることが観察されました。

倍率を上げてみると・・

このようにやや黄色みのある透明な球です。これは油胞と呼ばれるもので　この中に香りの元になるペリルアルデヒド、リモネン、ピネンなどの精油成分が蓄積されているそうです。油胞の周りは放射状の細胞が取り囲んでいるように見えました。

2011年9月のNHKの番組「ためしてガッテン」では「こりゃ驚き！青じそにまさかの裏技が！！SP」というテーマで特集されていました。そこでは香りを溜めている部分は「腺鱗」と紹介されていたそうです。私も、当時見ていた記憶があるのですが細かなことはすっかり忘れていました。キッチンバサミで切ると香りが飛ばずに美味しく食べられるということぐらいは覚えていました。

次に葉表の観察・・

葉上の右側から斜光を当てています・・表面には凸部があり、その山の左側に影が出ています。中央に右から伸びる細長い影は白く光っている毛によるものです。油胞は葉の表面にはほとんど観察されませんでした。

次に同じ部位を透過光でみると・・

このように透過光では裏側の油胞も観察でき、葉表で山になっているところでは葉裏に油胞があることが分かりました。油胞は葉裏の凹んだ所にできるのでその凹みが葉表の凸部として現れるということです。

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次はバジル（シソ科メボウキ属）。バジルも同様に葉の表と裏の香りをチェック。するとシソと違って葉表・葉裏ともに香りました。特に表側の方が良い香りに感じました。

香りの成分としてはリナロール、シネオール、オイゲノールなどが報告されています。配合が複雑なようです。

葉の表を顕微鏡で観察すると・・

香りチェックの予想通りにバジルでは葉表にも油胞がありました。油胞の周りには放射状の構造も観察できます。

次に葉裏では・・

同様に葉裏にも油胞がありました。

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ペパーミント（シソ科ハッカ属）も香りチェックをするとバジルと同様に葉の両面から香りました。メントールの香りです。

写真は省略しますがバジルと同様に葉の両面に油胞が観察されました。

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今回、顕微鏡で見ていて驚いたのは、シソ科の葉にも少数ですがダニが住んでいたということ。それに細かな埃がついていることもあるのでパッと見がきれいでも食べる前には洗った方がいいでしょう。ただ香りを失わないように油胞が潰れないように注意を払う必要がありますね。強く洗わないこと、そしてもしキッチンペーパーで水を切るのならシソの場合は油胞のない葉表をペーパー側にすると良いかも。一方バジルの場合は葉表にも油胞があるので葉表をペーパーにつけるのは避けましょう。バジルでは葉脈による反りでカバーできるので葉裏の方をペーパー側にしてそっと置くのが良さそうです。

あと、特にしそやバジルを食べるときに気になるのは、葉の苦味ですよね。これは油と共に調理すると良いらしいですよ。苦味は油でマスクされるし、香り成分は脂溶性なので調理の油に溶けて揮発量が減ってなお良いとのこと。

花の構造・ヘクソカズラ

ヘクソカズラの２回目です。（１回めは「ヘクソカズラとガガイモ」）

花の中に細かい毛がたくさん生えていたのでその理由を知りたくて少し細かく調べました。

まずは花の中を見るために花冠を縦に切って開いてみました・・

すると花の奥の方まで毛がたくさん生えているのが分かりました。雄しべは5本で、細長い雌しべは2本ありました。その根元の方を顕微鏡で観察すると1本に合着しているのが分かりました。蜜が溜まっているのは雄しべ雌しべの根元であるため、2本の細長い雌しべを独立させておくと蜜を吸いに来た虫に傷つけられてしまうかもしれません。それを防ぐため合着させ　まとまりよく丈夫にしていると推測できます。

細長い雌しべを顕微鏡で見てみると・・

透明の粒のように見える乳頭状突起がたくさん並んでおり、白く見える花粉が多数付着しているのが観察できました。乳頭状突起は合着部分近くまで続いており、花粉のキャッチは、雌しべの先端付近だけではなくてもっと幅広い領域で行われていることが窺えました。

次に花の中にある毛を顕微鏡で見てみると・・

先端が球になった細かな毛がたくさん生えていました。毛の先端は透明性があっていかにも粘液が出ていそうですが、そうではありません。ガラス面にこの毛を擦り付けても汚れないので液状のものは何も分泌していないと見られます。もし粘液が出る毛であれば毛同士がくっついているはず。

次に、花冠の外側がビロード状に見えるのでこちらの構造にも関心がありましたので顕微鏡で観察してみると・・

透明な粒々がぎっしりと覆っていました。

それを横から観察すると・・

美しい！このように透明な粒々が数珠繋ぎになった毛が隙間なく並んでいるために白く見えることが分かりました。

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なぜ花冠の中に毛が多いのかについてなのですが正確なところは？？ただ構造から推測を膨らませるのは自由なので簡単に述べると・・

植物側から見てポリネーターとして花粉を運んで欲しいのは飛翔し運動能力のあるミツバチの類ということでしょう。アリでは移動距離が短く花粉拡散としては不十分なためシャットアウトしたいわけです。その方策の一つとして花冠内部に毛を密生させてアリに嫌がらせをしていると推測しました。先端が球状なのは、そうすることでまとわり、絡みつきやすくなるから。より力の強いミツバチは毛を物ともせずに花冠内部に侵入できるので、この毛がポリネーターの選別に一役買っていると予想。証拠を示すなら、毛を抜いたヘクソカズラと正常のものを並べてどんな虫が入り込むかを観察するといいかもしれません。私はそんなに根気の要りそうなことはやりませんけれども・・。

花冠外側の透明で美しい毛の存在意義はなんなのでしょうか。虫に食べられにくくしているとか、遠くからでも虫にアピールしているとかですか？全然分かりません。ちなみにヘクソカズラは、花も傷がつけば臭いです。

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ガガイモについても花の構造を観察しました。こちらは複雑で一筋縄では行かなかったのですがその分面白い構造をしていました。後日報告しますのでお待ちください。

きゅうり・褐斑病？で撤収

家庭菜園のきゅうり。8月下旬くらいから調子を落としていたのです。そのうちの一株の葉にたくさんの病斑が！！が〜〜ん。

いつも汚い写真をうpしてごめんなさい。

ネットで調べたところ褐斑病らしいとわかりました。病原菌は、糸状菌のコリネスポラ カシコラだそうです。この菌は、紫蘇にもうつるらしい。5mくらいのところで青紫蘇を栽培しているので注意しておきたいと思います。

粘ればもう少し収穫できそうでしたが、秋冬野菜の準備もしなくちゃ、なので諦めて全株撤収することにしました。庭先でスペース狭いので仕方がない。

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今年の結果はというと4株育てて141本収穫、一株あたり35本でした。きゅうりを始めてから今年で９回目なのですが今までで一番良い成績でした。上手な方は一株で100本以上も収穫するそうなので、それと比べたらまだまだですね。ですが、私としては　これでも満足レベルです。過去にはつる割れ病になったりして5本/株という年もありましたからねぇ。出来悪いなぁと思っていたら、撤収の時に根がコブだらけだった年もありました。ネコブセンチュウにやられたんですね。今年はネマトリンエース使ったので幸い根は正常でした。小規模の家庭菜園ではちょっと手を出しにくい農薬なんですが、線虫駆除は大変なので導入したという次第。

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きゅうりって収穫ピークには取れすぎて困りますよね。かといって少なく育てると病気が蔓延した時に思ったほど収穫できないし・・。そういう問題があったので今までと栽培方法を変えてみたのですよ。農業系YouTube動画「科学的に楽しく自給自足ch」で解説の「つるおろし栽培」でこれらの問題を解決できるかなぁと。私の個人的感想を言うと　すごくよかったです！過去一番収穫数が多かったにも関わらず急に採れ過ぎて困ったということがありませんでした。摘心栽培よりバランスよく収穫できるのですね。側枝を全て除去するので整枝管理が簡単なため、下葉かきも忘れず行うことができました。それも良かったのか、最後に褐斑病になってしまった他は病気が出ませんでした。健康的な葉っぱで気持ちよく育てられたのはよかったかなぁと思いました。ただ、YouTube解説でも指摘あったのですが、つる下ろしだと実が取れる位置が地面近くになる問題。私もこの点が困ったので来年は主枝を１回摘心後に子づるをつる下ろししてみたいと思います。

葉の断面・ポーチュラカとマツバボタン

「ポーチュラカとスベリヒユとマツバボタン」シリーズの第5回目です。顕微鏡でポーチュラカとマツバボタンの葉の断面を観察したのでそれを報告します。

比較対象としてマツバボタンとよく似た肉厚の葉をもつマツバギクも調べました。マツバボタンとマツバギク（ハマミズナ科 デロスペルマ属）の断面構造に違いはあるのでしょうか。

最初にマツバボタンの葉の断面です。薄く切って顕微鏡で観察しました・・

　

マツバボタンの葉は細長い棒状で多肉質の葉を持っているので葉の断面も楕円状です。C4植物に特徴的なクランツ構造が見られます。葉の一周をぐるりと取り囲んだ感じ、二つ並んだところだけ見ると目玉模様？。中心の目玉の部分が維管束鞘細胞の葉緑体が集まった部分で、周りの放射状の緑の部分が葉肉細胞です。C4植物、クランツ構造などの語句の解説は一番最後にまとめてあります。

次に比較対象のマツバギクです。

今回用いたのは、花色が紅紫色の品種です。高温や乾燥に強く低温にも耐えて比較的丈夫な植物なので、各地の庭先や道路沿いに半野生化しているのをよく見かけると思います。葉はマツバボタンより太くてやや大型ですが雰囲気はそっくりです。

葉の断面はというと・・

このようにクランツ構造は見られず、葉緑体を豊富に含んだ柵状組織が外周を取り囲んでいました。マツバギクはC4植物ではなくC3植物なのでクランツ構造がありません。

次にポーチュラカの葉の断面です・・

ポーチュラカはマツバボタンと同じスベリヒユ科でクランツ構造を持っていますが、葉が平たいので一列に並んだ構造です。維管束鞘細胞の周りに葉肉細胞が一列放射状に並んでいるのがよくわかります。

次にC4植物として知られているトウモロコシの葉の断面です。たまたま家庭菜園でトウモロコシも育てていたのでこの葉も観察しました。

こちらのクランツ構造も密に並んでいるのがよくわかります。写真の上が葉の表側です。トウモロコシは葉の表側の方に毛が生えてザラザラしています。葉の上に乗っている丸い粒は花粉でしょうか？雄花が終わってだいぶ経っていますが葉上に長期間とどまることもあるようですね。

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語句の説明

• クランツ構造について

C4植物の葉組織に特徴的な構造で、維管束を葉緑体を含む維管束鞘細胞が取り囲み、さらにその外側を１層の葉肉細胞が放射状に取り囲むという構造です。この構造が花冠に見えることからドイツ語の花冠を意味するクランツ（Kranz）と呼ばれています。

• C4植物

葉の内部で二酸化炭素を濃縮させる光合成様式です。この機能により光合成の律速段階になる二酸化炭素の供給量を増やせるので、光線の強い地域や乾燥で気孔を最大に開けられない状況でも光合成効率が高くなります。具体的には葉肉細胞で炭素3個の化合物のホスホエノールピルビン酸(PEP)に 二酸化炭素からの炭素を仮固定して炭素4個のオキサロ酢酸を生成します。炭素（C)が4個の化合物を作るところからC4植物と呼ばれています。その後、維管束鞘細胞に運ばれてそこで二酸化炭素が再放出され、維管束鞘細胞内の葉緑体でカルビンベンソン回路による炭酸固定に用いられるという仕組み。二酸化炭素を放出した炭素3個の化合物は再び葉肉細胞に戻されPEPとなって二酸化炭素を結合するのに用いられます。すなわち葉肉細胞は、二酸化炭素をどんどん維管束鞘細胞に送り続けてその濃度を上げられるので光合成効率が高められるのですね。

このように葉肉細胞と維管束鞘細胞の関係が強く水供給や物流にも都合の良い維管束周りにこの構造ができたのでしょう。

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今回、都合によりスベリヒユは観察しませんでした。おそらく、ポーチュラカと同じようなクランツ構造が観察できるはずです。特記することはないとは思いますが時間がある時に顕微鏡で見ておきますね。