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葉の展開は、植物が葉を大きくしたり枯れたりすることで周囲の空間を効率的に利用するプロセスです。このプロセスにより、植物は表面積の増加により自身のバイオマスを最大化することができます。表面積の増加により葉緑体がより多くの太陽光を吸収できるようになり、光合成速度が上昇します。また、葉の表面により多くの気孔が形成され、植物は二酸化炭素の摂取量を増やすことができます。[1] [2]
機構
まず、葉緑体、形成層、根などの感覚器官が光などの外部刺激を感知します。刺激は下流で生化学的イベントを引き起こし、葉の組織の拡大をもたらします。これが起こるプロセスは2つあります。浸透圧調節は一時的に葉を大きくする効果があり、壁の伸張性は時間の経過とともに葉を徐々に変化させ、永久的に葉を大きくします。[3]
浸透圧調節
赤色光は葉に当たり、光感受性カルシウムおよび塩化物イオンチャネルを介して植物細胞の細胞膜を脱分極させる。塩化物は細胞から出て、カルシウムが細胞に入る。この脱分極によりアポプラスト内のイオン濃度の浸透圧シフトが起こり、同時にアポプラスト溶質電位に基づく膨圧の上昇が起こり、細胞膜を横切る電気勾配が形成される。膨圧の上昇により細胞が膨張し、葉緑体が別の領域に移動できるようになり、すべての細胞が一度に集合的に膨張することで葉自体が大きく硬くなる。葉緑体の動きにより、以前は得られなかった光が到達して利用できるようになる。[3]
壁の拡張性
青色光は植物の葉に当たり、下流のプロトンポンプを活性化させます。その結果、細胞壁のpHが低下します。この低下は、エクスパンシンと呼ばれる膜結合タンパク質と相まって、アポプラスト膜の可塑性を高めます。この可塑性により、細胞分裂中により多くの細胞領域が作成され、標準サイズの細胞が追加されるにつれて葉が拡大します。全体的な細胞小器官と細胞領域の増加により、より多くの気孔が形成され、より多くの光が利用されます。[3]
自然の中で
植物の種類によって成長速度は異なります。ゆっくり成長する植物は、エネルギーを節約するために葉面積を小さくすることを優先する傾向があり、近くに過剰な光がある場合にのみ葉を消費します。これは光が乏しいためで、成長が遅いため、成長の早い植物が十分な光を提供する高さに到達できないためです。対照的に、成長の早い植物は常に光を浴びているため、葉が大きくなっています。[4]葉のサイズが異なるため、両方のタイプの植物は異なる生態学的ニッチにありながら自然界で共存することができ、特定の樹冠層が非常に不均一になる傾向がある理由を説明しています。[5]
参照
参考文献
- ^ Pantin F.; Simmonneau T.; Rolland G.; Dauzat M.; Muller B. (2011). 「葉の展開の制御：代謝から水力への発達的転換」.植物生理学. 156 (2): 803–815. doi :10.1104/pp.111.176289. PMC 3177277. PMID 21474437.
- ^ Hsiao TC (1973). 「水ストレスに対する植物の反応」. Annual Review of Plant Physiology . 156 : 519–570. doi :10.1146/annurev.pp.24.060173.002511.
- ^ abc Volkenburgh, EV (1999). 「葉の展開 - 統合的な植物行動」.植物、細胞、環境. 22 (12): 1463–1473. doi : 10.1046/j.1365-3040.1999.00514.x .
- ^ Poorter H.、van der Werf A. 編、Lambers H.、Poorter H.、Van Vuuren MMI (1998)。「RGR の固有の変動は、低放射照度では LAR によって、高放射照度では NAR によって決定されるか? 草本種のレビュー」生理学的メカニズムと生態学的結果: 309–336。
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ ランバーズ H.;貧しいH.;ヴァン・ヴーレンMMI (1998)。 「植物の成長における固有の変動」。オランダ。