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篩管要素または篩管要素は、光合成中に作られた有機化合物を輸送する高度に組織化された組織である師部の機能に重要な特殊化された細胞です。篩管要素は師部の主要な導管細胞です。導管細胞は、特に長距離シグナル伝達のための分子の輸送を助けます。植物解剖学では、2つの主要なタイプの篩管要素があります。伴細胞と篩管細胞は、植物の生涯を通じて活発に分裂する組織である分裂組織から発生します。これらは、植物の導水組織である木部の発生に似ており、木部の主な機能は植物の維管束系での輸送でもあります。 [ 1 ]篩管要素の主な機能には、チャネルとして機能することによって植物を通して長距離にわたって糖を輸送することが含まれます。
篩管要素は、細胞壁に篩領域を持つ細長い細胞です。篩領域の孔は、隣接する細胞との細胞質的なつながりを可能にし、光合成物質や組織機能に必要なその他の有機分子の移動を可能にします。構造的には、篩管要素は細長く、存在する器官や組織と平行です。篩管要素は通常、核を持たず、リボソームもほとんど、あるいは全く含まれていません。[ 2 ] 2 種類の篩管要素、篩管要素と篩管細胞は、構造が異なります。篩管要素は短く幅が広く、栄養輸送のための面積が大きいのに対し、篩管細胞は長く幅が狭く、栄養輸送のための面積が小さい傾向があります。これら 2 種類の篩管要素の機能はどちらも同じですが、篩管細胞は裸子植物、つまり花を咲かせない維管束植物に見られ、篩管要素は被子植物、つまり花を咲かせる維管束植物に見られます。[ 3 ]
篩管要素は、1837 年に森林植物学者のテオドール・ハーティヒによって初めて発見されました。この発見以来、篩管細胞などの特殊な構成要素に重点が置かれるようになったため、師部組織の構造と生理機能がより重視されるようになりました。師部は、篩管要素の発見後、1858 年にカール・ネーゲリによって導入されました。それ以来、輸送機構として機能しているという観点から、師部における篩管要素の機能に関する多数の研究が行われてきました。 [ 2 ]篩管要素による師部の分析の一例として、シロイヌナズナの葉の研究が行われました。レーザー顕微鏡と蛍光マーカー（伴細胞と篩管要素の両方に配置）を使用して、葉の師部をin vivoで研究することにより、コンパクトな篩管を持つ伴細胞のネットワークが強調されました。篩管要素と伴細胞のマーカーは、師部細胞のネットワークと組織を研究するために使用されました。[ 4 ]
篩管細胞は、師部にある長い導管細胞で、篩管を形成しません。篩管細胞と篩管要素の主な違いは、篩管細胞には篩板がないことです。[ 1 ]篩管細胞は直径が非常に狭く、一般的にアルブミン細胞と関連しているため、篩管要素よりも長くなる傾向があります。[ 4 ]篩管要素が伴細胞と関連しているのと同様に、篩管細胞は有機物の輸送を助けるためにアルブミン細胞に挟まれています。アルブミン細胞は、他の篩管細胞の端と重なる端を持つ長く特殊化されていない領域を持ち、組織に栄養を与えるために栄養素を含み、食物を貯蔵します。[ 5 ]アルブミン細胞は、篩管細胞が器官の機能組織である柔組織に接続することを可能にし、組織の安定化と栄養素の輸送に役立ちます。篩細胞は、被子植物が持つ伴細胞や篩管構成要素の複合体を持たないため、裸子植物にも関連付けられています。 [ 6 ]篩細胞は非常に均一で、篩領域全体に均等に分布しています。その狭い孔は、篩管構成要素を持たず、分子を輸送するために篩細胞のみを持つほとんどの種子のない維管束植物や裸子植物の機能に必要です。[ 1 ]篩細胞の篩領域は小さいですが、植物内のさまざまな組織に物質を効果的に輸送するために、複数の細胞に分布しています。[ 2 ]
篩管細胞関連アルブミン細胞は、師部と柔組織の間で機能します。これらは柔組織と成熟した篩管細胞をつなぎ、細胞の輸送に関与します。組織や器官の機能に応じて、1つの篩管細胞に属するこれらのアルブミン細胞は多数存在する可能性があります。[ 1 ]
篩管孔は、篩管細胞が重なり合っている領域で非常に多く見られます。篩管細胞の活動を観察するために、カロースレベルが測定されます。カロースは、これら2つの篩管要素に存在する篩管孔を塞ぐ役割を果たします。カロースが不足しているということは、篩管要素がより活発であり、環境変化に応じて孔をより積極的に調節できることを示唆しています。[ 7 ]
植物の維管束系は植物細胞および植物内の器官の成長と発達に不可欠であるため、必要な炭水化物や高分子の輸送における篩管要素の役割は大きく拡大しています。これは、資源が植物のさまざまな部分に分配される様子を観察するために農業に応用できます。原形質連絡は伴細胞を篩管要素に接続し、柔細胞は篩管を植物内のさまざまな組織に接続することができます。原形質連絡、伴細胞、および篩管間のこのシステムにより、必要な代謝産物の供給が可能になります。拡散を最大化する方法によって師管内のこれらの特殊な細胞の供給システムを最大化することで、農産物の収量を増やすことができる可能性があります。被子植物の師管は、転写活性を変化させるのに役立つさまざまな形態のRNAをシンク組織に輸送する方法として篩管を使用できることが発見されています。シンク組織とは、成長過程にあり、栄養素を必要とする組織です。篩管要素が追加の栄養素をシンク組織に輸送することで、成長プロセスが加速され、植物の成長と発達に影響を与える可能性があります。時間の経過とともに、急速な成長は農業生産量の増加につながる可能性があります。[ 8 ]