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篩要素は、光合成中に生成さ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管の機能にとって重要な特殊な細胞である。篩要素は師管内の主要な伝導細胞である。伝導細胞は、特に長距離シグナリングのための分子の輸送を補助する。植物解剖学では、篩要素には主に2種類ある。伴細胞と篩細胞は分裂組織に由来し、分裂組織は植物の生涯を通じて活発に分裂する組織である。これらは、植物の水分伝導組織である道部の発生に似ており、道部の主な機能もまた植物の維管束系における輸送である。 [1]篩要素の主な機能は、チャネルとして機能することにより、植物を通じて糖を長距離輸送することである。篩要素は、壁に篩領域を含む細胞を細長くする。篩領域の孔により、隣接する細胞との細胞質接続が可能になり、光合成物質や組織の機能に必要なその他の有機分子の移動が可能になる。構造的には、それらは細長く、それらが位置する器官または組織と平行である。篩要素は通常、核を持たず、リボソームを全く含まないか、または非常に少数しか含まない。[2]篩要素には、篩管要素と篩細胞という2つのタイプがあり、構造が異なっている。篩管要素はより短く幅が広く、栄養素輸送のための面積が大きいのに対し、篩細胞はより長く幅が狭く、栄養素輸送のための面積が小さい傾向がある。これら2種類の篩要素の機能は同じであるが、篩細胞は裸子植物、非開花維管束植物に見られ、篩管要素は被子植物、開花維管束植物に見られる。[3]
発見
篩要素は、1837年に森林植物学者テオドール・ハルティヒによって初めて発見されました。この発見以来、篩細胞などの特殊な構成要素に重点が置かれるようになり、師管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。師管は、篩要素の発見後の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するという観点から、篩要素が師管内でどのように機能するかについて、複数の研究が行われてきました。[2]篩要素を介した師管の分析の例は、シロイヌナズナの葉の研究で実施されました。レーザー顕微鏡と蛍光マーカー（伴細胞と篩要素の両方に配置）を使用して生体内の葉の師管を研究することにより、伴細胞とコンパクトな篩管のネットワークが強調されました。篩要素と伴細胞のマーカーは、師管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]
ふるい細胞
篩細胞は、師管を形成しない、師管内にある長い伝導細胞である。篩細胞と篩管構成細胞の主な違いは、篩板がないことである。[1]篩管構成細胞は、通常、卵白細胞と関連しているため、篩管構成細胞よりも直径が非常に狭く、長さが長くなる傾向がある。 [4]篩管構成細胞が伴細胞と関連しているのと同様に、篩細胞は、有機物の輸送を助けるために卵白細胞に挟まれている。卵白細胞は、他の篩細胞と重なる端部を持つ長くて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、食物を貯蔵する。[5]卵白細胞は、器官内の機能組織である実質に接続することを可能にし、組織を安定させ、栄養素を輸送するのに役立つ。篩細胞は、被子植物が持つ伴細胞と篩部複合体を欠いているため、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、篩領域全体に均一に分布しています。篩管部分を持たず、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と裸子植物では、篩細胞の狭い孔が機能に不可欠です。[1]篩細胞の篩領域は小さいですが、それでも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、複数の細胞に分散しています。[2]
篩細胞に付随する蛋白細胞は、師管と実質の間で働きます。これらは実質と成熟した篩細胞を結び付け、細胞の輸送に関与します。組織や器官の機能に応じて、1つの篩細胞に属するこれらの蛋白細胞が多数存在する場合があります。[1]
篩細孔は、篩細胞が重なり合う領域でよく見られます。篩細胞の活動を観察するために、カロースのレベルを測定します。カロースは、これらの篩要素の両方に存在する篩細孔をブロックする働きをします。カロースが不足すると、篩要素がより活発になり、環境の変化に応じて篩細孔をより積極的に制御できることが示唆されます。[7]
農業におけるさらなる応用
植物の維管束系は植物細胞と植物内の器官の成長と発達に不可欠であるため、必要な炭水化物と高分子の輸送における篩要素の役割は大幅に拡大されています。これを農業に応用して、資源が植物のさまざまな部分に分配される方法を観察できます。原形質連絡は伴細胞を篩要素に接続し、柔組織細胞は篩管を植物内のさまざまな組織に接続できます。原形質連絡、伴細胞、篩管間のこのシステムにより、必要な代謝産物の送達が可能になります。農産物の収量は、拡散を最大化できる方法で師管内のこれらの特殊細胞の送達システムを最大化することで増加す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式の 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。シンク組織は、成長過程にあり、栄養素を必要とする組織です。ふるい要素がシンク組織に追加の栄養素を運ぶ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]
参照
参考文献
- ^ abcd 「Botany online: Supporting Tissues - Vascular Tissues - Phloem」。2007年8月7日。2007年8月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年5月21日閲覧。
- ^ abc Lamoureux, Charles H. (1975). 「被子植物と裸子植物の師管組織」.師管輸送. NATO 先端研究機関シリーズ. Springer, ボストン, MA. pp. 1–31. doi :10.1007/978-1-4684-8658-2_1. ISBN 9781468486605。
- ^ Lu, Kuan-Ju; Danila, Florence R.; Cho, Yueh; Faulkner, Christine (2018-03-25). 「壁の穴から植物を覗く - 原形質連絡の役割を探る」New Phytologist . 218 (4): 1310–1314. doi : 10.1111/nph.15130 . ISSN 0028-646X. PMID 29574753.
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- ^ Torode, Thomas A.; O'Neill, Rachel; Marcus, Susan E.; Cornuault, Valérie; Pose, Sara; Lauder, Rebecca P.; Kračun, Stjepan K.; Rydahl, Maja Gro; Andersen, Mathias CF (2018-02-01). 「師管-篩要素細胞壁における分岐ペクチンガラクタン：細胞力学への影響」.植物生理学. 176 (2): 1547–1558. doi :10.1104/pp.17.01568. ISSN 0032-0889. PMC 5813576 . PMID 29150558.
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