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塊茎は、植物が栄養分を貯蔵する器官として利用する肥大化した構造の一種で、茎や根から派生したものです。塊茎は植物が多年生（冬や乾燥した時期を生き延びる）になるのを助け、エネルギーと栄養分を供給し、無性生殖の手段にもなります。[ 1 ]
茎塊茎は、肥厚した根茎（地下茎）または匍匐茎（生物間の水平方向の連結部）として現れます。例としては、ジャガイモやヤムイモなどがあります。根塊茎という用語は、サツマイモ、キャッサバ、ダリアなどのように、変形した側根を指します。
この用語はラテン語のtuberに由来し、「しこり、隆起、または腫れ」を意味します。[ 2 ]
一部の著者は塊茎の定義を茎から派生した構造に限定しているが[ 3 ] 、他の著者は根から派生した構造にもこの用語を適用している[ 4 ]。
茎塊茎は、肥厚した根茎または匍匐茎から形成されます。塊茎の上部からはシュートが出て、典型的な茎と葉に成長し、下部からは根が生えます。これらは親植物の側面に形成される傾向があり、多くの場合、土壌表面近くに位置しています。地下塊茎は通常、成熟した植物から枝分かれしたシュートから発達する短命の貯蔵および再生器官です。子孫または新しい塊茎は、親塊茎に付着しているか、地下で発生する（地下起源の）根茎の先端に形成されます。秋には、新しい子孫塊茎を除いて植物は枯死します。子孫塊茎には、春に茎と葉を生成する新しいシュートを再生する優勢な芽が1つあります。夏には塊茎は腐敗し、新しい塊茎が成長し始めます。一部の植物は、種子のように機能する小さな塊茎または小塊茎も形成し、形態と大きさが実生に似た小さな植物を生成します。茎の塊茎の中には、球根ベゴニアのように長寿命のものもありますが、多くの植物の塊茎は、植物が完全に葉を出すまでしか生き残らず、その時点でしわくちゃの殻になってしまいます。
茎塊茎は一般的に、実生の胚軸部分が肥大化して形成されますが、時には胚軸の最初の1～2節と根の上部も含まれることがあります。塊茎は垂直方向に伸び、上部に1つまたは数個の栄養芽があり、下部の基部から繊維状の根が伸びています。塊茎は通常、長楕円形の丸みを帯びた形状をしています。
塊茎を持つベゴニア、ヤムイモ、[ 5 ] [ 6 ]シクラメンは、一般的に栽培されている茎塊茎です。ミグノネット（Anredera cordifolia ）は、高さ3.5～7.5メートル（12～25フィート）のつるに地上茎塊茎を形成し、塊茎は地面に落ちて成長します。シソ科のPlectranthus esculentusは、茎の基部から塊茎状の地下器官を形成し、塊茎1個あたり最大1.8kg （3ポンド15オンス）の重さになり、短い匍匐茎を生やした腋芽から塊茎が形成されます。[ 7 ]マメ科植物は一般的に茎塊茎の形成と関連付けられることはありませんが、 Lathyrus tuberosusはアジアとヨーロッパ原産の例であり、かつては作物として栽培されていました。[ 8 ]
ジャガイモは茎塊茎で、肥大した匍匐茎が肥厚して貯蔵器官に発達します。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]塊茎には、節や節間など、通常の茎のすべての部分があります。節は芽で、それぞれに葉痕があります。節または芽は、匍匐茎の付着点の反対側の端から始まり、塊茎の周りに螺旋状に配置されています。頂芽は、匍匐茎の付着点と塊茎から最も遠い地点に形成されるため、通常の茎と同じ頂芽優勢を示します。塊茎の内部は、肥大した柔組織のような細胞に貯蔵されたデンプンで満たされています。塊茎の内部には、髄、維管束帯、皮層など、あらゆる茎の典型的な細胞構造があります。
塊茎は1回の生育期間中に形成され、植物の多年生化と繁殖手段として利用されます。秋になると、植物の地上部は枯死しますが、塊茎は地下で冬を越し、春になると塊茎に蓄えられた養分を利用して新しい芽を再生します。塊茎から主茎が発達すると、塊茎に近い茎の基部から不定根と側芽が芽生えます。茎からは、長く伸びた茎である匍匐茎も生じます。匍匐茎は、オーキシン濃度が高い長日条件下で伸長し、匍匐茎からの根の成長を抑制します。新しい塊茎の形成が始まる前に、匍匐茎は一定の年齢に達していなければなりません。リポキシゲナーゼという酵素は、ジャガイモの塊茎の発達を制御するホルモンであるジャスモン酸を生成します。
ジャガイモを種から育てると、匍匐茎は容易に識別できます。植物が成長するにつれて、節から土壌表面付近に匍匐茎が伸びます。塊茎は土壌表面近く、時には地表に形成されます。ジャガイモを栽培する際には、塊茎を切り分けて土壌のより深いところに植えます。深く植えることで、植物が塊茎を形成する面積が広がり、塊茎が大きくなります。切り分けた塊茎からは芽が出て地表まで伸びます。これらの芽は根茎に似ており、地中で節から短い匍匐茎を伸ばします。芽が土壌表面に達すると、根と芽が出て、緑色の植物へと成長します。
塊茎、塊根、または貯蔵根は、貯蔵器官として機能するように肥大化した側根の一種です。塊茎の肥大部は、根の先端または中央に形成される場合もあれば、根全体に及ぶ場合もあります。そのため、起源は異なりますが、機能と外観は茎の塊茎と似ています。塊根を持つ植物には、サツマイモ（ Ipomoea batatas）、キャッサバ、ダリア、およびオモダカ属（Sagittaria）などがあります。
根塊は多年生器官であり、植物が活発に成長できない期間に栄養分を蓄える肥大化した根であり、それによって翌年への生存を可能にする。サツマイモに典型的に見られる二次根の巨大な肥大は、通常の根の内部および外部の細胞および組織構造を持ち、不定根と茎を生成し、それらもまた不定根を生成する。[ 12 ]
根塊茎には、節や節間はなく、葉も退化しています。古い植物に付着していた塊茎の近位端には、芽を出し新しい茎や葉に成長する冠組織があります。[ 13 ]塊茎の遠位端は通常、未変化の根を生成します。茎塊茎では順序が逆で、遠位端から茎が生成されます。塊根は2年周期で、植物は1年目に塊茎を生成し、生育期の終わりに茎はしばしば枯死し、新しく生成された塊茎が残ります。次の生育期には、塊茎から新しい茎が生成されます。新しい植物の茎が成長するにつれて、塊茎に蓄えられた貯蔵物質は新しい根、茎、生殖器官の生成に消費されます。残った根組織は、植物が次の世代の塊茎を再生するのと同時に死滅します。
ヘメロカリス・フルバ（オレンジデイリリー）と多くのデイリリーの交配種は大きな根塊を持ちます。H . fulva は地下匍匐茎[ 14 ]で広がり、その先端には新しい扇状の根が生え、そこから太い塊茎が生え、さらに匍匐茎が伸びます。 [ 8 ] [ 15 ]
根塊を持つ植物は、晩夏から晩冬にかけて、根塊を掘り起こして分け、それぞれの塊に植え替え用の根元組織が残っていることを確認することで増殖させることができる。
根菜は人間や野生動物にとって栄養豊富な供給源であり、例えばアヒルが食べるオニノヤガラ属の植物の根菜などが挙げられる。[ 16 ]