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栄養繁殖（栄養増殖、栄養増殖、クローンとも呼ばれる）は、植物で起こる無性生殖の一形態であり、親植物の断片や挿し木、または栄養繁殖体と呼ばれることもある特殊な生殖構造から新しい植物が成長するものである。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
多くの植物は自然にこの方法で繁殖しますが、人工的に誘発することも可能です。園芸家は、栄養繁殖体を用いて植物を複製する無性繁殖技術を開発してきました。繁殖の成功率と難易度は大きく異なります。 単子葉植物は通常、維管束形成層を持たないため、繁殖がより困難です。
植物繁殖とは、種または栽培品種の植物の繁殖の過程であり、有性生殖または無性生殖のいずれかである。これは、 葉、茎、根などの植物の栄養器官を使用して新しい植物を生産することによって、または特殊な植物の栄養器官からの成長によって起こる。[ 4 ]
多くの植物は栄養繁殖によって繁殖するが、その方法のみで繁殖することはまれである。栄養繁殖は進化的に有利ではなく、遺伝的多様性を許容せず、植物に有害な突然変異を蓄積させる可能性がある。[ 5 ]栄養繁殖は、種子生産による繁殖よりも単位資源あたりの子孫を多く生産できる場合に有利となる。 [ 6 ]一般的に、植物の幼植物は栄養繁殖によって容易に増殖できる。[ 7 ]
ほとんどの植物は通常は有性生殖を行うが、多くの植物は栄養繁殖も可能であり、ホルモン処理によって栄養繁殖を誘導することもできる。これは、多くの植物組織に細胞分化能を持つ分裂組織細胞が存在するためである。
栄養繁殖は通常、クローン法と考えられています。[ 8 ]しかし、トゲのないブラックベリー（Rubus fruticosus ）の根挿しは、遺伝的にトゲのある細胞から発生する不定芽のため、トゲのあるタイプに戻ります。トゲのないブラックベリーはキメラであり、表皮層は遺伝的にトゲがなく、その下の組織は遺伝的にトゲがあります。[ 9 ]
接ぎ木は、実生を台木として使用するため、完全なクローン作成方法ではないことが多い。その場合、植物の上部のみがクローンとなる。一部の作物、特にリンゴでは、台木は栄養繁殖されるため、穂木と台木の両方がクローンであれば、接ぎ木全体がクローンとなる。無融合生殖（無胞子生殖と複胞子生殖を含む）は、受精を伴わない生殖の一種である。顕花植物では、受精していない種子、または花の代わりに成長する小植物が作られる。ヤナギタンポポ（ Hieracium）、タンポポ（Taraxacum）、一部の柑橘類（Citrus ）、ケンタッキーブルーグラス（ Poa pratensis ）などの多くのイネ科植物はすべて、この無性生殖の形態を使用する。ニンニクでは、花の代わりに鱗茎が形成されることがある。
分裂組織は無性生殖を可能にする。通常、茎、葉、茎や根の先端に存在し、絶えず分裂する未分化細胞から構成され、植物の成長を可能にし、植物組織系を生み出す。分裂組織の継続的な分裂能力により、栄養繁殖が可能となる。[ 10 ]
栄養繁殖を可能にするもう一つの重要な能力は、茎や葉などの植物の他の栄養器官から発生する不定根を発達させる能力です。これらの根は、他の植物の体の一部から新しい植物を発達させることを可能にします。[ 11 ]
栄養繁殖にはいくつかの利点があり、主な利点は、生産される子孫が親植物のクローンであることです。植物が好ましい形質を持っている場合、その有利な遺伝情報を子孫に伝え続けることができます。商業栽培者にとって、特定の植物をクローン化して作物の一貫性を確保することは経済的に有益です。[ 12 ]栄養繁殖により、植物は花やその後の種子や果実などの有性生殖器官を生産する費用のかかる複雑なプロセスを回避することもできます。[ 13 ]優れた品種を開発することは非常に難しいため、農家は、たとえばユリで望ましい形質を開発したら、接ぎ木や芽接ぎを使用して、新しい品種の一貫性と商業レベルでの生産の成功を確保します。しかし、多くの斑入り植物に見られるように、これは常に当てはまるわけではありません。多くの植物は実際にはキメラであり、挿し木は親細胞系統の1つまたは一部の特性のみを反映している可能性があるためです。栄養繁殖によって、植物は未熟な苗の段階を飛ばして、より早く成熟段階に到達することができる。 [ 14 ]自然界では、これにより植物が成熟に成功する確率が高まり、商業的には、作物の転換が速くなるため、農家は時間と費用を大幅に節約できる。[ 15 ]
栄養繁殖は生物学のいくつかの分野で研究上の利点があり、植林に関しては実用的な用途があります。森林遺伝学者や樹木育種家による栄養繁殖の最も一般的な用途は、選抜された樹木から遺伝子を都合の良い場所（通常は遺伝子バンク、クローンバンク、クローン保管果樹園、または種子果樹園と呼ばれる）に移動させ、そこで遺伝子を組み換えて系統のついた子孫を作ることです。[ 15 ]
いくつかの分析によると、栄養繁殖は植物種が侵略的になる可能性を高める特性である。栄養繁殖は有性繁殖よりも速いことが多いため、「個体数を急速に増加させ、（火災や洪水などの）撹乱後の回復に貢献する可能性がある」。[ 16 ]
栄養繁殖の大きな欠点は、種の遺伝的多様性を阻害し、作物の収量減少につながる可能性があることである。[ 17 ] [ 18 ]植物は遺伝的に同一であるため、すべて病原性植物ウイルス、細菌、真菌に感染しやすく、作物全体を壊滅させる可能性がある。[ 19 ]
自然な栄養繁殖は主に草本性および木本性の多年生植物に見られるプロセスであり、通常は茎の構造的変化を伴いますが、植物の水平方向の地下部分（茎、葉、根など）は植物の栄養繁殖に寄与する可能性があります。栄養繁殖によって生存し、著しく増加する植物種のほとんどは、定義上ほぼ多年生です。これは、一年生植物の種子のように、栄養繁殖のための特殊な器官が季節的に厳しい環境を生き延びるのに役立つためです。長期間にわたって個体の栄養繁殖によってある場所に存続する植物は、クローンコロニーを構成します。
ある意味では、このプロセスは生殖ではなく、個体の生存とバイオマスの拡大のプロセスである。個体生物が細胞分裂によって大きくなり、そのままの状態を保つ場合、そのプロセスは「栄養成長」と呼ばれる。しかし、栄養繁殖では、結果として生じる新しい植物は、遺伝的側面を除いてほぼすべての点で新しい個体である。このプロセスが老化時計をリセットするように見えることは非常に興味深い。[ 20 ]
前述のように、植物は人工的にも自然にも栄養繁殖します。自然な栄養繁殖の最も一般的な方法は、成熟した植物の特殊な構造から新しい植物を発達させることです。茎や葉など、根以外の植物構造から生じる不定根に加えて、変形した茎、葉、根は、植物が自然に繁殖する能力において重要な役割を果たします。栄養繁殖を可能にする最も一般的な変形した茎、葉、根は次のとおりです。[ 21 ]
匍匐茎とも呼ばれるランナーは、地下茎とは異なり、土壌表面直下の既存の茎から生える変形した茎です。増殖すると、変形した茎の芽から根と茎が生えます。これらの芽は、地下茎にある芽よりも間隔が広くなっています。[ 22 ]
球根は茎の膨らんだ部分で、その中に新しい植物の中心芽があります。通常は地下にあり、新しい植物に栄養を与えるふっくらとした層状の葉に囲まれています。 [ 23 ]
塊茎は茎または根から発達する。茎塊茎は栄養分を蓄えるために肥大化した根茎または匍匐茎から成長し、根塊茎は栄養分を蓄えるように変化した根から増殖し、大きくなりすぎて新しい植物を生み出す。[ 22 ]
球茎は、栄養分を肉厚で固い茎組織に蓄え、紙のような葉に囲まれた、肥大した地下茎です。球茎は中心部が固い組織で構成されているのに対し、鱗茎は層状の葉で構成されている点で、球根とは異なります。[ 24 ]
小植物体は、葉縁の分裂組織から発生する小さな構造物で、最終的には根を発達させ、生育していた葉[ 26 ]または地上茎[ 27 ]から脱落します。
子株を利用する植物の例としては、多数の子株を持つことから「千の母」として知られるカランコエ・ダイグレモンティアナや、一般的な観葉植物であるハンギングスパイダープラント（子株「スパイダーレット」を生産する）などが挙げられる。
ケイキは、いくつかのラン属の栄養茎や花茎に発生する追加の側枝である。[ 14 ]
ケイキ（子株）を利用する植物の例としては、ファレノプシス属、エピデンドラム属、デンドロビウム属などのラン科植物が挙げられる。
アポミクシスとは、減数分裂や受精を伴わずに種子を介して無性生殖を行い、母系由来のクローン子孫を生み出す過程である。[ 28 ]
望ましい特性を持つ特定の品種の栄養繁殖は非常に一般的な方法です。農家や園芸家は、望ましい品質のより良い作物を生産するためにこれを使用します。人工栄養繁殖の最も一般的な方法は次のとおりです。[ 21 ]
挿し木とは、植物の一部、通常は茎や葉を切り取って植えるものです。挿し木からは不定根が生え、やがて新しい植物が育ちます。通常、挿し木は成長を促すために植える前にホルモン処理されます。 [ 29 ]
接ぎ木とは、穂木、つまり目的の挿し穂を、地面に根付いたままの台木と呼ばれる別の植物の茎に取り付けることです。最終的に両方の組織系が接ぎ木または統合され、接ぎ木された植物の特性を持つ植物が発達します[ 30 ] 。例：マンゴー、グアバなど。
取り木とは、植物の枝や茎を曲げて地面に触れさせ、土で覆うプロセスです。不定根は、植物の地下部分（層と呼ばれる部分）から発生します。この栄養繁殖の方法は、自然界でも起こります。同様の別の方法である空中取り木は、木の枝を削って植え替え、木に成長させるものです。例としては、ジャスミンやブーゲンビリアなどがあります。[ 31 ]
吸枝は成長して、親株に付着した密生したマット状になります。吸枝が多すぎると収穫量が減るため、余分な吸枝は剪定され、成熟した吸枝は新しい場所に移植されて新しい植物に成長します。[ 32 ]
組織培養では、植物細胞は植物のさまざまな部分から採取され、滅菌された培地で培養および育成されます。カルスとして知られる発達した組織の塊は、ホルモンを豊富に含む培地で培養され、最終的に小植物に発達し、その後植え付けられ、最終的に成長した植物に成長します。[ 12 ] [ 33 ]
オフセットとは、単一の稈の下部で、その基部に地下茎軸と根が付いている部分を指します。これらを植えることは、竹を繁殖させる最も便利な方法です。