なぜ植物は栄養状態がよくなると、葉っぱが増えるのか？

植物の生存戦略を支える幹細胞

人間はたくさん栄養を取ったからといって、臓器や手足などの器官（特定の機能を持った部分）が増えたりはしません。一方、植物は栄養状態や環境に合わせて葉や花、根など必要な器官を柔軟に増やして、バランスの取れた最適な体を作り出せます。
これは、動物と違って動けない植物が、動物とは異なる生存戦略を持っているからです。そのカギは、さまざまな種類の細胞に分化できる幹細胞の仕組みにあります。近年、その詳しい仕組みがわかってきました。

成長を促す「サイトカイニン」

植物の幹細胞は主に茎や根の先端などにあり、必要に応じて新しい葉や根に分化します。それを制御するのが「サイトカイニン」という植物ホルモンです。サイトカイニンは地上部の成長を促し、逆に根の成長を抑制する作用があります。
サイトカイニンは、根から吸収した窒素栄養の量がシグナルとなって、主に根で合成され、道管や篩管を通って体全体に運ばれます。

体の形をコントロールする仕組み

さらに最近の研究では、葉を増やし、成長させる仕組みが解明されました。
「tZ」という種類のサイトカイニンが、茎の先端の幹細胞とその周りの細胞の働きを促すことが知られています。tZになる前の前駆体「tZR」も同時に道管で運ばれますが、茎の最先端に到達できるのはtZRのみで、tZはその手前でブロックされます。tZRはそこでtZに変化して、幹細胞とその周りの細胞の働きを活性化し、最終的に葉への分化を促すのです。栄養の増加に応答して量が増えるのはtZRなので、栄養が増えると葉の枚数が増えるようにコントロールされます。一方、道管で運ばれるtZは、葉の大きさの維持に関わっていました。このように「植物に養分を与えるとよく育つ」という当たり前に思われる現象の裏では、さまざまな遺伝子や分子が緻密に働いていることが明らかになりました。
こうした植物が体を作る仕組みの解明は、将来的に農作物の効率的な育成にも役立つ可能性があり、農業に貢献すると期待されています。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

名古屋大学農学部応用生命科学科植物情報分子研究室教授榊原均先生

研究室

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

植物生理学、植物栄養学

先生が目指すSDGs

メッセージ

高校までの「学習」はこれまでにわかっていることを学ぶものですが、「研究」というのは未知のことを明らかにするものです。それが「学習」と「研究」の違いです。研究者には、誰も知らなかったことを自分が発見できる喜びがあります。その過程はとても面白くて、取りつかれる人が多いです。世界にはまだ、わかっていないことが山のようにあり、誰でも研究者になれる可能性はあります。興味のあることがあれば、その好奇心を忘れずに、研究者になる選択肢を常に心のどこかにおいて、大学に進んでください。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？
先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

名古屋大学に関心を持ったあなたは

名古屋大学は、研究と教育の創造的な活動を通じて、豊かな文化の構築と科学・技術の発展に貢献してきました。「創造的な研究によって真理を探究」することをめざします。また名古屋大学は、「勇気ある知識人」を育てることを理念としています。基礎技術を「ものづくり」に結実させ、そのための仕組みや制度である「ことづくり」を構想し、数々の世界的な学術と産業を生む「ひとづくり」に努める風土のもと、既存の権威にとらわれない自由・闊達で国際性に富んだ学風を特色としています。この学風の上に、未来を切り拓く人を育てます。