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34.5:

植物の基本的な解剖学。根、茎、葉

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Basic Plant Anatomy: Roots, Stems, and Leaves

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植物は動物よりも 単純な生物だと 考えられがちですが、動物と同じように 特殊な機能を持つ 器官や器官系を持っています。植物の大部分は、次の 2種類の器官系を持っています。シュート系と根系です。根は通常 地下に伸びています。根は植物を支え、地中から水分と 栄養素を吸い上げます。根系には主に 2つの種類があり、主根系とひげ根系と 呼ばれています。主根系では、発芽時に種子から 一次根が伸び、地面深くまで生長して 植物を支えます。さらに、小さな側根が 枝分かれして形成されます。ひげ根系では、一次根が 植物を支えるのは 苗の発育中だけです。後から、地中の茎から枝分かれした 細い根が大量に形成されます。不定根と呼ばれる この根は地中に 浅く網状に 広がって生長し、成熟した植物を支えます。シュート系に 含まれる器官は 生殖器官と 栄養器官の いずれかに分類されます。生殖器官には花、果実、球果があります。植物の繁殖方法は 非常に多岐にわたるため 必然的に、繁殖を行う 生殖器官にも 多様性があります。一方で、栄養器官には 必ず茎と葉が 含まれます。植物の茎は 葉、芽、花を 支える骨組みと なります。また、茎は光合成を最大限に 行うため、葉を配列させます。茎は、葉や枝が 繋がっている 節と呼ばれる部分と 節と節の間にある 節間と呼ばれる部分で 構成されています。葉柄と呼ばれる茎が 節に葉を繋ぎとめます。葉の末端部分は 葉片または葉身と呼びます。単葉は1本の葉柄に 1枚の葉片を持ち、複葉は1本の葉柄に 複数の葉片が 付いています。イネ科の植物などには 葉柄がありません。その代わりに、葉片が茎の 一部を直接包み込んでいます。光合成のほとんどは 葉で行われます。多くの葉片は、太陽光を 受ける面積を 最大化するため、薄く、平らな形をしています。

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植物の基本的な解剖学。根、茎、葉

維管束植物の主要器官は、根、茎、葉ですが、これらの構造は、異なる植物種の特定のニーズや環境に適応した、非常に多様なものになります。

根は地中にあることが多いですが、必ずしもそうではないです。気根とは、地上に出ている根のことです。蘭などの着生植物は、土に触れずに一生を終えることができます。また、イチジクやガジュマルのように、地面より上で発芽した後、下に向かって成長し、最終的には土壌に到達して宿主の植物を絞め殺すように見える気根もあります。

植物の中には、根に工夫を凝らして支えを増やすものがあります。板根もその一つです。板根は、土壌が栄養不足で、降雨により地表近くに水が豊富にある熱帯地方の樹木に多く見られ、浅い根を持つ大木を構造的に支えています。また、支柱根や指示根は、トウモロコシなどの根の浅い高木を支える改良根の一種です。茎の下の方の節から不定根(主根から発生しない根)として成長し、斜めに地面に到達して構造的な支えとなります。

植物の茎にはいくつかの機能があり、構造を提供したり、葉や芽、花を支えたりします。さらに、茎は光合成を最大化するために葉の向きを整える役割も果たしています。茎は、葉や枝が付く位置である節と、節と節の間にある茎の部分である節間から構成されます。

葉柄は、葉を節に固定するための茎です。

光合成の大部分を行うのが葉です。葉の形や大きさはさまざまですが、太陽の光を受ける面積を大きくするために、葉身は薄く平らな形をしていることが多いです。葉の末端部分は、葉身(ラミナ)と呼ばれます。単純葉は葉柄ごとに1枚の葉身があり、複葉は葉柄ごとに複数の葉身があります。イネ科の植物のように葉柄がないものもあります。その代わりに、葉身が直接茎の一部を包み込みます。

貯蔵容器としての根、葉、茎

根は食品の保存のために改良できます。ニンジンやビートなどの根っこは、デンプンを貯蔵するために大きくなります。茎や葉もデンプンを貯蔵するために改良することができます。ジャガイモのような塊茎は、地下で成長しますが、実際には改良された茎です。また、タマネギはデンプンを蓄えるために葉を改良したものです。

Suggested Reading

Atkinson, Jonathan A., Amanda Rasmussen, Richard Traini, Ute Voß, Craig Sturrock, Sacha J. Mooney, Darren M. Wells, and Malcolm J. Bennett. “Branching Out in Roots: Uncovering Form, Function, and Regulation.” Plant Physiology 166, no. 2 (October 1, 2014): 538–50. [Source]