開花の機構に関する生理学的研究（第3報） : カタクリの開花前後における花弁の呼吸の消長

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(1)Title. 開花の機構に関する生理学的研究（第3報） : カタクリの開花前後における花弁の呼吸の消長. Author(s). 沢田, 義康; 湊, 知興. Citation. 北海道教育大学紀要. 第二部. B, 生物学,地学,農学編, 23(2): 68-73. Issue Date. 1973-03. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/6311. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . ｌＶｏ，２３．２，Ｎｏ. ＩＢｉｄｏＵｎｉｖｅｉｉｏｎｌｊｏｕｒｎａｌｏｆＨｏｋｋａｉ）ｔｙｏｆＥｄｕｃａｔｒｓｏｎ（Ｓｅｃｔ. Ｍａｒｃｈｌ９７３. 開花の機構に関する生理学的研究第３報. カタクリの開花時における花弁の呼吸の消長について. 沢. 田. 康・湊. 義. 知. 興※. 北海道教育大学旭川分校生物学教室. ＹｏｓｈｉｙａｓｕＳＡＷＡＤＡａｎｄＴｏ，ｎｏｏｋｉ製虹ＮＡＴＯ：ＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｅｓｃａＩＳｔｕｄｉ. １ｏｎｔｈｅＮｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＢ１ｏｏｍｉｎｇＰａ・ｔ３ｉｉｏｎＲａｔｅｏｆＲｅｓｐｉｒａｔｆｔｈｅＰｅｔｏｎｏａＩ．ｏｎｔｈｅＶａｒｉａｔＤｕｒｉｎｇｔｈｅＢ１ｏｏｍｉｎｇＴｉｍｅｏｆＥγ“乾γｏ ’ ２Ｄｅｃｎｅ，７７卿”” ブαめｏ形α‘. ＳｕｍｍａｒｙＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔｌｉｉｇａｔｉｏｎｍａｙｂｅｓｕｍｍａｒｉｏｗｓｚｅｄａｓｆｏｌａｎｅｄｉｎｔｈｉｓｉｎｖｅｓｔ．Ａ１ｏｎｇｗｉ１１１ｉｉｋａｂ１ｈｔｈａｔｔｈｔｈｅｍａｔｕｒｆｔｔｔｙｏｆａｏｗｅｒｂｕｄｓｅｓｅｃａｅａｓｅｒｏｗａｅｍａｒｒｏｐｙｐｇ，，ｄａｙｄｈｄｌｂｌｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒａｎｄｌｏｗｅｒｐａｒｔｓｏｆｐｅｔａｌｓｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｕｌｔｅｏｏｍａｙａｎｂｅｆｉｉｆｋｂｌｈｂｏｒｅｉｄｅｏｆｔｈｅｐｅｔａｌｓｅｃａｍｅｒｅｍａｒａｅ，ａｎｅｘｐａｎｓｏｎｏｔｅｎｎｅｒｓ１，. ．Ａ１ｏｎｇｗｉｉｉｋａｂｌｅｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐ‐ ｔｈｔｈｅｍａｔｕｒｔｔｙｏｆｂｕｄｓａｌｓｗａｓｏｎｏｆｐｅｔａｒｅｍａｒ，ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ．２．. ３．. ｏｎｔｈｅ７ｔｌｌｈｄａｙｂｅｆｏｒｅｆｕｌｌｂｌｏｏｎ．ｄａｙ，ｔｈｅｏｓｎ，。ｔｉｓｏｆｔｈｅｃｖａｌｕｅｓｏｆｅｐｉｄｅｒｍａｌｃｅ. ｆｔｈｅｐｅｔａｌｓｗｅｒｅｔｈｅｈｖａｒｉｏｕｓｐａｒｔｓｏｉｇｈｅｓｔ．. ｏｎｂｌｏｏｍｉｎｇｄａｙ，ｔｈｅｏｓｍｏｔｉｃｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｅｐｉｄｅｒｍａｌｃｅｄｅｏｆｔｈｅｐｅｔａｌｓｉｌｌｓｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｓｈａｒｐｌｙａｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｉｄｅｔｈｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｏｕｔｅｒｓ．. ４．Ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ７ｔｉｉｈｄａｙｂｅｆｆｏｒｅｆｕｌｌｂｌｏｒｅａｎｄｔｈｅｄａｙｂｅｏｏｍｄａｙ，ｔｈｅｒｅｓｐｒａｔｏｎｒａｔｅｆｔｈｅｐｅｔａｌｓｓｈｏｗｅｄａｔｅｎｄｅｎｃｙｔｏｄｅｃｒｅａｓｅ．ｏ. ｏｎｆｌｂｌｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅｐｅｔａｌｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｒｅｍａｒｋａｂｌｙ．Ａｔｔｈｉｓｔｉｍｅｏｏｍｄａｙ，ｔｈｅｒｅｓｐｉｒａｔｕｌ，. ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｎｔｈｅｏｕｔｅｒｓｉｄｅ．. １．. 緒. 言. ‐なわれる種類のカボチャと，夕方の短時間内に行なわれる前報において，開花が極めて早朝に行ュゥガオの開花機構について調べ，開花の急激な進展の起こった時期に，花弁外側に比して内側各. 部に顕著な伸長と，浸透価の急激な低下が起こり，花弁の呼吸量は急激に増加したことを報告し４）た．８ ’ ．本実験では，早春開花する植物で花雷の顕著な伸長の後，花弁の展開反転が起こり満開に達するカタクリの開花機構について調べ，開花前後における花弁各部の伸長状況を明らかにするとともに，花弁の呼吸量の消長について調べ興味ある結果を得たのでここに報告する，本研究に際し御指導ならびに論文の御校閲を賜った北海道大学名誉教授田川隆先生に深謝の意を表する．また実 ※北海道教育大学旭川分校生物学教室研究生.

(3) . 第２３巻第２号. 北海道教育大学紀要（第２部Ｂ）. 昭和４８年３月. 験にあたっては北海道教育大学旭川分校生物学教室大橋俊規氏印牧健二氏佐渡千恵子氏より御，，協力を得た，. . ２．実. 験. 方. 法. Ａ）供試材料. 実験材料としては， βγ”ねγの綿ｚ〃” 声Ｐの諺ｃ〃“ Ｄｅｃｎｅｚ．（カタクリ）を用いた，. Ｂ）実験方法. まず，カタクリの開花状況については第２図に示した開花前後の各時期における花弁の部位別，. . ・花花花. 第１図カタクリの花弁における浸透価及び呼. 吸量測定部位. 第２図カタクリの開花日前から開花当日満開時に至る開花状況. 生長を調べるため，開花７日前の花弁内側及び外側に縦５ｍｍ，横０２ｍｍ．間隔に印を付け，開花１日後に至るまでの各時期に調査した，つぎに花弁の水分含量の変化を調べるために開花前後の各時期より花弁上部組織８０～９ｏｍｇを試料として採取しこの試料について乾物量を測定し水分含，. 量を算定した（第１図参照）．また花弁水分含量の消長と密接な関係のある花弁の浸透価の消長についても調べた，すなわち，花弁の浸透価の測. 定にあたっては，花弁水分含量を測定した各時期に花弁内側及び外側の）によって調べた（第１図参照）さらに花弁上部，中部及び下部の表皮細胞について前報の方法３，の呼吸量の測定には，開花前後の各時期の花弁内側及び外側の上部より表皮細胞を約ｌｃｍ２試料と５２４ｍｏｌ溶液中で，して剥離し，開花７日前及び開花６日前の試料についてはｐＨ６．．，薦糖濃度０開花５日前，開花３日前，開花２日前及び開花１日前の試料についてはｐＨ６２２ｍｏｌ５．，薦糖濃度０，. 溶液中で，開花当日の試料についてはｐＨ６５０２ｍｏｌ溶液中及び開花１日後の試料に．，，薦糖濃度０Ｈ６５０２０ｌ０ついてはｐ，，薦糖濃度，ｍｏ溶液中で２吸水量を２５０Ｃでワールブルグ標準検圧法によ／生重量ｇ／６０分で示した．って測定し， ”１０２. ３．実験結果及び考察ａ，開花前後における花弁の外部形態の変化について前報において，カボチャ及びュウガオの開花について調べ，カボチャでは早朝，ュウガオでは夕刻の極めて短時間内に花弁内側の各部に急激な伸長が起こり開花が急激に進展し満開に達し開花が完了することを報告した．カタクリは早春に開花する植物であるが，カボチャ及びュゥガオと異なり満開後開花し翌日再び開花する，そこで本実験では，カタクリの開花７日前の花弁内側及び外側に縦５ｍｍ～横０，２ｍｍ間隔に印をつけ，花弁の開花前後における部位別生長について調べた（第３図，第４図参照），すな ′にｎ、.

(4) . . . . 血. わち. あｉＩＢｉｏｎ（ＳｅｃｉｉｄｏＵｎｉｔｔＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｏｋｋａ）ｏｎｌｓｖｅｒｙｏｆＥｄｕｃａｔ. . ＶＯＬ２３．２，Ｎｏ. . ｏｏ限磯慨 . . . 開５ . れ. . ７，カタクリの花蓄は開花日前か. . ら顕著な伸長を示した．この時期から開花３日前では，花弁内側に比して外側に顕著な縦幅，横幅の伸長が起こっ. 帆. 伽. 倣開花. 琴崎. １日前. Ｍａｒｃｈｌ９７３. . た．. とくに，この時期では花弁外側の先端部及び基部が顕著に伸長した，このことから，開花７日前から３日前に起. 開花当日. こった花奮の顕著な伸長は，花弁外側図駆力タに弁の、第３図カタクリの開花前後における花弁外側の部位別生長部の著しい伸長によるの先端部及び基瓜跳ｍｍ筆札番歩ナ鯛ものと思われる．またこの時期では花第. 岬０６０ . . . 弁内側に比して外側の伸長度が大であった事から，花奮は外側から内側へ轡. 乃. . . . . ノ開花日当開. 曲するものと思われる．その後，花藷の熟度が顕著に増加した．開花３日前. から開花１日前では . 第４図カタクリの開花前後における花弁内側の部位別生長. ，花弁外側に比して内側の先端部及び下部が顕著に伸長した，また花弁内側及び外側に著しい横幅の増加が起こった，すなわち，花. 奮の熟度の増加に伴って，花弁外側に比して内側先端部及び基部が顕著に伸長するため，花黄は各花弁の結合した先端部より裂開するものと思われる．開花が顕著に進展した開花当日では，奮の各. 時期に比して花弁内側が急激に伸長した．とくに花弁内側上部，先端部及び下部が顕著に伸長した．ト側にまた花弁内側中部に顕著な横幅の増加が起こる事によって花奮は膨らみを増し，同時に花弁タ比して内側の先端部，上部及び下部の著しい伸長によって花弁が展開反転し満開に達するものと思われる．満開後，カタクリは開花したが開花１日後では花弁内側に比して外側の各部が著しく伸長した．また花弁外側に比して内側各部の横幅が著しく増加した，これは，満開後花弁内側に比して外側の著しい伸長によって，満開時に反転していた花弁が外側から内側へ雪曲することによって開花するものと思われる．また花弁外側に比して内側の中部の横幅が著しく増加した事から満開後開花した花は蓄の時期に比して著しく膨らみをもつものと思われる．. ｂ．開花前後における花弁水分含量及び浸透価の消長カボチャ及びュゥガオでは，開花の急激な進展に伴い花弁各部の細胞が他組織からの著しい吸水４）既に，カタクリでは開花３日 ’ によって伸長し，浸透価の急激な低下が起こった事を報告した，３前から開花当日にかけて花弁外側に比して内側各部に縦幅と横幅が顕著に伸長することを明らかに. した，そこで本実験では，カタクリの開花前後の各時期における花弁の水分含量の消長について調べるとともに，これと関連のある花弁内側及び外側の表皮細胞の浸透価の消長について調べた（第５図，第６園，第７図，第１表，第２表参照）．４％であった．その後花奮の熟まず花弁の水分含量の消長についてみると，開花５日前では６５．度の増加に伴って水分含量は増加傾向を示した．花弁内側各部の著しい伸長が起こり開花が急激に. 進展した開花１日前から開花当日に至る時期では，水分含量は奮の時期に比して顕著に増加した，この時期には花弁の急激な伸長が起こった事から，開花の急激な進展に伴う花弁の伸長は，この時期の花弁の急激な吸水による水分含量の著しい増加と密接な関係がある如く思われる．満開後花弁.

(5) . ３巻第２. 第２号. 北海道教育大学紀要（第２部Ｂ）. 昭和４８年３月. 開花状態. 第５図カタクリの開花前後における花弁水分水分含量の変化ｏ一一一ｏ花弁上部表皮細胞．÷÷◆ 花弁中部表皮細胞Ｏ－－一〇花弁下部表皮細胞. ７別. ．開５日前. 開花３日前開花状態. 開花開花－日前当日. 開花ー日後. ６図カタクリの開花前後にくける花弁外側表皮細胞の浸透価の消長Ｏ一一一Ｏ花弁上部表皮細胞．÷÷→ 花弁中部表皮細胞０－－一〇花弁下部表皮細胞浸透価. 別. ５日前. ３日前開花状態. ー日前当日. １日後. 第７図カタクリの開花前後における花弁内側表皮細胞の浸透価の消長.

(6) . 第１表カタクリの開花前後における花弁水分含量の変化. 開花状態. 花弁水分含量. 開花５日前. ４％６５，. 開花３日前. ６７２，. 開花１日前. ９８１．. 開花当日. ８８３，. 後開花１日．. ＮＭ１ａｒｃｈｌ９７３. ｉｉｉｉｄｏＵｎｉｔｊｏｕｒｎａｌｏｆＨｏｋｋａｏｎｌ工Ｂ）ｏｎ（ＳｅｃｔｓｖｅｒｙｏｆＥｄｕｃａｔ. １ＶＯ，２３．２，Ｎｏ. ９０７．. 第２表カタクリの開花前後における花弁表皮細胞の浸透価の消長. ＼＼＼＼＼測定部位き部位開花状態. ＼＼＼上. 開花、７日前開花５日前. 花弁外側表皮細花弁外側表皮細胞. 花弁内側表皮細胞部中. 部下. 部上. 部中. 部下. 部. 霊雛霧雛需喜憂５１５，４７０．. 開花３日前. １８５．. ４０５．. ５１８．. ４７０，. ５３８．１５．５. 開花１日前. ４５０，. １８５．. ４９５．. ４４８．. ４７０．. ４７０．. 開花. １１３．. １５８．. ５８１．. ９００．. １３４．. １５７．. ０９０，. ０９０．. ０９０，. １１２．. 当日. 開花１日後. ５６３．. ５４０．. ５４０，. ５１５，. ０９０，. １１３，. 水分含量は開花当日と大差ない値を示した．これは満開後花弁の吸水量が開花の顕著な進展の起こった時期に比して低下したためではないかと思われる．次に開花７日前から開花１日後に至る各時期の花弁内側及び外側表皮細胞の浸透価の消長についてみると，まず開花７日前では花弁内側及び外側の浸透価は開花前後の各時期を通じて最高値であ４０気圧，花弁外側では上部６３気圧，下部５８５気圧，中部５．．った．すなわち，花弁内側では上部５．３８気圧であった．このことから，この時期の花弁内側及び外側２７気圧，下部５５３８気圧，中部６．．，が含有されているものと思われる表皮細胞には多量の貯蔵物質．花奮の熟度の増加に伴って花弁は顕著に伸長した．この時期では花弁の浸透価は減少傾向を示した．これは，この時期に花弁内側に比して外側各部に顕著な伸長が起こった事と密接な関係がある如く思われる．開花の顕著な進展の起こった時期では，花弁の浸透価は花奮の時期に比して急激に減少した．とくに花弁外側に比して内側の上部及び下部の減退が顕著であった，この時期では花弁の急激な伸長が起こり，花弁外側に比して内側の上部及び下部が顕著に伸長したことから，この時期の花弁の急激な伸長が花弁浸透価. の急激な低下と密接な関係があるものと思われる．すなわち，開花の急激な進展に伴い，花弁各部に顕著な吸水が起こることによって細胞の伸長が起こるものと考えれば，この時期の花弁各部の急激な伸長と顕著な浸透価の減退が理解できる．一方，この時期には花弁の水分含量も花葡の時期に. 比して急激に増加した．他方，次に述べる満開時における花弁内側及び外側表皮細胞の呼吸量の消長から，呼吸代謝における貯蔵物質の減退も予想される，満開後，カタクリは閉花したがこの時期では花弁浸透価は減少する傾向を示した，これは，この時期の水分含量が満開時と大差ない値であ. ったことから花弁内貯蔵物質の減少によるものと思われる．ｃ．開花前後における花弁の呼吸量の消長について前報において，カボチャ及びュウガオの花弁の呼吸量は，花藷の熟度の進展に伴って増加傾向を示し，開花が急激に進展した時期に花弁の呼吸量は顕著に増加した．そこで本実験では，花蕃の熟. 度の進展に伴って花弁の急激な伸長が起こって満開状態に達し，満開後閉花し翌日再び花弁の展開のみられるカタクリの開花前後における花弁内側及び花弁外側表皮細胞の呼吸量の消長について調. ８９０３５β１０２べた（第８図，第３表参照）．，内側表皮細胞，まず開花７日前では，花弁外側表皮細胞８２２９４”１０２を示し，この時期では花弁内側に比して外側表皮細胞の呼吸量が大であった．その後，呼．. ３５１４β１０２内側表皮細胞５２４吸量は減少傾向を示したが，開花２日前では，花弁外側表皮細胞６５０．．〆１０２であった．この時期では花弁内側に比して外側各部に顕著な伸長が起こった事から．花弁の呼吸量と花弁の伸長にも密接な関係があるものと思われる．また，開花７日前から呼吸量は減少傾. 向を示したが，この時期ではつぎに起こる開花の顕著な進展のために貯蔵物質の消費が抑制されているものと思われる，開花の急激な進展の起こった開花１日前から開花当日では，花弁の呼吸量は／考７つ、.

(7) . 第２３巻第２号. 北海道教育大学紀要（第２部Ｂ）. 扇０２. 昭和４８年３月. ０一一一一〇花弁内側表皮細胞．÷÷÷．花弁外側表皮細胞. ６００５００. ７日前. 開花開花開花開花開花３日前２日前１目前当日当日－日後開花満開時花開状態. ５日前. 第８図カタクリの開花前後における花弁の呼吸量の消長第３表カタクリの開花前後における花弁の呼吸量の消長. 側化部位花弁内側表皮細胞花弁外側表皮細胞開花状態‐ 開花. ７日前. ８２２９４”ｌｏ２，. 開花. ５日前. ００７２６，. ６７７８７，. 開花. ３日前. ５９８５８．. ６５１１１，. ５２４３５，. ６５０１４，. ５５３５０，１００７５６，. ５５２３２．. １０８２３５．. ８７０９４．３５６２５，. 開花２．日前開花１日前. （開始蔭）開花当日開開花当日（満開時）開花１. 日後. ・. ４６７１０．. ８９０３５”ｌｏ．２. ３２７６０．. 急激に増加した，とくに花弁外側に比して内側表皮細胞に顕著な呼吸量の増加が起こった，開花当日の満開時では花弁内側表皮細胞. １０８２９４β１０２を示３５”１０２外側表皮細胞８７０，．. し開花前後の各時期を通じ最高値であった．この時期では花弁内側及び外側各部の顕著な伸長が起こった．また花弁の浸透価も急減し. た．とくに花弁外側に比して内側表皮細胞に顕著な浸透価の減少が起こった事から，花弁外側に比して内側表皮細胞に顕著な物質代謝が起こっているものと予想した一方，この．. 時期には花弁の呼吸量は急激に増加した．とくに花弁外側に比して内側表皮細胞の呼吸量が急増し. た，満開後カタクリは閉花したが，この時期では花弁内側及び外側の呼吸量は満開時に比して急減した，この時期では花弁の貯蔵物質にも減退が起こっているものと思われる，参考文献０８報トウモロコシの花粉の窒素代謝について９６１）沢田義康１．花粉の生理・形態学的研究第１２５２－２５７，. 植・雑，７３：. ９６５２）沢田義康・綿谷秀男・榊原勝三・南孝延１，花粉の生理・形態学的研究第２９報カタクリの開花時におけるｌｌｉｎ含量の消長について北・学・大・紀要１ｌｇｉｂｂｅｒｅＩＢ，１５（２５‐ ６２）：１ｎａｔｕｒａ，１９７２の開花時におけ開花の機構に関する生理学的研究第報カボチ３る花弁の呼吸の消ャ）沢田義康・湊知興１．ＩＢ４２２２７５３ ‐ （）：長について北・学・大・紀要工．，９７２４）沢田義廉・湊知興１，開花機構に関する生理学的研究第２報ユウガオの開花時における花弁の呼吸の消長について北・教・大・紀要，口Ｂ，印刷中. （７３）.

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