NAS自動同期を設定済み / 最終観測 2026/09/26 14:10

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LEARNING WITH IVY

葉の小さな口、気孔のはなし

教材データ:2026年9月24日時点の観測12,553件(6月28日〜9月24日)。この記事で使う数値は9月21日の1時間ごとの平均です。VPD(空気のかわき具合)は室温と湿度から計算した値で、葉の温度は測っていません。

葉には、小さな口がある

気孔は、葉の表面にある小さな口です。ここから二酸化炭素を取り込み、同時に水蒸気を逃がしています。植物にとって、ここは悩ましい場所です。二酸化炭素がほしければ開けたい。でも開ければ水が出ていく。気孔の話は、いつもこの天びんの話になります。

バジルは、葉の表側と裏側の両方に気孔がある植物です。Genovese系の2品種を使った実験では、気孔の数は表より裏のほうが多く、水が足りない条件では表・裏ともに気孔の数が27〜42%増え、1つあたりの大きさは10〜17%小さくなりました。さらに、水が足りないときに強く閉じたのは表側のほうでした。出典:Drought stress triggers alterations of adaxial and abaxial stomatal development in basil leaves(PMC)

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開け閉めは、水でふくらませて動かす

気孔をはさんでいるのは、2つの孔辺細胞です。筋肉はありません。動かし方は、もっと単純です。

  • 細胞の中にイオンを入れる
  • 濃くなった細胞に、水が入ってくる
  • ふくらんで、あいだの口が開く

光が当たると、孔辺細胞は膜にあるポンプで水素イオンを外へ出します。すると細胞の内側が電気的にマイナスのほうへ傾き、カリウムイオンが入りやすくなります。閉じるときはその逆で、イオンが出ていき、水も出て、しぼみます。気孔は、水圧で動くバルブなのです。

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カリウムだけでは、動かない

カリウムが本当に効いているのか。シロイヌナズナで、孔辺細胞のカリウムチャネルだけを働きにくくした実験があります。結果は、光による気孔の開きが38〜45%小さくなり、孔辺細胞へのカリウムの取り込みも減りました。カリウムの出入りは、開閉のしくみに直接かかわっています。出典:Dominant Negative Guard Cell K+ Channel Mutants Reduce Inward-Rectifying K+ Currents and Light-Induced Stomatal Opening in Arabidopsis(PMC)

ただし「カリウムを足せば気孔が開く」ではありません。プラスの電気をもつカリウムイオンだけを大量に入れることはできないので、塩化物イオンや硝酸イオン、リンゴ酸、糖なども一緒に出入りして、つり合いをとっています。必要な量のカリウムが足りているなら、そこから先を決めるのは光・二酸化炭素・空気のかわき具合・ホルモンです。

だからこのお部屋では、「葉が垂れた → カリウム不足 → 肥料を足す」という近道は使いません。

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窒素は、開ける側にも閉じる側にも出てくる

肥料の窒素は、硝酸イオンの形で植物に届くことがあります。シロイヌナズナでは、硝酸を運ぶNRT1.1というたんぱく質が孔辺細胞に多くあり、これを壊した変異体では、光による気孔の開きが野生型の3分の1ほどに減りました。孔辺細胞の中の硝酸も増えず、水の減り方もゆるやかで、乾燥させて5日後、野生型がしおれても変異体の葉は緑のままでした。出典:The Nitrate Transporter AtNRT1.1 (CHL1) Functions in Stomatal Opening(PMC)

一方で、窒素は閉じる側にも出てきます。硝酸還元酵素という酵素を働かなくした変異体では、孔辺細胞が一酸化窒素をつくれず、アブシシン酸を与えても気孔が閉じませんでした。出典:Nitrate reductase-mediated nitric oxide generation is required for abscisic acid-induced stomatal closure(PMC)

どちらもシロイヌナズナでの実験です。バジルで同じ大きさの効果が出るとは、まだ言えません。

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アブシシン酸は、非常ブレーキ

アブシシン酸は、水が足りないときに増える植物ホルモンです。孔辺細胞では受け取り役から順に合図が伝わり、OST1という酵素が働いて、細胞から陰イオンを外へ出すスイッチが入ります。イオンが出れば水も出て、孔辺細胞はしぼみ、気孔が閉じます。

このホルモンが少ない植物は、ふだんから気孔をよく開けていて、気孔の通りやすさが何倍も高くなります。アブシシン酸は非常ブレーキであると同時に、ふだんの開き具合を決めるつまみでもあるのです。

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ただし「空気が乾く=アブシシン酸」とは限らない

空気が乾くと気孔が閉じます。では、その合図はぜんぶアブシシン酸でしょうか。ここは注意が必要です。

シロイヌナズナ・エンドウ・トマトを使った実験では、アブシシン酸をつくれない植物でも、空気が乾いたときにはしっかり気孔を閉じました。一方でOST1が働かない植物は、空気の乾きに対して気孔をうまく閉じられませんでした。研究者は、葉から水が失われて張りがなくなることで起きる、合図をつかわない閉じ方も同時にあると考えています。出典:Merilo et al.「Stomatal VPD Response: There Is More to the Story Than ABA」Plant Physiology

つまり「空気が乾いた → アブシシン酸が増えた → 葉が垂れた」と1本道でつなぐことはできません。水そのものの動きと、合図のしくみが、重なって働いています。

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9月21日の朝、このお部屋で起きていたこと

この日の記録は、そのまま教材になりました。1時間ごとの平均です。

  • 5時:室温24.3℃/湿度69.6%/VPD 0.92 kPa/照度49 lux
  • 7時:室温25.6℃/湿度70.8%/VPD 0.96 kPa/照度2,788 lux
  • 8時:室温34.1℃/湿度59.2%/VPD 2.18 kPa/照度36,009 lux
  • 9時:室温36.7℃/湿度54.8%/VPD 2.79 kPa/照度20,784 lux
  • 11時:室温28.0℃/湿度62.6%/VPD 1.41 kPa/照度9,872 lux

朝7時から9時までのあいだに、空気のかわき具合は0.96から2.79へ、約3倍になりました。同じ時間帯の土の湿りは93〜100%。つまり土には水がありました。

「水がない」のと「その瞬間、間に合っていない」のは別のことです。根から葉へ水を送る速さより、葉から出ていく速さが上回る時間帯ができれば、土が湿っていても葉は張りを失います。9月21日の8〜9時は、まさにその条件がそろっていました。室温と湿度を重ねて見る →

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同じDLIでも、同じ結果にはならない

2026年に出たGenoveseバジルの実験が、この見方を後押しします。DLIを17 mol/m²/日でそろえたまま、光の強さと日長の変え方だけを4通りにしました。このお部屋の目安帯12〜18のまんなかの値です。

結果は、強さも日長も動かした区で、乾物量と光利用効率がどちらも約9%高くなりました。気孔の通りやすさはむしろ、一定の光の区のほうが約25%高いという結果でした。よく開いていたほうが育ったわけではないのです。出典:Gradual increases in light intensity and photoperiod enhance light use efficiency and dry matter in indoor basil(Frontiers in Plant Science)

論文の著者自身も、計算に使ったのは株に届いた光であって、株が吸収した光ではないと書いています。DLIは1日の合計です。その中身までは表していません。

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バナナの皮と、カリウムの話

カリウムは、孔辺細胞を動かすイオンのひとつでした。では、身のまわりにどのくらいあるのでしょう。バナナを分析した研究では、生の重さ100gあたり、果肉に約350mg、皮に約1,709mg、皮を煮出した液には約2,245mgのカリウムがありました。皮のほうが果肉より多いのです。出典:Comparative Evaluation of the Nutritive, Mineral, and Antinutritive Composition of Musa sinensis L. (Banana) and Musa paradisiaca L. (Plantain) Fruit Compartments(PMC)

ここで止めるのが大事です。「バナナの皮を水に漬ければカリウム肥料になる」とは、この数字からは言えません。理由は3つあります。

  • 数値は品種・熟し具合・生の重さか乾いた重さか・測り方で大きく変わる。
  • 同じ研究では皮からカルシウム・マグネシウム・リン・鉄・窒素なども測られている。カリウムだけの材料ではない。
  • 水に漬けただけでは、濃さも肥料の割合も分からない。ふやけた有機物は微生物のえさにもなる。

このお部屋のバジルには入れません。バナナは、カリウムという元素を身近に感じるための例として置いておきます。

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このお部屋で測っていないもの

ここまで読むと、Ivyの記録で確かめられることと、確かめられないことがはっきりします。測っていないのは、次のものです。

  • アブシシン酸の濃度
  • 気孔が実際に開いていた幅、気孔の通りやすさ
  • 葉の中の水の引っぱられ具合、蒸散の速さ
  • 葉そのものの温度(VPDの計算には室温を使っています)
  • PPFD。照度(lux)は人の目の感度に合わせた単位で、換算はできません

だから記録からは「8〜9時に空気が乾いていた」「土は湿っていた」までは言えても、「気孔が閉じた」「アブシシン酸が増えた」とは言えません。言えるところで止めておいて、次に見る時刻を決める。それがこのお部屋の読み方です。

次の観察:葉が垂れて見えた時刻をメモして、その時刻の室温・湿度・照度を重ねてみましょう。垂れはじめと、VPDが上がりはじめる時刻は、どちらが先でしょうか。

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