　Kobe University Repository : Kernel Title 作物根の代謝に及ぼす無機栄養の影響 (II) : 里芋切断根の呼吸 (1) Author(s) 岡本, 三郎 / 伊沢, 悟郎 Citation 兵庫農科大學研究報告. 農芸化学編, 7(1): 1-5 Issue date 1965 Resource Type Departmental Bulletin Paper / 紀要論文 Resource Version publisher URL http://www.lib.kobe-u.ac.jp/handle_kernel/81006253 Create Date: 2015-02-01 作物根の代謝に及ぼす無機栄養の影響里芋切断根の昨吸 ( I I ) (1) 岡本三郎・伊沢悟郎 Effect of Mineral Nutrition on Metabolic Change I I ) . lnduced in Crop Plant Roots ( R e s p i r a t i o ni ne x c i s e dr o o t so ft a r op l a n t s (1) S a b u r oOKAMOTOandGoroIZAWA 植物根は土壌から 1 1分を吸収する器官としてのみでな砂を半々に混合したもの 5kgを充填しておいた.施肥く，種々の有機化合物の合成掠官としてかなり古くから . 6 g，過燐酸石灰 0 . 8 g，塩化加畳はポット当り，尿素 0 研究されているがρ代謝センターとしての根の機能を切旦 0 . 4 g，塩化マグネシウム ' 0 . 0 5 g及び塩化カルシウム断根を用いて探究したものが極めて多数発表されている. 0 . 0 5 gで，水溶液の形で 5月末から 8月半迄の期間 l 乙5 然し一方では根の有機物質の合成機能や根から地上部へ分の l宛分施した.栽培管理法は既報7) の通りにした. の物質移動の機作の解明に，地上部切除により溢出する C用いた材料は板端，根元及び支根の根根の呼吸測定 I 締i の三部 I C分け，何れも 2cmの長さのものを切断した. b l e e d i n gs a p ) を用いて好結果を得た論文も年溢泌液 ( 々多数にのぼっている 2_り特i 乙種々の栄養条件下におこれらの切断部分を数分間流水(水道水〉で洗い，数回 0 .1<気を切った. 蒸溜水で濯ぎ，1'紙で十分 1 ける溢泌汲の量的及び質的変動(日変化・季節的変化或 g eによる差異)を調べる事は，無機態室菜の同化とはa 呼吸は最終濃度 0.067M燐酸緩衝液を用いてワー Jレプ有機態窒素化合物への転化の生化学的過程を明らかにす Jレグ‘検圧法 l とより測定した.容器の主室にる重要な知見を与えるちのと期待されている .5) 衝液 1ml と切断根 100~200mg (根端及び根元は通常 0.2M燐酸緩 7木，支恨は 5 0 本)とを入れ，副室 l こは上辺 l 乙浅い切込そこで著者等は里芋を材料植物として選びその滋泌波の窒素成分含量の日変化 I C及ぼす加盟栄養の影響を調ぺ，を 2mm間隔につけた 18mmX25mmのl'紙片に 20% 既にその結果の一部を発表した.')同時に切断根を用いて根の呼吸作用について調べて，溢沼、淡を用いて得た結果 C2 2 4 KOH0 . 2 m lを吸収させたものを入れ，第 1側室 I μgN相当の NaN03溶液 0 . 3 m lを，第 2側室 l 乙0 . 0 1 の考案 l とも役立てたいと思った.木報はそれら一連の研 . 3 m lを入れ，全反応液量が 3mlになるよ M 恭憾波 0 究の予報に該当し，先ず毘苧切断根の呼吸測定 I L際してう蒸溜水を添加した.毎分 1 2 0回振盗，気相は空気，温の基準の設定を目標として地上部切除後の根における呼 50C で行った. 1 5分間の温度平衡及び 6 0分間の自家度 2 吸変動及び根の各部位における呼吸速度の差異を調べ，呼吸を行わせた後，側室の内容物を主室 l 己注入し更に 1 8 0 と若干の又その結果から既報6)8)めの里芋に関する結果 l 分聞に亘って呼吸を測定した.呼吸は Q02(F)( 0.吸考察を試みたものである. 収 μ ! / g新鮮宣j h r )文は Q02(02吸収 f . 'l / g乾物室第 1表培養液の組成材料及び方法使用塩釘i 要素畳里芋(石) 1 1早生程)の種芋を 1 9 6 2 年 5月 1 6日に 1 1 1砂を入れたノ fット l 己植え毎日適量の水道水を補給し第 1葉が N 完全に開いて後，苗を選択して一部は水耕，他は土耕 l 乙よってポット栽培した.7 .1<耕栽培した植物は 6月 3日5 0 万の 1アールポット l 乙移植しガラス室内において第 1表 l 乙示すような培養液 (pH5 . 6 ) を用いて栽培を続けた. 2 時間通気し，週 2回培養液を更新しエアポンプで 1日2 た.土耕栽培のポットは水耕用と同型で，園場の土と川 l p 2 0 pm m g / l NaN03 1 21 .4 Na2 HPO ・，12H， O 1 0 0 . 8 P2 0S K2 0 2 0 CaO 2 CaCl2 2H， O ・ 5 . 2 MgO 2 7H， O MgSO.・ 1 2 . 2 Fe， 03 1 F e C l a・ 6H， O 2 0 K2 SO. 3 7 . 0 3 . 4 ;'i7巻第 1号兵Ji11皮科大学研究報告 / h r )で表わした. QO ，結果及び考察 70 pHと根の呼吸里芋根の呼吸 l 乙最適な pH範囲を知る目的で，最終濃度 0.067M燐酸緩衝液の pHを 5，6，7の三段階とし， 6 0 〔実験1) 実験1. 培地そ¥ 一方水耕した里芋の根を若い根 (10cm，支根なし〉と古い根 (20cm以上，支根多数あり) I 己群別し，何れもその根端 2cmを切断して供試した. 培地 5 0 pHが根端の Q 0 2 ( F )I 乙及ぼす影響について 7 月から 9月にかけて生育期を追って調べた結果を第 1図 I C示した.一般的に，若い根は古い根 I C較べて何れの pH 4 0 又何れの生育期においても高い呼吸能を示している.一方最適 pHは 7であり，以下 6，5 と順次何れの根においても呼吸能は{尽くなっており， pH7 の呼吸は 2カ月 3 0 乙示す培聞に約 35%減少している.との傾向は第 2図 l 地 pHと根端の Q 02との関係図により一層明隙 l 己認め 1 0 ， ' ¥ られる.尚両図に共通して見られる 8月 1 0日のピーク I C o pH7 1 ) との時期にば地上部の生育が急づいて考察すれば，上昇し，同時に根の発育もそれと対応して旺盛である .8) X pH6 ご一一若い根 ' 2 )既報6)の研究において溢泌液中のアミノ態窒素の溢出第 2図培地ムーー『古い根 pHの根端の Q02に及ぼす影響量が 8月前半 I C最高を示した. 3 ) 第 1図と第 2図の差述からも類推できるように根端の乾物合有量はとの頃一 QO ， (F) 時高まつでいる.以上の事実からこの時期には根の代謝 ∞ 3 C旺盛であり，それが呼吸 (02吸収)の測定結全体が特 ! E 実験1) 。果にも反映されたのであろう. .の結果 l 己基づき以下の実験では pH7の燐酸綬実験 1 ~j液を用いることとした. 実験 2 . 地上部切除後の根の呼吸乙の実験は地上部を切除した際出てくる溢泌液中の窒 ∞ . 2 1 素化合物の変動から推定される根から地上部への物質移 I ~乙，.._--A....\J、司A_ーー → 動の活性における経時的減衰が根の呼吸能の減衰と関連性があるか否かを確かめるために行ったものである.里 7日l 己切除して後第 3図!L示す所定の日芋地上部を 9月 1 --A 数経過後!L，根長 20~25 cm で多数の支根を有する根 (実験 1の古い根 l 乙相当)の根材12cmを切断して供試した. 。pH 7 図から切らかなように何れの処理区も最初の 2日聞に呼吸は急激に減少したが，その後 9日迄漸減した.乙のー一一一一若い根 Xp H6 最初の急減は溢泌液による根の活性の変動 6) とよく一致ーーーーー古い根している.又燐酸緩街波 ( pH7，0.067M) よりも Na O . O O I M ) N03( 2 2 4 μ g N )を添加した区，更に又際糖 ( T . pH5 V J [. 第 V I V l I を添加した区と順次呼吸能が高くなっている.燐酸緩衝 1 2日 1 x 月液区では 2日で 45%減， 4日で 60%減少し以後は殆 1図培地 pHの根端の Q 0 2 ( F )!己及 l ます影響ど減少しなかった.切断 i 直後は 2 NaN03による塩呼吸は廿胃 XII，1 9 6 5 農化学紛第 2表地上部切除後新生した恨の呼吸 QO.(F) j g新鮮重j h r ) 〔実験 3) (0.吸収 μ! z ω \(;Ir~ 2) 1 非政緩衝液 (pH7，O . 0 6 7 M ) h 、、、、、、。』 ~~\\。 ∞ 、 ¥ ーーーーー-ー『 1 16 日根円2S*~ 1 出 f 在 I85 I109 I (100) I (100) I87 I136 ，， +NaNOJ (224μgN)、 I .. ( 10 2 ) " + ，，+駕糖 (O.oolM)、 1' 8 8 I ( 1 2 5 ) 1136 ( 1 0 4 ) 1 ( 1 2 5 ) 狼端 2cmを供試した. ( )内の数字は燐酸緩衝液区の QO.(F) を 1 0 0・として表わした値. 乾物ー 2 " o " 4日自の値に近かったが， NaN03或はそれに更に熊根i を添加しでも呼吸の増加は殆ど見られなかった.これは 4 7 H J近いことを忠似が既に活力を火い，その組織の崩壊も I ム燐酸緩衝液 (pH7，O . 0 6 7 M ) x . )のにおいては燐酸緩街液のみでの呼吸は略々〔実験 2 ω 。o N畑山山。ーーー-由、 g e の差が鋭敏に呼吸能I C反映されていた. 1 6日根の a 口 2日根では燐酸緩衝液のみでも〔実験 2 . ) わせる.他方 1 +NaNOJ ( 2 2 4pgN) の 2日自の値より僅かに高く. 1 6日根にくらべ.て 28%も +NaNOJ十際紛 ( O . O O l M ) 向かった. しかも NaNOJ 添加によって 25%呼吸が促進され，この増加率は〔実験 2 .)の 2日目の松同i の 2倍 i : j ' )3凶地上部切除後の里芋根椛i の呼吸ζ l及ぼすr.w. 以上 l と相当する.然し耳石泌を更に追加しでも全く効果が糖添加の効果見られなかったのは基質が十分であったというより.， 1 6 認められるが薦、糖添加の効果は余り認められなかった. 日収型への移行の途中にあったと見るべきであろう.従これは根端に呼吸基買が十分存在し活力が旺盛であったってこの実験の結果から，地上部の再生(或は通常の発 NaN03による呼吸促進は 7日目迄はご台)の原動力を担う似は絶えず新生してくるおーい t l iであためであろうく僅かながら漸増し以後一定であった.一方乙れに] ! ! i 泌り，虫芋を水緋した場合辺気条件の如何に拘らず古い以を添加した場合の効果は 4日目が最高であった.これをと新しい松の交替が激しかったのも当然であると云える. 4 . 根の各部における呼吸 NaN03 区の変動及び凶示した乾物パーセントの支劫と実験考え合わすと 4日目迄は呼吸基質は急激に消耗して行同一組織(本研究では収端)における呼吸が age にくが未だ諜糖添加による呼吸回復力が潜在していること，より大きく変動することが確認されたので，同一器官並びにその後は根端組織の構成水分の減少からも推定さ (根〉において新!日組織で呼吸能に差があるかどうかを調れるように最高 0.001M程度の薦糖添加のみでは図にみべるため， 1 0 月初旬根長約 20cm，支根多数の古い根をられる低水準から回復する能力を失ってしまう ζ と等が選び，文根の根端，根部の根端及びtiI，元の 3部に分け，推定される.従ってこの結果は N03-N吸収と呼吸エ各 2cmの切断娘を供試した. m 3表IC示す結果から凡て本実験の似端の呼吸能は約ネルギーの関連位を十分証明しているものと考える. 実験 l I 3 . 地上部切除後新生した根の呼吸 3 :ì!昼間前(~験2.) の 4 分の 11ζ 落ちている.乙れは植尖験 2. で従た結果 IC基づいて，地上部切除後trr~ して物自体の age が既 l 乙~殖~長米期 IC 近く，桜本米の機くる棋の呼吸が僅かの age の差によって奥るか否かを能が急速に減退している乙とを物語っているのであろう. l地よ部を切除し 1 0 月 3日第 2 調べる目的で， 9月中旬ζ 唄に又培地の如何によらず呼吸能は支根>根端>根元の l 表ζ l示すように新生した支根のない 1 2日根(約 5cm)となっているのは，組織の新旧の差を反映しているものと 16 日根 (5~ lO cm) の根端 2cm を用いて培地を変えて忠われる.又文根がt M 部より格段と大きな呼吸能を示し，呼吸を測定した. しかも〔実験 3 . ) の1 2日根の根端と同様際結添加の効果生育期としては既に地上部も根も次第に活力が減衰しこも未だ基質レベルはを現わさなかったのは，乙の時期 l 芋部の発育最盛期 l こ入っていため勾ので新生根の発生もかなり高いことを推定させる.然し根部における際糖添少く又発育も遅かったが，表から明かなように僅か 4 日加による日子吸促進率が 40%を越えたのは，前の実験と 3 第 7巻第 1号兵庫農科大学研究報告第 4表基質澗渇根の呼吸第 3表根の各部における呼吸〔実験 4) i 也ネ培 (0，吸収，l p/ g新鮮重/ h r ) 1 艮部 4 8 ( 3 9 ) 2 7 ( 2 2 ) 燐酸緩街液 Na 糖 1 2 7 ( 1 0 0 ) 6 8 ( 5 4 ) 3 9 ( 3 1 ) 同上+熊 iW糖の効果 +4% +42% +44% +NaN03 向上+熊支恨 +NaN03 糖 iw.糖の効よf h *培地の濃度は第 2表と同じ. 部根地* 培文根 1 2 2 ( 1 0 0 ) 燐酸綬街N 液a (0，吸収，l p/ g新鮮重/ h r ) 〔実験 5) 根端根元 4 8 . 0 ( 1 0 0 ) 2 0 . 3 ( 4 2 ) 2 0 . 6 ( 4 3 ) 4 9 . 6 ( 1 0 0 ) 4 6 . 4 ( 9 4 ) 2 2 . 2 ( 4 5 ) +3% +129%i +8% *培地の濃度は第 2表と悶じ. ( )内の数字は文恨の QO， ( F )を 1 0 0とした値. ( F )を 1 0 0とした値. ( )内の数字は文根の QO，は臭った条件即ち地上部が健全なままに存在していて，であるから，土壌からの物質の吸収やエネルギー代謝に t R 部ζ l基質を利用する能力が未だ残存していたことの証おける根の機能は低下の一途を辿り，本実験 l と見られる拠である.これらの結果は，従米の里芋の生育状況に関 l残存している訳ではない.根長 25cm 活性が根系全体ζ する観察 7_りにおいて旦芋地上部が 1 0 月上句迄続いた迎以上の般は半ば褐変し，新しい文恨のない根も数が少い山の一部を説明しているようである. ことからすれば，供試材料は平均値以上の呼吸能を示し実験ていたと忠われる. 5 . 基質 j固渇根の呼吸基質を人為的に溜渇させて松の各部の呼吸 I C及ぼす基以上の実験結*から根における呼吸能を測定して犯々乙近い条件下質添加の効果を一層明確にし，併せて園場 l の外的条件下での根の活性の動向を推定する手段として 0 の収穫期における根の活性の程度を観察するために， 1 は，先ず根部の根端 2cm(分裂域+伸長域の一部)を供月3 1日，ポットで土耕栽培した里芋から約 20cmの根長試するのが適当と思われる.又根端の呼吸測定の際に用を有 L，又文根を多数つけている古い根を選ぴ，文根の . 0 6 7M 程度でいる場地としては燐酸緩街放の濃度は 0 根端，桜部の根端及び根元の各 2cm 切断肢を供試した. pH7 を基準とするのが望ましい.然しその後の同種の 50C の通気蒸溜水中 l ζ 2 4時 W Jイ基質溜渇処理は試料を 2 尖験において，ワ-)レフールグ検圧言￨ーでの呼吸測定に適す 2 5C) ンキユベイトして行った.尚，途中で 3回蒸溜水 ( る温度は盟芋切断根では 3 00C，呼吸測定は温度平衡後9 0 を克新して汚染を少しでも防ぐようにした. 分で十分であることが分った.町尚，僅かの外四条件の 0 第 4表の数値を第 3表のものと直接比較するのは当を己反映することを確認できたの差が迅速に切断恨の呼吸 l 得たものとは云えないが，水耕と土耕との差を無視すれ乙及ぼす影響を研究で，その後特に加盟栄養が根の呼吸 l 0 月上句の値のば，この収穫期の基質沼渇根の呼吸能は 1 し若干のデーターを発表した .11， 1 りその聞の経験から，供 l低下していると云えよう.然し詳細に検討す半分以下ζ 試根の育成法，切断根の調製法等について若干の改良法る迄もなく各部の呼吸能は依然として 1 0 月上旬のレベルを見出したが，新旧の根の交替の激しい里芋根を植物栄を維持していることが推定される .t 占質を j 固# Jさせた場養学の研究材料に選ぶことは甚だ興味あることと言えよ合は文根が圧倒的に大きな値を取るが，以部の根端と羽.>l っ . 元では差がなくなっており， x(尖験4 . )の結果ζ l岐ベ要約て似元の文似 l 乙対する比が約 2f ; qにもなっている.これらから澗渇処迎による+&中の 1 志賀の消耗皮は文根>収紘j 里子(石) 1 /早生極)を水耕又は土耕によりポット栽地〉根元の)l j i Hとなっていることが推定される.熊糖添加のし，その根の根端，根元及び文根の根端の各 2cmを用効果は支根と根元ζ l殆ど見られないのに，根端においていワー Jレフツレクボ検圧法により呼吸 (0，吸収)を測定した. は約 130%もあった乙とは注目に値する.即ち乙の収穫供試最は 100~200mg (根部は 7本，支根部は 5 0 本). 適期 l 乙は最早根部の根端以外は呼吸基質(特 l 乙地上部よ燐酸緩街液最終濃度 0.067M(pH は 5 ， 6 ， 7の 3段階)，り送り込まれる基質)を利用する能力が弱いともいえる. 又 224μgN相当の NaN03 更には O.OOlMiW糖を添根の活力が最後まで残存するのはこの根端部であると推加し全反応液量を 3ml とした.毎分 1 2 0回振塗，温度定できる.但し前にも述べたように根系全体としては発 2 50C，温度平衡1 5分，自家呼吸 6 0 分，呼吸測定 1 8 0 分. 育は 1 0 月に入ってからは停滞するより寧ろ劣化する一方呼吸は QO， ( F ) (0，吸収 μl / g新鮮重/ h r )又は QO， 4 農芝山 XII，1 9 6 5 化学編 NaukSSSR，6，1 3( 1 9 5 9 ) . ( 0 2吸収 μZ j g乾物重j h r )で表わした. 1 )培地 pHは o i lS c i .andP l a n t 6 ) S .OKAMOTOandG.lzAwA，S 7が最適であり，若い根の方が高い値を示じた. 2 )地 1 9 6 3 ) . N u t r i t i o n，9，8( 上部切除後根端の呼吸は 2日間 I C 45% も急減しその後 S o i landP l a n tFood ， 7 ) G.IZAwAandS .OKAMOTO， 9日目迄漸減した.一方 NaN03による呼吸促進は 7日 4，1 6 3( 19 5 9 ) . 目迄まで微増を続け，震糖添加の効果は 4日目が最高であった. 3 )地上部切除後新生した根では，若い根端で 8 ) G.IZAwAandS.OKAMOTO，i b i d .，6，1 2 7( 1 9 6 1 ) . は NaN03により 25%増進した呼吸は際糖を更に添加 9 ) 岡本三郎，伊沢倍郎，兵庫農大研報，農化編， 6， 6 8( 1 9 6 4 ) . しでもそれ以上の増迭を示すことはなく.古い根では両 )支根の多い 20cmI ζ 者による効果は殆どなかった. 4 1 0 ) 岡本三郎，伊沢f 吾郎， (未発表). 達する根においては.根部が支根部の 20~40% の呼吸 1 1 ) 岡本三郎，伊沢f 吾郎，日土肥諮演集， 1 0， 5 7( 1 9 6 4 ) . 能を示したに過ぎなかったが，j，¥!i糖添加の効果は根部に 1 2 ) 岡本三郎，王子善清，伊沢悟郎，おいて 40%以上あったのに反し文根部は数 % 1 ζ停った. 日土肥講満集， 1 1，7 9( 1 9 6 5 ) . 5 )基質澗渇根(収穫期ζ i採取〉への蕉糖添加の効果は支 Summary こ数%であったが，根端については約 1 3 0 5 ぢに根，根元 l うも透した. 以上の結果から，呼吸測定には pH7，0.067M燐酸緩衝液が適当であるとと，呼吸能は若い根が古い根より大きく，又 age の若い組織の方が大きい(文根>根端 >根元)乙と，収穫期前の 1カ月間根の呼吸能は殆ど変らず最後迄基質利用の活性を保持しているのは根端部であるとと等が分った.又既報の里芋の生育期間中の有機成分の変動 eのや地上部切除により溢出する溢泌液中の成分の動向 7) と本研究の結果はよく一致していた.従って植物栄養生理研究の材料として，この新旧根の交替の搬しい里芋を選ぴ，その切断根の呼吸と培養中の栄養条件とを対照してみるのは極めて興味あるものといえまう. 0 . 8 . 3 1受理) 〈植物栄養学講座，昭 4 文献 1 ) W.THOMAS，S c i e n c e ，6 6，1 1 5( 1 9 2 7 ) . 2 ) O.N.KULAYEVA，E .1 .S I L 1 N AandA.L .KURSA. 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In October ，f o r one month p e r i o db e f o r et h eh a r v e s t s t a g e，t h er o o tr e s p i r a t i o nk e p ta c o n s t a n tl e v e l， though i n one s i x t ho ft h a ti n August，t h e most a c t i v ep e r i o di ng r o w t h . As u c r o s e s t i m u l a t i o no f r e s p i r a t i o ni nr o o te n d sa t t a i n e d130%a tt h eendo f October ，which maysuggest t h a tt h eo n l yt i s s u ei s t h er o o tt i pwhichwouldh o l da tah i g h e rl e v e lan a c t i v i t yt ou t i l i z es o m e .exogenouss u b s t r a t e sf o rr o o t r e s p i r a t i o nupt ot h eh a r v e s ts t a g eo ft a r op l a n t s .