まだ熟していない緑色のバナナを、よく熟したリンゴといっしょにポリ袋に入れて口を閉じておくと、バナナだけを入れておいた場合よりも早く熟した。これは、熟したリンゴから放出される気体の植物ホルモンが、バナナの果実の成熟を促進したためである。この植物ホルモンは、葉柄のつけ根に離層ができるのを促して、落葉や落果を促進するはたらきももつ。
この気体の植物ホルモンを何というか。
さまざまな植物ホルモン
ジベレリン（発芽促進・伸長成長）、アブシシン酸（休眠の維持・気孔の閉鎖）、エチレン（果実の成熟・落葉）、サイトカイニン（細胞分裂・側芽の成長）などのはたらきを区別し、正しい記述を選べる
前提
- オーキシンと屈性 （高校生物 生物の環境応答（知識））
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- 植物のからだのつくり （中学理科 生物分野の用語と知識）
- オーキシンと屈性 （高校生物 生物の環境応答（知識））
説明
植物は、オーキシンのほかにも何種類もの植物ホルモンを使って、発芽・成長・休眠・果実の成熟・落葉などを調節しています。この技能では、ジベレリン・アブシシン酸・エチレン・サイトカイニンについて、それぞれが「どの時期に」「何を促進し、何を抑えるか」を区別し、植物ホルモンについての記述の正誤を判断できるようになります。実験の結果から、どのホルモンがはたらいたかを考える場面でも使います。
なぜそうしてよいのか
前提の技能で学んだオーキシンは、細胞の伸長を促して屈性を起こすホルモンでした。植物ホルモンは、少量で植物のからだのいろいろな部分にはたらき、成長や発生を調節する物質です。植物の一生には「成長を進めたい場面」と「成長を止めて耐えたい場面」があり、それぞれに対応するホルモンがあると考えると整理しやすくなります。
成長を進める側のホルモンとして、ジベレリンは種子の発芽を促し、茎の伸長成長を促します。オオムギの種子では、吸水すると胚がジベレリンをつくり、それが糊粉層にはたらいてアミラーゼをつくらせ、胚乳のデンプンが糖に分解されて発芽に使われます。また、ジベレリンは種なしブドウをつくるのにも利用されます。サイトカイニンは細胞分裂を促すほか、側芽の成長を促します。茎の先端の頂芽がよく伸びている間は、頂芽でつくられたオーキシンが側芽の成長を抑えます（頂芽優勢）が、サイトカイニンはこの抑制に対抗して側芽を伸ばします。また、葉の老化をおさえるはたらきもあります。
成長を止めたり、一生の区切りをつけたりする側のホルモンとして、アブシシン酸は種子の休眠を維持して発芽を抑えます（発芽ではジベレリンと逆にはたらく）。また、乾燥すると葉でアブシシン酸が増え、気孔を閉じさせて水の損失を防ぎます。エチレンは気体のホルモンで、果実の成熟を促し、葉や果実の付け根に離層をつくらせて落葉・落果を促します。気体なので、熟したリンゴを未熟な果実といっしょに袋に入れると、リンゴから出たエチレンで未熟な果実の成熟が早まります。
手順
記述の中の「はたらき」を取り出す：発芽・伸長・休眠・気孔・成熟・落葉・細胞分裂・側芽のどれについての文かを確認する
促進か抑制かを確認する：たとえば発芽なら、促進はジベレリン、抑制（休眠の維持）はアブシシン酸
ホルモンを対応させる：ジベレリン＝発芽促進・伸長成長、アブシシン酸＝休眠の維持・気孔の閉鎖、エチレン＝果実の成熟・落葉（落果）、サイトカイニン＝細胞分裂・側芽の成長
オーキシンとの関係を確認する：頂芽優勢では頂芽からのオーキシンが側芽を抑え、サイトカイニンが側芽の成長を促す
記述のホルモン名と、手順 3 の対応が合っているかで正誤を判断する
例題
植物ホルモンのはたらきに関する記述として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア アブシシン酸は、種子の休眠を打破して発芽を促進する。
イ エチレンは、果実の成熟を促進し、落葉や落果を促進する。
ウ ジベレリンは、乾燥したときに葉で増加し、気孔を閉じさせる。
エ サイトカイニンは、頂芽優勢を強めて側芽の成長を抑制する。
例題の解答
手順 1・2：アは「発芽」を「促進」、イは「成熟・落葉」を「促進」、ウは「気孔」を「閉じる」、エは「側芽の成長」を「抑制」とする記述である。
手順 3：発芽を促進するのはジベレリンで、アブシシン酸は休眠を維持して発芽を抑えるので、アは誤り。果実の成熟と落葉・落果を促進するのはエチレンなので、イは正しい。乾燥時に気孔を閉じさせるのはアブシシン酸なので、ウは誤り。
手順 4：側芽の成長を抑えるのは頂芽からのオーキシンで、サイトカイニンは逆に側芽の成長を促すので、エは誤り。
手順 5：よって答えはイ。
答え: イ
よくある誤り
ジベレリンとアブシシン酸の発芽へのはたらきを逆にしてしまう誤り。正しくは、ジベレリンは発芽を促進し、アブシシン酸は種子の休眠を維持して発芽を抑える（発芽について、ジベレリン：促進 ↔ アブシシン酸：抑制）。
気孔を閉じさせるホルモンをジベレリンやエチレンとしてしまう誤り。正しくは、乾燥したときに葉で増えて気孔を閉じさせるのはアブシシン酸である。
サイトカイニンが側芽の成長を抑えるとしてしまう誤り。正しくは、側芽の成長を抑えるのは頂芽でつくられるオーキシン（頂芽優勢）で、サイトカイニンは細胞分裂を促し、側芽の成長を促す。
エチレンを果実の成熟だけにはたらくホルモンとして、落葉・落果との関係を落としてしまう誤り。正しくは、エチレンは気体のホルモンで、果実の成熟を促すとともに、離層の形成を促して落葉・落果を促進する。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
植物ホルモンとそのはたらきについて述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア ジベレリンは、植物が乾燥にさらされると合成量が増加し、孔辺細胞に作用して気孔を閉じさせる。
- イ アブシシン酸は、種子の休眠を維持し、種子の発芽を抑制する。
- ウ エチレンは、細胞分裂を促進し、側芽の成長を促す。
- エ サイトカイニンは、気体の植物ホルモンで、果実の成熟を促進する。
植物の光受容体と環境応答に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。
- ア 光発芽種子に赤色光を照射したのち、続けて遠赤色光を照射すると、発芽が促進される。
- イ フォトトロピンは主に赤色光を受容する光受容体であり、光屈性や気孔の開口にはたらく。
- ウ フィトクロムは赤色光を吸収すると遠赤色光吸収型（Pfr型）に変わり、Pfr型が光発芽種子の発芽を促進する。
- エ 幼葉鞘に一方向から光を当てると、オーキシンが光の当たる側へ移動し、光の当たる側の成長が促進される。
- オ 植物が乾燥条件におかれると、葉でジベレリンの濃度が高まり、気孔が閉じる。
この技能の次に学べること
- 光受容体と光発芽 （高校生物 生物の環境応答（知識））