棘、とげ、とげと
ブラックベリーの枝のトゲ

植物の形態学では、とげ、棘、および一般的な棘構造（棘歯または棘頂突起と呼ばれることもある）は、鋭く硬い先端を持つ葉、根、茎、または芽の硬くて硬い延長部または変形部であり、一般に植物を草食動物から物理的に防御するという同じ機能を果たします。

説明

日常会話では、これらの用語は多かれ少なかれ互換的に使用されますが、植物学用語では、とげは新芽に由来し（枝分かれしている場合もそうでない場合もあり、葉がある場合もそうでない場合もあり、芽から発生する場合もそうでない場合もあります）、[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]とげは葉に由来し（葉全体、または葉柄や托葉のように内部に維管束を持つ葉の一部）、[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]、とげは表皮組織に由来し（植物のどこにでも見られ、内部に維管束はありません[ 4 ]）、[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

葉の縁にも歯がある場合があり、歯が鋭い場合、棘状の葉縁では棘歯と呼ばれる[ 1 ] [ 2 ]（一部の研究者は棘の一種とみなしている[ 2 ]）。葉の頂点に頂突起（通常は中脈の延長）があり、特に鋭く、硬く、棘状である場合は、棘状または刺激性の頂突起と呼ばれることがある[ 1 ]（これも一部の研究者は棘の一種とみなしている[ 2 ]）。葉の表皮が非常に長く硬い毛状突起（この場合はより正確には剛毛と呼ばれる。 [ 1 ]一部の研究者は棘の一種とみなしている[ 2 ] ）、それはヒスピド前髪と呼ばれることがある。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]毛状突起が刺毛である場合、それはウレント・ベスティチャーと呼ばれることがある。[ 1 ]

根に由来する棘や棘構造も見られる。[ 5 ]

関数

棘、棘、および棘の主な機能は、機械的な形で草食動物を阻止することです。そのため、これらは化学的防御ではなく、物理的または機械的防御に分類されます。

棘やグロキッドの機能はすべて、草食動物や他の動物による物理的な攻撃からの防御に限られるわけではありません。棘が植物を日陰にしたり断熱したりすることで、極端な気温から保護するケースも示されています。例えば、サワロサボテンの棘は夏に頂端分裂組織を日陰にし、ウチワサボテン科の棘は冬に頂端分裂組織を断熱します。

アグラワルら（2000）は、多くの植物が繁殖するために依存している専門の花粉媒介者に対して、棘がほとんど影響を与えないことを発見した。[ 6 ]

定義と技術的な区別

尖った突起や棘突起は、維管束組織の有無によって大まかに分類できます。棘と棘はそれぞれ新芽と葉に由来し、内部に維管束がありますが、棘（バラの棘など）には内部に維管束がないため、棘や棘よりも簡単かつきれいに除去できます。

棘は茎が変化したもので、芽から生じる。
サボテンのアレオール; シュート（黄色）、トゲ（緑）、グロキッド（トゲも緑色で小さい）
(A) とげまたは棘(B) 棘
葉縁の棘歯
棘状頂端突起

とげ

とげは枝や茎が変化したもので、単純なものもあれば枝分かれしているものもあります。

棘

棘とは、葉、托葉、あるいは葉脈の延長など、葉の一部が変化したものを指します。棘は棘と同様に維管束組織を含み、棘は棘とは異なり、棘と区別しない研究者もいます。[ 7 ]

棘は、葉柄棘（フキエリアなど）、小葉棘（フェニックスなど）、托葉棘（ユーフォルビアなど）など様々に説明され、いずれも葉柄、中脈、または二次葉脈を含む葉の一部から発生する棘の例である。[ 1 ]サボテン科の植物は、棘が密集していることで特によく知られている。サボテンの中には、グロキッド（またはグロキディア、単数形はグロキディウム）と呼ばれる、異なる起源を持つ特殊な棘を持つものもあり、これはより小型で落葉性で、全長にわたって多数の反り返った棘がある（オプンティアの刺座に見られる）。[ 1 ]

トゲ

棘は毛に似ていますが、かなり粗いものがあります（例えば、バラの棘）。棘は表皮と皮質の延長です。[ 8 ] [ 9 ]厳密に言えば、とげやトゲがあると一般に考えられている多くの植物は、実際に棘を持っています。例えば、バラには棘があります。 [ 7 ]棘やトゲの位置は葉序によって確実に制御されていることが知られていますが、棘の位置は完全にランダムであるように見えます。そうでない場合は、ランダムであるように見えるほど不可解な葉序によるものです。最大の棘はセイバ・スペシオサの幹と主枝に見られ、長さと直径は5cm（2.0インチ）になることがあります。

ナス属には、棘を持つ種と持たない種が混在しています。 2024年の系統解析により、サイトカイニン生合成に関与することが知られている遺伝子ファミリーのメンバーが棘の生成に関与していることが結論付けられました。[ 10 ]

その他の構造

他に、棘歯、棘状頂端突起、毛状突起など、類似の構造があります。特に毛状突起は、棘、棘、および棘状突起とは異なり、表皮組織の突起部よりもはるかに小さく（しばしば顕微鏡的）、硬くなく、毛のような外観をしています。通常、毛状突起は表皮の最外層のわずか数個の細胞で構成されていますが、棘状突起には皮質組織が含まれる場合があります。毛状突起は、小型の草食昆虫に対する効果的な防御機構となることがよくあります。一方、棘、棘、および棘状突起は、通常、鳥類や哺乳類などの大型の草食昆虫に対してのみ有効です。

棘のある植物とは、草食動物を寄せ付けない鋭い構造を持つ植物を指す用語です。また、何らかの意味や程度で棘のある、あるいは棘のある状態になる傾向を指すこともあります。例えば、「…アフリカアカシアは、棘のある托葉と棘のない托葉に基づいて分類される…」[ 11 ]

クリオソフィラ属の幹にある「根棘」。

根に由来する棘も存在し、例えば「根棘ヤシ」（ Cryosophila属）の幹に見られる棘がこれに当たります。Cryosophila guagaraの幹根は下向きに6～12cmの長さまで成長し、その後成長が止まり棘へと変化します。[ 5 ]この種の冠根（生きた葉の基部にある根）の構造も、その生涯を通じて変化します。[ 5 ]冠根は最初は上向きに成長し、その後下向きに成長し、最終的に棘状になります。[ 5 ]これら2種類の根の側根、そしてこの種の支柱根の側根も棘状になります。[ 5 ]これらの短い棘状の側根の一部は換気機能を持つため、「気根」であると考える研究者もいます。[ 5 ]イリアルテア・エクソリザの根には、換気機能を持つと思われる短い棘のある側枝も見られます。[ 5 ]

ヤシ科の植物Euterpe oleraceaにも気根として機能する棘がある。[ 5 ] Cryosophila nana（旧称Acanthorhiza aculeata ）には棘のある根がある。一部の研究者は、根の長さが太さの10倍未満の場合「根棘」、太さの10倍を超える場合「棘根」と呼ぶことを好む。[ 5 ]不定棘根は熱帯アフリカの双子葉植物樹木の幹にも見られる（例：トウダイグサ科のMacaranga barteri、Bridelia micrantha、B. pubescens、 Ixonanthaceae 、 Sterculiaceae ）。また、塊茎や球茎などの多年草器官を保護するために見られることもある（例：それぞれDioscorea prehensilis -Dioscoreaceae- およびMoraea spp. -Iridaceae-）。[ 5 ]着生アリ植物Myrmecodia tuberosa（アカネ科）の塊茎基部は短い根棘で覆われており、塊茎内の空洞に生息するアリが植物の表面を歩き回る際に保護を与えていると考えられています。（Jackson 1986 [ 5 ]およびその中の参考文献）。多くの点で、この棘の形成パターンは側枝から棘が発達する際に起こるものと類似しています。（Jackson 1986 [ 5 ]およびその中の参考文献）。

進化

棘構造は、損傷の迅速な回復に十分な資源を提供しない砂地環境で生育する植物の防御機構として最初に進化した可能性があると提案されています。[ 12 ] [ 13 ]

形態学的変異

棘状構造は多様な生態系に見られ、その形態も大きく異なります。棘状構造は以下のように現れます。

棘の中には中空でアリモドマティア（アリの巣）として機能するものもあれば、葉をつけるもの（例えば、サンザシの一種）もある。多くの種の棘は枝分かれしている（例えば、サンザシの一種、サンザシの一種、Carissa macrocarpa）。

人間の用途

棘やトゲのある植物は、窃盗に対する防御策としてよく用いられ、窓の下や敷地の周囲全体に戦略的に植えられます。[ 17 ]また、作物や家畜を略奪動物から守るためにも用いられてきました。例としては、ヨーロッパのサンザシの生垣、アメリカ大陸やそれらが導入された他の国々のアガベやオコチロ、アメリカの草原地帯のオセージオレンジ、アフリカのサンセベリアなどが挙げられます。[ 18 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c d e f g h i j Simpson, MG 2010. 「植物の形態学」. 『植物系統学』第2版. エルゼビア・アカデミック・プレス. 第9章.
  2. ^ a b c d e f g h Judd, Campbell, Kellogg, Stevens, Donoghue. 2007. 「構造的および生化学的特性」『植物系統学、系統学的アプローチ』第3版、第4章。
  3. ^ a b c d Turner他、2005年、「ソノラ砂漠の植物、生態学的地図帳」アリゾナ大学出版局。
  4. ^ a b cヴァン・ウィク、ヴァン・ウィク。 2007.南アフリカの木の見分け方。ストライク。
  5. ^ a b c d e f g h i j k lジャクソン、MB (2012-12-06).植物および挿し木における新しい根の形成. シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア. ISBN 978-94-009-4358-2。
  6. ^ Agrawal, Anurag A.; Rudgers, Jennifer A.; Botsford, Louis W.; Cutler, David; Gorin, Jessica B.; Lundquist, Carolyn J.; Spitzer, Brian W.; Swann, Alisa L. (2000). 「植物の草食動物に対する防御における利点と制約：棘はキク科キク科のキク科植物（Centaurea solstitialis L.）の正当な花訪問者と非正当な花訪問者に影響を与える」. The Southwestern Naturalist . 45 (1): 1– 5. Bibcode : 2000SWNat..45....1A . doi : 10.2307/3672545 . ISSN 0038-4909 . JSTOR 3672545 .  
  7. ^ a b Bell, AD 1997. Plant form: an illustration guide to flowering plant morphology . Oxford University Press, Oxford, UK Googleブックスでプレビュー
  8. ^ヴァン・ウィク、ブラーム (2007).アフリカ南部の木を識別する方法(イラスト版)。ストライク。 p. 184.ISBN​ 978-1-77007-240-4。
  9. ^ Sengbusch, Peter (2003年7月31日). 「バラの棘の断面」 . 2008年4月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年4月27日閲覧。
  10. ^サタリー、ジェームス W.;アロンソ、デイビッド。グラマジオ、ピエトロ。ジェニケ、キャサリン M.彼、ジア。アロネス、アンドレア。ビジャヌエバ、グロリア。プラザ、マリオラ。ラーマクリシュナン、シュリヴィディヤ。ブノワ、マティアス。ジェンティーレ、イアコポ。ヘンデルマン、アナト。ショハト、ハガイ。フィッツジェラルド、ブレイン。ロビタイユ、ジーナ M. (2024-08-02)。「深い時間をかけて遺伝子の共選択を繰り返すことによる植物トゲの収束進化」。科学。385 (6708) eado1663。Bibcode : 2024Sci...385o1663S。土井：10.1126/science.ado1663。ISSN 0036-8075。PMC 11305333 . PMID 39088611 .   
  11. ^ロス、JH「アフリカアカシア種の概要」南アフリカ植物調査記録シリーズ、第44号、植物研究所、農業技術サービス部、プレトリア、1979年
  12. ^スティーブ・ブリル、エブリン・ディーン、「食用および薬用植物の識別と収穫」（1994年）、17ページ。
  13. ^アウグスト・ワイスマン、ジョン・アーサー・トムソン、マーガレット・R・トムソン『進化論』（1904年）、124ページ。
  14. ^ Bihrmann.com
  15. ^ダイアー、R.アレン、「南アフリカ顕花植物の属」、第2巻。ISBN 0-621-02863-0、1976年
  16. ^アンダーソン、エドワード・F.、サボテンファミリー、出版：ティンバープレス、2001年ISBN 978-0-88192-498-5
  17. ^フェルソン、マーカス（2006）犯罪と自然、288ページ。
  18. ^ Hunter、JA (1993) 『Hunter』 出版社: Buccaneer Books、 ISBN 978-1-56849-109-7

参考文献

  • シンプソン, MG 2010.「植物の形態学」『植物系統学』第2版、エルゼビア・アカデミック・プレス、第9章。
  • ジャッド、キャンベル、ケロッグ、スティーブンス、ドノヒュー。2007年、「構造的および生化学的特性」。植物系統学、系統学的アプローチ、第3版。第4章。
  • エサウ、K. 1965.植物解剖学、第2版、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ、767頁。
  • Llamas, KA 2003. 「熱帯顕花植物」Timber Press、ポートランド。423頁。
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