一年生植物

エンドウ豆は一年生植物です。

一年生植物とは、発芽から種子生産までのライフサイクルを1生育期内に完了し、その後枯死する植物です。世界的に見ると、全植物種の6%、草本植物（樹木と低木を除く）の15%が一年生植物です。 [ 1 ]一年生ライフサイクルは、被子植物の系統発生全体を通して、120以上の異なる植物科で独立して出現しました。[ 2 ]

ライフサイクル

伝統的に、一年草は多年生植物の祖先から進化したという仮説が一般的でした。しかし、近年の研究ではこの考え方に疑問が投げかけられ、多年生植物が一年草の祖先から進化した例が明らかになりました。[ 3 ]興味深いことに、モデルによれば、一年草から多年生植物への移行速度は、その逆の移行速度の2倍であると示唆されています。[ 4 ]

生活史理論によれば、一年生植物は成虫死亡率が実生（または種子）死亡率よりも高い場合に有利となる。[ 5 ]つまり、一年生植物は撹乱や時間変動の大きい環境で優勢となり、成虫の生存率を低下させる。この仮説は、成虫死亡率が高く種子の持続性が高い、暑く乾燥した夏の地域で一年生植物の出現率が上昇するという観察結果によって裏付けられている[ 1 ] [ 4 ] [ 6 ]。さらに、異なる科における暑く乾燥した夏における一年生植物のライフサイクルの進化は、収斂進化の好例の一つとなっている。[ 1 ] [ 4 ] [ 3 ]さらに、年間の出現率は年ごとの変動によっても正の影響を受ける。[ 1 ]

世界的に、一年生植物の優占度は人間の活動の増加に伴って上昇傾向にある。[ 1 ]さらに、家畜による放牧が草原における一年生植物の増加に寄与していることが明らかになっている。[ 7 ]放牧や農業などの活動に関連する撹乱、特にヨーロッパ人の入植後に生じた撹乱は、ヨーロッパやアジアから新世界への一年生植物の侵入を促進した。

様々な生態系において、一年生植物の優占は、二次遷移における一時的な段階であることが多く、特に撹乱の後に顕著である。例えば、耕作放棄地では、一年生植物が当初はそこに定着するが、最終的には長寿種に置き換えられる。[ 8 ]しかし、地中海沿岸の特定の生態系では、特異なシナリオが展開される。一年生植物が優占状態を確立しても、多年生植物が必ずしもそれを置き換えるわけではない。[ 9 ]この特異性は、システム内の代替的な安定状態に起因する。つまり、一年生植物の優占状態と多年生植物の状態はどちらも安定しており、最終的なシステム状態は初期条件に依存する。[ 10 ]

特性

一年生植物は一般的に多年生植物よりも成長率が高く、種子に多くの資源を割り当て、根に割り当てる資源は少ない。[ 11 ]長寿命の植物と短寿命の種子を特徴とする多年生植物とは対照的に、一年生植物は土壌種子バンクの持続性を高めることで寿命の短さを補っている。[ 12 ]このような生活史戦略の違いは、生態系の機能とサービスに大きな影響を与える。例えば、一年生植物は地下資源を割り当てる量が少ないため、多年生植物よりも侵食の軽減、有機炭素の貯蔵、栄養分と水の利用効率の低下といった面での役割は小さい。[ 13 ]

一年生植物と多年生植物の区別は、農業分野において特に顕著です。地球上のバイオマスに占める割合は小さいものの、一年生植物は人類の主要な食料源として際立っています。これは、種子生産への資源配分が拡大し、農業生産性を高めたことが要因と考えられます。人類が環境に影響を与えた人新世において、一年生植物の世界的な被覆率が大幅に増加しました。[ 14 ]この変化は、主に多年生植物が優勢であった自然体系が一年生作物栽培地へと転換されたことに起因しています。現在、一年生植物は作物栽培地の約70%を覆い、世界の食料消費量の約80%を占めています。[ 15 ]

分子遺伝学

2008年、ある一年生植物種において、わずか2つの遺伝子を不活性化するだけで多年生植物へと転換することが発見されました。[ 16 ]研究者らは、シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）において、開花時期を制御するSOC1遺伝子とFUL遺伝子を不活性化しました。この遺伝子スイッチにより、木質形成など、多年生植物に共通する表現型が確立されました。

参照

References

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  2. ^Friedman, Jannice (2 November 2020). "The Evolution of Annual and Perennial Plant Life Histories: Ecological Correlates and Genetic Mechanisms". Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 51 (1): 461–481. doi:10.1146/annurev-ecolsys-110218-024638. ISSN 1543-592X. S2CID 225237602.
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