光屈性

日当たりのいい窓辺に鉢植えを数日置いたままにすると、茎も葉もすっかり窓の方へ傾いているのに気づくはずです。鉢を180度回しても、数日後にはまた向きを変えて窓の方へ首を伸ばします。

植物は動物のように足がないので、日当たりのいい特等席まで歩いていくことはできません。そのかわり、植物にとって日光はごはんであり、エネルギーの源です。葉に当たる光が多いほど、栄養をつくる光合成をずっと活発に行えるからです。

そこで植物は、少しでも多くの光を受けるために、体そのものの形を変える方法を選びました。このように、光という刺激を感じて、光の当たる方向へ成長する向きを変える現象を光屈性と呼びます。茎の先が光の来る方向に気づき、体を曲げてお日さまを迎えるわけです。

植物が体を曲げるカギは、茎の中で起こる「アンバランスな成長」にあります。茎の先では、細胞をぐんぐん育てる「オーキシン」という植物成長ホルモンがつくられます。

オーキシン自体が光を感じるわけではありません。茎の片側だけに光が当たると、光を感知するタンパク質(フォトトロピン)がシグナルを送り、それに応じてオーキシンが光の反対側である日陰側へ移動します。その結果、光の当たらない裏側の茎にオーキシンがたっぷり集まります。

オーキシンが集まった裏側の細胞は、水を吸い込みながらものすごい勢いで縦に伸びます。一方、光を直接受ける表側の細胞は、成長がゆっくりになったり、ほとんど止まったりします。運動場のトラックを回るとき、外側のランナーのほうが長い距離を走るからカーブができるように、裏側だけが長くなると、茎全体が自然に表側(光のある側)へ丸く曲がっていくのです。

ふつう目にする茎は光に向かって近づきますが、根はまったく逆の動きをします。根に光を当てると、光が来る方向とは反対側へ曲がって伸びます。これを負の光屈性と呼びます。

根が光を避けて曲がるときにもオーキシンが関わっていると考えられていますが、正確にどう働くのかはまだ研究中です。オーキシンがどちら側により多くたまるのかについても、研究によって結果が分かれています。また、根は茎よりもオーキシンにずっと敏感で、茎の成長を助ける程度の濃度でも、かえって成長が抑えられてしまいます。

ただし、地中の根が下へ伸びる主な理由は光ではありません。土の中にはそもそも光がほとんど届かないからです。根が下へ伸びるのは、重力を感じ取ってその方向へ伸びる重力屈性(屈地性)のためです。こうして茎は光に向かって上へ、根は重力に従って下へ伸び、植物は日光も水も養分もしっかり手に入れます。