植物のミカタ

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京都・出町柳の桜の蕾は、冬の寒さを経験することで初めて春の暖かさに反応し開花する。これは「春化」と呼ばれる現象で、桜は二段階の温度感知機能を持つ。秋に形成された蕾は、冬の寒さに一定期間さらされることで春への準備を整える。早咲きの桜を除き、秋冬の暖かい日に開花しないのはこのためである。園芸では、この春化の仕組みを利用し、低温処理と加温によって開花時期を調整する技術が用いられている。先日積もった雪を経験した蕾は、まさに春化を経て、春の訪れを待ちわびている。

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雪の日でも、ネギやスイセンのように垂直に近い葉を持つ植物は目立つ。それらの葉は雪が積もりにくく、光合成を有利に行える。一方で、他の植物は葉を厚くしたり、液体の濃度を高めたりして寒さに耐えているが、これらの対応は光合成の効率とのトレードオフの関係にあると考えられる。雪の日に緑の葉を維持できることは、厳しい環境における生存戦略として優れていると言える。

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今朝は珍しく雪が積もり、植物の葉の上にも雪が観察された。厚みのある葉には雪が積もりやすい一方、シダのような葉には積もりにくいことがわかった。ここで疑問が生じる。葉に雪が積もると根元には雪が落ちにくく、地表は雪の影響を受けにくい。植物にとって、葉に雪が積もり続けるのと、地際に雪が積もるのとではどちらが不利なのか？植物の種類によって異なるだろうが、葉への積雪は光合成の阻害や雪の重みによる損傷に繋がりうる。一方、地際の積雪は根の凍結や呼吸阻害を引き起こす可能性がある。どちらの影響が大きいかは、植物の特性や積雪量、気温など様々な要因に左右されるだろう。

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シンビジュームの花弁の一つに、中央の蕊へと向かう紫色の模様がある。これは虫媒花の特徴で、花粉を運ぶ虫を蕊へと誘導する役割を持つと考えられる。模様は一番低い位置の花弁にのみ存在し、上方から飛来する虫を効率的に誘導する構造になっている。この模様は、虫への道標として機能することで、受粉の成功率を高めていると考えられる。

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紅葉した葉は、わざわざエネルギーを使って赤い色素アントシアニンを生成する。その理由は未解明だが、アントシアニンは抗酸化作用を持つとされる。著者は、落ち葉が酸化による分解を遅らせ、乾燥した状態を保つためにアントシアニンを生成しているのではないかと推測する。乾燥した落ち葉は土壌表面で立体構造を維持し、植物の根元に空気層を作り、断熱効果をもたらす。また、色素に含まれる糖分が土壌に供給される可能性も示唆される。いずれにせよ、落ち葉は根元の植物の生育に有利な環境を作る役割を果たしていると考えられる。

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リン酸欠乏になると、植物の葉は赤や紫に変色することがあります。これはアントシアニンの蓄積によるものですが、なぜリン酸欠乏でアントシアニンが蓄積するのかは完全には解明されていません。記事では、リン酸欠乏が糖の蓄積を招き、それがアントシアニン合成の基質となる可能性や、ストレス応答としてアントシアニンが合成される可能性について考察しています。また、アントシアニンは紫外線吸収や抗酸化作用を持つため、リン酸欠乏による光阻害ストレスからの防御機構として機能している可能性も示唆しています。さらに、リン酸欠乏と紅葉の関連性についても触れ、今後の研究の進展に期待を寄せています。

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冬になり落葉したカエデの葉は、独特な形状により乾燥して丸まると、空気を含んだ立体的な層を作る。この構造は他の木の葉では見られない。また、カエデの葉は面積が狭いため、地表の植物を覆いすぎることもない。紅葉はエネルギーを消費して紅くなるが、これは下の植物のために温かい空間を作り、緑の成長を促す効果があると考えられる。まるでカエデが次の世代へ命を引き継いでいるように見える。まさに命の連鎖である。

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サザンカとツバキの判別が難しいが、花びらが散っていたためサザンカと判断。サザンカの開花は冬の訪れを感じさせる。中には雄しべの規則性が崩れ、花弁化しかけている花も見られる。これは八重咲きになる過程であり、植物が美しさと繁殖のバランスを探る進化の一環と言える。多くの雄しべを持つバラ科やツバキ科は、花弁化の変異が多く、現在も進化の挑戦を続けている。人間は美しい八重咲きを選別するが、自然界では雄しべの数と繁殖力のバランスが常に試行錯誤されている。安定した形状の花は、すでに最適解を見出した結果かもしれない。

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丸い葉の下に隠れるように咲くナスタチウム(キンレンカ)は、食用のエディブルフラワー。5枚の花弁のうち、上の2枚は蜜の位置へ誘導する線があり、下の3枚はひだひだ状になっている。花の裏には蜜を溜める筒があり、スズメガのような口の長い虫を誘引する構造。同じ株で色の異なる花が咲き、黒い花弁もあるらしい。目立たない場所に咲くにもかかわらず、複雑な構造を持つ花は不思議であり、蜜にこそ食用としての価値がある。

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空き地のフェンスに巻き付く草を見て、筆者は疑問を抱く。ヒルガオ、カボチャ、ヤブガラシなどは巻き付いた後に大きな葉を展開し、他の植物の成長を抑制する。しかし、この草は葉が小さく、巻き付いてもすぐに他の植物に追い抜かれてしまうのではないか。せっかく高い位置に到達しても、葉の面積が小さいため成長速度も遅く、生存競争で不利になるのではと推測する。筆者は、この草の生存戦略に疑問を感じている。

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ロゼット状の葉の重なりを最小限にする植物の工夫に感嘆する筆者。葉は角度や捻りだけでなく、葉面積自体を小さくすることで重なりを減らし、光合成効率を高めている。また、葉を食害されるリスクを考慮し、新しい葉はゆっくり伸長するのではなく、素早く展開することで被害を最小限に抑えている。さらに、同じ場所に複数株存在する可能性にも触れ、植物の生存戦略の巧みさを改めて強調している。

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幸せの象徴である四つ葉のクローバーは、ハート型4枚の小葉のイメージがある。しかし、クローバーはマメ科植物で通常は丸葉である。それに対して、4枚の小葉を持つカタバミはハート型をしている。しかし、本物の四つ葉のクローバーも存在し、くぼみのある小葉を持っているものもある。このことから、四つ葉のクローバーの幸運の象徴は、小葉が4枚でハート型という条件が加わった可能性があると考えられる。

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建物の待合室から中庭の木に絡まるツタが見えた。よく見ると、ツタは下に向かって伸びていた。隣の高い木に絡まり登ろうとしたが、途中で剪定されていたため、つかまる場所がなくなり、元の高さまで垂れ下がっていた。他の登れる枝もあったのに、剪定された枝を選んでしまったツタは、まるで目標を見失いスタート地点に戻ってしまったようで滑稽だ。一度決めた方向を修正できない習性が愛らしい。

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アサガオの多様な花の形は、ゲノム内を移動する「トランスポゾン」の影響と考えられる。トランスポゾンは遺伝子配列に挿入され、重要な遺伝子の機能を破壊することで、花の形質に変化をもたらす。例えば、丸い花の形成に重要な遺伝子にトランスポゾンが入り込むと、花の形は丸ではなくなる。アサガオは変異が多く、様々な遺伝子が変化するため、植物にとって重要な遺伝子を発見できる可能性を秘めている。夏休みのアサガオの観察は、生命の謎を解き明かす第一歩となるかもしれない。

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サツマイモとアサガオは同じヒルガオ科で、花の形も似ている。日本では気候条件のためサツマイモは開花しにくいが、品種改良には開花が必要となる。そこで、アサガオを台木にサツマイモを接ぎ木する技術が用いられる。アサガオの開花条件を引き継ぐことで、サツマイモを夏に開花させ、交配を可能にする。この技術は、戦時中の食糧難を支えたサツマイモの品種改良に大きく貢献した。アサガオは薬用、観賞用としてだけでなく、食糧事情においても重要な役割を果たした植物である。

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生物学における「果実」は、種子とその周辺器官の集合体を指す。被子植物において、果実は子房が発達したものだが、種子散布に関わる他の器官を含む場合もある。果実は種子を保護し、散布を助ける役割を持つ。果実は大きく分けて、乾燥して裂開するもの（裂開果）と、乾燥または多肉質で裂開しないもの（不裂開果）に分類される。アサガオの果実は裂開果の蒴果にあたり、成熟すると乾燥し、複数の縫合線に沿って裂開し種子を放出する。果実は種子散布の戦略に基づき多様な形態を示す。

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植物園の温室で、タシロイモ科のタッカ・シャントリエリという黒っぽい花を見つけた。夜に咲く白い月見草と対照的に、この花の色は昼間でも目立たない。日中が長い地域原産で、夕方や夜の暗さを考慮する必要がないためと考えられる。しかし、この地味な色でどのような戦略を持っているのか、疑問が残る。

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グロッパ ウィニティーというショウガ科の植物は、独特な多重構造の花を持つ。緑の葉が花全体を覆い、その内側にはピンク色の苞葉が装飾のように配置され、さらにその中心部に黄色の小さな花が咲く。外側の緑の葉、ピンクの苞葉、そして黄色の花という三重構造の目的は不明。同じショウガ科の食用ショウガの花は異なる形状で、グロッパのような複雑な構造は見られない。この多重構造の謎は深まるばかりである。

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大きな葉を持つ植物は、その葉によって下方の植物の受光を遮ってしまう。しかし、後ろに控える植物は隙を狙っている。写真のように、大きな葉の切れ間から枝を伸ばし、光を求めて上に伸びるのだ。大きな葉はもはやこれ以上成長できないため、後ろの植物の成長を阻むことはできない。つまり、大きな葉を持つことが必ずしも有利ではない。小さい葉で柔軟に枝を伸ばす植物の方が、生存競争において優位に立てることもある。植物の世界では、常に静かな争いが繰り広げられているのだ。

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真夜中に咲くヘビウリの花の幽玄な美しさについて。純白で細い糸状の花弁が織りなすシルエットは、伊勢菊や伊勢撫子に通じる日本の美意識を想起させる。著者はこの花の造形美を称賛するが、一方で「気持ち悪い」と感じる人もいるという。野生種であるヘビウリの奇妙な形状は、夜間の暗闇の中で白い流線型が部分的に光を反射することで、大きな花のように見せかけ、受粉を促すための適応戦略なのかもしれない、と考察している。

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月見草は夜に咲き、夜行性のスズメガによって受粉される。写真は、その白い花と特徴的な雌しべ、雄しべの様子を捉えている。錨を逆にしたような形の雌しべの先端に蜜があり、スズメガは長いストロー状の口を伸ばして蜜を吸う。しかし、スズメガがどのように雄しべに触れ、花粉を運ぶのかは、花の構造からは想像しにくい。

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植物の葉は、光を効率的に受けるために、重なりを避けながら巧みに配置される。葉序と呼ばれる規則があり、例えばキャベツやハクサイは144度ずつ葉をつける2/5葉序を持つ。Pythonでこの配置を可視化すると、5枚で円を2周する様子がわかる。しかし、単純な144度回転では葉が重なってしまうため、実際には茎の捻れ(+5度)が加わり、新しい葉は古い葉を避けて展開する。このモデルを葉の数(N)を増やしてシミュレーションすると、N=20や30では実際のロゼット状の植物の配置に近づく。

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植物をよく知るには、真上から観察することが重要である。真上から見ると、多くの葉が重なり合わずに配置されていることがわかる。植物は葉で光合成を行うため、上の葉が下の葉を覆ってしまうと光合成効率が低下する。葉は呼吸によってエネルギーを消費するため、無駄な重なりを避ける配置になっている。このように、真上から見ることで植物の生存戦略の一端が理解できる。様々な角度から観察することで、新たな発見があることを示唆している。ただし、葉序や黄金角といった詳細な説明は省略されている。

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ハギの黄変に気づいた筆者は、一部の株に見られる黄化が老化ではなく、窒素かマグネシウムの欠乏症だと推測する。下の方の枝から症状が出ていることから、他の緑の株とは異なり、特定の栄養素が不足していると考えられる。遠くからでも目立つ黄色は、植物が動物とのコミュニケーションを求め、助けを求めるシグナルのように感じられた。筆者は、植物が動物との意思疎通を望んでいるのではないかと考察し、過去の赤い葉の例や、ハギが牛の飼料として利用されていた事実にも触れている。

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彼岸花は美しい花を咲かせるが、種子を作らない。これは、彼岸花が三倍体であるため。通常、生物は両親から遺伝子を受け継ぎ、減数分裂を経て生殖細胞を作る。しかし、三倍体は減数分裂が正常に行われず、種子を作ることができない。彼岸花も同様に、開花しても受粉・結実せず、種なしブドウと同様の原理だ。では、彼岸花はどうやって増えるのか？という疑問が残る。

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植物の群生は、個々の花を目立たせるだけでなく、徒長を通じて生存競争を有利に進める。密集した環境では、徒長により背丈を伸ばすことで光を確保し、他の植物の侵入を防ぐ。群生全体で高くなるため、下葉への光供給は不要となる。つまり、群生形成は生存戦略上の大きな利点となる。しかし、風通しの悪さから病害のリスクも高まるため、一長一短である。

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「はぐれハギ」と名付けた単独で生えるハギを観察した結果、群生するハギよりもはるかにしなやかに広がっていることを発見した。ハギは種を動物に付着させて拡散させるため、しなやかに枝を垂らす性質がある。群生ハギは効率的に種を拡散できる一方、単独のハギは四方八方に広がる究極のしなやかさを獲得していた。これは、群れることで効率性を高める一方で、個としての究極の形態を制限している可能性を示唆している。しかし、この究極のしなやかさは、暴風などには弱そうだ。

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「ひっつき虫」と呼ばれるヌスビトハギのさやのひっつく仕組みを顕微鏡写真で解説。さやの縁にはかぎ爪型の毛が並んでおり、これが衣服の繊維などに引っかかることで付着する。このさやはマメ科植物の特徴である豆を内包しており、動物に付着することで種子を拡散させる戦略を持つ。枝豆のさやにも毛があることから、同様の仕組みが推測される。

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大学時代から愛用する植物図鑑で、ヨルガオの白い花弁の秘密を知った。白い花弁は細胞間の空気が光を反射することで白く見え、真空状態にすると透明になるという。今まで白は色素だと思っていたが、空気の反射だと知り、色のメカニズムへの理解が変わった。白は色の出発点ではなく、無色透明な状態に色素が加わることで様々な色が生まれるのだ。この発見に感動しつつも、ヨルガオと真空装置がないため、実際に試せないことが悔しい。学生時代に知っていれば、研究室で実験できたのに。

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輪生とは、植物の茎の同じ高さから複数の葉が放射状に生える葉序のこと。キクモを例に、葉の生え方の規則である輪生について解説している。図鑑では花などの目立つ器官の情報が中心だが、葉序のような形態情報は植物の同定に重要となる。キクモは多輪生であり、同じ高さから多数の葉が生える。葉序の情報が図鑑に加われば、花がなくても植物を特定しやすくなる。このように、植物の形態の規則を知ることは、植物の理解を深める上で重要である。

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同じ高さから多数の葉が出ている水草の発生様式について考察しています。金魚藻に似ているが、葉の形状から違うと推測し、画像検索でキクモを発見。キクモは輪生する葉を持つと説明されているが、写真の植物が本当に輪生なのか確信が持てない様子。そこで、「輪生」について詳しく調べてみようとしている。

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夏の終わり頃、植物園の昼夜逆転室で夜に咲くヨルガオを見た。暗い室内で、白いヨルガオは際立って美しく、鮮やかさよりも純粋さが際立つ。かつて、花の鮮やかさは白いキャンバスに色素を重ねて生まれると教えられたが、ヨルガオの白さは闇の中でこそ輝く美しさを持つ。暗闇の中でこそ際立つ白、その純粋さに心を打たれた。

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エンサイの周りの緑は、池一面を覆う浮草だった。以前、採取した浮草に液肥を与えると爆発的に増殖した。葉が増えては離れ、まるで細胞分裂のようだった。植物は葉の裏で二酸化炭素を吸収し、酸素を放出する。浮草も同様なら、エンサイの根元は酸素が豊富な環境と言えるかもしれない。

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遺伝子組み換えで、組み込んだ遺伝子が必ず発現するとは限らない。発現は転写因子という領域によって制御されている。確実に発現させるには、遺伝子と共に強制的に発現させる配列を組み込む。例えば、ウイルス由来の制御配列を使う。これは、ウイルスが宿主細胞内で自身の遺伝子を強制的に発現させる仕組みを利用したもの。具体的には、目的の遺伝子とウイルス由来の制御配列をプラスミドに挿入し、細胞に導入する。この手法は、遺伝子組み換え作物でよく使われており、異なる生物の遺伝子を組み合わせるという理解につながるが、制御配列も遺伝子の一部である。

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遺伝子組み換えは、特定の遺伝子の機能を調べる研究手法として利用される。例えば、青いアサガオの鮮やかな青色色素に関わる遺伝子を特定し、その遺伝子を薄い青色のアサガオに導入することで、遺伝子の機能を検証する。導入後、花色が鮮やかになれば、その遺伝子が青色色素合成に関与していることが証明される。しかし、遺伝子組み換え作物において、導入された遺伝子が植物にとって有益に働くことは稀である。遺伝子が活用される保証はなく、F1種子における課題も存在する。つまり、遺伝子組み換えは研究ツールとしては有効だが、作物改良においては、導入遺伝子の効果が限定的である可能性が高い。

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砂利道で見つけたネムノキに似た植物は、小葉の裏に膨らみがあり、規則正しく並んでいて、マメ科ではないことに気づいた。よく見ると小葉の付け根に小さな花が咲いていた。これはコミカンソウという植物で、小葉ごとに花を咲かせる特徴を持つ。最初の膨らみは実だった。コミカンソウはマメ科ではなく、一つの小葉に一つの花を咲かせる珍しい植物である。

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観葉植物の葉が幹よりも長いことに気づき、その生態に興味を持った筆者。葉の長さが幹を超えることに不思議さを感じ、野生の状態を想像する。さらに、シダレヤナギの枝が地面に着くほど長く伸びる様子を以前の記事で紹介したことを思い出し、葉の長さと幹の長さの関係性を異なる植物で考察している。

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ヌスビトハギは、細くしなやかに伸びた茎に横向きの鞘をつけ、動物の背中に付着して種子を散布する。単体では花が目立たないため、群生することで虫を誘引し、受粉の確率を高めている。また、群れの端の個体は通路側にしなり、動物と接触する機会を増やすことで種子散布の効率を高めている。綿毛と異なり、多くの種子が一度に運ばれるため、新天地でもまとまって発芽し、生存競争に有利となる。このように、ヌスビトハギは、群生と伸長という戦略を組み合わせ、効率的な繁殖を実現していると考えられる。

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ハギは群生することで開花期には見事な景観を作るが、結実期にはひっつき虫型の種子 dispersal 戦略に疑問が生じる。単体のハギは種子が動物に付着しやすく散布には有利だが、群生していると大半の種子はそのまま落下してしまう。背丈があるハギには綿毛や翼による風散布の方が効率的に思えるが、密集した環境では効果が薄い可能性がある。爆発的な散布機構も考えられるが、ハギはひっつき虫戦略を選んだ。そこには何らかのメリットがあるはずだ、という考察。

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公園で観察したハギの開花の様子から、ハギは群生することでより目立ち、虫を惹きつける効果があることを実感した。孤立した株は花が目立たず、ピンク色が霞んでいたのに対し、群生しているハギには多くの昆虫が訪れていた。ハギは群生を前提とした開花戦略をとっていると考えられる。しかし、ハギの種子は落下ではなく、別の方法で散布されるため、群生しやすいとは限らない。この謎については、実がつき始めた頃に改めて考察したい。また、ハギは秋の七草の一つであることから、秋の訪れを感じた。

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ベランダのアサガオの蔓を剪定し、別のプランターの土の上に放置したところ、約1週間後、なんと開花した。蔓は土に挿しておらず、根付いておらず水も与えていない状態。切断された蔓の中に、花を咲かせるための栄養と水分が蓄えられていたことになる。驚くべきアサガオの生命力に感動しつつ、このまま放置すれば種ができるのか疑問に思う。

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植物は土壌微生物と共生関係にあり、光合成産物と有用有機化合物を交換する。枯草菌の中には植物ホルモンのオーキシンを合成するものがあり、植物の根張りを促進する。オーキシンは植物の頂点で合成され根に届くまでに消費されるため、土壌中の枯草菌由来のオーキシンは根の成長に重要。枯草菌を増やすには、彼らが得意とする環境、つまり刈草のような環境を作る必要がある。納豆菌の例のように、特定の資材が豊富にあれば微生物は爆発的に増殖しコロニーを形成する。したがって、牛糞主体の土壌改良は、枯草菌の増殖には適さず、植物の生育促進には刈草成分が豊富な土壌が有効と考えられる。

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奈良時代に薬用として渡来したアサガオは、元は薄い水色の原種系だった。種は下剤に使われ、量によって薬にも毒にもなった。栽培の中で濃い色の花や大きな花、絞り模様、牡丹咲き、変化咲きなど様々な変化が現れ、品種改良が進んだ。海外種との交配でさらに模様が鮮やかになり、ゲノム研究で遺伝子の「飛び回り」も発見された。人々の好奇心と探求心によって、多様なアサガオが誕生し、現在に至る。

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遣唐使が持ち帰った朝顔の種は、当初薬用として利用されていました。下剤としての効能を持つ牽牛子（けんごし）がそれで、現在私たちが観賞する朝顔とは大きく異なる小さな花を咲かせます。奈良時代末期に薬用として導入された朝顔は、江戸時代に入り観賞用として品種改良が盛んに行われました。特に文化・文政期の大ブームでは、葉や花の形に様々な変化が現れた「変化朝顔」が誕生し、珍重されました。現代では見られないほど多様な変化朝顔は、浮世絵にも描かれるなど当時の文化に大きな影響を与えましたが、明治時代以降は衰退し、現在はその一部が保存されているに過ぎません。

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この記事は、変化朝顔の一つである「牡丹咲き」のアサガオについて解説しています。牡丹咲きは、大輪の朝顔がくちゃくちゃっとなり、雄しべが花弁に変異して八重咲きになったもので、その様子が牡丹の花に似ていることから名付けられました。記事では、黄斑入蝉葉紅台咲牡丹大輪という品種の写真とともに、京都府立植物園の朝顔展で撮影された時雨絞りの牡丹咲きの写真も紹介されています。筆者は、さらに牡丹らしい丸い花との遭遇にも期待を寄せています。

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記事は牡丹咲きの朝顔について。獅子咲きと同様に変わり咲き朝顔の一種で、花びらが幾重にも重なり、牡丹の花のように見えることから名付けられた。獅子咲きとは異なり、雄しべ、雌しべが確認できる。色はピンクで、花びらの形は丸みを帯びているものや細長いものなど様々。記事では花びらの枚数の多さや、中央部に少し隙間が見える様子も描写されている。また、変化朝顔の多様性に改めて感嘆し、これらの花がどのようにして生まれたのか、そのメカニズムへの興味を示している。

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記事は獅子咲きの朝顔について説明しています。獅子咲きは、花弁が細く裂けて、まるで獅子のたてがみのような形状になることから名付けられました。京都府立植物園で展示されていた獅子咲きの朝顔は、特に花弁の裂け方が顕著で、通常の朝顔とは全く異なる印象を与えます。色は、青、紫、ピンクなど様々で、色の濃淡や模様も個体によって異なります。獅子咲きは突然変異で生まれたもので、江戸時代から栽培されている伝統的な品種です。その珍しさから、当時の人々を魅了し、現在でも多くの愛好家に楽しまれています。記事では、獅子咲きの朝顔の他に、牡丹咲きや采咲きなど、様々な変化朝顔についても紹介されています。これらの変化朝顔は、遺伝子の複雑な組み合わせによって生み出されるもので、その多様性も朝顔の魅力の一つです。