植物のミカタ

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名古屋大学の研究で、植物の接木が成立するメカニズムの一端が明らかになりました。異なる植物個体間で形成された接木の境界領域を詳細に解析した結果、細胞壁の再構築を担う酵素群が、細胞壁を分解する酵素群よりも早期に活性化することが判明。さらに、植物ホルモン「オーキシン」の輸送に関与する遺伝子の働きが、接木の成功に重要であることもわかりました。この発見は、接木の効率化や、これまで困難であった植物種間での接木の可能性を広げるものとして期待されています。

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著者は、猛暑日が稲作に与える影響を懸念し、サーモグラフィカメラを用いて中干し無しの田と中干しを行った田の水温を比較しました。 結果は、中干し無しの田では水温が36℃前後と高く、田全体に高温の水が行き渡っている可能性が示唆されました。一方、中干しを行った田では、端は高温でも中心部は遮光により想定より気温が低いかもしれないと考察しています。 これは、中干し無しの田では水による熱伝導で高温が全体に広がりやすく、中干しを行った田では水がない分、遮光の影響を受けやすいことを示唆しています。 著者は、今回の結果から、中干し有無と株への影響について更に考察を深めたいと考えています。

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壁面のツタが紅葉している理由について考察しています。 著者は、日当たり良好な場所なので光合成過多による紅葉ではなく、土壌の栄養不足でもないことから、太陽光による壁の温度上昇がストレスとなり紅葉したのではないかと推測しています。 その根拠として、すぐ横の青々としたツタでも、壁面に沿って伸びている先端部分は紅葉していることを挙げています。

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この記事では、ブルーベリーに含まれるアントシアニンという成分が目に良いとされる理由について解説しています。ブルーベリーの販売サイトでは、アントシアニンが網膜にあるロドプシンの再合成を助けるという記述がありますが、具体的なメカニズムは不明です。 そこで、この記事ではまずアントシアニンについて詳しく解説し、それがアントシアニジンと呼ばれる色素に糖が結合した化合物であることを説明しています。そして、ブルーベリーの青色が眼球内で青色光を遮断する可能性について触れつつも、ロドプシンの再合成という点についてはまだ考察が必要だと述べています。

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耕作放棄された田んぼで、オオアレチノギクかヒメムカシヨモギと思われる背の高いキク科植物が目立つ。 これらの植物は、厳しい環境でも生育できるよう、ロゼット状で冬を越し、春になると一気に成長する戦略を持つ。周りの植物を圧倒するその姿は、競争を意識しない余裕すら感じさせる。 一方、「ネナシカズラに寄生された宿主の植物は大変だ」では、自ら光合成を行わず、他の植物に寄生して栄養を奪うネナシカズラを紹介。宿主の植物は生育が阻害され、枯れてしまうこともある。 このように、植物はそれぞれ独自の生存戦略を持っていることを、対照的な2つの記事は教えてくれる。

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壁際で、ロゼット状の草が生えている場所だけエノコログサが生えていないことに気づいた筆者は、ロゼットが先に繁茂し、エノコログサの発芽を抑えたのではないかと推測しています。そして、多くのロゼット植物が種子を遠くに飛ばすのに対し、自分の根元に種子を落とす戦略をとる植物も存在すれば、より確実に子孫を残せるのではないかと考察しています。しかし、そのような戦略をとるロゼット植物は、筆者の知る限りでは見当たらないようです。

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レンゲ栽培の効果は、田植え後の雑草管理にも良い影響を与える可能性があります。レンゲによって土壌中の窒素量が供給され、雑草の発生が抑制される可能性があります。著者の田んぼでは、レンゲ栽培後、例年に比べて雑草の発生量が少なかったという観察結果が得られました。しかし、これはあくまで個人の観察結果であり、科学的な証明はされていません。レンゲ栽培は、土壌環境の改善や雑草抑制など、多くの利点があると言われています。

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落葉針葉樹の下は、広葉樹と比べて落葉の堆積が少なく、光が遮られにくいので、アベマキのドングリにとっては発芽しやすい環境に見えます。しかし、針葉樹の葉には、モノテルペンアルコールという物質が含まれており、これが植物の種子の発芽を抑制する効果を持つことが研究で明らかになっています。具体的には、クロマツやスギから抽出したモノテルペンアルコールが、ハツカダイコンの種子の発芽を抑制することが確認されています。このモノテルペンアルコールについて、さらに興味深い情報があるので、それは次回の記事で紹介します。

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記事では、単子葉の木本植物の成長の仕方に着目し、双子葉植物との生存競争における不利な点を指摘しています。 単子葉の木本は、先端だけに葉をつけ、下方に葉をつけないため、根元への遮光効果が期待できず、他の植物の成長を抑えにくいという特徴があります。 また、下部から再び葉を生やすことができないため、双子葉植物のように幹から枝を生やすことができません。 そのため、恐竜が闊歩していた時代には有利だったかもしれませんが、双子葉植物の登場により、その生存競争に敗れたと考えられています。 記事では、メタセコイヤなどの裸子双子葉植物が幹から枝を生やすことで、単子葉の木本よりも優位に立ったことを示唆しています。

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出穂した稲の籾の一部が黒ずんでいる現象が観察され、その原因を探っている。黒ずみは、8月中旬の長雨による冷害の影響と考えられる。周辺の田んぼでも同様の現象が見られるため、中干し不足の影響は低いと推測。冷害の種類として、定植初期の低温が影響する遅延型冷害、出穂後の低温が影響する障害型冷害、そして両者が混合した混合型冷害がある。黒ずんだ籾が膨らむかどうか、また黒ずみが遮光によるアントシアニンの蓄積によるものかなど、更なる調査が必要。追記として、長雨による穂いもちの可能性も示唆されている。

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サンショウの実の香りの主成分はd-リモネンと酢酸ゲラニルで、どちらもテルペノイドに属する。リモネンはミカン科のサンショウに含まれることは納得できる。テルペノイドはカロテノイド合成に関連しており、サンショウはカロテノイドも豊富に含むと推測される。先駆植物であるサンショウは、強光下で活性酸素の発生を抑えるキサントフィルサイクルのためにカロテノイドを蓄えている可能性がある。葉の表面のツヤではなく、カロテノイドで過剰な光エネルギーに対処していると考えられる。香りの良い葉にも注目することで、更なる発見があるかもしれない。

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ブナ科の樹木は、種子と果実の大きさに多様性があり、それが生存戦略に関係している。大きな種子を持つ種は、発芽時の栄養を豊富に持ち、暗い森林でも成長できるが、散布距離が限られる。一方、小さな種子を持つ種は、広く散布されるが、発芽後の生存競争に弱い。つまり、種子と果実の大きさは、散布能力と発芽後の生存率のトレードオフの関係にある。大きな種子は、安定した環境で有利であり、小さな種子は、撹乱された環境で有利となる。このように、ブナ科の樹木は、種子と果実の大きさの違いによって、多様な環境に適応している。

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トマトの摘葉は、果実への栄養供給を高め秀品率向上に繋がる。摘葉の目安として葉面積指数（LAI）を用いる。LAIは床面積1㎡あたりの葉の表面積で、理想値は4。LAI4を目指す摘葉で、利用可能な光を最大限活用できる。ただし、単に葉面積を増やすだけでなく、葉同士の重なりを減らし、下の葉にも光が当たるよう配置することが重要。LAI値の測定は複雑だが、宮城県農業・園芸総合研究所の資料が参考になる。実用上は、LAI値に対応した樹形を把握するのが有効と考えられる。

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強い光は活性酸素を発生させ、光ストレスの原因となる。光ストレス軽減にはフラボノイドなどの紫外線フィルターが有効だが、フラボノイドは紫外線以外の光も遮断する可能性がある。また、植物の生育に必要な光も遮断してしまう可能性があるため、人工的に特定の波長の光、例えば緑色光や紫外線を照射する手法も考えられる。トマト栽培では、雨による果実のひび割れを防ぐため遮光を行うが、これがフラボノイド合成を阻害し、光ストレスを受けやすくしている可能性がある。つまり、光合成効率を維持しつつ光ストレスを軽減するには、遮光する光の波長を調整する必要がある。

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温室メロン栽培におけるハダニ防除にUV-B照射の効果検証が行われた。実験では、UV-B照射によりハダニ雌成虫の産卵数が減少し、死亡率が増加。さらに、UV-B照射区ではハダニの天敵であるカブリダニの増加も確認された。これらの結果から、UV-B照射はハダニ防除に有効である可能性が示唆された。しかし、実用化には照射量や照射時間、メロンへの影響など、更なる研究が必要である。また、UV-Bランプの設置コストや運用コストも課題として挙げられている。

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花の色素、特にアントシアニンは、紫外線から植物を守るフラボノイドの一種であり、イネのいもち病抵抗性にも関与している。紫外線はフラボノイド合成を促進するが、ハウス栽培では紫外線が遮断され、フラボノイド合成が抑制される可能性がある。これは、イネの色素が薄くなり、いもち病に弱くなる原因の一つと考えられる。色素の濃い古代米は、現代のイネ品種に比べていもち病抵抗性が高い。つまり、フラボノイドの合成を促進することで、イネのいもち病抵抗性を高めることができる可能性がある。色素合成に関わる金属酵素の適切な摂取と適切な紫外線照射が、イネの健全な生育に重要である。

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免疫向上に重要なグルタチオンは、グルタミン酸、システイン、グリシンから合成され、抗酸化作用、解毒作用、免疫調節作用を持つ。グルタチオンは体内で作られるが、加齢やストレスで減少する。免疫細胞の機能維持、抗酸化酵素の活性化、サイトカイン産生調整に関与し、NK細胞活性向上やTh1/Th2バランス調整に寄与する。グルタチオンレベルの維持・向上は免疫機能強化に繋がり、感染症予防や健康維持に重要。野菜、果物、肉、魚介類に含まれるが、サプリメント摂取も有効。食事、運動、睡眠など生活習慣改善もグルタチオン産生促進に効果的。

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庭のクローバがレンゲより低温に強いかどうかを調べるため、冬のクローバの葉色が確認された。レンゲは葉の色が紅くなっていたが、クローバの葉色は緑色で、低温環境に強いことが示唆された。 クローバの低温耐性は、成長段階による活性酸素の回収能力や、光合成を抑える色素の合成量に依存すると考えられる。栽培者が作物の低温障害を防ぐには、これらの物質の合成を促進する手段を講じることが必要となる。

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この記事では、レンゲ米栽培の田んぼにおける冬のレンゲの様子を観察し、成長の違いから米の品質向上へのヒントを探っています。 晩秋の播種のため、レンゲの生育は遅く、寒さで葉は紫色に変色しています。ところが、田んぼの一部で繁茂するイネ科の草の根元では、レンゲの葉の色が紫色ではなく、成長も良好です。 これは、イネ科の草による遮光で、アントシアニンの合成が抑制され、その分の養分が成長に回されたためと考えられます。 通常、レンゲは日陰を好みますが、過剰なアントシアニン合成はリン酸欠乏などのストレス反応である可能性も示唆されています。 この記事は、イネ科の草とレンゲの共存関係に着目することで、レンゲの生育、ひいては米の品質向上に繋がる新たな知見を得られる可能性を示唆しています。

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ブナ科の樹木の種子/果実の大きさは、その生育戦略と深く関連している。大型の種子/果実を持つブナやクリは、発芽時の栄養を豊富に持ち、暗い林床でも成長できる。一方、コナラ属のアベマキやクヌギなどは比較的小型の種子/果実を持ち、親木から離れた明るい場所に散布されることで生存競争を避ける戦略をとる。カシ類は中型の種子/果実を持ち、親木の周辺や林縁など、ある程度光のある場所で発芽・成長する。このように、種子/果実の大きさは、それぞれの種が環境に適応し、子孫を残すための生存戦略を反映している。

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陰樹の耐陰性とは、弱い光の下でも光合成を効率的に行い、生存・成長できる能力のこと。陰樹は、陽樹に比べ光補償点と光飽和点が低い。つまり、光合成でエネルギー生産と呼吸によるエネルギー消費が釣り合う光補償点は、少ない光量で達成される。そして、光合成速度が最大になる光飽和点も低い。これは、少ない光を効率的に吸収するため葉緑体を多く持つ、葉を薄く広く展開する、葉の寿命が長いなどの適応戦略による。これらの特性により、陰樹は森林の遷移後期に優占種となり、暗い林床でも生存できる。

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陰樹の耐陰性は、暗い林床でも生存できる能力を指す。陰樹の葉は陽樹に比べ薄く、構成する層も少ないため、維持コストが低い。これは光合成量が限られる環境では有利となる。また、呼吸量が少ないことも、ネズミによる食害リスクを減らす点で生存に寄与する。陰樹の中でも、ツブラジイはスダジイより耐陰性が高い。葉の厚さや呼吸量の差に加え、クチクラ層による遮光なども耐陰性に関係する。これらの要素が、成長は遅いが長期間生存できる陰樹の特性を支えている。

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芥川緑地の林縁では、落葉樹のアベマキと常緑樹のカシが共存している。カシはアベマキの落葉期に光を得て生育し、いずれアベマキを超えることが予想される。しかし、この地域では極相林の優先種はツブラジイである。ツブラジイはカシの遮光下で発芽・生育する必要があるが、高い耐陰性を持つとされる。疑問となるのは、少ない光で成長できる耐陰性の仕組みである。具体的に、わずかな光でどのように伸長できるのか、そのメカニズムが知りたい。

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リン酸欠乏で葉が赤や紫になるのは、アントシアニンが蓄積されるため。疑問は、リン酸不足でエネルギー不足なのにアントシアニン合成が可能かという点。 紅葉では、離層形成で糖が葉に蓄積し、日光でアントシアニンが合成される。イチゴも同様の仕組みで着色する。 アントシアニンはアントシアン（フラボノイド）の配糖体。フラボノイドは紫外線防御のため常時存在し、リン酸欠乏で余剰糖と結合すると考えられる。 リン酸欠乏ではATP合成が抑制され、糖の消費が減少。過剰な活性酸素発生を防ぐため解糖系は抑制され、反応性の高い糖はフラボノイドと結合しアントシアニンとなる。

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薄い花弁のアサガオの生育不良と黄緑色の葉の関連性について考察した記事です。生育の遅延は、フラボノイドの合成量の低下が原因だと推測されています。 通常、植物は紫外線対策としてフラボノイドを葉に蓄積しますが、合成量が減少すると紫外線による活性酸素の発生が増加し、活性酸素除去のためにグルタチオン合成にアミノ酸が消費されます。結果として成長に必要なアミノ酸が不足し、生育が遅延すると考えられています。 記事では、青色色素合成酵素の欠損ではなく、フラボノイド自体の合成量の低下が原因であると推測しています。その理由は、もし酵素が欠損しているだけであれば、中間生成物である黄色や赤の色素が蓄積し、花弁や葉がこれらの色になるはずだからです。この黄葉の性質は、今後のアサガオ栽培における一つの知見となります。

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イネの生育過程で、古い葉は養分を新しい葉に送り枯れる。この養分転流には、古い葉でのオートファジーと新しい葉でのサイトカイニン蓄積が重要だ。オートファジーはタンパク質などを運搬しやすいアミノ酸や糖に変換する。サイトカイニンは養分を引き寄せる作用があり、新しい葉に蓄積することで、古い葉からアミノ酸や糖が移動する。成長盛んな葉のサイトカイニン濃度が高く、古い葉で低い状態が、効率的な養分転流を促す。

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長野県JAグループのサイトによると、飯綱町のオオアカウキクサは水田雑草抑制に利用されている。しかし、その効用は水温低下によるもので、稲の生育初期には生育を阻害する可能性がある。一方、生育後期には雑草抑制効果を発揮し、除草剤使用量を減らす効果が期待できる。また、オオアカウキクサ自体も緑肥として利用可能で、持続可能な農業への貢献が注目されている。しかし、水温への影響を考慮し、使用方法や時期を適切に管理する必要がある。さらに、オオアカウキクサの繁殖力の強さから、周辺水域への拡散防止策も必要となる。

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葉の色が濃い野菜は硝酸態窒素濃度が高く、秀品率が低下する。牛糞堆肥中心から植物性堆肥に変えることで、ミズナの葉の色は薄くなり、秀品率は向上した。硝酸態窒素は植物体内でアミノ酸合成に利用されるが、その過程はフィレドキシンを必要とし、光合成と関連する。硝酸態窒素過多はビタミンC合成を阻害し、光合成効率を低下させる。また、発根量が減り、他の栄養素吸収も阻害される。結果として、病害抵抗性も低下する。葉の色は植物の健康状態を示す重要な指標であり、硝酸態窒素過多による弊害を避けるため、植物性堆肥の利用が推奨される。

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イネの葉の色と、いもち病抵抗性の関係について、色素の観点から考察している。サクラネチンは、フラボノイドの一種で、いもち病菌に対する抗菌作用（ファイトアレキシン）を持つ。サクラネチンはナリンゲニン（フラバノン）のメチル化によって生成されると推測される。ナリンゲニンは酸化還元酵素によってアピゲニン（フラボン）にも変換される。アピゲニンは紫外線遮蔽の役割を持つ。葉の色が濃いイネは光合成が盛んで、アピゲニンなどのフラボノイドを多く含むが、いもち病に弱い。これは、葉の黒化によってサクラネチンのメチル化が阻害される、もしくはサクラネチンの相対的濃度が低下するなどの可能性が考えられる。

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植物は紫外線から身を守るためフラボノイドを合成します。強い紫外線下で特異的に増えるフラボノイド（ケルセチンなど）は、UVカットのビニールハウス栽培では合成量が減る可能性があると指摘。ケルセチンは抗酸化・抗ウイルス効果も期待されるため、筆者は資材に頼らない栽培が健康に繋がると提唱しています。

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ミカン栽培をやめた畑にマルバツユクサが大量発生した。マルバツユクサは地上と地下の両方で種子を作り、地下の種子は土壌中で長期間休眠できる。ミカン栽培中は発芽が抑制されていたマルバツユクサの種子が、栽培終了後の土壌移動や環境変化により発芽条件を満たし、一斉に発芽したと考えられる。ミカン栽培開始以前から土壌中に存在していた種子が、長年の休眠から目覚めた可能性が高い。これは、ミカン栽培による塩類集積の解消にも役立っているかもしれない。

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道端の植物は過酷な生存競争を繰り広げているが、単子葉植物は幅が狭い葉のおかげで、間から生えてきた他の植物を遮光せず、保護しているように見える。ただし、この他の植物は単子葉植物の群集の中で成長できない。しかし、単子葉植物の間に生えている一本の草を作者は褒めているように捉えている。

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シアン化合物は青酸配糖体として多くの植物に含まれ、害虫からの防御機構として機能する。摂取すると青酸ガスが発生し、呼吸を阻害するため危険である。しかし、植物自身はシステインを含むβ-シアノアラニン合成酵素を用いて青酸を無毒化できる。この酵素は青酸とシステインを反応させ、β-シアノアラニンに変換する。さらに、β-シアノアラニンはアスパラギン酸と反応し、アスパラギンと無毒な物質を生成する。このメカニズムにより、植物は自身の青酸配糖体から身を守り、窒素源としても利用している。

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ファームプロから緑茶品種で作った紅茶を頂いた。緑茶は未発酵茶、紅茶は発酵茶で、発酵は葉の酵素による。茶葉を揉むことでタンニンが紅茶特有の色や香りに変化する。ファームプロによると、緑茶品種は三番茶でタンニンが増加し、旨味成分テアニンも多い。この三番茶を使うことで味、見た目、香りの良い紅茶ができる。試飲したところ、緑茶の旨味と紅茶の特徴を併せ持つ仕上がりだった。テアニンはタンニンの前駆体で、遮光でタンニンへの変化が抑えられる。三番茶は遮光しないため、テアニン含有量が多い。発酵でタンニンが分解されてもテアニンには戻らない。紅茶の呈色成分はテルフラビン等、香気成分はリナロール等。

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ヤブガラシが繁茂していた場所にセイタカアワダチソウが侵入し、ヤブガラシを駆逐した事例が観察された。ヤブガラシは地下茎で繁殖するため、地上部を除去しても再生するが、セイタカアワダチソウはアレロパシー効果を持つ物質を根から出すことで、他の植物の生育を阻害する。このため、セイタカアワダチソウが侵入した領域では、ヤブガラシの再生が抑制され、結果的にヤブガラシは姿を消した。しかし、セイタカアワダチソウ自身もアレロパシー効果の影響を受け、自家中毒を起こすため、数年後には衰退し、他の植物が生育できる環境が再び生まれる可能性がある。この事例は、植物間の競争と遷移を示す興味深い例である。

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出町柳駅の枝垂柳を見て、なぜ涼しそうに見えるのか考察している。下から見上げると光が透過し、涼しさとは程遠い。しかし、風になびく枝葉の動きが涼しげな印象を与える可能性を指摘。さらに、葉が重なり合う構造でありながら、表裏どちらにも光が当たる効率的な配置に感嘆。シダレヤナギは水辺に強く、川辺に植えられることが多いことから、「川＝納涼」「川＝シダレヤナギ」なので「納涼＝シダレヤナギ」という結論に至る。

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フタバアオイはウマノスズクサ科の多年草で、ハート型の葉を2枚つける。京都の賀茂神社の神紋として知られ、葵祭に用いられる。花は葉の下に隠れ、目立たない暗紫色の壺型で、萼片が3枚合着している。開花時期は4-5月。アリによって花粉が媒介されると考えられている。徳川家の紋所である「三つ葉葵」は、フタバアオイではなくウマノスズクサ科のカンアオイの仲間を図案化したもの。

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マツの葉の細さと斜め方向への成長は、光合成効率の向上に貢献している。針葉樹は一般的に針状の葉を持つことで葉同士の遮光を防ぎ、効率的な光合成を行う。しかし、ウォレマイ・パインのような幅広の葉を持つ古代針葉樹は、下の葉を覆ってしまうため効率が低い。一方、現代のマツは葉が細く、斜め上向きに成長することで、下の葉にも光が当たるようになり、すべての葉が満遍なく光合成を行える。これは、進化による光合成効率の向上を示す興味深い例である。