はじめに

　小学１年生から朝顔（アサガオ）の観察をしている。今回は「日当たりが違うと、どうして見た目に違いが出るのか」をテーマに選んでから５年目。光学顕微鏡では分からなかった花弁（花びら）の表面の違いが、電子顕微鏡による観察で分かった。日当たりの良い場所で育った葉が「なぜ黄緑色になるのか」も分かった。また街灯などの「光害」についての実験で、白色光よりも緑色の光を当てた方のつぼみが花を咲かせた。緑色の光を夜間照明にすれば植物にやさしいのではないかと考え、さらに研究を深める。

日当たりの違う場所での生長観察

〈方法〉

　アサガオを５月の連休明けから、家や周囲の日当たりの違う３つの場所＝屋外（日当たり良し）・東南ベランダ・西北ベランダ＝で育てる。気象庁の気象データベース、静岡市環境局の光化学スモッグデータを使い、生育と天候との関係、葉の傷みに影響する光化学OX（オキシダント）との関係を調べる。

〈結果と考察〉

　気温や湿度は平年並みで、梅雨の時期に雨が少なく日がよく当たったため、どの場所のアサガオも生育が良く、花もたくさん咲いた。「日当たり良し」の葉は７月末から黄緑色に変わった。葉の数は少なく小さめだが、硬くてごわごわしている。「東南ベランダ」「西北ベランダ」も緑色の大きな葉でいっぱいだ。
　電子顕微鏡で見ると、葉の表面に生えている毛は、日当たり良し＞東南ベランダ＞西北ベランダ、の順に多かった。日当たり良しの毛は太く、東南ベランダの毛は細い。西北ベランダは毛が少なく、まばらだ。
　光化学OXは５月から梅雨にかけて高めで、７月に入って低めだった。アサガオが大きく伸びる６月から７月にかけての時期に高くなかったのは良かった。「西北ベランダ」は一番生長が遅く、一番早く葉が部分的に枯れはじめた。光化学OXの影響を受けていたと思う。
　いずれも同じ種類のアサガオだが、日当たりによって見た目に違いが出た。「東南ベランダ」と「西北ベランダ」は似ているが少し違う。また、８月に入り晴れて暑い日が続くと「東南ベランダ」も「西北ベランダ」も、葉が黄緑色っぽくなった。やはり日がたくさん当たると、葉が黄緑色になるようだ。

夜の光害を防ぐための方法を探す

　夜の街灯の光や運動場の照明が、蛍光灯からLED（発光ダイオード）照明に代わって明るくなり、アサガオの開花にも影響（光害）しているのではないか。アサガオは夜の長さが９時間よりも短くなると花芽をつくるので、夜の暗さは必要だ。

〈昨年の実験〉

アサガオにLED照明（66.6W、白色光、緑色光）を夜通し当てて、翌朝に花が咲くかを調べた。花弁が白色の「白い花」のつぼみは、LED光（白色光でも緑色光でも）が当たっていると開花しなかった。青紫やピンク色の「色の花」のつぼみは、LED光が当たっていてもほとんどが８、９分まで咲き、緑色光で完全に開花したつぼみ（花）もあった。66.6WのLED光では強すぎるのかもしれない。

◇今年の実験

〈方法〉

　昨年と同じLED照明（66.6W）、光量調節のできるLED照明（7.2Wと36Wを使用）の白色光と、緑色の下敷きを透過させた緑色光をつぼみに当てて開花を調べる。また、つぼみが光を感じるのは根元にある「がく」の葉緑体なので、がくを銀紙、紙でおおった場合の開花も調べた。

〈結果〉

◇光の強さと開花

◇開花率（%）＝開花した数／つぼみの数

〈考察〉

　7.2Wの白色光では「白い花」の開花率は50％、「色の花」は全てのつぼみが開花した。緑色光では「色の花」「白い花」のほとんどが咲いた。この7.2Wの明るさは、外の街灯の照明と同程度の（真下ではない）明るさだ。この明るさで「白い花」は半分しか咲かないので、やはり街灯はアサガオに悪影響を与えていると思う。さらに36Wの明るい光でも、緑色光は「白い花」「色の花」の全てを咲かせるので、緑色光にすれば問題がないと分かった。
　36Wの実験で、部屋の温度が高くならないようにエアコンをつけていたら、夜の12時近くに花が全開し、そのまま次の朝まで咲いていたものがあった。暑くならない環境を整えてやれば、つぼみは遅くなっても開花することを偶然発見した。
　がくに光を当てないようにして開花させるには、紙よりも銀紙に少し効果があった。
　「日当たり良し」の場所も、夜はかなり明るい。照度計で調べると、電気スタンドの１割ほどの明るさだった。しかし、アサガオはちゃんと花芽をつけるので、街灯から５mほど離れていれば問題ないかもしれない。「西北ベランダ」の方が少し明るいようだった。

葉のSEM写真

　日当たりの違いによって、アサガオの葉の気孔の数に変化があるか調べる。

〈方法〉

　日当たり良し・東南ベランダ・西北ベランダのアサガオの葉を切り取り、その表裏をSEM（走査型電子顕微鏡）で撮影し、同じ300倍の倍率で気孔数を数える。葉を水につけおき、５日後の変化も調べる。SEMは静岡県工業技術研究所でお借りした。

〈結果と考察〉

　日当たりが同じ場所でもいろいろな葉があり、いつも同じ結果にはならない。日当たり良しの葉は厚くて小ぶり、東南ベランダと西北ベランダの葉は、薄くて大きい。

〈分かったこと〉

葉の気孔と生長の関係

　SEM写真で、アサガオの葉の表面に、密集するジグソーパズルのピースのようなものが見られた。それらのピースの大きさは葉によって違う。そこで、ピースの大きさと気孔の数の平均値、最大値を、日当たり良し・東南ベランダ・西北ベランダの葉（裏側）で調べた。

〈結果と考察〉

　ピースの大きさを小・中・大に分けると、ピースが大きいほど気孔の数は少なくなり、小さいほど多くなる傾向がみられた。
　葉は同じ形のまま大きくなる。葉のジグソーパズルのピースも等倍で大きくなっていく。そのため、最初はどの葉も同じ数だけの気孔が密集しているが、葉が大きくなると、気孔と気孔の間隔は開いていく。その結果、ピースが大きくなり、単位面積あたりの気孔の数は減っていくものと考えられる。葉の気孔の観察では葉の大きさをそろえるのではなく、葉の古さ（あるいは日齢）をそろえる必要がある。

光学顕微鏡での観察

　アサガオの花を光学顕微鏡で観察する。

〈方法〉

　日当たり良し・東南ベランダ・西北ベランダの青花、赤花、白花について調べる。

〈結果と考察〉

　花弁の「色の粒」（表面の細胞内の液胞に色素がたまり、粒状にふくれたもの）は、「日当たり良し」では大きくぎっしり並び、布のベルベットに似て厚みを感じる。東南ベランダのものは重ならず、一つずつ形が見える。綿サテンに似た風合い。西北ベランダの色の粒はふくらみが低く、化学繊維のようで光っている。めしべの柱頭は、日当たり良しではこんもりし、東南ベランダと西北ベランダでは薄く平べったい感じだった。

花弁のSEM写真

　日当たりの違いによって、花弁の表面に違いがあるか調べる。

〈方法〉

　日当たり良し・東南ベランダ・西北ベランダのアサガオの花弁（白色、青紫色、ピンク色）について４つの方法でサンプル（①生花②乾燥③スンプ法④木工用ボンド吸収）を作り、それぞれの花弁のふちに近い部分（上部）、放射状のすじ（曜）が分かれ出す部分（中部）、曜のふもと付近（下部）を、平面と斜めからSEMで撮影する。

〈結果〉

サンプルごとの考察

①生花サンプル：日当たり良しでは、色の粒の膜が厚く、ぎっしりと頭が並んで見える。東南ベランダでは、色の粒が重ならずに形が見えている。西北ベランダでは、色の粒の膜が薄く、高さが低い。

②生花の乾燥サンプル：意外ときれいに写真が撮れた。しかし、生花を金蒸着したサンプルよりも弱々しい感じ。

③スンプ法による型どりサンプル：花弁の中部では曜の上に色の粒があり、列を作って花弁のふちの方向に倒れていた。日当たり良しでは、ふっくらと大きな色の粒が折り重なるように並び、東南ベランダと西北ベランダでは色の粒が細く、あまり重ならずに、列がはっきり見えた。

④木工用ボンド吸収サンプル：エタノールで脱水した花弁に、濃度20％、30％のボンド水溶液を吸収させたが、いずれも濃すぎたようで、サンプルがきれいにできなかった。撮影もあきらめた。

◇花弁の中部

③のスンプ法サンプルで、横倒しになった色の粒の列を観察した。アサガオは合弁花で、一つになった花弁はトランペットの先のような形をしている。花弁が中心からふちに向かって反り返っているのに、スンプ法では平らな板で押さえて型をとったので、色の粒が横倒しになったのだ。そこで改めて、生花の中部を観察した。その結果、日当たり良しでは、色の粒が大きく重なり合っているので列は分かりづらかったが、東南ベランダと西北ベランダでは、色の粒の列があることがしっかり分かった。

まとめ

　研究で分かったこと。

終わりに

　植物にとって光はとても重要で、益にも害にもなることが分かった。来年は、アサガオの花弁と葉の見た目の違いに、日当たりがどのように役立っているかを調べたい。