私が食べる蓮の実は、なぜ全然甘くも美味しくもないのでしょうか?ついに理由が分かった

7月は蓮を鑑賞するのに最適な時期です。蓮は古来より人々に愛されてきました。すでに三千年前の『詩経』に「山には伏す、沼には蓮の花」という詩句が詠まれています。これは蓮に関する最古の記録でもあります。夏のそよ風が湖面を優しく吹き抜け、蓮の花が風に揺れてほのかな香りを漂わせています。古代から現代に至るまで、蓮は美の象徴であるだけでなく、数え切れないほどの文人や詩人の感情の具現化でもあります。

画像出典: 周江涛

現在でも、蓮の謎を解明しようとし、蓮の研究に知恵と力を注いでいる科学者のグループが存在します。この美しい花を前にして、蓮の知られざる秘密についてもっと学んでみましょう。

蓮の分類と構造

ハスは、ハス科ハス属に属し、重要な水生経済植物です。これは最も古い双子葉植物の一つであり、メタセコイア、イチョウ、ユリノキとともに第四紀の氷河期を生き延びた遺存植物であり、 「生きた化石」として知られています。

現在、世界にはアジアハス（N. nucifera Gaertn.）とアメリカハス（N. lutea Pers.）の2種のハスが存在します（Zheng et al.、2022）。アジアハスは主にアジアとオーストラリア北部に分布しており、品種も豊富で資源も豊富です。アメリカンゴールデンロータスは主に北アメリカ、カリブ海、大西洋に分布しており、基本的に野生の状態です。

アジアハスとアメリカハスの地理的分布、画像出典：参考文献 2。

植物の形、花の形、色の点で、両者の間には一定の違いがあります。アジアの蓮の植物は背が高く、一重の花びら、二重の花びら、三重の花びらなどさまざまな花の形をしており、花の色は白、ピンク、赤とさまざまです。アメリカのアキノキリンソウは背が低く、黄色い花びらが 1 枚あります。アジアハスとアメリカハスは、地理的分布では太平洋によって隔てられており、表現型も異なりますが、両者の間には生殖的隔離はなく、どちらも8対の染色体を持っています。

蓮は主に、蓮の花、蓮の葉、蓮の鞘、蓮の実、蓮の根、根の部分で構成されています。

ロータスの構造図、画像出典：Yang Hui

蓮：ハス、蓮花、蓮、睡蓮などとも呼ばれ、中国の伝統的な十大名花の一つです。蓮は単生かつ両性で、萼、雄しべ、雌しべ、花托、花弁から構成されます。花びらの大きさ、色、形、数がさまざまで、華やかで色鮮やかな花を作り上げます。

蓮の葉: 蓮の葉は盾のような形をしており、葉の縁は丸く、縁は波状になっています。蓮における光合成の主な器官です。蓮の葉の表面には厚いワックス層と脂質乳頭があり、水の浸透を防ぐことができます。したがって、蓮の葉は濡れても水に染まることはないことがわかります。これが、彼らが「汚れずに泥から立ち上がれる」主な理由でもあります。

蓮の鞘: 蓮の花托から発達した、平らな上部を持つ逆円錐形です。受精後、果実と種子の発育とともに花托が拡大し、蓮の鞘を形成します。最初は黄緑色ですが、成熟すると茶色に変わります。

蓮の実：蓮の実は一般に「蓮の実」として知られています。受精後、胚珠は種子に成長し、子房壁は果皮に成長します。蓮の種と葉はデンプン質が豊富で、食べることができます。さらに、蓮の種子は非常に長寿命であり、再び発芽するまで何千年も休眠状態にあることができます。

レンコン：レンコンはハスの地下茎で、栄養分の貯蔵や繁殖の役割を果たしており、重要な食材です。レンコンを折ると白い糸状のものが出てきます。非常に弾力性があり、長く、壊れにくいです。 「蓮の根は折れているが、糸はつながっている」とよく言われます。レンコンにはタンニンが含まれているため、鉄の道具で切ると酸化しやすく、青黒く変色してしまいます。そのため、レンコンを調理するときは鉄製の調理器具の使用を減らす必要があります。

根：レンコンには主に種子根と不定根の 2 種類があります。種子根は、播種時に幼根によって形成される主根です。未発達であり、大きな役割を果たしていない。不定根は地下茎の節に成長し、そこに多くの側根が付着して、植物を安定させ、水分と栄養分を吸収する役割を果たします。

蓮は用途が広く、景観装飾、スナック食品、野菜として使用されます。蓮は、農業上の特徴と栽培目的に応じて、一般的に花蓮、種子蓮、根蓮の3つのカテゴリに分類されます。

蓮の主な分類、画像出典：Xin Jia

蓮の種の芯はなぜ苦いのでしょうか？

蓮の実は蓮の成熟した種子です。わずかに楕円形または球形で、長さは 1.2 ～ 1.8 cm、直径は 0.8 ～ 1.4 cm です。蓮は、果皮、種皮、子葉、蓮の実の芯の 4 つの部分から構成されています。成熟した蓮の種子の種皮は黒褐色または黄褐色で、硬くて剥がれにくいです。 2枚の黄白色の子葉は厚みがあり、中央に緑色の蓮の種の芯があります。

蓮の実の解剖学、画像提供：Xin Jia

受粉後0日目から蓮の種子は徐々に形態が大きくなり、果皮は黄色から緑色、さらに濃い茶色へと変化します。蓮の種子の完全な発育サイクルは約30日で、器官形成期（受粉後1〜3日、1〜3DAP）、細胞増殖期（4〜9DAP）、栄養蓄積期（10〜25DAP）、脱水成熟期（26〜30DAP）の4つの発育段階に分けられます（Sun et al.、2020）。

蓮の種子の発達におけるダイナミックな変化、画像提供：Sun Heng

暑い夏には、新鮮な蓮の実を味わって味覚の甘さを楽しみますが、蓮の実を食べると苦いと感じる人も多いでしょう。これはなぜでしょうか?

蓮の実は、生で食べるといつ食べるかによって味が大きく左右されることが判明しました。通常、受粉後15日で蓮の種を選びます。この時期の蓮の実は水分が多く、甘くて美味しいです。蓮の実は18日目に発育すると子葉にデンプン質が多く蓄積され、水分が減るため、味が悪くなります。

また、この時期の蓮の実は苦い味がしますが、これはきれいな緑色の蓮の実の芯を取り除いていないことが原因です。蓮の種子核からは、主にリシニン、イソリエンシニン、メチルネフェリンなど、さまざまなアルカロイドが合成されます。蓮の実が成長するにつれて、蓮の芯にあるアルカロイドが蓄積し続け、苦味が増します。

蓮の実アルカロイドの化学構造、画像提供：Xin Jia

蓮の種の芯は光合成のために光を必要としますか？

蓮の実の中には蓮の実核があり、その外側は子葉、種皮、果皮の順にしっかりと包まれています。蓮の実が成長する過程で、蓮の実の芯の色が白、黄緑から濃い緑へと変化しますが、これは主にクロロフィルの蓄積によって起こります。

一般的に言えば、被子植物におけるクロロフィルの合成には光が必要です。蓮は被子植物の中で最も古い種の一つです。なぜ蓮の種子の芯は「暗い」環境でクロロフィルを合成できるのでしょうか?この特異な現象は、国内外の多くの学者の興味と注目を集めています。蓮の種子の発育中、研究者たちは蓮の鞘を光から遠ざけ、蓮の種子の芯の色が著しく黄色に変わることを発見しました。これは、蓮の種子の芯でのクロロフィルの合成には光が必要であることを証明しています。

蓮の実のハートのシェーディング実験写真、画像出典：参考文献4

ハスのクロロフィル生合成経路の構造遺伝子の全ゲノム同定を実施した結果、ハスのクロロフィル生合成経路は他の被子植物で報告されている経路と一致しており、ハスの種子核の発達中にほとんどのクロロフィル生合成構造遺伝子の発現が著しく増加し、クロロフィルの蓄積パターンと一致していることがわかりました。

クロロフィル生合成経路では、プロトクロロフィリド酸化還元酵素 (POR) によって触媒されるプロトクロロフィリドからクロロフィリドへの変換が重要なステップです。

被子植物（ほとんどすべての顕花植物）では、光依存性プロトクロロフィリド酸化還元酵素（LPOR）がプロトクロロフィリドをクロロフィリドに変換してクロロフィルを合成するのに役立ちます。

一部の裸子植物（イチョウなど）や微生物は、光非依存型プロトクロロフィリド酸化還元酵素（DPOR）を使用してこの反応を完了します。

クロロフィル合成経路、画像提供：Xin Jia

研究者らは、核ゲノムと葉緑体ゲノムの研究を通じて、蓮には LPOR をコードする遺伝子が 2 つあるが、DPOR をコードする遺伝子は見つからなかったことを発見した。この発見は、蓮の種子におけるクロロフィル合成の光依存性に関する重要な分子的証拠を提供します。

画像出典: 周江涛

私の国では、古代から蓮は私たちが愛でたり、食べたり、歌ったりする植物となってきました。現在、わが国における特色ある農業の発展を背景に、蓮の栽培は一部の地域では農家の収入を増やす重要な手段となっている。蓮は古代の種として多くの変化を経ており、その研究価値はそれ自体をはるかに超えています。歴史の積み重ねの中で、独特の魅力を醸し出しています。

しかし、千年前の蓮の種の発芽や蓮の進化など、蓮には未だ解明されていない謎が数多く残っています。これらの科学的な章を書くには、何世代にもわたる科学研究者の共同の努力が必要です。私たちは蓮の知られざる秘密をさらに明らかにし、この美しい花を永遠に咲かせていきます。

参考文献:

[1] 王啓超、張星燕。中国蓮品種地図集[M]中国林業出版社、2005年。

[2] Lin Z、Zhang C、Cao D、et al.、2019。ハス（Nelumbo nucifera）に関する最新の研究-新興園芸モデル植物。国際分子科学ジャーナル、20:3680。

[3] Sun H、Li J、Song H、et al.、2020。AGPase遺伝子の包括的な分析により、蓮の種子におけるデンプン生合成における潜在的な役割が明らかになりました。 BMC植物生物学、20：457。

[4] Sun H、Song H、Deng X、et al.、2022。ハスの芽におけるアルカロイドとクロロフィル生合成のトランスクリプトーム全体の特性評価。植物科学のフロンティア、13：885503。

[5] Zheng P、Sun H、Liu J、et al.、2022。アメリカとアジアの蓮のゲノムの比較分析により、花びらの色、心皮の熱発生、栽培化に関する知見が明らかになりました。植物ジャーナル、110: 1498-1515.

この記事は、中国科学普及協会が制作し、中国科学院武漢植物園の辛嘉と孫恒が編集し、中国科学普及博覧会が監修しました。

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