彗星のような長い尾を持つカラーリリーは有毒であることが判明！

制作：中国科学普及協会

著者: 秦亜龍 (中国科学院植物研究所、江蘇省、南京中山植物園)

プロデューサー: 中国科学博覧会

編集者注：生命科学の最新の謎を解くために、中国科学普及の最先端技術プロジェクトは「生命の新知識」と題する一連の記事を立ち上げ、独自の視点から生命現象を解釈し、生物学の謎を明らかにしました。人生の世界を探求し、無限の可能性を探求しましょう。

私の国南部の野生や公園では、サトイモ科の多年生の観葉植物、Alocasia odora (Roxb.) K. Koch によく遭遇します。常緑で、形が優美で、観賞価値が高い。

低木林に生える草本植物であるカラーリリーの葉は、森林の樹冠を通して輝く光を捉えるために長い時間をかけて進化してきました。葉はどんどん大きくなり、今では長さも幅も1メートル以上に達することもあります。

カラーリリー

（写真提供：著者撮影）

早朝や夜間の高湿度の特定の環境では、体内の余分な水分を排出するために、カラーリリーは葉の端から液状の水滴を「吐き出します」。水滴は葉の先端で凝縮し、その後滴り落ちます。また、カラーの花序が観音に似ていることから、「滴る観音」という別名もあります。植物の世界では、よく観察すると、水を吐くことは非常に一般的であることがわかります。菌類（キノコ類）の中には、水を吐き出すものもあり、これを菌類の「滴下現象」と呼びます。

Phyllostachys olgensis の「水吐き」現象

（写真提供：著者撮影）

アロカシアは有毒です

カラーリリーには、シュウ酸カルシウムの針葉、サポニン配糖体、クワズイモなどの有毒成分が含まれています。注意しないと、カラーリリーの汁が皮膚に触れると痒みを引き起こし、目に入ると失明する恐れがあります。誤ってカラーリリーの根茎を摂取すると、窒息や心停止で死亡する可能性もあります。現実世界では、カラーリリーによる中毒が時々報告されているので、カラーリリーを見かけたら、遠くから眺めるだけにして、触らないようにしましょう。

野生のカラーリリーには、葉に規則的な円形の穴が開いているものがあり、これはカラーリリーの葉を食べるハムシが残した傑作です。アロカシアが食べられたり傷つけられたりすると、葉脈を通して毒素が放出されます。

カラーには毒がありますが、ハムシがカラーの葉を食べると、カラーの毒が伝わる前に大きな葉の小葉を素早く一周噛み切り、葉脈を通じた毒の伝わりを遮断するので、安心して食べることができます。驚くべきことに、正円は、ハムシが同じ長さの葉をかじることで得られる最大の葉面積であり、すべてのかじりが無駄になるわけではない。

カラーリリーの葉に穴があいている

（写真提供：著者撮影）

アロカシアの花序構造と開花季節学

サトイモ科の植物であるアロカシアの雌雄同株の肉穂花序は、仏炎苞の中に保護されています。仏炎苞は2つの部分に分かれています。下部は閉じた楕円形または短楕円形で、上部は船形で長楕円形です。

カラーは一年中咲き、独特の香りがします。花序は休眠しており、上から順に、付属花序、稔性雄花、稔性雄花、雌花が並ぶ。付属器は花序の上部に位置し、円錐形をしています。

アロカシアの花序構造と開花季節学、a：花序構造。

b‒e: 花序の発達過程（b: 蕾期、c: 雌花期、d: 雄花期、e: 結実期）

（画像出典：参考文献）

カラーが開花すると、雄花が花粉を作り、不妊の雄花が受粉昆虫に餌を提供し、雌花が花粉を受け取って果実を作ります。

カラーの花序も雌雄異株の特徴を持っています。花序の中の雌花が最初に熟し、雄花は後に熟します。花序の外側にある仏炎苞の上部と下部の苞の間には狭窄部があり、花序の上部にある稔性のある雄花と下部にある雌花が分離されています。

アロカシアの花序は開花中に熱を発生させる効果があります。開花中、花序は受粉昆虫を引き寄せ、温度を上昇させることで昆虫に隠れ場所を提供します。同時に、花序を温めることで花の香りの放出が促進され、花器官の発達が促進され、これはハス、モクレン、ハスの花の発熱現象と比較的一致しています。

雌花期には、カラーリリーの花序の香りが最も強くなり、柱頭は最も粘着性があり、少量の分泌物が含まれます。この時期は、花序の熱影響が花葯の付属器や雄花部で顕著であり、仏炎苞の収縮がまだ完全に締まっていない。雌花の受粉を助けるために外来の花粉を運ぶ花粉媒介者を含め、すべての花を訪れる生物は、収縮部を通って雌花エリアに入ることができます。

雄花期には花の香りや花序の温熱効果が徐々に弱まります。この時点で、仏炎苞の収縮は完全に引き締まり、成熟した花粉や花を訪れるすべての昆虫は雌花領域に到達できなくなるため、花序が実を結ぶかどうかは既定事項となります。

カラーリリーの実

（写真提供：著者撮影）

カラーの雌花の受粉が完了すると、果実序が成熟して内部に赤い果実が現れます。鳥たちはベリーの鮮やかな色に惹かれて食べにやって来ます。その後、彼らは糞便中に種子を排出し、カラーリリーが種子を遠くまで拡散するのを助けます。

花を訪れる昆虫と花粉媒介者

受粉期間中、植物は色、匂い、形などの花のシグナルを使って、昆虫、鳥、その他の種を誘引します。訪れる昆虫は、その役割によって、花を訪れる昆虫と花粉を媒介する昆虫に分けられます。

花を訪れる昆虫は、通常、花粉、蜜、分泌物、または花の組織を食べるために来ますが、花序に止まって卵を産んだり、時には花を咲かせたりすることもあります。その中で、花粉輸送の効果的な運搬者として機能し、植物の受粉を本当に助ける花訪問者だけが花粉媒介者と呼ばれることができます。

一般化された受粉システム

排他的ではない花粉媒介者と植物の間の受粉関係は、一般化された受粉システムに属します。一部の汎用的な受粉植物の場合、ほとんどの花が大量の花粉を生産し、花粉媒介者の受粉と摂食のニーズを満たすだけでなく、多数の花訪問者によって引き起こされる花粉の損失も満たすことができます。受粉効率は低いです。自然界のほとんどの顕花植物は、一般的な受粉システムに属します。

特殊な受粉システム

丁翔らの最新の研究では、Colocasiomyia属のカラーミバエC. alocasiaとカラーミバエC. xenalocasiaeがカラーの受粉過程において高度に特殊化した受粉昆虫であり、カラーとの特殊な受粉システムを確立していると指摘されている。

雌花期には、タロイモミバエが花被の収縮部から外来の花粉を雌花領域に運び、受粉させます。この過程で、雄花不稔部と雌花部の柱頭の分泌物を食べます。雄花開花期には、タロイモミバエが雄花の稔性領域を移動し、花粉を食べて交尾し、その後、稔性雄花領域から別のカラーの花序に花粉を運び、受粉します。

この受粉システムでは、ミツバチ科、カワラヒワ科、カワラヒワ科などの10種の非受粉昆虫が花序に頻繁に訪れるものの、受粉には関与しない。代わりに、花粉や花序の分泌物をめぐって花粉媒介者と競争し、さらには繁殖も行うため、タロイモミバエの受粉や繁殖と競合することになります。

カラーを訪れる昆虫とその子孫の一般的な活動：a‒c：さまざまな時期の花序におけるタロイモミバエの子孫の活動。

a: タロイモミバエの卵（雌花期） b: サトイモミバエの幼虫（雄花期）

c: タロイモミバエの蛹（結実期） d: 花を訪れた昆虫が花粉を柱頭（雌花段階）に運びます。

e: ミツバチ科の花訪問者が花粉を集める（雄花期） f: ミツバチ科の花訪問者が不妊花を齧る（雌花開花期）

g: 不妊の花をかじった跡。 h: 孵化したカミキリムシ科の幼虫（雄花の不妊部）。

（画像出典：参考文献）

驚くべきことに、タロイモミバエのカラーの花序内での繁殖過程は、カラーの花序の成長段階と一致しています。タロイモミバエは雌花期に卵を産み、雄花期に幼虫に成長し、結実期に蛹に成長します。

自然界では、多くの植物が特殊な花粉媒介者による特殊な受粉システムを確立しています。

バンヤンツリーイチジクバチの特殊な受粉システム

自然界には800種以上のガジュマルの木が存在します。彼らはイチジクコバチと約7500万年にわたる共進化を経て、徐々に高度に特殊化した相利共生システムを形成し、これは現在までに知られている中で最も特殊化した受粉・共生システムとなっています。

ガジュマルの独特の「隠れた花序」構造のため、自然界ではイチジクバチだけが受粉を助けることができます。

イチジクとイチジクバチの共生関係

（写真提供：世界知識図鑑）

イチジクバチは、受粉するイチジクバチと受粉しないイチジクバチに分けられます。通常、それぞれのイチジクの木には、それを受粉させる特定のイチジクバチが 1 匹だけ存在します。一部のイチジクには、数匹から数十匹の非受粉イチジクバチが共存している場合もありますが、雌花を受粉させることはほとんどありません。

カラーリリーと同様に、雌雄同株のガジュマルでは、同じ花序の雌花と雄花が異なる時期に成熟します。雌花期のイチジクは特別な揮発性物質を放出し、特定の受粉イチジクバチを引き寄せます。イチジクバチは雄花の花粉を運び、雌花期の新しい花序に穴を開けて受粉を完了します。

ユッカセラータ - ユッカガの特殊な受粉システム

ユッカは北アメリカ原産で、毎年8月から9月にかけて開花期を迎えます。大きな円錐花序は昼間は閉じており、夜間に開きます。 Pteris ovata の花には萼片はありませんが、6 枚の花弁と 6 本の雄しべがあり、3 つの心皮が結合して形成された複合雌しべに囲まれています。雌蕊の下半分は円柱形で、上半分は3つに裂けて外側に向いています。

ユッカ

（写真提供：著者撮影）

中国では、ユッカは毎年花を咲かせますが、実をつけることはありません。これは、北米原産の唯一の花粉媒介昆虫であるユッカガが不足しているためです。この地域では、夜にユッカ蘭が咲き、ユッカガを引き寄せる独特の香りを放ちます。この時期、訪れたユッカガは交尾を終えており、まず雌ガが雄しべの先端に飛んで花粉を集め、それを丸めます。

その後、雌蛾は花粉球を持って別の花に飛び、雌蕊柱の横に止まります。産卵管で卵巣の壁を突き刺し、1～6個の卵を産みます。卵を産んだ後、雌蛾は柱頭の上部に登り、前の花から集めた花粉を雌蕊の上部の穴にできるだけ深く詰め込み、ユッカの受粉を助けます。

ユッカの花

（写真提供：著者撮影）

受粉が完了すると、ユッカの子房は徐々に発達して膨らみます。ユッカ蛾の幼虫は卵巣で孵化した後、ユッカ植物の新鮮で柔らかい種子を食べ、最終的には壁を破って土の中に潜り込み蛹になります。翌年ユッカが開花すると、ユッカ蛾は繭から抜け出し、交尾相手を見つけ、ユッカの花序に飛んで受粉し、卵を産み、新たな生命のサイクルが始まります。

このようにして、ユッカとユッカガは長い共進化の期間を経て、ユッカガがユッカの唯一の花粉媒介者となりました。ユッカは蛾の繁殖のための隠れ場所と食料を提供し、両者は特殊な受粉システムを構築して絶対共生関係を達成した。

オダマキの特殊な受粉システム

生命の中には、非常に高い見栄えの価値を持つ別の種類の植物があり、これも花粉媒介者との特殊な受粉システムを確立しています。これらはキンポウゲ科のオダマキ属の植物です。

Aquilegia serrata の名前は、古代中国の農耕・種まき用具である「鋤」に由来しています。花びらの下部が管状の距に伸びていることが多く、それが鋤の鋤脚によく似ているからです。

オダマキの距の中の蜜組織は花粉媒介者が好む蜜を分泌しますが、この蜜は花を訪れるすべての昆虫のために用意されているわけではありません。長い共進化の末、オダマキの受粉を助ける花訪問者だけがおいしい蜜を得ることができるのです。

オダマキ

（写真提供：著者撮影）

オダマキ属の異なる種の花序の長さと形は異なります。オダマキ属の各タイプには、花序と花序の下部にある蜜を通じて、スズメガ、雄バチ、ハチドリなどの特定の花粉媒介者がいて、受粉を完了するのを助け、特殊な受粉システムを確立しています。

コメットラン - スズメガの特殊な受粉システム

1862年、イギリスの博物学者ダーウィンはアフリカのマダガスカルから蘭の標本を受け取りました。この標本の花には30センチメートルもの長さの花距がありました。彼は、その地域には、距の先端の蜜を吸って受粉できる、同程度の長さの口器（くちばし）を持つスズメガが生息しているに違いないと推測した。そのため、人々はそれをダーウィン蘭と呼びました。花の形が長い尾を持つ彗星のように見えることから「巨大彗星蘭」と名付けられました。花距が非常に長いことから、学名はAngraecum sesquipedale Thouarsです。

長距離彗星ブルー

（写真提供：著者撮影）

ダーウィンが予測した、最大30センチの嘴を持つ長い嘴を持つスズメガがマダガスカルで発見されたのは1903年のことでした。 1992年、人類は初めて、長い嘴を持つスズメガが長距離コメットランに花粉を運ぶ過程を撮影し、植物と花粉媒介者の共進化を完璧に示しました。両者の間には特殊な受粉システムが構築され、マダガスカルで共に繁殖しました。

結論

長い進化の過程を経て、世界の被子植物の約90％は、花粉を拡散するための媒体として昆虫、鳥類、哺乳類を必要とするようになりました。これらは独特の一般受粉システムと特殊受粉システムを構成し、共同して動植物の進化と繁殖を促進し、自然界の万物の生存の知恵を伝え続けています。

参考文献:

1. Ding Xiang、Yu Yuanjun、Song Xiqiang、他。一般的な花訪問者によるアロカシアの特殊な受粉システム[J]。生物多様性科学、2024、32（6）：24069、1-11ページ。

注: ラテン文字は斜体にしてください