顕微鏡でのぞくムクゲ・トウモロコシの茎の断面―「顔」に見える道管と師管の不思議
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
ムクゲの茎の中には、精巧な「輸送の環」が走っていた
今回は双子葉類のムクゲの茎の断面を観察しました。使ったのは植物組織のプレパラートセットです。まず生徒に「植物はどうやって水を吸い上げているんだろう？」と問いかけてから観察をスタートします。答えは茎の断面の中にあります。
観察してみると、中央に道管、その周りに師管がぐるっと輪のように並んでいる構造がはっきりと見えます。道管は根から水を吸い上げて葉へ届ける管、師管は葉で光合成によって作られた有機物を全身へ届ける管です。まるで電線の中に複数の配線が通っているように、細い茎の中に二種類の輸送路が同居しているのです。
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道管はなぜいつも「中央」にあるのか
ムクゲに限らず、双子葉類の植物では道管は茎の中央付近に集まり、師管はその外側を取り囲むように配置されています。
これは偶然ではなく、力学的にとても理にかなった設計です。茎は風や重力に抗って植物を支える「柱」としての役割も持っています。建築でいえば、鉄筋コンクリートの柱の中心に鉄筋が通っているのと同じ発想で、硬くて丈夫な道管を中央に配置することで、茎全体の強度を高めているのです。プレパラートを顕微鏡にセットし、茎の断面をスケッチさせます。
観察後に教科書の図と見比べながら、「道管は茎の中心に集まっている」「師管は道管の周りに並んでいる」という特徴を整理していきます。
双子葉類と単子葉類——維管束の「並び方」が全然違う
ムクゲのような双子葉類では、維管束は茎の断面に輪のように規則正しく並んでいます。ところが、イネやトウモロコシなどの単子葉類では、維管束の並び方がまったく異なります。次にトウモロコシの茎の断面を観察してみましょう。
この観察では、単子葉類であるトウモロコシの維管束の特徴として、維管束が茎全体にバラバラと散在していること、そして維管束に形成層がないことがよく見えました。
双子葉類が「整列した輪」なら、単子葉類は「ランダムな散らばり」
同じ植物の茎でも、グループによってこれだけ設計が違うのは驚きですね。ちなみにこの違いは、双子葉類は茎を太く成長させる（年輪を作る）ことができる一方、単子葉類はできないという特徴にもつながっています。竹や笹が太くなれない理由も、この維管束の配置と深く関係しています。
顕微鏡の中に「帽子をかぶった子どもの顔」が現れた！
中学生にとって、トウモロコシの維管束の断面を見たときに「帽子をかぶった子どもの顔に見える！」と盛り上がっていました。
言われてみれば確かに……！この「顔」の正体は、道管が目の部分、師管が頭の部分にあたります。こうしたユニークな見え方が生徒の記憶に残り、「維管束といえばあの顔！」と定着するのが、観察学習の面白いところです。科学の知識は、笑いとともに覚えたほうが忘れにくいものです。
ソラマメの根
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