<第 59 回 静岡県学生科学賞 県科学教育振興委員会賞>

５．水生植物オオフサモの研究
静岡県立浜松湖東高等学校 天文・生物部
２年 江間 龍汰・加茂 隼斗 １年 青嶋 恭也・秋永 大介・佐藤 勇太
１ はじめに
私たちは以前から外来種に興味を持ち、陸上植物のタカサゴユリやメリケントキンソウの研究を行ってきた。今回は、池などで繁殖し在来種の生育を阻害している水生植物のオオフサモを研究対象とした。
２ 研究内容と方法および結果と考察
生育分布
学校周辺ではビニルハウス脇に置いてある容器の中、佐鳴湖では佐鳴湖西岸の２つの池、静岡県立森林公園ではうぐいす谷東屋付近の池および下流の川において生育していた。私たちの調査により、冬でも枯れないで残っている個体が見られた。このことから浜松程度の寒さでは越冬できると考えられる。
水質調査（１） 方法 (調査期間：2012 年８月９日～2013 年４月 29 日)
佐鳴湖公園西岸の２つの池と森林公園の池と川において、水温・ｐH を測定した。また、
COD・アンモニウム態窒素・硝酸態窒素・リン酸態リンをパックテストにより調べた。
（２） 結果佐鳴湖の２つの池、森林公園の池と川は同じ傾向を示し、COD は４～８で「汚染が多い」
アンモニウム態窒素は 0.2～0.5 で「やや汚れている～汚れている」硝酸態窒素は 0.2～１で「きれいな水～ふつう」リン酸態リンは 0.02～0.1 で「少し汚染がある～汚染がある」であった。
（３） 考察どの地点も COD が比較的高く、有機物が多いことがわかった。また、食物のかすや肥料などが分解してできるアンモニウム態窒素やリン酸態リンの値も高かったことから、オオフサ
モが生育している場所の水質は富栄養化していると考えられる。
気中葉と地下茎の茎における節の有無による再生実験（１） 方法 (実験期間：2012 年６月 25 日～８月 31 日)
気中葉と地下茎の茎において、両端に節を含むものと含まないものを各々30 個ずつ用意した(図１)。水道水の入ったバットに入れ、生物室に置き変化を調べた。
（２） 結果両端に節を含む場合は、気中葉および地下茎の茎から葉や根が再生された（図２）。
節を含まない場合は、気中葉の茎において「何も生えなかったもの」が 30 個、地下茎において「何も生えなかったもの」が 28 個であった(図３)。

図１ 実験材料

図２ 節を含む茎図３ 節を含まない茎（３） 考察節を含む場合は、大部分の気中葉および地下茎の茎から葉や根が再生された。一方、節を含まない場合は、大部分の気中葉および地下茎の茎から何も生えなかった。このことから再生には「節」が必要だと考えられる。
オオフサモでは花は咲くが種子はできず、栄養生殖により増えることが知られている（引用文献２）。この実験の結果から、オオフサモは茎の「節」の部分で葉や根を再生し、新たな個体を作り繁殖していくと考えられる。
気中葉と地下茎の茎の節における極性実験Ⅰ（１） 方法 (実験期間：2013 年 11 月 18 日～2014 年４月 30 日、2014 年６月 23 日～2014 年
７月 17 日、2014 年７月 23 日～2014 年９月１日、2015 年 7 月 7 日～2015 年 8 月 31 日)
気中葉と地下茎の茎において、両端に節を含むものを各々5 個ずつ用意した。植物体の先端に近い節（上部節）がある方（上）を青い糸で、植物体の根に近い節（下部節）がある方（下）を白い糸で結び、区別をした。各々を個々の水の入ったビーカーに入れ、生物室に置き変化を調べた。
（２） 結果上部節から葉が再生した個体は気中葉の茎で 22 個、地下茎の茎で 12 個あった。根が再生した個体は気中葉の茎で３個、地下茎の茎で７個あった。１つの節から葉と根の両方が再生した個体
は気中葉の茎で３個、地下茎の茎で５個あった（表１）。以下、１
図４ 再生の様子
つの節を１個と数えた。
下部節から葉が再生した個体は気中葉の茎で４個、地下茎の茎で６個あった。根が再生した個体は気中葉の茎で４個、地下茎の茎で３個あった。１つの節から葉と根の両方が再生した個
体は地下茎の茎で２個あった（表１）。
表１ 節からの再生結果
上部節
気中葉の茎

合計

下部節

上部節

下部節地下茎⇒葉⇒根⇒葉⇒根22344合計

⇒葉

⇒根

⇒葉

⇒根12763（３） 考察
気中葉および地下茎の茎において、葉が再生した個体は上部節から 34 個、下部節から 10 個、合計 44 個であった。一方、根が再生した個体は上部節から 10 個、下部節から７個、合計 17個と葉に比べて少なかった。また、上部節から葉のみ、下部節から根のみ再生した個体は４個しかなかった。このことから、「上部の節から葉が再生し、下部の節から根が再生するという極性」があるとはいえないと考えられる。
気中葉および地下茎の茎において、１つの節から葉と根の両方が再生した個体が全部で 10個あった。このことから、極性によって節から再生する器官が決まるのではなく、どの節からも葉と根を再生することができると考えられる。そして、観察の様子から最初に葉が再生され、その後に根が再生されるのではないかと推測した。
気中葉と地下茎の茎の節における極性実験Ⅲ（Ⅱは省略）（１） 方法 （実験期間：2013 年 11 月 18 日～2014 年４月 30 日、2014 年６月 23 日～７月 17日、2014 年７月 23 日～９月１日）
気中葉と地下茎の茎において、両端に節を含むものを各々10個ずつ用意した。各々５個ずつ２つに分け、５個は茎の上部の節が上に、下部の節が下にくるように発泡スチロール板に糸で止めた。残りの５個は逆にし、茎の上部の節が下に、下部の節が上にくるように糸で止めた。発泡スチロール板を水の入ったケースに垂直に立て、変化を調べた（図５）。
図５ 実験装置（２） 結果
気中葉の茎では、発泡スチロール板の上に配置した上部節から葉が再生した個体は５個、根が再生した個体は１個であった。下に配置した下部節から葉が再生した個
体は５個、根が再生した個体は２個であった（図７）。上下を逆にした場合では、上に配置した下部節から葉が再生した個体は４個、根が再生した個体は３個であった。
下に配置した上部節から葉が再生した個体は６個、根が再生した個体は３個であった（図８）。また、１つの節か
図６ 葉や根が再生する様子
ら葉と根の両方が再生した個体は５個であった。
地下茎の茎では、発泡スチロール板の上に配置した上部節から葉が再生した個体は６個、根が再生した個体は３個であった。下に配置した下部節から葉が再生した個体は３個、根が再生した個体は４個であった（図７）。上下を逆にした場合では、上に配置した下部節から葉が再生した個体は６個、根が再生した個体は３個であった。
下に配置した上部節から葉が再生した個体は６個、根が再生した個体は３個であった（図８）。また、１つの節から葉と根の両方が再生した個体は10 個であった。
（３） 考察図７および図８は結果をまとめたものである。
気中葉および地下茎の茎において、上部節だけでなく下部節からも葉が再生した個体が多く（合計 19 個）、根が再生した個体は少なかった（合計 10 個）。
上下を逆にした実験でも、気中葉および地下茎において、下に位置した上部節だけでなく上に位置した下部節からも、葉が再生した個体が多く（合計 22 個）、根が再生した個体は少なかった（合計 12 個）
。

上上部節

＜気中葉＞

＜地下茎＞

葉 5・根 1葉 6・根 3

上
下下部節

下

上

＜気中葉＞

＜地下茎＞

葉 5・根 2葉 3・根 4

＜気中葉＞

＜地下茎＞

葉 4・根 3葉 6・根 3□は極性により再生が予想される器官

図７

下部節下

□は極性により再生が予想される器官

上上部節

下

＜気中葉＞

＜地下茎＞

葉 6・根 3葉 6・根 3

図８

また、気中葉および地下茎の茎において、発泡スチロール板にとめた上下の配置に関わらず「上部節から葉、下部節から根」を再生した個体は全くなかった。
以上のことから、仮説「茎の上部の節から葉が再生し、下部の節から根が再生するという極性」があることを実証することができなかった。
両茎において、配置に関わらず節から葉が再生する個体が多く、根が再生する個体は少なかった。また１つの節から葉と根の両方を再生する個体も見られた。そして、観察を継続していくと、節から最初に葉が再生し遅れて根が再生する様子も見られた。このことからも、極性実験Ⅰの考察同様、極性によって節から再生する器官が決まるのではなく、どの節からも葉と根を再生することができると考えられる。そして、最初に葉が再生され、その後に根が再生されるのではないかと推測される。
オオフサモの茎が何らかの原因で切れたとき、その切れた茎の節から最初に葉が再生する。この個体は再生した葉で光合成を行い、得た栄養も使い根を作る。その根を土壌に下ろし、新たに必要な栄養を吸収し成長する。日本には雌株しか帰化しなかったため、花を咲かせても種子をつけることができないオオフサモはこのような形で繁殖していくのではないかと考えられる。

４ オオフサモの除去作業（１） 日時：2012 年 11 月 4 日（日） 2013 年 11 月 4 日（月）作業開始 13：30～15：30（２） 場所：静岡県立森林公園 うぐいす谷東屋の下流側の池（３） 感想ア 2012 年 11 月４日（日）現２年生除去作業を行うまで、野生のオオフサモがどういうものか全く想像もつきませんでした。
オオフサモは根が長く互いに絡み合っていたため、根から抜くのがとても大変でした。かな
図９ 作業の様子

りに除去したつもりでしたが、参加した方々とは「除去した時はきれいになっても、少し経つとまた増え始める。切れた根や茎が流れてその場で生え始めるため、オオフサモの生育地が拡大してしまう。
」とおっしゃっていました。オオフサモを全てなくすことはとても難しいと実感しました。
イ 2013 年 11 月４日（月）現１年生
部活動の研究で、僕はオオフサモ班だったので、オオフサモについて大まかには分かっていたのですが、実際に繁茂していたものは研究材料とは大違いでした。根や伸びた茎が絡み合い、土壌に深く根を下ろしていました。そんな生命力の強い種こそ、自然界に生きるのに相応しい未来の種だとも思いますが、固有種の存続という面ではそういうわけにはいきません。僕は今回の作業に精を尽くしました。作業を始めると、やはりオオフサモの強さを感じます。手で引き抜こうも抜けず、鍬で抜こうにも千切れ、完全な除去は不可能かもしれないと思いました。池を出てから見渡すと、池の底が見えるようになり、改めて今回の作業の成果を実感しました。
５ まとめ（１） 水質…オオフサモが生育する場所の水質は富栄養化しているといえる。
（２） 再生…再生には「節」が必要であり、茎の「節」の部分で葉や根を再生し、新たな個体を作っていくと考えられる。
（３） 極性…「茎の上部節から葉が再生し、下部節から根が再生する」すなわち、茎の方向（下）により節における再生に極性があると言うことはできない。両茎の上部節および下部節では最初に葉が再生し、その後根が再生する。その結果、節には葉と根の両方が存在するという傾向であった。このことから、オオフサモが新個体を作るときには、節から最初に葉を作って光合成を行い、得た栄養も使い根をつくり、その後根を土壌に下ろし、新たに必要な栄養を吸収して成長していく、という形をとっていると考えられる。
（４） オオフサモの除去作業････根が長く互いに絡み合っており、除去するときに抜くのがとても大変だったが、これ以上繁殖させないためには継続的な除去が必要だと思った。
６ 反省と今後の課題（１） 極性について…実験を行ってサンプル数を増やし、はっきりとした結論を得たい。
（２） 再生について…顕微鏡を用いて細胞レベルでの違いを調べたい。
（３） 除去作業について…継続していくことが大切なので今後も参加したい。そして、部活動の一環として後輩達に引き継ぎたい。
７ 引用文献１）清水矩宏ら．2001．
『日本帰化植物写真図鑑』．全国農村教育協会．東京
２）角野康郎．1994．
『日本水草図鑑』．文一総合出版．
３）村中孝司・石井潤・宮脇成生・鷲谷いづみ．2005．
『特定外来生物に指定すべき外来植物種とその優先度に関する保全生態学的視点からの検討』．保全生態学研究 10：19-33．
４）環境省 HP,『外来生物法』http://www.env.go.jp/
５）石川統ら．2010．
『生物学辞典』．東京化学同人．東京