エチレンガスがカイワレダイコンに与える影響

愛媛県立松山南高等学校

理数科

代表者： 白石 輝
竹田 真宏

西浦 晴翔

３年

１.研究の動機と目的
エチレンガスは馬鈴しょ（スノーデン）の萌芽を100抑制することが分かっている（図１）（酪農学園大学,2008～2009）。そこで、エチレンガスがカイワレダイコンの種の発芽や発芽後の成長に影響を及ぼすのかを調べ、これにより、可食部を大きくまたは非可食部を小さくすることで効率よく植物を栽培することを目標とする。その中で、エチレンガスを与えることで植物の成長を促すことができるのかを調馬鈴しょ（スノーデン）の萌芽率806040200

処理区

べ、また、最初は、エチレンガスを含むリンゴを使って、実験を行い、濃度や与える時間を変えながら、成長へ与える影響がどのように変化していくのかを調べることにした。

無処理区

図１ エチレンガス処理における馬鈴しょ（スノーデン）の萌芽率の推移（酪農学園大学,2008~2009）

そして、エチレンガスの主な働きは、果実の成熟(後熟)促進、器官の脱落（離層の発達）促進(落葉・落果の促進)、細胞の伸長抑制、重力屈性の消失、開花の調節の五つ（視覚でとらえるフォトサイエンス生物図録,2000）であるとされており、今回の実験では、細胞の伸長抑制作用を使って休眠状態である種にもエチレンガスの影響があるのかを調査した。
２．定義
この研究で用いたエチレンガスの濃度は、エチレン処理を行う上で十分である２５０～５００ppm の範囲に設定している。今回の実験では有意差を調べるためにｆ検定とｔ検定を用いた。ｆ検定とはデータのバラつきに有意差があるかどうかを判定する方法であり、バラつきが抑えられているかどうかを調べる。ｔ検定とはデータの平均値に有意差があるかどうかを判定する方法であり、平均値に差があるかどうかを調べる。また、実験４で使用した野菜、果物のエチレンガスの産出量とエチレンガスに対する影響度は以下のとおりである。

表１ 各作物のエチレンガス産出量とエチレンガスに対する影響度（nissha(2020/3/18)

エチレンガスの産出量

エチレンに対する影響度

リンゴ

非常に高い

高い

バナナ

普通高い

ブドウ

非常に高い

低い

トマト

普通高い

ミカン

非常に低い

低い

普通の袋を使用すると、ガスバリア性能・気体遮断性能がないことが原因で袋の中のエチレンガスが透過で抜けていくため、ガスバリア性能・気体遮断性能を持った袋を用いて実験を行った（図２）。
また、エチレンガスを封入するとき、水を使って空気を抜いてから行った（図３）。研究では、日光を遮断するために段ボールで覆ってから実験を行った。

図２ ガスバリア性能・気体遮断性能

図３ 袋の中の空気を抜いている様子

をもった袋
３．実験
実験１【リンゴのそば、リンゴの中に入れた種の成長の推移】
実験の目的
リンゴから出るエチレンガスの影響を受けてどのようにカイワレダイコンの成長が変化していくのかを調べる。また、傷をつけたリンゴの方がエチレンガスをよく発生させるので、リンゴのそばに種を置く場合とリンゴを切ってリンゴの中に種を入れる場合で分けて実験を行う。
実験方法
発芽しやすく、栽培が容易なカイワレダイコンの種をリンゴの中とリンゴと同じ袋の中とエチレンガスなしの３つの条件で 100 個ずつ２週間保存する。その後、湿らせた脱脂綿の上に置き、発芽に要する日時とその時の様子や成長過程を観察する。

図５ 発芽している様子

図４ 使用した道具

図６ リンゴの中

図７ リンゴのそば

図８ 袋の中実験結果
図６のように、リンゴと同じ袋の中で保存した種は、発芽した種（34 個）のうち 76％以上にあたる26 個の種が２日目に発芽した。一方、種のみで保存したものは、発芽した種（38 個）のうち、50％にあたる 19 個が２日目に、37％にあたる 14 個が３日目に発芽しており、２日目、３日目で 87％が発芽した。一方、リンゴの中に保存したものは、発芽した種（14 個）のうち、64％にあたる９個が３日目に発芽した。発芽した種の合計は、リンゴの中に保存したものが、14 個で他の条件に比べて半分以下の発芽量になった。

60発 50
芽個 40
数 30（ 20個） 100
１日目 ２日目 ３日目 ４日目 ５日目
通常

リンゴのそばリンゴの中

図９ 実験１の発芽個数の推移

考察
今回の実験の結果から、エチレンガスを与える量によって発芽時期が変わることが分かった。今回の実験は発芽に注目して行ったが、エチレンガスには発芽時期を変えるような役割があるのではないのかという仮説が立った。しかし、リンゴのそばに置いた種は、条件なしの種と比べて少し湿っていたため、発芽時期に影響を与えたと言い切ることはできない。リンゴの中に入れた種は、下準備の時に掘った場所から腐食化して、種も一緒に腐ってしまったと考えられる。リンゴの水分の吸いすぎや腐敗が成長の妨げになってしまったと考えられる。
実験２【エチレンガスとリンゴを一日与えた時の発芽個数の変化】
実験の目的
エチレンガスとリンゴがカイワレダイコンの発芽に与える影響について調べた。実験１より、リンゴの中に入れて実験を行うと種が腐ってしまうので、種をリンゴの中に入れずに高い濃度のエチレンガスを用いるため、純度 99.9％のエチレンガス缶を使って実験を行った。
実験方法
リンゴ、エチレンガス、何も与えないものをそれぞれカイワレダイコン５０個と同じ袋に入れ、１日放置したのち、湿らせた脱脂綿の上で発芽させ、発芽個数を５日間計測した（図７）。

実験結果
１日目に注目するとエチレンガスとリンゴの発芽個数に２８％、エチレンガスと通常では１２％の差がみられた。しかし、実験最終日の発芽個数には大きな変化は見られなかった。このことから、エチレンガスは発芽を促進させるが、最終的な発芽個数には影響がないことが分かった。逆に、リンゴは発芽を促進させていることがわかった。
考察
実験２ではエチレンガスを与えていたカイワレダイコンの種の発芽個数が１，２日目では一番多く、リンゴと同じ袋に入れていたカ発芽個数

イワレダイコンの種は、１，２日目の発芽個数が一番少なかったことから、エチレンガス(個)6050403020100
１日目 ２日目 ３日目 ４日目 ５日目

はカイワレダイコンの種の発芽を促進し、リ通常ンゴは発芽を抑制すると考えた。

エチレンリンゴ

図１０ 実験２の発芽個数の推移
実験３【リンゴの水分による発芽抑制作用の調査】
実験の目的
実験２の結果がリンゴから出た水分による発芽抑制作用か調べる。
実験方法
濡れた紙とカイワレダイコンの種４９個を同じ袋に入れ、１日放置したのち、湿らせた脱脂綿の上で発芽させ、発芽個数を５日間計測し、最終日の茎の長さも計測した。
実験結果 １日目に注目したところ、濡れた紙と同じ袋に入れていた種の発芽個数は何も与えていないものよりも多くなった（図８）。また、検定の結果、有意差は見られなかった。

(個)
6050発 40芽
個 30数 20100

１日目 ２日目 ３日目 ４日目 ５日目
濡れた紙通常図１１ 実験３の発芽個数の推移

表３ 実験３の検定の結果

表２ 実験３の茎の長さの平均(cm)

通常

濡れた紙

3.99

4.31

濡れた紙
ｆ検定

0.202

ｔ検定0.148

考察
実験３で、実験２の発芽抑制作用がリンゴから出た水分によるものか調べるため、濡れた紙と一緒にカイワレダイコンの種を入れて実験を行ったところ、発芽が一番早かったため、実験２の結果は個体差である可能性が高いと考えられる。
実験４【リンゴの成分による発芽抑制作用の調査】
実験の目的
実験２の発芽抑制作用がリンゴから出た成分によるものかを調べるために、リンゴ、ブドウ、バナナ、ミカン、トマト、エチレンガス、何も与えないものをそれぞれカイワレ大根の種４９個と同じ袋に入れ、１日放置したのち、湿らせた脱脂綿の上で発芽させ、発芽個数を５日間計測し、最終日の茎の長さも計測した。
実験結果
リンゴ以外の複数の果物を使ったところ、検定をかけた結果、値が０，０５より大きくなったた
め、どの条件下でも有意差は見られなかった。よって、実験を通してみても相関関係がみられなかったと言える。

6050発
芽 40個 30数（ 20個） 100
１日目 ２日目 ３日目 ４日目 ５日目
リンゴ
トマト
通常

バナナ
ミカン

ブドウ
エチレン

図１２ 実験４の発芽個数の推移

表４ 実験４の茎の長さの平均

通常

リンゴ

エチレンガス

ブドウ

バナナ

ミカン

3.99

4.02

3.65

3.84

3.76

3.76

表５ 実験４の検定の結果

リンゴ

エチレンガス

ブドウ

バナナ

ミカン

ｆ検定

0.508

0.351

0.519

0.643

0.651

ｔ検定

0.854

0.059

0.498

0.225

0.266

考察
果物、野菜から出るエチレンガスによってカイワレダイコンの発芽にどのような変化が出るのか調べるために複数の果物、野菜を使って行ったところ、エチレンの産出量がほかの果物より比較的多い
トマトと一緒に入れていた種の発芽数が一番少なかった。エチレン産出量が多いほど発芽促進の影響がよくでると考えていたが、予想と反した結果になったため、エチレン産出量は発芽促進に関係しない、または放置する時間をより長くすることで効果の変化が見えてくると考えた。
また、茎の長さの平均に注目すると、リンゴ以外の果物やエチレンガスを与えたものでは、エチレンガスを与えていないものと比べて短くなっていた。これはエチレンガスの伸長抑制作用であると考えられるが、検定をかけた結果、有意差は見られなかった。
実験５【エチレンガスを一週間与えたときの発芽個数の変化】
実験の目的
エチレンガスを与える時間を伸ばすことによってカイワレダイコンの発芽に影響を及ぼすのか調べる。
実験方法
エチレンガスと何も与えないものをそれぞれカイワレダイコンの種４９個と同じ袋に入れ、１週間放置したのち、脱脂綿の上で発芽させ、発芽個数を５日間計測した。
実験結果
１日目、２日目に注目すると、１日目ではエチレンガスを与えたものと与えていないものの発芽個数に約３３％、２日目では約３１％の差がみられた。しかし実験２と同様に最終的な発芽個数には影響は与えないことがわかった。

発
芽個数（個）

6050403020100
１日目

２日目

３日目

４日目

通常

エチレンガス

５日目

図１３ 実験５の発芽個数の推移

表６ 実験５の発芽個数の差

1 日目

２日目

３日目

４日目

５日目

エチレンガス

3236434447

通常

1621394444

発芽個数の差1615400考察
エチレンガスを与える時間を１週間で行い、１日目、２日目で発芽個数に顕著な差がみられた。ここから、エチレンガスを与える時間が長いほど、より発芽促進作用が大きくなると考えられる。また、エチレンガスを与えているものと与えていないものの発芽個数の増減が実験ごとに異なっていたので、エチレンガスは最終的な発芽個数には影響を与えないと考えられる。
実験６【エチレンガスを与える時間による茎の伸長の変化】
実験の目的
エチレンガスを与える時間による茎の伸長の変化を数値化する。
実験の方法
エチレンガスと何も与えないものをそれぞれカイワレダイコンの種 150 個と同じ袋に入れ、それぞれ１日、３日、１週間放置したのち、脱脂綿の上で発芽させ、５日後茎の長さを計測し、平均値を調べた。
実験結果
結果は以下のようになった（表７）。エチレンガスを与える時間を延ばすほど茎の平均の長さが短くなった。

表７ 実験６の茎の長さの平均

１週間

３日

１日

7.117.58

7.65

考察
種の状態での植物ホルモンであるエチレンガスの影響を調べたところ、１日が一番大きく、１週間が一番小さいことから、エチレンガスの効果の一つである細胞伸長の抑制であると考えられ、種の状態でもエチレンガスの影響を受けていると言える。
４．まとめ
実験２，４はエチレンガスを与える時間が１日だったため、エチレンガスを与えたものと与えていないものの間での発芽個数の変化は少なく、カイワレダイコンの個体値によるものであり、エチレンガスによる影響ではないと考えられた。実験５ではエチレンガスを与える時間を１週間で行い、１日目、２日目で発芽個数に顕著な差がみられた。ここから、エチレンガスを与える時間が長いほど、より発芽促進作用が大きくなると考えられる。また、エチレンガスを与えているものと与えていないものの発芽個数の増減が実験ごとに異なっていたので、エチレンガスは最終的な発芽個数には影響を与えないと考えられる。
実験６からエチレンガスを与えたカイワレダイコンの種は、茎の伸長抑制作用が見られ、また与える時間を延ばせば延ばすほど効果が強まっていることから、休眠状態である種へエチレンガスを与えても植物ホルモンとしての効果が現れ、その後の成長にも影響を与えていることが分かった。
このことから、エチレンガスを発生させる果物や野菜とカイワレダイコンの種を長時間同じ空間で保存することで発芽を促進することができるが、茎の長さに促進作用は見られず、逆に、茎の伸長抑制作用が見られて、最終的な茎の長さが短くなると考えられる。
５.参考文献・酪農学園大学(平成２０年秋～２１年夏)エチレンガスによる馬齢しょ萌芽抑制効果に関する試験
・nissha(２０２０／３／１８)エチレンガスとは何か？青果物の成長や鮮度への影響も解説
・ORDiY(オルディ株式会社)・鈴木孝仁(２０００)視覚でとらえるフォトサイエンス生物図録：数研出版