葉の気孔は、空気を通す小さな開口部である。開けば光合成に必要な二酸化炭素を取り込みやすくなる一方、水蒸気も逃げやすくなる。植物は光や水分の状態に応じて、この交換の量を調整している。
穴の大きさを変える細胞
気孔の周囲には、一対の孔辺細胞がある。この細胞の中にイオンなどが蓄積すると、水が入り、細胞の膨圧が変化する。細胞壁の構造と形に応じて孔辺細胞が変形し、二つの細胞の間の隙間が広がる。
開閉は、小さなふたを筋肉で動かすような運動ではない。細胞膜を通る物質の移動が水の移動を生み、その結果として形が変わる。目に見える開口部の変化の裏側では、輸送体やイオンチャネルが働いている。
光が開口の合図になる
多くの植物では、明るい時間に光合成が活発になる。青色光を受け取るフォトトロピンなどを介して信号が伝わると、孔辺細胞の細胞膜プロトンポンプが活性化し、カリウムイオンの取り込みを進める条件が整う。
名古屋大学の研究では、赤色光と青色光によるプロトンポンプの調節が調べられている。光の有無だけを判定しているのではなく、複数の信号が開口の仕組みに関わるのである。葉の内部の二酸化炭素の状態なども、気孔の動きを考える上で重要になる。
乾燥すると水を守る方向へ動く
水分が不足すると、植物ホルモンのアブシシン酸が気孔の閉鎖に関わる。孔辺細胞の物質移動が変わり、水が外へ出て膨圧が下がると、開口部が狭くなる。気孔を閉じることは、水分の損失を抑えるための応答である。
気孔を閉じれば二酸化炭素も入りにくくなる。水を節約することと炭素を取り込むことには、同時に満たしにくい面がある。理化学研究所は、アブシシン酸を運ぶタンパク質が開度の調節に関わることを報告している。葉は単純な昼夜のスイッチでなく、環境と内部状態に応じて交換量を調節する器官なのである。
開閉の時刻や光への応答は植物種によって異なる。「昼は必ず開き、夜は必ず閉じる」と全植物に当てはめることはできない。
参考資料
参考資料確認日：2026年10月14日。