植物の栽培には、栄養や温度の他に、日の当たる長さが大事な要素になります。
一日のうち、明るい時間（昼）の長さ、つまり日長は、花の芽を作って咲かせる「花芽形成」と特に密接に関係しており、花の芽を作るための日長は植物の種類によって違います。
その日長と花芽形成との違いによって分けられるのが、今回のテーマとなる短日・長日・中性植物と呼ばれる種類です。
日長と花を作る時期との関係
短日・長日・中性植物の話をする前に、日長の違いで花を作る条件が違うとはどういうことかを簡単に説明しましょう。
私たちがよく知っているように、昼間の長さは一年を通して変わります。秋から冬にかけて日は短くなり、冬から春、さらに夏に向けては逆に日が長くなります。この周期、いわゆる光周期を感じ取るための体内時計は私たち人間だけではなく、多くの生物が持っています。
植物もまた、季節による日長の変化を感じる機能を体内に備えており、この変化に応じて花の芽を作る活動を始めます。これが日長反応です。
限界日長と限界暗期
日の長さが一年を通して変わる中で、植物の花芽形成は、明るい時間帯つまり明期が「ある限界以下、またはある限界以上の長さ」に達した時に始まります。
この、一定の長さを超えると花芽形成に影響を与える「明期の限界になる一定の長さ」を限界日長と呼びます。
逆に言うと、一定の時間の暗さ、つまり暗期が「ある限界以下、またはある限界以上の長さ」を超えると、花芽形成に影響するということでもあります。この「暗期の限界になる一定の長さ」のことを限界暗期と呼びます。
通常、一日の明暗サイクルは24時間になるので、24時間から限界日長を引いたのが限界暗期ということになります。
日長よりも暗期の長さ
明期と暗期の関係を調べる実験の結果、暗期の途中で光を短時間当てて暗期を分断すると（光中断）、花芽形成を行うはずの植物が花芽を作らないことがわかりました。
このため、植物の花芽形成には昼間の明期の長さよりも、一定時間以上の連続した暗期の方が重要とされています。
日長反応については、その仕組みや活用事例などを別の記事でより詳しく紹介していますので、そちらも参考にしてもらうと良いかと思います。
ともあれ、植物はこうした日の長さによる反応の違いにより、短日植物、長日植物、中性植物に大別されます。
長日植物とは
長日とは、限界日長より日長が長くなることであり、この長日条件で花芽形成を行う植物のことを長日植物といいます。
ただし、前述のように植物の花芽形成は連続した暗期の長さの方が強く関わってきます。
仮に限界日長が一日の半分（12時間）より短くても、その日の暗期の長さが、ある植物にとっての限界暗期より短ければ長日条件となります。
このことから、長日植物は昼の長さよりも、一日の暗期の長さが限界暗期よりも短くなると花が芽を作る、というのが厳密な定義と言えます。
長日植物には
- 質的長日植物＝限界日長より長い日長におかないと花を作らない
- 量的長日植物＝短日条件でもそのうち開花するが、長日の方が早く花を作る
の２種類があります。
このため、長日植物を早く開花させようとすれば、日没後も光を灯して明期を長くすればよく、時期をずらして花の開花を遅らせたければ、夜が明けても光が当たらないようにすればいいことになります。
長日植物にはどんなものがあるか
長日植物に分類される植物としては、主に以下のようなものがあります。
ムギ類やマメ類など、ヨーロッパ周辺で主食となっている植物が多いことがわかります。
| 南西アジア起源 | コムギ／オオムギ／ライ麦／えん麦／レンズ豆／そら豆／カリフラワー／ホウレンソウ／ベニバナ |
| 西ヨーロッパ起源 | オーチャードグラス／ペレニアルライグラス |
| 地中海地方起源 | レタス／ダイコン／ルピナス／カブ |
| 中央アジア起源 | ひよこ豆／ニンジン／タマネギ |
長日植物の特徴
長日植物は、概ね以下のような特徴を備えています。
特徴①温帯・高緯度地域が起源
長日植物には、ヨーロッパなどの温帯で緯度が高い地域に起源をもつものが多いです。北半球では緯度が高くなるほど冬は夜が短くなり、こうした地域で育つ植物は、限界暗期よりも短い暗期に適応して花芽を作れるようになっています。
特徴②低温性・耐寒性
長日植物は、低温に強く、耐寒性を持つのが特徴です。これは特に緯度の高い地域で
- 日が長くなる速さに気温の上昇が追いつかないぶん、長い日長で時期を待つため
- 茎や葉は夜が長い短日条件で育つため、花を作るには冬を越す必要がある
といった理由からです。
特徴③春化処理が必要なものがある
冬を越して春に備える長日植物の中には、花芽形成のために「春化処理」を必要とするものがあります。
春化処理とは、種に水を吸わせて一定期間低温状態にさらし、少しずつ常温に戻していき花芽形成を誘導する方法です。
こうすることで種が凍結しない程度に寒い状態になり、そこから人工的に春のような感覚にさせて栄養成長が促がされます。
短日植物とは
短日植物は、長日植物とは逆に日長が短くなる、つまり暗期が限界暗期より長くなると花芽形成が促進される植物です。限界日長は植物の種類や品種によっても異なり、日長が12時間以上でも暗期が限界暗期より長ければ花を作ります。
短日植物には
- 質的短日植物＝明期が限界日長より短くないとずっと開花しない
- 量的短日植物＝短日条件でも長日条件でも開花するが、短日の方が早く開花する
という２つの種類があります。
短日植物の花芽形成には連続した長い暗期が必要となり、たとえ明期が限界日長時間より短くても、暗期の長さが限界暗期に満たなければ花を作りません。
短日植物にはどんなものがあるか
短日植物に分類される植物の代表的なものは、以下の通りです。
| 中国起源 | イネ／ダイズ／キク |
| 南メキシコ | トウモロコシ／トウガラシ／サツマイモ |
| 南米起源 | ジャガイモ／アマランサス／インゲン豆／パイナップル |
| アフリカ起源 | アフリカイネ／ササゲ／コーヒー／ゴマ |
短日植物の特徴
短日植物は、長日植物とは反対の特徴を有します。
特徴①熱帯や亜熱帯起源が多い
短日植物に多いのは、主に熱帯や亜熱帯地域などを起源とするものです。
これらの地域はほぼ赤道付近に位置しており、昼と夜の長さがだいたい同じで、その割合も年間を通してほぼ一定です。
特徴②暑さ・高温に強い
熱帯や亜熱帯を起源とする短日植物は高温で育ちやすいのが特徴です。
降雨量が偏り、雨季と乾季がはっきりしているこれらの地域では、雨季は太陽が高い長日期と重なります。植物が生長するには水が必要ですので、雨が多くて気温の高い長日期に茎や葉を伸ばし、日が短くなり始める頃に花をつける短日植物がこの地域に適しています。
特徴③光中断に反応しやすい
花芽形成に継続する長い暗期を必要とする短日植物は、途中で光が当たると暗期が途切れると判断するため、長日植物に比べ暗期の光中断の影響を受けやすくなります。短日植物のこうした習性を利用して、開花の時期を調節する栽培技術も行われています。
このような短日植物と長日植物と限界暗期の長さとの関係は、以下の図のようになります。
出典：「絵とき植物生理学入門 改訂3版」P.85の図を参考に作成
中性植物
一方、中性植物は、種をまいてある程度成長すれば、日長時間や限界暗期などに関係なく花芽分化して開花する植物のことをいいます。
中性植物にはどんなものがあるか
中性植物は、短日植物同様、主に熱帯原産の植物に多く見られます。
主なものとしては、バラ、ゼラニウム、ヒマワリ、シクラメンなどの花や、トマト、ナス、キュウリ、エンドウといった夏野菜に多く見られます。中でもエンドウは極端な例で、完全に暗くした状態でも花芽を形成することができます。
中性植物の特徴
中性植物はあまり日長や暗期に左右されないぶん、花芽形成には温度が重要な要素になっている植物が多くなります。
同じ中南米起源の野菜でも、高原地域と低地とでは気温が違います。そのため、高原地帯が起源のトマトは、暑さに強い短日植物にはならず、中性植物として花芽を形成します。
また中性植物には、年間を通して花が咲く四季咲き、二季咲きが多いのも特徴です。
それぞれの違いを比較すると
これらの特徴を踏まえた上で、短日植物と長日植物、中性植物との間には、どういった違いがあるのでしょうか。
違い①限界暗期の長さ
ひとつは、先の図でも示した限界暗期／限界日長の長さです。これらは植物の種類や品種によって異なりますが、長日植物の限界暗期は平均して約11時間です。この場合、暗期が11時間以下になる３月中旬から４月中旬ごろに花芽形成が始まります。
一方、短日植物の限界暗期はだいたい13時間くらいとされ、暗期の長さがそれ以上になる９月中旬から10月中旬が花芽形成する季節になります。
違い②春咲きか秋咲きか
短日植物と長日植物の違いで一番大きいのが、春ごろに花をつけるか、夏〜秋に花をつけるかという点です。
長日植物は通常、春の終わりから初夏にかけて開花するものが多く、逆に短日植物は夏から秋に花芽を形成し開花します。
違い③葉根菜が多い長日植物、果菜類に多い中性植物
野菜の場合は、食べる部分の違いによっても日長反応の傾向が分かれます。
ダイコンやニンジン、カブなど根の部分を食べる野菜や、レタス、ホウレンソウなど葉を食べる野菜はその多くが長日植物です。
一方、中性植物には実を食べる果菜類が多いです。トマトやキュウリなどに代表される、ナス科やウリ科の植物が当てはまります。
３つの区分は絶対ではない
ここまで３つの特徴や違いについて述べてきましたが、花芽を形成する限界日長／限界暗期が植物の種類や品種によって違うように、短日か長日か、中性かという区別もまた、植物や品種によって異なります。
例えば同じマメ類でもエンドウやソラマメは長日植物ですが、ダイズやインゲンは短日植物です。本来長日植物のコムギでも、日長に関係なく花をつける中性の品種も存在します。
これは、
- その植物が長い時間をかけて、生育する環境に適応するために性質を変えてきた
- 栽培化されて変異品種が選ばれたり、品種改良が進んできた
ことなどが理由と考えられます。
３種類の違いを知ることのメリットとは
こうした日長による短日・長日・中性という植物の違いを知ることは、野菜や花を育てるうえで大きなメリットをもたらします。
植物ごとの日長を理解することは、
- 種をまく時期を把握する
- 限界日長／限界暗期、温度耐性を把握し、適切な光や温度管理を行う
- 花芽形成の時期をコントロールして、収穫量の増加や収穫時期の変更につなげる
といった、効果的な農産物生産に役立てることができます。
まとめ
それぞれの植物は、体内に季節を感じる時計を備え、日を浴びる時間、浴びない時間の長さによって花を咲かせる時期を決めてきました。その時間の長さも、起源となった場所、その場所の気候に合わせてさまざまな変化を遂げています。
植物を育てる上で、なくてはならないものの一つが光です。その光と植物の関係を知ることで、私たちは農業や園芸をよりよいものにすることができるのです。
参考資料
絵とき植物生理学入門 / 山本良一編著 ; 曽我康一, 宮本健助, 井上雅裕共著. — 改訂3版. — オーム社, 2016
ひかりと植物 / 滝本敦著. — 大日本図書, 1973. — (Fine science books)
長日植物-ルーラル電子図書館―農業技術事典 NAROPEDIA (ruralnet.or.jp)
ちょうじつしょくぶつ【長日植物】 | ち | 辞典 | 学研キッズネット (gakken.co.jp)
限界日長-ルーラル電子図書館―農業技術事典 NAROPEDIA (ruralnet.or.jp)
短日植物-ルーラル電子図書館―農業技術事典 NAROPEDIA (ruralnet.or.jp)
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