田賀陽介　様

ご質問の順にお答えします。
１）葉の光合成とその産物
　葉は光合成をするための器官であり、太陽の光エネルギーを利用して二酸化炭素(CO2)と水(H2O)から、まず、炭素を３原子もつ三炭糖を合成し、これから他の糖類、デンプン、アミノ酸など多種類の有機物を合成していきます。アミノ酸、これから合成される蛋白質、さらにアミノ酸以外の窒素を含む細胞成分(核酸、アルカロイドなど)の合成には根から吸収されるアンモニウム塩または硝酸塩（無機体窒素)が必要です。作物の収量が窒素肥料の施用量に大きく依存することからみても、無機体窒素は植物の成育にとってどうしても必要です。ダイズなど豆科植物の根には根粒菌が共生し、空気中の窒素ガスをアンモニウム塩に固定することができますが、これには光合成で合成された糖類がエネルギー源として必要です。昼間、光合成によって有機物を合成すると共に、酸素を発生(排出)するのも葉の器官の大きな特徴です。
２）光合成産物の葉から根への移動
　上に記しましたように、葉ではまず糖類が合成されこれからアミノ酸が合成されます。糖類は葉から根やその他の器官に篩管を通って、ショ糖の形で送られ、有機体窒素は主としてグルタミン酸、アスパラギン酸の形で送られます。デンプンは水に溶けないためこの形では移動できません。種子、塊茎、根(根の先端の根冠細胞に含まるデンプンは重力の感知センサーになる)などに含まれているデンプンは、葉から送られてきたショ糖から合成されます。こうして送られた光合成産物によって根が成長し、糖類は土壌に含まれるミネラルを吸収するためのエネルギー源となります。
３）葉からの気体の排出
　上に記しましたように、葉では昼間、光合成によって酸素が発生し、二酸化炭素(CO2)を吸収します。しかし、昼間でも、葉は (暗)呼吸、光呼吸によって酸素を吸収し、二酸化炭素を発生しますが、その量は光合成に比べて一般には大きくありません。夜、光合成をしていないときは(暗)呼吸のみが進行し、酸素を吸収して二酸化炭素を排出します。空気中に79.1%含まれている窒素ガスは、二酸化炭素、酸素とともに気孔を通って葉の内部に出入しますが、葉の細胞で吸収、発生することはありません。
４）根の機能
根は植物の生育に必要なミネラル(上に記した無機体窒素以外に少なくとも13種類の元素が必要です)と水を土壌から吸収し、これを植物の各器官に供給し、葉で合成され、葉から送られてきた糖類やアミノ酸を利用して蛋白質や細胞壁(セルロース、リグニンなど)を合成し成長していきます。窒素は根から無機体窒素またはグルタミン酸、アスパラギン酸の形で各器官に送られ、各器官でその他のアミノ酸、蛋白質などになります。特定の藻類では水素ガスの発生、吸収が見られますが、植物では水素ガスの発生、吸収は見出されていません。
５）根の酸素呼吸
　根の機能であるミネラル、水の吸収、根の成長のために必要なエネルギー(ATP)は、葉から送られてきた糖を呼吸によって酸化して得ているため、根にとって酸素は絶対に必要です。畑地では土壌間隙の空気から直接に、または水に溶けた酸素が根に供給されていますが、水田に生えているイネ、湿地、沼地に生えているハスのように、根に酸素が供給できない環境に生えている植物は地上部から根に酸素を送ることができるようになっています。