原題は『Sweet-Clover Seed』、著者は H. S. Coe と John N. Martin です。
　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに御礼。
　図版は省略しました。索引が無い場合、それは私が省いたか、最初から無いかのどちらかです。
　以下、本篇。（ノー・チェックです）

*** プロジェクト グーテンベルク 電子書籍 スイートクローバー シード の開始 ***

米国農務省

ニュースレター第844号

植物産業局からの寄稿

WM. A. テイラー、チーフ

ワシントンD.C. 専門紙 1920年8月11日

スイートクローバーシード
第1部 種子生産における受粉研究
第2部 スイートクローバーの種皮の構造と化学的性質および不​​浸透性種子との関係
による

HS COE、元飼料作物調査局農学者補佐、JN MARTIN、アイオワ州立大学形態学・細胞学教授

コンテンツ
ページ
パート I. —種子生産の受粉研究。
スイートクローバー種子の収穫量が不十分 1
スイートクローバーの受粉に関するこれまでの研究 2
受粉実験の概要 3
メリロートゥス・アルバの花の構造 4
スイートクローバーの花器官の発達 5
メリロートス・アルバの受精 8
種子の開発 8
スイートクローバーの成熟した花粉 9
花粉の発芽 9
スイートクローバーの交配と自家受粉 10
スイートクローバーの花の人工的な操作 10
通常の圃場条件下でのメリロトゥス・アルバの種子生産 13
スイートクローバーの花粉媒介者としての特定の種類の昆虫の効率 14
メリロートス・アルバの花の位置と種子生産の関係
19
開花期の天候が種子生産に与える影響 20
スイートクローバーの昆虫花粉媒介者 21
メリロトゥス・アルバ種子の生産に対する水分の影響 22
パート II. —スイートクローバーの種皮の構造と化学的性質および不​​浸透性種子との関係。
歴史的概要 26
材料と方法 30
種皮の構造 31
種皮の微量化学 33
種皮と水分の吸収の関係 34
透水性種皮と不透水性種皮の比較 34
不浸透性種子の殻に対する硫酸の作用 35
引用文献 36

ワシントン
政府印刷局
1920年

[1ページ目]

米国農務省

ニュースレター第844号

植物産業局からの寄稿
WM. A. テイラー局長

ワシントンD.C. 専門論文 1920年8月11日
スイートクローバーシード
第1部 種子生産における受粉研究
第2部 スイートクローバーの種皮の構造と化学的性質および不​​浸透性種子との関係
著者：HS Coe、元飼料作物調査局農学者補佐、JN Martin、アイオワ州立大学形態学・細胞学教授。

コンテンツ
ページ
パート I. —種子生産の受粉研究。
スイートクローバー種子の収穫量が不十分 1
スイートクローバーの受粉に関するこれまでの研究 2
受粉実験の概要 3
メリロートゥス・アルバの花の構造 4
スイートクローバーの花器官の発達 5
メリロートス・アルバの受精 8
種子の開発 8
スイートクローバーの成熟した花粉 9
花粉の発芽 9
スイートクローバーの交配と自家受粉 10
スイートクローバーの花の人工的な操作 10
通常の圃場条件下でのメリロトゥス・アルバの種子生産 13
スイートクローバーの花粉媒介者としての特定の種類の昆虫の効率 14
メリロートス・アルバの花の位置と種子生産の関係
19
開花期の天候が種子生産に与える影響 20
スイートクローバーの昆虫花粉媒介者 21
メリロトゥス・アルバ種子の生産に対する水分の影響 22
パート II. —スイートクローバーの種皮の構造と化学的性質および不​​浸透性種子との関係。
歴史的概要 26
材料と方法 30
種皮の構造 31
種皮の微量化学 33
種皮と水分の吸収の関係 34
透水性種皮と不透水性種皮の比較 34
不浸透性種子の殻に対する硫酸の作用 35
引用文献 36
パートI.—種子生産の受粉研究。
スイートクローバー種子の収穫量が不十分。
国内の一部地域では、ここ数年、スイートクローバーの種子の十分な収穫を得るのに苦労している。この困難は主に以下の原因による。(1) 発育段階が不適切な時期に植物を刈り取る。 2ページ目 作物の取り扱いに適さない機械の使用、(3) 未熟な莢の脱落、そして(4) おそらくは受粉不足。最初の2つの原因は、主にこの作物の取り扱いに関する要件の理解が深まったことにより克服されたため、本報告書の主題は主に3番目と4番目の原因を生み出す要因について述べる。

植物は花を豊富に咲​​かせたにもかかわらず、種子生産が期待外れだった場合、多くの植物が明らかに受精しなかったか、受精したとしても莢が枯れてしまったことが観察されました。スイートクローバーが正常な種子生産量を達成できなかった原因に関するデータを得るため、花の受粉に最も活発に働く昆虫、受精に必要な花粉の供給源、そして受精に必要な花の受粉条件について調査が行われました。また、環境条件と未熟な莢の脱落との関係についても調査しました。実験は、地域環境要因を可能な限り克服するため、バージニア州アーリントンの政府実験農場で、アイオワ州エイムズのアイオワ州立大学植物学科の協力を得て実施されました。

スイートクローバーの受粉に関するこれまでの調査。
ダーウィン（4、360頁）[1]が、昆虫の侵入を防いだメロタス・オフィシナリスの植物は ごく少数の種子しか生成しないのに対し、防除していない植物は多くの種子を生成するという声明を発表して以来、他の科学者たちがこの主題を調査してきた。クヌース（19、1巻、37頁）は、植物における自家不稔性の最もよく知られた例を挙げ、 メロタス・オフィシナリスについて言及している。同じ著者（19、2巻、282頁）は、柱頭が葯を超えて突出するため、自動的な自家受粉は難しいと述べており、同じ理由からミュラー（29、180頁）は自家受粉は起こりにくいと考えている。

[1]括弧内の番号は、36 ～ 38 ページの「参考文献」を指します。

1901年、キルヒナー（18 、p. 7）は、メリロートゥス・アルバ（Melilotus alba）の複数の 総状花序をネットで覆った。ある植物では、保護された12の総状花序から187個の種子が得られたが、別の植物では、覆われた10の総状花序から1個の種子しか得られなかった。この実験は1904年に繰り返され、その結果、ネットで覆われた40の総状花序から平均38個の種子が得られた。キルヒナーはこの実験から、柱頭が葯の上に突き出ているにもかかわらず、自家受粉は定期的に自然発生すると結論付けた。彼（18、p. 8） は、1901年にメリロートゥス・オフィシナリスでも実験を行った。このとき、16個の孤立した総状花序から合計11個の種子が得られた。この実験は1904年に繰り返され、その結果、保護された16の総状花序から平均14個の種子が得られた。保護された植物の1つでは、 [3ページ]1904年に死んだ後、キルヒナーは、 M. officinalis の花は 網で囲まれることに特に敏感であり、ダーウィンの実験と彼の最初の実験で保護された総状花序で非常に少数の種子しか得られなかったのはこの原因によるものであると結論付けました。

ケルナー（ 17 、第2巻、399ページ）によれば、エンドウ豆やレンズ豆（PisumとErvum）、ツノクローバーやストーンクローバーの様々な種（LotusとMelilotus）、Trifolium属の多数の種、その他多くの種は、植物から昆虫を排除すると種子を生成し、これらの属の孤立した種だけが昆虫の訪問なしでは収穫量が乏しかった。

受粉実験の概要。
スイートクローバーの種子の収穫量は、米国の多くの地域で年によって大きく変動します。この変動は気候条件によるものと考えられており、開花期の直前または開花期中に過剰な降雨や長期にわたる干ばつが続いた時期には、良質な種子が収穫されることはほとんどありませんでした。また、適切な受粉昆虫の数が十分でないことも、種子生産量の減少の重要な要因であると考えられていました。これは特に、スイートクローバーの栽培面積が広く、ミツバチがほとんど、あるいは全く飼育されていない地域で顕著でした。

種子の収穫量に影響を与える要因についてのデータを得るために、一連の実験の概要を説明し、(1)花は外部からの援助なしに種子をつけることができるか、(2)他家受粉が必要かどうか、(3)スイートクローバーの受粉に活発に働くさまざまな種類の昆虫、(4)土壌の水分量と種子の生産量との間に関係があるかどうかを調べました。

手作業で受粉させる花をつけた総状花序は、花が開く前にターラタンで覆い、種子がほぼ成熟するまで受粉中を除いて覆い続けられました。この布は、通常の蚊帳の1インチあたりの約2倍の網目があり、花を受粉させる昆虫をすべて遮断するのに役立ちました。植物全体を外部からのあらゆる刺激から保護する必要がある場合は、チーズクロス、ガラス枠、または金網で覆われたケージが使用されました。

Melilotus albaとM. officinalisの受粉に関する予備的研究により 、両種とも同種の昆虫が訪れ、種子形成には同じ受粉方法が必要であることが示されました。このため、本報告書で報告されているほとんどの実験ではM. alba が使用されました。M . officinalis が使用された場合には、その旨を明記します。

[4ページ]

Melilotus alba の花の構造。

図 1. —Melilotus albaの花のさまざまな部分: 1、花の側面図。2、隆起部と嘴がわずかにへこんだ花の側面図。3、花の側面図。隆起部と嘴が十分にへこみ、雄しべ筒と 10 番目の自由雄しべが露出している。4、嘴。5、相対的な位置と形がわかるよう広げられた嘴と隆起部。6、花びらを取り除いた後の花。萼と雄しべ筒の詳細が示されている。7、雌しべの相対的な大きさと位置がわかるよう裂けた雄しべ筒。a 、嘴。b 、萼頭。c 、隆起部。d、萼。c 、柱頭。b 、葯。g、10 番目の自由雄しべ。h 、嘴の上基底角の指状突起。i、翼のくぼみ、j、雄しべ管、k、雌しべ。

Melilotus albaの総状花序には 10 〜 120 個の花が付き、良好な生育状況の圃場で栽培されている植物の総状花序全体では平均して 1 個あたり約 50 個の花が付きます。

花は緑色で滑らか、あるいはわずかに毛のある萼片と、5つの尖った裂片を持つ不規則な白色の花冠から構成されます（図1）。花弁の爪は結合しておらず、9本の下位雄しべの花糸が合流して形成される雄しべ筒にも付着していません。翼と竜脚花の爪は [5ページ]雄しべ管まで攻撃され、花弁は下向きに十分に曲げられるため、子房の基部の周りに分泌される蜜を多くの異なる種類の昆虫が容易に確保することができます。

翼の指状突起は気管支に密着しているため、翼は昆虫によって気管支とともに下方に曲げられる。気管支と翼が自然の位置にある場合、これらの突起は雄しべ管を上方からしっかりと掴んでいるが、気管支が昆虫によって下方に押されると、指状突起は少し開くが、圧力が除去されても元の位置に戻れないほどには開かない。雄しべ管は上方に分岐し、10 番目の自由な雄しべが入る。この上位の雄しべの花糸は、この雄しべ管の側面に沿う。雄しべ管を構成する 9 つの雄しべの花糸は、気管支の空洞の中で分かれる。すべての雄しべには稔性の葯がある。雌しべは雄しべ管にあり、その花柱と柱頭の上部は気管支内で葯に包まれている。柱頭は雄しべの少し上にあります。

昆虫がスイートクローバーの花の蕊と萼片の間に頭を差し込むと、柱頭が昆虫の頭に直接接触し、受粉が起こります。同時に葯が昆虫の頭に擦れ、花粉が付着して他の花へと運ばれます。

スイートクローバーの花器官の発達。

図2.メリロトゥス・アルバ（Melilotus alba）のごく若い花の縦断面図。雄しべと雌しべの相対的な発達を示している。上部の雄しべでは母細胞の分裂が完了している一方、下部の雄しべでは分裂が始まったばかりである。胚珠では外被の発達が順調に始まっており、aは葯、oは胚珠、pは雌しべを示している。× 38。

メリロートス・アルバ（Melilotus alba）とメリロートス・オフィシナリス（M. officinalis）の雄しべは、その長さと発育時期によって2組に分けられる（図2）。長い組は、短い組の上方の葯の長さほど伸び、長い組の花粉母細胞は、短い組の花粉母細胞よりも少なくとも2日早く分裂して花粉粒を形成する。花粉母細胞が分裂する時点で、長い組の雄しべの長さは約8分の3ミリメートル、雌しべの長さは約0.5ミリメートルである。柱頭と花柱の一部は雄しべを超えて突出し、この相対的な位置は成熟まで維持される。花粉母細胞は縮小分裂を行い、大胞子母細胞は [6ページ]花粉粒は胚嚢が発達し始める頃に形成される。大胞子母細胞の分裂は数日後まで起こらず、胚嚢は花が開く準備がほぼ整うまで成熟しない。したがって、花粉粒は胚嚢が受精できる1週間から10日前に形成される。花粉粒は形成後、サイズが大きくなり、内部の変化を受ける。花が成熟した長さの半分以上になるまで完了しないこれらの変化は成熟過程とみなすことができ、花粉が機能する前に間違いなく必要なプロセスである。このため、胚嚢が成熟する前に花粉粒はあまり機能できない可能性がある。

図3.受粉時の柱頭。その乳頭状の特徴と、受粉時における乳頭に対する花粉の位置を示しています。 × 175。

メリロトゥス・アルバ（Melilotus alba）とメリロトゥス・オフィシナリス（M. officinalis ）の雌蕊は、その長さの大部分は直線状であるが、有頭柱頭のすぐ下の竜骨に向かってやや急激に湾曲している。柱頭の表面は乳頭状である（図3）。スーダンIII、アルカニン、サフラニンとの反応において、柱頭乳頭の壁に脂肪様物質が存在することが示される。乳頭の内容物は、水以外には主に微細な油乳剤で構成されている。

胚珠の発達。
メリロトゥス・アルバの子房には2個から5個の胚珠がありますが、最も一般的には3個または4個の胚珠があります。メリロトゥス・オフィシナリスでは、各子房の胚珠数は3個から6個です。両種とも、成熟すると胚珠は匍匐頂葉となり、珠門端は子房基部を向きます。

成熟した胚珠は2枚の外被を含むが、内外被は珠心端を完全に閉じていない。外外被は内外被よりもかなり先に発達する。外外被は珠孔端で著しく厚くなり、そこから種皮が形成され、内外被は胚乳と胚の栄養源として利用される。

胚珠中の大胞子母細胞の数は1個から多数まで様々である。同じ胚珠内で2個以上の胚嚢が発達し始めることはよくあるが、成熟するのは1個のみである。（図1、図2、図3） [7ページ]一般に、胚嚢の発達は、Young ( 44、p. 133) が述べたように、内部の大胞子が機能しながら通常の方法で進行する。(本文図 4および図 II、図 1 ) 胚珠は発達するにつれて急速に破壊され、最初に小門端で最も急速に破壊され、後方に進む。胚嚢が成熟する頃には小門端の珠珠は完全に破壊され、その結果、胚嚢はこの領域で外被と接触する。(図 II、図 1 ) 珠珠の破壊が鉤状端に向かって進むにつれて、胚嚢はずっと細長く管状になる。対蹠胞子は早くに消失するため、成熟した胚嚢は卵子、助胞子、および 2 つの極胞子から構成される。受精するまで、2 つの極は卵子に近い嚢の卵門端で接触した状態にあります。

胚珠の不妊症。

図4. —胚珠の中央断面。4つの核を持つ胚嚢と外皮の位置を示しています。× 150。

メリロータス・アルバ（Melilotus alba）とメリロータス・オフィシナリス（M. officinalis）では、胚珠の不稔性はほとんど見られません。通常の条件下と過剰な水分条件下で発育する胚珠に関する詳細な研究では、生殖細胞が全く分化しない胚珠が稀に発見されたのみで、胚珠全体が不稔となる子房は発見されませんでした。

花粉の発達。
花粉母細胞は分離しないが、還元分裂の前に原形質が細胞壁から収縮し、しばしば母細胞の内腔の半分以下を占める高密度の球状塊を形成する（図I、図4）。この収縮状態にある間に核分裂が起こり、2回の連続した分裂から4つの核が形成される。細胞質は各核の周りに均等に分布している。4つの原形質塊は分離し、数回拡大して成熟した花粉粒に発達するにつれて二核となり、徐々に各々の周囲に壁が形成される（図I、図5および図6）。最初は細胞質は非常に高密度で、デンプンをいくらか含むが脂肪油は含まない。しかし、 [8ページ]成熟した花粉粒は液胞状で、乳濁液状の脂肪油を含んでいます。花粉粒が形成されるとすぐに母細胞の壁が消失し、花粉粒が葯の中で自由に動き回れるようになります。

メリロトゥス・アルバの受精。
自家受粉と他家受粉の両方の花で、受粉から受精までの時間が調査されました。他家受粉では、親は別の植物でした。この点は、1916年の夏に屋外の植物で、次の冬に温室の植物で調査されました。受粉から受精までの時間は50～55時間の範囲で、自家受粉の花の方が他家受粉の花よりも長くはありませんでした。さらに、各種類の受粉における胚の発育速度が調査され、自家受粉と他家受粉で同じくらい速いことがわかりました。したがって、 花粉管の活力と胚の発育速度に関する限り、メリロートス アルバでは自家受粉が他家受粉と同じくらい効果的であるようです。メリロートス オフィシナリスについては、この点に関しては研究されていません。

同じ莢の胚珠に含まれる若い胚の大きさには、しばしばかなりの差があります。これは受精時期の違いによる部分もありますが、栄養状態の違いも一因となっています。最初に受精する胚珠は、上部の胚珠、下部の胚珠、あるいはその中間の胚珠のいずれかであることが観察されています。また、1個以上の胚珠が受精しないこともあります。

種子の発達。
受精卵からは、かなり長い胚柄を持つ前胚が発達する（図II、図2）。胚乳は、かなり初期に胚嚢全体の周囲に外層を形成し、胚の周囲で最も急速に発達し、胚はすぐに胚乳に完全に包埋される（図III、図1および図2）。胚が胚孔端の胚乳を使い果たし、この領域のほぼすべての空間を占めるほどに大きくなると、胚乳の発達は莢膜端でより活発になり、胚が成熟する頃には胚乳はほとんど残っていない。

種皮は受精の頃に形成され始めるが、受精に依存しているわけではないようである。なぜなら、受精が妨げられた胚珠では、胚珠が分解する前に外皮が種皮の発達における初期の変化を受けるからである。種皮の発達は、まず珠孔と鉤状部で顕著に現れ、そこでは外皮の外側の細胞が受精後すぐに大きく伸長し、外壁が厚くなる。種皮の発達における変化はこれらの点から胚珠の周囲に広がり、最初はマルピーギ層を形成する外側または表皮層の細胞のみに影響を及ぼす。その後、マルピーギ層のすぐ下の細胞が骨板層を形成する。骨板細胞の形成と同時に、あるいはその直後に、外皮の残りの細胞層が栄養層および糊粉層へと変化し、種皮が完全に形成される。一方、内側の被毛は実質的にすべて食用として利用されます。

プレートI。

スイートクローバーの胚珠と花粉の発育。
図 1. —メリロートゥス アルバの胚珠の珠心断面。2つの大胞子母細胞を示しています。 × 360。 図 2. —メリロートゥス アルバの胚珠の中央断面。大胞子母細胞の最初の分裂から生じた 2 つの細胞と、胚珠のさまざまな部分の相対的な発達を示しています。 × 300。 図 3. —メリロートゥス アルバの胚珠の珠心断面。2 つの胚嚢を示しており、一方が他方よりも発達しています。 × 360。 図 4. —メリロートゥス アルバの花粉母細胞の原形質が収縮し、分裂する準備ができています。 × 560。 図 5. —形成されたばかりのメリロートゥス アルバの花粉粒。高密度の細胞質と母細胞壁の存在を示しています。 × 560。図6.— a 、 Melilotus albaの成熟した花粉粒。脱落時の二核状態を示しています。b 、表面の様子。 × 560。
プレートII。

図1.—Melilotus albaの胚珠の中央断面。
受精の準備が整った胚嚢が示されている。卵子と助細胞は、卵門端の外皮に接触している。対蹠細胞の残骸は、鉤状部端に見られる。× 180。

図2. 受精後約3日目のMelilotus albaの胚珠の断面。
前胚、胚乳、そして外皮の変化が示されている。この段階では、前胚の突出部である胚柄と、胚乳が胚の周囲に最も多く分布している。内外皮は急速に破壊され、外外皮は種皮を形成し始めており、その変化は外層の細胞の変化、すなわち外壁の伸長と肥厚によって示されている。× 33.
プレートIII。

図1.—受精後のMelilotus albaの胚珠の断面。

発育段階は、図 II のプレート 2 に示されている段階よりも少し後です。胚は胚乳組織に深く埋め込まれています。× 45。

図2. 胚がほぼ半分成熟した後のメリロトゥス・アルバの胚珠の断面。
しかし、胚乳は瓜粒層を除いてほとんど残っておらず、珠心層と内被もほとんど残っていません。外被を種皮へと変化させる変化は順調に進んでいます。マルピーギ層となる外層の細胞がかなり変化しているだけでなく、その下の層も骨膜層へと変化しつつあります。× 30.
プレートIV。

Melilotus alba の刈り株。
雨天時に地上30cmのところで刈り込まれたこれらの植物は、40～42cmも成長していました。刈り株は上部で感染し、その薄い色の部分が病気で枯れてしまいました。そのため、感染部分より上の成長枝への水分供給が阻害されていました。
[9ページ]

スイートクローバーの成熟した花粉。
メリロートス・アルバとメリロートス・オフィシナリスの花粉粒は非常によく似ています。それぞれの花粉粒には3つの胚孔があり、胚孔が見える方向に見ると、わずかに角度がついているように見えます。図6の図版Iのbで示した位置で測定した場合、メリロートス・アルバとメリロートス・オフィシナリスの花粉の平均 寸法は、それぞれ26×32ミクロンと24×30ミクロンです。

花粉粒の壁にはクチンが沈着しており、これはスーダンIII、アルカニン、サフラニン、および亜鉛塩化ヨウ化物との反応から明らかである。花粉粒の内容物は、脂肪分を検査すると明確な反応を示し、ミロン試薬ではタンパク質も存在することが示された。糖とデンプンの検査では、成熟した花粉粒にはこれらの物質が目に見えるほど多く含まれていないことが示されたが、未熟な花粉にはデンプンが若干含まれている。

花粉の発芽。
表 Iに示すように、 Melilotus albaの花粉の発芽には、かなりの水分変動が伴います。

表 I. —水と異なる濃度のサトウキビ糖溶液中での Melilotus alba 花粉の発芽。

メリロータス・アルバ。 純水。 溶液中のサトウキビ糖（パーセント）。
8 12 18 24 30 35 45 55
花粉の発芽率 33 23 64 46 60 46 31 22 0
表Iに示した結果は、12回の試験の平均値である。純水と薄いサトウキビ糖溶液の両方で、花粉粒の一部が破裂した。破裂率は純水で最も高く、溶液中の糖濃度が増加するにつれて低下した。水と異なる濃度の溶液の両方で発芽率にかなりのばらつきがあり、時には破裂がほとんどなく、発芽率が高くないこともあった。花粉管は水中でもどの糖溶液中と同様に急速に成長し、中には [10ページ]6時間で100ミクロンの長さに成長しました。花粉管は水と砂糖溶液中では成長速度が変わらなかったことから、砂糖は栄養源としてではなく、水の吸収速度を低下させることで発芽を助けていることが明らかです。

表 Iから判断すると、スイートクローバーの花粉は通常の条件下だけでなく、花が雨や露で濡れている場合や、柱頭が非常に乾燥していて、花粉が乳頭から水分を得るために乳頭の樹液による大きな抵抗（45%サトウキビ溶液の浸透圧に匹敵するかもしれない）を克服しなければならない場合でも効果を発揮します。これは、圃場で得られた結果と一致しています。つまり、雨が降っている間に受粉した花は問題なく種子をつけました。これは、大気中の湿度が高いことが、受精を妨げるほど花粉の発芽を阻害しないことを示しています。また、植物の根の周りの土壌が水で飽和した状態に保たれても種子の結実には影響がなく、土壌の水分過多によって柱頭に過剰な水分があっても、花の受精を妨げないことが示されています。

異なる濃度のサトウキビ糖溶液中でのMelilotus officinalisの花粉の発芽については明確な数は測定されていません が、観察により、この種の花粉の水分要求量はMelilotus albaのそれとほぼ同じであることが示されています。

スイートクローバーの交配と自家受粉。
スイートクローバーの自家受粉と他家受粉に関する過去の研究者らによる研究結果は一致していない。ダーウィン（4）の実験では、花の自家受粉はごくわずかであることが示された。一方、キルヒナー（18）とケルナー（17）は、自家受粉は一般的に起こり、他家受粉は種子生産に必要ではないと結論付けている。しかしながら、スイートクローバーは多種多様な昆虫によって受粉できることについては、全ての研究者が同意している。

スイートクローバーの受粉についてはさまざまな意見があるため、（1）花の受粉に昆虫の訪問が必要かどうか、（2）必要な場合は花を交配させる必要があるかどうか、（3）スイートクローバーの受粉者として積極的な昆虫は何か、を決定するためにいくつかの実験が行われました。

スイートクローバーの花の人工的な操作。[2]
[2]筆者らは、エイムズにおけるフィールド実験の一部実施にあたり支援をいただいたカール・カーツワイル氏に感謝の意を表したいと思います。

満開のスイートクローバーの花に様々な人工的な操作を施すことが、種子生産にどのような影響を与えるかを調べるため、実験が行われた。健全で活力のある [11ページ]これらの実験には、水はけのよい土壌で育つ植物を選んだ。花が開く前に、個々の総状花序をタルラタンで覆い、ラベルを貼った（図 5）。花の一部が開くとすぐに総状花序の覆いを外し、開いていない花をすべて取り除いた後、開いた花に受粉させ、総状花序を再び覆った。スイートクローバーの花は、受精しないと 2 ～ 3 日間開いたままになり、その後枯れてすぐに落ちてしまう。しかし、受精すると胚珠が非常に急速に大きくなり、花冠は通常 7 ～ 8 日で落ちる。したがって、受精後数日で受精した花をすべて見分けることができる。受粉後 10 ～ 12 日で形成された鞘の数を数えた。実験の概要を表 II に示す。

図 5. —シロツメクサの個々の総状花序を、昆虫の侵入を防ぐためにチーズクロスで覆った状態。

表II. —人工操作実験におけるスイートクローバーの花の扱い。

実験。 花を受粉させる方法。
あ チェック—カバーされています。
B チェック – 昆虫の訪問に対して常にオープンです。
C 総状花序の各花の竜骨を弾くために、別々のつまようじが使用されました。
D 1 本のつまようじを使って、総状花序にあるすべての花の竜骨を弾き出しました。
E 他家受粉した。
F 総状花序は親指と人差し指の間で数回巻きます。
[12ページ]

昆虫、特にミツバチは、通常、花序にある最近開花した花をすべて訪れるため、実験 C と D は、同じ花序にある他の花の花粉をその花の柱頭に置いた場合と、各花が生成した花粉のみをその花の柱頭に置いた場合とで、より多くの種子ができるかどうかを調べるために実施しました。個々の花が生成した花粉のみをその花の柱頭に置いた場合の受粉の効果は、実験 F でも得られました。この受粉方法では、花粉が 1 つの花から別の花に移動されなかったためです。花が 3 分の 2 以上成熟する前に葯を取り除く必要があるため、受粉した花から葯を取り除きませんでしたが、そうすると花が大きく傷ついてしまうため、この時点で、または後日、受粉してもまれにしか効果的でなかったため、他家受粉した花によってできた種子が外来の花粉による受精の結果であると断言することはできません。実験Eに記載された花は開花直前に受粉され、いずれの場合も他の植物の花から採取した花粉が柱頭に付着した。他家受粉した花の花弁は損傷を受けておらず、いずれの場合も受粉後すぐに元の位置に戻った。総状花序にラベルを貼るだけで、常に昆虫の活動に開放した実験Bの結果は、昆虫の侵入から花を保護し、人為的に操作した他の実験と比較するために用いられる。

マーティン（25）はアルファルファの種子の結実を、ウェストゲート（40）はアカクローバーの種子の結実が土壌または大気中の過剰な水分の影響を受けることを発見した。この影響やその他の有害要因の影響を克服するため、各実験では、一度に一定数の総状花序の花のみを受粉させた。すべての実験は1916年の7月から8月にかけて複数回繰り返され、表IIIに示す結果は、2ヶ月間に受粉した花の総数と形成された莢の数を示している。

表IIIに示した結果は、他の植物から移植された花粉で受粉した花は、他のどの処理よりも高い割合で莢を生じたことを示している。同じつまようじを使って総状花序のすべての花の竜骨を弾いた実験Dの結果は、花ごとに別々のつまようじを使った実験Cよりも、総状花序あたり平均7.24個の莢を生じたことを示している。これらの結果は、同じ総状花序にある花から別の花に花粉を移植する方が、個々の花が生産した花粉を自身の柱頭に受粉させるよりも効果的であることを示している。しかし、実験Cの結果は、メリロトゥス・アルバでは自家受粉が有効であることを証明している。実験Bでは、 [13ページ]開いたチェックでは、同じつまようじを使用してすべてのキールを弾き出させた総状花序よりも 4.3 パーセント多くの花が種子をつけましたが、実験 C よりも 11.57 パーセント多くの種子が得られました。実験 A の結果からわかるように、自然発生的な自家受粉はごくわずかで、平均して花の 2.9 パーセントだけが種子をつけました。

表 III. — 1916 年にバージニア州アーリントンとアイオワ州エイムズで行われた、さまざまな種類の人工操作がスイートクローバーの種子生産に及ぼした影響。

位置。 実験。 合計数— 種子をつける花（パーセント）。
総状花序。 花。 ポッドをセットしました。 各駅にて。 平均。

アーリントン あ 49 3,510 144 4.1 } 2.9
エイムズ あ 84 4,536 92 2.0

アーリントン B 100 5,599 3,973 70.95 } 66.51
エイムズ B 196 1,276 600 47.02

アーリントン C 50 1,229 701 57.03 } 54.94
エイムズ C 75 289 133 46.02

アーリントン D 50 1,480 936 63.24 } 62.18
エイムズ D 88 575 342 59.47

アーリントン E 31 377 307 81.43 } 70.10
エイムズ E 48 175 80 45.71

アーリントン F 30 933 524 56.16 ………
通常の圃場条件下でのメリロトゥス・アルバの種子生産。
通常の圃場条件下でのMelilotus albaの種子生産量は、国内の異なる地域だけでなく、同じ地域内の異なる圃場間でも大幅に異なります。この変動には多くの要因が関係していますが、最も重要な要因の 1 つは、発育中の種子すべてに十分な水分を供給できないために、一部の種子が枯れてしまうことであると思われます。22 ページで指摘されているように、この状況は 1916 年に国内の特定の地域で非常に顕著でした。しかし、種子の生産量が少ないことは必ずしも水分の不足と相関しているわけではありません。1915 年には、植物が開花している間、曇りや雨の天候がほとんどで、種子の収穫量は不作でした。昆虫による受粉不足が種子が結実しない主な原因であると考えられています。なぜなら、そのような条件が優勢なときは、スイートクローバーの花に昆虫がほとんど来ないからです。スイートクローバーの花粉は純粋な水中で発芽し、根が水中にある植物は受粉すると豊富に種子をつけることから、1915 年の種子収穫の失敗は過度の湿気によるものではなかった。

一般的に、スイートクローバーの密集林は密集林よりも1エーカーあたり多くの種子を生産し、孤立した植物は密集林または疎集林で生育する植物よりも多くの種子を生産します。種子の相関関係は [14ページ]林分の密度が高いほど種子生産量が多いのは、おそらく下部の枝の総状花序の一部が日陰になり、昆虫の来訪が部分的に妨げられるためでしょう。孤立した植物の下部の枝に咲く花のほとんどは、日光と昆虫の来訪に直接さらされているため、これらの枝の総状花序は、上部の枝の総状花序と同程度の種子生産量を示します。林分の密度が高い場合、下部の枝の総状花序からの種子生産量は非常に少なくなります。

バージニア州アーリントンの畑の中央近くに生育する高さ約 3 フィートの植物 (1 平方フィートあたり平均 4 本のスイートクローバーが植えられていた) を選び、総状花序の数と、総状花序あたりの平均種子数を調べました。この植物は 196 の総状花序をつけ、各総状花序には平均 20.4 個の莢がありました。総状花序の長さは 2 cm から 10 cm まで変化し、総状花序あたりの莢の数は 75 個から 75 個に及んでいました。植物の上部の最も露出した部分の総状花序は大きく、花は、大きな枝の基部に近い総状花序よりも、莢の割合がはるかに高くなっていました。下部の枝の小さな総状花序の多くは、1 つあたり 5 個未満の莢しかつけませんでした。

夜行性昆虫から保護されたアーリントンの2つの植物から得られたデータもここで引用できます。この実験の結果、夜行性昆虫はスイートクローバーの種子生産において重要な要素ではないことが示されており、さらに、2つの植物は同じ条件、同じ区画で生育し、ほぼ同じ大きさであったためです。これら2つの植物は合計544個の総状花序を生じ、それぞれ平均20.9個の莢を生じました。総状花序あたりの莢の数は86個から100個まで変化しました。

スイートクローバーの花粉媒介者としての特定の種類の昆虫の効率。
スイートクローバーの自家不稔性をさらに試験し、夜行性昆虫と昼行性昆虫のそれぞれが花粉媒介者としてどの程度効率的であるかを調べるため、1916年7月と8月に、バージニア州アーリントンとアイオワ州エイムズで、1インチあたり14メッシュのチーズクロス、ガラス、または金網で覆われたケージを植物の上に設置した。ケージの底部は数インチ地中に埋められ、昆虫がケージの下を通り抜けることができなかった。ほとんどのケージはチーズクロスで覆われ、容易にケージの枠に取り付けたり取り外したりできる大きさの袋に加工された。チーズクロスは枠にしっかりと張られ、下地には木枠で固定された。

エイムズでは、両側と上部がガラスで、両端がチーズクロスで覆われて通気性を確保したケージが、多くの植物を昆虫の侵入から常に守るために使用されていました。その目的は [15ページ]このケージの目的は、チーズクロスで覆われたケージ内の植物の部分的な日陰が種子の結実に何らかの影響を与えるかどうかを調べることでした。

1 インチあたり 14 メッシュの金網で覆われたケージを使用して、このサイズの開口部を通過できるほど小さな昆虫がスイートクローバーの受粉者としてどれだけ効果的であるかを調べました。

アーリントンでの実験に使用された植物は、スイートクローバー畑の中心近くに生育していました。エイムズでは、散在する株のみが植えられた畑に自生していた植物が使用されました。これらの実験では、花が咲く前にケージを植物の上に設置し、開花が終わるまで作業が続けられました。

植物は常に昆虫の侵入を受けます。
アーリントンのケージに閉じ込められた植物と同じ場所で、常に昆虫の訪問を受け、ケージに閉じ込められた植物の開花期全体またはその一部を対照として選んだ。ケージに閉じ込められた植物と同時に開花したこの植物は、196個の総状花序を形成し、各総状花序には平均20.4個の莢があった。すべての総状花序が採取されたこと、また、植物の下部にある総状花序は上部の枝にある総状花序よりも小さかったため、総状花序あたりの平均種子数は、大きな総状花序のみを採取した場合よりも大幅に少なかった。

エイムズで行われたケージ実験の検証のため、常に昆虫の観察下にあった孤立した植物が選定された。エイムズでのケージ実験は孤立した植物を用いて行われていたため、ケージ内で飼育された植物から得られた結果と比較可能な結果を​​得るために、これは必要であった。この植物は239個の総状花序を形成し、平均41.6個の莢を形成した。

開花期間中、植物は昆虫の侵入から保護されます。
1916年7月3日、アーリントンで3本のスイートクローバーの苗に、3フィート四方、3.5フィートの高さのケージがチーズクロスで覆われて設置されました（図6）。このケージは8月3日まで開けられませんでした。その時には、ほぼすべての総状花序が開花期を過ぎ、その一部に形成されたわずかな種子もほぼ成熟していました。ケージに入れられた3本のスイートクローバーは、904個の総状花序をつけ、1本あたり平均0.63個の莢をつけました。594個の総状花序からは莢が全くできておらず、150個の総状花序からはそれぞれ1個しか莢ができませんでした。いずれの総状花序も5個以上の莢をつけませんでした。

[16ページ]

この実験は 1916 年 8 月にエイムズで再現され、その結果、保護された 3 つの植物は合計 776 個の総状花序を生成し、各総状花序には平均 0.19 個の鞘がありました。

図 6. —植物を昆虫の侵入から守るためにチーズクロスで覆われたケージ。

アーリントンで囲われた植物は、エイムズで囲まれた植物よりも総状花序あたり0.44莢多く実りました。アーリントンとエイムズの6つの植物の平均は、総状花序あたりわずか0.42莢でした。以下に示すガラス張りのケージに収容された9つの植物の結果では、植物によって総状花序あたりに実った莢の数は0.1から0.45までばらつきがあり、これはチーズクロスで覆われた2つのケージでのばらつきよりもわずかに小さいことを示しています。

チーズクロスで覆われたケージ内の植物が日陰になったことで種子生産が減少したかどうかを判断するために、幅 4 フィート、高さ 4 フィート、長さ 10 フィートのケージ（側面と上部はガラス製で、両端は通気性を確保するためにチーズクロスで覆われている）を、1916 年 8 月にエイムズで 9 つの植物の上に設置しました。この実験で得られた結果は、表 IVに示されています。

表 IV. — 1916 年にアイオワ州エイムズで開花期全体にわたって昆虫の侵入から保護された植物によるスイートクローバーの種子生産量。

植物。 植物ごとに総状花序。 すべての総状花序から莢が生じる。 総状花序当たりの莢の平均数。
1位 84 17 0.20
2位 130 58 .44
3位 166 30 .18
4位 199 88 .44
5番 243 35 .27
6番 131 36 .27
7番 119 13 .10
8番 182 83 .45
9番 340 142 .41
合計 1,594 592 ……。
平均 ……。 ……。 .31
表IVに示した結果は、1,594個の総状花序から平均0.31個の莢が総状花序から得られ、異なる植物の種子生産量のばらつきは総状花序あたり0.1～0.45個であったことを示している。9つの植物の平均種子生産量は [17ページ]総状花序あたりの種子数は、寒冷紗で覆われた6株の平均結果よりも0.11個少ない。この差は個体差の範囲内であるため、寒冷紗で覆われたケージ内で植物が遮光されたことで種子生産量は減少しなかったと言える。この実験結果は、キルヒナーが述べたように、自然発生的な自家受粉が規則的に起こるわけではないことを示している。

夜行性の昆虫によってのみ受粉される花。
夜行性昆虫が花粉媒介者としてどれほど重要かを判断するため、1916 年 7 月 10 日、アーリントンで、3 フィート四方、3 フィート半の高さのチーズクロスで覆われた 2 つのケージがスイートクローバーの苗木の上に設置されました。ケージのカバーは毎晩 7:30 に外され、毎朝 4:30 に元に戻されました。8 月 2 日までに、これらの苗木の花はほとんど咲き、生産された種子もほぼ成熟していました。開花した花や蕾の付いた少数の総状花序は廃棄されました。1 つのケージの苗 3 つからは 723 個の総状花序が生産され、1 個あたり平均 3.76 個の莢ができました。もう 1 つのケージの苗 1 つからは 227 個の総状花序が生産され、1 個あたり平均 3.58 個の莢ができました。したがって、4 つの苗木からは合計 950 個の総状花序が生産され、1 個あたり平均 3.71 個の莢ができました。これらの植物が開花している間にスイートクローバーに活動していた唯一の夜行性昆虫は、Diacrisia virginica Fabr でした。

この実験は 1916 年 8 月にエイムズで再現され、その結果、夜行性の昆虫のみが訪れる植物 1 つが 486 個の総状花序を生成し、各総状花序には平均 16.5 個の鞘ができました。

これらの実験で得られた結果は、夜行性昆虫がアーリントンよりもエイムズでスイートクローバーの受粉に非常に活発に作用していたことを示しています。しかし、昼行性昆虫のみが訪れた植物から得られた結果は、常に昆虫が訪れた植物から得られた結果と実質的に同じであったため、1916年のアーリントンおよびエイムズにおけるスイートクローバーの受粉において、夜行性昆虫は要因ではなかったと結論付けられます。

昼間に飛ぶ昆虫によってのみ受粉される花。
1916年7月7日、アーリントンのスイートクローバー2株に、3フィート四方、高さ3.5フィートのチーズクロスで覆われたケージが、花がまだ開花していない状態で設置されました。実験期間中、ケージのカバーは毎日午前7時30分に外され、午後4時30分に再び取り付けられたため、植物は昼行性の昆虫のみの訪問を受けることになりました。ほとんどの総状花序の花がすべて開花し、成熟した莢が砕ける前に、総状花序を植物から取り除き、それぞれの総状花序から生じた莢の数を数えました。2株からは合計544個の総状花序が形成し、平均でそれぞれ20.9個の莢でした。

[18ページ]

この実験もエイムズで行われました。1916年8月、ある植物を夜間に昆虫の侵入から保護したところ、418個の総状花序が形成され、各総状花序には平均41.11個の莢ができました。

1 インチあたり 14 メッシュの金網を通過できないすべての昆虫から植物を保護します。
多くの小さな昆虫、特にハナアブ科やHalictus属に属する昆虫がスイートクローバーの花によく寄生することはよく知られていますが、これらの昆虫がこの植物の受粉者としてどれほど重要であるかを示す記録はこれまで見つかっていません。この件に関するデータを得るため、1916年7月、開花前のエイムズで、12フィート四方、高さ6.5フィートの、1インチあたり14メッシュの金網でできたケージを数本のスイートクローバーの上に設置しました。ケージの底部は数インチ土に埋め、昆虫が入り込めないようにしました。これらの植物は常に十分な水分が供給されている畑で育っていたため、高さは5～6フィートになりました。このため、チーズクロスで覆われたケージに入れられた小さな植物の場合のように植物全体から総状花序を採取するのではなく、植物の一部からすべての総状花序を採取しました。選抜された枝には224個の総状花序があり、1枝あたり平均24.53個の莢がありました。金網を通り抜けることができた多くの昆虫が、囲い込まれた植物の花に活動しているのが観察されました。

あらゆる昆虫が訪れる対象で、ケージから数ヤード以内で生育する検査植物には、264 個の総状花序があり、各総状花序には平均 28.23 個の鞘がありました。

この実験は、小さな昆虫がスイートクローバーの効率的な花粉媒介者であり、すべての昆虫がアクセスできた植物は、ケージに入れられた植物よりも総状花序に平均 3.7 個の莢しか生成しなかったことを示しています。これらの植物は、木材の帯の近くで、スイートクローバー畑から少し離れて成長していたため、ケージがスイートクローバー畑の中央にあった場合よりも多くの小さな昆虫が花に作用した可能性があります。これらの結果は、小さな昆虫がスイートクローバーの花を自由に受粉できることを示してはいますが、この種の昆虫が、収益性の高い種子生産に十分な数のスイートクローバーの広大な畑で十分な数の花を受粉させるほどの数であるかどうかは非常に疑わしいです。ミツバチはこの植物の最も効率的な花粉媒介者であり、多くの地域で花の半分以上の受粉を担っていると考えられています。

昆虫による受粉研究の概要。
スイートクローバーの花が昆虫の訪問にさらされたさまざまな実験で得られたデータは、表 Vに詳しく示されています。

[19ページ]

表 V — 1916 年にバージニア州アーリントンとアイオワ州エイムズで実施された昆虫による受粉研究の概要。

位置。 植物の数。 治療方法。 数—
総状花序。 ポッドが生成されました。 総状花序当たりの莢数は平均的。
アーリントン。 1 チェック – 常に昆虫の侵入の可能性があります。 196 4,013 20.47
エイムズ。 1 する。 239 9,943 41.60
アーリントン。 3 あらゆる昆虫から保護されます。 904 577 .63
エイムズ。 12 する。 2,370 653 .27
アーリントン。 3 夜行性の昆虫のみが訪れます（ケージ 1）。 723 2,720 3.76
する。 1 夜行性の昆虫のみが訪れます（ケージ 2）。 227 152 .67
エイムズ。 1 夜行性の昆虫のみが訪れる。 486 8,024 16.51
アーリントン。 2 昼間に飛ぶ昆虫のみが訪れます。 544 11,397 20.95
エイムズ。 1 する。 418 17,186 41.11
する。 9 あらゆる昆虫から保護されます。 1,594 502 .31
表 Vの結果は、開花期にすべての昆虫の訪問から保護された植物からは、総状花序あたり平均 0.37 個の莢が得られたことを示しています。Melilotus albaの総状花序には平均して 1 つあたり約 50 個の花が咲くため、昆虫によって受粉されずに種子を結ぶのは 1% 未満です。夜行性昆虫だけが花に近づいたケージで得られた結果は、これらの昆虫がスイートクローバーをわずかに受粉していることを示していますが、それらの昆虫によって生成された莢の数は非常に少ないため、これらの花は昼行性昆虫によって受粉されたと推測できます。この仮定は、昼行性昆虫だけが花に近づいたケージで得られた結果によって裏付けられており、アーリントンとエイムズのケージでそれぞれ得られた結果は、常時昆虫の訪問を受けている植物で得られた結果とほぼ同じです。エイムズで昆虫が訪れた植物の種子収量は、アーリントンで同時期に昆虫が訪れた植物の種子収量よりもはるかに高いことが注目される。この種子収量の差は、エイムズでの実験では孤立した植物が用いられたのに対し、アーリントンでは圃場で生育する植物を用いて実験が行われたことに起因していると考えられる。

Melilotus alba 植物の花の位置と種子生産の関係。
栽培下で、特に株が密集したスイートクローバーの観察では、上部の露出した枝の総状花序の花は、露出の少ない下部の枝の総状花序の花よりも種子の割合が高いことが示されました。下部の総状花序の花が受粉しないのは日陰のためだと考える人もいますが、チーズクロスとガラスで覆われたケージで得られた結果は、この説を裏付けるものではありません。 [20ページ]下側の総状花序の花が寒冷紗による影よりも大きくなっているかどうかは疑わしいため、この説は誤りであると考えられます。密集して生育する植物の下部の枝における種子生産量の減少は、おそらく受粉不足が原因であると考えられます。昆虫の直接的な来訪にさらされ、昆虫が容易にアクセスできる部分には、毎日膨大な数の花が咲くからです。

圃場条件下で栽培され、1平方フィートあたり4～5株のスイートクローバーを植栽した場合、上部と下部それぞれに種子を形成する花の数に関する情報を得るため、1915年と1916年にエイムズで、植物の異なる部分に複数の総状花序をラベル付けした。莢が部分的に成熟した時点で、莢を形成した花の数を記録した。得られた結果は表VIに示されている。

表 VI. —アイオワ州エイムズにおける 1915 年と 1916 年のスイートクローバーの花の位置と種子生産の関係。

年。 花の位置。 花の数。 ポッドが形成されました。
番号。 パーセンテージ。 平均。
1915 植物の上部 812 357 43.9 } 42.6
1916 する 261 101 38.7

1915 植物の下半分 344 44 12.7 } 18.3
1916 する 216 59 27.3
1915 年には、植物の上部の総状花序の花は、下部の総状花序の花よりも 31.2 パーセント多く莢をつけました。1916 年には 11.4 パーセント多く莢をつけました。これらの結果は、昆虫は直接露出していてアクセスしやすい花をより頻繁に訪れることを証明しています。

開花期の天候が種子生産に与える影響。
スイートクローバーの種子生産は、開花期に雨天や蒸し暑い天候が続くと、満足のいく結果が得られないことがほとんどです。昆虫の来訪と気象条件の関係に関するデータを取得するため、1915年8月にエイムズで9日間にわたり、昆虫の来訪数と開花した花の数を記録しました。

この実験では、毎朝早く、前日に開花した最後の花のすぐ上に総状花序の印を付け、翌朝早く、前日に開花した花の数を記録した。受粉した花の数は、形成された莢の数によって決定した。表VIIに得られた結果の詳細を示す。

[21ページ]

表7. — 1915年、アイオワ州エイムズにおける開花期の天候がスイートクローバー種子の収穫量に及ぼした影響。

日付、1915年。 気象条件。 昆虫の訪問者。 開花した花の数。 ポッドが形成されました。 成熟した花の割合。
8月16日 曇り、雨 非常に少ない 102 18 17.6
8月17日 一日中雨 なし 69 4 5.7
8月18日 一日中曇り 非常に少ない 60 20 33.3
8月19日 澄んで涼しい 多数の 94 53 56.3
8月20日 晴れ、暖かい する 61 38 62.2
8月21日 澄んで暖かい する 81 44 54.3
8月22日 曇り時々暖かい } する 181 100 55.2
8月23日 する
8月24日 午後半ばまで曇り 少し 37 12 32.4
表 VIIに示されているデータは、昆虫が活発に活動する晴天時の有効受粉率が、花を訪れる昆虫がほとんどいない曇りや雨天時よりもはるかに高いことを示しています。

スイートクローバーの花粉媒介昆虫。
スイートクローバーの花は蜜が豊富に得られるため、多くの昆虫が訪れ、受粉を促します。アカクローバーの花を訪れる益虫は膜翅目昆虫のごく少数種に限られますが、スイートクローバーの花を受粉させる昆虫は数多く、膜翅目昆虫に加え、甲虫目、チョウ目、双翅目などにも属します。しかし、アメリカ合衆国では、スイートクローバーの最も重要な受粉者はミツバチです。国内の多くの地域では、スウェットビーとして知られるハリクトゥス属の様々な種が、ミツバチに次いで重要な昆虫です。1916 年 6 月後半から 7 月上旬にかけて、バージニア州アーリントンでは、マルハナバチ ( Chausliognathus marginatus Fabr.) が非常に活発な花粉媒介昆虫であったが、アーリントンでスイートクローバーに作用する夜行性の昆虫は、ケナガクマ ( Diacrisia virginica Fabr.) のみであった。

1916年、アイオワ州エイムズにおいて、ハリクトゥス属、シリッタ属、パラガス属に属する昆虫は非常に活発な花粉媒介者であり、ミツバチに次いで重要な役割を担っていました。実際、1インチあたり14メッシュの網目を通過できない昆虫の侵入から植物を保護したケージで得られた結果は、これらの小型昆虫が、この実験条件下では、大型昆虫とほぼ同数の花を受粉できたことを示しました。

以下に挙げる昆虫は、 1916 年にMelilotus albaとM. officinalis の花を訪れたときに採集されたものです。

[22ページ]

バージニア州アーリントンにて。

神経翅目。 — Perithemis domitia Dru.、Enallagma sp.

半翅目— Adelphocoris rapidus Say、Lygus pratensis Linn、（ヤブカメムシ）。

鞘翅目— Chauliognathus marginatus Fabr. (マルハナバチ)、Diabrotica 12-punctata Oliv. (サザンコーンルートワーム)。

鱗翅目。 —ピエリス・プロトディケBd. （輸入モンシロチョウ）、Heodes Hypophleas Bd.、Lycaena comyntas Gdt.、Hylephila Campestris Bd.、Scepsis fulvicollis Hubn.、 Ancyloxypha numitor Fabr.、Pholisora catulus Fabr.、Pyraustid sp.、Loxostege similalis Gn. （庭のウェブワーム）、Thecla melinus Hubn.、Colias philodice Gdt。 (一般的な硫黄蝶)、Tarachidia caudefactor Hubn.、Pyrameis atalanta Linn.、Drasteria (2 種)、Diacrisia virginica Fabr. （ケナガクマ）。

膜翅目。 — Halictus lerouxi Lep.、H. provancheri (汗蜂)、H. pectoralis Sm。 （汗蜂）、Halictus（未確認種3種）、H.legatus Say、Bombus affinis Cr.、B. impatiens Harris（マルハナバチ）、Melissodes bimaculata Lep.、Polistes pallipes Lep.。 （アシナガバチ）、Megachile sp. （ハキリバチ）、Coelioxys octodentata Say、Xylocopa virginica Drury（クマバチ）、Pompiloides sp.、Apis mellifica Linn、（ミツバチ）、 Philanthus punctatus Say、Sphex nigricans Dahlb。 (イモムシタカ)、S. pictipennis Walsh (イモムシタカ)。

双翅目。 — Archytas Analis Fabr.、Chrysomyia macellaria Fabr. （ラセンウジバエ）、。 ポッレニア・ルディス・ファーブル。 （クラスターバエ）、Ocyptera carolinae Desv.、Trichophora ruficauda VDW、Eristalis arbustorum Linn.、Physocephala tibialis Say。

アイオワ州エイムズにて。

半翅目。 — Lygus pratensis LINN.、Adelphocoris Rapidusセイ、

鞘翅目。 — Coccinella transversoguttata Fabr.

チョウ目— Eurymus eurytheme Bdv.、Chrysophanus sp.、Lycaena（2種）、 Libythea bachmani Kirtland、Pieris rapae Linn.

膜翅目。 —アンゴクロラsp.、Apis mellifica Linn.、Collettes sp.、Halictus lerouxi Lep.、H. provancheri DJ、Halictus sp.、Elis sp.、Calliopsis andreniformis Smith、Polistes sp.、Sphex sp.、Eumenes fraterna Say、Sceliphron sp.、Isodontia harrisi、シダ、Cerceris sp.、オキシベラスsp.

双翅目。 — Syritta sp.、Paragus sp.、Chrysomyia macellaria Desv.、Syrphidæ (2 つの未確認標本)。

メリロトゥス・アルバ種子の生産に対する水分の影響。
1916年秋、アイオワ州とイリノイ州のスイートクローバー畑を綿密に調査したところ、多くの植物が花の適切な発育に必要な水分を得られなかったことがわかった。成熟サイズに達した直後に枯れた花を調べたところ、花粉粒は成熟していたにもかかわらず、葯嚢が破裂していなかったことがわかった。明らかに同じ理由で、多くの未熟な莢も枯れた。スイートクローバーの種子の収穫が水分不足で著しく被害を受けたイリノイ州リビングストン郡では、1916年7月の降水量は平年より3.2インチ少なく、気温は平年より4.5°F高かった。8月は降水量が平年より0.96インチ少なく、気温は平年より4.2°F高かった。アイオワ州エイムズでは、降水量が平年より3.54インチ少なく、気温は平年より5.4°F高かった。 [23ページ]7月は平年並みでした。8月のエイムズでは降水量と気温はほぼ平年並みでしたが、降水量のほとんどは実験開始前に降りました。

イリノイ州中北部では、スイートクローバーの種子生産は非常に不規則でした。ある圃場では種子が豊富に生産された一方で、近くの他の圃場では、株の厚さ、植物の大きさ、そして全体的な条件がほぼ同じにもかかわらず、多くの莢が枯死していました。種子の収穫量が多い圃場はすべて排水の良い土壌で生育しており、収穫量が不十分な圃場は排水の悪い土地で生育していたことは明らかでした。スイートクローバーが深い主根を形成するのは、排水の良い土壌で生育している場合のみであり、また、排水の悪い土地では、特に生育初年度に水分過多または地下水位が高い場合に、枝分かれした表層根系が形成されることはよく知られています。1916年のこの干ばつ期には、土壌表層の水分が著しく減少したため、表層根系を持つ植物は種子を成熟させるのに十分な水分を得ることができませんでした。一方、降水量の減少と高温は、深根植物の正常な種子生産を阻害するほどには土壌水分量に影響を与えなかった。Lutts（22、47ページ）によると、1916年にはオハイオ州でも同様の状況が見られた。

一般的に、干ばつ条件下では、スイートクローバーの2回目の収穫は1回目の収穫よりも種子の収量が多くなります。これは、2回目の成長が1回目の半分を超えることは滅多になく、そのため水分の必要量が少なくなるためです。しかし、1回目の収穫時ににわかに暑い天候が続くと、各切り株の先端がフザリウム属の細菌に感染しやすくなります。この細菌は、上部の芽または若い芽までのすべての皮質と、その芽の反対側にある部分（下の芽とは反対側）を枯らします。切り株の上から2番目の芽が上部の芽の真向かいにない場合、腐敗は地面近くまで及ぶことがあります。（Pl. IV.）上部の芽から5～10cm下までの皮質の半分から3分の2が破壊されると、枯れた部分の根元より上の枝に運ばれる水分量が大幅に減少します。このように感染した植物は、最も好ましい条件下でのみ、種子生産に十分な水分を得ることができます。最初の作物が暖かく乾燥した天候の間に刈り取られ、特に最初の作物が 30 ～ 32 インチ以上成長しなかった場合、刈り株はめったに腐敗せず、植物が上部の芽まで腐敗するのを観察した例はありません。

1916年8月下旬から9月上旬にかけて、エイムズで、花が咲かなくなった植物に水をあげると、その効果を調べる実験が行われた。 [24ページ]未熟な莢。この目的のために、牧草地に自生する数本の植物を選んだ。1本の植物の根元から8インチのところに、12インチ四方、14インチの深さの穴を掘り、実験中毎晩、2ガロンの水を穴に注ぎ込んだ。穴の上部は、できるだけ蒸発を防ぐため、覆った。水をやった植物から約15ヤード離れたところに生えている同じ大きさの別の植物が、チェックの役目をした。実験開始時には、両方の植物の多くの花と未熟な蕾が枯れ始めていた。この畑の土壌は水分がかなりなくなっていたため、実験前の数日間の最も暑い時期に植物の葉はしおれていた。チェック用の植物の葉は、実験の最初の5日間、毎日しおれていった。6日目には0.96インチの雨が降り、4日後にはさらに0.23インチの雨が降った。これらの降雨により、花の落下は一時的に抑制されましたが、土壌が乾燥して固まっていたため、雨量は花と未熟な莢の落下を完全に防ぐには不十分でした。実験開始時に、両植物の総状花序を花の発育段階に応じて3つの群に分け、ラベルを付けました。総状花序の基部の莢が褐色に変わり始めたらすぐに、莢を採取し、種子を数えました。表VIIIに得られた結果を示します。

表 VIII. — 1916 年にアイオワ州エイムズの干ばつ条件下で生育したスイートクローバーの種子生産に対する水の影響。

ラベルを貼ったときの開発段階。 植物に水をあげていない。 植物に水をあげました。 水やりで増やします。
ラベル付けされた総状花序の数。 成熟した花序あたりの平均莢数。 ラベル付けされた総状花序の数。 成熟した花序あたりの平均莢数。
総状花序の基部にある花が、ちょうど開花する準備ができています。 49 27.39 110 55.63 28.24

3～6日齢のさや 30 21.13 112 39.81 18.68

9～12日齢のさや 35 15.23 50 29.86 14.63
水の効果は最初の散布後すぐに顕著に現れ、この植物の葉と花は膨らみ、葯嚢は発育の適切な段階で破裂しました。2日目以降、花はほとんど落ちませんでした。水は未熟な莢の枯死を明らかに抑制しました。これは、莢形成後にラベルを貼った総状花序で得られた結果からも明らかです。ラベルを貼った時点で3～6日齢の莢を含む総状花序は、実験開始時に古い莢を含んでいた総状花序よりも、総状花序あたり9.95莢多く成熟しましたが、この差をもたらした枯死のほとんどは、総状花序にラベルを貼る前に起こっていたため、これは予想通りでした。3～6日齢未満で枯死した莢は非常に少なかったため、総状花序あたり9.95莢という差は、 [25ページ]実験を始める前に、花の基部がちょうど開花する準備が整った時にラベルが貼られたものが多かったのは、主に、古い総状花序の花が落ちていたためである。

灌水しなかった植物では、開花前にラベルを貼った総状花序の方が、開花前の総状花序よりも成熟した莢の収量が大幅に多かったことがわかります。この差は、実験開始から6日目と10日目に降雨があったことに疑いの余地はありません。莢が9日目から12日目にラベルを貼った総状花序から15.23個の莢が得られたという結果は、降雨前の総状花序あたりの莢の収量を反映しており、条件が同じであれば、この植物の他の総状花序でも同様に莢が得られたと考えられます。

1916 年の早春、ワシントン DC の農務省の温室で、メリロータス アルバ (Melilotus alba)がいくつかの大きな鉢に植えられました。これらの鉢は晩春に温室の外に置かれ、翌年の 1 月に温室に取り込まれるまでそのままにされていました。植物は急速に成長し、1917 年 4 月の後半には開花し始めました。このとき、1 インチあたり 20 メッシュのスクリーン製の大きなケージに 2 つの鉢が入れられました。1 つの鉢は水槽に沈められ、常に土壌が飽和状態になるようにし、もう 1 つの鉢の植物には萎れない程度の水だけを与えました。いくつかの総状花序の鞘は自家受粉し、得られた結果は表 IX に記載されています。

表IX. — 1917年、ワシントンD.C.におけるMelilotus albaの種子生産に対する水分の影響。

土壌処理。 合計数– 成熟した花（パーセント）。
総状花序。 花。 ポッドが形成されました。 合計。 増加。

限られた量の水しか与えられていない土壌。 12 227 65 28.63 ……

土壌が飽和状態です。 17 425 235 55.03 26.22

この実験の結果は、1916 年にエイムズの現場条件下で得られた結果と比較しても遜色ありません。

[26ページ]

パートII. スイートクローバーの種皮の構造と化学的性質および不​​浸透性種子との関係[3]
[3]筆者らは、この記事の作成に協力していただいたアイオワ州エイムズのアイオワ州立大学植物学講師、HS Doty 氏の貢献に感謝の意を表します。

歴史的概要。
農学者が野生のマメ科植物の栽培を始めた頃、多くの種子が植え付け後比較的短期間で発芽しないことに気づきました。そのため、不浸透性種子の問題は何年も前から注目を集めるようになりました。しかし、不浸透性種子はマメ科植物に限ったものではなく、アオイ科、アカザ科、ヒルガオ科、カンナ科など他の科植物にも見られます。

1687 年にマルピーギ ( 23巻 1 号)がマメ科植物の種皮の構造について初めて報告して以来、多くの研究者がこの科に属する種子の種皮の構造に関する知識に貢献してきました。

パメル（31）は、グレイマニュアル第6版に掲載されているすべての属だけでなく、同書には掲載されていない属も含め、マメ科植物の種子について広範囲にわたる研究を行った。彼は、種皮が均一に3層、すなわち外層のマルピーギ細胞、骨硬化細胞層、内層の栄養細胞から構成されていることを発見した。パメルの研究には、メリロートス・アルバ（ Melilotus alba）とメリロートス・オフィシナリス（M. officinalis）の種皮の研究が含まれており、彼の出版物の記述と図は、本稿で報告されている調査で得られた結果と大部分で一致している。しかし、種皮の各層には、彼が記述しているよりも多くの変異が認められた。

種子の不浸透性の原因は、多くの研究者によって研究されてきた。サンザシなどの一部の種子では胚が原因であることがわかっているが、ほとんどの場合、特にマメ科植物では種皮の構造に起因している。Crocker ( 3 )は、一般的な見解とはまったく逆に、発芽遅延の原因は一般に胚ではなく種皮にあると述べている。Nobbe ( 29 )は、マメ科の種子の硬さはマルピギ細胞層によると考え、後の出版物でNobbeとHaenlein ( 30、81ページ)は、多くの種子の吸収力がマルピギ細胞の円錐とそれらの間に構築されたシールド（主にクチンからなる）によって抑制されるか、完全に停止されると述べています。Huss ( 15 )はNobbeとHaenleinに同意しています。ヴェルシャッフェルト（39）は、調査したカエサルピニアセア（Cæsalpiniaceae）とミモザセア（Mimosaceae）の種子の不浸透性は、水が種皮の細孔を通過できないことに起因することを発見した。種子をアルコールまたは他の細孔の毛細管現象を変化させる物質に浸漬すると、種子は [27ページ]外皮は容易に水を浸透できるように作られている。Gola ( 6 )は、種子の不浸透性の原因はマルピーギ細胞の特殊な性質であり、それが浸透とそれに伴う体積増加を妨げるためであると述べているが、BergtheilとDay ( 2 )は、 Indigofera arrectaの種子の硬さは、耐水性の物質でできた非常に薄い外皮を持っているためであるとしている。Ewart ( 5、p.185)は、ほとんどの不浸透性種子ではクチクラが水の吸収を妨げていると考えているが、Adansonia digitataを例外として挙げており、この種では外皮全体が水をほとんど浸透しないように見える。以下はWhite ( 42、p.205)からの引用である。

一般的に、小型および中型の種子ではクチクラはよく発達しており、種皮の不浸透性部分を形成している。一方、アダンソニア・グレゴリ（Adansonia gregorii）、ムクナ・ギガンテア（Mucuna gigantea）、ウィスタリア・マイデニアナ（Wistaria maideniana ） 、ギランディナ・ボンデュセラ（Guilandina bonducella）といった大型の種子では、クチクラは比較的重要ではなく、目立たない。これらの種子において、極めて強い抵抗力は柵状細胞に存在していると考えられる。

Melilotus albaの種皮について論じるRees ( 33、 p. 404 ) は、外層は柵状細胞から成り、外側は構造のない膜で覆われているが、塩化ヨウ化亜鉛でマゼンタ色に染まることから、クチクラではなくヘミセルロースのようだと述べている。柵状細胞の壁の大部分もヘミセルロースで構成されているようで、外端のみがクチクラ化されている。外膜自体が水を通さないかどうか調べるため、著者は種子を硫酸に短時間浸し、柵状細胞に直接影響を与えずに外側の被覆を溶解した。この方法で処理した種子は水中で膨張し、顕微鏡検査により柵状細胞の端はまったく無傷だが、互いに離れていることがわかった。このことから、外膜は種子の不浸透性に寄与しているものの、真のクチクラのように直接的に不浸透性をもたらすわけではないという結論が下された。さらに、外膜はおそらくセメント質として機能し、クチクラ化した細胞の端をしっかりと結合させ、水が浸透しないバリアを形成していたと考えられている。しかし、このバリアが除去されると、柵状細胞の端が分離し、その間を水が通過するようになったと考えられる。

20年以上前、クンツェ、ミハロウスキー（27、p.86）、ハス（15）、そして後にヒューズ（14）によって、不浸透性の種子を掻きむしるための機械が考案されました。種子の発芽を早めるために、他の方法も推奨され、ある程度は採用されてきました。ヒルトナー（13 、p.44）は、アカツメクサ、シロツメクサ、アルファルファの種子を濃硫酸で10分、30分、60分処理し、60分処理で最も発芽率が高くなることを発見しました。ラブとリーティ（ 21）もまた、様々な植物の種子を 濃硫酸で処理しました。[28ページ] 研究者らは、マメ科植物を濃硫酸で処理し、すべてのケースで発芽率の向上が得られたと報告している。メリロトゥス・アルバを用い た研究では、2時間の処理では種子に若干の損傷が生じたが、25分から1時間の処理では良好な結果が得られた。私たちの調査では、ほとんどの場合、スイートクローバーの種皮は濃硫酸で15分処理すると透水性となり、5分以内にマルピーギ細胞がすべて明線まで破壊された。ハリントン( 10 )は、土壌、季節、気候、レッドクローバーの種子の色または大きさは、透水性のない種子の割合には影響せず、レッドクローバーで通常得られる良好な発芽率は、脱皮機のやすりで種皮が傷つけられるためであると発見した。ハリントン（11）は、不浸透性種子の農業的価値についても研究し、10℃以下の温度と20℃以上の温度を交互に使用すると、温度変化によって多くの不浸透性クローバー種子が軟化して発芽すること、また、このような温度変化の影響は、種子をあらかじめ10℃以下の発芽条件にさらしておくことで大幅に増加し、30℃の発芽条件にさらしておくことで減少することを発見した。冬の間畑に残された不浸透性種子は、翌春容易に発芽することはよく知られた事実である。

明線は、少なくともメリロトゥス・アルバ（Melilotus alba）とマメ科植物（M. officinalis ）に関しては、マルピーギ細胞において最も重要かつ興味深い特徴である。しかし、ほとんどのマメ科植物のマルピーギ細胞には明線が1本しか存在しない。ただし、パメル（32 ）はギムノクラドゥス・カナデンシス（ Gymnocladus canadensis ）に2本の明線が発達していると報告し、ジュノウィッツ（16 ）はルピナス・バリウス（Lupinus varius ）に3本、センポロウスキー（36 ）はルピナス・アンギスティフォリウス（ Lupinus angustifolius）に2本の明線を発見している 。

明線については多くの研究者が研究しており、その機能、物理的特性、化学的性質についてさまざまな説が提唱されている。 1838年にSchizolobium excelsumの成熟した種皮について記述したSchleidenとVogel ( 35、p. 26 )は、マルピーギ細胞の壁が均一に厚くなっているわけではないと述べ、間違いなく明線に言及していた。1846年のMettenius ( 26 )は、明線について最初に明確に記述した人物であると思われる。この著者は、明線は細胞内ですべて同じ高さに現れる気孔管で構成されていると考えていたが、断面でこれを証明することはできなかった。Lohde ( 20 )は、 Hibiscus trionumの種子で明線を研究し、それがクチン化していることを発見した。Hanstein ( 8 )は、マルピーギ細胞は2つの細胞層で構成され、明線は細胞端の隣接する壁によって生成されると述べている。その後、同じ著者（9 ）は、ハルツ（ 12 ）によれば、光線を強い屈折力を持つ組織で構成された穴の開いた円盤と呼んでいます。

[29ページ]

Russow ( 34 ) は、この薄い線は化学的変化や機械的変化によってではなく、細胞壁の残りの部分よりも水分量が少ない分子構造の変化によって生じると結論付けている。Hiltner ( 13 ) は Russow の説明に同意している。Harz ( 12、p. 561 ) も Russow に同意しており、硝酸を塗布した後に薄い線が消えたケースが何度もあったと付け加えている。Wigand と Dennert ( 43 ) は、この薄い線は一連の直立した亀裂によるものだと示唆したが、Tietz ( 37、p. 32 ) は、この現象は化学的変化によるもので、セルロース膜の一部が例外的に極端に高密度であることから生じると考えている。Junowicz ( 16 ) はセルロース物質の証拠を発見した。この地点の細胞壁は屈折性が強く、異なる分子構造を持っていた。インゲンマメを研究した後、ハーバーランド（7、38 ページ）はルッソウの説明に同意している。この植物の種子では、塩化ヨウ化物または亜鉛で処理すると、光の線が青く変色した。ルピナス・アンギスティフォリウスの光線を調査したセンポロフスキー（ 36 ）は、分子構造の違いだけでなく、この時点で細胞壁の化学変化もあると述べ、ヨウ素と硫酸では細胞壁は青く変色したが、光の線は黄色に変色した。ハスの種子を研究したウェットシュタイン（41）は、化学的および物理的変化が起こるというルッソウ（34）とセンポロフスキー（36）に同意している。彼は、ヨウ素と硫酸がマルピーギ細胞を濃い青に変色し、光の線は最初は黄色がかっていたが、その後徐々に青になることを発見した。この反応は熱によって加速される可能性がある。ヨウ素でも同様の効果が得られ、光線はより速く青く変色した。水分を吸収する媒体で処理すると、光線はしばらく変化しなかったが、処理を続けると最終的に消失した。苛性カリで長時間煮沸したり、冷たい苛性カリに浸したりすると細胞は膨張したが、光線は最初は無傷のままであったが、最終的には消失した。彼はまた、光線領域に細孔が存在しないことが、光線をより高密度にしていると考えていた。

ノッベとヘンライン（30 ）は、 Trifolium pratenseの種皮の切片をヨウ素と硫酸で処理し、光線はそこから内側に放射状に伸びる肥厚した隆起部と同様に青色に着色するが、光線からクチクラに向かって突出する柵状細胞の外突起は暗褐色に染まることを発見した。彼らはまた、光線にこのような異常な光沢を生み出すには様々な原因が働くと述べているが、その主な原因の一つは、内側に放射状に伸びる肥厚した隆起部がこの部分で最大に発達し、細胞腔内で合体することである。その結果、光線は連続的に均質な媒体に当たるが、隆起部の内側の部分では、光はセルロース、水、原形質といった不透明度の異なる媒体を通過するため、 [30ページ]部分的な反射によって、光は徐々に弱まり、程度も様々である。パメル（31、147頁）は、メリロトゥス・アルバの光線を研究し、円錐層の下に狭いながらも明確な屈折帯があることを発見した。屈折帯は亜鉛の塩化ヨウ化物によって青色に着色していた。しかし、上部全体は多かれ少なかれ屈折しており、細胞壁の残りの部分は色素を含み、亜鉛の塩化ヨウ化物によって青色に着色していた。小さな管が細胞壁に突き出ており、場合によっては光線を超えて伸びていた。

ベック（1）は、光線の光屈折力が未分化膜のそれよりもはるかに大きいことを発見し、これに加えて、現在の微量化学分析法では検出できない化学的な差異が存在する可能性があると述べた。彼は、未分化膜がクチクラ化している、あるいは細胞の他の部分よりも水分量が少ないとは考えていない。

マルリエール（24、11頁）は物理的な説明を行い、この淡線条の真の原因はマルピーギ細胞二次膜の特異な構造にあると述べている。トゥンマン（38、559頁）は、この淡線条が弱酸中で加水分解されないことを観察し、ヘミセルロースではないと判断した。トゥンマンは、この淡線条が濃硫酸中で周囲よりも容易に溶解し、ペクチンまたはカロースで構成されていることを発見した。我々の調査では、メリロートス・アルバ（Melilotus alba）およびメリロース・オフィシナリス（M. officinalis）の淡線条の主要部分は 濃硫酸に対して非常に耐性があり、外側の狭い部分のみが侵された。この部分にはカロースの存在が認められた。

材料と方法。
メリロートス・アルバ（Melilotus alba）とメリロート・オフィシナリス（M. officinalis）の透水性および不透水性種子[4] は、市販の種子および現地で採取した種子から得られた。切片作成用に選抜した種子は、発芽器から取り出して乾燥させた後、グリセリンガムに浸した松のブロックの端に埋め込み、乾燥させた。グリセリンガムは、アラビアゴム粉末10グラムを水10ccに溶かし、グリセリン40滴を加えて作った。グリセリンガムを24時間乾燥させた後、種子は容易に切片を作成することができた。この埋め込み方法は種皮に変化を与えず、種子をしっかりと固定する点ではパラフィン法よりも優れている。切片を水中に沈めると、グリセリンガムは容易に溶解した。

[4]本稿では、「透水性」という用語は、発芽に適した温度において、種子殻が2週間以内に水を透過するようになる種子を指すのに対し、「不透水性」という用語は、発芽に適した温度において、この期間、種子殻が水を透過しない状態にある種子を指すのに用います。不透水性の種子は一般に「ハードシード」と呼ばれ、時間の経過とともに透過性になる場合があります。

微量化学研究では、クチンまたはスベリンの検査にスーダン III、アルカニン、クロロフィル溶液、リン酸ヨウ素が使用され、セルロースの検査には硫酸とヨウ素、亜鉛の塩化ヨウ化物、カルシウムの塩化ヨウ化物が使用され、リグニンの検査にはフロログルシンと塩酸が使用されました。 [31ページ]ペクチン質にはルテニウムレッド、カロースには硫酸、コンゴーレッド、アニリンブルーを使用します。

種皮の構造を詳細に研究するために非常に薄い切片が必要な場合は、様々な発育段階の莢を採取し、通常の予備処理を行った後、パラフィン包埋し、ミクロトームで薄切した。これらの切片を用いて、様々な特異染色剤を用いて微量化学分析を行った。クチン、スベリン、リグニンの検査にはサフラニン、セルロースの検査にはヘマトキシリンとメチルブルー、ペクチン質の検査にはメチレンブルー、メチルバイオレットB、モーベイン、ルテニウムレッド、カロースの検査にはアニリンブルーとコンゴーレッドを用いた。種皮の気孔系に関するいくつかの点を研究する際には、新鮮な莢のフリーハンド切片を使用する必要があった。

種皮の吸水性に関する研究では、透水性と不透水性の両方の種子を、サフラニン、ゲンチアナバイオレット、エオシン、ヘマトキシリンの水溶液に浸漬し、乾燥させた後、グリセリンガムに包埋して切片を作製した。種子は、アルコールの浸透性を調べるため、95%アルコールに溶解した染色液に浸漬した。染色液は水やアルコールと共に種皮を通過したため、種皮はフィルターとして機能していないことが明らかになった。

種皮の構造。
メリロータス・アルバ（Melilotus alba）またはメリロータス・オフィシナリス（M. officinalis）の成熟した種子には胚乳がほとんど存在しません。胚乳は水を非常によく透過するため、これらの植物の不透水性の種子とは何の関係もありません。

種皮の外側の層は胚珠の表皮が変形したもので、マルピーギ層として知られています (図 V、図 1 および 2 )。この層を構成する細胞は一般に柵状細胞と呼ばれ、種皮の中で最も変形が激しい細胞です。これらの細胞は非常に細長く、その長さは種皮の領域によって異なり、外側の接線壁と放射壁の外側部分は非常に厚くなっているため、その内腔は細胞の内部に限られ、細胞の長さの半分以下しか占めないこともあります。内側の接線壁と放射壁の内側部分は、細胞が死ぬ直前に厚くなりますが、この厚化はわずかな場合もあれば、非常に狭い内腔しか残らない場合もあります。

マルピーギ細胞の外表面には、これまでの研究者によってクチクラと呼ばれてきた非常に薄い層がありますが、この層の化学組成と透水性から、クチンはほとんど存在しないことが示唆されます。この層は、表皮細胞壁の外表面への沈着物ではなく、おそらく一次表皮細胞壁であると考えられます。これを明らかにするには、マルピーギ細胞の発達に関する研究が必要です。

[32ページ]

いわゆるクチクラの下には、マルピーギ細胞の外側部分（非常に厚くなっている）があり、そこには2つのかなり明確な領域があります。1つは円錐状の構造を構成し、もう1つは円錐状の構造の上に連続した層を形成し、円錐状の構造とクチクラを隔て、その間を埋めています。これらの2つの領域は容易に分離し、切断面では、クチクラ化部分と呼ばれる外側の領域がしばしば剥離し、円錐の表面全体が露出します。

「クチクラ化層」という用語は、球果を覆う肥厚部全体、すなわち球果の周囲だけでなく、球果とクチクラの間の部分も指すために使用されます。この用語は必ずしも適切ではありません。なぜなら、この領域には実質的にクチンが存在しないからです。しかし、より適切な用語がないため、この用語を使用します。クチクラ化層と球果には管があり、切片を塩化ヨウ化物、亜鉛、または硫酸で処理すると容易に観察できます。グリセリンに封入した球果とクチクラ化層を示す切片の表面を見ると、空気が閉じ込められているため、管が暗い線として現れます。管は細胞の側壁が接合する線に沿って最も多く見られますが、球果内部や球果間のクチクラ化物質内にも多く存在します。（図5）

メリロートス・アルバ（Melilotus alba）とメリロート・オフィシナリス（M. officinalis）では、よく発達した光線が球果の基部のすぐ下に見られる。球果やクチクラ層に共通する管は、種皮によっては光線を横切るものがわずかしかなく、また全く横切らないものもある。光線のすぐ上には、空気で満たされた小さな管が明瞭に線をなし、暗い帯を形成しており、光線をより目立たせている（図V、図3）。細胞腔が光線を横切る場合、その管腔は非常に小さくなる。光線はマルピーギ層の中で最も密集した領域であり、その上下の領域よりもはるかに光を屈折させるため、目立ちやすい。

マルピーギ膜のすぐ下には、様々な形態に変化した細胞層があり、骨硬細胞（オステオスクレリド）として知られています。この層の細胞は、その形状から砂時計細胞と呼ばれることがよくあります。種皮の一部の領域では、細胞は両端が拡張し、細胞壁が大きく厚くなっており、放射状の壁に隆起を形成しています。一方、他の領域では、上接線方向の壁と放射状の壁の一部のみが厚くなり、細胞は内端のみが拡張しているため、円錐台のような形状をしています。骨硬細胞層の下には栄養層があります。

栄養層には葉緑体が含まれています。栄養層は、それを構成する細胞層の数だけでなく、細胞の変化も変化します。この層の厚さは、種皮の部位によって4細胞から7細胞まで様々です。

プレートV。

スイートクローバーの種皮の構造。
図 1.— Melilotus officinalisの種皮の断面。 × 450。 図 2.— Melilotus officinalisの種皮の別の断面。3 つの層で発生するサイズの変化と変化を示しています。 × 450。 図 3.— Melilotus albaの種子のマルピーギ層の断面。明域の真上に一列の管が見える。 × 450。 図 4.—透過性のある Melilotus albaの種子のマルピーギ層の断面。 × 450。 図 5.—クチクラと球果の上部の間で切断したマルピーギ細胞の接線断面。気孔が見える。 × 530。 図 6.—不透過性のMelilotus albaの種子のマルピーギ層の断面。 × 450。図 7. 不浸透性のMelilotus alba種子のマルピーギ層の断面図。水と汚れが容易に通過する領域を示しています。 × 450。図 8. 透過性のあるMelilotus alba種子のマルピーギ細胞の明帯領域の断面図。内腔が完全には閉じていないことを示しています。 × 530。図 9.セルロースおよびペクトース試験に反応する部分を示すために陰影を付けたMelilotus alba種子のマルピーギ層の断面図。 × 450。図 10. 濃硫酸で 60 分間処理した後の種皮の状態を示すMelilotus alba種子のマルピーギ層の断面図。明帯より上の部分は破壊され、汚れの多くが通過する小さな孔として内腔が明線を横切って伸びているのが見られました。細胞間の線ははるかに明瞭で、染料が通過する小さな細胞間空間のように見えました。 × 450。 a、クチクラ。b、クチクラ層。c、マルピーギ細胞の肥厚部の円錐状の部分。d、明線。e、水と染料が容易に通過する硬い種皮の領域。l、内腔。M、マルピーギ細胞。N、栄養細胞。O、骨硬化細胞。p、明帯のすぐ上の管。
[33ページ]

種皮の微量化学。
クチンの検査では、種皮にはほとんど存在しないことが示された。クチンに対するわずかな反応は、クチクラ、クチクラ化層の外縁、および球果の基底部で観察された。これらの反応は非常にわずかで、ほとんど無視できるほどであった。メリロートス アルバおよびメリロトゥス オフィシナリスでは、クチクラとクチクラ化層の名称が適切ではないことは明らかである。セルロースの検査では、クチクラ、クチクラ化層、球果、明線下のマルピーギ細胞壁、および骨板層と栄養層の細胞壁に存在することが示された (図 V、図 9 )。マルピーギ細胞内のセルロースの反応は、明線下の細胞壁では非常に明確であったが、球果とクチクラではそれほど明確ではなく、クチクラ化層では最も明確ではなかった。

リグニン検査では、明線下のマルピーギ細胞に時折、わずかな痕跡が見られました。ペクチン物質用試薬で処理すると、明線下のクチクラ、クチクラ化層、球果、およびすべての細胞壁に明確な反応が見られました。球果とクチクラの反応はクチクラ化層よりも顕著でした。カロース検査では、明線の上部を除いて反応が見られませんでした。明線のこの部分はアニリンブルーでわずかに青色に染まり、硫酸で容易に溶解しました。新鮮な材料をフリーハンドで切断すると、この線に沿ってマルピーギ層が破れることがありました。明線の大部分はいずれの検査にも反応せず、その化学的性質は判定できませんでした。

発育段階の異なる種子のミクロトーム切片を様々な染色法で処理したところ、フリーハンド切片で得られた結果と一致した。例えば、サフラニンではマルピーギ細胞の周縁部と球果がわずかに染色されたのに対し、ヘマトキシリンとメチルブルーでは明線を除く種皮全体が染色された。球果とクチクラはクチクラ化層よりも染色されやすかったが、明線より下の細胞壁ほど深く染色されなかった。メチレンブルー、メチルバイオレットB、モーベインは明線より上の部分で染色され、ペクチン質の存在を示唆したが、染色は球果とクチクラにおいてより顕著であった。

セルロース試験およびペクトース試験に対する球果とクチクラ層の反応の違いは、化学組成の違いではなく、密度の違いを示していると考えられます。クチクラ層は球果から容易に剥離するため、物理的性質に違いがある可能性があります。

コンゴレッドでは、明るい線の上部がわずかに染まっただけですが、アニリンブルーではより顕著な効果がありました。

種皮に施した微量化学検査では、明線より上の領域にはクチンまたは [34ページ]スベリンは含まれていないが、セルロースとペクトースが相当量含まれている。明線より下の細胞壁は主にセルロースで構成されているが、ペクトースも多少含まれている。明線より上の部分にはカロースが含まれているが、明線の残りの部分は種皮の他の部分とは化学的に異なるか、あるいは試薬の攻撃に耐えるほどに緻密であるように見える。

水の吸収と関係する種皮。
浸透性のある種子を、染みを含む水に浸した研究で、水が部分的にしか浸透しないことが明らかになった。染みは種皮のあらゆる領域を通過した。微孔領域をワセリンでコーティングすると発芽は遅れたが、3日後の発芽率には影響がなかった。染みが浸透した種皮では、明線は染まらなかった。明線を横切る溝には染みが見られ、細胞腔にはさらに多くの染みが見られた。染みが明線物質に浸透したという証拠はなかった。染みは、気孔が存在する場合にのみ明線を横切ることができた。

不浸透性の種子では、染みは容易に明線まで浸透した（図V、図7）。水分の吸収はクチクラ層やマルピーギ層の円錐状構造によって阻害されたのではなく、明線によって阻害されたことが明らかであった。明線の外側の領域は数時間で染み始めたが、種子を染みの中に1週間置いた後でも明線内には染みの痕跡は見られなかった。アルコールは水よりも容易に種皮を浸透したわけではない。

透過性種皮と不透過性種皮の比較。
透水性種子と不透水性種子の殻の化学構造に違いは見られませんでした。主な違いは細胞壁の性質と肥厚の程度でした。

透過性種子の多くでは、一部の管が光線を越えて伸びていることがわかったが、これはすべての透過性種子に当てはまるわけではなかった。（図 V、図 8）透過性種皮の斜断面を見ると、細胞腔は、その放射状壁が厚くなって単なる気孔になっているものの、光線を越えて円錐の基部まで伸びており、そのため、染料が光線の下の細胞腔のより大きな部分まで通過する通路を形成していることがわかる。（図 V、図 4）

不透水性種子の殻では、透水性種子の殻よりも光線が通常より広く、マルピーギ細胞は光線の下でより厚くなり、マルピーギ細胞の主な空洞はより小さく、光線よりさらに下にあった。（Pl. V、図6）不透水性種子では、時折ごく小さな管が見られる以外、光線を横切る管は見られなかった。交差と [35ページ]斜切片では、マルピーギ細胞の内腔が光線領域で閉じていることが示された。このように、透過性種子と不透過性種子は、主にマルピーギ細胞壁の肥厚の程度が異なることがわかった。不透過性種子では、マルピーギ細胞の外側接線壁から始まる肥厚が内側接線壁に向かってより深く広がり、細胞内腔は透過性種子よりも小さく、光線より下に位置する。また、不透過性種子では肥厚がより完全であるため、光線を横切る管の数が少なく、また、光線領域で細胞内腔が閉じている。

不浸透性種子の殻に対する硫酸の作用。
不浸透性の種子を濃硫酸 (比重 1.84) に 15、30、60 分間浸し、その後洗浄して染色液に浸した。種子が膨潤した後、染色液から取り出し、乾燥させてグリセリンガムに包埋した。これらの種子を調べたところ、酸が明線の外側の物質をすべて侵食し、染色液が種皮のすべての領域を通過していたことがわかった (図 V、図 10 )。顕微鏡で観察すると、酸の作用が速く、約 5 分でクチクラ、クチクラ層、球果が破壊されたことがわかった。酸処理から 15 分後、明線は、以前は見えなかった管と気孔の存在を除けば、ほとんど影響を受けていないようだった。マルピーギ細胞の側壁がつながっている分割線が明線を横切ってはるかに明瞭になり、この領域で何らかの膨潤があったことを示した。染色経路を詳しく観察すると、細胞腔、そして時折見られる非常に小さな孔が光線を横切って伸びていることが判明した。孔に染色剤が存在することから、孔は光線を横切る染色経路であることが示唆された。染色剤の一部は細胞間の線に沿って、また時折光線を横切る管路を通過したが、孔内の染色剤の強度から判断すると、管路が主要な経路であるように思われた。

酸が光線を横切る細胞腔を開く作用は明らかにされていない。光線の膨張、あるいは細孔を塞ぐ物質の除去によるものと考えられる。

1時間以上酸に曝露された種子はありませんでしたが、曝露期間終了時点では明線は依然として無傷でした。マルピーギ層の他の部分と比較して、明線は濃硫酸に対して非常に耐性があります。明線より下の細胞壁はすべて主にセルロースで構成されているため、明線の耐性により、酸が種皮全体を破壊して胚に到達するのを防ぎます。

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転写メモ

軽微な誤植は修正されている可能性があります。段落が分割されるのを防ぐため、図は移動されています。コンテンツは、USDA（米国農務省）がインターネットアーカイブを通じて提供したファイルから作成されており、すべてのファイルはパブリックドメインです。

*** プロジェクト グーテンベルク 電子書籍 スイートクローバーシードの終了 ***
《完》