要約
植物は、日光、水、二酸化炭素を使 それは空気から二酸化炭素を除去し、私たちのために食糧を提供するので、これは地球上の重要なプロセスです。 光合成は、葉緑体と呼ばれる植物細胞内の小さな区画で起こります。 二段階のプロセスでは、植物は日光から化学エネルギーを得る。 収集されたエネルギーは、糖グルコースを生成するために第二の反応に使用されます。 ブドウ糖はフルーツ砂糖であるフルクトースと、ショ糖、私達の有名なテーブル砂糖を作成するために結合されます。 テンサイは、成長し、世界のテーブル砂糖生産の-32％を提供するために-7ヶ月かかります。 彼らが成長するにつれて、彼らは雑草や病気から保護されなければなりません。 彼らは十分に成長したら、テンサイは、テーブル砂糖を得るために、製糖工場で収穫し、処理することができます。
砂糖は植物によって生産されています
昼食後のデザートや祖父母からのチョコレートは、私たちを笑顔にします。 これは、私たちの脳がこれらの甘い食べ物の成分の1つを必要とするからです。 私たちは、ショ糖とも呼ばれるテーブル砂糖について話しています。 スクロースは、グルコースとフルクトースの2つの単純な糖から作られています。 しかし、グルコースはどこから来るのですか？ 人間や他の動物とは対照的に、植物は光合成として知られているプロセスを通じてグルコースを産生することができます。 植物の緑色の部分は、日光、水、および空気からのガス二酸化炭素を使用してグルコースと酸素を生成します。 そうすることで、植物はエネルギーを生産し、私たちが新鮮で酸素が豊富な空気を呼吸できるようにします。 しかし、植物自体は光合成とグルコースの生産からどのように恩恵を受けるのでしょうか？ ブドウ糖は化学ブロックとエネルギー製造者として使用することができます。 植物は生きて成長するためにグルコースを使用します。 植物と人間の両方にとって、グルコースは機械の燃料のようなものです。
植物は葉に砂糖を生成しますが、これらの葉は甘くはありません。 それは、砂糖が葉に残っていないからです。 植物は成長するために砂糖を使用し、貯蔵のために根、種子、茎、または果実に輸送することもできる。 私たちはすでに、砂糖はグルコースやフルクトースのような単純な糖として、またはショ糖のような二重糖として存在する可能性があることを学びま しかし、何千もの糖分子が一緒に結合してデンプンのような巨大な単位を形成する糖もあります。 これらの異なる糖はすべて炭水化物と呼ばれる栄養素の一種です（表1）。
- 表1-植物中の炭水化物のいくつかの形態。
多くの植物は、ジャガイモのような澱粉の形で砂糖を貯蔵する。 他の人は、リンゴやオレンジのような果物にフルクトースやグルコースの形で砂糖を貯蔵します。 いくつかの植物は高濃度のショ糖を貯蔵する。 高ショ糖植物は、私たちがおいしいお菓子を作るために使用するテーブル砂糖のために栽培されています。 世界的には、テンサイとサトウキビが砂糖を生産する主な作物です。 サトウキビは成長するために暖かい温度（25-30℃）を必要とするため、この作物はブラジルやインドのような亜熱帯や熱帯地域で栽培されています。 今日、テンサイは温帯気候（15-25℃）、特に西ヨーロッパ、中央ヨーロッパ、東ヨーロッパ、米国、中国、日本での砂糖生産の主な作物です。
光、二酸化炭素、水：エネルギー源と甘味
光合成には、植物の緑の部分が重要です。 葉には葉緑体と呼ばれる構造があり、葉緑素と呼ばれる緑色の色素を持っています（図1）。 光合成には2つの主要なステップがあります。 最初のステップでは、日光が葉に輝き、光エネルギーは葉緑体のクロロフィルによって収集されます。 集められた光エネルギーは化学エネルギーに変えられ、エネルギー貯える分子で貯えられて得ます。 酸素はまたこのプロセスの間に作り出され、植物によって解放されます。 光合成の第二段階では、空気からの二酸化炭素は非常に小さな開口部を通って葉に入る。 以前に貯蔵された化学エネルギーを使用して、葉緑体は二酸化炭素をグルコースに変換する。 フルクトースはまたこのステップの間に作り出されます。 ブドウ糖はフルクトースとショ糖を作成するためにそれから結合されます。
- 図1-光合成の簡略化された図。
- 葉の中の葉緑体の中では、光、水（H2O）、二酸化炭素（CO2）がエネルギーと砂糖（グルコース）に変換されます。 水を使用して、日光は植物細胞内のエネルギー貯蔵分子に変換されます。 これらの分子からのエネルギーが二酸化炭素からブドウ糖を作成するのにそれから使用されています。
テンサイとは何ですか？
人々は常に食べ物を甘くする物質を発見してきました。 しかし、涼しい気候では、砂糖は長年にわたり贅沢な製品でした。 1747年、ドイツの化学者Andreas Sigismund Marggrafは、ビートがサトウキビと同じ砂糖を生産することを発見しました。 彼の学生は、ビートから砂糖を抽出するための技術的なプロセスを開発しました。 最初の製糖工場は1802年に操業を開始した。 すぐに、多くの製糖工場がヨーロッパ全土に建設されました。
テンサイ植物（ラテン語でβ vulgarisと呼ばれる）は、ロゼットパターンの明るい緑色の葉と円錐形の白い肉質の根を持っています（図2）。 ビートの根は貯蔵器官であり、75％の水、〜20％の砂糖、およびパルプと呼ばれる構造成分を含む。
- 図2-完全に開発されたテンサイ植物。
- 地下の部分は、水と栄養素を吸収する毛深い根を持っている根茎と呼ばれる貯蔵器官です。 地上部は、ロゼット状のパターンに配置された多数の葉を含む葉で構成されています。
テンサイの栽培
作物の栽培は簡単に見えるかもしれませんが、多くの人々を養うのに十分な大きさの作物を栽培したい場合、これは当てはまりません。 テンサイがどのように栽培されているかを見てみましょう（図3）。 私たちの旅はテンサイの種から始まります。 種子は、土壌が暖まったら、通常は月/月に播種されます。 一つのテンサイの種子は自然に多くの植物に成長します。 1970年代までは、ビートがあまりにも混雑しないように、不要な植物を手で取り除く必要があり、これは激しく時間のかかる作業でした。 その後、植物育種家は画期的なものを持ち、単一の苗だけを生産する種子を導入しました。 テンサイの種子を作る種子育種家は、病気や害虫から苗を保護する農薬で種子をコートします。 コーティングされたテンサイの種子はピルと呼ばれ、ピルは多くの場合、ブリーダーによって異なる色を持っています（図3A）。
- 図3-テンサイ栽培。
- (A)春には、テンサイの種子（ここでは、主に病害虫から苗を保護するための物質で被覆された種子である丸薬として示されている）が連続して播種され （B、C）若いテンサイの苗が出現し、成長する。 （D）九つ以上の葉が展開しているとき、主根が形成され、砂糖を格納するために地下に成長します。 この「成長期間」の間に、特に真菌寄生虫を制御しなければならず、これは光合成を阻害する可能性がある。 (E)西ヨーロッパおよび中央ヨーロッパでは、ビートは9月から収穫されます。 （F）ビートは、砂糖抽出のために工場に持ち込まれるまで、畑の境界にクランプと呼ばれる山として保管されます。 底に沿って、砂糖生産のためのテンサイ栽培のステップと、テンサイを雑草、昆虫、真菌寄生虫から保護するために本当に重要な時間帯を見ることがで
種子が発芽すると、子葉と呼ばれる小さな根と二つの種子の葉が出てきます（図3B）。 この時点から、雑草は日光や土壌の栄養素と競合するため、若いテンサイ植物は雑草から保護されなければなりません。 農家は鍬で雑草を防除することができ、雑草を殺す化学物質である除草剤を使用することができます。 農家が雑草を防除しなければ、小さなビートは追い越され、作物収量は最大80％減少する可能性があります。 ビートは競合する雑草と戦う必要があるだけではありません。 彼らはまた、昆虫によって攻撃されます。 ビートを攻撃する昆虫は、植物に直接損傷を与えるものとウイルス性疾患を伝達するものの2つのグループに分けることができます。 例えば、緑色の桃アブラムシ（Myzus persicae）は、光合成を阻害し、砂糖の生産を減少させるテンサイの葉の黄変を引き起こすウイルスを送信することができます。
ビートは真菌病から保護されなければならない
テンサイの植物が9つ以上の葉を発達させた後、”ビート”または地下貯蔵器官が形成される。 葉で生産されたショ糖はビートに保存されます。 夏の日照時間が長いほど、光合成によってより多くの砂糖を生産することができます。 この間、健康な葉だけが光合成を行うことができるので、葉は真菌の病気から保護されなければならない。 テンサイの葉の最も広範で破壊的な病気は、ラテン名Cercospora beticolaの真菌によって引き起こされます。 最初は、赤い境界線を持つ小さな円形のダークスポットだけが見えますが、真菌は葉組織を破壊し、大きな領域または葉全体を殺す毒性物質を生成します。 菌類は栄養物の源として死んだティッシュを使用します。 この病気は、3年ごとに甜菜を栽培し、その間の年に穀物のような他の植物を栽培することによって軽減することができます。 この技術は輪作と呼ばれています。 農家はまた、新しいCercospora耐性のテンサイ品種を使用することができ、これは病気によく耐えることができます。 真菌がすでにテンサイをひどく攻撃している場合、真菌の蔓延から植物を保護する化学物質である殺菌剤を植物に噴霧することができる。 研究者は、殺菌剤の使用を減らすための新しい技術を研究しています。 例えば、特殊なカメラやコンピュータシステムを使用することで、植物の病気を肉眼で予測するよりもはるかに早く予測することができ、農家はより これは、peewitのようなテンサイ畑に生息する有益な動物、地面に巣を作る他の鳥、ウサギやウサギ、カブトムシのような昆虫、lady beetleのような有益な動物を保 しかし、テンサイは砂糖生産のために栽培されたときに開花していないため、テンサイ畑は蜂蜜、野生またはバンブルビーに魅力的ではありません。
砂糖の収穫と抽出
秋になると、植物の栽培が終わるとテンサイの収穫が始まります。 テンサイの葉は取り除かれ、テンサイ収穫機によってテンサイが土壌から持ち上げられ、その多くは同時に6列を収穫することができます（図3E）。 葉は天然肥料として畑に残っています。 テンサイはビートクランプと呼ばれる山に集められ（図3F）、そこで処理を待っています。 テンサイは徐々に収穫され、工場に運ばれ、工場はこの時間の間にテンサイを継続的に受け取り、処理することができるようになります。 工場では、砂糖は水、石灰、熱、および物理学の知識を使用してビートから抽出されます。 平均して、約1m2の作物面積である1kgの砂糖（〜2.2ポンド）を生産するためには、6〜7個のテンサイが必要です。
今日、テンサイ植物のほぼすべての成分が持続可能な閉じた円の中で使用されています。 砂糖に加えて、テンサイから作られた他の製品には、動物飼料、バイオエタノール、バイオガスが含まれます。
私たちは何を学びましたか？
この記事では、テンサイについて多くのことを学びました：彼らがどのように成長するか、彼らが砂糖を生産する方法、彼らが直面する害虫や病気、そ テンサイの栽培は、世界の砂糖生産量の約32％を提供し、温帯地域で栽培できる唯一の高ショ糖作物であるため、非常に重要です。
用語集
光合成：緑の植物が日光、水、二酸化炭素から砂糖の形でエネルギーを生成するために使用するプロセス。
: 光合成を行う葉の中の小さな構造。
クロロフィル：太陽光からの光エネルギーを吸収する葉緑体の中の色素。
農薬：雑草、真菌病原体、および害虫から作物を保護するために使用される物質。
ピル：主に病気や害虫から苗を保護するために、異なる物質の層でコーティングされたテンサイの種子。
子葉：播種後に種子から出てくる最初の二つの葉。
ビートクランプ: 通常、フィールドの境界線上の葉なしで収集し、洗浄されたテンサイの山。
利益相反
著者らは、この研究は潜在的な利益相反と解釈される可能性のある商業的または財政的関係がない場合に行われたと宣言しています。
謝辞
著者は、原稿の慎重な校正と有用なコメントのためにマクシミリアンMüllenderに感謝します。
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