The present studies have been undertaken to obtain basic information on the ecological characteristics of propagules and factors affecting their formation and death. Such information is necessary for the control of perennial weeds whose incidence has increased in various areas in recent years. The experiments were conducted at the Central Agricultural Experimental Station in Konosu, Saitama, during the period 1971-1980.
1. Based on the ecological characteristics of propagules of perennial weeds in paddy fields the weeds were classified into three types as follows; non-clonal growth type, rhizome type and prostrated type according to the growth pattern of the above-and underground organs.
Weeds belonging to the non-clonal growth type were found to produce many seeds and propagation through seeds was easy. Scirpus juncoides, Alisma canaliculatum and Sagittaria trifolia (arrow head) belong to this type. Among them, the former two species propagate through seeds in paddy fields. Rhizome type weeds propagate with propagules such as tubers and rhizomes. Cyperus serotinus (cyperus), Eleocharis kuroguwai (water chestnut) and Sagittaria pygmaea (pygmaea arrowhead) belong to this type. Weeds of this type propagate actively and cause serious damage to rice plants. In the prostrated type weeds, runner or rhizomes grow rapidly underground at a comparatively shallow depth and regenerate easily even when runners or rhizomes are cut in short pieces. Paspalum distichum and Oenanthe javanica belong to this type.
2. Length of dormancy period of propagules, uniformity of awakening from dormancy and requirement of oxygen for germination are internal factors that affect the generation of weeds. In addition the morphology and function of propagules were found to be closely related with the emergence and propagation of weeds.
3. As for the propagule formation, pygmaea arrowhead is a plant insensitive to photo period which produces tubers 50 to 60 days after emergence even if the date of emergence varies.
As for the propagule formation of cyperus, water chestnut, arrowhead and Potamogeton distinctus (pond weed), these are short-day plants which produce propagules in the fall although the sensitivity to short-day varies among the species. Heading and flowering are controlled by short-day in cyperus and water chestnut as well as tuber formation, while in the other three species the response to tuber formation is not controlled by short-day.
4. The formation of propagules varies depending on the temperature and soil moisture as well as on daylength. The propagule formation in all of the above mentioned five species, was inhibited by high temperature. Especially in the case of the pond weed, a temperature higher than 30°C inhibited winter bud formation almost completely.
When the density of rice plants is high, the emergence of perennial weeds with broad leaves such as arrow head and pond weed is markedly suppressed due to shading. As a result no propagule formation was observed after a period of three years.
5. Location of propagules in soil is different in each weed. It is shallowest for pygmaea arrowhead and cyperus in which most of the propagules are produced at depths ranging between 5 and 10cm. On the other hand, pond weed produces propagules in a deeper zone immediately above the subsoil. Water chestnut and arrow head show a characteristic vertical distribution of propagules.
6. Propagules of pygmaea arrowhead, cyperus and water chestnut died when their moisture content decreased to 40%, whereas those of the pond weed were much more resistant to desiccation. On the other hand, the lowest temperature lethal to propagules ranged between -5°C and -7°C, being lowest in cyperus and highest in pygmaea arrowhead.
7. As for weed control, use of herbicides and control through cultural practices were investigated.

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1) 低温条件下における鱗茎の伸長を系統間で比較した。旭川, 秋田, 埼玉, 鳥取および宮崎産の5系統の鱗茎の暗黒5℃下における伸長を調べたところ, 旭川産の系統だけが顕著な伸長を示し, 他の系統は6ヵ月後にもほとんど伸長が見られなかった。このような低温条件下の鱗茎伸長に見られる旭川産の系統の特異性はこの系統の原産地の温度環境 (年平均気温6.3℃) と何らかの関係があるものと考えられた。
2) 全国各地から集めた, 12系統のヒルムシロにおける鱗茎形成の光周反応について比較検討した。鱗茎形成は, 一般的に短日反応を示したが, 長日条件下でも鱗茎形成が見られる西日本の系統の集団 (特に滋賀および鳥取産の系統は, 24時間日長下でも鱗茎を形成した) と, 長日下では鱗茎が形成されない北日本, 東日本の系統の集団とに大別され, この光周性の系統間差異が, 各系統産地の地理的分布と何らかの関係をもつものと推察された。また, 温度との関連では, 20℃下の方が24℃下よりも鱗茎形成量が多く, ヒルムシロの鱗茎形成には光周性の他に温度も影響するものと考えられた。
3) 全国各地から集めた, 12系統のヒルムシロの出穂に及ぼす日長の影響について比較検討した。鱗茎形成が短日反応を示したのに対し, 穂数は長日条件下で著しく多かった。短日 (8時間日長), 長日 (16時間日長) 両処理区において, 宮城産の系統は最も穂数が多く, 滋賀産のものは全く出穂しなかった。また, 全体的に見ると北日本, 東日本の系統は穂数が多く西日本の系統は少ない傾向が認められ, 鱗茎形成の光周反応の試験結果も考え合わせると前者の系統が長日条件下では同化エネルギーを種子による有性繁殖により多く振り向けるのに対し, 後者の系統では長日下でも鱗茎による無性繁殖を維持する傾向のあることが示唆された。

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全国から集めた12系統のヒルムシロの除草剤 (シメトリン) に対する感受性について比較検討した。その結果, 直径1.5cmの葉円板のシメトリンに対する感受性に著しい種内変異が認められ, 新潟および埼玉産の系統は感受性が高く, 宮崎産の系統はそれが低かった。これを全体的にみると, 北日本, 東日本の系統は感受性が高く, 西日本の系統は低い傾向を示した。また, 60ppmのシメトリン水溶液処理を行った葉円板の吸光度と, シメトリンを加えない標準区の葉円板のそれとの間には, 1%水準で有意な正の相関が認められ, 単位面積当たりのクロロフィル含量の多い系統の葉は, シメトリンに対する感受性が低い (抵抗性が高い) 傾向を示した。

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シメトリンに対するイネの抵抗性について品種間差が認められつつあることに着目し, イネ品種間におけるシメトリン選択作用機構を検討した。
日本型品種の「日本晴」, インド型品種の「IR-8」, インド型品種と日本型品種の交雑品種である「維新」, それぞれを水耕法で3.2～3.5葉期まで育てた後に, 根部からシメトリンを吸収させ生育に及ぼす影響を調べた。用いたシメトリン処理濃度範囲において,「日本晴」と他の2品種との間にシメトリンの選択作用が認められた (第1図)。
この選択作用がシメトリン吸収量の差に由来するのか, 作用部位である茎葉部への移行率の差によるものかを検討した。3品種の根部から¹⁴C-シメトリンを吸収させ, 根部浸漬時間と¹⁴C-シメトリン吸収量の関係を品種間で比較したところ,「日本晴」のシメトリン吸収能が最も高かった (第2図)。根部から吸収された¹⁴C-シメトリン由来の¹⁴Cの茎葉部への移行率を比較しても, 3品種間で大きな差はなかった (第3図)。感受性品種においてシメトリンの根による吸収量や根から茎葉部への移行率が特に高いという結果は得られなかった。
¹⁴C-シメトリンを根部に経時的に吸収させ, イネの茎葉部と根部それぞれにおける¹⁴C放射能量を測定し, 更に植物体より抽出した水溶性画分, ジクロルメタン可溶性画分およびメタノール不溶の抽出残渣画分における¹⁴C分布割合を3品種間で比較することによりシメトリンの代謝を調べた。その結果, 植物体内¹⁴C濃度は「日本晴」において高く (第4, 5図)「日本晴」の比較的高いシメトリン吸収能が裏づけられた。植物体残渣画分および水溶性画分への¹⁴C分布割合は他の2品種よりも「日本晴」の場合は著しく高く (第6図), ¹⁴C-シメトリンをより速く代謝していることが推定された。¹⁴C-シメトリンを24時間吸収させた植物体の茎葉部中と根部中の未変化シメトリン濃度を, ジクロルメタン可溶性画分¹⁴CのTLC分析によって調べたところ, 感受性2品種よりも「日本晴」ははるかに低い濃度を示した (第1表)。
以上のことから, 用いた3品種間に見られたシメトリン選択作用は, シメトリン吸収能や茎葉部移行率の品種間差に起因するものではなく, 植物体内におけるシメトリン解毒代謝能の差に起因するであろうと結論づけた。

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物質生産機能と群落構造を兼ね備えたメヒシバと陸稲の混合群落の生長モデル作成の一段階として, 両種の乾物生長と高さの生長との関係の数式化を試みた。数式は, 1974年に熊本県で実施した実験1, すなわち両種の個体植区 (栽植密度1m×1m), 単植区 (同10cm×10cm) と混植区 (10cm×10cm, 交互植) の計5区と, 1980年に茨城県で実施した実験2, すなわちメヒシバの5cm区 (栽植密度5cm×5cm), 20cm区 (20cm×20cm), 40cm区 (40cm×40cm) と, 5cm区と40cm区を相対照度30%に遮光した2区の計5区における生育過程を追跡した結果をもとに導いた。関係式には相対生長の法則に基づく単純相対生長式と拡張相対生長式を主に採用した。結果の概要は次のとおりである。
1) 地上部乾物重を一次分げつ数 (メヒシバ・陸稲) または全茎数 (メヒシバ) で除した値と草丈との間には処理・生育時期を込みにして相対生長関係が認められた。メヒシバについては, 一次分げつ数より全茎数を用いた式の方が適合性が高かった。
2) 一次分げつ数 (メヒシバ・陸稲)・全茎数 (メヒシバ) と茎乾物重の間に処理・生育時期を込みにして相対生長関係が認められた。
3) 草高と草丈の間には陸稲では一次回帰関係が認められた。メヒシバでは栽植密度が高い処理区や遮光区での草高/草丈の値が高くなることから, 草高は光条件に規制されるものと推定され, 自然条件では葉身が遮光の役割を果たしていると考えた。そこでメヒシバの草高と, 草丈に各処理区のLAIを乗じた値との関係をみると, 両者の間には実験1, 2を通して処理・生育時期を込みにして相対生長関係が認められた。

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埼玉県吹上町荒川河川敷桑園に出現したパラコートに抵抗性を持つハルジョオン6系統 (R) と感受性の通常系統 (S) を用いて, 抵抗性の遺伝学的解析を試みた。
1. 予備的な交雑実験によれば供試ハルジョオンはほとんどが他殖性で, 自殖率および無配生殖率はきわめて低かった (Table 1)。
2. パラコート抵抗性の1系統から得られた実生は感受性数系統から得られた実生と比べ, LD-50値は250倍であり, パラコート量0.5kg a. i./haの処理により両者を画然と区別できた (Fig. 1)。
3. 1982, '83年の両年にS×S, S×R, R×SおよびR×Rの系統間相互交雑を行い, 計73頭花の痩果を得た。これらを数回に分けて播種し, 1.5葉期におけるパラコートの散布処理により抵抗性を示すか否かを調査した。これらの結果から, ハルジョオンにおけるパラコート抵抗性は優性1遺伝子に支配されることを明らかにした (Table 2. および3.)。
4. S×RおよびR×S集団のパラコート処理後に生存していた個体を育成し, 翌年開花した13個体に感受性系統を戻し交雑した。次代における幼苗の抵抗性と感受性の分離比は1:1に適合し, 抵抗性が優性の1遺伝子であることを再確認した (Table 4.)。
5. 以上のように, パラコート抵抗性ハルジョオンは栄養繁殖, 痩果の伝搬のみならず, 訪花昆虫による他家受粉によっても遺伝子の移入, 拡散がなされるため, ハルジョオンの生育地ではパラコート抵抗性遺伝子型の侵入に特に注意する必要がある。

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タチスズメノヒエの種子の休眠覚醒と発芽に及ぼす温度・光・貯蔵条件の影響と二次休眠誘起に及ぼす光・温度・水分の影響を調べ, 次のような結果を得た。
1. 光条件を13-11時間周期の明-暗で繰り返し, 温度条件を明期は高温, 暗期は低温とした21変温処理区のうち19区で休眠覚醒と発芽に対して高い効果が認められた。
2. 変温条件が休眠覚醒に好適である場合には光条件が満たされなくても種子は発芽するが, 温度条件が好適でなく, 休眠覚醒が完全でない種子では発芽に光が必要である。
3. 発芽温度域は20℃～35℃, 最適発芽温度は30℃～35℃である。
4. 二次休眠は光と温度が発芽に不適な条件下で誘起されやすいことが判明した。
5. 休眠覚醒はデシケーター内貯蔵区と5℃風乾区では9か月の貯蔵期間に認められなかったが, 室内風乾区ではわずかながら認められた。 自然条件畑土中埋蔵区と湿潤条件畑土中埋蔵区では高い体眠覚醒効果が認められた。

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