結論からいうと、果実の色が季節や生育条件によって変わるのは、成熟に伴ってクロロフィル、アントシアニン、カロテノイドなどの色素の量や比率が変化し、その合成・分解が光、温度、水分、糖の蓄積、植物ホルモンなどの影響を受けるからです。
同じ品種でも、よく光が当たった果実と葉の陰にあった果実、涼しい条件で成熟した果実と高温下で成熟した果実では、赤みや黄色みの出方が違うことがあります。リンゴやブドウでは、成熟期の高温で赤いアントシアニンの蓄積が抑えられ、着色不良になりやすいことが知られています。
つまり果実の色は、品種が持つ遺伝的な「基本色」だけで決まるのではなく、成熟の進み方と、その時期に受けた光や温度などの環境条件が重なって現れる性質です。
果実の色はどんな色素でできているのか
果実の色を作る主な色素には、クロロフィル、カロテノイド、アントシアニンがあります。
クロロフィルは緑色の色素で、未熟な果実に多く含まれます。果実が成熟するとクロロフィルが分解され、緑色が弱くなるものが多くあります。
カロテノイドは黄色、橙色、赤色などに関わる色素群です。トマトの赤いリコペン、柑橘類やカキの橙色に関わるカロテノイドなどが代表例です。
アントシアニンは赤、紫、青系の色に関わる色素で、リンゴ、ブドウ、ブルーベリー、イチゴなど多くの果実に含まれます。成熟に伴ってアントシアニンが増えると、果皮や果肉の赤み・紫みが強くなります。
実際の果実色は、一つの色素だけで決まるとは限りません。緑色のクロロフィルが減りながら黄色のカロテノイドが見えるようになる、あるいはクロロフィルの減少と同時に赤いアントシアニンが増えるなど、複数の変化が重なって見た目の色が変わります。
未熟な果実が緑色で、熟すと色づくのはなぜか
多くの未熟果が緑色なのは、果皮や果肉にクロロフィルが多いためです。未熟な果実の中には、葉ほどではないものの光合成を行うものもあります。
成熟が進むと、果実の役割は成長から種子散布へ移っていきます。それに伴ってクロロフィルの分解が進み、同時にアントシアニンやカロテノイドの合成・蓄積が増える果実があります。
ブルーベリーでは、果実が緑色から青色へ変わる過程でクロロフィルが減少し、アントシアニンが蓄積します。トマトでは成熟とともにクロロフィルが減り、リコペンなどのカロテノイドが増えて赤くなります。
この色の変化は、人間のために起こるわけではありません。野生植物では成熟果が目立つ色になることで、鳥や哺乳類などの果実食動物に「食べられる状態」だと知らせ、種子散布につながる場合があります。
光が当たると赤くなりやすい果実がある
アントシアニンの合成は、光の影響を強く受けます。
植物は光を単なる光合成のエネルギーとして利用するだけでなく、光の強さや波長を情報として感知しています。果皮に光が当たると、光受容体からの信号がアントシアニン合成に関わる遺伝子を活性化し、赤や紫の色素が増えることがあります。
リンゴを使った研究では、果実に白色光や紫外線を含む光を照射するとアントシアニン生成が促進され、その反応の大きさには品種差がありました。赤く着色しやすい品種ほど光に対するアントシアニン生成能力が高い場合があります。
そのため、果樹栽培では果実周辺の葉を適度に整理したり、反射シートを使って果実へ光を当てたりして着色を改善する方法が使われることがあります。
日陰の果実はなぜ色づきにくいのか
葉や枝に隠れて光が少ない場所では、アントシアニン合成を促す光シグナルが弱くなります。そのため、同じ一本の樹でも、日当たりの良い外側の果実と、樹冠内部の果実で色の濃さが違うことがあります。
ただし、光が強ければ強いほど必ず着色が良くなるわけではありません。強すぎる直射日光は果皮温を上げ、日焼け障害を起こすことがあります。また、高温になるとアントシアニン合成が抑えられるため、強光と高温が重なると、期待したほど赤くならないこともあります。
つまり、着色には「十分な光」と「適した温度」の両方が重要です。
高温で赤い果実が色づきにくくなるのはなぜか
リンゴやブドウなどでは、成熟期の高温が赤色着色を妨げることがあります。
ブドウ「安芸クイーン」を用いた研究では、成熟期に高温条件へ置くと果皮の着色が抑制され、低温条件ではアントシアニン含量が高くなる時期が確認されています。特に着色開始後の一定期間は温度への感受性が高く、その時期の気温が最終的な果皮色に大きく影響します。
高温では、アントシアニン生合成に関わる遺伝子や酵素の働きが弱くなったり、すでに作られたアントシアニンの分解が進んだりすることがあります。その結果、糖度や果実サイズが十分でも赤色が弱い「着色不良」になることがあります。
農研機構も、赤色系ブドウでは成熟期の高温地域で着色不良が起こりやすく、収穫後でも適切な光と15〜20℃程度の温度を組み合わせることでアントシアニン着色を改善できることを示しています。
涼しければ必ず色づきが良いわけではない
高温が着色を抑える果実がある一方、「低温ほどよい」と単純に考えることもできません。
色素合成には適温があり、低温すぎると成熟そのものが遅れたり、酵素反応が十分に進まなかったりする場合があります。イチゴなどでは、温度条件によってアントシアニン合成に関わる遺伝子の反応が変わり、極端な低温が必ず着色を促すとは限りません。
重要なのは、それぞれの果実が持つ適温範囲です。リンゴ、ブドウ、イチゴ、トマトなどで温度への反応は同じではありません。
季節によって果実の色づきが違う理由
季節が変わると、気温、日長、日射量、昼夜の温度差などが同時に変化します。そのため、同じ品種でも成熟する季節が違えば、着色の条件も変わります。
秋に成熟するリンゴやブドウでは、夏の高温が長引く年に着色が遅れたり薄くなったりすることがあります。反対に、成熟期に適度に気温が下がり、十分な光を受けると赤色が発達しやすくなる場合があります。
ただし、色の変化は温度だけの結果ではありません。秋雨が多く日照が少なければ、気温が低くても光不足で着色が弱くなることがあります。季節性は、複数の環境要因がまとまって変わることで生じます。
糖の蓄積もアントシアニン着色に関係する
果実の成熟に伴って糖が蓄積すると、糖そのものが色素合成の材料やシグナルとして関わることがあります。
ブドウ「安芸クイーン」の研究では、園地による着色の違いが果実糖度とも関係しており、高温条件下でも着果量を減らして一果あたりの同化産物供給を増やすことで、糖度と着色が改善した例があります。
これは、赤い果実の着色が光と温度だけで独立して決まるのではなく、果実がどれだけ成熟し、糖を蓄積できているかとも関係することを示します。
ただし、高糖度なら必ず赤くなるわけではありません。高温などでアントシアニン合成が強く抑えられれば、十分に甘いのに着色が弱い果実も生じます。
植物ホルモンも色の変化を調節する
果実の成熟では、エチレンやアブシシン酸などの植物ホルモンが色素変化に関わります。
リンゴやトマトなどのクライマクテリック型果実では、成熟に伴うエチレン作用がクロロフィル分解やカロテノイド合成などに関係します。ブドウやイチゴなどでは、アブシシン酸をはじめとする複数のホルモンが成熟やアントシアニン蓄積に関わります。
このため、果実色は単なる「日焼け」のような外見上の変化ではなく、成熟プログラムの一部として調節されています。
水分条件は果実色にどう影響するのか
水分条件も、光合成、果実肥大、糖の蓄積、成熟速度を通じて着色に影響することがあります。
適度な水分制限によって果実の糖度が高まり、それに伴って着色が改善する場合があります。一方、強い乾燥では葉の気孔が閉じて光合成が低下し、果実への糖供給が不足する可能性があります。
過度な水分ストレスは果実肥大を抑えたり、葉の障害を起こしたりするため、「乾燥させれば色が濃くなる」という単純な関係ではありません。
また、雨が多い季節には日照不足が同時に起こりやすく、水分の影響と光不足の影響を分けにくい場合があります。
肥料や着果量でも色づきが変わることがある
窒素肥料が多すぎて枝葉の生育が旺盛になると、樹冠内部が暗くなり、果実への光が不足する場合があります。また、葉や新梢の成長に多くの同化産物が使われ、果実の成熟が遅れることもあります。
反対に、適切な施肥と樹冠管理で葉の光合成能力と果実への受光を両立できれば、着色しやすい条件を作れます。
着果量も重要です。一つの樹に果実が多すぎると、一果あたりへ供給される糖が減り、成熟や着色が遅れることがあります。摘果によって果実数を適正にすると、果実の糖度や着色が改善する場合があります。
果実の色は「成熟度の目安」になるが万能ではない
果実色は収穫時期を判断する重要な指標です。ブルーベリー、イチゴ、トマトなどでは、色の変化が成熟段階と強く対応します。
しかし、色だけを見れば成熟度が完全に分かるわけではありません。高温で着色が抑えられたブドウやリンゴでは、糖度や内部成熟が進んでいても果皮色が薄い場合があります。
反対に、着色だけが進んでも、糖や酸、硬さなどが収穫適期に達していないこともあります。
そのため農業現場では、果皮色だけでなく糖度、酸度、硬度、開花後日数など複数の指標を使って収穫時期を判断します。
同じ品種でも色の濃さが違うのは自然なこと
果実は工業製品ではないため、同じ品種でも一個一個が完全に同じ色になるとは限りません。
樹の外側と内側、枝の上側と下側では受ける光が違います。果実ごとに成熟開始の時期や葉から受け取る糖の量もわずかに異なります。さらに、果皮温度や水分状態にも小さな差があります。
こうした差が積み重なって、同じ樹でも色の濃い果実と薄い果実が生まれます。品種によっては、果皮の一部だけ赤くなる「片面着色」も見られます。
気候変動で果実の色づきは変わるのか
気温上昇は、果実の着色に影響する可能性があります。
特にリンゴや赤色系ブドウでは、成熟期の高温によってアントシアニン蓄積が抑えられることが問題になります。将来、秋の気温が高い期間が長くなれば、従来の産地でも着色不良が増える可能性があります。
一方、影響は果実の種類や品種によって異なります。カロテノイド主体の果実とアントシアニン主体の果実では温度への反応が同じではありません。また、品種改良、栽培地の変更、遮熱・反射資材、果房周辺の温度管理などによって適応する方法も研究されています。
したがって、「温暖化するとすべての果実の色が薄くなる」とは言えませんが、色素合成に適した温度帯から外れることで色づきが変化する果実はあります。
まとめ
果実の色が季節や生育条件によって変わるのは、成熟に伴うクロロフィルの分解と、アントシアニンやカロテノイドなどの色素の蓄積が、環境条件によって調節されるからです。
特に赤色や紫色に関わるアントシアニンは、光によって合成が促される一方、果実によっては成熟期の高温で蓄積が抑えられます。糖の蓄積、植物ホルモン、水分、着果量、樹冠内の光環境なども着色に関係します。
そのため同じ品種でも、成熟する季節やその年の天候、果実の位置、栽培管理によって色の濃さが変わります。
果実の色は、遺伝的に決まった固定色ではありません。植物が成熟しながら光や温度などの環境情報に反応した結果として現れる、変化し続ける性質なのです。
参考資料
- 農研機構「収穫後の適切な光照射と温度処理により赤色系ブドウ果実の着色が改善する」
- 園芸学会雑誌「ブドウ『安芸クイーン』の果皮の着色に対する温度感受性の時期的変化」
- 園芸学会雑誌「リンゴ3品種の着色特性及びアントシアニン生成とPAL活性との関係」
- Horticulture Research “Colorful hues: insight into the mechanisms of anthocyanin pigmentation in fruit”
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