植物生殖における精子の螺旋形態・構造の意義の研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09440272
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 堀 輝三 筑波大学, 生物科学系, 教授 (90057563)
• 研究分担者: 野崎 久義 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (40250104) ; 宮村 新一 筑波大学, 生物科学系, 講師 (00192766) ; 井上 勲 筑波大学, 生物科学系, 教授 (70168433)
• キーワード: 雄性配偶子 / 精子 / コケ植物 / シダ植物 / 緑藻 / 裸子植物

研究概要

1 裸子植物ソテツ(Cycas)について、受精時における精子の挙動を高速度ビデオ顕微鏡で解析した。精子がけい口を経て造卵器内への進入を完了するには約20秒を要した。進入後は造卵器内にある空隙で遊泳しながら、通過時に受けた細胞体の歪みを回復させ、卵細胞との融合に備える。けい口通過時に細胞体の螺旋回転が起こるかどうかは機器の解像度の限界で解析できなかった。
2 イチョウ(Ginkgo)、ソテツにおいて、1個の花粉管細胞に形成される2個の精子の鞭毛配列の螺旋性は両細胞とも同じである。すなわち、同一細胞内に形成される2個の精子は同じ螺旋性を示し、両者で異なることはない。左螺旋が一般的であるが、右螺旋の精子も少数ながら認められた。異なる螺旋せいによる精子の不稔性の有無は確認できなかった。
3 コケ植物ゼニゴケ(Marchantia)の精子には、緑色植物の遊泳細胞で広くみられる障害物に当たったときに示す回避行動の後方遊泳は認められなかった。この植物の精子は、2本の鞭毛のうちの一方の鞭毛打と精子本体の回転によって方向転換することが、初めて明らかになった。
4 この遊泳法は、造卵器のけい口細胞が解けてできる精子の進入経路(入り口から卵細胞までの距離)が長く(平均約0.1μm)、狭いこと、従ってU字回転ができないことと相関があると解釈できる。進路内での後方遊泳が不可能なため前進のみが起こり、卵側の受精準備が整うと卵細胞の前面に準備される空隙に達して、そこで初めて回避遊泳が可能になる。これは、コケ植物の造卵器内に多数の未受精精子が存在する現象をも説明するものと解釈できる。
5 シダ植物・カニクサ(Lygodium)の精子の外部形態、細胞核は螺旋型であり、約70本の鞭毛も左螺旋に配列している。その基部の配置域それに続く鞭毛本体の伸長方向の相違によって、電顕的に4つのグループに、運動パターンの違いでは3つにわけられた。基部構造、鞭毛軸糸構造の違いとシダ精子の螺旋遊泳法との関係について考察した。

研究成果

• [文献書誌] T.Nakayama and I. Inouye: "Ultrastructure of the biflagellate gametes of Collinsiella cava (Ulvophyceae, Chlorophyta)."Phycological Research. 48. 63-73 (2000)
• [文献書誌] M.Moriya,T.Nakayawa & I.Inouye: "Ultrastructure and 18SrDNA sequence analysis of Wobblia lunate gen et sp. nov, a new heterotrophic flagellate"Protista. 50. 835-846 (2000)
• [文献書誌] T.Nakayama,M.Kawachi and I.Inouye: "Ultrastructure and phylogenetic position of a new prasinophyceau alga chlorophyceae didymagen et sp. nov."Phycologia. 89. 337-348 (2000)
• [文献書誌] A.Nakazawa & H.Nozaki: "Morphology and asexual reproduction of vitreochlamys aulata (Volvocales, Chlorophyceae), newly found in Japan."Journal of Japanese Botany. 75. 42-46 (2000)
• [文献書誌] H.Nozaki,K.Misawa,T.Kajita,M.Kato,S.Nohara & M.M.Watrnabe: "Origin and evolution of the colonial Volvocales (Chlorophyceae) as inferred from multiple chloroplast gene sequences"Molecular Phylogenyand Evolution. 17. 256-268 (2000)
• [文献書誌] 宮村新一,堀輝三: "高速ビデオによるゼニゴケ,その他のコケ植物精子の鞭毛運動解析"蘚苔類研究. 7. 363 (2000)