C_3植物とC_4植物の相同組織の機能分化に関する比較形態学研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09460009
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 三宅 博 名古屋大学, 農学部, 助教授 (60134798)
• 研究分担者: 武岡 洋治 名古屋大学, 農学部, 教授 (70023455)
• キーワード: 維管束鞘 / 金コロイド / C_3植物 / C_4植物 / 走査型電子顕微鏡 / 反射電子像 / 免疫電子顕微鏡 / 葉緑体

研究概要

走査型電子顕微鏡を用いて、C_3植物とC_4植物の葉身断面より内部微細構造を観察し、オルガネラの立体配置を調べた。C_3植物のイネにおいても維管束鞘葉緑体の存在が確認されたが、オルガネラの配置に方向性は認められなかった。NADP-ME型C_4植物のトウモロコシでは、維管束鞘葉緑体が遠心的に配列していた。維管束鞘細胞のミトコンドリアは、葉緑体の近くに分布し遠心的配列を示すものが多かったが、維管束側の細胞壁に沿って分布するものもあった。NAD-ME型C_4植物のシコクビエでは、平盤状の維管束鞘葉緑体が求心的に配列するのが観察されたが、ミトコンドリアは葉緑体表面に付着するように、葉緑体の維管束側に分布した。いずれの植物においても微小管と思われる管状構造が観察されたが、アクチンフィラメントは固定されなかった。反射電子像を観察すると、加速電圧が高い場合(15kV)は二次電子像に比べ奥まった微細構造がよく観察できたが、加速電圧が低い場合(5kV)は蒸着した金の層が強く現れ、微細構造の観察が妨害された。無蒸着試料では二次電子像は十分観察できたが、反射電子像はほとんど形成されず、反射電子は金コロイド免疫電子顕微鏡法に有効であると考えられた。抗Rubisco抗体と抗チューブリン抗体を用いて、トウモロコシ葉の金コロイド免疫染色を行った。抗Rubisco抗体では葉緑体表面には金粒子はほとんど結合しなかったが、維管束鞘葉緑体の破断面では金粒子が高密度で観察された。抗体反応のために強固定を行うことができないので微小管は固定されず、抗チューブリン処理では金コロイドは細胞質に分布した。維管束鞘を持たず、Kranz細胞が表皮下2層目に形成される多肉質のC_4植物オカヒジキについて、Kranz細胞の形成過程を光顕と電顕で観察した。並層分裂によって葉肉細胞とKranz細胞が、またKranz細胞と貯水細胞の最外層が分化するが、Kranz細胞は葉肉細胞よりも遅れて分化が完了する事が明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] Maeda, E.: "Leaf anatomy of patchouli (Pogostemon patchouli) with reference to the disposition of mesophyll glands." Japanese Journal of Crop Science. 66 (2). 307-317 (1997)
• [文献書誌] Matsui, R.: "Production of intergeneric hybrid calli from C_3 and C_4 species of Amaranthaceae through protoplast fusion." Japanese Journal of Crop Science. 66 (3). 456-465 (1997)
• [文献書誌] Maeda, E.: "Ultrastructure of antipodal cells of rice before anthesis with special reference to concentric configuration of endoplasmic retucula." Japanese Journal of Crop Science. 66 (3). 488-496 (1997)
• [文献書誌] Matsui, R.: "Ultrastructure of fusion product between protoplasts from C_3 and C_4 species of Amaranthaceae." Plant Production Science. 1 (1). 67-74 (1998)
• [文献書誌] 谷口 武: "植物保護の事典" 朝倉書店, 509 (1997)