被子植物の重複受精についての超微形態学的及び分子細胞学的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640646
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 黒岩 晴子 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (50313200)
• キーワード: 被子植物 / Pelargonium zonale / 重複受精 / アミロプラスト / 受精卵 / 巨大ミトコンドリア

研究概要

本研究の目的は、被子植物の受精について、重複受精後卵細胞が第一分裂するまでの卵細胞の変動を細胞学的に捉えることである。ゼラニウム(Pelargonium zonale)の開花2日目の、柱頭が回裂した花にhand-pollinationし、受粉後24時間までの胚嚢を2〜3時間毎に固定し、テクノビット-DAPI法と電子顕微鏡法で観察して次の結果を得た。ゼラニウムの未受精卵は珠孔側に大きな液胞があり、細胞の合点側にchromatinがほとんどdisperseした大きな核を含む細胞質が占めている。核の周辺部には多量のDNAを含む巨大ミトコンドリアと、多量のデンプンを含む色素体が約45個ずつ散在している。受粉後3時間で花粉管は一方の助細胞に入り2つの精細胞を放出し、5〜6時間で精細胞と卵細胞の核とのsyngamyが観察される。卵細胞は次第に縦長になり、受粉後7〜10時間で液胞は核の周辺部に移動し、やがて卵核は細胞の中央への移動を開始する。12〜15時間で液胞が消失し、18〜20時間で核の分裂が始まる。この過程で巨大ミトコンドリアは次第に変形し、分断され、第1分裂時には数百の小さい球形のミトコンドリアになる。一方アミロプラストも受粉後10時間でデンプンが消失し、ほとんどチラコイドの無い色素体に変換する。この様に受粉後24時間以内で卵細胞のオルガネラが大きく変動し胚発生に備えることが明らかになった。電子顕微鏡での観察では、細胞質のリボソーム、oil drop、ゴルジ体の未受精卵における不活発な状態から、受精後第一分裂に至るまでの間に、ERの発達、多量のoil dropの集積、ゴルジ小胞の発達、ミトコンドリアの分裂、アミロプラストのデンプン消失と原色素体への変換等、短時間の間に急激に進行した。また第一分裂による2つの細胞へのオルガネラの分配が、不均等に行われることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] Suzuki,L. et al.: "A zygote-specific protein with hydroxyproline-rich glycoprotein domains and lectin-like domains involved in the assembry of the cell wall of Chlamidomonous re."J.Phycol.. 36. 571-583 (2000)
• [文献書誌] Saito,C., et al.: "Unequal distribution of DNA-containing organelles in generative and sperm cells of Erythrina crista-galli (Fabaceae)"Sexual Plant Reproduction. 12. 296-301 (2000)
• [文献書誌] Nagata,N. et al: "Unique positioning of mitochondria in developing microspores and pollen grains in Pharbitis nil : mitochondria cover the nuclear surface at specific developmental stages"Protoplasma. 213. 74-82 (2000)
• [文献書誌] Kuroiwa T., et al: "Inheritance of cytoplasmic traits-embryological perspectives"Kluwer Academic Publisher. (in press).
• [文献書誌] Inada,N., et al.: "Senescence in the nongreening region of the rice (Oriza sativa) coleoptile"Protoplasma. 214. 180-193 (2000)
• [文献書誌] 黒岩晴子: "朝倉植物生理学講座第4巻「成長と分化-受粉と受精」(福田裕穂 編)"朝倉書店(刊行予定).
• [文献書誌] 黒岩晴子: "ハンドブック生物学データ集「植物の発生・成長・分化-発生」"朝倉書店(刊行予定).