走査型電子顕微鏡による減数分裂の観察
鈴木晶子・高橋正道 〒760 高松薄幸町卜・1香川大学教育学部生物学教室Scannlngelectronmicroscopyofmeiosisinhigherplantcells．
AkikoSuzuKI＆MasamichiTAKAHASHI，BiologicalLaboratorγ，Fbcultγqf
丘ば弘Cα左乙or乙，瓜堵α∽αU花よuer5乙とγ，乃ゐαmα吉S弘760，舟α花 のだろうか，染色体の様子ほどうであろうか。 観察の紆果，大変興味深い像が得られたのでこ こに報告する。材料と方法
材料として，ムラサキツユクサ（7ナαdeざCαS花￡￡α rヴ仲方αRaf．）の花芽のできはじめから，花が咲 くまでの荊を用いた。 採集後すく叩こFAA溶液（ホルマリン：酢酸： 70％ユタノ・−ル＝0．5：0．5：9）で固定し冷暗所 に保存した。−・通りの採集を終えてから，試料 をエタノールにて脱水した。2号ゼラチンカプ セルにエタノ・−ルとともに，空気が入らないよ うに試料を1個ずつつめ，液体窒素で凍結し， 割断を行った。割断後の試料は臨界点乾燥した あと，サンプル台にセットし，白金−パラジウ ムにてコ・−ティソグした。 観察は，走査型電子顕微鏡（HitachiS−800） で行った。減数分裂の各時期を特徴づけるよう な断面については，顕微鏡写真を撮影した。 結 果 観察の結果とらえられたのは，第一分裂前期 第一分裂後期，第一・分裂終期（第二分裂前期） 第二分裂終期であった。 ＜第一分裂前期一＞ 染色質が染色糸になり，さらに染色体に変わ り，仁や核膜が消失するまでの期間が第一分裂 は じ め に −・般に有糸分裂が行われる際には，中期に凝 色体が赤道面に並び，紡錘糸がその動原体に付 着し，それに引かれるように両極に染色体が分 かれると言われている。これは，光学顕微鏡や TEM（透過型電子顕微鏡）による観察をもとに 出された報告であり，様々な写真や囲が示され ている。また，これを裏付けるような生化学的 な研究も多く行われており，今日ではこの考え ほ深く浸透している。 今回，以上のことを念頭において走査型電子 顕微鏡（SEM）を用いて，ムラサキツユ・クサ （升αdescαぶ花とiαrq／ね鴛αRaf．）の花粉が形成さ れる時の減数分裂を観察した。走査型電子顕微 鏡（SEM）の特徴は，第一龍三次元的解析が可 酪であり，従来の顕微鏡のように平面的ではな く立体的な像をとらえることができる。第二に 今回用いたのは電界放射型走査型電子顕微鏡な ので，超高分解能の像が得られる。さらに凍結 割断法（田中，1976）が考え出されることで細 胞の表面だけでなく，細胞内部の観察も可能に なった。このような特性をもった走査型電子顕 微鏡で細胞分裂の微細構造学的な研究がなされ た例は少ない。 観察の際に．着目したのほ，第一分裂中期から 後期にかけての染色体と紡錘糸の関係である。 いったい，紡錘糸は動原体だけに付着している ー53−く第一分裂後期＞ 二価染色体が赤道面に並び，紡錘体を形成す る中期を経て，後期に入る。紡錘体ほ，微小管 からつくられた紡錘糸が両極と染色体をつなぐ ことによって出来ている。その紡錘体内の紡錘 前期である。染色体は初めはビーズが連なった ような状態で，この頃は虻だ仁が確認できる（囲 1）。やがてなめらかな糸状に変わり，だんだ ん太くなっていく。この時期になると，仁も核 膜も消えている（囲2，図3）。 図1．第一分裂前期．核膜，仁が確認できる．×5，000 図2．図3．第一分裂前期．核膜，仁が消失し染色体が太くなっている． 図2 ×4，200， 囲3 ×5，000 図4．第一分裂後期の染色体．2本の染色分体から成っている．×17，000 −54−
糸に添うようにして染色体が移動するのが後期 が移動して行く極側から多数の紡錘糸がのびて である。移動の際の染色体は2本の染色分体か いる。反対の極からも少数ではあるが，紡錘糸 ら成っている（図4）。 がのびているのがわかる。その付着部は動原体 染色体と紡錘糸との関係についてだが染色体 だけではなく，染色体全体であるように見受け 図5．第一分裂後期．染色体に紡錘糸が付着し両極に移動していく様子がわかる．×8，500 −55−
られる（図5，図6）。 は紡錘糸につきあげられたような状態で両極に ＜第一分裂終期＞（第二分裂前期） 存在しているのがわかる（図7）。染色体の位 染色体が両極に分かれて，細胞板が形成され 置は細胞板と細胞端の中間部ではなく，細胞端 二個の娘細胞になる時期が終期である。染色体 に偏っている。この時にも紡錘糸ほ染色体全体 図6．第一分裂後期．×4，300 図7．第一分裂終期．細胞板によって2個の娘細胞に分かれている．×4，300 図8．第一分裂終期の細胞板．×11，700 図9．第二分裂終期．4個の娘細胞に分かれている．×3，300 −56…
も少数ではあるが紡錘糸が付着している様子が 確認できる。また，図7で染色体が両極に押し やられたようになっていることをあわせて考え ると，動原体微小管が動原体の部分だけを引っ 張っているのではなく染色体全体を引っ張って いる可能性がある。 次に細胞板形成に注目すると，細胸板は極 微小管の残存物がゴルジ小胸と融合してできる といわれている。図7，図8からゴルジ小脇ほ 確認できないが，極微小管が融合してこいるよう な様子ほみられる。よって今までになされた化 学的な報告と実際の像ほ一・致していると考えて もよいようだ。またRusselletal．（1989）ほ 樹脂除去法を用い，細胞板が形成される過程を 走査型電子顕微鏡で観察した結果を報告してお り，今回の結果が一卜致している。 これまで述べてきたことは形態的な面からと らえた推測であり化学的な根拠ほないが，有糸 分裂を分子レベルから再び巨視的なレベルでと らえた点で意義があると思われる。今後，有糸 分裂についての諸現象（核膜消失の様子や染色 体形成の様子など）を解明するために走査型電 子顕微鏡が有力な手段になるだろう。 摘 要 高等生物の有糸分裂を立体的にとらえるため ムラサキツ・ユ・クサ（了「mdeざCαS花とiαr甲種芳αRaf．） の花粉母細胞の減数分裂を，走査型電子顕微鏡 （SEM）を用いて観察した。その際染色体と紡 錘糸の関係に着目した。 観察の結果，第一分裂中期から後期にかけて の染色体の移動の様子がみられた。染色体ほ紡 錘糸に引かれるように両極に移動している。そ の主な接点ほ確かに動原体だが，それ以外にも 染色体と紡錘糸が付着している部分が確認され た。さらに第一分裂終期の像から，染色体は細 胞の中央部から紡錘糸によって押し上げられて いるような様子もみられた。 以上のことをもとに形態的観点だけからとら えた場合，染色体の移動は動原体部分だけが紡 錘糸に引っ張られて起こっているとは考えがた い。染色体は全体がひっばられ さらに細胞の に付着している（図7）。 細胸板は細胞のちょうど中央に形成されてい る。細胞板は中心部からつくられ，だんだん周 囲に広■が、つている。その部分に．着目してみると 紡錘糸が互いにつながりあうことで構成されて いるようだ（図7，図8）。 ＜第二分裂終期＞ 染色体が，ニイ国の娘細胞内でさらに．わかれて 細胞板が形成され，四個の娘細胞となるのが第 二分裂終期である。染色体は再び染色質に変わ るため，第一分裂前期でみられたようなど・−ズ 状に．なっている。核膜や仁も現れ，細胞板は細 胞壁に．変化してし、る（図9）。細胞壁と核膜の 間にある球状の物質は，デソプソ粒や脂肪粒と いった同化物質である。 考 察 高等生物における有糸分裂についての研究ほ かなり詳しく行われている。麟徴鏡によって形 態的変化がとらえられて以来，そのしくみを解 明するべく生化学的な研究や分子レべ′レ での解 析が進んでいる。その結果として紡錘糸と染色 体について出されている報告は，以下のようで ある。 染色質が染色体に．変化している問に，核膜の 外部では細胞質微小管から紡錘体が形成され始 めている。核膜が消えると，紡錘体を構成して いる紡錘体微小管が核の領域に入り，その一周； が染色体の動原体に付着する。これを動原体微 小管といい，残りを極微小管とよぶ。動原体微 小管ほ各染色体の2つの染色分体からたがいに 逆方向にのびており，紡錘体の両極に向かって 染色体を引っ張っている。その力が等しいため 染色体は中期に赤道面上でつりあいの位置にあ る。その後，動原体が分離し動原体微小管が短 くなることで染色分体ほ両極に移動していくと 言われている。 これを今回の観察結果と照らし合わせてみる と，必ずしも叫・致していない点が認められた。 図5，囲6に見られるように，染色体には紡錘 糸が付着している。動原体らしき部分に．は確か に多数の紡錘糸が付着しているが，それ以外に ー57−
中央部から紡錘糸に押されて両極に移動してい るのではないかと推定される。
文 献
Russell，S．D，G．W．SeroutandD．M．Hurd．
