ミズバショウの花の細胞顆粒について : 呼吸に関する基礎的研究の一つとして
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(2) . ＶＯ１ ，２３ ．１ ， Ｎｏ. ｉ ＩＣ） ｉ ｔ ｉ ｔ ｏｎ ｌ ｔｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａ ｏｎ （Ｓｅｃ ｌ ｏｆ Ｈｏｋｋａｉｄｏ Ｕｎｉｖｅｒ ｓ Ｊｏｕｒｎａ. Ｓｅｐ ｔ ｒ ｌ９７２ ｅｍｂｅ. ミ ズバ ショ ウ の花 の細胞 穎粒 につ いて美 －－呼吸に 関する 基礎的研究の 一つと して～－－. 桑. 山. 弥 寿 男. 北海道教育大学岩見沢分校家庭科教室. 佐. 藤. 直. 樹・宇 佐美. 正一郎. 北海道大学理学部植物学教室. 考の２ Ｓｐａｄｉｘ ｉ 〇ｎ ｔｈｅ ｐａｒｔ ｎ 乙ｙｓにあす ｃｕｌａｔｅ Ｇｒａｎｕｌｅｓ ｉ ｉ － Ａ Ｂａｓ ｃ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｒｅｓｐｉｒａｔ・ｏｎ－－ Ｙａｓｕｏ ＫＵＷＡＹＡＭＡ ｉ ｉ ｄｏ Ｕｎｉｖｅｒ ｔ ｏｎ ｓ ｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔ Ｄｅｐａｒ ｚａｗａ Ｂｒａｎｃｈ ｔｍｅｎｔｏｆ Ｈｏｍｅ Ｅｃｏｎｏｍｉ ｃｓ ， Ｈｏｋｋａｉ ，ｌｗａｍｉ Ｕ ｈ ｈ ｉ Ｓ Ｉ Ｓ ｄ Ｓ ＡＭ ｉ ｋ Ｎａｏ ｉ ＡＴｏ ａｎ ｏｃ 工ｏ ｉ ｄｏ Ｕｎｉｖｅｒｓ ｔ ｉ ｙ ｔ Ｄｅｐａｒ ｔ ｅｎｃｅ ｔｍｅｎｔｏｆ Ｂｏ ａｎｙ ｙ ｏｆ Ｓｃ ， Ｈｏｋｋａｉ ，Ｆａｃｕｌ. Ｓｕｍｍａｒｙ ｉｏｎ ｗｅｒｅ ｍａｄｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐａエ ー ｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉ ｆｕｇａｌ ｆｒａｃｔ ｉｏｎａｔ ｃ ｏｂｓｅ工ｖａｔ Ｃｅｎｔ ｉ ｃｒｏｇｒａｐｈｉ ｒ ｄ ｉ ｆ ｉ ｉ ｈ ｉ ６ ｔ ｎ ｅ ｔ ｃ ａ ｈ ｈ ｈ ｉ ｏ ｅ ｒ ｃ ｌ １ ａ ｒ ａ ｃ ｓ ｄ ｉ ｃ ｃ ｙ ｅ ｃ Ｌ ｆ 履 ね ａ ｓ ｅ ｉ ａｖ ” ｓｐａ ｘ ｃｅ ｓ ｗ ｃ ｐ ｔ ｃｕ１ａｔｅ ｇｒａｎｕ．ｅｓ ｉｎ ｙｓｃ ｉｏｎ， ｒａｔ ｒｅｓ ｉ ｓｔａｎｔ ｒｅｓｐｉ ｌ ｉｏｉ ｓ ｂｙ ・ ｓ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｃｅｌ ｔａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｓｕｓｐｅｎｓ Ｓｔａｒｃｈ ｇｒａ ｉｎｓ ａｎｄ ｃｈｌｏｒｏｐｌ ａｓｔ ｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｃｉｐｉ ｔａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｉ ｄ ｔ ａ ｗｅｒｅ ｐｒｅｃｉｐｉ ｆｕｇａｔ ｔ ｏｆｔｈｅ ｍｉ ｉｏｎ ａｔ ５００ｘｇ ｆ ｉ ｏｃｈｏｎｄｒ ｓ ｏｒ ｌｏ ｍｉｎｕｔｅｓ ｃｅｎｔｒ ， ａｎ ｍｏ ｉ ２ ０ ｔ ｆ ｉｏｎ ａｔ １５０ ｆｕｇａｔ ｏｏ ｘｇ ｏｒ ｍ ｎｕ ｅｓ ｄ ｂ ｃｅｎｔｒｉ ， ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｎａｔａｎｔ 賃ｕｉ. ｙ ， ｉｏｉ ｌ ｌ ｌ ｓ ｏｆ ｓｓｈｏｗｅｄ ａｂｕｎｄａｎｔｓｅｃｔ ＡＩ １ ｏｆｔｈｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ ｏｆｔｈｅ ｓｐａｄｉｘ ｃｅ ｌ ｌ ｉｏｎｓ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｓ ｉｎ ｃ ｅ ｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｐａｒｔｓ ｉ ｔｏｃｈｏｎｄｒ ｅｃｔｒｏｎ ｍｉ ｃｒｏｇｒａｐｈｓ ｓｈｏｗｅｄ ｓｅｃｔ ａ ｍｉ ． Ｅ１ ｆ ｄ ｉ ａ ｈ ｆ ｉ ｉ ｒ ｆ ｈ ｌ ｌ ｔ ｔ ｓ ｉ ｉ ｏｗｅ ｕ ｅ ｄ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ｓ ｓ ｓ ｅ ｏ ， ａｎ ｓｅｃｔｏｎｓ ｏ ｏｆｔｈｅ ｓｐａ ｘ ｓｅｃｔｏｎｓ ｏ ｓｔａｒｃ ｇｒａｎｓ ｎ ｃｅ ｓ ｏ ｎｎ ， ｉ ｉ ｃｕｌｕｍ ｉ ｃ ｒｅｔ ｅｎｄｏｐｌａｓｎ・ ｎ ｓｏｍｅ ｃａｓｅｓ．. ｉｏｉ ｌｙ ｉ Ｅｓｐｅｃｉ ｔｈ Ｃｙａｎｉｄｅｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ， ｓｏｎ．ｅ ｎａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｇｒ＆ ］ ｗｉ ａｌ ｎ ｃｏｎｎｅｃｔ ｌ ｌ ｓｃｕｓｓｅｄ， ｎｕｌｅｓ ｉ ｓ ｗｅｒｅ ｄｉ ｎ ｔｈｅ ｓｐａｄｉｘ ｃｅ. 緒. 言. ミ ズバ ショウの花の呼吸 が青酸 や 一酸化炭素によ って阻害されないだけでなく， その酸素吸収量 ） ま た 遠 心 分 離 に よ る こ の 花 の ミ トコ ン ド が か え っ て 増 大 す る こ と に つ い て は す で に 報 告 した１ ， ．. ） この特異的な呼吸は通常の電子伝達系のほか リア分画について も， 青酸無阻害呼吸が示された２ ．. ４ ） に， あ る 種 の ｂ 型 チ トク ロ ー ム が 関 与 す る こ と に よ っ て 営 ま れ る こ と が 推 定 さ れ ， さ らに， こ の ） ｂ 型 チ トク ロ ー ム は ミ ズバ シ ョ ウ の 花 か ら精 製 さ れ 結 晶 化 さ れ た５ ． 美 宇佐美正一郎教授還暦記念論文.
(3) . 第２３巻 第１号. 北海道教育大学紀要 （第２部 Ｃ）. 昭和４７年９月. ヒ トをふくめて生物の酸素呼吸は， 青酸などいわゆる呼吸毒によ って阻害を受けるのが一般であ る．. われわれは， 呼吸生理学の一つの基礎的研究過程として， このような特異的呼吸機作をもつミズ バ ショウの花の細胞顕粒について， 遠心分離によるその分画と電子顕微鏡による観察とについてこ こに報告する． 材 料 と 方 法 ｒ Ｚ 北 海 道 に 自 生 す る ミ ズバ シ ョ ウ （Ｌｙｓ ｔ ） の， 萄 が 開 き 花 穂 の 表 面 ｃ霧Ｚの２ ｃの７ ２ ｚ ｓ魂 のＧＢ ７ ２ ｓｅ ｓｃｈｏｔ. に規則正 しく並んでいる一つず つの花からはおしべの突出する以前の時期の， 花を材料とした， 遠心分離による願粒分画のためには， 花穂か ら花の部分のみをそ ぎとり， ほぼ同重量の！ 蓉砕液を 加え， ホモ ジナイザーを使用 して氷冷 しなが ら磨砕 し， 綿布を通した櫨液を遠心分離 した． 磨砕液 ２５ Ｍ 庶 糖・０ ｌｍＭ ＥＤＴＡ・０ の 組 成 は，０ ｌ ｍ Ｍ ＭｇＣ１ ０２ Ｍ ア ス コ ル ビ ン酸・０ ０２ Ｍ 燐酸緩衝 ・０ ． ． ． ２ ， ．. 液. ８ ｐＨ ７．. と した． また， 順粒の細分のために， ４０％～１０％の庶糖密度勾配を用いた．. 各 種 順 粒 の 同 定 の た め に は， 光 学 顕 微 鏡 に よ る 観 察， ヨ ー ド・ ョ 【 ドカ リ 液 や ヤ ヌ ス ・ グリ ー ン Ｂ 液による染色性 色素抽出による分光分析等のほか 電子顕微鏡による観察をおこなった ， ， ．. 花の各組織の電 子顕微鏡による観察のためには， １ ％四酸化オスミウム固定のうえ， メ チル・メ タ ア ク リ レー ト ３：ｎ－ブチ ル ・メ タ ア ク リ レー ト ７ の 樹 脂 に 包 埋 し， 切 片 を 作 製 した ，. 結 果 と 考 察 ミ ズ バ シ ョ ウ の 花 を 磨 砕 し綿 布 を 通 した 櫨 液 を ５００ｘｇ ， １０ 分 間 の 遠 心 分 離 に よ っ て， 第 １ 図 に 示 した よ う な， ４層 の沈澱物がえ られた． 下層か ら黄緑色の細胞塊・細胞壁層， 黄色の花粉層， 白. 色の澱粉； 顧粒層， および， 薄緑色の葉緑体層であ った． これらは光学顕微鏡による観察で確められ 澱 粉 野 粒 に つい て は ヨ ー ド・ ヨ ー ドカ リ 液 に よ る 染 色 性か ら も 確 か め ら れ た． ま た， 葉 緑 体 に つ い て は ア セ ト ンに よ る 色 素 抽 出 の う え 分 光 分 析 を お こ な い， ク ロ ロ フ ィ ル ａ お よ び ｂ の存在を確認. した． ５００ｘｇ ， １０ 分間の遠心分離上燈液について， 遠心力をさらに増加させてゆくと， 葉緑体破 ｏｏｏｘｇ 片 と と も に ミ ト コ ン ドリ ア が 沈 澱 層 に あ らわ れ， １５ ， ， ２０ 分 間 の 遠 心 分 離 で ミ トコ ン ドリ ア は ほ と ん ど沈 澱 した． そ して， そ の 上 澄 液 は 透 明 帯 赤 褐 色 と な っ た， ミ トコ ン ドリ ア に つ い て は，. ３. 彫彩 ０分間の遠心 第１図 ５００ｘｇ ，１ 分離による沈澱層およ び上澄液 １ ． 細胞塊・ 細胞壁層 ２ ． 花粉層 ３ ． 澱粉駅粒層 ４ ． 葉緑体層 ５ ， 上澄液. ０ｘｇ 第２図 ５０ ， １０分間上澄液の ５ ００ＯＸｇ ， ， １０分間沈澱物の ４０％～１０％庶糖 密 度 勾 配 １ （ ） ０ｏｘｇ ミ ， ， ６０分間遠心分離 による分画 １ ， 澱粉順粒 ２ ． 葉緑体破片および ミト コ ン ドリ ア. ３ ． 上層. 第３図 ミ ズバツョウの花の模式図 １ ． 花被 ２ ． めしべ ３ ， おしべ ４ ． 花の基部.
(4) . ｌ Ｖｏ ，２３ ．Ｉ ， Ｎｏ. ｉ ｉｏｎ （ Ｓｅｃ ｉ 工Ｃ） ｌｏｆ Ｈｏｋｋａ ｉｄｏ Ｕｎｉｖｅｒ ｔ ｔ ｔ Ｊｏｕｒｎａ ｓ ｏｎ ｌ ｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａ. ー 総燕滴 ≦－－－－－－／ム 津. １ ． 花被の表面部分. Ｓｅｐｔ ｅｍｂｅｒ ｌ９７２. . ２ ， 才だ被の中央部分. ； 愛ミ ； 暮〆繊麗， ３ ． めしべの先端部分. ４ ， めしべの中央部分. ５ ． 花粉の表面部分. ６ ， 基部の部分. 第４図 ミズバショウの花の各組織における細胞顎粒 ｃ：葉緑体， ｅ： 小胞体，・ ・ １： ミトコンドリア， ｓ： 澱粉順粒. .
(5) . ▲ ン 第２３巻 第１号 万 ． ヤ ヌ ス ・ グリ ー ン Ｂ. － 、 旭 日 学紀要 北海道教育大 子か. ２口 Ｃ） （第２部. 昭 和 ４７ 年 ９ 月. 液による染色性か ら確か められた ，. ま た， ５００×ｇ ｏｏｏｘｇ ， １０ 分間 の 遠 心 分 離 上 澄 液 に つ い て， ５ ， ， １０ 分 間 の 遠 心 分 離 を お こ な い，. 沈澱する願粒を細分するために， ４０％～１０％の庶糖密度勾配を用いて１ｏｏｏｘ ｇ ， ， ６０ 分間の遠心分 離をおこな った， その結果， 下層に少量 の混在していた澱粉頭粒 中間層に葉緑体破片と ミトコン ， ドリ ア， そ して， 上層は淡黄褐色の層とは っきり分離した （第２図） この上層にはミ トコ ンドリ ． ア破片が含まれると考えられる また 庶糖密度勾配遠心分離をくりかえすことにより顎粒の精製 ， ， が 可能と考え られる ， 遠心分離による顎粒分画の実験により ミズバ ショウのこの時期の花の組織には すくなくとも ， ， 澱粉願粒， 葉緑体， およびミトコンドリ アの存在が明らかである 各顎粒とも磨砕および綿布櫨過 ． 等の過程で破損される可能性が充分にあり 核についてはとくにその可能性が大きいと 考 え ら れ ， る． ま た， こ の 実 験 で は 確 認 さ れ る に 到 っ て い な い が ミク ロ ソ ー ム の 分 画 の た め に は こ の 実 験 ， ，. で用いたよりもさらに大きな遠心力を必要とすると 考えられる ． それぞれ の顎粒の細胞内での存在を確認するた めに 花の各部 分について電子顕微鏡による観察 ， を おこ な っ た． ミ ズバ シ ョ ウ の 花 の 一 つ を 模 式 的 に あ らわ した の が 第 ３ 図 で あ り 花 被 め しべ ， ， ， お しべ， およ び， 花 基 部 か ら な っ て い る ． 第 ４ 図 １ ～ ６ の す べ て に 共 通 して み られ る よ う に ミ トコ ン ドリ ア は 観 察 した す べ て の 細 胞 に 見 ，. 出された． 花の表面部分， すなわち第４図１および３には葉緑体が見出され 花の内部 すなわち ， ， 第４図２ ） は他の部分とは異なっ ， ４および６には澱粉顎粒が見出された． また， 花粉 （第４図５ て， その構造は 密であり， その表面は突 起でおおわれ さらに粘膜をもつようであった 第 ４図４ ， ． には小胞体が認められた． 花被の表面部分 （第４図１ ） にみられた葉緑体は ラメラ構造が未発達であり， 未成熟の段階にあ る葉緑体と考え られる これに比して め しべ の先端部分 （第４図３ ） にみ られた葉緑体は成熟度 ． ， の， よりすすんだ段階にあると考え られる 澱粉類粒については 澱粉がその顎粒のほとんどを占 ． ， める状態にはなく， 消費されつつあることを示すように考え られる ミトコ ンドリアは認め られた ．. す べ て に つ い て， そ の 内 部 は 密で な く ま た 動 物 細 胞 で み られ る よ う な は き り と した ク リ ス っ ， ， ， テ の 発 達 が 認 め られ な い． こ の こ と は ズバ ミ シ Ａ ウ と 同 科 で る あ と こ ろ の ”〃” の花の電子顕 ョ ， ） に お い て も 同 様 で あ る そ して こ の こ と は 分 画 時 な どに お い ミ 微 鏡 に よ る 観 察６ て トコ ン ドリ ア ． ，. の破損をもた らしやすいと考えられる ， ミ ズバ シ ョ ウ の 花 の ミ トコ ン ドリ ア 分 画 の 呼 吸 が 青 酸 無 阻 害 で あ り２ ） ま た こ の 分 画 が ｂ 型チ ， ，. ）こと さ らに この花の各部分とも青酸無阻害呼吸を示 し１ トクロームの 強い吸収帯を示す３ ） 各 ， ， ， 部分すべての細胞にミトコ ンドリアが見出されたこと等か らみて 自動酸化能をもち青酸不感受性 ， の ｂ 型 チ トク ロ ー ム が ミ トコ ン ドリ ア に 存 在 す る 可 能 性 は 強 い と 考 え られ る ，. 摘. 要. 青酸によ って阻害されない呼吸機作をもつミズバ ショウの花の細胞顎粒について 遠心分離によ ， る細胞顎粒の分画と， 電子顕微鏡による観察とをおこなった ． 澱粉 顎 粒 と葉 緑 体 は５００ｘｇ ００ＯＸｇ ， １０ 分 間 の 遠 心 分 離 で 沈 澱 し， ミ トコ ン ドリ ア は １５ ， ， ２０ 分 間. の遠心分離でそのほとんどが沈澱した ． 観察したす べての細胞に多くのミトコ ン ドリアが見出され た 花の表面部分の細胞には葉緑体が ， ， そ して， 花の内部の細胞には澱粉 顎粒 が見出され， ほかに小胞体が認められた ．.
(6) . Ｖｏｌ ．Ｉ ．２３ ， Ｎｏ. ｉｏｎ ｌＩ Ｃ） ｉ ｔ ｔ ｄｏ Ｕｎｉｖｅｒ ｉ ｉ ｔ ｏｎ （Ｓｅｃ ｌｏｆ Ｈｏｋｋａ ｓ Ｊｏｕｒｎａ ｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａ. Ｓｅｐ ｔ ｒ ｌ９７２ ｅｍｂｅ. この花の細胞類粒について， とくに青酸無温 害呼吸との関連において考察 した． 本研究をおこなうにあたり， 高橋昭 一郎氏および八木正己 氏に実験上の援助をいただいた． 記 し て深く謝意を表す． 献. 文 １ ） ２ ） ３ ） ４ ） ５ ）. １９ ６０ ＩＢ ） ， 桑山弥寿男・宇佐美正一郎： 北海道学芸大学紀要 （第二部） ， １８（ ， １１‐ １ ９ ６ １ ３ ７ ５（ ） ４ ． 桑山弥寿男・庄貞行・宇佐美正一郎： 植物学雑誌， ７ ， １９６２ 工 １３‐ＩＢ，６９ （ ）， ｉ １ ｉ Ｋｕｗａｙａｍａ ， Ｙ．：Ｊ ， Ｈｏｋｋａｉｄｏ Ｇａｋｕｇｅｉ Ｕｎｖｅｒｓｔｙ （ ）， １ ９６８ ） ． 桑山弥寿男： 北海道科学研究費自由課題による研究報告書， １０ ，９９（. ｉ Ｓａ ｐｔ ｔ ， ｏ ，：ｉｎ ｍａｎｕｓｃｒ ，Ｓ ，ａｎｄ Ｕｓａｍｉ ， Ｋｕｗａｙａｍａ ， Ｙ． ， Ｎ． １９６１ ） ６ ４１４ （ １ ２ ３ Ｂ ‐ Ｅ ｔ Ａ Ｊ ｈ Ｊ ｄ Ｃ ｏ ｘ ６ ． ｐ ｎ ： ｍ ａ ） Ｓｉｍｏｎ， Ｅ，Ｗ， ａ ａ ｎ ． ． ， ， ｐ ． ， ， ． ，. （ヱ８）.
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