も も q
サ ワ ガ ニ 精 子 の 微 細 構 造
川崎医科大学解剖学教室 佐 藤 國 康 （昭和51年9月30日受理） FineStructuresofSpermatozoafromtheCommon Fresh-waterCrabs,酌ｵα籾o"(Ggo＃"〃""sa)de"αα"' KuniyasuSATOH D"αγか"e"ZqfA〃αｵowZyKn"asα彫Mも"cα／､S℃〃ooJ K〃γas〃疏j701-01,J"α〃 （陸“"ga0〃鉈が.30,1976) 57サワガニの雄および雌から得た精子を電子顕微鏡，走査電子顕微鏡および細胞化学的に光学
顕微鏡で観察した。精子は半球形をしたacrosomalcomplex,コップ状の核と核由来の
nuclearprocessesから作られ，その表面は限界膜で包まれている。先体はその中央部に多数
のmicrotUbulesを含む中心孔を持ち’頭部に非常に電子密度の高い先体蓋(acrosomallid)
をかぶっている。先体はPAS反応により強く染色されるが，中心孔は同反応に陰染色性を示
す。核はacrosomalcomplexの近くにvacuole,convolutedmembranesを有し，内層
部の核質は微小な頚粒状であり，表層部およびnuclearprocessesでは繊細な繊維状，管状
の構造を示す。また雄のカニより得た精
いるが，雌からの精子はcapsuleを持
子は中等度の っていない。 電子密度をもったcapsuleで包まれてSpermatozoafrommaleandfemalecommonfresh-watercrabswereobserved
w
i
t
h
e
l
e
c
t
r
o
n
a
n
d
s
c
a
n
m
n
g
e
l
e
c
t
r
o
n
m
i
c
r
o
s
c
o
p
e
a
n
d
w
i
t
h
l
i
g
h
t
m
i
c
r
o
s
c
o
p
e
b
y
c
y
t
o
c
h
e
m
i
c
a
l
m
e
t
h
o
d
s
.
T
h
e
s
p
e
r
m
a
t
o
z
o
o
n
c
o
n
s
i
s
t
s
o
f
a
h
a
l
f
s
p
h
e
r
i
c
a
l
a
c
r
o
s
o
m
a
l
c
o
m
p
l
e
x
,
a
c
u
p
-
s
h
a
p
e
d
n
u
c
l
e
u
s
a
n
d
i
t
s
d
e
r
i
v
a
t
i
v
e
s
,
n
u
c
l
e
a
r
p
r
o
c
e
s
s
e
s
.
T
h
e
o
u
t
e
r
surfaceofeachspermatozooniscoveredwithalimitingmembrane.Theacrosome
c
o
n
s
i
s
t
i
n
g
o
f
e
l
e
c
t
r
o
n
-
d
e
n
s
e
s
u
b
s
t
a
n
c
e
h
a
s
a
c
e
n
t
r
a
l
c
a
n
a
l
c
o
n
t
a
i
n
i
n
g
m
a
n
y
m
i
c
r
o
t
u
b
u
l
e
s
i
n
i
t
s
c
e
n
t
r
a
l
p
o
r
t
i
o
n
a
n
d
i
s
c
o
v
e
r
e
d
w
i
t
h
a
n
a
c
r
o
s
o
m
a
l
l
i
d
o
f
h
i
g
h
e
l
e
c
t
r
o
n
d
e
n
s
i
t
y
o
n
i
t
s
h
e
a
d
.
E
a
c
h
a
c
r
o
s
o
m
e
i
s
s
t
a
i
n
e
d
s
t
r
o
n
g
l
y
w
i
t
h
P
A
S
r
e
a
c
t
i
o
n
,
h
o
w
e
v
e
r
t
h
e
c
e
n
t
r
a
l
c
a
n
a
l
c
o
n
t
a
i
m
n
g
m
i
c
r
o
t
u
b
u
l
e
s
e
x
h
i
b
i
t
s
P
A
S
n
e
g
a
t
i
v
e
s
t
a
i
n
b
i
l
i
t
y
.
T
h
e
n
u
c
l
e
u
s
c
o
n
t
a
i
n
s
v
a
c
u
o
l
e
a
n
d
c
o
n
v
o
l
u
t
e
d
m
e
m
b
r
a
n
e
s
n
e
a
r
t
h
e
a
c
r
o
s
o
m
a
l
c
o
m
p
l
e
x
.
K
a
r
y
o
p
l
a
s
m
o
f
t
h
e
i
n
n
e
r
p
a
r
t
e
x
h
i
b
i
t
S
f
i
n
e
g
r
a
n
u
l
a
r
s
t
r
u
c
t
u
l
-
e
s
andthatofthecorticalpartandthenuclearprocessesshowsthinfibrousand
tubularform.Thespermatozoonfromamalecrabencloseswithacapsuleof
moderateelectrondensity,butonefromafemalecrabhasnocapsule.
ー 5 8 佐 藤 国 康 甲殻類の精子の構造に関する研究業績は数多くあり，精子の形は放射状あるいは星形である ことが報告されている。モクズガニ母'"c"g""o""sの精子は桐山(1958),春次(1960) Yasz@zz"7@j(1960)により，その微細構造の観察がなされている。〃0ca"26αγ"SC"γﾙ〃の精子 についてはMoses(1956,1961a,1961b),ザリガニ“瓶6αγ0雄s〃0""z@sの精子について は山本ら(1960),Lee(1964),Yasuzumietal.(1966)の報告がある｡""2ecfess"""s
(Brown,1966),"鋤γOPs"""agibzJs(Chevailliereta1.,1965)の精子の微細構造もすで
に観察がなされている。Chevaillier(1967)は3種の甲殻類すなわち』V:"""e9ibz@s,
勤めαgWγ"s6eγ""αγzﾉ"s,"〃""s？"αg"asの精子を比較観察している。甲殻類の精子は一般に知られる有尾精子と異なり，その前端中央部のよく発達したacrosomalcomplex,これを
とり包むコップ状の核および核の外方に伸びる突起（偽足又は腕）から作られる特異な形であ
ることは上記諸報告に共通していることである。
本研究では未だ報告を見ない純淡水産のカニ，サワガニの精子の構造を電子顕微鏡，走査電
子顕微鏡および細胞化学的方法により観察したのでその結果を報告する。
材 料 と 方 法岡山県御津町で採集したサワガニ助ｵα"20"(Geoｵﾙ〃""s@z)de"""jWHITEの成体の雄の
輸精管および雌の受織内の精子を使用した。カニより採取した輸精管,受精垂を氷冷燐酸緩
衝4％パラフォルムアルデヒド内で細切し，同液で30分間前固定した。燐酸緩衝液で30分間洗
浄後，氷冷燐酸緩衝1％オスミック酸(Millonig,1962)により60分間後固定した。固定後，
エタノール系列により脱水,Luft(1961)の方法に従ってエポンに包埋した。連続超薄切片を作製し，酢酸ウランとReynolds(1963)のクエン酸鉛で二重染色の後，日立HS-9電子顕
微鏡で観察した。上記材料の一部は固定および脱水の後，酢酸アミルに入れ，臨界点乾燥法（高野ら，1974）
により試料を作製し，日立HHS-2R走査電子顕微鏡で観察した。
また精子の塗抹標本を作り，ブァン氏液で固定し,PAS反応,FeUlgen反応を行なって
光学顕微鏡により観察した。 結 果図1および図2に示すようにサワガニの精子は前後に平たく，側方に広がる円盤形である。
前正面からはそれは円形に観察され，その直径は約7.4"mで，前後は約4.3"Inである。そし
て前端中央部に半球形のacrosomalcomplex,このacrosomalcomplexをとり巻くコッ
プ状の核，および核の突起,nuclearprocessesから構成されている（図1,図2,図3)。
両サワガニ精子微細構造 5 9 や ｰ Fig.1.Electronmicrographofalongitudinalsectionthroughaspermatozoonfromamale "ﾒα'加刀,showingthespermatozooncoveredwithacapsule(C).Anacrosome(A)has acentralcanalinvolvingmanymicrotubules(M)andiscoveredwithanacrosomallid. ● Acup-shapednucleus(N)containsalargevacuole(V)involvingconvolutedmembranes (CM).Karyoplasmexhibitsthinnbrousandtubularstructuresinthe･,marginalpal･t.P, nuclearprocesses.×141200. Fig.2.Electronmicrographofacrosssectionofaspermatozoonofa"sda/b7･g"sfroma malecrab.Aring-shapedacrosome(A)issul･roundedbyanucleus(N)containinga vacuole(V)andconvolutedmembranes(CM)Nuclearprocesses(P)andmanymicrotubu-les(M)arevisible.Noteacapsule(C)enclosingthespermatozoon×12,600.
佐 藤 国 康 6 0 r P 今 L l 一 , 1 Ｆ 掌 ｂ Ｎ
Ｍ．
ＩＩ
M A N5
Fig.3．Electronmicrographofalongitudinalsectionofaspermatozoonofaseminal receptaclefromafemalecrab.Thespermatozoonhasnocapsule.Ahalfmoon-shaped acrosomalcomplexissurroundedbyacup-likenucleus(N)andnuclearprocesses(P) Anacrosome(A)containsmanymicrotubules(M)andiscoveredwithahighelectron-denseacrosomallid.V,vacuole.×14,200. Fig．4．Apartofalongitudinalsectionofaspermatozoonfromafemalecrab.Thekaryo-plasmconsistsofnnegranularelementsandthatsofperipheralpartofnucleus(N)and nucleal･process(P)exhibitsthin6brousandtubularform.A,apartofacrosome.CM, convolutedmembranes.×38,100. Fig.5.Acentralpartofacrosssectionofaspermatozoonfromamalecrab.The 一Qbn サワガニ糖子微細構造 6 Z
B￨
− acrosomalcontentsexhibitaninnerreticularstructureandanouteramorphousone. Manymicrotubules(M)andconvolutedmembranes(CM)arevisible．N,nucleus.A, acrosome．×38,600. Fig．6.Scanningelectronmicrographofaspermatozoonfromafemalecrab.Threen
u
c
l
e
a
r
p
r
o
c
e
s
s
e
s
(
P
)
a
r
e
s
e
e
n
・
T
h
e
s
u
r
f
a
c
e
o
f
t
h
e
s
p
e
r
m
a
t
o
z
o
o
n
i
s
r
e
l
a
t
i
v
e
l
y
s
m
o
o
t
h
.
A
cone-shapedprotrusionoftheacrosomallidisvisible(arrow).×12,700.F
i
g
.
7
.
A
n
o
b
l
i
q
u
e
f
r
o
n
t
a
l
v
i
e
w
o
f
a
s
p
e
r
m
a
t
o
z
o
o
n
f
r
o
m
a
f
e
m
a
l
e
c
r
a
b
i
n
a
s
c
a
n
n
i
n
g
e
l
e
c
t
r
o
n
microscope.Acone-shapedprotrusionisseeninthecentralportionofanacrosomallid. Severalnuclearprocesses(P)areseen.×13,000. Fig.8Photomlcrographofspermatozoafromafemalecrab,showingtheacrosomesstainedstronglywithPASreaction.Theonethirdoftheacrosomesshowring-shapedfOrm.
× 7 8 0 ． ” Fig．9．Photomicrographofspermatozoafromafemalecrab,showingthenucleistained withtheFeulgenreaction.Thenucleiaremostlyring-shapeilform.×780. 一−6 2 佐 藤 国 康 acrosomalcomblexは精子内部に丸い半球形であり，円筒状の先体，先休の中心軸を貫通 する直径約1浬mの中心孔および先体蓋(acrosomallid)から構成されている（図1,図2, 図3)。円筒形の先体は電子密度の高い物質から作られ，中心孔をとり巻く内層部では網状構 造，外層部では一様な構造を示す（図1，図5)◎中心孔は電子密度の低い物質で満され,長さ 2.3"rnに及ぶ多数のmicrotubulesを含んでいる（図1,図3)。この1本のmicrotubule
の径は約27nnlあり，周囲の基質よりやや電子密度の高い物質を含んでいる（図5)。先体頭
部を覆う先体蓋はその中央部に前方に突出する小さな円錘形の突起を持ち電子密度の高い2つ
の層から作られている（図1，図3)。外層は非常に電子密度が高く，厚さはほぼ一定で約28
nrnであり，その表面は約12nrnの膜で覆われている。内層はその電子密度は高いが，厚さは 一様ではなく，中心の円錘状突起部では薄く約45nrn,先体に接する部分では約120nmの厚さを有し，辺縁部では薄くなり先体から離れている。先体はPAS反応に強く染まり，環状に
観察されるが,Feulgen反応は陰反応を示す（図8,図9)。また先休中心軸の中心孔の基質
およびmicrotubulesはPAS反応に陰性である（図8)。 核はその表面を電子密度の高い限界膜で包まれ，膜の厚さは約20nmで先体外表而の膜より 少し厚い（図4)。この限界膜は電子密度の低い層を内部に持つ三層構造（図4）を示し， nuclearprocesses表面の膜および上記先体蓋上の膜と連続している（図1,図3)。核質はその内層部では電子密度中等度の順粒状構造であり，表層およびnuclearprocesses内では
細い繊維状，管状の構造を示している（図1，図2，図3，図4)。核とacrosomalcomplex
との境界付近に三日月型のvacuole,convolutedmembraneが観察される（図1,図2)｡
これらの構造は雌のカニから得た精子では退縮的であり，核質と中心孔内基質は境界膜をうし
ない直接接してし畷（図3)。
nuclearprOcessesは切片像では斜断あるいは職断されて観察され，連続超薄切片観察から
はその数は8∼10本であり，核表面の限界膜と連続する膜で包まれる。図6に示すように
nuclearprocessは長い突起で表面は比較的滑らかである。雄のカニより得た精子は図1および図2に示すようにその周囲を約70nmのcapsuleで包
まれているが，雌からの精子はこのcapsuleは見られない（図3)。 考 察サワガニ精子のacrosomalcomplexは半球形であり，その椅造上の特徴から3部分，す
なわち円筒形の先体，先体I￨'心を貫くII'心孔および先休の前端を覆う先休蓋(acrosomallid)
に区別される。この織造はmﾉ""'gc/ess"""s(Brown,1966)の"acrosomalregion''の 構造と酷似している。他の甲殻類,""α”6αγ"SC"γﾙ〃(Moses,1961a,1961b),ザリガニ， mwz6αγ0"9sj"0"""s(II1本ら,1960,Lee,1964,Yasuzumietal,1966)では先体はコ ップ状であり，モクズガニ,"ioc""γノヒZﾒ)0"""s(Imll1,1958,春次,1960,Yasuzumi, 1960）の場合は前方に開いたコップ状であり，サワガニの円筒形とは異なっている。PAS反− ー − 一 ncq サワガニ精子微細構造 6 3 応の結果，精子内で染色されるのは先体であり(Yasuzumi,1960,Brown,1966),サワガ ニではこの円筒形の部分が強く染められるので，他の甲殻類と同様の物質から作られた先体と 考えられる。先体蓋は非常に電子密度の高い外層およびそれより少し電子密度の低い内層から 作られている。この外層と内層はCs"jﾋ"s(Brown,1966)の"Apicalcap''と@<sUbcap zone"に相当する。そして外層はモクズガニEMo""s(Yasuzumi,1960)における
!Idenseband''およびCノ"o""s(Yasuzumieta1.,1966)のC[hornlikeproces3に
類似している。先体蓋の内層はCs"j上加sの<4subcapzone''よりも電子密度が高くしかも 外層と密に接し，一つの蓋状の構造を形成するので，先体蓋の一つの構成員と考える。C s"""sの場合と同じく，サワガニの先体は中心孔をもち，その内に多数のmicrotubulesを有している。この中心孔内の基質とmicrombulesはPAS反応に陰性であるので先体とは別
の物質から構成されると考えられる。サワガニ精子の核はコップ形であり，これは桐山（1958)，春次(1960),Yasuzumi(1960)
Moses(1956,1961a,1961b),山本ら(1960),Lee(1964),Yasuzumietal．(1966),
Brown(1966)の報告に示される核，の”〃"s”αe""s（Chevaillier，1967）の核と同形であ
る｡Feulgen反応に陽反応を示すので,deoxyribontlcleoproteinを含み核であることは疑
う余地はない。サワガニ精子においてnuclearprocessesの膜と核の限界膜とは一続きの膜であり，その
内容の微細構造は核内の構造と酷似していることから，このnuclearprocessesは他の甲殻
類の精子と同様，核からの突起である。その数はRc"戒〃(Moses,1961a,1961b)では4 本,CscIM"s(Brown,1966)では8本であるが，サワガニの精子ではそれより多く,8 10本のnuclearprocessesを観察した。観察した多くの標本ではこの突起は精子表面に付着 して観察される。核内に見られるconvolutedmembranes,vacuoleは他種甲殻類の場合と同様である。
Yasuzumietal.(1966)はザリガニCjﾋZpo"た"sでは精子成熟と共にこのconvolutedmembranesが退縮消失することを示した。サワガニの場合でも輸精管内の精子は受精嚢内
の精子より多量のconvolutedmembranesを含むので，この膜は精子の成熟と共に退縮す
ると考えられる。以上のべたようにサワガニは他種甲殻類と同様に，一般の有尾精子とは異なる特異な形態を
示す精子を持っている。稿を終わるにあたり，有益なる御助言をいただいた川崎医科大学生物学教室，松本邦夫教授
に深謝の意を表します。なお本研究の一部は川崎医科大学，昭和49年度プロジェクト研究費で
おこなわれた。 一 L−−−−−−−− 一一一佐 藤 国 康 6 4 文 献 Brown,G.G.(1966)UIntrastructuralstudiesofspermmorphologyandsperm-egginteractionin thedecapodC@""ec#ess"〃"s､J.mtrastruct.Res.14;425-440. Chevaillier,P.(1967)Miseenevidenceetetudecytochimiqued'uneproteinebasiqueextra-nucleairedanslesspermatozoidesdescγ"sｵαces("c"odes.J.CellBio1.32:547-556. 一一一一andMaillet,P.L.(1965)Structurefineetconstitutioncytochimqueduspermatozoide delalangoustine雄力"γQ's"""ggjC"sL.(cγ"sｵαc'"c"o").J.Microscopie4:679-700. 春次政明（1960）電子顕微鏡による甲殻類の精子形成過程の研究。奈医誌，11.82-94・ 桐山増太郎（1958）甲殻類の精子形成過程の電子顕微鏡的研究。奈医誌，9.269-276． Lee,K､J.(1964)Theanestructureofthecrayashmaturesperm．J.NaraMed.Ass.15: 243-250． Luft,J.H.(1961)Improvementsinepoxyresinembeddingmethods．J・Biophys.Biochem. CytO1.9:409-414. Millonig,G.(1962)Furtherobservationsonaphosphatebufferfbrosmiumsolutionsin nxation.E1ectronMicroscopy,Fifthlntern.Congr.ElectronMicrosc.AcademicPress,U.S.A. 2？p-8． Moses,M.J.(1956)Studiesonnucleiusingcorrelatedcytochemical,light,electronmicroscope tehniques.J.Biophys.Biochem.CytO1.2sSupple.397406. -(1961a)Spermiogenesisinthecrayfish(局℃ca"26αγ"Sc〃液").1．Structuralcharacteri-zationofthematuresperm.J.Biophys.Biochem.Cyto1.9:222-228. -･(1961b)Spermiogenesisinthecrayfish(B'ocα加6αγ"Sc〃γ"")11.Descriptionofstages. J.Biochem.Cytol・10:301-333. Reynolds,E､S.(1963)TheuseofleadcitrateathighpHasanelectron-opaquestainin electronmicroscopy.J.CellBio1.175208−212. 高野行夫，幡場良明，長谷川与一（1974）臨界点乾燥法。細胞6：81-87．
