食虫植物「ウサギゴケ」の巧妙な仕掛け

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食虫植物「ウサギゴケ」の巧妙な仕掛け（原題）地下で魅せる食虫植物ウサギゴケ

横浜サイエンスフロンティア高等学校
3 年 米田 美桜 舛村 康成 英 健太●

ウサギゴケの捕食方法を探る
ウサギのような可愛い花をつけるウサギゴケ（）（図 1）は、タヌキモ科タヌキモ属に分類される被子植物である。その可憐な姿に「家で栽培したい！」と思っている人も少なくない。
タヌキモ科はすべて食虫植物であることが知られていて、南極を除く世

図1

園芸店から購入した陸生のウサギゴケ

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界中の湖沼や湿地に生育している。食虫植物として有名なハエトリグサ（）やウツボカズラ（）などは、地上部に虫を捕まえるための特別な器官（補 虫 嚢）が形成されるが、タヌキモ科は湖中や湿地などの水辺に生息しているものが多く、水中で補虫嚢を使って微生物を捕まえる。
タヌキモの補虫器は袋状で捕虫嚢と呼ばれており、入口に内開きの扉があり、普段は閉じられている。また、捕虫嚢内部では絶えず水が排出され、外部環境より水圧が小さい状態（陰圧）が保たれている（図 2）。この状態で生物が近づくと、何らかの仕組みで感知し、一瞬だけ扉が開く。扉が開くと圧力の差により、エサとなるミジンコなどは捕虫嚢の中へと水とともに素早く吸い込まれてしまう。タヌキモ属の多くは、水中もしくは沼地などの絶えず水のある環境のところに生息しているので、この方法は水をうまく利用した良い方法なのだ。

水流

センチュウなどの微生物

陰圧

陰圧

図2

一般的なタヌキモの捕虫方法

その中で、ウサギゴケはタヌキモ科の中で数少ない岩生植物であり、補虫嚢が土の中にあるので水中とは明らかに環境が異なる（図 3）。この場合は水中ではないので空気を排出しなければならないが、本当に陰圧によって吸い込むという仕組みは成り立つのだろうか？このような疑問を感じるが、その答えが見つからなかった。このような点からウサギゴケの捕食方法にについて、詳しく知ろうと考えて研究を始めた。

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＊一般的なタヌキモ＊ウサギゴケ水中図3

土中

陸生のウサギゴケは水生のタヌキモと同じように捕虫できるのだろうか？

研究方法
1

ウサギゴケの生育方法
購入したウサギゴケをポットから出し、植え替えをすることで、育てながら増やした。
バットなどの四角い箱などにバーミキュライトを敷き、ウサギゴケを上に植えた。その上に水ですすいだミズゴケを敷いた。気温が 25℃に保たれた室内の、日当たりのいい場所に置き、土が乾かないよう汲み置きの水を与えて育てた。もしくは、気温が 25℃に保たれた別の室内で、照明を 5 時から 19 時まで点灯させ、同じく土が乾かないよう汲み置きの水をあげて育てた。
ウサギゴケの捕虫を観察するにあたり、モデル線虫（）を実験に使用した。線虫は、法政大学女子高等学校鈴木恵子先生にいただいたものを培養・維持し、使用している。
2

培養方法
M9 バッファを使って作成した培地に、餌の大腸菌（K‑12：HB101 液体

食虫植物「ウサギゴケ」の巧妙な仕掛け23培養）を塗布し、線虫を培養する。大腸菌の塗布は 10 日に 1 度程度行い、月に 1 度程度新しい培地に植え替える。作業はすべて無菌的に行う。
3M9 バッファの作成方法
線虫を培地から洗い取るときや、培地の作成に使用する。三角フラスコに下記の薬品と蒸留水を加えて、20 分間オートクレーブにかけ作成する。
・KH2PO4 3 g
・Na2HPO4・NaCl

6 g（12 水和物 15.13 g）

5g

・1000 ml にメスアップ、オートクレーブ、60℃に冷却後、1M MgSO4 を1 ml 加える。
4

線虫培養用培地の作成
M9 バッファに 2％になるように寒天を加えて、20 分間オートクレーブにかけ、無菌処理済みのシャーレに流し入れて寒天プレートを作成する。

捕虫嚢の中に誘因するという捕虫方法
1捕虫嚢の構造1）まずウサギゴケ（図 4‑ ①）を掘り起こす。水ですすぎ、地下部を観察すると白い粒状（→部分）に見える捕虫嚢がたくさん形成されていた（図 4‑ ②）。
次に捕虫嚢を顕微鏡で観察すると、基本的には根の先端の方から基部に向かって大きな補虫嚢が形成される傾向にあった（図 5‑ 上）。これをヒントに補虫嚢ができる順番を考えてみると、図 5‑ 下の①から⑤の順番に段階を経て捕虫嚢が成熟すると思われる。
①では補虫嚢の入口部分が形成されていない。しかし③くらいまで成長するにしたがって入口となる部分が中にのめりこむような形で切れ込みが徐々に深くなっている。それとともに⑤では補虫嚢の内部の空洞がだんだんと大きくなっているのがわかる。
2）捕虫嚢の扉の構造を調べるために、捕虫嚢をカミソリで切って（図24

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①②

図4

土に植えて栽培しているウサギゴケ（①）と地下部に形成された捕虫嚢（②、矢印）

基部先端①
図5②③④⑤

顕微鏡で観察した根の全体（上）と成長段階の異なる補虫嚢（①〜⑤）6‑ 上）、内部を顕微鏡で観察した。その結果、捕虫嚢の扉は同じ形の板状の扉が重なった「弁のようなつくり」だと推測される。
たしかに土に植えているウサギゴケは、しっかりとした捕虫嚢を作っている。しかし、本当にこれで土の中で虫などを捕まえることができるのだ
ろうか？そこで土植えのウサギゴケ（図 1、図 4）の補虫嚢の内部を顕微食虫植物「ウサギゴケ」の巧妙な仕掛け

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弁のようなつくり

図6

捕虫嚢の入り口の構造を調べた。扉は弁のような構造になっていると思われる（図）。

①②
図7③

補虫嚢に捕まった線虫（①）と昆虫らしき虫（②、③）。

鏡で調べたところ、線虫や小さな昆虫のような生物が入っているのが確認できた（図 7 参照）。
2

捕虫嚢は土の中の環境でも機能している
タヌキモの場合は、捕虫嚢に吸引された生物は速やかに消化されてしまうとされている（「Wikipedia:」 タヌキモ属より）。しかし私達の観察では、これらの生物は捕虫嚢内でまだ形を残していることから、捕まって間26

大賞論文もないと考えられる。特に図 7‑ ①の線虫は生きて動いていた。
ここからウサギゴケの捕虫嚢は土の中の環境でも機能していることが推測された。そのため私達は、捕虫嚢の周りに獲物を仕掛けて、実際に補虫するところを撮影したいと考えた。しかし捕虫嚢の中に入っていた虫は調べても種類を特定することができなかった。また、もしわかったとしても、安定的に入手することは難しいのではないか。
3

線虫が自ら補虫嚢の入口に頭を突っ込む
そこで、プレパラート上に捕虫嚢を形成しているウサギゴケを静置して、培養した線虫（Caenorhabditis elegans）を捕虫嚢の周りに与えて観察をした（図 8 参照）。すると、与えた線虫は補虫嚢の周りに集まり、線虫が自ら補虫嚢の口の部分へ近づいていく様子が観察された（図 8‑ ①）。さらに線虫が補虫嚢の入口に頭を突っ込むことも観察された（図 8‑ ②、③）。そして次の日、補虫嚢を切り開いたところ、なんと中から大量の線虫が出てきた（図 9 参照）。
さらに捕虫嚢の内部をよく観察すると、入り口に鼠返しのような突起が存在していた。この突起によって、捕まった線虫は捕虫嚢の外へ出ようとしても、逆に袋小路の部分に入り込んでしまう（図 10 参照）。

①②図8③

線虫は補虫嚢の周りに集まり、さらに入り口に入ろうとする（①〜③）。