岡崎・高田・宮田:緑藻ウチワサボテングサの石灰化

189

岡崎恵視本・高田真美料・宮田昌彦本: 石灰緑藻ウチワサボテン
ゲサの炭酸カルシウム沈着部位と結品型について

1)(藻類の炭酸カルシウム沈着の研究 1Megumi OKAZAKI*，Mami TAKADげ * and Masahiko MIYATA*:
Site and nature of calcium carbonate deposits in a calcareous
green aIgaHalimedad
iscoidea. (Studieson the calcium
carbonate deposition of aIgae‑II)

石灰藻には現在のところ，少くとも 680種1)が知られている。筆者らは前報幻において，これら石灰藻の種類によって異ったいくつかの石灰化機構が存在する可能性を指摘したが，その後も石灰化機構の重要な一面と思われるカルシウムと炭酸イオンの濃縮のしくみや，石灰化部位での有機基質の有無および，それの石灰化への寄与の仕方などについて何らかの手がかりを得る目的で藻類の CaCOa沈着部位とその結晶型についての研究を続けてきた。今回は乾燥重量の 10%が CaCOaからなり，石灰化の程度がさほど

alimedadiscoideaについて報告したい。
顕著でない石灰緑藻ウチワサボテングサ H
材料と方法
ウチワサボテングサ H
alimedadi・scoideaDecaisneは伊豆半島爪木崎にて 1975，1976
年の 6， 7月に採集した。この材料を用いて光学顕微鏡的構造と透過型・走査型電子顕微鏡で形態的微細構造の観察を行った。また CaCOa結晶型は制限視野電子線回折法，X線回折法で決定した。
光学および透過型電子顕微鏡の観察のためには，採集直後の藻体をまずグ Jレタルアノレデヒドとオスミック酸で二重固定し，常法に従ってアルコーノレシリーズで脱水したのちエポンに包埋した。ただし CaCOaの溶解を防ぐ目的で，固定液は pH7.4に調整し，脱水に用いたアルコーノレはすべて沈降性 CaCOaで飽和して使用した。また，光学顕微鏡観察にはエポン包埋試料を比較的厚い切片にし，トルイジンブルーで染色した。
走査型電子顕微鏡観察試料にはアセトンシリーズで脱水した藻体を風乾したものを用いた。この場合もアセトンは上述のようにして CaCOaで飽和したものを用い炭酸塩の184東京都小金井市貫井北町 4‑1‑1)$東京学芸次学生物学教室 (DepartmentofBiology，TokyoGほ.
kugeiU
niv
ersity，Koganei，Tokyo，184]
apan.
柿私立鴎友学園女子高等学校 (156東京都陸田谷区宮坂 1‑5ーω)

Oyu・GakuenGirls'HighSchool，Setagaya，Tokyo，156]
apan.
5:189‑
194.1977.
Bull.Jap.Soc.Phycol.2‑'‑'‑13‑

190

藻 類 第25巻 第 4号 昭 和 52年 12月

摺解を防いだ。検鏡に先だって乾燥藻体を炭素と金で二重蒸着をほどこした。使用した電子顕微鏡は，日本電子製で透過型が JEM‑7型，走査型が JESM‑U3型である。
X線回折のための試料は採集直後の務体を蒸留水で簡単に水洗した後風乾したものを粉末化して調整した。制限視野電子線回折は，透過型電顕用超薄切片についておこなった。また前述のアセトン脱水乾燥藻体を 1mm角程に切 P取り，そのまま銀メッシュ上にドータイトで貼 P付け，藻体表面に付着している結晶についても電子線回折を行った。

結 果
ウチヲサボテングサは扇形の節間部が節を介して速なり，その葉状体はウチワサボテンのような形をしている (Fig.
1)。この節間部の縦断・横断切片を光顕で観察し，スケッチしたのが Fig.2である。また Fig.3はこれらをもとにして作製した節間部の立体構造を模式的に示したものである。この図からわかるように，藻体は一連の管状糸(Filament) から構成されており，管状糸は分校しながら寝体表面でふくらみ胞獲に終っている。この胞襲は互に密着しあっているため藻体内部には，外界の海水とは直接連絡のないと恩われる細胞間隙を形成している。 Fig.4は藻体内部の拡大像であるが，Cで示した暗色の部分は CaCOaの結晶の集合したものである。この部分は生藻体では，管状糸の皇室の表面に密着していたものであるが，切片作製の過程で，内容物が流出し，壁が収縮したために，はがれて残ったものと思われる。このことから石灰化部位は細胞壁の外側であることが推察されるが，この部位を透過型電子顕微鏡でさらに詳細に検討と相当する部分したのが，Figs.5‑7である。ここに示した電顕像は，前述の Fig.41

igs.5，6に示されているように，電子密度の非常に高い棒状を観察したものである。 F物質が細胞壁に接した部分に散在している。後で述ベるようにこれは CaCOaの結晶であることが判った。これら電顕像においても管状糸の収縮のため結晶部位は一部細胞壁より分離しているのが見られる。また細胞壁の内側には全くこのような結晶像は見られない。 Fig.7は，切片を酢酸鉛で染色したものであるが，染色処理(おそらくは水洗中)で結晶は完全に栂解し去り，脱灰像がはっき Pと観察される。しかし，細胞質内にはそのような脱灰像は全く見られなかった。すなわちサボテングサの石灰化部位の一つは葉状体内部の細胞表面すなわち間隙内であることがはっきりした。

Fig.8は葉状体表面の走査電顕像であるが，一部の胞礎表面に，結晶が沈着しているのが観察された。この結晶は，巾 0.4pm，長さが 1μm程度の梓状結晶であった (Fig.

9)
0 Fig.l0は葉状体表面と内部との境の部分を示しているが，この胞褒間隙には，よく発達した針状結晶がみられる。また Fig.llに見られるように，葉状体中心部を走る管状糸の表面にも針状結晶が付着しており前述の透過電顕像 (Figs.5，6，7) とよく一致した。またこの細胞間隙に沈着している針状結晶は，巾 0.1μmで長さが 2μm程のものであった (
Fig.
12)。

‑14.
，.
，

岡崎 ・高田 ・富田:緑藻ウチワサボテングサの石灰化

A
I令や11912Figs. 1‑6. Halimedad
iscoideaDec.
1.Portiono
fthalluso
fHalimcdad
iscoideι，
2.Long山 dinal(A) andcross(B)sect
ions01amaturesegmento
fthet
hallus (x60).Thepar
tswhere sections weremadear
eshown diagram.
matjca l~ y in thelowerl
eftcornero
feach figure. Scale=l μm. 3.A schernati
csketchshowing
three dimensi
onal structure oft
he thallus. Note well developed interceJlularspace. 4.Lightectionofarnaturesegment (x1，200). C CaCOsde
posits，F: shrunk me.
micrographo
fCTOSS sdullar
yfilaments.S
cale=4μm.5. Crosssectionofainnerfilament(unstaincd)(x4，950).C: CaCOscrystals， C W:cellwall，ICS: intercellular space， CP:cytoplasm.Scale=Jμm. 6. Longit
udinalsectiono
fainner五lament(un5tained) (x2，850). Forotherexplanation55eeFig.5. Scalc=2μm∞目‑15ー192

藻 類 第25巻 第 4号 昭 和 5
2年 12月Figs.7‑12. l‑IalimedadiscoideaDec.
7. Crosssecti
onofainne
rfilament(stainedby leadacetate)(x2.
250). CaC03crystalswerer
emovedduringthes
taining process.For other expl
anati
on seeFig. 5. Scal
e=2μITI. 8.Outer∞). Smallcryst
alsweredeposite
don thes
urface view of a segment observedwithSEM (xl，5collapsed ut
ricle. Scale=4μm. 9.Highmagnificationofrod.
shapedcrystalsinF
ig.8 (x9.
000)
Sc
al
e=1μm. 1
0. Needle‑shaped cr
yst
alsdepositedini
ntercellular space (x4.
500)
. Rod‑
shapedcr
ystals.
asshown inF
ig.8wereal
50observedon t
heQuters
ur
faceo
fthe utr
ic
les.Scale=l，am.
切0).Scale=1
1. Needle‑
shapedcryst
alsdepositedontheoutersurfaceo
famedullaryfilament(x4.
lpm. 1
2.Highmagni日cationofneedle‑shapedc
rystalsinF
ig.10 (x15.
000). Scale=11，m‑ 16ー岡崎・高田・宮田 1緑藻ウチワサボテングサの石灰化

193

次には藻体の細胞間隙や表面で観察された結晶の成分と結晶型が何であるかが問題である。この点に関して，超薄切片内に存在する結晶を制限視野電子線回折法で検討した結果，藻体内部の針状結晶はアラレ石型の CaCOa結晶であることが判明した 3 また藻体表面付着の棒状結晶については，銅メッシュに藻{本の小片を表面を上にしてはりつけ，同様の方法を用いて検討したが，閉じくアラレ石型の結晶であったっまた藻体乾燥粉末を，X線回折法で分折した結果，藻体に含まれている結晶はすべてアラレ石型のものであれ方解石の存在は検出できなかった。
考 察
サボテングサ属の石灰化部位に関する研究は Wilburら (1969)的および Borowitzka4)，1ら(1974977日)の研究があり，いずれも藻体内の細胞間隙に石灰化がみられることを指摘している。今回のウチワサボテングサで得た観察結果は彼等の結果とよく一致した。ただ葉状体表面にも藻体内部の結品とは形態の異なった梓状結晶が沈着するといった新たな結果が得られた。また以前から石灰縁蕊の CaCOa結品はアラレ石型であるこBorowitzkaとが報告されているが，今回の著者等の結果もこの事実を裏づけた。一方 ，ら(
1976)6)は Halimedat
unaなどではアラレ石型が 80%で，残り 20%は方解石型であったと報告しているが，今回は方解石型は検出されなかった。
藻類の石灰北の機構に関しては，古くから光合成との関係が重要視されてきた。つまり光合成では HCOa
‑ から CO2が抜き取られ固定される結果，OH‑が増加する。こ‑ を解離させて COS2ーの増加を促す。結局，れによって起こる pHの上昇は HCO
a2HC03‑一一CO2+H20+COrなる反応によって形成された COa2ーが，石灰化に寄与するとする仮説である。サボテングサ属を材料として，この点に関するより詳細な研I
tzkaら (19766.
7)，1977日)である。しかし，残念な究を精力的に行ってきたのは Borow

ことに，彼等は藻体表面での石灰化については未だ立ち入っていない。
藻体表面では，すでに述べたように細胞間隙における結晶型とは異なり，棒状結晶が形成される。このような藻体表面での梓状結晶はすでにオキナウチワ(宮田他， 1977)むにおいても見られている。藻体表面は，細胞問隙とは異った条件の下に置かれていることは確かであり，上述の結品形の違いを考え合わせるとき，石灰化機構の面にも何らかの差違が存在するものと考えられる。
最後に走査電顕写真の撮影に援助いただいた日本歯科大学の大島海一氏に深くお礼申し上げる。

SummaryInthepresen
tpaperthecalci
ficationsite
sandt
hep
ropertieso
f calciumcarbonatecr
ystalsofHalimedad
iscoideaweredescr
ibed.

‑17ー

194

藻 類 第25巻 第 4号 昭 和 5
2年 12月Theultr
astructur
esofthinsectionsandsurface
so
ft
h
et
hall
iweres
t
u
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dbyt
r
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s. However，cal
ciumcar
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scoul
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heri
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l nor int
hec
ytoplasm. The needle.
shape
dc
r
ystal
s were about
0.1μm wide and up t
o 2.0μm lon
g.Rod.
shape
dc
r
ystal
swerealsoobserv
edpartiall
yontheoutersur
faceo
fthethallus. Thesecr
ystal
swereabou
t0.4μmwideandupt
o1.
0μml
ong.
Thep
r
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fneedle androds
hapedcrystal
s mentioned above were
ident
i
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obea
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act
ion.X.
r
ayd
iffr
act
ion
pa.
tter
nso
ft
healgalpowderexamineda
greedwiththatofaragonite.
圃同引用文献1) WRAY，J.
L.(197ηCalcarωusa
lgae.EIsev
ierSci.Pub.Comp.Am
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astructurestudyoft
hallu
sdevelopment.J.PhycoI.
13:ふ 16.
6)

7)(1976)Calcificationintheg
reenalgaHali
meda.I
I. Theex.
change of Ca2i・andtheoccurrenceo
fagegradientsi
ncalci
量cationandphotosynthesi
s.J.Exp.B
ot.2
7:8
64・8
78.
(1976)Calcificationi
nt
heg
reena
lg
a Halim沼，da.Il
1. Thesourcesofi
norganiccarbonforphotosynthesis and calcification and amodelo
fthemechanismo
fcalcification.J.Exp.B
ot.2
7:87
9‑
893.

‑18‑