３１

１

植物染色体の核型分析の試み

研究の動機
生物の授業で体細胞分裂について学習し、生物プレパラートを顕微鏡で観察し、分裂中期の染色体がうまく散らばった細胞を探した。そして、デには相同染色体が２本ずつ含まれることを学んィジタルカメラまたはフィルムカメラによる顕微だ。このことを身近な植物について、核型分析を鏡写真撮影装置で撮影した。

行って調べてみたいと思った。

（４）

２実験方法
染色体標本を得るためには、根の先端の分裂組

核型分析撮影した写真をプリントアウトし、染色体の形状にそって切り取り、全体長や長腕、短腕の長さ織（根端分裂組織）を用いた。

を基準に相同染色体の組み合わせをつくり、全体（１）長の長い順に並べた。ケキツネノボタンついて発根処理

ここで紹介するキク科のエンシュウハグマにつは、各染色体の長腕及び短腕の長さをノギスで計いては、 0.01％のハイポネクス水溶液に浸し、エり、データを表計算ソフトを用いて分析した後、アーポンプで空気を送りながら 2 ～ 3 週間放置し核型イディオグラムを作成した。

た。キンポウゲ科のケキツネノボタンの場合は水につけても発根しなかったため、採集場所で新鮮※

私達が用いた「押しつぶし法」は、物理的なな根を切り取り、その場でコルヒチン処理した。

力を加えることから、染色体を変形させてし（２）コルヒチン処理→固定→解離処理まう恐れもある。従って、相同染色体を見つ上記の操作で発根したもの、あるいは直接切りける作業においてもこのことを念頭におき、取ったものを、 0.002mol/ ℓ - ８ - オキシキノリ

一部で完全に形状が一致しない場合でも、全ンと 0.1 ％コルヒチンの１：１混合液に常温で４体とのバランスを見て止むを得ないとするこ～５時間浸した。続いてその根端をカルノア液ともあった。

（エタノール：酢酸＝３ : １混合液）に移し、冷蔵庫（４℃）で顕微鏡観察前日まで保存した。そ３

して実験の 24 時間前には解離処理のため、１（１）mol/ ℓ 塩酸と 45 ％酢酸の１ : ９混合液に移し、顕微鏡観察（押しつぶし法）

キツネ ノ ボ タ ン（ キ ン ポウゲ科キ ン ポウゲ属）

ケキツネノボタンは、水辺や水田の近くなどの冷蔵庫（４℃）に入れておいた。
（３）

実験結果

湿った土壌に生育するキンポウゲ科の植物であ解離処理した根をスライドグラス上に置き、先る。本校近くを流れる二俣川周辺にも生育するが端から１～２㎜程度のところで切り、残した先端個体数が少なく、十分な根端試料がとれなかった部を柄付き針で潰した後、酢酸オルセイン液を加ので、磐田市内のひょうたん池（磐田市西貝塚）えてさらに潰した。続いてカバーグラスを気泡が周辺および旧豊岡村の水田の畔に生育していたも入らないようにかぶせ、ずれないように注意しなのを用いた研究結果を示す。

がら上から軽くたたいた。最後にろ紙をかぶせてア

カバーグラスの上から指で強く押した。作成したひょうたん池周辺で採集したもの
２つの核型分析が可能な染色体標本Ａおよび標本Ｂを得ることができ、分析を行った。図１～図の形状の差はほとんどないので、図２及び図３で３に標本Ａの結果を示す。

は暫定的に第Ⅳグループに含めてある。）
イ

旧豊岡村で採集したもの
２つの核型分析が可能な染色体標本Ａおよび標本Ｂを得ることができ、分析を行った。
これらの資料では、図鑑等に示されているとおり染色体数は３２本であった。
なお、標本Ａ、Ｂ以外に核型分析までは行わなかったが、２つの標本で染色体数の確認を行った。これらの試料でも染色体数は３２本であった。

図１

ケキツネノボタン（ひょうたん池：標本Ａ）の染色体像

図２

図３

図１の写真に基づく核型分析結果

図４

ケキツネノボタン（旧豊岡村：標本Ａ）の染色体像

図５

図４の写真に基づく核型分析結果

図６

ケキツネノボタン（旧豊岡村：標本Ａ）のケキツネノボタン（ひょうたん池：標本Ａ）の核型イディオグラム

図鑑などの文献には、ケキツネノボタンの染色体数は３２本となっているが、今回分析した２標本とも染色体数は３３本であり、私達が第Ⅳもしくは第Ⅴグループに分類した染色体が３本あるという異数性を示していた。（核型分析の写真やイディオグラムでは、第Ⅳと第Ⅴグループの染色体

核型イディオグラム

ウ

ひょうたん池のものと旧豊岡村のものとの形態的な差異について
ひょうたん池周辺のものと旧豊岡村で採集したものとは、毛の多さ、葉の形、植物体の全体的な形態などの点で表 1 に示すように異なっていた。
図８
表１
特 徴
茎の毛
葉の形

ケキツネノボタンの形態的な差異

図７の写真に基づくエンシュ

ウハグマの核型

採集地
ひょうたん池旧豊岡村
長く、多い少ない先がとがっている。 先がやや丸い感じ、鋸歯は鋸歯が深い
ひょうたん池のものより浅い

植物全体 全体にずんぐりした ひょろっとしていてスマートな感じ感じ（２）

エ ン シ ュ ウハグ マ（ キ ク 科モ ミ ジハグ マ属 ）エンシュウハグマは、静岡県西部から愛知県東部にかけて多く分布する。採集は、静岡営林署の許可を得て、掛川市北部の八高山の山頂付近で行った。図７～図８にエンシュウハグマから得られ

図９

エンシュウハグマの静止核た染色体標本の写真及び分析結果を示す。
この植物の染色体は先のケキツネノボタンと比較してかなり小さく、ケキツネノボタンの染色体長が３．２～５．２μｍであるのに対して、エンシュウハグマの場合は１．０～１．６μｍ程だった。また染色体の変形が大きかったり、形状判断が難しいものも多く、分析は簡単ではなかった。
染色体試料の中には、２２本しか見出せないものや２６本が数えられるものもあったが、比較的染色体の散らばり状態がよかった３つの標本において２４本と数えられたので、今回の結論としては、「染色体数は２４本と思われる」とした。
また、分裂期でない静止核の状態で、核の中に酢酸オルセインでよく染まる複数の斑点が見出されたのも、この植物の特徴である。上の図９にその写真を掲載した。これは染色体に似ているが、観察倍率を上げて観察することで、分裂期に現れる染色体とは異なることがわかった。
（３）

その他の植物

植物の染色体の核型分析を行うにあたっては、適切な分裂組織を得るため、伸長途中の新鮮な根の先端部を用いた。最初は採集してきた植物を水につけておき、その状態で発根してくるかどうかを調べ、発根したものについて、染色体の核型分析を行うことを考えた。
図７

エンシュウハグマの染色体標本

しかし発根の有無は表２に示されるように、植物の種類によって、様々であった。
表２

水につけた場合の発根の有無

発根した植物

タチイヌノフグリ、カキドオシ、ツユクサ、ギシギシ、スイバ、
ヤブミョウガ、キュウリグサ

オオイヌノフグリ、ヒメオドリコソウ、カラスノエンド
発 根 し な か っ ウ、た植物
オランダミミナグサ、ホトケノザ、ノビル

図１０－ａ

キツネノボタンの核型を予測する

ため、旧豊岡村の標本Ａの核型から同じ形状のものをグループ化

そして、発根したものについても、必ずしも染色体が確認できるとは限らず、タチイヌノフグリ（ゴマノハグサ科クワガタソウ属）、カラスノエンドウ（マメ科ソラマメ属）、ギシギシ（タデ科ギシギシ属）、キュウリグサ（ムラサキ科キュウリグサ属）については、染色体が確認できなかった。観察できたものはツユクサ（ツユクサ科ツユクサ属）、ヤブミョウガ（ツユクサ科ヤブミョウ

図１０－ｂガ属）、及びスイバ（タデ科ギシギシ属）であっ

キツネノボタンの予測核型のイディオグラムた。
４考察（ １ ） ケキ ツ ネ ノ ボ タ ン につい て

ケキツネノボタンの標本Ａについて、その染色体を形状が似ているものどうしを組み合わせてみ図鑑等の資料では、ケキツネノボタンの染色体ると、完全に一致するのではないが、ほぼ相同染数は３２本とされており旧豊岡村から採集したも色体の２グループ（すなわち染色体４本ずつ）ごのがこれにあたる。核型分析の結果から、ひょうとにまとまりをつくることができたからである。

たん池で採集したものは私達が第Ⅳ（もしくは第図１０－ｂは旧豊岡村のケキツネノボタンの標本Ⅴ）グループに分類した相同染色体が３本あり、Ａの染色体長に関するデータを図１０－ａに基づ合計３３本の染色体数を持つ異数体であるといういて並び換え、表計算ソフトを用いて各染色体グことがわかった。核型イディオグラムを比較してループの長腕及び短腕長の平均を求めるなどしみても、ひょうたん池のものも旧豊岡村のものもて、作成したものである。表３にその結果を示

染色体の形状の大きな違いは見出されないので、す。

形態的な違いは染色体数の違いよる可能性が高いと考えている。
なお、私達はケキツネノボタンの核型分析か
ら、「ケキツネノボタンはキツネノボタンが倍数化し、４倍体となったことから種分化したのではないか」という仮説を立てた。
それは、図１０―ａに示すように、旧豊岡村の今後、キツネノボタンを採集して核型分析し、私達の予測したものと比較してみたいと考えている。

実験よりも数段高いレベルの実験技術と観察力が必要だった。また、発根させるための環境設定が表３

表計算ソフトを用いて求めたキツネノボタンの予測核型データ不十分で、分裂が盛んな根端部がなかなか得られなかった。このようなことから、はじめはなかなか良好な標本が作れなかった。

上段は染色体長、下段はグループⅠを100とした場合の相対長
長腕
短腕
全体長
長腕／短腕 分類
11.66
9.30
20.96
1.25m
Ⅰ
55.6
44.4
100
15.30
4.41
19.71
3.47
stⅡ
72.99
21.05
94.0
9.94
9.04
18.98
1.10m
Ⅲ
47.41
43.11
90.5
13.81
4.84
18.65
2.86smⅣ65.8923.0889.0
11.30
7.48
18.78
1.51
m
Ⅴ
53.91
35.66
89.6
12.98
4.11
17.09
3.16
st
Ⅵ
61.90
19.62
81.5
11.34
3.96
15.30
2.86sm
Ⅶ
54.08
18.90
73.0
10.83
3.25
14.08
3.33
st
Ⅷ
51.64
15.50
67.1

何度も標本作成を試みたが、作成した数枚のスライドの中で、良好な分裂中期染色体像を持つものが数個という程度であった。また、分析を試みても染色体の重なりの程度が大きすぎると、形状の判断が難しくなり、分析不能となるケースも多くあった。比較的状態の良い標本ができても、その中から核型分析ができるような標本を見つけるために、根気よく顕微鏡観察を続けなければならないこともあった。しかし、染色体標本の写真から染色体像を切り取り、相同染色体の組み合わせをつくって核型分析することはパズルを解いてい（ ２ ） エ ン シ ュ ウハグ マ につい て染色体が小さく、くびれ（動原体）の位置や染色体全体の大きさなどの形状の判断が難しかった。そのため相同染色体の組み合わせの判断等については細部に誤りのある可能性は否定できないが、私達は大筋では間違っていないと考えている。しかし、染色体数については図鑑等の文献を調べても載っていないうえ、インターネットで検索しても見つからない。エンシュウハグマは愛知県東部から静岡県西部という限られた地域にしか分布していないため、染色体に関しては調査研究がなされていないのではないかと考えている。そうであるならば、エンシュウハグマの染色体数にくような面白さがあった。
実験を始めたころは根をただ水に漬けていただ
けだったため発根しないものが多かったが、エンシュウハグマのように０．０１％のハイポネクス水溶液に浸しエアレーションすることで発根が見られるケースもあったので、これまで分析できなかった植物についてもこの方法で再度挑戦してみたい。
これまでの研究から「ケキツネノボタンに異数体がある」ということと「エンシュウハグマの染色体数はほぼ２４本である」という２つの大きな発見ができた。今後はこの成果をふまえて、さらに研究を発展させていきたい。

ついての報告は私達のこのレポートが最初のものであろう。
また静止核に見られた特徴的な構造（図９）は染色体の凝集構造が分裂期以外でも緩まないまま

参考文献○の異質染色質である可能性があるが、これだけで監修：木原は断定することはできないと考えている。
感想

様々な植物について核型分析を試みたが、染色体の核型分析に使えるような体細胞分裂中期の写真を得るためには、授業で行った細胞分裂の観察

均編集：山下（裳華房）○５「細胞分裂と細胞遺伝」「日本植物図鑑」（保育社）

孝介