博士 （水 産科 学 ）二村和視

学位論文題名マコンブ(La77/linariajaponicaAreschoug)
胞 子体成熟に関する研究
学位論文内容の要旨
コ ンブ 属 植 物は 、 世界 的 に も盛 ん に養 殖 さ れて お り、 海 藻 類の 中で最 も高い養 殖生
産 量 を 記 録 し て い る (Zemke‑White＆ Ohn0 1999)。 特 に マ コ ン ブ (Laminaria japonicaAreschoug)は 主 要 な 養 殖 対 象 種 で あ り 、 1970年 代 か ら 促 成 栽 培 に よ る 養 殖 生 産 が 行
わ れ る よ う に な り 、 そ の 生 産 量 も 飛 躍 的 に 増 加 し た (Kawashima 1984)。 養 殖 の た め の種 苗 は 、成 熟 した マ コ ンブ を 採 集し 、 それ か ら 放出 さ せた 遊 走 子を種 苗糸上で 育成する こ と で生 産 され る 。 その た め 、種 苗 生産 は 天 然マ コ ンブ の 成 熟状況 や時期に 大きく
左 右 さ れる 。 また 、 マ コン ブ で は母 藻 の形 態 的 特徴 や 成長 特 性 が次世 代の胞子 体に受け 継 が れ る こ と か ら （ Sanbonsuga＆ Torii 1974； 桐 原 ら 1995)、 母 藻 の 選 別 は 良 質 な コ
ン ブ の 生産 に 極め て 重 要で あ る 。こ の ため 、 安 定し た 種苗 生 産 や選抜 育種の技 術開発な ど を 行う た めに は 、 マコ ン ブ 胞子 体 の成 熟 機 構を 解 明し 、 成 熟を人 為的に制 御する
必 要があ るヵ本 研究 で は 、自 然 環境 下 に おけ る マコ ン ブ 胞子 体 の成 熟 状 況を 把握す るために 、北海 道 南 茅部 町 臼尻 の コ ンブ 養 殖 場で 、 胞子 体 を 垂下 養 殖し 、 成 長およ び成熟状 況を観察 し た 。胞 子 体の 成 熟 は、 子 嚢 斑と 呼 ぱれ る 葉 状部 が 隆起 し た 生殖器 官を形成 すること で 視 覚的 に 確認 し 、 適宜 組 織 観察 を 行っ た 。 また 、 マコ ン ブ 胞子体 のさまざ まな部
位 か ら 切り 出 した 胞 子 体片 を 用 いて 成 熟誘 導 を 試み た 。こ の 成 熟誘導 法を用い 、葉状部 か ら 得 た 円 盤 状 の 胞 子 体 片 （ 直 径 2cm)を 、異 な る 水温 （ 5，10， 15℃ ） 、光 量 (35， 65，115LiE111‑2s．1）、およ び光周期 (8:16，12:12，16:8light:darkhr)
で培養し、各環境要因が 子 嚢 斑形 成 に及 ば す 影響 を 調 べた 。 培地 に は 、プ ロ バゾ り の 栄養塩 補強海水 、硝酸態 窒 素 また は りン 酸 態 リン 制 限 海水 、 貧栄 養 海 水を 用 いた 。 培 養期間 中、経時 的に胞子体片を取り出し、子嚢斑形成に伴う組織変化を光学顕微鏡下で観察すると共に、光合成および呼吸速度、核酸含有量も測定した。栄養塩の影響を調べた培養では、マコンブに加え、ミツイシコンブ、ホソメコンブおよびりシリコンブ胞子体片を用いて培養し、子嚢斑形成部位と非子嚢斑部位の窒素およびりン含有量を測定した。さらに、より効率的な生活環制御のため、マコンブ胞子体片をインドール酢酸（10‑8〜10‑sM)およびアブシジン酸（10‑7〜10‑sM)添加培地で培養し、植物成長調整物質の効果を調べた。最後に、アナメ、ガゴメおよびスジメ胞子体片を用いて、コンブ属以外のコンブ科植物ーの成熟誘導法の適応を試みた。
その結果 、マコンブの子嚢斑形成に伴う組織学的および生理学的変化は、以下の4段階に区分することができた。第1段階は、表層細胞が上下2細胞に分裂するのみで、表層の隆 起が確認で きない時期である。第2段階は、上方の細胞が伸長して側糸になり、下方の細胞が伸長する過程である。この時期には、子嚢斑形成前に比べて光合成速 度は 減 少し 、 呼吸 速 度お よ びRNA
含 有量は増加 する。第3段階に入 ると、下方 の細胞が分 化し遊走子 嚢が形成さ れる。この 時期にはDNA含有量が 高くなるが 、光合成 、呼 吸 速度 、 およ び R
NA含有 量 は 第2段 階と 差 異は ぬ い。 第 4段階 では遊走子 の放出後、遊走子嚢および側糸は表層から脱落した。
マコンブの子嚢斑形成に及ばす環境要因の影響を調べた結果、低水温（5℃）から高水温（15℃）の広い水温範囲で成熟することが確かめられた。また、広範囲の光条件（光量35〜115V
E111‑2s．1および光周期8L:
16D〜16L:8D)で子嚢斑を形成することが可能であった。しかし、それぞれの環境要因が子嚢斑形成に及ぽす影響は異なり、子嚢斑形成 時期を早め る条件とし て富栄養、 高水温（15℃）および短日条件(8L:16D)が挙げられる。また、子嚢斑面積を左右させる要因は栄養塩、水温および光量であり、いずれも高い場合に子嚢斑面積が大きく按った。中でも栄養塩を制限した場合、子嚢斑面積は著しく低下した。これは子嚢斑を形成するために多量の栄養塩を必要とすることを示している。これらの結果から、成熟の最適条件は、高水温、高光量、短日および富栄養条件であることが明らかになった。
栄養塩の 影響にっいて詳細に検討するため、コンブ属植物の要求量を4種（マコンプ、ミツイシコンブ、ホソメコンブ、リシリコンブ）の窒素およびりン含有量と子嚢斑形成との関係を調べた。その結果、培地の栄養塩条件に関わらず子嚢斑部の窒素含有量およびりン含有量は、それぞれ1.78mgNcm'3および0.182mgPcm‑3以上を示した。
この結果からコンブ属植物の子嚢斑形成には、少なくとも1.78 mgNcmう以上の窒素、および0．182mgPcm．3以上のりンの蓄積が必要であり、どちらか一方がこれらの閾値に達しない場合には、子嚢斑を形成しないと考えられた。
葉状部および付着器から得た胞子体片を培養した結果、すべての部位で子嚢斑を形成する能カを有することが明らかになった。また鉛直方向に長い長方形の胞子体片では、それらの基部側に子嚢斑が形成された。一方、水平方向に長い胞子体片においては、縁辺部と基部の移行部に子嚢斑が形成した。中帯部と縁辺部を切り離し培養した結果、中帯部では基部側から成熟し、縁辺部では中帯部側に子嚢斑が形成された。これらの子嚢斑は、先端部および縁辺部側にその面積を拡大する傾向を示した。コンプ目植物では光合成産物や栄養塩が、ソース（供給源）の役割を担う先端部および縁辺部から、シンク（供給先）である基部および中帯部ヘ移動する。また、子嚢斑形成には栄養塩の蓄積が不可欠であることから、子嚢斑形成部位は栄養塩の移動とそれによる蓄積により決定されていると考えられた。
上述した胞子体成熟における高い栄養塩の影響に加え、．成長調整物質も成長と成熟に影響を及ぼすことが明らかとなった。10．5Mインドール酢酸添加培地は、成長を促進させる効果がある反面、子嚢斑の形成を遅らせる効果があった。一方、10．5Mアブシジン酸添加培地は、成長抑制効果を示すが、成熟を促進することが明らかになった。
このように、マコンブの成長と成熟がインドール酢酸およびアブシジン酸類の成長調整物質により制御されていることが示唆された。
本研究において、マコンブ胞子体片を培養することにより子嚢斑形成を誘導し、これから得られた遊走子は、胞子体へと正常に成長し、子嚢斑も形成することが確認できた。また、この方法はミツイシコンブ、ホソメコンブおよびりシリコンブのコンブ属植物のみならず、アナメ、ガゴメおよびスジメのコンブ科植物胞子体においても、広く適用できることが分かった。従って、胞子体片を用いた成熟誘導法は、コンブ科植物に属する産業有用種の種苗生産や選抜育種など、水産学的に応用可能な技術であり、その実用化が期待される。

学位 論文審査の要旨
主査
副査
副査
副査

教授 嵯 峨直恆
教授 高橋是 太郎
教授 中 尾 繁
助教 授 安井 肇

学位論文題名マコンブ(La7ni7zariajaウ〇刀ZC
口AreSChoug）
胞 子体成 熟に関する研究

平成 15年 1月 29日 （水）15時から16時にかけて、北海道大学水産科学研究科第二棟特別講義室において、教官10名、その他大学院生・学生を含む16名、計26名の出席のもとで公開論文発表会を行った。
研究発表内容は、コンブ属植物の再生産を左右する子嚢斑形成の誘導およびその条件に関する研究であり、以下の新しい知見が得られた。
1．マコンブの子嚢斑形成に伴う組織学的および生理学的変化は、以下の4段階に区分することができた。第1段階は、表層細胞が上下2細胞に分裂するのみで、表眉の隆起が確認できない時期である。第2段階は、上方の細胞が伸長して側糸にナょり、下方の細胞が伸長する過程である。この時期には、子嚢斑形成前に比ぺて光合成速度は減少し、呼吸速度およぴRNA含有量は増加する。第3段階に入ると、下方の細胞が分化し遊走子嚢が形成される。この時期にはDNA含有量が高くなるが、光合 成、 呼吸 速度、 およ ぴRNA含有量は第2段階と差異は顔い。第4段階では遊走子の放出後、遊走子嚢およぴ側糸は表層から脱落した。
2．マコンプの子嚢斑形成に及ぽす環境要因の影響を調べた結果、低水温（5℃）から高水温(15℃）の広い水温範囲で成熟することが確かめられた。また、広範囲の光条件（光量35 115VEDl‑2S‑lおよび光周期8L:16D〜16L:8D）で子嚢斑を形成することが可能であった。しかし、それそれの環境要因が子嚢斑形成に及ぼす影響は異なり、子嚢斑形成時期を早める条件として富栄養、高水温（15℃）およぴ短日条
件(8L：16D)が挙げられる。また、子嚢斑面積を左右させる要因は栄養塩、水温および光量であり、いずれも高い場合に子嚢斑面積が大きくなった。中でも栄養塩を制限した場合、子嚢斑面積は著しく低下した。これは子嚢斑を形成するために多量‑1462―

の 栄養 塩を必要 とするこ とを示して いる。こ れらの結 果から、 成熟の最 適条件は 、高 水 温、高光 量、短日およ び富栄養条件で あることが明 らかになった 。
3．栄 養 塩 の影 響 にっ い て 詳細 に 検討 す る ため 、 コン プ 属 植物 の要求量 を4種（マコ ンプ 、ミッイ シコンブ 、ホソメコ ンプ、リ シリコン プ）の窒 素およぴ りン含有 量と 子嚢 斑形成と の関係を 調べた。そ の結果、 培地の栄 養塩条件 に関わら ず子嚢斑 部の 窒素含有 量およぴ りン含有 量は、それ それ1.78mgNCDl‑3および0.
182mgPcrn‑
3以 上を 示した。 この結果 からコンプ 属植物の 子嚢斑形 成には、 少なくと も1.78mgN
cnl.3以 上の窒素 、およぴ 0.182mg
Pcnl‑3以上のりンの蓄積が必要であり、どちらか一 方 が こ れ ら の 閲 値 に 達 し な い 場 合 に は 、子 嚢 斑 を形 成 し ない と 考え ら れ た。
4．葉 状 部 およ び 付着 器 か ら得 た胞 子体片を 培養した 結果、す べての部 位で子嚢 斑を 形成 する能カ を有する ことが明ら かになっ た。また 、子嚢斑 形成部位 は栄養塩 の移 動 と そ れ に よ る 蓄 積 に よ り 決 定 さ れ て いる と 考え られ た。
5．植 物 成 長調 整 物質 も 成 長と 成 熟に 影 響 を及 ぽ すこ と が 明ら かとなっ た。10‑5M
イ ンド ール酢酸 添加培地 は、成長を 促進させ る効果が ある反面 、子嚢斑 の形成を 遅ら せ る 効果 が あっ た 。 一方 、 10‑5Mアプ シジン酸 添加培地 は、成長 抑制効果 を示すが 、成 熟を促進 すること が明らかに なった。 このよう に、マコ ンブの成 長と成熟 が
イ ンド ール酢酸 およぴア プシジン酸 類の成長 調整物質 により制 御されて いること が示 唆された 。
6． 本研究に おいて、 マコンプ 胞子体片を 培養する ことにより子嚢斑形成を誘導し、こ れか ら得られ た遊走子 は、胞子体 へと正常 に成長し 、子嚢斑 も形成す ることが 確
認 でき た。また 、この方 法はミツイ シコンプ 、ホソメ コンブお よぴりシ リコンブ のコ ンブ 属植物の みならず 、アナメ、 ガゴメお よびスジ メのコン ブ科植物 胞子体に おい ても、広 く適用で きること が分かった。従って、胞子体片を用いた成熟誘導法は、
コ ンブ 科植物に 属する産 業有用種の 種苗生産 や選抜育 種など、 水産学的 に応用可 能な 技術であ り、その 実用化が 期待される 。
公 開発 表 終了 後 、 一般 の 出 席者か ら子嚢斑 形成の最 適条件、 RNAの時間的 変化、お よぴ 良質な製 品生産の ための子嚢 斑形成抑 制に関す る具体的 手法に関 する質問 があ った 。また、 教官から コンプ類の 分布と子 嚢斑形成 条件の関 連性、単 一栄養塩 欠
乏 と複 数栄養塩 欠乏の相 互関係につ いて質問 があった 。全ての 質問に対 し、的確 な解 答が なされた 。以上の 公開発表会 の後、審 査報告準 備会を開 催し、本 研究は今 後の 研究に多 大な貢献 をなすも のと審査委員一同は評価し、博士（水産科学），の学位を 授与され る資格が あるもの と判定した 。

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