被子植物の受精・配偶子形成について例を使ってわかりやすく解説
試験で間違いやすい分野としてよく挙げられるのが、被子植物の受精・配偶子形成です。
被子植物は独特の配偶子の形成の仕方、受精の仕方を持っています。
また、似たような名称が多いのも特徴的で、全て暗記するとなると大変です。
今回は、被子植物の受精・配偶子形成について実際に受精しているプロセスの例を用いて、詳しく解説していきます。
【目次】
１．被子植物とは？
被子植物とは、種子植物のうち、胚珠が心皮にくるまれて子房の中に収まった種類の分類名です。
成長した後、果実を作る場合が多いです。胚珠がむき出しになっており、果実を作らない裸子植物と同時に覚えておくと、間違えにくくなりますよ。
この被子植物の配偶子形成は動物のそれとは少し異なります。被子植物は雄性配偶子である精細胞と、雌性配偶子である卵細胞が形成されます。
卵細胞形成の際には、栄養分を蓄える胚のうも作られるのが特徴です
２．【被子植物の配偶子形成過程】花粉～精細胞の形成
精細胞(花粉)の形成過程は下の図のようになっています。
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花粉の形成過程①
まず、花粉母細胞（2n)という花粉のもとになる細胞が減数分裂し、花粉四分子(n)になります。
減数分裂については、以下の記事で詳しくまとめてありますので、参考にしてみてくださいね。
【画像を使って徹底解説】減数分裂とは？体細胞分裂との違いをマスターしよう！
花粉の形成過程②
花粉四分子(n)が体細胞分裂し、雄原細胞(n)と花粉管核(n)になります。
やがて、雄原細胞が花粉管細胞にのみこまれ、成熟した花粉となります。
花粉の形成過程③
雄原細胞(n)はさらに体細胞分裂し、精核(n)をそれぞれ１つずつ持つ精細胞(n)×２となる。
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花粉の形成過程④
成熟した花粉は受精後、花粉管を伸ばして胚のうに精細胞を送る。
この精細胞が雄性配偶子となる。
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柱頭から胚のうまで距離があるため、花粉管を伸ばして精細胞を送ります。受粉については、後ほど詳しく説明します。
３．【被子植物の配偶子形成過程】卵細胞の形成
胚のうの形成過程は下の図のようになっています。
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胚のうの形成過程①
まず、胚のう母細胞(2n)が減数分裂し、４個の細胞になります。しかし３個の小さな細胞はやがて消失し、1個の胚のう細胞(n)となる。
卵子形成にについても、以下の記事で詳しくまとめてありますので、参考にしてみてくださいね。
【画像を使って徹底解説】減数分裂とは？体細胞分裂との違いをマスターしよう！
胚のうの形成過程②
胚のう母細胞で３回の核分裂が起き、８個の核が生じます。
胚のう母細胞内で、上の図のように核のみが分裂します。
かなり特殊な核分裂のスタイルなので、試験で出題されることが多いプロセスでもあります。
胚のうの形成過程③
それぞれが細胞膜でしきられ、3個の反足細胞(n)、２個の助細胞(n)、卵細胞(n)、残りの2個の核は胚のうの中央にとどまっており極核（n+n）と呼ばれ、中央細胞の核となります。
このように、卵細胞を持つ胚のうが胚珠内に形成されます。
先ほどは核のみが分裂しましたが、ここでは、細胞質分裂が起こります。
通常、細胞質分裂は均等に行われる傾向が多いですが、ここでは、不均等な細胞質分裂が起こります。この結果、４種類の細胞ができます。
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・中央細胞
核が二つあり、最終的に精細胞と受精し、胚乳（3n）となります。核が２つあるのが特徴です。二つの核は極核と呼ばれます。
・助細胞
花粉管を誘導する物質を放出します。
・卵細胞
卵子とも呼ばれます。精細胞と受精して胚になります。
・反足細胞
特定の機能は提唱されていません。発生に伴い消失することが知られています。
被子植物の配偶子形成で、一番ややこしいと言われるのがここです。
そして、試験頻出もここです。しっかり理解して、高得点を狙いましょう。
４．【被子植物の配偶子形成過程】重複受精の仕組み
重複受精とは被子植物に特有な受精の形式を言います。
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胚のうにたどり着いた花粉管から流出した１個の精細胞の核(n)は、1つは卵細胞の核(n)と合体して受精卵の核(n+n=2n)となります。
もう１つの精細胞の核(n)は胚のうの中央細胞にある２個極核と合体をします(n+2n=3n)。この合体したものを、胚乳核と呼びます。
つまり、重複受精とは卵細胞の核と精細胞の核の合体を生殖受精、精細胞の核と極核の合体を栄養受精といい、この二つが生じる受精のことです。
この時、胚のうを形成する助細胞と反足細胞は直接受精と関係せず、退化し消失します。
５．【被子植物の配偶子形成過程】被子植物の胚発生
被子植物の受精卵はすぐに発生をはじめます。
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受精卵は体細胞分裂を繰り返して、胚球と胚柄になります。
胚球の細胞はさらに分裂し、しだいに分化して、「子葉」、「幼芽」、「胚軸」、「幼根」からなる胚を形成します。
胚柄は種子の成熟とともに退化します。
細かいですが、それぞれ何ができるか整理して覚えていくことで、得点アップを狙いましょう。
受精で生じた中央細胞中の胚乳核が核分裂を繰り返し、多数の細胞となります。その結果、核を１つずつ含む細胞となり、その中に発芽時に必要なデンプンなどの養分を貯えた「胚乳」が形成されます。
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イネやムギ、トウモロコシのように、栄養分を胚乳に蓄えている種子は「有胚乳種子」呼びます。
マメ科やナズナ、アブラナ科などの種子では、胚乳はあまり発達せず退化し、栄養分は子葉に蓄えられます。このような種子を「無胚乳種子」と呼びます。
６．被子植物のまとめ
今回は、被子植物の受精・配偶子形成について詳しく解説していきました。
用語を丸暗記するのではなく、プロセスを流れとして理解していくことで、おのずと用語も覚えられますよ。
記事の内容でわからないところ、質問などあればこちらからお気軽にご質問ください。
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