卵細胞(らんさいぼう)

卵細胞とは

卵細胞(らんさいぼう、egg cell)とは、有性生殖において精細胞と受精する雌性配偶子です。

被子植物では、卵細胞は胚珠の内部に形成される胚嚢の中に存在します。

典型的な被子植物の胚嚢では、卵細胞は珠孔側に位置し、その両側に2個の助細胞があります。卵細胞と2個の助細胞を合わせた構造は卵装置と呼ばれます。

受粉後、花粉管によって運ばれた2個の精細胞のうち1個が卵細胞と融合すると、受精が成立します。受精した卵細胞は受精卵(接合子)となり、その後の細胞分裂と分化によって胚へ発達します。

位置関係を整理すると：
被子植物では、子房の中に胚珠があり、胚珠の中に胚嚢があり、胚嚢の中に卵細胞があります。
卵細胞そのものを胚珠や胚嚢と呼ぶことはできません。

卵細胞はどこにあるか

被子植物の卵細胞は、胚珠内部にある胚嚢の珠孔側に形成されます。

最も一般的なタデ型の胚嚢では、珠孔側に次の3細胞が配置されます。

卵細胞：1個
助細胞：2個

この3細胞を合わせて卵装置といいます。

助細胞は単に卵細胞の横にある細胞ではありません。花粉管を胚珠へ誘引し、到達した花粉管を受け入れて精細胞を放出させる過程に重要な役割を果たします。

卵細胞は、その近くまで届けられた精細胞の一つと融合して受精卵になります。

卵細胞ができるまで

被子植物の卵細胞は、胚珠内部で形成される雌性配偶体、つまり胚嚢の発達過程で形成されます。

最も一般的なタデ型の胚嚢形成では、概ね次のような過程をたどります。

胚珠の珠心内部に大胞子母細胞が形成される
大胞子母細胞が減数分裂し、通常4個の大胞子が形成される
通常、そのうち1個が機能的大胞子として残る
機能的大胞子の核が分裂を繰り返す
細胞化が進み、卵細胞、助細胞、中央細胞、反足細胞などが形成される

典型的な有性生殖では、減数分裂によって染色体数が半減した大胞子から胚嚢が形成されるため、卵細胞も通常は単相(n)です。

ただし、無融合生殖(アポミクシス)など、通常の減数分裂を経ない生殖様式も存在します。そのため、「植物の卵細胞は例外なくnである」とまで一般化することはできません。

卵細胞と助細胞の違い

卵細胞と助細胞は胚嚢の珠孔側に隣接して配置されますが、役割は異なります。

卵細胞：精細胞と受精し、受精卵を経て胚へ発達する雌性配偶子
助細胞：花粉管の誘引や受け入れ、精細胞の放出に関与する細胞

植物の受精研究では、助細胞から分泌されるLUREなどの物質が花粉管を誘引することが明らかになっています。

したがって、「卵細胞が花粉管を直接呼び寄せる」とだけ説明するのは正確ではありません。被子植物では、卵細胞の隣に位置する助細胞が花粉管誘引に重要な役割を担っています。

卵細胞と受精

受粉後、柱頭上で花粉が発芽すると、花粉管が雌しべ内部を伸長します。

花粉管は胚珠へ誘引され、多くの被子植物では珠孔側から胚珠内部へ進入します。

花粉管が胚嚢へ到達すると、2個の精細胞が放出されます。

精細胞1個＋卵細胞 → 受精卵 → 胚
精細胞1個＋中央細胞 → 受精した中央細胞 → 胚乳

この二つの受精が行われる仕組みを重複受精(ちょうふくじゅせい)といいます。

被子植物では、卵細胞だけが受精するのではなく、同じ胚嚢内にある中央細胞も別の精細胞と受精することが大きな特徴です。

卵細胞から胚ができるまで

卵細胞は精細胞と融合すると受精卵(接合子、zygote)になります。

受精卵はその後、細胞分裂を始めます。細胞数を増やしながら組織や器官のもととなる領域が分化し、やがて胚が形成されます。

したがって、発達の順序は次のように整理できます。

卵細胞 → 受精 → 受精卵 → 胚

さらに胚を含む胚珠全体が発達し、最終的に種子になります。

卵細胞そのものが種子になるわけではありません。

卵細胞と胚の違い

卵細胞と胚は、発達段階が異なります。

卵細胞：受精前の雌性配偶子
受精卵：卵細胞と精細胞が融合した直後の細胞
胚：受精卵が分裂・分化して形成された次世代植物体のもと

「卵細胞＝胚」とすると、受精前と受精後の発達段階を混同することになります。

卵細胞と胚珠・胚嚢の違い

植物の生殖では名称の似た構造が多く、特に胚珠、胚嚢、卵細胞は混同されやすい用語です。

胚珠：珠皮、珠心、胚嚢などを含む構造全体。通常、受精後に発達して種子になる
胚嚢：被子植物の胚珠内部に形成される雌性配偶体
卵細胞：胚嚢内に形成され、精細胞と受精する雌性配偶子

基本的な位置関係は、次のようになります。

胚珠＞胚嚢＞卵細胞

ただし、この「＞」は大小関係ではなく、内部に含まれる位置関係を簡略化して示したものです。

卵細胞と中央細胞の違い

被子植物の重複受精では、卵細胞と中央細胞の両方が受精しますが、受精後につくられる組織が異なります。

卵細胞：精細胞と受精 → 受精卵 → 胚
中央細胞：別の精細胞と受精 → 胚乳形成へ進む

卵細胞は次世代植物体となる胚の起点です。

中央細胞は卵細胞ではなく、胚乳形成に関わる別の細胞です。

卵細胞と卵核の違い

卵細胞と卵核は同じものではありません。

卵細胞は細胞膜、細胞質、核などから構成される細胞全体です。一方、卵核は卵細胞の内部に存在する核を指します。

受精では精細胞と卵細胞が融合し、その後、雄性側と雌性側の核の融合を含む一連の過程が進みます。

「精核と卵核が合体する」という説明は核に着目した表現ですが、細胞レベルでは精細胞と卵細胞の受精として理解する方が正確です。

農業で卵細胞を理解する意味

採種栽培、果菜類、果樹などで種子形成や結実が不良になった場合、受粉だけに原因を求めることはできません。

正常な種子が形成されるには、雌性側でも次のような過程が正常に進む必要があります。

胚珠が正常に形成される
胚嚢形成が正常に進む
卵細胞が正常に分化・成熟する
助細胞などが正常に機能する
花粉管が胚嚢へ到達する
精細胞が正常に放出される
卵細胞と精細胞の受精が成立する
受精卵が正常に分裂して胚を形成する

このどこかで異常が起これば、種子形成率の低下や種子の退化につながる可能性があります。

高温、低温、水分ストレスなどが生殖過程へ影響する場合もありますが、感受性の高い時期や影響する温度域は作物や品種によって異なります。

現場での注意：
果実内の種子が少ない、種子が形成されない、落花・落果が起きたという結果だけから「卵細胞の異常」と判断することはできません。
花粉形成、受粉、花粉発芽、花粉管伸長、胚珠・胚嚢形成、重複受精、受精後の胚・胚乳発達まで切り分けて考える必要があります。

果実ができれば卵細胞は受精しているのか

必ずしもそうではありません。

多くの被子植物では受精を契機として種子や果実の発達が進みますが、植物や品種によっては単為結果によって受精せずに果実が発達することがあります。

また、無種子性には単為結果だけでなく、受精後に胚や種子の発達が停止する場合など、異なる仕組みがあります。

そのため、果実の有無や種子の有無だけから、卵細胞の受精過程を断定することはできません。

卵細胞について間違えやすい点

卵細胞＝胚珠ではありません。
胚珠の内部に胚嚢があり、その胚嚢の内部に卵細胞があります。
卵細胞＝胚嚢ではありません。
卵細胞は胚嚢を構成する細胞の一つです。
卵細胞＝胚ではありません。
卵細胞が精細胞と受精して受精卵となり、その後に胚が形成されます。
卵細胞＝種子ではありません。
種子へ発達するのは胚珠全体です。卵細胞から生じる受精卵は種子内部の胚へ発達します。
卵細胞＝卵核ではありません。
卵核は卵細胞内部の核です。卵細胞は細胞全体を指します。
卵細胞が花粉管を単独で誘引しているわけではありません。
被子植物では卵細胞の隣にある助細胞が花粉管誘引に重要な役割を果たします。
受粉しただけでは卵細胞が受精したとは限りません。
花粉発芽、花粉管伸長、胚珠への誘引、精細胞の放出などを経て、初めて卵細胞との受精に至ります。
果実が形成されたことだけでは卵細胞の受精を証明できません。
単為結果など、受精せずに果実が形成される場合があります。
種子形成不良を卵細胞だけの異常と判断することはできません。
雄性側・雌性側・受精後の発達まで複数の過程を確認する必要があります。

卵細胞の参考動画

被子植物では、花粉管によって運ばれた精細胞が胚嚢へ到達し、卵細胞と受精します。この過程は静止画だけでは理解しにくいため、実際の植物の受精を撮影した次の動画が参考になります。

未来を創る科学者達（24）神秘の瞬間に立ち会う～東山哲也～
科学技術振興機構（JST）・SCIENCE CHANNEL

未来を創る科学者達（24）神秘の瞬間に立ち会う～東山哲也～（YouTube）を見る

動画について：
この動画は、被子植物で花粉管が胚嚢へ到達し、受精が行われる過程を理解するための参考資料として紹介しています。
科学技術振興機構（JST）のサイエンスチャンネルで公開されている動画で、農材ドットコムが制作・管理しているものではありません。
動画の内容、公開状況、URLなどは、公開元の都合により変更または削除される場合があります。
また、胚嚢の構造、花粉管誘引、卵細胞の形成や受精様式などには植物種による違いがあります。