リンゴやミカン、モモ、ブドウなどを食べると、果肉の中に種が入っていることがあります。果物と種は別々に作られるように見えますが、植物の花の中では、果実と種子の形成は密接に結び付いています。
多くの被子植物では、花粉がめしべに付き、受粉のあとに受精が起こると、花の中にあった胚珠が種子へ発達します。それと並行して、子房を中心とした花の組織が成長して果実になります。
つまり、果物の種は「果肉の中で後から自然に生まれるもの」ではありません。花が咲いた時点ですでに存在する胚珠が、受精をきっかけに発達してできたものです。
結論：果物の種は、受精した胚珠が発達してできる
果物に種ができる基本的な流れは、次のように整理できます。
- 花の子房の中に胚珠が作られる
- 花粉がめしべの柱頭に付くと受粉が起こる
- 花粉管が伸び、精細胞が胚珠へ届く
- 受精によって胚と胚乳の発達が始まる
- 胚珠の外側の組織は種皮になり、胚珠全体が種子へ発達する
- 同時に、子房などの組織が果実へ成長する
このため、通常の果実形成では、種子の発達と果実の発達が同じ時期に進みます。
花の中には、果実と種の「もと」がすでにある
果物になる前の花には、めしべがあります。めしべの根元には子房があり、その内部には一つまたは複数の胚珠があります。
胚珠は、将来種子になる組織です。受精前の段階ではまだ種子ではありませんが、卵細胞を含む胚のうや、その周囲の珠皮などを備えています。
日本植物生理学会の研究報告でも、被子植物では受粉・受精を介して胚珠が種子へ発達し、それに伴って子房が果実へ成長することが説明されています。
つまり、果実と種子は、花の中に用意されていた別々の器官が、受精後に連動して発達したものです。
「受粉」と「受精」は同じではない
果物の種ができる仕組みを理解するとき、受粉と受精を区別することが大切です。
受粉は、花粉がめしべの柱頭に付くことです。受粉しただけでは、まだ種子は完成しません。
柱頭に付いた花粉が発芽すると、花粉管がめしべの内部を伸びていきます。花粉管の中を精細胞が移動し、胚珠の中まで到達すると受精が起こります。
つまり、「花粉が付くこと」が受粉、「雄側と雌側の生殖細胞が結び付くこと」が受精です。種子形成の本格的な出発点になるのは受精です。
受精すると、胚珠の中で何が起こる？
被子植物では、特徴的な「重複受精」が起こります。
花粉管から運ばれた二つの精細胞のうち、一つは卵細胞と融合して受精卵になります。この受精卵が分裂を繰り返し、将来の植物体になる胚へ発達します。
もう一つの精細胞は、胚のう内の極核と融合し、主に胚の栄養を支える胚乳の形成につながります。
そして、胚珠を包んでいた珠皮は種皮へ変化します。こうして、胚・胚乳・種皮を中心とする種子の構造が作られます。
種は、次の世代の植物を作るための器官
種子の中の胚は、次の世代の植物になる小さな植物体です。
条件が整って発芽すると、胚から根や芽が伸び、新しい植物として成長を始めます。胚乳や子葉に蓄えられた栄養は、発芽初期の成長を支えます。
この意味で、種子は単なる果物の「かたい部分」ではありません。植物にとっては、遺伝情報を次世代へつなぐ中心的な生殖器官です。
果実は、その種子を包み、成熟するまで守り、さらに動物や風、水などによる種子散布を助ける役割を持つ場合があります。
なぜ種ができると、果実も大きくなり始めるのか？
多くの植物では、受粉・受精のあとに、子房が急速に成長し始めます。これを着果と呼びます。
この切り替えには、オーキシンやジベレリンなどの植物ホルモンが重要です。
2023年の果実形成レビューでは、受粉後にオーキシンやジベレリンのシグナルが活性化し、子房で細胞分裂や細胞伸長が進むことで、子房から果実への移行が起こると整理されています。
発達中の胚珠や種子も、こうしたホルモン環境に関与します。そのため、通常の果実では、種子の発達と果実の肥大が協調して進みます。
種の数が、果実の形や大きさに影響することもある
果実の中で複数の胚珠が受精する種類では、発達する種子の数が果実の成長に影響する場合があります。
発達中の種子や周囲の組織から成長を促すシグナルが生じるため、受精した胚珠の位置や数に偏りがあると、果実の一部だけ成長が弱くなることがあります。
果樹栽培では、十分な受粉が果実の形や着果安定性に関係する作物があります。農研機構のカキ研究でも、受粉による種子形成が着果率の向上に関係することが示されています。
ただし、この関係の強さは果物の種類や品種によって異なります。
では、種なし果物はどうしてできる？
「受精した胚珠が種子になり、同時に果実が発達する」というのが基本ですが、例外もあります。
代表的なのが単為結果です。単為結果では、受精が起こらなくても子房が果実として肥大します。
農研機構の研究では、ナス科植物でオーキシン量が高く保たれることによって、受粉や種子形成なしでも果実が肥大する単為結果の仕組みが示されています。また、ウンシュウミカンも強い単為結果性を持つため、種子がなくても果実を安定して肥大させることができます。
つまり、「種ができなければ果実は絶対にできない」というわけではありません。植物ホルモンの働きが、受精後の成長シグナルを代わりに作る場合があるのです。
「種なし」には、受精しない場合と、途中で種が育たなくなる場合がある
種なし果物は、すべて同じ仕組みで作られるわけではありません。
単為結果では、基本的に受精をしないまま果実が発達します。
一方、いったん受精したあと、胚や胚乳の発達が途中で止まり、成熟時には正常な種子が残らない場合もあります。このような仕組みは、種なしブドウなどで利用されています。
また、ウンシュウミカンのように、雄性・雌性の不稔性と単為結果性が組み合わさって、種なしになりやすい果物もあります。
そのため、「種なし＝受精していない」と一律には言えません。
果肉と種は、同じものからできるの？
基本的には別の組織から発達します。
種子は胚珠から作られます。一方、多くの果物の果肉は、子房壁などが発達してできます。
ただし、私たちが「果物」と呼んで食べている部分が、必ず子房壁だけでできているわけではありません。
リンゴやナシでは花托など子房以外の組織も食べる部分の形成に大きく関わります。イチゴでは、赤く大きくなる部分は花托で、表面の小さな粒の一つ一つが植物学上の果実です。
それでも、種子そのものは基本的に受精した胚珠に由来します。
一つの果物に種が一個のものと、たくさんあるものがあるのはなぜ？
花の子房にある胚珠の数や、花の構造が植物ごとに違うからです。
モモやサクランボのように、通常一つの大きな種を持つ果物もあれば、リンゴ、ナシ、スイカ、キウイフルーツのように複数の種を持つ果物もあります。
さらに、胚珠があってもすべてが受精・発達するとは限りません。受粉量、花粉の相性、温度などの環境条件によって、一部の胚珠だけが種子になる場合もあります。
したがって、果物の種の数は「果実の大きさ」だけで決まるのではなく、もともとの花の構造と受精の成功率によって決まります。
種があることは、果物にとって何の意味がある？
植物にとって果実は、私たちに食べられるためだけに存在するものではありません。
種子は次世代を作るための器官で、果実は種子を成熟まで保護し、その後の散布を助ける役割を持ちます。
熟した果物が色づき、やわらかくなり、糖や香りが増えることは、鳥や哺乳類に食べられやすくなることにつながります。動物に食べられた種子が別の場所へ運ばれれば、植物は新しい場所へ子孫を広げることができます。
もちろん、すべての果物が動物散布に依存しているわけではありませんが、「種を守り、運ぶ」という機能は果実の重要な役割の一つです。
まとめ
果物に種ができるのは、花の子房の中にある胚珠が、受粉・受精を経て種子へ発達するからです。
受精すると、胚珠の中で胚と胚乳が発達し、珠皮は種皮へ変化します。同時に、オーキシンやジベレリンなどの植物ホルモンを介して子房の成長が始まり、果実が形成されます。
そのため、通常は種子形成と果実形成が連動しています。
ただし、単為結果のように受精しなくても果実が育つ例や、受精後に種子の発達が止まって種なしになる例もあります。
つまり、果物の種は「果肉の中で生じたもの」ではなく、花の段階から存在した胚珠が、次世代の植物を作る種子へ変化したものなのです。
参考資料
- 日本植物生理学会年会要旨集：トマトの子房から果実への移行期における細胞壁多糖分布
- 農研機構：カキの受粉に野生のコマルハナバチが大きく貢献
- Molecular, hormonal, and metabolic mechanisms of fruit set, the ovary-to-fruit transition, in horticultural crops
- Auxin: a molecular trigger of seed development
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