受粉(じゅふん)とは、種子植物において花粉が雌性器官に到達すること。被子植物では雌蕊(しずい、めしべ)の先端(柱頭)に花粉が付着することを指し、裸子植物では大胞子葉の胚珠の珠孔に花粉が達することを指す[1]。
花粉は葯と呼ばれる器官で形成される[2]。葯は通常は雄蕊(ゆうずい、おしべ)の先端にある[2]。裸子植物では葯は多数の花粉嚢が雄蕊の上に付く形で葯が形成され、被子植物では雄蕊の先端に葯壁で分離される形で2つの半葯から形成される[3]。葯が開くと花粉が外に放出され[4]、雌蕊に到達すると受粉・受精する[5]。同一個体内での受粉を自家受粉[6][注釈 1]、他の個体の花粉による受粉を他家受粉[注釈 2]という[6]。受粉過程でどのように花粉が移動するかによって、種子植物の受粉様式は花粉媒介者の助けを要しない自動自家受粉や[8]、媒介者の種類を冠した風媒、水媒、動物媒(虫媒、鳥媒など)などに分類できる[5]。裸子植物の大部分は風媒花である[9][注釈 3]。
被子植物では、自家不和合性・雌雄異熟 (dichogamy) ・異形花柱性といった自家受粉・自家受精を防ぐ機構が発達した植物種も存在する[12][13][14]。それらの機構は近親交配を妨げることにより、遺伝的多様性を維持する役割を持っていると考えられる[12]。
受粉[15][16][5]は英語"pollination"の翻訳語であり、ほかに授粉[17][5]・送粉(そうふん)[17][15][16][5]・花粉媒介(かふんばいかい)[18][19]の用語も用いられる[注釈 4]。受粉の研究は植物学・園芸学・動物学・生態学・進化生物学など多くの学術分野に関連しており、受粉に関する専門的な学術分野としては送粉生態学(花生態学・受粉生態学)、受粉生物学(送粉生物学)および花粉学"palynology"などがある。
以下、本記事では特に断りが無い限り、被子植物の受粉について記述する。被子植物では、受粉後に花粉から花粉管が伸び、それが柱頭組織中に進入して胚珠に到達し、卵細胞が花粉管の中の精核と融合することで受精が成立する。
受粉様式風媒花の例:スギの雄花と雌花水媒花の例:雄花をつけたマツモ虫媒花の例:ビニールハウス内のイチゴの花とミツバチ吸蜜するシロアゴサファイアハチドリ (Hylocharis cyanus)イチゴの花とミツバチ
自ら動くことに制約のある植物は花粉媒介を他の媒体に依存することが多い[22][23]。その媒体の種類によって受粉様式は風媒、水媒、動物媒、自動同花受粉などに分けられる[5]。種子植物は約90%が動物媒受粉であり、残り10%が非生物的媒介による受粉であると推定されている[24]。受粉様式は種子植物の進化上で重要であり、花の形質(送粉シンドローム[注釈 5])に反映されている。動物媒の受粉様式は動物と植物の共進化の例として研究がなされている[26]。また、植物と動物の関係は、受粉様式だけでなく種子散布まで含めた共生関係にあるものがある[27]。なお、同一種でも複数の受粉様式が起こっており、必ずしも品種と受粉様式が1対1で対応するわけではないことに注意する必要がある[28]。
自然状態で受粉させることを自然受粉と呼ぶのに対し、人間が人為的に受粉させることを人工授粉という[29]。詳細は人工授粉の項を参照。 花の受粉様式の中には、自殖といって同一個体の中で自身が生成した花粉を自身で受粉するものがある。これが自家受粉である[30][注釈 6]。一般に植物は自分で移動できないから別個体同士で受粉するには、外部の何らかの手段に頼って花粉を移動させる必要がある。しかしそれには不確実性があるため、自殖するほうが確実である[23]。また新しい領域に侵入する場合、自殖が可能であれば単一の個体で繁殖できるが、そうでなければ同時に複数の個体が進出しない限り次の世代を残せない[32]。そのため自殖を行う植物も一定数存在する。特に、繁殖機会が1回しかない1年草では、同じ花の中で自家受粉を行う同花受粉の道を選択しているものがある[33]。一方で、遺伝的多様性を維持し、近交弱勢を避けるためには他家受粉が有利である[34]。特に基本的に片方の性のみを持つ動物の近親交配と異なり、植物においては同一個体内での近親交配であるから、自殖により適応度が下がる可能性は高い[34]。したがって進化によってそうした特徴を排除し、自殖を避け他植を促進するものも多い[35]。 日本のスミレ属 Viola では、通常の虫媒花を開花させた後に閉鎖花を着け、花弁を開くことなく同花受粉で種子を形成することが知られており[36]、また、オニバスは水中で自己受粉をして身をむすぶ閉鎖花と水面に浮かんで通常の花を咲かせる開放花をともに咲かせるが、種子の結実率は閉鎖花のほうが高いことが報告されている[37][38]。開放花であっても同花受粉の機構を持つ植物がある。それらを田中 (1993)[39]は、雄動同花受粉(雄蕊が動いて受粉:タチイヌノフグリ)・雌動同花受粉(雌蕊が動いて受粉:アキノノゲシ)・両動同花受粉(雄蕊も雌蕊も動いて受粉:オシロイバナ)・不動同花受粉(雄蕊と雌蕊が開花のときに動いた状態で受粉:メヒシバ)に分類している。
自家受粉