JP2001526906A - 種子を活性化するための方法及び装置 - Google Patents
種子を活性化するための方法及び装置Info
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Abstract
Description
するための方法に関連する。
供給することは重要である。種子は乾燥状態においてはほとんど代謝活動を行わ
ず休眠しているが、これらの点について種子の品質を改良するため、この種子に
例えば水で処理を行うことにより種子を活性化する(「活性化」)。その結果、
休眠段階が中断され発芽が促進される。この処理のために、種子が吸水し(浸潤
)、その結果として、発芽の過程が、外側からは観察できないが、胚の中で始ま
る。
り、根の先端が果皮を貫通してしまう)、といった危険性が常につきまとう。目
的とすべきところは、発芽直前に前記水処理を中断して、発芽が起こらないよう
にすることである。前記処理後脱水された種子は、まかれると、同時に発芽する
割合が高くなり、またさらにこの乾燥状態でよい状態を維持することがわかった
。
が実際にある。
米国特許第5,119,589号)である。この蒸気が前記ドラム内部で凝縮さ
れ、前記ドラムの回転運動により、種子がこのドラムに接触するように保たれる
。種子は、この水蒸気を吸収し、スクレーパーにより壁から除去される。この方
法では、種子に著しく物理的力がかかり、種子が損傷し発芽しないという危険性
が常に高いという欠点がある。
下の特徴を備える。種子を流体含有量を調節した気体と接触させ、この種子が所
定の期間前記気体と接触した状態を維持したまま、種子と液状の流体とが実質的
に直接接触しないという特徴を備える。
接触しないようにし、また種子が機械の圧力にさらされないようにして、流体が
、種子により気相から直接摂取され得るようにする。本発明による前記方法を用
いることにより、種子を精密に前処理ができるということがさらにわかった。そ
の上、本発明による処理で、前処理された高品質の種子を得られることがわかっ
た。
4-366)に詳しく、Allenは、水を用いて種子を前処理するための方法、つまり、
所定の浸透ポテンシャルのポリエチレングリコール水溶液に種子を培養する方法
を記述している。この方法は、「浸透活性化」としても記述されており、一般に
知られているが、高価で、多量のポリエチレングリコールを要し、複雑な処理工
程を必要とし、その工程の間に環境を汚染する多量のポリエチレングリコールが
何らかの方法で排出されることになる。さらに、種子による酸素摂取が、粘性ポ
リエチレングリコールにより妨げられる。また一方、米国特許第4,912,8
74号明細書に記述されるように、種子は固体の台上で浸透処理され得る。この
方法を用いると、環境を汚染する物質が多量に形成され、種子を損傷をする危険
がある。
るが、実質的には拡散により行われるのが好ましい。静止気相を用いることで、
種子が、非常に一律にゆっくりと流体を摂取し、拡散の過程が重要な役割を果た
していることがわかった。水の摂取が緩やかになるほど、浸透活性化処理及び水
/蒸気処理を行う場合の水の摂取がより急速になるという利点がある。
方法は、どの液体を用いた種子前処理にも適するが、前処理は、水を用いて行う
のが一般的である。この水は、ミネラル、ホルモン、殺虫剤、及び/または刺激
薬などの、補足物質を含有し得る。ただし、必要に応じて、このような物質を気
相に加え得る。汚染除去のために、例えば塩化物漂白剤を含有する水を例えば0
.4w/w%の濃度で利用し得る。
相対湿度」を指すことがあるのは明らかだろう。気相が空気により形成される場
合、前述の用語は「相対空気湿度」に相当する。
気湿度が98%かそれ以上の場合に、良好な活性化が実現されることがわかった
。本発明の好ましい実施例において、相対湿度は、98%かそれ以上であり、9
9%かそれ以上であるのがより好ましい。この湿度が気体の飽和点直前に維持さ
れると、気体と流体との飽和が発生せず、最適活性化が実現されるのが一般的で
ある。従って、水分含有率を可能な限り高くすると、その結果、種子の活性化が
非常に急速にかつ効果的に行われる。流体と飽和した気体は、流体が種子上で凝
縮する危険があるので、好ましくない。すでに上述したように有害となることが
あるからである。
ましい。もっと高い温度または低い温度であっても活性化は可能だが、8℃から
30℃の範囲であるとうまく活性化させることができる。とはいえ、必ずしも全
種類の種子がこのような高温に抵抗性があるとは限らないことから、高めの温度
では問題が起きる可能性がある。
られないかほぼ妨げられず、不十分な活性化しか起こらないのが一般的である。
、それは、この温度の範囲が種子または植物が一般に自然界で発芽する温度に対
応していることによる。
度より高いのが好ましい。これにより、前記処理の最初において液体または水が
種子の外側で凝縮しない。凝縮すれば、これにより、種子が液体と接触するよう
になり、すでに前述した有害結果を引き起こす原因となる。種子上での凝縮によ
り、さらに、発芽が同時に起こりにくくなる。
い処理を行うと発芽が意に反して起こる可能性がある一方、それより短い処理を
行うと発芽が同時に起きにくくなり、その結果として、多量の種子が、十分に吸
水を行えずに発芽休眠段階にとどまる可能性がある。前記処理の最適期間は、種
子の種類により異なる場合がある。
促進され、最適かつ好同調の活性化状態が得られることがわかったのは、驚くべ
きことである。実際、種子は、乾燥状態において−400MPaから−100M
Paまでの浸透圧であり、初めに多量に吸水し、次に前記種子は生理学的活動状
態になり、活性化が適宜始まる。種子が非常に多量に吸水し、その浸透圧が−1
0MPaより大きくなると、この生理学的活性化状態が始まる。「−8MPaよ
り大きい」とは、浸透圧の数値が−8MPaより高くなるということである。従
って、特に、これは、数値が高ければ吸水力が低くなるということを意味する。
静止気相は、通常、種子の浸透圧が−1.2MPaから−8MPaまでの間にあ
る時、始まる。種子の浸透圧の測定は、先行技術において知られる一般的な方法
により行われることに留意する。これについての詳細は、L. W. Woodstockによ る Journal of Seed Technology Vol. 12, no. 1(1988)に詳しい。
摂取において(すなわち浸透圧が約−8MPaに弱まるまで)、主に、種子は、
随意に選択された方法で吸水し、例えば流体で飽和した環境において、或いは、
例えば、種子が噴霧されることにより水に浸されるか、または種子が水で飽和し
た濾紙上で培養されることにより吸水する。浸透圧が−8MPaより大きくなっ
た場合に限り、よりゆっくりと吸水されるように、種子が水に接触した状態にな
ることが重要である(実際の活性化過程)。
のであって、少なくとも以下のステップから構成される。
好ましくは、−1.2MPaから−8MPaまでの間になるまで、種子を培養し
、 − 抑制された水の捕捉状況下で、種子を連続して培養する。
蒸気処理により、この抑制された水の捕捉は発生する。種子は、所望の浸透圧が
−1.2MPaから−8MPaまでの間に到達するまで、前記流体飽和環境で培
養されるのが好ましい。たいていの種子について、4時間から24時間の期間が
あれば、十分、前記浸透圧に到達するということがわかった。この培養時間は種
子の種類により色々に異なることがあるといういことは明らかだろう。この培養
時間及び他の条件は、当業者により、経験をもとに最大限に活用され得る。
ンバーで培養されたまま、実質的に、相対空気湿度を少なくとも98%にして、
種子と液状の流体とが直接接触しないようにしておく。すでに上述したように、
種子は、いったん、十分な吸水をし、種子の浸透圧が−1.2MPaから−8M
Paの間になると、傷つきやすくなる。少なくとも98%の相対空気湿度におい
て残りの水の摂取が発生する結果、種子と液状の流体が直接接触しないので、実
質的に、種子が損傷せず、また最適に同調した活性化状態が生じる。前記活性化
過程の間、種子の浸透圧は、およそ−1.2MPaから−1.5MPaまでの値
となり及び/または適切な期間維持される。種子が直接水に接触することにより
、−1.2MPaから−1.5MPaの間の浸透圧がすでに得られた場合、前記
抑制された水の捕捉状況の間、種子による吸水は行われないが、種子の浸透圧は
前記の値に維持される。
に、本発明による前記方法により前処理された種子から得られる植物をも提供す
る。
置に関するものであって、該装置は、少なくとも、流体の供給・排出手段を有す
る実質的に閉鎖されたチャンバーと、チャンバーの流体と気体の間に移送面を形
成するために存在する手段と、このチャンバーに含まれる流体と気体の間の温度
差を調節するために存在する温度調節手段とを備える。この装置により、気体空
間内に流体の流れが開いた形で形成され得る。空気の温度が選択され流体の流れ
の温度より高くなると、調節されて流体の蒸気が気相から流体の流れへ凝縮し得
る。すなわち、調節されて、気相の相対空気湿度がこれにより飽和点より下に維
持され得る。
く維持されるように調節して、流体を開いた形の流体の流れから気相へ蒸発させ
ることが可能である。しかし、この例は、種子を活性化するために前記装置を用
いることとは関連性が低いことがわかった。
対空気湿度が0.5%変化することがわかった。従って、相対空気湿度は、空気
の温度を流動する流体の温度より0.1℃高くすることにより、99.5%に維
持され得る。従って、もしこの温度差が0.3℃であれば相対空気湿度は約98
.5%になる。この種の温度差が2℃であれば相対空気湿度は90%になる。
度を前記飽和点未満でかつ非常に高く維持でき、その結果、気体が流体と飽和す
る危険を回避できる。例えば、98%±0.2%というように、0.1〜0.2
%という正確さで、安定した高い相対空気湿度を持続させることが可能である。
またそれが本発明による種子を処理する最適状態である。
るいは、例えば、空気の代わりに酸素濃縮空気混合物が用いることができる。
のであって、このチャンバーの壁に加熱及び/または冷却手段を備え、チャンバ
ーに含有されている気体をそれぞれ加熱または冷却する。さらに、給水の温度を
調節することも可能である。
チャンバーに含有される気体はチャンバーの壁の温度と同じになる。
バーの流動する流体層を形成するための手段を備えるのが好ましい。
気湿度を非常に高く(98℃を越えて)維持でき、水と壁との間の温度差はこの
場合小さく(0.6℃未満)、その結果、壁と、チャンバーに含有される気体の
温度が、水の温度より高くなる。
の温度を調節する手段及び/または流体の温度を調節する手段が固定され得るの
が有利である。このような給水とチャンバーの壁の温度差を調節し維持すること
は技術的に可能であり、これには前記先行技術により知られる手段を用いると効
果的な場合がある。
5%±0.2%まで正確に設定することができる。必要に応じて、同様に温度差
を調整することにより、98.0%±0.2%のように同じ正確さで、相対空気
湿度を同様に変更することができる。
接触させるようにするための加湿手段を備える。すでに上述したように、種子が
、噴霧など水に直接接触することにより、まず吸水し、種子の浸透圧が約−1.
2MPaから−8MPaの間になるまで吸水は続く。前記加湿手段は、例えば噴
霧器の形をとり、前記装置の壁に組み込むことができ、この加湿手段により、種
子が、噴霧されて、水と直接接触し次に吸水を行う。種子が所望の期間噴霧され
、その後、空気湿度が前述の方法で98%以上に設定され、前記活性化過程が完
了することが可能である。
方法では、種子が前記閉鎖されたチャンバーに入ってくる流体で処理され、水が
、気相で吸水されるような方法でこのチャンバーを通って流され、前記壁の温度
が水の温度を超える温度に設定され、水と壁との温度差が最大0.6℃に、好ま
しくは最大0.4℃に設定される。この温度差により、チャンバー内で、98%
を越す高い相対空気湿度が得られ、この相対空気湿度でチャンバーに含有される
種子の活性化が起こる。温度差は最大0.2℃であるのが好ましい。このように
温度差が小さいことにより、99%±0.2%の相対空気湿度を得ることができ
る。
のいずれかの処理を施され得る。再乾燥の目的は種子を遅い時期にまくことにあ
る。
は、種子の処理が完了した後、前記壁の温度を上昇させ、前記チャンバーの気相
において流体含有量を98%未満に設定する。なお、これらの測定は、流体を種
子から抽出するという方法で行われる。種子の乾燥は、相対空気湿度が98%未
満になるとすぐに起こる。必要に応じて、温度を調節することにより、空気湿度
を98%を下回る種々の数値に設定することが可能であるのは、明らかである。
すでに上述したように、90%という相対空気湿度は、温度差を2℃に設定する
ことにより、維持することができる。98%未満の相対空気湿度で、所定の期間
前記装置に種子を入れておくと、その結果、乾燥(「脱水」)が起こる。
15により画成されている。壁3には、螺旋状の冷却エレメント及び加熱エレメ
ントがそれぞれ装着されている(図示せず)。チャンバーは、ネット6に入れら
れた或る量の種子5を保持し、ネット6はチャンバー2につるされている。符号
10は、装置1の中央に設置された中空のチューブを示す。チューブ10の内部
を通って、水が給水路8により供給され、このチューブの外側表面に配水される
。その結果、水空間と気体空間2との間に大きな移送面を得られる。水は、排出
部9により集水されて除去される。前記流体流入口の位置に配置されているのが
、前記流体給水路の温度を測定する温度センサー11である。湿度計12は気体
空間2の空気湿度を測定する。チャンバー2の温度は温度センサー13により測
定される。温度センサー14は、壁の温度を測定する。図示されていないが、1
つまたはそれ以上の測定器具をコントロールユニットに連結する手段があり、該
手段は、壁3の冷却・加熱エレメント4の制御、及び給水される水の温度の調整
のためのコントロール手段(同様に図示せず)に連結され得る。コントロールユ
ニットはデータ入力部を備え得る。
れられ、チューブ10の外側表面に配水される。壁の温度は前記給水路の温度よ
り高く、その結果、水がチューブ10に沿って移動する間に、気相から水蒸気が
捕捉され水になる。これにより、チャンバー2の飽和点に対する相対湿度が低く
なる。中空チューブ10の外側表面を流れ出た水は、排出部9により集水されて
除去される。
ットとコントロール手段により、給水路の温度と壁3の温度に、温度差が設定さ
れ得る。コントロールユニットとコントロール手段は、測定器具11,12,1
3,14に連結されている。チャンバーに収容された種子は、気体空間2に引き
入れられ、カバー15が開かれることにより除去され得る。種子が流体に直接接
触しないようになる結果、種子が前記装置に引き入れられる時に、種子の温度が
チャンバー2の空気の温度を下回らない限り、種子で凝縮が生じない。
が−8MPaまたはそれ以上の値になるまでに種子が行う水の摂取)を立証する
ために、作物種子の種々のバッチを、過飽和濾紙、非飽和濾紙、及び過飽和濾紙
と非飽和濾紙とを組み合わせたものの上で培養した(浸潤期間A,B,Cのそれ
ぞれで)。 発芽温度: 25℃ 1アイテムごとの種子数: 4×25 発芽培地:シュライファーアンドシュール597番濾紙 トマト 浸潤方法: A:濾紙×2 + 水4cc(ペトリ皿1枚につき) つまり、過飽和状態! B:濾紙×5 + 水4cc C:24時間 濾紙×2 + 水4cc 次に、 24時間 濾紙×5 + 水4cc 次に、 連続して 濾紙×2 + 水4cc
培養すると良好な発芽が得られる結果となる。2つの方法AとBを組み合わせて
用いることにより、発芽が著しく加速される。 例2 以下の実験において、トマトの種子を、25℃、水4ccで、2層のS&S5
94番濾紙上に培養した。次に、該種子を活性化し、25℃、99%の相対空気
湿度で、7日間放置した。比較のために、種子に3%濃度の硝酸カリウムで標準
浸透活性化処理を行った。活性化後、前記種子は相対空気湿度30%で乾燥され
た。次に、15℃で、堆肥に該種子をまいた。
、少なくとも98%の相対空気湿度を保ちつつ、前記種子と前記液体とが直接接
触する前にそれを未然に防ぐ処理では、浸透活性化処理によるよりももっと急速
に発芽を発現させる。非処理種子では、発芽までに最も長く時間がかかった。
。
Claims (16)
- 【請求項1】 流体、特に水を用いて種子を処理する方法であって、該種子が
、1つまたはそれ以上の熱交換面を備える閉鎖されたチャンバーで、所定の期間
、調節された流体含有量の気体に接触しながら、前記種子と前記液状の流体は実
質的に直接接触せず、その結果、前記気相の水が前記チャンバー内で吸水される
ような方法で、前記流体が前記チャンバーを通って流される方法であり、前記1
つまたはそれ以上の熱交換面の温度が、前記チャンバーを通って流される前記流
体の温度より高い温度に設定されることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記流体と前記壁との温度差が、最大で0.6℃、好ましくは
0.4℃、さらに好ましくは0.2℃であることを特徴とする請求項1に記載の
方法。 - 【請求項3】 前記気相が実質的に静止状態であり、前記流体の前記気相を経
た前記種子への移送が実質的に拡散により行われることを特徴とする請求項1に
記載の方法。 - 【請求項4】 前記流体が実質的に水から構成され、前記チャンバー内の前記
気相の相対湿度が少なくとも98%、好ましくは99%であることを特徴とする
請求項1から3のいずれかに記載の方法。 - 【請求項5】 前記種子の処理の完了の後、前記流体移送面の温度がさらに上
昇し、前記チャンバーの前記気相の流体含有量を97%未満に設定し、これらの
ステップは流体が前記種子から抽出されるように行われることを特徴とする請求
項1から4のうち1つまたはそれ以上の請求項に記載の方法。 - 【請求項6】 前記流体処理の前に、前記種子が前記流体で飽和した環境で培
養されることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 前記種子が、前記流体飽和環境で、前記処理後の前記種子の前
記浸透圧が−1.2MPaから−8MPaの間になるまでの期間培養されること
を特徴とする請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 前記種子が、前記流体飽和環境で4〜24時間培養されること
を特徴とする請求項6に記載の方法。 - 【請求項9】 水を用いて種子を処理する方法であって、 − 水飽和環境で、前記種子の浸透圧が、−10MPaより大きく、好ましく
は−8MPaと−1.2MPaとの間になるまで、前記種子を培養し、 − 次に、抑制された水の捕捉状況下で、連続して前記種子を培養する ステップを少なくとも備える方法。 - 【請求項10】 前記抑制された水の捕捉状況は、少なくとも98%の相対湿
度のチャンバーで前記種子を培養することから成り、該相対湿度により、実質的
に種子と液状の流体とが直接接触しないことを特徴とする請求項9に記載の方法
。 - 【請求項11】 請求項1〜10のうち1つまたはそれ以上の請求項に記載の
前記方法により得られた種子。 - 【請求項12】 請求項11による前記種子から得られた植物。
- 【請求項13】 前記方法を実施するため特に設計された装置(1)であって
、該装置は、少なくとも、流体の供給・排出手段(8,9)を有する閉鎖された
チャンバー(2)と、前記流体と前記チャンバーの気体との間の流体移送面を形
成する手段と、熱を、それぞれ、前記チャンバーへ吸収するか前記チャンバーか
ら放出するための、熱交換面を形成する手段とを備え、前記装置は、さらに、前
記流体と前記チャンバーに含有される気体との間の温度差を調節する温度調節手
段を備えることを特徴とする、請求項1から10の1つまたはそれ以上の請求項
に記載の前記方法を実施するため特に設計された装置(1)。 - 【請求項14】 前記温度調節手段が、前記チャンバーに含有される気体を加
熱または冷却するための、前記チャンバーの壁(3)の加熱及び/または冷却手
段を備えることを特徴とする請求項13に記載の装置。 - 【請求項15】 前記壁の温度を調節する前記手段及び/または前記流体の温
度を調節する前記手段を設置し、前記チャンバー内の前記流体と前記チャンバー
の前記壁との温度差を0.6℃以下にできることを特徴とする請求項14に記載
の装置。 - 【請求項16】 前記装置が、前記種子を前記液状の流体と直接接触させる湿
潤化手段を備えることを特徴とする請求項13から15のうち1つまたはそれ以
上の請求項に記載の装置。
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