JP2019187351A

JP2019187351A - 無核果実の生産技術

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Publication number: JP2019187351A
Application number: JP2018086221A
Authority: JP
Inventors: 節三田中; Setsuzo Tanaka
Original assignee: Tanaka Setsuzo
Current assignee: Tanaka Setsuzo
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-10-31

Abstract

【課題】パパイヤの無核果実を得る新規の技術を提供する。【解決手段】パパイヤ科に属する植物の植物組織を凍結する凍結工程Ｓ１１と、凍結された植物組織を解凍する解凍工程Ｓ１２と、解凍された植物組織から植物を発生させる発生工程Ｓ１３と、発生工程により得られた植物を育成する第１の育成工程Ｓ１４と、を含むことを特徴とする、パパイヤ科に属する植物の無核果実の生産方法。【選択図】図１

Description

本発明は、遺伝子操作や化学処理によらずに無核果実を得る技術に関する。

果実は、一般に被子植物における内部に種子を含む構造のことをいう。そのため、通常であれば果実の中には種が含まれており、果実を人が食する際には食せない部分である種を除去する必要がある。しかし、種を除去する作業は煩雑である。

このような問題に鑑み、種の無い果実（無核果実）を作出する方法が考案されている。代表的な無核果実を得る方法（無核化）としては、ジベレリン処理法が挙げられる（特許文献１）。
また、一般に流通しているバナナのように、突然変異により種の無い果実を着果する性質を有する株を株分けの方法により増産することも行われている。

植物の種類によっては受粉が起こらないことにより、自然に無核果実を着果するものもある。
雄樹と雌樹が存在するパパイヤ種もこの一例であり、受粉が起こらなければ単為結果が起こりうる。しかし、その効率は非常に低い（５〜１０％程度）。
なお、両性種のパパイヤは、雄花と雌花が交互に開花して自家受粉するため、ほとんど単為結果は起こらない。

また、品種改良により得られた単為結果するパパイヤ種が知られている（品種登録番号１６１６１号）

再表９７／０３１５３６号公報

上述したように、受粉を行わなかった場合、パパイヤは単為結果し得るが、その効率は非常に悪い。
無核果実を着果するパパイヤを得るための方法として品種改良が挙げられるが、非常に長い期間を要し、また確実性も低い。
一方、ジベレリンなどの化学的処理を行う方法があるが、化学物質の残留などの問題があるため好ましくない。

このような問題に鑑み、本発明の解決しようとする課題は、パパイヤの無核果実を得る新規の技術を提供することにある。

上記課題をする本発明は、パパイヤ科に属する植物の植物組織を凍結する凍結工程と、凍結された植物組織を解凍する解凍工程と、解凍された植物組織から植物を発生させる発生工程と、発生工程により得られた植物を育成する第１の育成工程と、を含むことを特徴とする、パパイヤ科に属する植物の無核果実の生産方法である。
本発明の生産方法によれば、品種改良よりも短期に、またジベレリン処理のような化学的処理を行うことなく、高効率にパパイヤ科植物の無核果実を得ることができる。

本発明の好ましい形態では、前記第１の育成工程を生物による花粉媒介が無い環境下で行う。虫などが媒介する受粉が起こらないため、非常に高い効率で無核果実を得ることができる。

本発明の好ましい形態では、前記第１の育成工程により育成された植物の植物組織を採取し、組織培養する培養工程と、培養工程により得られた植物を育成する第２の育成工程と、を含む。
第１の育成工程により得られた植物も無核果実を着果するが、培養工程を経て第２の育成工程により得られた植物は、着蕾の段階で子房の肥大が認められ、無核果実の着果が確認できる特異な性質を有する。そして、着果が確認できる蕾は、蕾全体の９割程度を占める。すなわち、極めて高効率に無核果実を得ることができる。

本発明の好ましい形態では、前記第２の育成工程が露地栽培である。
第２の育成工程により得られる植物は、通常であれば虫が媒介する受粉が起こり得る露地栽培によっても、無核果実を高効率で着果する。

本発明の好ましい形態では、前記第２の育成工程の過程で発生した蕾を観察し、着果が確認できない蕾を除去する選別工程を含む。
選別工程により着果が確認できない蕾を除去し、着蕾の段階で着果が確認できる蕾だけを残すことにより、着果する果実の全てを無核果実とすることができる。

本発明は、上述の生産方法により生産した無核果実にも関する。かかる無核果実はジベレリン等の薬品により無核化されたものとは異なり、残留物質の心配もなく、安心して食することができる。

また、本発明は上述の無核果実の生産方法における、第１の育成工程で得られる、無核果実を着果する植物にも関する。かかる植物は無核果実を高効率で着果する。

また、本発明は上述の無核果実の生産方法における、第２の育成工程で得られる、無核果実を着果する植物にも関する。かかる植物は、上述のとおり着蕾の段階で子房の肥大が認められ、無核果実の着果が確認できる特異な性質を有する。

また、本発明は上述の植物より得られる、接ぎ木のための穂木として用いられる植物組織及びこれが穂木として接ぎ木された植物、並びに、これら植物より得られる、該植物とは独立した植物個体を発生可能な植物組織にも関する。

本発明によれば、高効率にパパイヤ科植物の無核果実を得ることができる。

無核果実の生産方法のスキーム。凍結解凍処理を行ったパパイヤと未処理のパパイヤの発芽後３０日後における写真。凍結解凍処理を行ったパパイヤと未処理のパパイヤの発芽後４５日後における写真。凍結解凍処理を行ったパパイヤと未処理のパパイヤの発芽後６０日後における写真。凍結解凍処理を行ったパパイヤと未処理のパパイヤの発芽後３か月後における写真。凍結解凍処理を行ったパパイヤと未処理のパパイヤの収穫期における写真。通常のパパイヤの蕾と、第２の育成工程の過程で着果したパパイヤの蕾の比較写真である。通常のパパイヤの蕾の断面と、第２の育成工程の過程で着果したパパイヤの蕾の断面の比較写真である。

以下、本発明の実施の形態について図１を参照しながら詳細に説明を加える。
本発明の無核果実の生産方法は、Ｃｙｌｉｃｏｍｏｒｐｈａ属、Ｃａｒｉｃａ（パパイヤ）属、Ｈｏｒｏｖｉｔｚｉａ属、Ｊａｒｉｌｌａ属、Ｊａｃａｒａｔｉａ属、Ｖａｓｃｏｎｃｅｌｌｅａ属など、パパイヤ科（Ｃａｒｉｃａｃｅａｅ）に属する植物に適用することができる。具体的には、パパイヤ属（Ｃａｒｉｃａ）に属する植物、より具体的にはパパイヤ（ＣａｒｉｃａｐａｐａｙａＬ）に適用することができる。

本発明の無核果実の生産方法は、植物組織を凍結する凍結工程Ｓ１１を含む。
凍結工程Ｓ１１に供する植物組織としては、植物より得られる、該植物とは独立した植物個体を発生可能な植物組織が好ましく例示できる。

植物は全能性を有するため、植物のどの部位であっても「植物より得られる、該植物とは独立した植物個体を発生可能な植物組織」に該当するが、具体的には、植物の種子、根、芽、茎、葉、花弁などを例示でき、好ましくは種子、根及び芽、さらに好ましくは種子を挙げることができる。
凍結工程Ｓ１１に供する際にこれら組織は、そのまま凍結してもよいし、一部を切除し、切片の形態で凍結してもよい。

凍結工程Ｓ１１においては、植物組織を液体に浸漬した状態で凍結することが好ましい。植物組織を浸漬する液体としては、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、グリセリン、エチレングリコール、糖類などの水溶液からなる凍害防御剤を用いることが好ましい。中でも糖類水溶液、特にトレハロース水溶液を用いることが好ましい。

凍結工程Ｓ１１における凍結時最低温度の上限は、好ましくは−２０℃以下、より好ましくは−３０℃以下、さらに好ましくは−４０℃以下、さらに好ましくは−５０℃以下、さらに好ましくは−５５℃以下である。
また、凍結時最低温度の下限は、好ましくは−２００℃以上、より好ましくは−１５０℃以上、さらに好ましくは−１００℃以上、さらに好ましくは−８０℃以上、さらに好ましくは−７０℃以上、さらに好ましくは−６５℃以上である。

凍結工程Ｓ１１においては急速に凍結時最低温度に降下させるのではなく、緩慢に温度降下させることが好ましい。温度降下の速度は、解凍後の生存率の観点から、好ましくは０．８℃日／以下、より好ましくは０．６℃日／以下、より好ましくは０．５℃／日以下、さらに好ましくは０．３℃／日以下、さらに好ましくは０．２℃／日、さらに好ましくは０．１℃／日である。
このように緩慢に温度降下させる場合には、凍結工程Ｓ１１においてはプログラムフリーザーを用いることが好ましい。

凍結工程Ｓ１１の期間の下限は、好ましくは１００日以上、より好ましくは１２０日以上、さらに好ましくは１５０日以上、さらに好ましくは１６０日以上、さらに好ましくは１８０日／以上である。

なお、「凍結工程Ｓ１１の期間」とは、植物組織に温度降下を開始した時点から、解凍工程Ｓ１２を開始するまでの期間である。

解凍工程Ｓ１２における解凍方法は特に制限されない。凍結状態の植物組織を常温に放置することで自然解凍してもよいし、凍結状態の植物組織を流水ですすぎながら解凍してもよい。

本発明の無核果実の生産方法は、このようにして解凍された植物組織から植物を発生させる発生工程Ｓ１３を含む。
凍結工程Ｓ１１及び解凍工程Ｓ１２に供した植物組織が植物の種子である場合には、これを常法に従い播種し、植物個体を発生させることができる。

凍結工程Ｓ１１及び解凍工程Ｓ１２に供した植物組織が種子以外の植物部位である場合には、これをそのまま土壌や培地に移し発芽させてもよいし、また、細かく細断し常法に従い細胞培養を行い、カルス誘導、不定胚誘導、不定芽誘導を行うことで、植物個体を発生させることができる。

発生工程Ｓ１３により発生させた植物個体を第１の育成工程Ｓ１４において育成する。第１の育成工程Ｓ１４は、何れの方法によってもよく、露地栽培、ハウス栽培、密室栽培など公知の植物栽培方法を適用することができる。
第１の育成工程Ｓ１４により育成される植物４１は、虫を媒介とする自然受粉が起これば種を含む果実を着果してしまう。そのため、第１の育成工程Ｓ１４においては、より単為結果の効率を向上させるために、密室栽培など虫等の生物による花粉媒介が無い環境で行うことが好ましい。

パパイヤ科植物の栽培における至適温度に鑑み、第１の育成工程Ｓ１４は、熱帯〜亜熱帯地域、またはこれら地域の気候と同等に温度管理がなされた室内で行ってもよい。
なお、凍結工程Ｓ１１、解凍工程Ｓ１２及び発生工程Ｓ１３を経た植物４１は、耐寒性が劇的に向上しているため、熱帯〜亜熱帯地域よりも気温の低い温帯〜寒帯地域、またはこれら地域の気候と同等に温度管理がなされた室内栽培で行うこともできる。

第１の育成工程Ｓ１４において育成された植物４１は、自然又は人工的に受粉がなされなければ、高効率で無核果実３１を着果する。
通常の栽培方法で栽培したパパイヤ科植物も受粉をしなければ単為結果を起こすが、その効率は非常に低い。一方、第１の育成工程Ｓ１４により育成された植物４１は、非常に高効率に単為結果するため、無核果実の生産性に特に優れる。

本発明の好ましい実施の形態では、第１の育成工程Ｓ１４により育成された植物の植物組織を採取し、組織培養を行う（培養工程Ｓ２１）。組織培養の方法は特に限定されず、葉などの器官を培養する器官培養、茎頂を培養するメリクロン培養（茎頂培養）、未熟胚を培養する胚培養、葯を培養する葯培養、プロトプラストを培養するプロトプラスト培養などを例示することができる。

言うまでもないが、培養工程Ｓ２１は、第１の育成工程Ｓ１４において植物４１が結実するまで待つ必要はない。いずれの成長段階にある植物４１であっても、培養工程Ｓ２１に供することができる。

培養工程Ｓ２１により新たな植物個体を発生させた後、この得られた植物を育成する第２の育成工程Ｓ２２を行う。
第２の育成工程Ｓ２２の条件については、上述した第１の育成工程Ｓ１４の内容を適用できる。ただし、培養工程Ｓ２１を経た植物４２は、着蕾の段階で子房の肥大が認められ、無核果実の着果が確認できる特異な性質を有する。そして、着果が確認できる蕾は、蕾全体の９割程度を占める。このように着蕾段階で単為結果することが確定している蕾がほとんどを占めるため、露地栽培を行うことで虫による自然受粉が起こり、単為結果効率が低下する問題が生じない。そのため、第２の育成工程Ｓ２２は露地栽培で行ってもよい。露地栽培で行うことは生産コストを低減させるためにも非常に有利である。

上述の通り、培養工程Ｓ２１を経た植物４２は、蕾の状態で単為結果を確認できる。そのため、着果が確認できない蕾（受粉により種のある果実を着果する可能性がある）を除去する選別工程Ｓ２３を行うことが好ましい。選別工程Ｓ２３を行えば、着果する全果実における無核果実３２の占める割合を向上させることができる。選別工程Ｓ２３により、着果が確認できない蕾を全て除去すれば、着果する果実の全てを無核果実３２とすることができる。

上述したように植物４１及び４２は無核果実を高効率に着果する性質を有する。植物４１及び４２から有性生殖以外の方法により得た次世代の植物は、高効率に単為結果する特性を引き継ぐ。したがって、植物４１及び４２より得られる、これら植物とは独立した植物個体を発生可能な種子以外の植物組織（子株等）から発生した次世代以降の子孫も、高効率に単為結果する特性を有する。

また、植物４１及び４２は、接ぎ木の穂木として利用した場合であっても、高効率に単為結果する特性を発揮する。

＜試験例１＞
パパイヤの種子をトレハロース水溶液に浸漬した状態で、プログラムフリーザー内に静置し凍結した（凍結工程）。凍結は０．５℃／日の温度降下速度で１８０日間かけて緩慢に行い、凍結時最低温度が−６０℃となるように行った。

凍結したパパイヤの種子を流水ですすぐことにより解凍し（解凍工程）、これを播種し栽培した（発生工程、第１の育成工程）。なお、栽培地域は日本の岡山県である。
図２〜６に、凍結解凍処理を受けた種子と未処理の種子の成長を経時的に観察した結果を示す。

図２〜６に示すように、上述の凍結解凍処理を受けたパパイヤは、未処理のパパイヤと比較して著しく成長速度が向上していることが確認できた。

また、パパイヤはメキシコ南部から西インド諸島を原産とし、熱帯の国々で栽培されている植物であり、耐寒性に乏しい性質がある。しかし、凍結解凍処理を受けたパパイヤは、育成地が温帯に属する岡山県であるにも関わらず、図２〜６に示すように問題無く成長した。

また、図６に示すように、凍結解凍処理を受けたパパイヤは未処理のパパイヤと比較して多くの果実が実った。この結果は、凍結解凍処理によりパパイヤの豊産性が増強されたことを示している。

本試験例においては、農薬を用いていないが、病害虫の被害を受けることなくパパイヤを栽培することができた。また、本試験例と同様の方法により凍結解凍処理したパパイヤを、農薬を用いずに大規模に栽培した場合であっても、病害虫の被害を受けることなく栽培することができた。
また、凍結解凍処理を受けたパパイヤには根腐れに対する耐性が認められた。

結実したパパイヤの果実を収穫し、その中身を確認したところ、全体の約９５％の果実が無核果実であった。

以上の結果をまとめると、パパイヤを凍結工程、解凍工程、発生工程、第１の育成工程に供することにより、パパイヤの無核果実を高効率に得られることがわかった。また、本方法により栽培されたパパイヤは豊産性に非常に優れていた。すなわち、本発明の方法は、無核果実を非常に高い生産性で得ることができることがわかった。

また、本方法により栽培されたパパイヤは耐寒性、耐虫性、根腐れ耐性に優れているため、第１の育成工程は温帯でも行うことができ、また、無農薬栽培も可能である。

＜試験例２＞
試験例１における凍結工程、解凍工程、発生工程及び第１の育成工程により得たパパイヤの茎頂を採取し、これをメリクロン培養した（培養工程）。培養工程を経て発生したパパイヤ個体の苗を露地栽培した（第２の育成工程）。

図７及び図８に第２の育成工程の過程で着蕾した蕾と、通常のパパイヤの蕾の比較写真を掲載するが、その違いは一目瞭然である。図７に示すように、第２の育成工程の過程で着蕾した蕾には子房の肥大が観察される。そして、図８に示すように、蕾の断面を観察すると第２の育成工程の過程で着蕾した蕾はすでに着果していることがわかる。この着蕾段階で着果した果実は受粉をしていないため当然に無核果実である。
第２の育成工程の過程で着蕾した蕾全体に占める、単為結果が確認された蕾の割合は約９０％であった。

図７に示すような子房の肥大が確認されなかった蕾（約１０％）を選別し、これを除去した（選別工程）。選別工程の後、最終的に第２の育成工程で育成したパパイヤより得られた果実の全てが無核果実であった。

本発明はパパイヤの無核果実の生産に応用できる。

Claims

パパイヤ科に属する植物の植物組織を凍結する凍結工程と、凍結された植物組織を解凍する解凍工程と、解凍された植物組織から植物を発生させる発生工程と、発生工程により得られた植物を育成する第１の育成工程と、を含むことを特徴とする、パパイヤ科に属する植物の無核果実の生産方法。
前記第１の育成工程を生物による花粉媒介が無い環境下で行うことを特徴とする、請求項１に記載の無核果実の生産方法。
前記第１の育成工程により育成された植物の植物組織を採取し、組織培養する培養工程と、培養工程により得られた植物を育成する第２の育成工程と、を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の無核果実の生産方法。
前記第２の育成工程が露地栽培であることを特徴とする、請求項３に記載の無核果実の生産方法。
前記第２の育成工程の過程で発生した蕾を観察し、着果が確認できない蕾を除去する選別工程を含むことを特徴とする、請求項３又は４に記載の無核果実の生産方法。
請求項１〜５の何れか一項に記載の生産方法により生産した無核果実。
請求項１〜５の何れか一項に記載の生産方法における、第１の育成工程で得られる、無核果実を着果する植物。
請求項３〜５の何れか一項に記載の生産方法における、第２の育成工程で得られる、無核果実を着果する植物。
請求項７又は８に記載の植物より得られる、接ぎ木のための穂木として用いられる植物組織。
請求項９に記載の植物組織が穂木として接ぎ木された植物。
請求項７又は８に記載の植物より得られる、該植物とは独立した植物個体を発生可能な植物組織。