JP2021045119A - ミズゴケ培養用の培地、ミズゴケの培養方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ミズゴケの正常な形態を有する植物個体を培養できる培地、および該培地を用いての培養方法を提供する。【解決手段】 ミズゴケ培養用の培地であって、ショ糖、ブドウ糖、果糖、麦芽糖およびデンプンからなる群から選択される糖類と、リン酸二水素ナトリウムと、硝酸カリウムと、硫酸アンモニウムと、硫酸マグネシウムと、塩化カルシウムと、エチレンジアミン四酢酸鉄（III）と、硫酸マンガンとを含有し、リン酸二水素ナトリウムの含有量が0.4〜200 mg/L、硝酸カリウムの含有量が1〜3000 mg/L、硫酸アンモニウムの含有量が0.1〜300 mg/L、硫酸マグネシウムの含有量が0.1〜300 mg/L、塩化カルシウムの含有量が0.1〜300 mg/L、エチレンジアミン四酢酸鉄（III）の含有量が0.1〜300 mg/L、および硫酸マンガンの含有量が0.01〜30 mg/Lである、培地。【選択図】 なし
Description
本発明は、ミズゴケ培養用の培地、ミズゴケの培養方法に関する。
ミズゴケは、正確には、ミズゴケ亜網(Sphagnidae)に属するコケ植物のことをいい、世界に１科１属約１５０種が、日本に約３５種が記録されている。ミズゴケは、コケ植物の中では最も経済的価値の高いものの一つとして知られており、日本では、主に園芸用に用いられることが多い。
また、水面上で泥炭が発達する高層湿原では、ミズゴケが一面に繁茂し、その下に、主にミズゴケの遺骸からなる泥炭層が、深さ数メートルにもわたり形成されることが知られている。このような高層湿原では、数千年という長い期間にわたり、大量の二酸化炭素を固定しており、現在の地球上での、非常に重要な二酸化炭素吸収源となっている。
現在、さまざまな理由により、上記のような高層湿原に代表されるミズゴケ湿原が、急速に損なわれつつあり、地球規模の二酸化炭素の固定力の低下による、地球の温暖化の加速が懸念されている。
このような状況下、ミズゴケを容易に栽培し得る手段が望まれている。現在、ミズゴケの栽培あるいは増殖方法としては、いくつかの方法が報告されているが、これらの方法は、常に、ミズゴケが乾燥しないように管理を行わなければならず、簡便性に問題がある、と考えられる。
また、上記問題を克服する栽培方法も報告されている（特許文献１、２）が、これら方法は自然界と同等の養生を可能にしたもので、短期間に植物体数を増殖させることはできない。
さらに、いわゆる植物培養（非特許文献１、２）で得られる「無菌培養植物体」を用いた増殖方法が知られているが、これまでミズゴケの無菌培養では、自然界あるいは栽培でみられる植物体としては生育できず、正常な植物個体（新芽）の形態にはならず「異形」となり、また増殖も遅いため、新たな増殖の方法が待たれている。
「植物バイオテクノロジーII」，現代化学・増刊20 東京化学同人，山田康之、岡田吉美 編 1991年9月20日
現代化学・増刊20 東京化学同人の第３９頁「蘚苔類の培養」（小野著），山田康之、岡田吉美 編 1991年9月20日
本発明は、ミズゴケの正常な形態を有する植物個体を培養できる、新規な技術を提供することを目的とする。
本発明者は、ミズゴケおよび／またはミズゴケの一部から新たな植物体の増殖を実現し得る培地について鋭意検討を重ねた。その結果、培地をこれまでに知られていない所定の組成とすることで、従来知られている培地では得ることができなかった、正常な形態でミズゴケを培養可能であることを見出し、本発明を完成させた。
本発明の要旨は以下のとおりである。
[１]
ミズゴケ培養用の培地であって、
ショ糖、ブドウ糖、果糖、麦芽糖およびデンプンからなる群から選択される糖類と、リン酸二水素ナトリウムと、硝酸カリウムと、硫酸アンモニウムと、硫酸マグネシウムと、塩化カルシウムと、エチレンジアミン四酢酸鉄（III）と、硫酸マンガンとを含有し、
リン酸二水素ナトリウムの含有量が0.4〜200 mg/L、硝酸カリウムの含有量が1〜3000 mg/L、硫酸アンモニウムの含有量が0.1〜300 mg/L、硫酸マグネシウムの含有量が0.1〜300mg/L、塩化カルシウムの含有量が0.1〜300 mg/L、エチレンジアミン四酢酸鉄（III）の含有量が0.1〜300 mg/L、および硫酸マンガンの含有量が0.01〜30 mg/Lである、培地。
[２]
2〜100 mg/Lであるリン酸二水素ナトリウム、30〜1500 mg/Lである硝酸カリウム、1〜100 mg/Lである硫酸アンモニウム、3〜150 mg/Lである硫酸マグネシウム、1〜100 mg/Lである塩化カルシウム、0.5〜50 mg/Lであるエチレンジアミン四酢酸鉄（III）、および0.1〜10 mg/Lである硫酸マンガンを含有する、[１]に記載の培地。
[３]
ミズゴケの全部または一部を[１]または[２]に記載の培地と接触あるいは浸漬させてミズゴケを増殖させることを含む、ミズゴケの培養方法。
[４]
生長ミズゴケの茎部および／または枝部を前記培地と接触あるいは浸漬させる、[３]に記載の培養方法。
[１]
ミズゴケ培養用の培地であって、
ショ糖、ブドウ糖、果糖、麦芽糖およびデンプンからなる群から選択される糖類と、リン酸二水素ナトリウムと、硝酸カリウムと、硫酸アンモニウムと、硫酸マグネシウムと、塩化カルシウムと、エチレンジアミン四酢酸鉄（III）と、硫酸マンガンとを含有し、
リン酸二水素ナトリウムの含有量が0.4〜200 mg/L、硝酸カリウムの含有量が1〜3000 mg/L、硫酸アンモニウムの含有量が0.1〜300 mg/L、硫酸マグネシウムの含有量が0.1〜300mg/L、塩化カルシウムの含有量が0.1〜300 mg/L、エチレンジアミン四酢酸鉄（III）の含有量が0.1〜300 mg/L、および硫酸マンガンの含有量が0.01〜30 mg/Lである、培地。
[２]
2〜100 mg/Lであるリン酸二水素ナトリウム、30〜1500 mg/Lである硝酸カリウム、1〜100 mg/Lである硫酸アンモニウム、3〜150 mg/Lである硫酸マグネシウム、1〜100 mg/Lである塩化カルシウム、0.5〜50 mg/Lであるエチレンジアミン四酢酸鉄（III）、および0.1〜10 mg/Lである硫酸マンガンを含有する、[１]に記載の培地。
[３]
ミズゴケの全部または一部を[１]または[２]に記載の培地と接触あるいは浸漬させてミズゴケを増殖させることを含む、ミズゴケの培養方法。
[４]
生長ミズゴケの茎部および／または枝部を前記培地と接触あるいは浸漬させる、[３]に記載の培養方法。
本発明によれば、ミズゴケの正常な形態を有する植物個体を培養できる、新規な技術を提供することができる。
本実施形態は、ミズゴケ培養用の培地に関する。該培地は、ショ糖、ブドウ糖、果糖、麦芽糖およびデンプンからなる群から少なくとも１種選択される糖類と、リン酸二水素ナトリウムと、硝酸カリウムと、硫酸アンモニウムと、硫酸マグネシウムと、塩化カルシウムと、エチレンジアミン四酢酸鉄（III）（Fe(III)EDTA）と、硫酸マンガンとを含有する。
本明細書において、「正常な形態を有する植物個体であるミズゴケ（以下、単に正常なミズゴケ、ともいう）」とは、野生に生えたものと実質的に同一の形態を有する、生長可能なミズゴケを意味する。また、「生長ミズゴケ」とは生命活動が維持されているミズゴケを意味する。
本実施形態において、培養に使用するミズゴケは生きている状態でも、仮死または休眠している状態でもよく、特に限定されない。また、培地で増殖させるために接触あるいは浸漬させるのはミズゴケの全部でもよく、あるいは一部でもよい。具体的には、植物体全体のほか、茎部、枝部のいずれかでもよく、また、芽、頭状体、胞子や胞子体、原子体でもよい。このうち、生長ミズゴケの茎部および枝部のうち少なくともいずれか一つを含む態様で培地に接触あるいは浸漬させることが、再分化能がより高いため好ましい。なお、該好ましい態様には、茎部または枝部の全部を用いる場合のほか、茎部または枝部の一部が用いられる場合も含まれる。また、枝部を用いる場合、先端生長部位は含んでも、また含まれなくともよく、特に限定されない。
本実施形態において、培養に使用するミズゴケは生きている状態でも、仮死または休眠している状態でもよく、特に限定されない。また、培地で増殖させるために接触あるいは浸漬させるのはミズゴケの全部でもよく、あるいは一部でもよい。具体的には、植物体全体のほか、茎部、枝部のいずれかでもよく、また、芽、頭状体、胞子や胞子体、原子体でもよい。このうち、生長ミズゴケの茎部および枝部のうち少なくともいずれか一つを含む態様で培地に接触あるいは浸漬させることが、再分化能がより高いため好ましい。なお、該好ましい態様には、茎部または枝部の全部を用いる場合のほか、茎部または枝部の一部が用いられる場合も含まれる。また、枝部を用いる場合、先端生長部位は含んでも、また含まれなくともよく、特に限定されない。
本実施形態において、使用されるミズゴケは特に限定されず、自然界に自生しているミズゴケをそのまま用いることも可能であり、また、本実施形態に係る培養方法で得られたミズゴケを用いることもできる。一方で、無菌化したミズゴケおよび／またはミズゴケの一部を用いることが、より効率的な増殖が可能であるため、好ましい。
本実施形態の培地を用いて培養し得るミズゴケは、コケ植物蘚類 ミズゴケ科 ミズゴケ属(Sphagnum L.)に属する全てを意味しており、日本国原産、日本国外原産を問わず培養可能である。例えば、日本国原産のものであれば、オオミズゴケ(Sphagnum palustre L.)、イボミズゴケ(Sphagnum papillosum Lindb.)、ムラサキミズゴケ(Sphagnum magellanicum Brid.)、キレハミズゴケ(Sphagnum aongstroemii C.Hartm)、キダチミズゴケ(Sphagnum compactum DC.)、コアナミズゴケ(Sphagnum microporum Warnst.ex Card)、コバノミズゴケ(Sphagnum calymmatophyllum Warnest.& Card.)、ユガミミズゴケ(Sphagnum subsecundum Nees ex Sturm)、ホソバミズゴケ(Sphagnum girgensohnii Russow)、チャミズゴケ(Sphagnum fuscum(Schimp.) H.Klinggr.)、ヒメミズゴケ(Sphagnum fimbriatum Wilsonex Wilson & Hook.f.)、スギハミズゴケ(Sphagnum capillifolium(Ehrh.) Hedw.)、ホソベリミズゴケ(Sphagnum junghuhnianum Dozy & Molk. Subsp. Pseudomolle(Warnest.) H.Suzuki)、ワタミズゴケ(Sphagnum tenellum Hoffm.)、ハリミズゴケ(Sphagnum cuspidatum Hoffm.)、アオモリミズゴケ(Sphagnum recurvum P. Beauv.)、ウロコミズゴケ(Sphagnum squarrosum Crome)等をその例として挙げることができる。
これらのミズゴケの中でも、オオミズゴケは、大型であり、商業的価値も高く、また他のミズゴケと比較して本実施形態の培地を用いることで生長をより促進できるため、培養するのに好適なミズゴケといえ、好ましい。
これらのミズゴケの中でも、オオミズゴケは、大型であり、商業的価値も高く、また他のミズゴケと比較して本実施形態の培地を用いることで生長をより促進できるため、培養するのに好適なミズゴケといえ、好ましい。
図１は、生長ミズゴケの茎部３および枝部５の写真である。本実施形態においては、例えば、生長ミズゴケの茎部３および枝部５のうち少なくともいずれかを含む植物体または植物体片を培地と接触あるいは浸漬させてミズゴケを培養し、増殖させる。
本実施形態の培地は、例えば、ショ糖、ブドウ糖、果糖、麦芽糖およびデンプンからなる群から少なくとも１種選択される糖類、リン酸二水素ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、Fe(III)EDTAおよび硫酸マンガンを水などの溶媒中で混合することで得ることができる。
これら成分を含む培地のｐＨは特に限定されず、当業者が適宜設定できるが、ミズゴケの生育をさらに改善できるため、ｐＨ３．０〜８．０程度が好ましく、より好ましくはｐＨ３．５〜７．０である。
これら成分を含む培地のｐＨは特に限定されず、当業者が適宜設定できるが、ミズゴケの生育をさらに改善できるため、ｐＨ３．０〜８．０程度が好ましく、より好ましくはｐＨ３．５〜７．０である。
本実施形態の培地における各成分の濃度は、ミズゴケの生長をより促進できる観点から、リン酸二水素ナトリウムは0.4〜200 mg/Lが好ましく、より好ましくは 2〜100 mg/L、硝酸カリウムは1〜 3000 mg/Lが好ましく、より好ましくは 30〜1500 mg/L、硫酸アンモニウムは0.1〜300 mg/L が好ましく、より好ましくは1〜100 mg/L、硫酸マグネシウムは0.1〜300 mg/L が好ましく、より好ましくは 3〜150 mg/L、塩化カルシウムは0.1〜300 mg/L が好ましく、より好ましくは1〜100 mg/L、Fe(III)EDTAは0.1〜300 mg/Lが好ましく、より好ましくは0.5〜50 mg/L、硫酸マンガンは0.01〜30 mg/L が好ましく、より好ましくは0.1〜10 mg/Lである。
また、糖類については、ショ糖、ブドウ糖、果糖、麦芽糖およびデンプンのうち少なくとも１種含有されていればよいが、ミズゴケの生長をより促進できる観点から、ショ糖が含有されることが好ましい。糖類の含有量についても当業者が適宜設定でき、特に限定されないが、ショ糖の場合は、ミズゴケの生長のさらなる改善の観点から、1〜50000 mg/Lが好ましく、より好ましくは500〜30000 mg/Lである。
上記好ましい態様の組成はコケ植物で従来から用いられている培地（MS培地、Knop培地、M51C培地等）とは組成が大きく異なる。例えば、MS培地とは、共通する成分について本実施形態の培地のほうが５倍以上濃度が低い。
また、糖類については、ショ糖、ブドウ糖、果糖、麦芽糖およびデンプンのうち少なくとも１種含有されていればよいが、ミズゴケの生長をより促進できる観点から、ショ糖が含有されることが好ましい。糖類の含有量についても当業者が適宜設定でき、特に限定されないが、ショ糖の場合は、ミズゴケの生長のさらなる改善の観点から、1〜50000 mg/Lが好ましく、より好ましくは500〜30000 mg/Lである。
上記好ましい態様の組成はコケ植物で従来から用いられている培地（MS培地、Knop培地、M51C培地等）とは組成が大きく異なる。例えば、MS培地とは、共通する成分について本実施形態の培地のほうが５倍以上濃度が低い。
本実施形態の培地は上記成分に加えて本発明の目的を達成できる範囲で他の成分を含んでもよく、特に限定されない。当該成分としては例えばビタミンや微量元素（ミクロ元素）が挙げられる。また、これらの含有量も特に限定されず、当業者が適宜設定できる。
本実施形態の培地の形態は特に限定されず、当業者が適宜設定でき、液体培地としてもよいほか、寒天やゲルライトを含有させて固形培地とすることもできる。一方、ミズゴケは透明細胞に外部から溶液を取り込む構造をもっているため、液体培地としてミズゴケの全部および／または一部を浸漬して増殖させるのが好ましい。
またエアレーションを用いての培養を行っても静置状態で増殖をさせてもよい。
またエアレーションを用いての培養を行っても静置状態で増殖をさせてもよい。
本実施形態の培地を用いてのミズゴケの培養における条件は特に限定されず、当業者が適宜設定できる。例えば、温度条件は１０〜３０℃程度で、光条件は自然光（太陽光）、人工光（メタルハライドランプ、蛍光灯、ＬＥＤ）でもよい。明期と暗期の時間も連続明期照明あるいは0.01〜0.1秒間隔のパルス光照射、または0.1秒〜12時間間隔での明暗条件による照射等、光源および照射時間について、特に限定されない。
本実施形態の培地を用いてのミズゴケの培養は、例えば、培地を入れた容器内で行うことができる。容器の形態などは特に限定されず、当業者が適宜設定できる。
培養したミズゴケは、例えば圃場等に移され、栽培される。この場合、圃場等に移す前に馴化処理を行うようにしてもよい。本実施形態の培地を用いての培養によれば、ミズゴケの正常な形態を有する植物個体を培養できる。
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
[試験例１]
ヤマト電機資産管理株式会社の植物組織培養実験室（東京都中野区）において、液体培地を用いての幼植物体断片からのオオミズゴケの培養を行った。
幼植物体断片は、オオミズゴケの新芽（枝部および葉部を含む植物体全体）を先端成長部位から5mmの部位でカットした断片として調製した（図２）。
実施例の培地を１００ｍｌ入れた、直径７ｃｍのプラスチック製フタ付きの密閉可能なねじ口ガラス製容器（以降単にビンという）内に、幼植物体断片５本を入れた。光９０ＰＰＦＤ(植物培養用蛍光灯: Toshiba、FL40SS・W/37)、温度２５℃との条件で２か月間養生した結果、１ビンあたり５００本の新芽を得た（図３）。
[試験例１]
ヤマト電機資産管理株式会社の植物組織培養実験室（東京都中野区）において、液体培地を用いての幼植物体断片からのオオミズゴケの培養を行った。
幼植物体断片は、オオミズゴケの新芽（枝部および葉部を含む植物体全体）を先端成長部位から5mmの部位でカットした断片として調製した（図２）。
実施例の培地を１００ｍｌ入れた、直径７ｃｍのプラスチック製フタ付きの密閉可能なねじ口ガラス製容器（以降単にビンという）内に、幼植物体断片５本を入れた。光９０ＰＰＦＤ(植物培養用蛍光灯: Toshiba、FL40SS・W/37)、温度２５℃との条件で２か月間養生した結果、１ビンあたり５００本の新芽を得た（図３）。
なお、実施例の培地は水を溶媒とし、以下の組成を有する溶液として調製した。以下において、単位はmg/Lである。
リン酸二水素ナトリウム：4.25
硝酸カリウム：62.5
硫酸アンモニウム：3.35
硫酸マグネシウム：6.15
塩化カルシウム：3.75
Fe(III)EDTA：1.0
硫酸マンガン：0.35
ショ糖：1000
リン酸二水素ナトリウム：4.25
硝酸カリウム：62.5
硫酸アンモニウム：3.35
硫酸マグネシウム：6.15
塩化カルシウム：3.75
Fe(III)EDTA：1.0
硫酸マンガン：0.35
ショ糖：1000
実施例の培地を用いての培養後、増殖した各個体が自然界あるいは屋外栽培と同等の葉の形態を示す（正常の形態の透明細胞から構成される葉）ことを、生物顕微鏡を用いての観察によって確認した（図４）。尚、従来の培地（濃度を２倍希釈したＭＳ培地）では、葉が異常形態を示し正常な透明細胞がつくられない（図４中央写真）。
[試験例２]
実施例１の培地について、ショ糖の濃度を1000 mg/Lとしたままで他の成分については濃度の変更を行った培地を調製した。具体的には、実施例２（実施例１からみて４倍の濃度）、実施例３（実施例１からみて２倍の濃度）、実施例４（実施例１からみて１／２倍の濃度）、実施例５（実施例１からみて１／４倍の濃度）および実施例６（実施例１からみて１／８倍の濃度）の各培地を調製した。
幼植物体断片を１５本としたほかは試験例１と同様の条件で試験を実施例１〜６の培地を用いて行った。
実施例２〜６についても実施例１と同様に増殖した各個体が自然界あるいは屋外栽培と同等の葉の形態を示すことを、生物顕微鏡を用いての観察によって確認した。
また、実施例１〜６の培地を用いたときの新芽の数、生重量、乾燥重量を測定した。結果を図５に示す。
実施例１の培地について、ショ糖の濃度を1000 mg/Lとしたままで他の成分については濃度の変更を行った培地を調製した。具体的には、実施例２（実施例１からみて４倍の濃度）、実施例３（実施例１からみて２倍の濃度）、実施例４（実施例１からみて１／２倍の濃度）、実施例５（実施例１からみて１／４倍の濃度）および実施例６（実施例１からみて１／８倍の濃度）の各培地を調製した。
幼植物体断片を１５本としたほかは試験例１と同様の条件で試験を実施例１〜６の培地を用いて行った。
実施例２〜６についても実施例１と同様に増殖した各個体が自然界あるいは屋外栽培と同等の葉の形態を示すことを、生物顕微鏡を用いての観察によって確認した。
また、実施例１〜６の培地を用いたときの新芽の数、生重量、乾燥重量を測定した。結果を図５に示す。
Claims (4)
- ミズゴケ培養用の培地であって、
ショ糖、ブドウ糖、果糖、麦芽糖およびデンプンからなる群から選択される糖類と、リン酸二水素ナトリウムと、硝酸カリウムと、硫酸アンモニウムと、硫酸マグネシウムと、塩化カルシウムと、エチレンジアミン四酢酸鉄（III）と、硫酸マンガンとを含有し、
リン酸二水素ナトリウムの含有量が0.4〜200 mg/L、硝酸カリウムの含有量が1〜3000 mg/L、硫酸アンモニウムの含有量が0.1〜300 mg/L、硫酸マグネシウムの含有量が0.1〜300mg/L、塩化カルシウムの含有量が0.1〜300 mg/L、エチレンジアミン四酢酸鉄（III）の含有量が0.1〜300 mg/L、および硫酸マンガンの含有量が0.01〜30 mg/Lである、培地。 - 2〜100 mg/Lであるリン酸二水素ナトリウム、30〜1500 mg/Lである硝酸カリウム、1〜100 mg/Lである硫酸アンモニウム、3〜150 mg/Lである硫酸マグネシウム、1〜100 mg/Lである塩化カルシウム、0.5〜50 mg/Lであるエチレンジアミン四酢酸鉄（III）、および0.1〜10 mg/Lである硫酸マンガンを含有する、請求項１に記載の培地。
- ミズゴケの全部または一部を請求項１または２に記載の培地と接触あるいは浸漬させてミズゴケを増殖させることを含む、ミズゴケの培養方法。
- 生長ミズゴケの茎部および／または枝部を前記培地と接触あるいは浸漬させる、請求項３に記載の培養方法。
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-
2020
- 2020-08-25 JP JP2020141900A patent/JP7292246B2/ja active Active
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