JP2021159035A - 植物体の製造方法、天然ゴムの製造方法、空気入りタイヤの製造方法、及び、ゴム製品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、本発明者らが見出した新たな課題を解決し、木本植物のシュート由来の幼植物から植物体を生産性良く製造可能な植物体の製造方法、該製造方法を用いた天然ゴムの製造方法、空気入りタイヤの製造方法、及び、ゴム製品の製造方法を提供することを目的とする。
植物体製造工程により得られた植物体を用いて天然ゴムを製造する天然ゴム製造工程とを含む天然ゴムの製造方法に関する。
本発明の植物体の製造方法は、木本植物のシュート由来の幼植物を水耕栽培する水耕栽培工程を含む。
これにより、土耕栽培に比べて、発根、根の発達、及び地上部の生育が促進され、幼植物の生育が大きく促進され、木本植物のシュート由来の幼植物から植物体を生産性良く製造できる。
また、木本植物のシュート由来の幼植物に対して土耕栽培を行って、生育不良傾向となった場合であっても、生育不良傾向の幼植物を水耕栽培に切り替えて栽培することにより、生育の改善が見られる。
また、水耕栽培は、通常は、養液を用いて栽培を行うため、根が接するのは養液であるため、根の生育進行方向に物理的な障害は存在しないことから、接触摩擦によるストレスの発生を低減できる。
なお、本発明の植物体の製造方法は、水耕栽培工程を含む限り、その他の工程を含んでいてもよい。
水耕栽培は、養分や水分を水溶液から比較的容易に吸収できることから、根の生育が比較的弱い状態であっても、養分や水分を吸収しやすい。そのため、木本植物のシュート由来の幼植物であっても、水耕栽培工程を行うことにより、生育を安定させるとともに根の生育を促すことができる。
本明細書において、幼植物とは、発根したシュートを意味する。なお、本明細書における幼植物には、発根したシュートに加えて、発根したシュートに対して土耕栽培を行って、生育不良傾向となったものも含まれる。
本明細書において、水耕栽培とは、土壌などの固形培地を必要としない栽培を意味し、水耕、水栽培とも言う。通常は、養液を用いて栽培を行う。
本明細書において、地上部とは、茎及び茎についている葉を意味する。
前記木本植物としては、特に制限されず、落葉樹、常緑樹の広い範囲の種類及び品種の木本植物を挙げることができるが、特に、ゴムを資源として採取できるゴムノキであることが好ましく、パラゴムノキ(Hevea brasiliensis)等のHevea属;イチジク(Ficus carica)、インドゴムノキ(Ficus elastica)、オオイタビ(Ficus pumila L.)、イヌビワ(Ficus erecta Thumb.)、ホソバムクイヌビワ(Ficus ampelas Burm.f.)、コウトウイヌビワ(Ficus benguetensis Merr.)、ムクイヌビワ(Ficus irisana Elm.)、ガジュマル(Ficus microcarpa L.f.)、オオバイヌビワ(Ficus septica Burm.f.)、ベンガルボダイジュ(Ficus benghalensis)等のFicus属;グアユール(Parhenium argentatum)がより好ましい。更に好ましくは、Hevea属に属する植物等のトウダイグサ科(Euphorbiaceae)に属する植物であり、特に好ましくは、Hevea属に属する植物である。なかでも、パラゴムノキ(Hevea brasiliensis)が最も好ましい。
誘導工程では、前記組織を、植物ホルモン及び炭素源を含む誘導培地で培養することにより、シュートを誘導、形成させる。なお、誘導培地は、液体であっても固体であってもよいが、培地に前記組織を差し込んで培養することでシュートを誘導しやすくなるため、固体培養が好ましい。また、誘導培地が液体培地である場合には、静置培養を行ってもよく、振とう培養を行ってもよい。
また、殺菌又は滅菌処理を行った組織を用いる場合には、殺菌剤、滅菌剤の影響を除くため切り口を切除して培養に用いるのが好ましい。
特に、前記サイトカイニン系植物ホルモンとしてベンジルアデニンを使用する場合の、該ベンジルアデニンの濃度は、4.0〜6.0mg/Lであることが好ましく、最も好ましくは、5.0mg/Lである。他方、前記サイトカイニン系植物ホルモンとしてカイネチンを使用する場合の、該カイネチンの濃度は、0.8〜1.2mg/Lであることが好ましく、最も好ましくは、1.0mg/Lである。
なお、本明細書において、固体培地のpHは、固形化剤を除く全成分を添加した培地のpHを意味する。
形成されたシュートはこのまま後述する培養工程に供してもよいが、培養工程の前に以下の浸漬処理工程に供することが好ましい。これにより、より好適に幼植物が得られる傾向がある。
浸漬処理工程では、オーキシン系植物ホルモンを含有するオーキシン溶液にシュートを浸漬する。
具体的には、誘導工程等により得られたシュート(例えば、2cm程度のシュートの切片)をオーキシン溶液に浸漬すればよい。
シュートをオーキシン溶液に浸漬する際、シュートの切片の端部、すなわち、シュートの切り口がオーキシン溶液に浸かる状態で浸漬することが好ましい。
また、シュートをオーキシン溶液に浸漬する際、シュートを静置して行ってもよく、シュートを振とうして行ってもよい。
また、浸漬処理工程に供されるシュートとしては、シュートの切片であることが好ましい。例えば、シュートを誘導するための材料として用いられた腋芽等の組織から切断されたシュートの切片が好ましい。
また、誘導培地で培養した期間が6ヶ月以内のシュートを用いることも好ましい。
ここで、複数のオーキシン系植物ホルモンを使用する場合、オーキシン系植物ホルモンの濃度とは、オーキシン系植物ホルモンの合計濃度を意味する。
オーキシン溶液中のインドール−3−酪酸の濃度は、好ましくは10mg/L以下、より好ましくは7.5mg/L以下、更に好ましくは6.0mg/L以下であり、好ましくは1.0mg/L以上、より好ましくは2.5mg/L以上、更に好ましくは3.0mg/L以上、特に好ましくは4.0mg/L以上であり、
オーキシン溶液中の1−ナフタレン酢酸の濃度は、好ましくは10mg/L以下、より好ましくは7.5mg/L以下、更に好ましくは6.0mg/L以下であり、好ましくは1.0mg/L以上、より好ましくは2.5mg/L以上、更に好ましくは3.0mg/L以上、特に好ましくは4.0mg/L以上である。これにより、より良好な発根率が得られる。
グルタチオンは、グルタミン酸、システイン及びグリシンを構成アミノ酸とするトリペプチドで、還元型グルタチオン、酸化型グルタチオン(グルタチオンジスルフィド)、及びこれらの混合物のいずれでもよいが、還元型グルタチオンが好ましい。
培養工程では、前記浸漬処理工程により浸漬されたシュートを発根誘導培地で培養することにより発根させる。
なお、発根誘導培地は、液体であっても固体であってもよいが、培地にシュートを差し込んで培養することで発根させやすくなるため、固体培養が好ましい。また、発根誘導培地が液体培地である場合には、静置培養を行ってもよく、振とう培養を行ってもよい。
グルタチオンとしては、還元型グルタチオン、酸化型グルタチオン、及びこれらの混合物のいずれでもよいが、還元型グルタチオンが好ましい。
水耕栽培工程では、木本植物のシュート由来の幼植物を水耕栽培する。
ここで、水耕栽培工程に供される幼植物の地上部の高さは、水耕栽培工程開始時の幼植物の地上部の高さを意味する。
また、OATハウス2号は、窒素全量11.0質量%、石灰23.0質量%を含む粉末状肥料である。
一例として、OATハウス1号(OATアグリオ(株)製)及びOATハウス2号(OATアグリオ(株)製)のA処方の成分組成を下記する。
窒素全量(TN):260ppm
(内アンモニア性窒素(AN):23ppm、硝酸性窒素(NN):233ppm)
リン酸(P2O5):120ppm
加里(K2O):405ppm
石灰(CaO):230ppm
苦土(MgO):60ppm
マンガン(MnO):1.5ppm
ホウ素(B2O3):1.5ppm
鉄(Fe):2.7ppm
銅(Cu):0.03ppm
亜鉛(Zn):0.09ppm
モリブデン(Mo):0.03ppm
EC値(dS/m):2.6
前記養液中の窒素濃度は、例えば、10〜20mmol/lであることが好ましい。
前記養液中の水溶性リン酸濃度は、例えば、1〜6mmol/lであることが好ましい。前記養液中の水溶性カリウム濃度は、例えば、5〜15mmol/lであることが好ましい。
これは、以下のように推測される。
根に必要な酸素を十分に供給することで、酸素不足を防ぐとともに、生育に適した水温に保つことで、湿害を予防できる。これにより、根からの養分・水分の吸収を促し、健康な植物体をより好適に得られる。
なお、養液の溶存酸素量は、溶存酸素測定器を用いて25℃で測定される値である。
なお、溶存酸素量を前記範囲内とするための方法としては特に限定されないが、例えば、養液に対して、空気や酸素を添加、すなわち、エアレーションを行えばよい。これにより、効果がより好適に得られる傾向がある。
また、水耕栽培工程において、養液のpHを5.0〜6.5に維持しながら栽培を行うことが好ましい。該pHは、好ましくは5.2以上、より好ましくは5.5以上であり、好ましくは6.3以下、より好ましくは6.0以下である。前記範囲内であると、効果がより好適に得られる傾向がある。
なお、前記pH範囲内となるように、必要に応じて、酸やアルカリを養液に添加して調整すればよい。
また、本明細書において、pHは、25℃で測定される値である。
なお、本明細書において、葉の位置での照度は、JIS C 7612に準拠して測定される値である。
弾性材としては、弾性を有する限り特に限定されないが、スポンジ、給水シート等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、スポンジが好ましい。
ここで、本明細書において、根の基部とは、発根が見られた部位付近を意味する。
弾性材の引張強度は、好ましくは30KPa以上、より好ましくは40KPa以上、更に好ましくは60KPa以上であり、好ましくは1000KPa以下、より好ましくは500KPa以下、更に好ましくは100KPa以下である。前記範囲内であると、弾性材が基部を締め付けすぎず、効果がより好適に得られる傾向がある。
なお、本明細書において、弾性材の引張強度は、JIS K6400−5に準拠し、試験片を引張試験機で引っ張り、破断までの最大力を試験片断面積で除した値を引張強度とする。
得られた植物体は、必要に応じて、土壌に移植してもよい。
なお、前記水耕栽培工程を行うことにより、馴化も完了する。よって、前記水耕栽培工程を行うことにより、馴化と初期成育を共に効率的に促進できるため、別途、馴化工程を行う必要がなく、木本植物のシュート由来の幼植物から植物体(完全な植物体であるクローン苗)を生産性良く製造できる。
本発明の天然ゴムの製造方法は、
前記植物体の製造方法により植物体を製造する植物体製造工程と、
植物体製造工程により得られた植物体を用いて天然ゴムを製造する天然ゴム製造工程とを含む。本発明の天然ゴムの製造方法は、前記植物体の製造方法により植物体を製造する植物体製造工程を含むため、天然ゴムを生産性良く製造できる。
例えば、植物体をナイフ等で物理的に傷つけ、乳液(ラテックス)を回収し、必要に応じて、酸を添加する方法等によりラテックスを固化することにより、植物体からゴム(天然ゴム)を固形分として回収できる。得られたゴム(天然ゴム)は、必要に応じて、洗浄、脱水、乾燥を行ってから使用すればよい。
本発明のゴム製品の製造方法は、
前記天然ゴムの製造方法により天然ゴムを製造する工程、該工程により得られる天然ゴムと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生ゴム製品を成形する生ゴム製品成形工程、及び前記生ゴム製品を加硫する加硫工程を含む。本発明のゴム製品の製造方法は、前記天然ゴムの製造方法により天然ゴムを製造する工程を含むため、ゴム製品を生産性良く製造できる。
混練工程では、前記天然ゴムの製造方法により天然ゴムを製造する工程により得られる天然ゴムと、添加剤とを混練して混練物を得る。
生ゴム製品成形工程では、混練工程により得られた混練物から生ゴム製品(タイヤの場合は生タイヤ)を成形する。
生ゴム製品の成形方法としては特に限定されず、生ゴム製品の成形に用いられる方法を適宜適用すればよい。例えば、ゴム製品が空気入りタイヤの場合、混練工程により得られた混練物を、各タイヤ部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、各タイヤ部材を貼り合わせ、生タイヤ(未加硫タイヤ)を成形すればよい。
加硫工程では、生ゴム製品成形工程により得られた生ゴム製品を加硫することにより、ゴム製品が得られる。
生ゴム製品を加硫する方法としては特に限定されず、生ゴム製品の加硫に用いられる方法を適宜適用すればよい。例えば、ゴム製品が空気入りタイヤの場合、生ゴム製品成形工程により得られた生タイヤ(未加硫タイヤ)を加硫機中で加熱加圧して加硫することにより空気入りタイヤが得られる。
BA:ベンジルアデニン
KI:カイネチン
硝酸銀:メルク社製の硝酸銀
ゲル化剤(固形化剤):シグマアルドリッチ社製のPhytagel
パラゴムノキの苗木から腋芽を含む組織を採取した。
次に、苗木から採取した腋芽を含む組織を流水で洗浄し、更に70質量%エタノールで洗浄した後、約5〜10体積%に希釈した次亜塩素酸ナトリウム水溶液で滅菌し、滅菌水で洗浄した。
誘導工程により誘導されたシュートを以下において使用した。
なお、オーキシン溶液は、前記成分を蒸留水に溶解することにより調製した。
また、培地は、基本培地に、固形化剤を除く前記各成分を添加し、培地のpHを5.7に調整した後、固形化剤を0.275質量%となるように添加して、オートクレーブ(121℃、20分)で滅菌し、クリーンベンチ内で冷却することにより調製した。
得られた幼植物(地上部の高さ:5.0cm)の根の基部周りに、切込みを入れたスポンジ(引張強度:80KPa)を取り付けた。そして、台座(材質:発泡スチロール)に設けた穴に植物をセットし、養液(養液の初期pH:5.7)を入れた深さのある容器に台座を浮かべた。この際に、幼植物の根が養液に浸かるようにした。養液には、エアポンプで酸素を供給し、養液の溶存酸素量を12ppmに維持した。そして、養液の温度25℃、栽培温度28℃で、明条件16時間、暗条件8時間の条件下で水耕栽培を行った。
なお、明条件時の葉の位置での照度は5,000〜10,000lxを維持し、暗条件時の葉の位置での照度は1lx以下を維持した。
また、硝酸溶液を養液に添加して、養液のpHを5.6〜5.8に維持しながら栽培を行った。
養液の代わりに培養土(バーミキュライトと観葉植物の土の混合)を用いた点以外は同様の条件で土耕栽培を行った。水やりは、前記養液をじょうろを用いて培養土に一日に一回加えて、培養土を湿らせることにより行った。
図1(a)は、各例の地上部の高さの推移を、図1(b)は、各例の茎の太さの推移を示す。
図1より、実施例、比較例の対比により、水耕栽培することにより、土耕栽培に比べて、地上部の生育が顕著に促進されることが分かった。
また、土耕栽培を行った比較例1−1、1−2では、栽培初期の約6ヶ月に渡って遅延ステージ(retarded stage)が見られたのに対して、水耕栽培を行った実施例1−1、1−2では、栽培初期から地上部の生育が確認された。
なお、茎の太さは、地上部と根の境界から1.0cm離れた箇所の茎の太さを測定した。
図2より、水耕栽培した場合、土耕栽培した場合に比べて、地上部の生育が促進され、葉の健康状態が良好であることが分かった。
図3より、土耕栽培した比較例では、主に主根が渦を巻いているが、水耕栽培した実施例では、根は渦を巻かず、側根が発達していることが分かった。このように、水耕栽培した場合、土耕栽培に比べて、発根、根の発達が促進されることが分かった。
まず、前記と同様にして得られた幼植物(地上部の高さ:5.0cm)を用いて土耕栽培を行った。この際に、生育不良となった。
この生育不良となった苗を実施例1と同様の条件で水耕栽培を2ヶ月行った。水耕栽培開始時の苗と、水耕栽培2ヶ月経過時の苗の写真を図4に示した。
図4より、木本植物のシュート由来の幼植物に対して土耕栽培を行って、生育不良傾向となった場合であっても、生育不良傾向の幼植物を水耕栽培に切り替えて栽培することにより、生育の改善が見られることが分かった。
一方、生育不良となった苗を比較例1と同様の条件で土耕栽培を行ったが、枯れてしまった。
Claims (12)
- 木本植物のシュート由来の幼植物を水耕栽培する水耕栽培工程を含む植物体の製造方法。
- 前記水耕栽培工程において、養液の温度が20〜36℃である請求項1記載の植物体の製造方法。
- 前記水耕栽培工程において、養液の溶存酸素量が2〜20ppmである請求項1又は2記載の植物体の製造方法。
- 前記水耕栽培工程において、養液の初期pHが5.6〜5.8である請求項1〜3のいずれかに記載の植物体の製造方法。
- 前記水耕栽培工程において、養液のpHを5.0〜6.5に維持する請求項1〜4のいずれかに記載の植物体の製造方法。
- 前記水耕栽培工程において、明条件時の葉の位置での照度が5000lx以上の照度環境下で栽培を行う請求項1〜5のいずれかに記載の植物体の製造方法。
- 前記幼植物の地上部の高さが1m以下である請求項1〜6のいずれかに記載の植物体の製造方法。
- 前記シュートがHevea属に属する植物のシュートである請求項1〜7のいずれかに記載の植物体の製造方法。
- 前記シュートがパラゴムノキのシュートである請求項1〜7のいずれかに記載の植物体の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の植物体の製造方法により植物体を製造する植物体製造工程と、
植物体製造工程により得られた植物体を用いて天然ゴムを製造する天然ゴム製造工程とを含む天然ゴムの製造方法。 - 請求項10記載の天然ゴムの製造方法により天然ゴムを製造する工程、該工程により得られる天然ゴムと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生タイヤを成形する生タイヤ成形工程、及び前記生タイヤを加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法。
- 請求項10記載の天然ゴムの製造方法により天然ゴムを製造する工程、該工程により得られる天然ゴムと、添加剤とを混練して混練物を得る混練工程、前記混練物から生ゴム製品を成形する生ゴム製品成形工程、及び前記生ゴム製品を加硫する加硫工程を含むゴム製品の製造方法。
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