JP2620567B2 - 人工種子発芽促進剤及び人工種子 - Google Patents

人工種子発芽促進剤及び人工種子

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JP2620567B2 JP19128488A JP19128488A JP2620567B2 JP 2620567 B2 JP2620567 B2 JP 2620567B2 JP 19128488 A JP19128488 A JP 19128488A JP 19128488 A JP19128488 A JP 19128488A JP 2620567 B2 JP2620567 B2 JP 2620567B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、人工種子発芽促進剤及び人工樹脂に関す
る。
(従来の技術) 植物組織培養とは、植物細胞の文化全能性による細胞
の脱分化(カルス化)、再分化に基づくものである。
近年の植物バイオテクノロジーの進歩にともない、植
物組織培養技術を用いて植物体再生組織(将来植物体へ
と発達しうる培養体や組織片、器官等)を培養し、植物
体再分化を行わせることは、数多くの植物種に於いて可
能であることが示されている。また、植物組織培養を利
用したクローン植物大量増殖法の一つとして、人工種子
の開発が着目され、野菜やイネなど多くの植物種で実用
化に向けての試みがなされている。
人工種子は特開昭59−102308号公報で提案されてい
る。一般的に人工種子は、植物体の一部から植物組織培
養技術によって作成した不定芽、不定胚(体細胞胚)等
の植物体再生組織をアルギン酸カルシウムのような吸水
性ゲルや各種の高分子膜で包んだものである。人工種子
に用いる不定芽,不定胚を得るには外植体から直接発生
させる方法と培養細胞(カルス)を経由して発生させる
二つの方法があるが、人工種子の開発には大量の均一な
不定胚を得る必要があるため、培養細胞経由の方が有利
であると言われている。
人工種子中に包埋される植物体再生組織については、
遺伝的変異の問題において、不定胚を経て植物体再分化
を行った方が、不定芽を経て植物体再分化をさせるより
も遺伝的変異が少ないと考えられているため不定胚を包
埋することが有利であると言われている。
また、不定胚は受精胚と形態的に屡次しているため受
精胚のように乾燥に耐え、長期間貯蔵が可能であるとい
う性質を有することが期待されている。さらに不定芽と
比較して不定胚は、起源となる細胞が少なく培養細胞か
ら誘導できる植物種に於いては1つの細胞塊から1つの
胚を経て、1つの固体が形成できるため、クローニング
の方法としてはきわめて効率がよく大量増殖を行う上で
有効である。従って人工種子の開発においては不定胚を
包埋するのが主流となっている。
人工種子は、植物体再生組織を人工的な胚乳と人工膜
によって包埋しているが、これらの組成,素材,製法な
どについても種々検討されている。人工的な胚乳は、人
工種子に於て植物体再生組織に栄養を与えたり発芽を制
御する物質を含む部分である。現在、植物ホルモンの一
種であるアブシジン酸の添加が人工種子の発芽率を高め
るとの報告などもあるが、アブシジン酸の場合は、播種
後、水に溶解拡散して除去されるのであるが、そのため
に時間を要し発芽が良好でない場合がある。一般的には
不定胚の生長を促進し、人工種子の発芽率を高めたとい
うような特殊な効果を示す植物調節物質の存在は知られ
ていない。また、高濃度の糖等を添加する方法なども提
案されているが、雑菌の繁殖を促し、生育に支障をきた
す場合がある。人工膜については、現在人工イクラに用
いられているアルギン酸カルシウムが最適とされている
が、その他の高分子ゲル化剤についても種々検討されて
いる。
(発明が解決しようとする課題) 現在知られている植物組織培養技術を用いて得られた
植物体再生組織を人工種子として用いた場合、発芽率が
低く乾燥に弱いなどの問題点がある。特に、植物ホルモ
ン処理して育成した不定胚を用いた場合、理由は定かで
はないが、発芽率が低いことが報告されている。前記し
たとおり、不定胚は通常培養細胞から誘導される。しか
しながら、培養細胞の培養には植物ホルモンの添加は不
可欠である。培養細胞は組織培養技術によって大量,迅
速に培養することが可能で、その産業的利用価値は高
い。そこで、最近植物ホルモンを用いて培養された培養
細胞から発生した不定胚であってもアブシジン酸を添加
することで優良な不定胚へと生長させる方法や、植物ホ
ルモンを用いず外植片から直接高濃度の糖を添加するこ
とで得られた不定胚を人工種子中に包埋して用いる方法
などが提案されているが、それぞれにまた新たな問題を
生じているのが現状である。このように近年植物バイオ
テクノロジーの進歩とともに研究が盛んに行われている
優良クローン植物大量増殖法の1つとしての人工種子開
発は、植物体再生組織の生理学的な部分,植物組織培養
技術のテクノロジーとしての部分に未だ不明な点が多く
解決できない幾多の問題点がある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、上述せる問題点に鑑みなされたもので、植
物体再生組織を人工的に作成した膜で包埋したものを人
工種子として用いる際、人工種子発芽促進剤として光合
成原核微生物培養濾液及び/又は光合成原核微生物抽出
物を用いることを特徴とする人工種子発芽促進剤を第一
の要旨とするものであり、少なくとも人工種子の一部に
発芽促進剤として光合成原核微生物培養濾液及び/又は
光合成原核微生物抽出物を含むことを特徴とする人工種
子を第二の要旨とするものである。
本発明で利用できる光合成原核微生物としては、シア
ノバクテリア類(「R.Rippka and R.Y.Stanier:J.Gen.M
icobiol.,111,1−61(1979)」により種々分類されてい
る。)や光合成細菌類等がある。シアノバクテリア類と
しては、例えば、クロログレオフィシス属(Chlorogloe
opisis sp.)、デルモカルパ属(Dermocarpa sp.)ノス
トック属(Nostoc sp.)、シネココッカス属(Synechoc
occus sp.)、オスシラトリア属(Oscillatoria sp.)
があり、具体例としては、クロログレオフィスス属(Ch
lorogloeopisis sp.)ATCC 27181、デルモカルパ属(D
ermocarpa sp.)ATCC 2937、ノストック属(Nostoc s
p.)ATCC 27895、シネココッカス属(Synechococcus s
p.)ATCC 27192、ATCC 29404、ATCC 29534、ATCC 2
7170、オスシラトリア属(Oscillatoria sp.)ATCC 27
609などが挙げられ、また、光合成細菌類としては、例
えば、ハロバクテリウム属(Halobacterium sp.)、ロ
ドシュードモナス属(Rhodopseudomonas sp.)、ロドス
ピリラム属(Rhodospirillum sp.)があり、具体例とし
ては、ハロバクテリウム・クチルブルム(Halobacteriu
m cutirubrum)ATCC 33170、ハロバクテリウム・メデ
ィテラネイ(Halobacterium mediterranei)ATCC 3350
0、ハロバクテリウム・サッカルボルム(Halobacterium
saccharovorum)ATCC 29252、ハロバクテリウム・サ
リナリウム(Halobacterium alinarium)ATCC 19700、
ハロバクテリウム・ソドメンセ(Halobacterium sodome
nse)ATCC 33755、ロドシュードモナス・アシドフィラ
(Rhodopseudomonas acidophila)ATCC 25092、ロドシ
ュードモナス・ルティラ(Rhodopseudomonas rutila)A
TCC 33872、ロドシュードモナス・スフェロイデス(Rh
odopseudomonas spheroides)ATCC 17024、ロドシュー
ドモナス・ビリディス(Rhodopseudomonas viridis)AT
CC 19567、ロドシュードモナス・ブラスティカ(Rhodo
pseudomonas blastica)ATCC 33485、ロドスピリラム
・モリシアナム(Rhodospirillum molischianum)ATCC
14031、ロドスピリラム・ホトメトリクム(Rhodospir
illum photometricum)ATCC 27871、ロドスピリラム・
ルブラム(Rhodospirillum rubrum)ATCC 277、ATCC
17031、ロドスピリラム・テヌエ(Rhodospirillum tenu
e)ATCC 25093などが挙げられる。また、光合成原核微
生物は、上記した微生物あるいはその変種や変異株に限
ることなく、天然から分離した海洋性、淡水性の光合成
原核微生物も含まれる。
光合成原核微生物の培養は、通常、無機塩類等を含む
培地を用い、タンク培養あるいは太陽光を利用した屋外
開放培養で行い得るが、本発明においては、目的とする
光合成原核微生物が天然にある程度豊富に存在するなら
ば、その微生物の生育存在する海水あるいは淡水を培養
液とすることができる。
光合成原核微生物培養濾液は上述した培養法で得られ
る培養液を遠心分離あるいは濾過などを行って取得され
るが、目的とする培養濾液の生物活性が弱い場合は、前
記濾液を減圧濃縮などにより濃縮して用いてもかまわな
い。この際、濃縮倍率が大きくなり塩濃度が高くなると
植物組織に悪影響を与えることがあるので、電気透析な
どで植物組織に悪影響がなくなるまで脱塩して使用する
のが望ましい。
また、光合成原核微生物の抽出物は、前記のようにし
て得られた菌体または適度に破砕した菌体を常温または
加熱した適当な溶媒と接触させて行い得たものである
が、ここで用いる溶媒としては、菌体によって種々の溶
媒を単独または複数併用してかまわないが、一般的には
水性溶媒が好ましい。例えば水性溶媒としては、水単独
あるいは酸、塩基、塩類、もしくは有機溶媒を溶解した
溶液などがある。また、メタノール、エタノール、酢酸
エチルエステル、エーテル等の有機溶媒で抽出後、有機
溶媒を除去後水に溶解させてもよい。このようにして得
られた光合成原核微生物培養濾液あるいは光合成原核微
生物抽出物を添加する形態としては、上述した溶液の形
態で添加してもよいし、これらを適宜濃縮あるいは希釈
して使用できる。さらに、これらの培養濾液あるい抽出
液または塩基性物質を含む分画液を減圧乾燥、凍結乾
燥、噴霧乾燥等により乾燥し粉末としても使用できる。
さらに活性の強い画分を得るには透析、ゲル濾過、限外
濾過等を行い、分子量の大きさで分画し各々の活性画分
を用いてもよい。
光合成原核微生物培養濾液及び/又は光合成原核微生
物抽出物の培地への添加量は、0.0001〜50%で使用目
的、使用方法によって適宜選択できるが、望ましくは0.
001〜10%である。
以上述べた、光合成原核微生物培養濾液及び/又は光
合成原核微生物抽出物や光合成原核微生物培養濾液を人
工種子発芽促進剤として培地に添加し、その培地と植物
体再生組織を人工種子としてアルギン酸カルシウム,寒
天,ゼラチン,カルギーナン,ポリビニルアルコール,
カルボキシメチルセルロース等の吸水性ゲルで包埋する
が、培地としては、ムラシゲ(Murashige)&スクーグ
(Skoog)培地が代表的なものとして挙げられるが、そ
の他の植物組織培養に適した種々の培地、あるいはそれ
らの改変培地を適宜選択して使用できる。更に、通常の
培養に使用される植物ホルモン、ココナッツミルク、カ
ゼイン分解物や酵母抽出物々を目的に応じて併せて添加
してもよい。
本発明において培養の対象となる植物としては、特に
制限はなく、全ての物に適用可能である。また、植物は
分化全能性を有していることが知られているので植物体
再生組織(将来植物体へと発達しうる培養物)、外植体
(植物体又はそれらの一部)または、外植体の初代培養
体あるいは継代培養体も包埋され人工種子として使用可
能である。特に、外植体としては不定胚、不定芽、実生
等が好ましい。
(実施例) 以下、実施例によってさらに詳しく説明するが、これ
により限定されるものではない。
(1)光合成原核微生物培養濾液、光合成原核微生物抽
出物、及び光合成原核微生物抽出物中から高分子画分及
び低分子画分の調整 シアノバクテリア類としてシネココッカス属(Synech
ococcus sp.)ATCC 27192、ロドシュードモナス・ブ
ラスティカ(Rhodopseudomonas blastica)ATCC 33485
を用いて調製した。
前記光合成原核微生物をATCC指定の培養条件にて培養
後、培養液を遠心濾過し濾液を得、エバポレイターで10
0倍に濃縮した。この濃縮液をモザイク荷電膜脱塩器
(デザルトン DS−103:東ソ−株式会社)で脱塩し、0.
45μmのメンンブランンフィルターを用いて濾過し、得
られた濾液を光合成原核微生物培養濾液とした。
光合成原核微生物抽出物は菌体を集菌後凍結乾燥し、
水に対して3%になるように菌体を懸濁させ、100℃で6
0分間熱水抽出し、遠心分離して上澄液を0.45μmメン
ブランフィルターにて濾過して得た。
光合成原核微生物抽出物からの高分子画分と低分子画
分の調製は以下のように行った。上述した光合成原核微
生物抽出物50mlをVISKASE社の透析用セルロースチュー
ブ(商品名 セルロースチューブ30/32)を用いて蒸留
水11に対して透析した。得られた透析液を高分子画分と
し、また、透析外液は減圧濃縮によって50mlまで濃縮
し、低分子画分としてそれぞれ以下の実験に供した。
(2)ニンジン培養細胞からの不定胚の作製 ニンジンの無菌種子の芽生えにおいて胚軸が10cm位に
生長したものを約1cm位に切断し、下記培地中で25℃、
暗条件下で培養した。培地は、基本培地としてMS培地を
使用し、これに植物ホルモンのオーキシン類である2,4
−Dを1mg/1の濃度で添加しpH5.5−5.7に調整したもの
である。得られたカルスを液体培養にて継代培養し、不
定胚の形成に用いた。
不定胚は植物ホルモンである2,4−Dを含まない前記
基本培地を用いて14日間、25℃、暗条件下で液体振盪培
養することで誘導された。以下の実験では、148μmの
ナイロンメッシュを用いて148μm以上に生長した不定
胚のみを選別し使用した。得られた不定胚のほとんど
は、球状から初期の心臓型胚であった。
(3)人工種子の調製及び人工種子発芽促進剤の効果確
認 ニンジン培養細胞から誘導された不定胚を用いた人工
種子に対する光合成原核微生物培養濾液、光合成原核微
生物抽出物あるいは光合成原核微生物抽出物中の高分子
画分及び低分子画分の発芽促進効果の検討を行った。
MS培地25ml中に(2)で得られた不定胚を懸濁し、包
埋剤として3%(w/v)アルギン酸ナトリウムを含む75m
lのMS培地と混ぜ合わせ、得られた混液100ml得た。この
時、(1)で調製した各種人工種子発芽促進剤を各々最
終混液100mlに対して10%(w/v)の濃度で添加した。そ
の後、最終混液を50mM塩化カルシウム溶液中に滴下し、
得られた球状体を人工種子とした。
次いで人工種子の培養は、無菌的に25℃明条件下(20
00ルックス,12時間照明で1ケ月間培養した結果を表に
示す。
(発明の効果) 本発明の人工種子発芽促進剤は光合成原核微生物培養
濾液及び/又は光合成原核微生物抽出物を用いているの
で、植物体再生組織(将来植物体)を人工的に作成した
膜で包埋した人工種子を産業的に利用する際、人工種子
からの発芽を効率よく行わせることができる。又、本発
明の人工種子も少なくともその一部に発芽促進剤として
光合成原核微生物培養濾液及び/又は光合成原核微生物
抽出物を含んでいるので、発芽率が高い。
従って、組織培養による優良株の大量繁殖を効率よく
行なうことができ、真に実用的な技術とすることができ
る。あわせて、農業生産に大きな変革をもたらすことが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:01) (72)発明者 梅津 博紀 埼玉県草加市吉町4―1―8 ぺんてる 株式会社草加工場内 (72)発明者 松永 是 東京都府中市幸町2―41―13 府中第三 住宅2―304 審査官 郡山 順

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】植物体再生組織を人工的に作成した膜で包
    埋したものを人工種子として用いる際、人工種子発芽促
    進剤として光合成原核微生物培養濾液及び/又は光合成
    原核微生物抽出物を用いることを特徴とする人工種子発
    芽促進剤。
  2. 【請求項2】光合成原核微生物はシアノバクテリア類及
    び/又は光合成細菌類である特許請求の範囲第1項記載
    の人工種子発芽促進剤。
  3. 【請求項3】少なくとも人工種子の一部に発芽促進剤で
    ある光合成原核微生物培養濾液及び/又は光合成原核微
    生物抽出物を含むことを特徴とする人工種子。
  4. 【請求項4】光合成原核微生物はシアノバクテリア類及
    び/又は光合成細菌類である特許請求の範囲第3項記載
    の人工種子。
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