JP2625495B2 - プロトプラスト培養によるネギ属植物の再生法 - Google Patents

プロトプラスト培養によるネギ属植物の再生法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ネギ属植物のプロトプラストから植物体
を再生する方法に関する。
〔従来の技術〕
バイオテクノロジーの進歩により、新しい植物を作る
技術に関しても新たな育種法として、(1)染色体数を
増減させて形質に変異を起こさせる方法、(2)化学物
質、放射線などにより突然変異を起こさせる方法、
(3)遺伝子組み換え技術により異種遺伝子を導入する
方法、(4)細胞融合により異種の核や細胞質遺伝子を
付与し、新しい形質を獲得させる方法が、開発されてい
る。これらの方法のうち(2)〜(4)では、プロトプ
ラストからの植物体再生が重要であり、特に、細胞から
細胞壁を除去したプロトプラストを融合して形質転換し
プロトプラスト融合物から植物体を再生する(4)につ
いては必須である。
プロトプラストおよびその融合物から植物体を再生す
る方法について、殆どが双子葉植物であり、単子葉植物
では、イネ科(山田康之や、Plant Cell Report 5,85−
88,1986)、ユリ科のアスパラガス(Duc−Bui−Dang−H
aら、プロトプラスト78、215−221、1973)、イネのプ
ロトプラスト融合物(島本功ら、第10回植物組織培養シ
ンポジウム、講演要旨集P178,185)などの限られた種類
の植物に適用されているにすぎない。
〔発明が解決しようとする課題〕
ユリ科ネギ属植物のラッキョウ類、タマネギ類、ニラ
類、ネギ類およびニンニク類などについて、プロトプラ
ストおよびその融合物から植物体を再生する方法が、十
分に確立されておらず、従来の再生法をそのまま転用し
たのでは、再生せず実用化されていなかった。
この発明は、上述の背景に基づきなされたものであ
り、その目的とするところは、ユリ科ネギ属植物のプロ
トプラストおよびその融合物から植物体を効率よく再生
する方法が、十分に確立することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、ユリ科ネギ属植物のプロトプラストお
よびその融合物から植物体を再生する方法について種々
の研究をして、簡便な手法で、細胞分裂活性を引き起こ
して分裂能力を維持するプロトプラストを選択し、かつ
最適の培養条件の検索すれば、この発明の目的達成に有
効であることを見出し、この発明を完成するに至った。
すなわち、この発明のネギ属植物の再生法は、次の工
程を含むものである。
(イ)ラッキョウ類、タマネギ類、ニラ類、ネギ類およ
びニンニク類などのネギ属植物に由来する細胞からプロ
トプラストを調製する工程 (ロ)得られたプロトプラストから比重の重いプロトプ
ラストを分画する工程 (ハ)分画されたプロトプラストを、培養培地を変えて
継続培養し、カルスを形成する工程 (ニ)得られたカルスを、植物ホルモン含有分化培地で
分化させて植物体を再生する工程 この発明の好ましい態様では、ネギ属植物に由来する
細胞が、ぶどう状で増殖の活発なカルスから得られたも
のとすることができる。
更に、この発明の好ましい態様では、プロトプラスト
に対する培養培地として、シェンク・ヒルデブラント氏
SH培地の一部組成を改変したSH改変培地を用いることが
好ましい。
発明の具体的説明 以下、この発明をより詳細に説明する。
ユリ科ネギ属 この発明で用いられる植物は、ユリ科ネギ属(Alliu
m)であり、具体的には、蘭陽、ラクダ、八房、九頭
龍、益田二号など種々の系統に分れた多種のラッキョウ
類、タマネギ類、ニラ類、ネギ類およびニンニク類など
がある。
植物の用いる部位としては、葉肉組織をはじめとする
植物体の一部、茎、根、燐茎などから誘導された培養細
胞、特に、組織片などからカルス化された細胞塊(カル
ス)がある。
植物の組織片からカルス化する場合、組織片として
は、鱗茎の茎頂、および近傍組織、普通葉中下部を小片
に、例えば、0.5〜1mm長に切断したものが好ましい。こ
の切断に先立って、組織体、例えば、ラッキョウ鱗茎の
表面を次亜塩素酸ソーダ、エチルアルコールなどで殺菌
処理したのち、減菌水でよく洗っておくことが望まし
い。
この発明において、組織片生育のための培地の基本組
成は、通常の植物組織培養に用いられる培地のものとす
ることができる。そのような培地として、例えば、ムラ
シゲ・スクーグ(Murasige−Skoog)氏培地、リンスマ
イヤー・スクーグ(Linsmaier−Skoog)氏培地などがあ
る。培地を固体状にするために寒天および/またはジェ
ランガム(Gellam Gum)を用いることができる。組織片
をカルス化(脱分化)に進める働きを有する物質とし
て、例えば、ベンジルアデニン、カイネチン、ナフタレ
ン酢酸、インドール酢酸、2,4−ジクロロフェノキシ酢
酸などがある。
プロトプラストの調製 この発明において、先ず、プロトプラストを調製す
る。
植物細胞の細胞壁はセルロースを主成分とし、細胞間
同士をペクチン物質が接着しているので、通常、プロト
プラストを分離する場合、これらの物質を消化する酵
素、すなわち、ペクチナーゼやセルラーゼなどが使用さ
れる。
プロトプラストの調製は、例えば、目的とする植物種
の組織を、一段階または多段階で酵素で処理し、得られ
た酵素処理液、すなわちプロトプラストの懸濁液からプ
ロトプラストを分離する。次いで、解離したプロトプラ
ストには、分解した細胞壁やその他の色々な組織の解離
物が共存するので、ガーゼやステンレスまたはナイロン
製の網で濾過し、洗浄してプロトプラストを調製する。
この発明で用いられるプロトプラストには、細胞融合
技術により、融合されたプロトプラスト融合物も含まれ
る。
プロトプラストの分画 この発明の(ロ)工程では、得られたプロトプラスト
から比重の重いプロトプラストが分画される。
具体的には比重の数値は、その植物の種類、組織の種
類などに応じて変化し、相対的である。この発明では比
重の重い方を分画するが、その割合は、同様に適宜変更
選択することができる。
比重の重い方を分画する方法は、例えば、濃度勾配遠
心分離法、その他、比重の異なる複数の基準液に順次装
入して浮遊するものと沈降するものとを分け取る方法が
ある。濃度勾配遠心分離法を用いる場合、ショ糖の高重
合体やデキストランなどの分画用試薬を用いることがで
きる。
比重の重い方のプロトプラストを分画することによ
り、細胞質の充実した分裂活性が高いものを選択するこ
とができ、再生率を向上させることができる。
プロトプラストの培養 この発明の(ハ)工程で、比重の重い方のプロトプラ
ストが、培養培地を変えて継続培養され、カルスに形成
される。
この発明のこの工程において用いられる初期の培養培
地としては、例えば、ムラシゲ・スクーグ(Murasige−
Skoog)氏MS培地、リンスマイヤー・スクーグ(Linsmai
er−Skoog)氏LS培地、シェンク・ヒルデブラント氏のS
H培地、GamborgのB5培地などがあるが、下記第1表に例
示すSH培地を改変したSH改変培地(1)、すなわち、 KH2PH4が0.07〜0.26ミリモル、好ましくは0.13ミリモ
ルであり、 KNO3が2.5〜24.8ミリモル、好ましくは12.4ミリモル
であり、 (NH42SO4が、0.13〜0.65ミリモル、好ましくは0.2
6ミリモルであり、 有機成分について、TM(TOMATO MEDIUM)−2培地(E
lias A.Shahin、CELL CULTURE AND SOMATIC CELL GENET
ICS OF PLANTS、VOL.1、373)の有機成分を添加され、 更に、浸透圧調整剤としてぶどう糖が用いられた培地
である。
SH改変培地(1)の形態は、液体、半固体、固体培地
などが挙げられる。培地の固化剤としては、寒天、アガ
ロース、ジュランガムなどがあり、ジュランガムを用い
た固体培地が好ましい。
その発明では、培養は、培地を変えて実施され、その
様な培養培地として、初期の培地と同様に、例えば、ム
ラシゲ・スクーグ(Murasige−Skoog)氏MS培地、リン
スマイヤー・スクーグ(Linsmaier−Skoog)氏LS培地、
シェンク・ヒルデブラント氏(Schenk−Hildebrandt)
のSH培地、GamborgのB5培地などがあるが、前記のSH改
変培地(1)の(NH42SO4とKH2PO4との濃度を2倍に
しジュランガムを除去したSH改変培地(2)がある。
SH改変培地(2)の形態は、液体、半固体、固体培地
などが挙げられが、液体が望ましい。
更に、その後に定期的に交換する培地として、SH改変
培地(3)、すなわち1/2SHコンディション培地とSH改
変培地(2)を1:1に混合した培地を用いることが好ま
しい。
なお、ここで、1/2SHコンディション培地は、1/2SH液
体培地中にカルスを培養した後の液体を濾過減菌した培
地である。
SH改変培地(3)の形態は、液体、半固体、固体培地
などが挙げられが、液体や半固体が望ましい。
上記の培養培地には、植物ホルモン類として、例えば
インドール酢酸(IAA)、ナフタレン酢酸(NAA)、イン
ドール酪酸(IBA)、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(2,
4−D)などのオーキシン類、およびベンジルアデニン
(BA)、カイネチン、ゼアチンなどのサイトカイニン類
などがある。
分画されたプロトプラストは、例えば、次の培養条件
で培養される。
分画されたプロトプラストは、先ず、前記のSH改変培
地(1)で培養する。培養初期では明所より暗所の方が
望ましい。初期の培養条件で5〜15日間、好ましくは7
〜10日間培養する。培養温度は20〜30℃が望ましいが、
好適には23〜27℃である。
次いで、初期の培養期間の経過後に、前記のSH改変培
地(2)で培養する。この培地をそのまま添加し、また
は、前記の培地(1)を4〜8分割してから添加し、培
地中でまたは浮遊させてもよい。照明をせず、または、
照明しても8〜16時間日長が望ましい。この培養条件で
5〜15日間、好ましくは7〜10日間培養する。培養温度
は20〜30℃が望ましいが、好適には23〜27℃である。
培養の後半では、前記のSH改変培地(2)を除去し、
前記のSH改変培地(3)を添加して培養する。この培養
は、定期的にSH改変培地(3)を交換して継続する。
この様なプロトプラストの継続培養により、カルスが
形成される。
植物体の再生 この発明では、工程(ニ)で、得られたカルスが、植
物ホルモン含有分化培地で分化して植物体に再生され
る。
この工程は、得られたカルス(細胞塊)をシュート再
生用培地に移植し、引き続き、発根を促進させる培地に
移植し、継続して培養を実施して植物体に再生すること
ができる。
このようにして得られた根と鱗茎とを有する幼植物体
は、通常の方法で種苗として使用できる植物体にまで生
育させることができる。
〔作用〕
上記の構成をなすこの発明は、次のような作用すると
考えられる。
この発明では比重の重い方を分画し、比重の重い方の
プロトプラストを分画することにより、結果的に細胞質
が充実し、細胞分裂活性を引き起こして分裂能力を維持
するプロトプラストを選択することができ、再生率を向
上させることができる。
更に、この発明では、プロトプラストの培養に最適の
培養条件、すなわち、培養培地が選択されうるので、確
実にプロトプラストからカルスに培養される。
〔実施例〕
以下、例を示してこの発明をより具体的に説明する。
栽培ラッキョウ(品種;ラクダ)の鱗茎を常法により
表面殺菌した後、無菌的に茎頂、茎頂近傍、普通葉中下
部を摘出し、BA10-5M、2,4−D10-5M、およびジュランガ
ム2g/lの濃度を含むLS培地に着床にてカルスを誘導し
た。
セルラーゼオノズカRS 1%(または、セルラーゼオノ
ズカR−10の2%)、ペクトリアーゼY−23 0.1%、塩
化カルシウム10ミリM、マンニトール0.6Mの酵素液をpH
5.8に調整し、0.2μmのフィルターで濾過減菌して酵素
液を調製した。得られたカルスは、黄色ぶどう状で粒の
小さなラッキョウカルスであり、十分に細断して酵素液
に入れる。その後に10分間減圧条件下で脱気し、そし
て、25℃暗所下で穏やかに振盪しながら、2時間酵素処
理を行ってプロトプラストを単離した。
プロトプラストの懸濁液を60μmのナイロンメッシュ
で濾過し、0.6Mのマンニトール、10ミリMの塩化カルシ
ウム溶液で2回洗浄した。
フィコール70(ファルマシア社製)濃度15%、10%お
よび5%の0.6Mのマンニトール溶液を順次、遠沈管中に
重層し、最上層に、得られたプロトプラストの懸濁液が
入れられた。
この遠沈管をスイング式ローター遠心分離機(160G、
10分)にかけた。15%、10%および5%のフィコール層
に沈殿するプロトプラストの各々を、10ミリMの塩化カ
ルシウムを含む0.6Mのマンニトール溶液で洗浄し、予め
溶解していた前記の培地Aを40℃以下まで冷却し、培地
Bと1:1の割合で混合した。得られた液のプロトプラス
ト濃度は、106個/mlであった。
それぞれに分画されたプロトプラストの懸濁液は、各
々、10日間、25℃暗所下で培養後、SH改変培地(2)を
重層し、16時間日長で培養した。そのSH改変地の培養
後、9日目に培地(2)を除去し、培地(3)を添加し
て培養後、1カ月目にコロニーを形成した。その後に下
記組成のシュート形成用培地と発根誘導用培地で培養す
ることにより植物体を再生した。
上記の様に得られた植物体の再生率を、15%、10%お
よび5%のフィコール層に沈澱して得たプロトプラスト
の各々について比較した。
その結果、15%のフィコール層に沈澱して得たプロト
プラストから得られた比重の重いものが、高い再生率を
示した。
なお、この発明の方法は、この実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。
〔発明の効果〕
上記の例から実証されるように、この発明は、次の様
な効果を奏する。
(a)請求項1記載の方法より、ユリ科ネギ属植物のプ
ロトプラストおよびその融合物から植物体を効率よく再
生することができる。
(b)請求項2により方法では、ネギ属植物に由来する
細胞として、ぶどう状で増殖の活発なカルスから得られ
たものを用いるので、より細胞分裂活性が高いプロトプ
ラストを得ることができ、より再生率を高めることがで
きる。
(c)請求項3による方法では、プロトプラストの培養
培地として、シェンク・ヒルデブラント氏培地の一部組
成を改変したSH改変培地を用いるので、プロトプラスト
の培養に最適に培養条件にすることができ、確実にプロ
トプラストからカルスに培養することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 修 東京都保谷市新町3―5―9

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の工程を含む、ネギ属植物の再生法。 (イ)ネギ属植物に由来する細胞からプロトプラストを
    調製する工程 (ロ)得られたプロトプラストから比重の重いプロトプ
    ラストを分画する工程 (ハ)分画されたプロトプラストを、培養培地を変えて
    継続培養し、カルスを形成する工程 (ニ)得られたカルスを、植物ホルモン含有分化培地で
    分化させて植物体を再生する工程
  2. 【請求項2】ネギ属植物に由来する細胞が、ぶどう状で
    増殖の活発なカルスから得られたものである、請求項1
    記載の再生法。
  3. 【請求項3】プロトプラストに対する培養培地が、シェ
    ンク・ヒルデブラント氏培地の一部組成を改変したSH改
    変培地である、請求項1または2記載の再生法。
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