JP2929015B2 - 植物体再生促進法 - Google Patents

植物体再生促進法

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JP2929015B2 JP1195348A JP19534889A JP2929015B2 JP 2929015 B2 JP2929015 B2 JP 2929015B2 JP 1195348 A JP1195348 A JP 1195348A JP 19534889 A JP19534889 A JP 19534889A JP 2929015 B2 JP2929015 B2 JP 2929015B2
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  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、植物組織培養を用いて植物組織あるいは培
養細胞からの植物体再生法に関する。
(従来の技術) 植物組織培養技術を用いて植物体を再生させる技術は
近年の植物バイオテクノロジーの進歩にともない益々重
要な技術になりつつある。一般に植物組織培養技術を用
いて植物体を再生させる方法としては出発材料により脱
分化系と分化系の2種に大きく分けられる。脱分化系は
カルスや液体培養細胞などの脱分化した状態を経由して
植物体を再生させる方法で、具体的にはクラスターカル
スから多くのシュートを発生させ、発生した各々のシュ
ートから発根させ幼植物体を再生させる方法と細胞に直
接不定胚(体細胞胚)を形成させ幼植物体にまで再生さ
せる方法がある。また、分化系では成長点を含む茎頂、
休眠芽、側芽、胚、種子などが出発材料になり、さらに
成長点を含まない胚軸、子葉、茎なども用いられる。こ
の系では上述した植物組織にマルチプルシュートを形成
させ、ついでこれらを切除した単一シュートから連続的
にマルチプルシュートを発生させる連続シュート生産シ
ステムを確立し、最終的に切除したシュートから発根さ
せ幼植物を再生させる。
脱分化系、分化系いずれの植物体再生法を行うにして
も、培養体からの不定胚形成及び不定胚からのシュート
・根の形成あるいは培養体からのシュート・根の形成に
おいては、温度、光量、光周期などの物理的条件、培地
の無機塩類、ビタミン、糖などの化学的条件、サイトカ
イニン・オーキシンなどの種類、サイトカイニン/オー
キシンの量比、ジベレリン類・アブシジン酸等の添加な
どの植物ホルモン条件、用いる植物の齢、組織などの条
件、固体培養・液体培養(静置培養、回転培養、振盪培
養、タンク培養など)などの諸条件について種々検討さ
れいる。
(発明が解決しようとする課題) 植物組織培養を用いて植物組織あるいは培養細胞から
の植物体再生法は種々の植物において検討されている。
脱分化系からの植物体再生では、培養細胞を長期間継
代培養していると、一般に分化能が低下することが多
く、培養細胞からの不定胚の形成率やカルスからのシュ
ート・根の形成率は低くなる。この主な原因としては、
遺伝的な変異が生じてしまったことが考えらるが、いず
れにせよ再分化する細胞の割合を増加させることが産業
的には望まれる。人為的に不定胚を誘導する場合、前述
したように培地の無機塩組成もさることながら植物ホル
モンであるオーキシンやサイトカイニンの種類、濃度、
組合せについて検討することが一般的な手順となってい
る。しかし、オーキシンやサイトカイニンの処理だけで
は不定胚形成やカルスからのシュート・根の形成を誘導
できない植物種も多い。特に、不定胚は、双子葉植物で
は生長段階によって球状胚、心臓型胚、魚雷型胚、成熟
胚と順次成長していくが、魚雷型胚様体まで生長すると
理由は定かではないが生長を停止して植物体にまで再分
化する率は極めて低下するという現象が起こる。また、
単子葉植物では一部の植物を除いて、植物体の再生は確
立されていない。
分化系での植物体再生では、種々の植物・種々の組織
を用いて脱分化系と同様にオーキシンやサイトカイニン
などの植物ホルモンの種類、濃度、組合せや培地の無機
塩類、微量有機成分組成などについて検討されている
が、いまだに植物や組織によってはシュート・根の形成
をしないものもある。
更に産業的に最も重要な点は培養体からのシュート・
根の発生率が高いこととシュート・根の発生が早いこと
で、これらにより早い連続育苗システムの回転が可能と
なる。すなわち幼植物の生産量の増大につながる。しか
しながら、現状ではシュート・根の発生速度、生産量と
も満足すべき結果は得られていない。このように、植物
培養技術を用いて植物組織あるいは培養細胞から植物体
を再生させるには、形態学的・生理学的に未だ不明な点
が多く、現在知られている植物組織培養技術を用いても
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
物組織培養を用いて植物組織あるいは培養細胞から植物
体を再生させる際に、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培地により培養する
ことを特徴とする植物体再生促進法を要旨とするもので
ある。本発明で使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.Microbiol.,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、クロログレオピシス属(Chloro
gloeopisis sp.)、デルモカルパ属(Dermocarpa s
p.)、ノストック属(Nostoc sp.)、シネココッカス属
(Synechococcus sp.)、オスシラトリア属(Oscillato
ria sp.)があり、具体例としては、クロログレオピシ
ス属(Chlorogloeopisis sp.)ATCC 27181、デルモカル
パ属(Dermocarpa sp.)ATCC 29371、ノストック属(No
stoc sp.)ATCC 27895、シネココッカス属(Synechococ
cus sp.)ATCC 27192、ATCC 29404、ATCC 29534、ATCC
27170、オスシラトリア属(Oscillatoria sp.)ATCC 27
906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 33500、
ハロバクテリウム・サッカルボルム(Halobacterium sa
ccharovorum)ATCC 29252、ハロバクテリウム・サリナ
リウム(Halobacterium salinarium)ATCC 19700、ハロ
バクテリウム・ソドメンセ(Halobacterium sodomens
e)ATCC 33755、ロドシュードモナス・アシドフィラ(R
hodopseudomonas acidophila)ATCC 25092、ロドシュー
ドモナス・ルティラ(Rhodopseudomonas rutila)ATCC
33872、ロドシュードモナス・スフェロイデス(Rhodops
eudomonas spheroides)ATCC 17024、ロドシュードモナ
ス・ビリディス(Rhodopseudomonas viridis)ATCC 195
67、ロドシュードモナス・ブラスティカ(Rhodopseudom
onas 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(Rhodospirillum pho
tometricum)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 tenue)ATCC 2
5093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もまわないが、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
を除去し水に溶解させてもよい。本発明で使用できる抽
出物としては前記した方法により得られた抽出液、ある
いはこれらを適宜濃縮あるいは希釈して使用できる。さ
らに、これらの抽出液及び分画液を減圧乾燥、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。
光合成原核微生物培養濾液及び/又は光合成原核微生物
抽出物の基本培地への添加量は、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を基本培地に添加し、その培地を
用いて培養体からの不定胚形成及び不定胚からのシュー
ト・根の形成あるいは培養体からのシュート・根の形成
のため培養を行うものであるが、基本培地、培養方法な
どは通常の植物組織培養におけるものと同様である。す
なわち基本培地としては、ムラシゲとスクーグ(Murash
ige&Skoog)培地(1962)〔以下“MS培地”と略記す
る。〕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
解物や酵母抽出物等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、どんな植物にも適用可能である。また、
これらの植物の茎頂、休眠芽、側芽、胚、種子、胚軸、
子葉、茎、などの組織が適用可能で、更にこれら組織の
初代培養体、継代培養体も用いることができる。
(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
らによって限定されるものではない。
実施例1 (1) 光合成原核微生物培養濾液及び光合成原核微生
物抽出物の調製 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、光合成細菌としてロドシュ
ードモナス・ブラスティカ(Rhodopseudomonas blastic
a) 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、エバポレイダーで100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:
東ソー株式会社)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60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を用いて濾過し
て得た。
(2) ニンジン培養細胞の不定胚形成への影響 ニンジン培養細胞は、形態的分化を行ない、不定胚を
形成することが知られているが、その際における光合成
原核微生物培養濾液及び光合成原核微生物抽出物の添加
による影響を調べた。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(2,4−ジクロロフェノキシ
酢酸)を1mg/l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。不定胚の形成は植物ホルモンで
ある2・4−Dを含まない前記基本培地を用いて行っ
た。
実施例1(1)で調製された光合成原核微生物培養濾液
及び光合成原核微生物抽出物を培地に対して1%添加し
た培地と、無添加の培地で温度25℃、暗条件下で30日間
液体振盪培養し、形成された不定胚について10日目、20
日目、30日目に観察し、不定胚形成率と発芽発根状態を
調べた結果を表−1に示す。
実施例2 ニンジン不定胚は実施例1(2)で得られた不定胚か
ら148及び200μmのナイロンメッシュを用い148〜200μ
mの大きさの不定胚を選別し使用した。得られた球状か
ら魚雷型までの不定胚を植物ホルモンを含まないMS培地
で液体振盪培養した。この際、実施例1(1)で調製さ
れた光合成原核微生物培養濾液及び光合成原核微生物抽
出物1.5%を添加した培地と無添加の培地を用いた。25
℃、明条件下(2000ルックス、12時間照明)で30日間培
養し、不定胚の状態を調べた結果を表−2(1)に示
す。
更に、光合成原核微生物培養濾液中及び光合成原核微
生物抽出物中の高分子画分と低分子画分の植物体への再
生への影響を調べた。すなわち、実施例1(1)で調整
した光合成原核微生物培養濾液及び抽出物50mlをVISKAS
E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1に対して透析し
た。得られた透析液を高分子画分とし、透析外液は減圧
機縮によって50mlまで濃縮して低分子画分とし、それぞ
れ以下の実験に供した。一方、ニンジン不定胚は425お
よび800μmのナイロンメッシュを用い、得られた425〜
800μmの不定胚を植物ホルモンを含まないMS倍地で液
体振盪培養し、植物体にまで再生させた。このとき、実
施例1(1)で調整した光合成原核微生物培養濾液もし
くは抽出物、または上記のようにして分画した光合成原
核微生物培養濾液及び抽出物の高分子画分もしくは低分
子画分を、それぞれ200μg/mlの濃度で添加した培地と
無添加の培地を用いた。25℃、明条件下(2000ルック
ス、16時間照明)で10日間培養し、植物体の再生を調べ
た結果を表−2(2)に示す。
実施例3 ラン科植物であるカトレアの成長点培養において、培
地中に光合成原核微生物培養濾液及び光合成原核微生物
抽出物を添加してプロトコーム状球体(以下、「PLB」
と呼ぶ。)への影響について調べた。
材料は、カトレア類に属するレリオカトレア(Laelio
cattleya)の側芽の成長点付近の分裂組織から誘導され
たPLBである。PLB培養培地としては、ハイポネックス
(Hyponex;6.5−6−19)にジャガイモジュース7%、
炭素源としてショ糖2%を含むものを使用した。
初期誘導のPLBの中から成熟したPLBを選び、さらに各
々の1個のPLBを4つに分割し、供試用PLBを調整した。
PLB培養培地に対して実施例1(1)で作製した光合
成原核微生物培養濾液及び光合成原核微生物抽出物を0.
5%添加した寒天培地と、無添加の寒天培地で、25℃、
明条件下(2000ルックス、16時間照明)で60日間培養
し、40日後の置床PLBの状態と、60日後の増殖したPLB数
とそれからのシュート発生数を調べた結果を表−3に示
す。
実施例4 タバコのカルスからの植物体の再生における光合成原
核微生物培養濾液及び光合成原核微生物抽出物の添加に
よる影響について調べた。
材料は、タバコ(Nicotiana tabacum L.cv.Bright Ye
llow)の茎の髄組織由来のカルスである。カルスの培養
は、MS培地を使用し、これに植物ホルモンとして、イン
ドール酢酸(1mg/l)とカイネチン(0.1mg/l)を添加し
た寒天培地上で継代培養した。
芽の分化誘導の基本培地としては、MS(Skoog)培地
に植物ホルモンであるインドール酢酸(1mg/l)とカイ
ネチン(0.1mg/l)を加えた寒天培地を使用した。
上記基本培地に対して、実施例1(1)で調製した光
合成原核微生物培養濾液及び光合成原核微生物抽出液を
1.5%添加した培地と無添加の培地を作製した。それぞ
れの培地に対して、継代培養されたカルスをカミソリの
刃を用いて5mm角の大きさに切断し、カルス切片を試験
管中の寒天培地に試験管1本に1個の割合で移植したも
のを各々25本用意し14日間培養し、発生したシュートを
観察した。その結果を表−4に示す。
実施例5 セントポーリア葉柄からの植物体再生における光合成
原核微生物抽出物の添加効果を調べた。
ナフタレン酢酸(1mg/l)とカイネチン(1mg/1)を含
むMS培地を基本培地とし、実施例1(1)で調製した光
合成原核微生物抽出物を2.0%添加した培地と無添加の
培地を作製した。それぞれの300ml容の三角フラスコ中
の寒天培地に5mm位に切断したセントポーリア葉柄を置
床し、置床後1週間は暗所培養し、その後20℃、明条件
(2000ルックス、16時間照明)で30日間培養し、発生し
たシュート及び葉の状態を観察した。その結果を表−5
に示す。
(発明の効果) 本発明によれば、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液を含む培地を用いて培養する
ことによって、培養細胞から直接効率良くシュート・根
あるいは不定胚を形成させ、更に、その不定胚の生長を
効率良く行なわせることができる。また同様に、植物組
織からシュート・根を効率良く形成させることもでき、
従って最終的に植物組織あるいは培養細胞から効率良く
植物体を再生させることができる。
フロントページの続き (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 坂田 誠 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A01H 4/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】植物組織培養を用いて植物組織あるいは培
    養細胞から植物体を再生させる際に、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培地
    により培養すること特徴とする植物体再生促進法。
  2. 【請求項2】光合成原核微生物はシアノバクテリア類及
    び光合成細菌類である特許請求の範囲第1項記載の植物
    体再生促進法。
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