JP3263730B2 - マツタケ菌根の迅速人工合成法 - Google Patents

マツタケ菌根の迅速人工合成法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マツタケ菌根の人
工的な合成方法に関するものである。マツタケ菌根の人
工合成は、その子実体を人工的に生産するための材料と
して有用である。
【0002】
【従来の技術】マツタケは外生菌根菌である。外生菌根
は、樹木を宿主とする共生系である。森林生態系の中
で、共生系は植物と土壌微生物の種構成や物理環境に影
響されながら菌根を形成してさまざまな共生機能を果た
している。外生菌根の合成はこのような共生関係を人為
的な条件下で構築することである。自然環境下では、栄
養源に富んだアカマツ(マツタケ菌の宿主)生息域に、
腐生菌、糖依存菌が優先的に繁殖するため、マツタケ菌
(共生菌)は宿主に共生しにくく、また人為的に共生さ
せることも困難である。
【0003】一般に外生菌根菌の接種には、胞子接種法
と菌糸接種法がある。前者は野外で使われているが、大
量な胞子が必要であることおよび非無菌糸であるため、
実際応用される菌種は限られている。後者には培養菌糸
の接種、カプセル状の菌糸の接種、混合菌糸の接種があ
る。マツタケの菌根合成には菌糸接種法がよく用いられ
るが、効率的な人工合成例はいまだにない。
【0004】マツタケ(Tricholoma matsutake(S.Ito
et Imai)Sing.)の人工栽培に関する研究は古くから行
われているが、一般にマツタケの人工栽培はいまだに不
可能である。
【0005】以下、今日までのマツタケ人工栽培に関す
る研究経緯について述べる。Masuiは、マツタケがアカ
マツに菌根を形成することを実験的に示した[Masui,K.
(1927)Mem.Coll.Sci.Kyoto Univ.B(3)2, 149-27
9]。その後、広本や浜田によってマツタケ菌の分離培
養法が確立された[Hiromoto, K. (1960) Bot.Mag. 73:
326-333;Hamada, M. (1964) The Matsutake Research
Association, Kyoto]。小川らは、純粋培養によるマ
ツタケ子実体原基の形成を検討した[Ogawa, M&Hamad
a, M(1975) Trans. Mycol. Soc. Japan 16: 406-41
5]。
【0006】富永[Tominaga,Y. (1963) Bull.Hiroshim
a Agr. Col. 2: 105-145]、横山ら[Yokoyama,R.&Yam
ada,T. (1987) Trans. Mycol. Soc. Japan 28: 331-33
8]、衛藤[Eto,S. (1990) Bull. Hiroshima Pre.For.E
xp.Sta.24: 1-6]は、in vitroでのマツタケ菌根の合成
を報告しているが、何れも再現性に乏しく、且つ菌根の
合成には3ヶ月以上の日数を要している。
【0007】このように、再現性が高く且つ迅速にマツ
タケ菌根を合成したという成功例はいまだ知られていな
い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、本
発明の目的は、マツタケ菌根を再現性が高く且つ迅速に
人工合成する方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、マツタケ
菌根の迅速な合成方法を、より成長旺盛な菌糸培養液の
誘導、並びに効率的な菌糸の接種という観点からアプロ
ーチした。その結果、旺盛な菌糸の成長誘導法、菌
糸の接種源調製法、および効率的な菌糸の接種方法を
見出し、迅速なマツタケ菌根の合成方法を確立した。
【0010】 旺盛な菌糸の成長誘導法は、マツタケ
菌糸のコロニーを無菌的に粉砕し、得られた菌糸を栄養
培養液中で無菌培養することを特徴とする。 マツタケ菌糸の接種源調製法は、マツタケ菌糸の培
養液を、炭素源を含まない栄養培養液で無菌的に置換す
ることを特徴とする。 効率的な菌糸の接種方法は、マツタケ菌糸の培養液
に、アカマツの根系を無菌的に浸漬することを特徴とす
る。 迅速なマツタケ菌根の合成方法は、マツタケ菌糸の
コロニーを無菌的に粉砕し、得られた菌糸を栄養培養液
中で無菌培養するマツタケ菌糸の成長誘導工程と、前記
工程で得られたマツタケ菌糸の培養液を炭素源を含まな
い栄養培養液で無菌的に置換するマツタケ菌糸の接種源
調製工程と、前記工程で得られたマツタケ菌糸の接種源
調製液にアカマツの根系を無菌的に浸漬するマツタケ菌
糸の接種工程と、前記工程により菌糸を接種されたアカ
マツを支持体に保持させ、菌糸を繁殖させるマツタケ菌
根の合成工程とを具備することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の方法について以下に詳細
に説明する。本発明のマツタケ菌根の人工合成法に使用
することが可能なマツタケ菌株としては、ATCC(Am
erican Type Culture Collection)により市販されてい
るものを挙げることができ、例えばATCC 34979、ATCC 3
4981、ATCC 34988などを使用することができる。また好
ましくは、市販されている菌株から生育の良い菌株をス
クリーニングして使用してもよい。
【0012】マツタケ菌株は、当業者が一般に共生菌の
増殖維持に使用する培地、例えば太田培地(Ohta,A.(19
90) Trans.Mycol.Soc.Japan 31: 323-334)、MMN培
地(Marx,D.H. (1969) Phytopathology 59: 153-16
3)、浜田培地(浜田 (1964) マツタケ, 97-100)など
を用いて増殖させることができる。マツタケ菌株の増殖
効率の観点から、太田培地で増殖させることが好まし
い。また培地は、寒天などの固体培地であっても液体培
地であってもよい。
【0013】マツタケ菌株の継代培養は、一般的に暗所
においておよそ20〜25℃の温度で無菌的に行われる。
【0014】上述の培地および条件下で継代培養されて
いるマツタケ保存菌株を本発明に使用することができ
る。
【0015】マツタケ保存菌株を用いてマツタケ菌根を
迅速に人工合成するために、本発明では、(1)菌糸の
成長誘導、(2)菌糸の接種源調製、および(3)効率
的な菌糸の接種という3つの観点からアプローチした。
以下、この3つの方法を順に説明する。以下の方法は全
て無菌的に行われるものである。
【0016】(1)菌糸の成長誘導方法 迅速に成長するマツタケ菌糸を誘導する方法は、マツタ
ケ菌糸のコロニーを無菌的に粉砕し、その菌糸を栄養培
養液中で培養することにより行われる。
【0017】この方法においてマツタケ菌糸のコロニー
は、固体培地(例えば太田寒天培地)上で無菌的に継代
培養されている菌糸のコロニーを使用することができ
る。しかし好ましくは、固体培地上のコロニーの一部を
同じ液体培地に植え、20〜25℃、暗所において2〜3週
間培養して得られたコロニー(菌糸体)が使用される。
【0018】このように増殖したコロニーを培養液中か
ら取りだし、新たな同培養液を添加して粉砕することに
より、菌糸細胞の懸濁液を得ることができる。ここで粉
砕とは、菌糸細胞自体は破壊されず、菌糸細胞同士が互
いに分離されることを意味する。無菌的な粉砕は、例え
ば乾熱滅菌したホモジナイザーを用いてクリーンベンチ
中で行うことができる。コロニーは、ホモジナイザーに
より約80×100 rpm〜120×100 rpm、好ましくは100×10
0 rpmの速度で、約4〜8秒、好ましくは6秒の間、粉
砕される。
【0019】この粉砕により得られた菌糸細胞の懸濁液
をさらに3〜5日間、上記条件で同じ液体培地中で再培
養して、旺盛に成長している菌糸の懸濁液を得ることが
できる。
【0020】上述のようにコロニーを粉砕することによ
り、コロニー状態にあった菌糸細胞は、およそばらばら
な状態にされる。この分離により、増殖能の高いマツタ
ケ菌糸細胞が得られる。増殖能が高くなる要因は、分離
された個々の菌糸細胞が、コロニー状態にある菌糸細胞
と比べて、栄養培地からの栄養の摂取効率が高くなるた
めに細胞の先端成長が活発になるものと推測される。
【0021】(2)菌糸の接種源調製方法 マツタケ菌糸の接種源を調製する方法は、液体培地中で
培養されている菌糸懸濁液を、炭素源を含まない培養液
で無菌的に置き換えることにより行われる。
【0022】接種源の調製は、まず液体培養されている
懸濁液(好ましくは上記方法により得られた増殖能の高
い菌糸培養液)を、ナイロンフィルターなどのメッシュ
状のものを用いて濾過する。例えば、ナイロンフィルタ
ー(24×30μm)を用いることができる。
【0023】次いで濾過により得られた菌糸を、炭素源
を含まないように改良された培養液(改良培養液)で無
菌的に洗浄する。この洗浄は、少なくとも10 mLの培養
液で3回為されるのが好ましい。洗浄培養液は、菌糸の
培養が可能な培養液から炭素源を除去したものであれば
限定されないが、好ましくはSH培養液(Schenk,R.U.
& Hildebrandt, A.C. (1972) Can.J.Bot. 50: 199-20
4)からグルコースを除去したものが使用される。
【0024】上記洗浄後の菌糸に、適量の改良培養液を
加えることで、炭素源を含まない培養液で置換された菌
糸接種源を得ることができる。
【0025】一般に、共生菌は、宿主である樹木の光合
成産物を利用して生育するため、無炭素状態にある菌糸
接種源は、飢餓状態にあるものと考えられる。この状態
の菌糸は、炭水化物を宿主に求めて迅速に共生関係をつ
くるために、本発明の方法が菌根合成に有効であると推
測される。
【0026】(3)効率的な菌糸の接種方法 マツタケ菌糸の接種源を宿主に接種する方法は、アカマ
ツの根系をマツタケ菌糸の懸濁液接種源に無菌的に1〜
1.5時間浸すことにより行われる。
【0027】宿主となるアカマツは、無菌的な操作に際
してサイズの点から芽生えを使用することが好ましい。
マツタケ菌糸の接種源は、液体培地中で培養されている
菌糸培養液を用いることができるが、菌根合成の効率を
高めるためには、上記方法により得られた炭素源を含ま
ない接種源が好ましい。
【0028】アカマツの芽生えは、マツタケ菌と共生す
るものであれば限定されない。例えば、東京大学農学部
附属演習林田無試験地から入手したアカマツの種子を消
毒して、栄養培地(例えばSH培地)上で無菌的に発芽
させ、これを約1ヶ月の間培養することにより8〜10 c
mの芽生えが得られる。培養条件は、好ましくは、25±
1℃、約3000 luxの照度で16時間(1日あたり)連続照
射する。
【0029】得られたアカマツの芽生えを、マツタケ菌
糸の懸濁液状態の接種源に無菌的に浸すことにより、物
理的に多くの菌糸を宿主の根と接触させることができ、
効率的な接種を行うことが可能である。
【0030】上記接種後の芽生えを支持体に保持させる
ことにより、菌糸の増殖を無菌的に行う。支持体とし
て、土、砂、水、または濾紙などを用いてマツタケ菌糸
を増殖させることができる。好ましくは土に芽生えを植
える。土の種類は、森林土壌が好ましく、なかでも褐色
森林土壌を用いることが特に好ましい。菌糸の増殖は、
増殖させる宿主の根系(地下部)は遮光し、宿主植物の
地上部には光を照射することにより行う。
【0031】なお、上記3つの方法を組み合わせるこ
と、すなわち(1)の方法で得られた菌糸の培養液を、
(2)の方法を用いて菌糸の接種源に調製し、その接種
源を(3)の方法で宿主に接種することが、本発明のマ
ツタケ菌根の人工合成法において特に好ましい。
【0032】
【実施例】以下、実施例により、本発明を更に詳細に説
明する。培養および各操作は無菌的に行うものとする。
【0033】[1] 旺盛な菌糸の誘導法 継代培養しているマツタケ保存菌株の一部を太田寒天培
地上で4週間培養する。以下に太田培地の組成を示す。
【0034】
【表1】
【0035】増殖させた菌糸をメスで約2×2mmサイズ
で切り取る。これを10 mL太田液体培地を含む100 mL三
角フラスコに植え、培養する。3週間後、増殖したマツ
タケコロニーを取り出し、新しい20 mL太田液体培地を
加え、ホモジナイザー(100×100 rpm、2秒間、3回)
で菌糸を粉砕する。ホモジナイザーで得られた菌糸の懸
濁液を100 mL三角フラスコ中で3日間再培養し、同一成
長時期の成長旺盛な菌糸を得る。
【0036】[2] 接種源の調製法 [1]より得られた100 mL三角フラスコ中の菌糸懸濁液
を、無菌条件でナイロンフィルタ(24×30μm)で濾過
し、改良SH液体培地(炭素源を含まないように改良さ
れたSH液体培地)10 mLで3回洗う。以下に改良SH
液体培地の組成を示す。
【0037】
【表2】
【0038】100 mL三角フラスコ一つあたりの上記洗浄
済み菌糸に対して、50 mL改良SH液体培地を加えて接
種源とする。
【0039】[3] アカマツ芽生えの培養法 1994年東京大学農学部附属演習林田無試験地で採集した
アカマツ(Pinus dens iflora)の種子を4℃の低温処理
の後、30%過酸化水素で30分間表面滅菌し、10%素寒天
培地に発芽させる。発芽した芽生えをSH固体培地(8
g寒天/L)に移植して成長を誘導する。1ヶ月後、8
〜10 cmの芽生えが得られる。
【0040】[4] マツタケの人工菌根合成の接種法 [2]で調製した接種液を用いて、それに[3]で培養
したアカマツの芽生えの根系を1時間浸け、接種を行
う。
【0041】同時に、オートクレーブ(121℃、30分
間)で3日おきに2回滅菌した土(長野県伊那地方で採
集したもの)を、角シャーレ(高さ200×幅90×奥行き1
0 mm)に約150 mL詰め込む。角シャーレは、通気のため
にシャーレの上部に直径約2mmの穴を3つあけ、滅菌フ
ィルタが張り付けられている。
【0042】接種後の芽生えを角シャーレ内の土の表面
にのせる。角シャーレをビニールテープで密封する。角
シャーレの下から2/3部分をアルミホイルで遮光し、2
5±1℃の明所(3000ルックス、16時間照射)で菌根の
合成を行う。1週間後、根のまわりに菌糸の伸びが認め
られ、根の細胞間に菌糸の侵入が観察される。4週間
後、アカマツの側根の細胞と細胞の間に菌糸が繁殖して
できるハルティッヒネットの構造が確認され、菌根が得
られる。
【0043】
【発明の効果】一般にマツタケの人工栽培はいまだに不
可能である。菌根が人工的に合成できたとしても、その
合成には3ヶ月以上かかることが報告されており、しか
もその合成は再現性のあるものではない。
【0044】上述のとおり、本発明の確実かつ迅速な菌
根の合成方法は、菌糸の成長誘導、菌糸の接種源調製、
並びに菌糸の接種という各ステップからアプローチされ
たものである。
【0045】本発明の利点は、接種源となる菌糸が常に
増殖能の高い状態で大量に得られるようになり、更に、
マツタケ菌糸が迅速に宿主と共生関係をつくることが可
能になり、その結果、短期間に再現性よくマツタケ菌根
が得られるようになったことである。
【0046】本発明の方法を用いることにより、マツタ
ケの菌根合成および人工シロ(すなわち他の菌の生息を
排除する本拠地)の形成が可能となる。また、本発明に
よる迅速なin vitroマツタケの菌根合成方法は、マツタ
ケ菌根の初期の生理的、生化学的、分子細胞学的な研究
に有効な実験系にもなり得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A01G 1/04 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マツタケ菌糸の培養液を、炭素源を含ま
    ない栄養培養液で無菌的に置換することを特徴とするマ
    ツタケ菌糸の接種源調製方法。
  2. 【請求項2】 マツタケ菌糸のコロニーを無菌的に粉砕
    し、得られた菌糸を栄養培養液中で無菌培養するマツタ
    ケ菌糸の成長誘導工程と、 前記工程で得られたマツタケ菌糸の培養液を、炭素源を
    含まない栄養培養液で無菌的に置換するマツタケ菌糸の
    接種源調製工程と、 前記工程で得られたマツタケ菌糸の接種源調製液に、ア
    カマツの根系を無菌的に浸漬するマツタケ菌糸の接種工
    程と、 前記工程により菌糸を接種されたアカマツを支持体に保
    持させ、菌糸を繁殖させるマツタケ菌根の合成工程とを
    具備することを特徴とするマツタケ菌根の合成方法。
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