JPH05130861A - Production of clone cell from protoplast - Google Patents

Production of clone cell from protoplast

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JPH05130861A
JPH05130861A JP3289030A JP28903091A JPH05130861A JP H05130861 A JPH05130861 A JP H05130861A JP 3289030 A JP3289030 A JP 3289030A JP 28903091 A JP28903091 A JP 28903091A JP H05130861 A JPH05130861 A JP H05130861A
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JP
Japan
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beads
protoplasts
cells
protoplast
immobilized
Prior art date
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Application number
JP3289030A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Morimoto
和男 森元
Mugi Maekawa
麦 前川
Masako Iwata
理子 岩田
Takeshi Sawazaki
健 澤崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To culture the cell by entrapping and immobilizing the protoplast of a plant on calcium alginate beans, entrapping and immobilizing NAASU cells (a kind of cells) on beads larger than the above-mentioned beads, mixing both the beads with each other, separating the smaller beads from the mixture by the difference between the sizes of the beads, and subsequently culturing the small beads. CONSTITUTION:The protoplast of a plant is entrapped and immobilized on calcium alginate beads having an uniform size (particle diameter) so that the number of the dividable and multipliable protoplast is <=1per bead. NAASU cells are entrapped and immobilized on calcium alginate beads larger than the above-mentioned beads in such the extent as to be separable therefrom, and both the kinds of the beads are mixed with each other and subjected to a culturing process. Subsequently, both the kinds of beads are separated from each other by the difference between their sizes, and the smaller beads are cultured to produce many clone cells from the protoplast.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、有用植物の創製・育種
に欠かせない植物のプロトプラストからクローン細胞を
容易に、数多く作製する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for easily producing a large number of clonal cells from plant protoplasts, which are indispensable for the creation and breeding of useful plants.

【0002】[0002]

【従来の技術】植物のプロトプラストのみを糖類、無機
塩類、ビタミン類及び植物ホルモン等を適量含む培地で
培養する場合は通常、培地中のプロトプラストの濃度は
103個/ml以上でなければ、細胞の分裂・増殖が起
こらず、したがってコロニーの形成はみられない(長田
敏行著、プロトプラストの遺伝子工学、1986年、1
6〜17頁、講談社)。そこで、103個/ml以下の
低い細胞濃度でプロトプラストを培養する方法として、
遊離された単細胞あるいは小細胞塊を接触させたカルス
(ナース細胞)の分泌物又は放出物を養分として分裂・
増殖させる、種々の、いわゆる「ナースカルチャー」
(駒嶺ら編、植物バイオテクノロジー事典、1990
年、207〜208頁、朝倉書店)と言われる方法があ
る。しかし、これらの方法はいずれも手間がかかり、プ
ロトプラストから少数のクローン細胞を得ることはでき
ても、多数のクローン細胞を一度に得るには適さない。
2. Description of the Related Art When culturing only plant protoplasts in a medium containing an appropriate amount of sugars, inorganic salts, vitamins, plant hormones, etc., it is usual that the concentration of protoplasts in the medium is 10 3 cells / ml or more, No division and proliferation of the plant, therefore colony formation is not observed (Toshiyuki Nagata, Genetic engineering of protoplasts, 1986, 1
6-17, Kodansha). Therefore, as a method for culturing protoplasts at a low cell concentration of 10 3 cells / ml or less,
Digestion and release of callus (nurse cells) secreted or released from released single cells or small cell clusters as nutrients
Various so-called "nurse culture" to be propagated
(Edited by Komine et al., Encyclopedia of Plant Biotechnology, 1990
Year, pages 207-208, Asakura Shoten). However, all of these methods are troublesome, and although a small number of clonal cells can be obtained from protoplasts, they are not suitable for obtaining a large number of clonal cells at once.

【0003】ラーキン(Larkin,P.J.)らは、アルギン酸
カルシウムビーズをナースカルチャーに応用し、植物プ
ロトプラストを低濃度で培養することに成功した(Plant
Science、1988、Vol.58、p.203−210、E
lsevier ScientificPublishers Ireland Ltd.)。彼らの
方法は、アルギン酸カルシウムビーズに包括固定化した
植物(アルファルファ又はタバコ)のプロトプラストを、
同様にアルギン酸カルシウムに包括固定化したナース細
胞(この例では同じプロトプラストの高濃度のものを用
いている)とともに混合培養するものであるが、これは
また、低濃度、すなわちアルギン酸カルシウムビーズ1
個当りプロトプラスト1個を固定化し、それをビーズ内
で増殖・分裂させ、コロニーを形成させることも可能で
あることを示している。ラーキンらは、目的のプロトプ
ラストを包括固定化したビーズとナース細胞を包括固定
化したビーズを識別するため、後者を活性炭で着色し、
ピンセット等による目的プロトプラスト及びその増殖体
を含むビーズの摘出・選別を可能にする工夫をしてい
る。
Larkin (PJ) et al. Have succeeded in culturing plant protoplasts at a low concentration by applying calcium alginate beads to nurse culture (Plant).
Science, 1988, Vol.58, p. 203-210, E
lsevier Scientific Publishers Ireland Ltd.). Their method is to prepare protoplasts of plants (alfalfa or tobacco) entrapped and immobilized on calcium alginate beads,
Similarly, mixed culture is performed with nurse cells entrapped in calcium alginate (in this example, a high concentration of the same protoplasts is used), but this is also a low concentration, that is, calcium alginate beads 1
It has been shown that it is also possible to immobilize one protoplast per individual and grow and divide it in beads to form colonies. Larkin et al. Colored the latter with activated charcoal in order to distinguish between beads on which protoplasts of interest were immobilized and those on which nurse cells were immobilized.
The device is designed to enable the extraction and selection of beads containing the target protoplasts and their proliferative bodies using tweezers.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ラーキンらの
方法は、ナース細胞を固定化したビーズを活性炭で着色
するので、プロトプラストの種類によっては活性炭の悪
影響が懸念される。また、ピンセット等で目的プロトプ
ラスト及びその増殖体を摘出・選別しなければならない
ので、手間がかかり能率が悪い。本発明は、プロトプラ
ストを活性炭の悪影響を懸念することなく、大量のビー
ズを取扱いながら、プロトプラストからクローン細胞を
容易に、数多く作製する方法を提供するものである。
However, according to the method of Larkin et al., Beads on which nurse cells are immobilized are colored with activated carbon, so that the adverse effect of activated carbon may occur depending on the type of protoplast. In addition, the target protoplasts and their proliferates must be extracted and selected with tweezers, etc., which is troublesome and inefficient. The present invention provides a method for easily producing a large number of clonal cells from protoplasts while handling a large amount of beads without worrying about the adverse effect of activated carbon on protoplasts.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、活性炭等
で着色することなく、かつ大量のビーズを能率よく取り
扱うことのできるナースカルチャーを種々検討した結
果、プロトプラストを包括固定化するビーズとナース細
胞を包括固定化するビーズのそれぞれの大きさ(粒子
径)を、ふるい等で分けられる程度に差をもたせればそ
れを達成しうることを見出した。また、プロトプラスト
をアルギン酸カルシウムビーズに包括固定化する際に用
いるプロトプラストの密度を、アルギン酸カルシウムビ
ーズの数1個に対しプロトプラストの数1個以下とする
と、ビーズ内に形成されたコロニーは、大部分がただ1
個のプロトプラストから増殖・分裂したコロニーである
ことを見出し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems As a result of various studies on nurse cultures capable of efficiently handling a large amount of beads without coloring with activated carbon or the like, the present inventors have found that beads that comprehensively immobilize protoplasts are selected. It has been found that this can be achieved by making the size (particle size) of beads for entrapping and immobilizing nurse cells different so that they can be separated by a sieve or the like. Further, when the density of protoplasts used for immobilizing protoplasts on calcium alginate beads is set to 1 or less per 1 calcium alginate bead, most of the colonies formed in the beads are formed. Just 1
The present inventors have completed the present invention by finding that they are colonies grown and divided from individual protoplasts.

【0006】すなわち本発明は、ビーズ1個に対し、分
裂・増殖しうるプロトプラストの数が1個以下の比率と
なるように、大きさ(粒子径)が均一なアルギン酸カル
シウムビーズに植物のプロトプラストを包括固定化し、
他方、上記ビーズよりも、分離できる程度に大きいアル
ギン酸カルシウムビーズにナース細胞を包括固定化し、
両者を混合培養し、そののちビーズの大きさの差を利用
して両者を分離し、小さいほうのビーズを培養すること
を特徴とする、プロトプラストからクローン細胞を多数
作製する方法に関するものである。
That is, according to the present invention, plant protoplasts are added to calcium alginate beads having a uniform size (particle size) so that the number of protoplasts capable of dividing and proliferating is 1 or less per 1 bead. Inclusive immobilization,
On the other hand, compared with the above beads, encapsulating the nurse cells in calcium alginate beads that are large enough to be separated,
The present invention relates to a method for producing a large number of clonal cells from protoplasts, which comprises culturing both of them and then culturing the smaller beads by utilizing the difference in the size of the beads to separate them.

【0007】本発明に用いるプロトプラストは、植物組
織や植物の培養細胞をセルラーゼ、ペクチナーゼ等の酵
素で処理する公知の方法、あるいはそれらの改良法によ
り調製できる。また、これらの方法により調製された同
種又は異種のプロトプラストの細胞融合体、あるいはま
た遺伝子操作を加えたプロトプラスト等であってもよ
い。
The protoplasts used in the present invention can be prepared by a known method of treating plant tissues or cultured cells of plants with an enzyme such as cellulase or pectinase, or an improved method thereof. It may also be a cell fusion of homotopic or heterologous protoplasts prepared by these methods, or protoplasts to which genetic manipulation has been added.

【0008】本発明において、分裂・増殖しうるプロト
プラストとは、プロトプラストの総数ではなく、混合培
養したときに分裂・増殖してコロニーを形成しうる有効
なプロトプラストの数を意味する。分裂・増殖してコロ
ニーを形成しうる有効なプロトプラストの数を、プロト
プラストの総数で除した値は、通常、コロニー形成の有
効率(efficiency)と呼ばれ、細胞の種類、培養の条件
等によって決まる。アルギン酸カルシウムビーズにタバ
コのプロトプラストを固定化した場合、その値は約50
%であり、同条件でサフランでは約15%、ストロファ
ンツス・グラータスでは約20%である。また、ビーズ
に固定化するときのプロトプラストの密度が小さいほ
ど、上記有効率は小さくなる傾向である。
In the present invention, the term "protoplasts capable of dividing / proliferating" does not mean the total number of protoplasts, but the number of effective protoplasts capable of dividing / proliferating to form colonies when mixed and cultured. The number of effective protoplasts that can divide and proliferate to form colonies divided by the total number of protoplasts is usually called the colony formation efficiency (efficiency) and is determined by the cell type, culture conditions, etc. .. When tobacco protoplasts are immobilized on calcium alginate beads, the value is about 50.
%, Which is about 15% for saffron and about 20% for Strophanthus gratas under the same conditions. Further, the smaller the density of protoplasts when immobilized on beads, the smaller the above-mentioned effective rate.

【0009】ビーズ1個に対する、分裂・増殖しうるプ
ロトプラストの数(すなわち、プロトプラストの総数に
コロニー形成の有効率を乗じた数)は1個以下、好まし
くは0.001〜0.1となるようにする。この数字が
0.001を下回ると、得られるクローン細胞を含んだ
ビーズの数が少なくなり、0.1を越えるとビーズ1個
の中に2以上のプロトプラスト由来の細胞を含むビーズ
が得られる頻度も無視できない。
The number of protoplasts capable of dividing and proliferating (ie, the total number of protoplasts multiplied by the effective rate of colony formation) per bead is 1 or less, preferably 0.001 to 0.1. To If this number is less than 0.001, the number of beads containing clonal cells obtained will decrease, and if it exceeds 0.1, the frequency of beads containing two or more protoplast-derived cells in one bead will be obtained. Cannot be ignored.

【0010】本発明のナース細胞は、植物由来の培養細
胞であれば特に限定しないが、一般的には培養の容易な
植物由来の培養細胞を用いる。これは完全な細胞ではな
く、プロトプラストであっても構わない。またあらかじ
め放射線やUVの照射により増殖不能となった不活性化
細胞を用いてもよい。
The nurse cells of the present invention are not particularly limited as long as they are plant-derived cultured cells, but generally plant-derived cultured cells that are easy to culture are used. This may not be whole cells but protoplasts. Alternatively, inactivated cells that have been unable to grow in advance by irradiation with radiation or UV may be used.

【0011】増殖・分裂させようとするプロトプラスト
とナース細胞の種類は通常は同一属・同一種のものを用
いるが、必ずしも同一属・同一種でなくともよく、実験
により適宜好ましい組み合わせを選択する。
The protoplasts and nurse cells to be proliferated / divided are usually of the same genus / same species, but may not necessarily be of the same genus / same species, and a preferable combination is appropriately selected by experiments.

【0012】プロトプラスト又はナース細胞を包括固定
化した均一な大きさのビーズは、公知の技術により容易
に作製することができる。すなわち、適当な濃度のプロ
トプラスト又はナース細胞を1〜5重量%のアルギン酸
ナトリウム水溶液に懸濁し、内径0.1mm〜3.0mmの
ノズルから0.05〜0.2Mの塩化カルシウム水溶液
に滴下して、作製することができる。
The beads of uniform size in which protoplasts or nurse cells are entrapped and immobilized can be easily prepared by a known technique. That is, an appropriate concentration of protoplasts or nurse cells is suspended in a 1 to 5 wt% sodium alginate aqueous solution and dropped into a 0.05 to 0.2 M calcium chloride aqueous solution from a nozzle having an inner diameter of 0.1 mm to 3.0 mm. , Can be made.

【0013】図1は、アルギン酸ナトリウム水溶液の濃
度、滴下するノズルの内径及び形成されるアルギン酸カ
ルシウムビーズの直径の関係を示すグラフである。図
中、1はアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度が3重量
%、2はアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度が1.5重
量%であることを示す。アルギン酸塩のビーズの直径
は、図1の関係に示すように細胞を懸濁したアルギン酸
ナトリウム水溶液の濃度とノズルの内径を調節すること
により均一な大きさで、かつ2mm〜6mmの範囲の任意の
大きさとすることができる。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the concentration of the sodium alginate aqueous solution, the inner diameter of the dropping nozzle and the diameter of the calcium alginate beads formed. In the figure, 1 indicates that the concentration of the sodium alginate aqueous solution is 3% by weight, and 2 indicates that the concentration of the sodium alginate aqueous solution is 1.5% by weight. The diameter of the alginate beads is uniform by adjusting the concentration of the sodium alginate aqueous solution in which the cells are suspended and the inner diameter of the nozzle, as shown in the relationship of FIG. 1, and the diameter is 2 mm to 6 mm. Can be of size.

【0014】プロトプラスト又はナース細胞を包括固定
化した2種のアルギン酸カルシウムビーズの大きさは、
それぞれまわりの培地の栄養分又は細胞の分泌物・放出
物を容易に移行させ、かつふるい等の選別手段により容
易に分けうるような大きさがよく、通常は1〜10mmの
ものを用いる。また、ビーズの粒径分布は、ふるい等で
選別しうるようにできる限りシャープであることが好ま
しい。
The size of the two kinds of calcium alginate beads entrapping and immobilizing protoplasts or nurse cells is
The size is preferably such that the nutrients of the surrounding medium or the secretions / releases of cells can be easily transferred, and can be easily separated by a selecting means such as a sieve, and those having a size of 1 to 10 mm are usually used. Further, the particle size distribution of the beads is preferably as sharp as possible so that the beads can be selected with a sieve or the like.

【0015】用いるナース細胞の密度は、分裂・増殖し
うるプロトプラストの密度がビーズ1個当り1個以下で
あるのに対し、それよりよりもはるかに高い密度が必要
となる。そのため、ナース細胞は大きいビーズに、プロ
トプラストは小さい方のビーズにそれぞれ包括固定化す
る。
The density of the nurse cells to be used is such that the density of protoplasts capable of dividing and proliferating is 1 or less per bead, but a density much higher than that is required. Therefore, nurse cells are entrapped and immobilized on large beads, and protoplasts are entrapped and immobilized on smaller beads.

【0016】2種のアルギン酸カルシウムビーズの大き
さの差は、ふるい等で選別しうる差があればよい。両ビ
ーズの大きさ(平均粒子径)の比(大きいビーズ/小さ
いビーズ)は、概ね1.33〜4.0の範囲であれば、
この選別は可能となる。
The difference in size between the two types of calcium alginate beads may be such that they can be selected with a sieve or the like. If the ratio of the size (average particle size) of both beads (large beads / small beads) is in the range of approximately 1.33 to 4.0,
This selection becomes possible.

【0017】アルギン酸カルシウムビーズに固定化した
プロトプラスト及びナース細胞は、公知の細胞培養用培
地を用いて液体振とう培養等で培養することができる。
細胞培養用培地としては、例えばムラシゲ・スクーグ
(Murashige & Skoog)培地、リンスマイヤー・スクーグ
(Linsmaier & Skoog) 培地、ヘラー(Heller)培地、ホワ
イト(White) 培地、ニッチ・ニッチ(Nitch & Nitch)培
地、シエンク・ヒルデブラント(Schenk & Hildebrandt)
培地、ガンボルグ(Gamborg) B5培地、カオとミカエル
(Kao & Michayluk)8P培地、長田・建部の培地等があ
り、培養するプロトプラスト及びナース細胞に応じて各
々の成分を処方箋どおりの濃度で用いるか、あるいは1
/2〜1/10の濃度に希釈して用いる。また、プロト
プラストの分裂・増殖には通常、植物ホルモンを培地へ
添加することが必要である。
The protoplasts and nurse cells immobilized on calcium alginate beads can be cultured by liquid shaking culture using a known cell culture medium.
Examples of the cell culture medium include Murashige & Skoog medium and Rinsmeier Skoog medium.
(Linsmaier & Skoog) medium, Heller medium, White (White) medium, Nitch & Nitch medium, Cienck & Hildebrandt (Schenk & Hildebrandt)
Medium, Gamborg B5 medium, Khao and Michael
(Kao & Michayluk) 8P medium, Nagata / Takebe's medium, etc., each of which is used at the prescribed concentration depending on the protoplast and nurse cells to be cultured, or 1
Used by diluting to a concentration of / 2 to 1/10. In addition, it is usually necessary to add a plant hormone to the medium for the division / proliferation of protoplasts.

【0018】植物ホルモンとしては、オーキシン、サイ
トカイニン等が挙げられ、オーキシンとしてはα−ナフ
タレン酢酸、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸、インド
ール酢酸、インドールプロピオン酸、インドール酪酸、
β−ナフトキシ酢酸、2,3,6−トリクロロ安息香
酸、シス桂皮酸等があり、サイトカイニンとしてはカイ
ネチン、セニルアミノプリン、フェニルアミノプリン、
ベンジルアミノプリン、ペンチルアミノプリン、ナフチ
ルアミノプリン、6−イソペンテルアミノプリン、トラ
ンス−ゼアチン、シス−ゼアチン等があり、これらの中
からプロトプラストを増殖させるものを選択使用する。
オーキシンは通常、培地中0.1〜10mg/lの濃度
になるように用い、サイトカイニンは通常、培地中0.
01〜1mg/lの濃度になるように用い、その他のホ
ルモンも適当な濃度で使用する。植物ホルモンの濃度
は、増殖にとって最適の濃度があるので、好ましくは予
め培養実験により濃度を決めておく。
Examples of plant hormones include auxin and cytokinin, and examples of auxins include α-naphthalene acetic acid, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, indole acetic acid, indole propionic acid, indole butyric acid,
There are β-naphthoxyacetic acid, 2,3,6-trichlorobenzoic acid, cis-cinnamic acid, etc., and as cytokinins, kinetin, cenylaminopurine, phenylaminopurine,
There are benzylaminopurine, pentylaminopurine, naphthylaminopurine, 6-isopenteraminopurine, trans-zeatin, cis-zeatin, and the like. Among these, a protoplast that proliferates is selected and used.
Auxin is usually used at a concentration of 0.1 to 10 mg / l in the medium, and cytokinin is usually used at a concentration of 0.1% in the medium.
It is used at a concentration of 0 to 1 mg / l, and other hormones are also used at an appropriate concentration. Since the concentration of the plant hormone is optimal for growth, it is preferably determined in advance by a culture experiment.

【0019】また、培地の浸透圧の調整のため、マンニ
トール、ソルビトール等を0.3M〜0.7Mの濃度で
添加して用いる。さらに、炭素源としてサッカロース、
グルコース等の糖類を5g/l〜50g/lの濃度で添
加して用いる。
In order to adjust the osmotic pressure of the medium, mannitol, sorbitol or the like is added at a concentration of 0.3M to 0.7M for use. Furthermore, sucrose as a carbon source,
Sugars such as glucose are added at a concentration of 5 g / l to 50 g / l and used.

【0020】ナース細胞を包括固定化したアルギン酸カ
ルシウムビーズは、固定化直後のビーズを用いてもよい
し、固定化後数日間培養して、ビーズ内で細胞を十分増
殖させた後に用いることもできる。
As the calcium alginate beads entrapping and immobilizing the nurse cells, the beads immediately after the immobilization may be used, or the beads may be cultured for several days after the immobilization to sufficiently grow the cells in the beads and then used. ..

【0021】このようにして培養したプロトプラストか
らの増殖体を含むビーズ及びナース細胞(又はナース細
胞からの増殖体)を含むビーズは、ふるい等を用いて両
者を容易に分別することができる。
The beads containing the proliferate from protoplasts and the beads containing the nurse cells (or the proliferate from the nurse cells) thus cultured can be easily separated from each other by using a sieve or the like.

【0022】植物細胞の種類によっては、培地の滲透圧
調整剤であるマンニトール、ソルビトール等がその成長
を阻害する場合があるので、約1〜2週間培養し、プロ
トプラストからの細胞がある程度分裂してから、これを
滲透圧調整剤を含まない培地に移植して更に培養するの
がよい。このようにすると、ビーズ内に固定化したプロ
トプラストは容易に肉眼で観察できるまで増殖する。こ
れらのビーズをとり、増殖に適した培地、又は植物体再
生に適した培地に移し、更に培養を続けると単一のプロ
トプラストに由来するクローン細胞、あるいはカルスを
得ることができる。
Depending on the type of plant cells, mannitol, sorbitol, etc., which are osmolarity regulators of the medium, may inhibit their growth. Therefore, after culturing for about 1-2 weeks, cells from protoplasts are divided to some extent. Therefore, it is advisable to transfer this to a medium containing no permeation regulator and further culture. In this way, the protoplasts immobilized within the beads will grow to a level where they can be easily observed with the naked eye. By taking these beads, transferring them to a medium suitable for growth or a medium suitable for plant regeneration, and continuing the culture, clonal cells or callus derived from a single protoplast can be obtained.

【0023】[0023]

【作用】ビーズ1個に対し、分裂・増殖しうるプロトプ
ラストの平均個数をx個とし、その場合、各ビーズに固
定される、分裂・増殖しうるプロトプラストの数をnと
すると、あるビーズにn個の分裂・増殖しうるプロトプ
ラストが含まれる確率は、統計学(ポアッソン分布)的
に、 F(x,n)=〔(xのn乗)/n!〕・exp(−x) で表される。従って、ビーズ内に増殖して形成されたコ
ロニーが、単一のプロトプラスト由来である確率Pは、 P=F(x,n=1)/〔F(x,n=1)+F(x,n≧)〕 =F(x,n=1)/〔1−F(x,n=0)〕 と計算できる。この式から、xが0.0001〜1.0
におけるPの値を計算すると、次の表1のようになる。
[Function] For one bead, the average number of protoplasts capable of division / proliferation is x, and in that case, if the number of protoplasts capable of division / proliferation fixed to each bead is n, then a certain bead is n The probability of including protoplasts capable of dividing and multiplying is statistically (Poisson distribution): F (x, n) = [(x to the nth power) / n! ] Exp (-x). Therefore, the probability P that the colony formed by growing in the beads is derived from a single protoplast is P = F (x, n = 1) / [F (x, n = 1) + F (x, n ≧)] = F (x, n = 1) / [1-F (x, n = 0)] From this formula, x is 0.0001 to 1.0
The value of P at is calculated as shown in Table 1 below.

【表1】 表1 xが0.0001〜1.0におけるPの値 ────────────────────────────────── x 1.0 0.5 0.3 0.25 0.1 0.05 0.01 0.001 0.0001 ────────────────────────────────── P 0.582 0.771 0.857 0.880 0.951 0.975 0.995 0.9995 0.9999 ──────────────────────────────────[Table 1] Table 1 Values of P when x is 0.0001 to 1.0 ──────────────────────────────── ─── x 1.0 0.5 0.3 0.25 0.1 0.05 0.01 0.001 0.0001 ────────────────────────────────── P 0.582 0.771 0.857 0.880 0.951 0.975 0.995 0.9995 0.9999 ───────────────────────────────────

【0024】この表から、xが1.0〜0.25では、
ビーズ内に増殖して形成されたコロニーの10%以上は
2以上のプロトプラスト由来のものであるが、xが0.
1以下では、形成されたコロニーの95%以上は単一の
プロトプラスト由来であると推定できる。
From this table, when x is 1.0 to 0.25,
10% or more of the colonies formed by growing in the beads are derived from 2 or more protoplasts, and x is 0.
At 1 or less, it can be estimated that 95% or more of the formed colonies are derived from a single protoplast.

【0025】[0025]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例1 (1)プロトプラストの調製 ストロファンツス・グラータス(Strophanthus gratus)
のカルスから得た懸濁培養細胞からプロトプラストを調
製した。以下その手順を示す。懸濁培養細胞の継代培養
は、1L中2,4−ジクロロフェノキシ酢酸1mg、カ
イネチン0.1mg、ショ糖30gを含むMS培地でp
Hを5.7−5.8とした培地40mlを入れた200
ml容三角フラスコに種細胞を懸濁し、30℃、暗所で
120rpm の回転数で2週間ごとに培養を繰り返すこと
により行った。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. Example 1 (1) Preparation of protoplasts Strophanthus gratus
Protoplasts were prepared from suspension-cultured cells obtained from callus. The procedure is shown below. The subculture of the suspension-cultured cells was carried out by using an MS medium containing 1 mg of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, 0.1 mg of kinetin and 30 g of sucrose in 1 L.
200 containing 40 ml of medium in which H was 5.7-5.8
Seed cells were suspended in a ml Erlenmeyer flask and cultured at 30 ° C. in the dark at a rotation speed of 120 rpm every two weeks for repeated culture.

【0026】培養開始後5日目に細胞を含む培養液を全
量(40ml)とり、これを先ず、大きさ500μmの
ナイロンメッシュにかけて大きな細胞塊を除いた。次に
通過液を大きさ20μmのナイロンメッシュにかけて、
このメッシュ上に残った細胞を集めた。細胞生重量1g
に対し、酵素反応液(セルラーゼ・オノズカRS 1重
量%、ペクトリアーゼY23 0.1重量%、マンニト
ール0.5M,pH5.6)20mlに懸濁し、暗所、
90rpm の回転数で、30℃で4時間保温した。
On the 5th day after the start of the culture, the whole amount of the culture medium containing cells (40 ml) was taken, and this was first applied to a nylon mesh having a size of 500 μm to remove a large cell mass. Next, apply the passing liquid through a nylon mesh of 20 μm in size,
The cells remaining on this mesh were collected. Cell weight 1g
On the other hand, the enzyme reaction solution (cellulase Onozuka RS 1% by weight, pectolyase Y23 0.1% by weight, mannitol 0.5 M, pH 5.6) was suspended in 20 ml,
It was kept at 30 ° C. for 4 hours at a rotation speed of 90 rpm.

【0027】酵素で処理したこの細胞懸濁液を、大きさ
50μmのナイロンメッシュで濾過して、細胞壁未分解
の細胞又は細胞塊を取り除き、500rpm で5分間遠心
分離し、沈澱をプロトプラスト洗浄液(2.5mM塩化
カルシウムを含む0.5Mマンニトール溶液、pH5.
6)2mlに懸濁し、これを20重量%、pH5.6の
ショ糖溶液10mlの入った15ml遠沈管中へ静かに
注いで重層し、1000rpm で5分間遠心分離した。シ
ョ糖溶液の上層の粗プロトプラスト画分をパスツールピ
ペットで静かに吸い取り、上記プロトプラスト洗浄液1
0mlに再懸濁し、500rpm で5分間遠心分離した。
この洗浄操作を2回繰返し、精製プロトプラストが約2
×106個得られた。得られたプロトプラストはカルコ
フルオル・ホワイトで染色後、螢光顕微鏡で観察し、細
胞壁が取り除かれていることを確認した。
This cell suspension treated with the enzyme was filtered through a nylon mesh of 50 μm in size to remove cells or cell clumps which had not been decomposed in the cell wall, and centrifuged at 500 rpm for 5 minutes, and the precipitate was washed with a protoplast washing solution (2 0.5 M mannitol solution containing 5 mM calcium chloride, pH 5.
6) Suspended in 2 ml, this was gently poured into a 15 ml centrifuge tube containing 20% by weight and 10 ml of sucrose solution having a pH of 5.6 to form a layer, and the mixture was centrifuged at 1000 rpm for 5 minutes. Gently suck up the crude protoplast fraction in the upper layer of the sucrose solution with a Pasteur pipette, and use the above protoplast washing solution 1
Resuspended in 0 ml and centrifuged at 500 rpm for 5 minutes.
This washing operation was repeated twice, and purified protoplasts were about 2
× 10 6 pieces were obtained. The obtained protoplasts were stained with Calcofluor White and then observed with a fluorescence microscope to confirm that the cell wall was removed.

【0028】(2)アルギン酸カルシウムビーズへのプ
ロトプラストの包括固定 3重量%のアルギン酸ナトリウム〔ジグマ・ケミカル・
カンパニー(SIGMACHEMICAL COMPANY) 製 No.A−21
58〕水溶液を100ml調製し、オートクレーブで1
20℃、20分間、高温滅菌した。
(2) Immobilization of protoplasts on calcium alginate beads 3% by weight of sodium alginate [Sigma Chemical
Company No. A-21 made by SIGMACHEMICAL COMPANY
58] Prepare 100 ml of the aqueous solution, and use an autoclave to 1
High temperature sterilization was performed at 20 ° C. for 20 minutes.

【0029】上記(1)で得たプロトプラスト、総数で
104個(コロニー形成の有効率20%を乗じると、分
裂・増殖しうるプロトプラストが2000個)を、2.
5mM塩化カルシウムを含む0.5Mマンニトール溶液
(pH6.5)100mlに懸濁し、この懸濁液100
mlと前記3%のアルギン酸ナトリウム水溶液100m
lを混合した。この混合液を、滅菌した0.5Mマンニ
トールを含む0.1M塩化カルシウム水溶液1000m
l中へ内径0.3mmの注射針を付けた注射器から滴下し
た。上記の条件では、液滴(ゲル)1個の容量は約0.
01mlであり、したがって、ビーズ10個に対してプ
ロトプラスト1個の割合で分裂・増殖しうるプロトプラ
ストがビーズに固定された計算になる。これを1時間振
とう後、直径が2.1〜2.3mmの球状ビーズとなった
プロトプラスト固定化ビーズを取り出し、プロトプラス
ト洗浄液で2回洗浄した。
1. The total number of protoplasts obtained in (1) above was 10 4 (2000 protoplasts capable of dividing and multiplying when multiplied by a 20% effective colony formation rate).
The suspension was suspended in 100 ml of a 0.5 M mannitol solution (pH 6.5) containing 5 mM calcium chloride.
ml and the above 3% sodium alginate aqueous solution 100 m
l were mixed. This mixture was sterilized with 0.5 M mannitol containing 0.1 M calcium chloride aqueous solution (1000 m).
It was dripped into 1 from a syringe equipped with a needle having an inner diameter of 0.3 mm. Under the above conditions, the volume of one droplet (gel) is about 0.
It is 01 ml, and therefore, the calculation is such that protoplasts that can divide and grow at a ratio of 1 protoplast to 10 beads are fixed to the beads. After shaking this for 1 hour, the protoplast-immobilized beads in the form of spherical beads having a diameter of 2.1 to 2.3 mm were taken out and washed twice with a protoplast washing solution.

【0030】(3)アルギン酸カルシウムビーズへのナ
ース細胞の包括固定 3重量%のアルギン酸ナトリウム〔シグマ・ケミカル・
カンパニー(SIGMACHEMICAL COMPANY) 製 No.A−21
58〕水溶液を200ml調製し、滅菌した。これに2
週間液体振とう培養したストロファンツス・グラータス
(Strophanthus gratus)のカルス細胞をパックド・セル
・ボリュームで20ml懸濁した。滅菌した0.1M塩
化カルシウム水溶液1000ml中にこの懸濁液を内径
0.8mmのガラス管から滴下した。これを1時間振とう
後、3.5〜4mmの球状ビーズとなった植物細胞固定化
ビーズを取り出し、滅菌水で2回洗浄した。
(3) Immobilization of nurse cells on calcium alginate beads 3% by weight of sodium alginate [Sigma Chemical Co.
Company No. A-21 made by SIGMACHEMICAL COMPANY
58] 200 ml of an aqueous solution was prepared and sterilized. 2 to this
20 ml of Strophanthus gratus callus cells that had been subjected to weekly liquid shaking culture were suspended in a packed cell volume. This suspension was dropped into a sterilized aqueous solution of 0.1 M calcium chloride (1000 ml) from a glass tube having an inner diameter of 0.8 mm. After shaking this for 1 hour, the plant cell-immobilized beads which became spherical beads of 3.5 to 4 mm were taken out and washed twice with sterile water.

【0031】(4)混合培養 無機成分及び有機成分がそれぞれ規定の濃度の1/2の
濃度のMS培地に、マンニトールを最終濃度が0.5M
となるよう溶解し、さらにサッカロースを10g/l、
2,4−ジクロロフェノキシ酢酸を1mg/l、カイネ
チンを0.1mg/lとなるよう調製した液体培地20
0mlを1Lの三角フラスコに分注し、120℃、20
分間オートクレーブ処理して滅菌した。上記(1)及び
上記(2)で調製したプロトプラスト固定化ビーズ50
0個と、上記(3)で調製したナース細胞固定化ビーズ
500個を前記の培地の入ったフラスコに投入し、30
℃の暗所で80rpm の回転速度で2週間振とう培養した
結果、プロトプラストを固定化した小さいほうのビーズ
の中にプロトプラストに由来する小さなコロニーを観察
できた。ここで、小さいほうのビーズを任意に100個
選び、ビーズ1個当りのコロニーの数を顕微鏡で調べた
結果、次表の通りであった。
(4) Mixed culture Mannitol was added to a final concentration of 0.5 M in an MS medium having a concentration of 1/2 each of the inorganic and organic components.
So that the sucrose is 10 g / l,
Liquid medium 20 prepared so that 2,4-dichlorophenoxyacetic acid is 1 mg / l and kinetin is 0.1 mg / l
Dispense 0 ml into a 1 L Erlenmeyer flask and store at 120 ° C, 20
It was sterilized by autoclaving for a minute. Protoplast-immobilized beads 50 prepared in (1) and (2) above
0 and 500 nurse cell-immobilized beads prepared in (3) above were placed in a flask containing the above medium, and 30
As a result of culturing with shaking at a rotation speed of 80 rpm for 2 weeks in the dark at 0 ° C., small protoplast-derived colonies could be observed in the smaller protoplast-immobilized beads. Here, 100 smaller beads were arbitrarily selected, and the number of colonies per bead was examined with a microscope. The results are shown in the following table.

【表2】 表2 ビーズ1個に含まれるコロニーの数の分布 ────────────────────────────── ビーズ1個当りのコロニーの数 ビーズの数 ────────────────────────────── 0 91 1 9 2以上 0 ──────────────────────────────[Table 2] Table 2 Distribution of the number of colonies contained in one bead ─────────────────────────────── 1 bead Number of colonies per number ────────────────────────────── 0 91 1 9 2 or more 0 ───── ──────────────────────────

【0032】(5)増殖及び選別 プロトプラスト及びナース細胞を固定化したビーズを含
む培養液を目開き1.75mmの滅菌した金属ふるいにか
け、両種のビーズをふるい上に回収した。次いで、これ
ら両種のビーズを1L中に2,4−ジクロロフェノキシ
酢酸1mg、カイネチン0.1mg及びショ糖30gを
含むMS培地でpHを5.7〜5.8とした培地200
mlを入れた1L容の三角フラスコに投入し、30℃、
暗所で120rpmの回転数で更に2週間培養を続けた結
果、プロトプラストからのコロニーは肉眼で容易に観察
できるほどに増殖した。
(5) Proliferation and selection A culture solution containing beads on which protoplasts and nurse cells were immobilized was passed through a sterilized metal sieve having an opening of 1.75 mm, and beads of both species were collected on a sieve. Next, a medium 200 having a pH of 5.7 to 5.8 with an MS medium containing 1 mg of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, 0.1 mg of kinetin, and 30 g of sucrose in 1 L of these both types of beads.
Add to a 1 L Erlenmeyer flask containing 30 ml,
As a result of further culturing at 120 rpm for 2 weeks in the dark, colonies from protoplasts grew so that they could be easily observed with the naked eye.

【0033】ビーズを含むこの培養液を目開き3.35
mmの滅菌した金属ふるいにかけた。プロトプラストを固
定化して増殖させた小さなほうのビーズはふるいを通過
し、ナース細胞を固定化して増殖させたビーズはふるい
上に留まった。ふるいを通過した小さなほうのビーズを
含む培養液は、次に目開き1.75mmの滅菌した金属
ふるいにかけて培地を除き、プロトプラストからのコロ
ニーを固定したビーズをふるい上に回収した。このビー
ズは次に、固体培地〔1L中に2,4−ジクロロフェノ
キシ酢酸1mg、カイネチン0.1mg及びショ糖30
gを添加し、pHを5.7〜5.8としたMS培地にゲ
ルライト(ケルコ・ディビジョン・オブ・メルク(Kelco
division of Merck))を0.25重量%加えて固化〕
を含むシャーレに移し、30℃、暗所で静置培養した。
培養2週間後には、ビーズを破って増殖したプロトプラ
スト由来の多数のカルスを得た。
This culture medium containing the beads is opened with a size of 3.35.
Sieved on a mm sterile metal sieve. The smaller beads, with protoplasts immobilized and grown, passed through the sieve, while the beads with immobilized and immobilized nurse cells remained on the sieve. The culture medium containing the smaller beads that passed through the sieve was then passed through a sterilized metal sieve having an opening of 1.75 mm to remove the medium, and the beads on which colonies from protoplasts were fixed were collected on the sieve. The beads were then loaded onto solid medium [1 mg 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, 0.1 mg kinetin and 30 sucrose in 1 L].
gellite (Kelco Division of Merck (Kelco Division of Merck)
division of Merck)) to solidify by adding 0.25% by weight]
The cells were transferred to a petri dish containing cultivated and cultured statically at 30 ° C. in the dark.
After 2 weeks of culturing, a large number of callus derived from protoplasts, which had grown by breaking the beads, was obtained.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明により、活性炭の悪影響を懸念す
ることなく、プロトプラストから容易にクローン細胞を
作製できる方法を提供できた。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method by which clonal cells can be easily produced from protoplasts without concern about the adverse effects of activated carbon.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】アルギン酸ナトリウム水溶液の濃度、滴下する
ノズルの径及び形成されるアルギン酸カルシウムビーズ
の径の関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the concentration of an aqueous solution of sodium alginate, the diameter of a dropping nozzle, and the diameter of calcium alginate beads formed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:アルギン酸ナトリウム水溶液の濃度は3重量% 2:アルギン酸ナトリウム水溶液の濃度は1.5重量% 1: Concentration of sodium alginate aqueous solution is 3% by weight 2: Concentration of sodium alginate aqueous solution is 1.5% by weight

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤崎 健 茨城県つくば市和台48番 日立化成工業株 式会社筑波開発研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ken Sawazaki 48, Wadai, Tsukuba, Ibaraki Hitachi Chemical Co., Ltd. Tsukuba Development Laboratory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ビーズ1個に対し、分裂・増殖しうるプロ
トプラストの数が1個以下の比率となるように、大きさ
(粒子径)が均一なアルギン酸カルシウムビーズに植物
のプロトプラストを包括固定化し、他方、上記ビーズよ
りも、分離できる程度に大きいアルギン酸カルシウムビ
ーズにナース細胞を包括固定化し、両者を混合培養し、
そののちビーズの大きさの差を利用して両者を分離し、
小さいほうのビーズを培養することを特徴とする、プロ
トプラストからクローン細胞を多数作製する方法。
1. A plant protoplast is entrapped and immobilized on calcium alginate beads having a uniform size (particle size) so that the number of protoplasts capable of dividing and proliferating is 1 or less per 1 bead. , On the other hand, the nurse cells are entrapped and immobilized in calcium alginate beads, which are larger than the above beads, so that they can be separated, and both are mixed and cultured.
After that, using the difference in the size of the beads to separate the two,
A method for producing a large number of clonal cells from protoplasts, which comprises culturing smaller beads.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015527085A (en) * 2012-09-07 2015-09-17 ダウ アグロサイエンシィズ エルエルシー Fluorescence activated cell sorting (FACS) enrichment to produce plants

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