JPH07213183A - オオムギ植物体の再生方法 - Google Patents

オオムギ植物体の再生方法

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JPH07213183A
JPH07213183A JP3198294A JP3198294A JPH07213183A JP H07213183 A JPH07213183 A JP H07213183A JP 3198294 A JP3198294 A JP 3198294A JP 3198294 A JP3198294 A JP 3198294A JP H07213183 A JPH07213183 A JP H07213183A
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JP
Japan
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barley
callus
culture
protoplasts
plant body
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JP3198294A
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English (en)
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Makoto Kihara
誠 木原
Hideyuki Funatsuki
秀行 船附
Isao Kishinami
功 岸波
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Sapporo Breweries Ltd
Original Assignee
Sapporo Breweries Ltd
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  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 オオムギ組織より誘導したカルスより実質的
に液体振盪培養工程を経ることなくプロトプラストを単
離し、当該プロトプラストを培養することにより再び形
成させたカルスを培養して稔性植物体を得ることを特徴
とするオオムギ植物体の再生方法。 【効果】 本発明によれば、短期間にオオムギプロトプ
ラストより健全な稔性植物体を再生することができる。
また、本発明の方法は、遺伝子組換え、細胞融合などの
バイオテクノロジーにより新規な形質を導入したプロト
プラストから植物体を再生し、新品種の育成に利用する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オオムギ植物体の再生
方法に関し、詳しくはオオムギのプロトプラストから稔
性植物体を再生させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、細胞融合や遺伝子導入等の手法に
より、新形質を持った植物の作出方法が検討されてい
る。この技術を植物細胞に応用する場合、細胞壁を除い
たプロトプラストが用いられ、新形質を導入したプロト
プラストから稔性植物体が得られることが要求される。
しかし、ムギ類のプロトプラストからの稔性植物体再生
技術は、未だ十分に確立されておらず、特にオオムギに
関しては、「Regeneration of fertile plantsfrom pro
toplasts derived from embryogenic cell suspensions
of barley (Hordeum vulgare L.), Jahne et al. 199
1, Plant Cell Rep. 10: 1-6 」「Use offeeder cells
to improve barley protoplast culture and regenerat
ion, Funatsuki et al. 1992, Plant Science 85: 179-
187 」の2例の報告があるだけである。これらの成功例
においてプロトプラストは葯あるいは未熟胚由来カルス
より作出された懸濁細胞より単離されている。
【0003】しかしながら、誘導したカルスからプロト
プラストの材料になりうる懸濁細胞を作出するには、長
期にわたる培養期間を必要とする上、懸濁細胞系の作
出、維持作業によって様々の問題が生じる。すなわち、
前者の成功例においては懸濁細胞の再分化能力の急速な
消失に伴うプロトプラストからの植物体再生率の低さ、
後者においては培養変異に伴う再生植物体の稔性の低さ
である。
【0004】本発明者らは、前述のような状況に鑑みて
鋭意検討の結果、カルス誘導から約1カ月後のカルスよ
り直接オオムギのプロトプラストを単離することによ
り、短期間にオオムギプロトプラストから稔性植物体を
再生する方法を見出し、本発明を完成した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、懸濁細胞を
作出せずにカルスから直接オオムギプロトプラストを単
離することによって、短期間にオオムギプロトプラスト
から稔性植物体を作出する方法に関する。また、懸濁細
胞系の作出、維持に伴う培養変異の出現をなくして効率
よく正常な植物体のみを再生する方法を提供しようとす
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、オオムギ組織
より誘導したカルスより実質的に液体振盪培養工程を経
ることなくプロトプラストを単離し、当該プロトプラス
トを培養することにより再び形成させたカルスを培養し
て稔性植物体を得ることを特徴とするオオムギ植物体の
再生方法を提供するものである。
【0007】本発明のオオムギ植物体の再生方法につい
て、以下に詳しく述べる。まず、第一段階として、オオ
ムギ組織から分化能の高いカルスを誘導する。ここで、
用いる材料は特に制限されないが、好ましくは受粉後8
〜20日目のオオムギ未熟胚を用いる。また、カルス誘
導培地としては、MS(Murashige and Skoog 1962,Phy
siol. Plant. 15: 473-497)、B5(Gamborg et al. 19
68, Exp. Cell Res.50: 151-158 )、Kao8p(Kao
and Michayluk 1975, Planta 126: 105-110)、L1・
L2(Lazzeri et al.1991, Theor. Appl. Genet. 81:
437-444)、AA(Muller and Grafe 1978, Mol. Gen. G
enet.161:67-76)等の基本培地に、0〜100μMのI
AA、2,4−D、ピクローラム、ダイカンバ等のオー
キシン、0〜100μMのカイネチン、BAP、ゼアチ
ン等のサイトカイニンおよび1〜15%のマルトース、
スクロース、グルコース等の糖を含む培地を用いる。培
地は0.2〜2.0%のアガロースやゲルライト等で固化す
ることが望ましい。
【0008】本発明では、誘導したカルスより実質的に
液体振盪培養工程を経ることなくプロトプラストを単離
する。ここで、液体振盪培養とは寒天培地で誘導したカ
ルスを、ある一定の容器で無菌状態に保った液体培地に
移植後、この容器に水平旋回または往復の振盪を加え、
細胞の増殖を促進する培養法である。この培養法によっ
て作出された細胞(すなわち懸濁細胞)は、寒天培地上
のカルスに比べ栄養素の供給に差がなく、均一な栄養条
件が得られ、増殖率もよい。そのため、これまでオオム
ギプロトプラストを分裂させるためには、液体振盪培養
細胞よりプロトプラストを単離することが必要であると
考えられていた。したがって、本発明において「実質的
に液体振盪培養工程を経ることなく」とは、該工程によ
り懸濁細胞を作出させるような液体振盪培養を行わない
ことを意味し、懸濁細胞の状態にまで到達しないように
液体振盪培養を行うことは、本発明に包含される。
【0009】次に、第2段階として、カルスよりプロト
プラストを単離する。プロトプラストの単離は、セルラ
ーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ等の細胞壁分解酵
素を含み、浸透圧を調整した酵素液中で行う。浸透圧の
調整には、マンニトール、ソルビトール等の糖アルコー
ル、グルコース等の糖あるいはCPW液(Frearson et
al. 1965, Dev. Biol. 18: 100-127)のように無機塩類
で行うことができる。細胞をこの酵素液で処理すると、
多数のプロトプラストが分離される。酵素液中より未消
化の細胞を篩で除いた後、酵素液と同様に浸透圧を調整
した洗浄液でプロトプラストを洗浄後、回収する。
【0010】次に、第3段階として回収したプロトプラ
ストの培養を行い、コロニーを形成させる。回収したプ
ロトプラストは、例えば0.4〜0.6Mのマルトース、0.
1〜10.0mg/lの2,4−D、0.7〜2.0%のアガ
ロースを含む1mlのL1培地に懸濁し、速やかにシャ
ーレ上に広げる。このとき、直径4〜5cmの円盤状に
することが望ましい。固化した後、シャーレより剥離し
10〜80mg/mlの割合でオオムギ液体懸濁細胞を
含む液体培地(プロトプラストを懸濁したものと同成
分)中で振盪培養を行う。振盪は30〜60rpmの低
速で行うのが好ましい。培養開始後1〜4週間目に共存
懸濁細胞を取り除き、新鮮な培地でさらに培養を続ける
と、1〜2週間で直径1.0〜2.0mm程度のコロニーが
形成される。
【0011】第4段階として、前述のようにして得られ
たコロニーからカルスを形成させ、器官分化を経て植物
体へ再分化させる。この段階においてコロニーから健全
な植物体のみを簡便に再分化させるために、本発明では
以下の方法を用いる。まず、1.0〜2.0mm程度に成長
したコロニーを含むアガロースブロックを、L3培地
(Jahne et al. 1991, Plant Cell Rep. 10: 1-6)等の
体細胞胚形成を促進する培地へ置床することによって、
いわゆるエンブリオジェニック(胚発生的)なカルスを
誘導する。移植後3〜15日目にエンブリオジェニック
なカルスまたは胚様体の形成が観察される。
【0012】次に、これらのカルスまたは胚様体を固体
培地に移植する。この培地は2.0mg/l以下の低濃度
のオーキシンおよび/またはサイトカイニンを含むか、
全く植物ホルモンを含まないことが望ましい。約3〜1
5日後で植物体(地上部)の再分化がみられる。ここま
では、弱照明下(約500ルクス)で培養するのが好ま
しい。シュートの十分な成長がみられた時点で、強照明
下(5,000〜30,000ルクス)に移動させる。こう
して得られた植物体は、さらに植物ホルモンを含まない
培地上に移植して発根を促す。鉢あげは十分な根系の発
達がみられた後に行うのが望ましいが、健全な地上部が
再分化していれば、鉢あげ後に発根、活着させることが
できる。鉢あげ後は、通常の栽培条件、例えば16時間
日長、10,000ルクス、18℃の環境で栽培すると、
オオムギ稔性植物体が得られる。
【0013】
【実施例】以下に実施例を示して本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例1 植物体再生能をもったカルスの誘導 Funatsuki et al.(1992, Plant Science 85: 179-187)
の方法に従い、オオムギ(品種:DISSA およびIGRI)の
長さ約0.5〜1mmの未熟胚をL2培地に植えつけてカ
ルスを誘導した。
【0014】実施例2 プロトプラストの単離 実施例で得たカルス1gに対して、セルラーゼ(商品
名:オノズカRS;ヤクルト本社製)1%、ペクトリア
ーゼ(商品名:Y−23;Seishin Pharmaceutical製)
0.1%、MES 5mMをLW液(Lazzeri et al. 199
1, Theor. Appl.Genet. 81: 437-444) に溶解した酵素
液10mlを加え、25℃で2〜3時間静置した。こう
して得られたプロトプラスト懸濁液を64μおよび26
μメッシュで濾過したのち、遠心処理(50×g)して
プロトプラストを回収した。次いで、LW液を用い3度
洗浄を行った。
【0015】実施例3 プロトプラストの培養 回収したプロトプラストは、0.4Mのマルトース、2m
g/lの2,4−D、1.25%のアガロースを含む1m
lのL1培地に懸濁し、速やかに6cmシャーレ上に広
げた。このとき、直径約4.5cmの円盤状にした。固化
した後、シャーレより剥離し、200mg/mlのオオ
ムギ懸濁細胞を含む5mlの液体培地(プロトプラスト
を懸濁したものと同成分)中で振盪培養を行った。プロ
トプラストの培養開始後15日目に液体培地および懸濁
培養細胞を除去し、新鮮液体培地でさらに7日間振盪培
養を行ったところ、アガロース中あるいはその表面にコ
ロニーの発達がみられた。なお、振盪培養は50rpm
にした。
【0016】実施例4 植物体の再分化 実施例3で得られたコロニーを、植物ホルモンとして0.
5mg/lの2,4−Dおよび1.0mg/lのベンジル
アミノプリン(BAP)を含むL3培地に移植した。移
植後3〜15日目にエンブリオジェニックなカルスまた
は胚様体の形成が観察された。
【0017】これらのカルスまたは胚様体を上記L3培
地に移植した。未熟胚からのカルス誘導からこの段階ま
では弱照明下(約500ルクス)、25℃で培養した。
約3〜15日で植物体(地上部)の再分化がみられた。
シュートの十分な成長がみられた時点で、強照明下(約
7.000ルクス)に移動させた。こうして得られた植物
体は、さらに植物ホルモンを含まないL3培地上に移植
して発根を促した。約1カ月後に鉢あげを行った。鉢あ
げ後、DISSA(オオムギ品種名) および16時間日長、2,
000ルクス、4℃で2カ月間の低温処理を行ったIGRI
(オオムギ品種名) の再生個体を、16時間日長、10,
000ルクス、12℃の環境で栽培したところ、DISSA,
IGRI両品種においてオオムギ稔性植物体が各々5〜6個
体得られた。カルス誘導後、プロトプラストから稔性植
物体が得られるまでの期間は約6カ月であり、これまで
の成功例より4カ月以上速いものであった。
【0018】
【発明の効果】本発明のオオムギプロトプラストからの
植物体の再生方法によれば、短期間にプロトプラストか
ら健全な植物体を再生することができる。よって、本発
明は遺伝子組換え、細胞融合などのバイオテクノロジー
を利用した新品種の育成に利用されることが期待され
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オオムギ組織より誘導したカルスより実
    質的に液体振盪培養工程を経ることなくプロトプラスト
    を単離し、当該プロトプラストを培養することにより再
    び形成させたカルスを培養して稔性植物体を得ることを
    特徴とするオオムギ植物体の再生方法。
  2. 【請求項2】 オオムギ組織として未熟胚を用いること
    を特徴とする請求項1記載の植物体の再生方法。
JP3198294A 1994-02-04 1994-02-04 オオムギ植物体の再生方法 Pending JPH07213183A (ja)

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