JPH0838164A - 朝鮮ニンジンの組織培養方法 - Google Patents

朝鮮ニンジンの組織培養方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 朝鮮ニンジンの組織培養を利用してサポニン
を能率よく生産するのに適した、朝鮮ニンジンのカルス
の培養方法を開発する。 【構成】 無菌状態下で、朝鮮ニンジンのカルスを、オ
ーキシン、ジベレリンおよびカイネチンの少なくとも1
つを含む液体培地で培養する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、朝鮮ニンジンを組織培
養する方法に係り、特に朝鮮ニンジンの重要な二次代謝
産物であるサポニン類を生産するのに適した方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】朝鮮ニンジン(Panax ginseng C.A. Mey
er) は、ウコギ科の多年生草木であり、薬用植物として
著名である。一般に、その根茎中に含まれる薬効成分
は、コレステロールの代謝促進作用、タンパク質および
核酸の生合成促進作用、血糖効果作用、放射線防護作用
などの広範な薬効を示し、医薬品として利用されてい
る。このような薬効をもたらす成分は、ジンセノイドサ
ポニン(ginsenoside saponin) (以下、単にサポニンと
も称す)である。このような広範な薬効のために、朝鮮
ニンジン、さらにはジンセノイドサポニンに対する需要
は高い。
【0003】しかし、朝鮮ニンジンは、現在野生のもの
はほとんど存在せず、主として栽培によりその供給がな
されている。しかし、その栽培には、夏期冷涼で排水の
よい高地が必要であり、また日照などに特別な配慮を必
要とするために、栽培に適した場所は非常に限られてい
る。朝鮮ニンジンは一度栽培すると、同じ土地における
連作は20〜50年間不能となり、さらに収穫までに4
年〜7年を要し、また病害虫により害されやすいため、
生産性が非常に低い。さらに、栽培品は、産地・採取時
期・栽培年数などによって、ジンセノイドサポニンの含
量、その成分比などが著しく異なって安定しないという
問題がある。
【0004】そこで、ジンセノイドサポニンを大量に安
定して供給できる方法として朝鮮ニンジンの組織培養方
法が従来提案されており、この組織培養は、一般に、朝
鮮ニンジンの組織片をカルス化し、このカルスを適当な
培地中で培養することによって遂行されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、朝鮮ニン
ジンの組織培養を利用してサポニンを能率よく生産する
のに適した、朝鮮ニンジンのカルスの培養方法を開発す
ることを目的としている。
【0006】本発明者は、種々の研究を重ねた結果、オ
ーキシン、ジベレリンおよびカイネチンの少なくとも1
つを含む液体培地を朝鮮ニンジンカルスの培養を行う
と、カルスの増殖が高まるとともに、カルス中のサポニ
ン含有率も高まること、およびカルスの培養を、途中で
培地を変えて、すなわち一次培養にオーキシンを含む液
体培地を使用し、そして二次培養にジベレリンを含む液
体培地を用いて行うと、サポニン生産量が増大すること
を見出した。
【0007】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、無菌
状態下で、朝鮮ニンジンのカルスを、オーキシン、ジベ
レリンおよびカイネチンの少なくとも1つを含む液体培
地で培養することを特徴とする、朝鮮ニンジンの培養方
法、および無菌状態下で、朝鮮ニンジンのカルスを、オ
ーキシンを含む液体培地で一次培養し次いでジベレリン
を含む液体培地で二次培養することを特徴とする、朝鮮
ニンジンのカルスの培養方法に係る。
【0008】朝鮮ニンジンのカルスは、例えば、市販の
3〜5年生朝鮮ニンジン根を切断し、その切片を滅菌
し、MS寒天静地培地法により培養することにより得ら
れる。本発明において朝鮮ニンジンのカルスの培養に用
いられる培地は、液体培地である。液体培地でカルスを
培養すると、培地がカルスの一部にしか接しないため
に、部分的にカルスの増殖や老化が起こり、その結果均
質なカルスが得られないという寒天培地を用いた場合の
不都合が生じない。
【0009】本発明で使用されるオーキシンとしては、
例えば、ナフチルアセテートアミド(NAA)、インド
ール−3−酪酸(IAA)、イソブチル酢酸(IB
A)、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(2,4−D)
が挙げらるが、この中、IBA、IAA、2,4−Dが
好ましく、特にIAAが好ましい。
【0010】オーキシンまたはジベレリン(GA)は、
液体培地1リットルあたり、通常0.1〜2.0、好ま
しくは2ppm含まれる。カイネチンは、液体培地1リ
ットルあたり、通常0.1〜0.5、好ましくは0.1
ppm含まれる。
【0011】液体培地としては、通常、植物組織培養で
使用される液体培地であればいずれの培地も使用でき
る。このような液体培地には、通常、炭素源の他に、N
a、K、Ca、Mg、PおよびCなどの基本的無機成
分、微量の無機成分、窒素源、アミノ酸、ビタミンが含
まれるが、本発明で用いられる液体培地は窒素源として
のアンモニア態窒素を含んでいない。
【0012】また、微量の無機成分とは、Fe塩、Mn
塩、Zn塩、Cu塩、Co塩、Mo塩、B塩を意味し、
本発明の液体培地は、この微量の無機成分のうちMn
塩、Zn塩およびCu塩を従来の培地よりは比較的多量
に、具体的には、液体培地1リットルあたり80〜12
0mg、好ましくは111.50mgのMnSO4 ・4
2 O、60〜100mg、好ましくは86.00mg
のZnSO4 ・7H2 Oおよび0.1〜0.4mg、好
ましくは0.25mgのCuSO4 ・5H2 Oを含むの
が好ましい。
【0013】本発明において朝鮮ニンジンのカルスを培
養する際に特に好ましく使用される液体培地は、炭素源
の他に、液体培地1リットルあたり、2000〜300
0、好ましくは2500mgのKNO3 、150〜20
0、好ましくは170mgのKH2 PO4 、400〜5
00、好ましくは440mgのCaCl2 ・2H2 O、
300〜400、好ましくは370mgのMgSO4
7H2 O、35〜40、好ましくは37.30mgのN
2 −EDTA、25〜30、好ましくは27.80m
gのFeSO4 ・7H2 O、80〜120、好ましくは
111.5mgのMnSO4 ・4H2 O、60〜10
0、好ましくは86.00mgのZnSO 4 ・7H
2 O、5〜7、好ましくは6.20mgのH3 BO4
0.5〜1.0、好ましくは0.83mgのKI、0.
1〜0.4、好ましくは0.25mgのNa2 MoO4
・2H2 O、0.01〜0.04、好ましくは0.02
5mgのCoCl2 ・6H2 O、0.1〜0.4、好ま
しくは0.25mgのCuSO4・5H2 O、0.05
〜0.2、好ましくは0.1mgのチアミン塩酸塩、
0.3〜0.7、好ましくは0.5mgのニコチン酸、
0.3〜0.7、好ましくは0.5mgのピリドキシン
塩酸塩、80〜120、好ましくは100mgのミオイ
ノシトールおよび1.0〜3.0、好ましくは2.0m
gのグリシンを含むが、但し、アンモニア態窒素を含ま
ないものである。
【0014】炭素源としては、蔗糖およびグルコース
を、好ましくは、蔗糖は2.0重量%の濃度で、また、
グルコースは0.5重量%の濃度で含むのが好ましい。
本発明の朝鮮ニンジンのカルスの培養においては、培養
を無菌状態で行うことができれば、通常植物組織の液体
培養に用いられるいかなる装置も使用でき、例えば、三
角フラスコ、ジャーファーメンターまたはタンクが挙げ
られる。
【0015】さらに、培養は回分培養でも連続培養でも
よい。オーキシンを含む液体培地で一次培養し次いでジ
ベレリンを含む液体培地で二次培養を行う場合、いずれ
の培地も、さらにカイネチンを含むことができる。
【0016】カルスを一次培養から二次培養に移す方法
としては、カルスを一次培養のための培地から取り出し
て余分な液体培地を充分に取り除いた後、二次培養のた
めの培地に入れる(植え換える)か、または、カルスを
一次培養した後に、ジベレリンを添加する方法が挙げら
れるが、前者の植え換える方法の方が、オーキシンの悪
影響を減らすことができるので好ましい。
【0017】カルスを一次培養から二次培養に移す時期
は、カルス増殖が最大値を示した時期である。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に
説明する。 実施例1 市販の朝鮮ニンジンの根(長さ約2cm、直径約5m
m)を、約200倍に希釈したオスバン液に2〜3分浸
漬し、その後約5倍に希釈した次亜塩素酸ナトリウム溶
液に10分間浸漬した。これを滅菌水でで滅菌後クリー
ンベンチ内に入れて、滅菌水で繰り返し洗浄した。これ
を予め滅菌しておいた濾紙上に置き、コルクボーラーで
内側をくり抜いて取り出しメスで両端を切断した後、5
mm程の厚さに切って培地に置床した。
【0019】培地は、ムラシゲ&スクーグ培地(MS培
地)を基本培地とし、それに炭素源として蔗糖2重量%
およびグルコース0.5重量%を、また、2,4−D2
ppmおよびカイネチン0.1ppmを含み、さらに寒
天0.9重量%を含むものであり、滅菌シャーレに20
mlずつ分注して用いた。
【0020】25℃、暗所で静置培養すると、4〜5週
間後にカルス化した。これを新しい培地に継代し、以
後、1ヵ月毎に継代した。 実施例2 表1に示す組成の培地を基本培地とし、さらに炭素源と
して蔗糖2重量%およびグルコース0.5重量%、表2
に示す濃度でオーキシン(IAA、NAA、IBAまた
は2,4−D)、ジベレリン(GA)および/またはカ
イネチン(K)を含む培地30mlを100ml容の三
角フラスコに入れ、それを120℃、1.2気圧のオー
トクレーブ(YAMATO S-52) で20分間滅菌し、冷却した
後、この培地に実施例1で得られたカルス2.0gを移
植し、回転振とう培養機上で回転数80rpm、25
℃、暗所で3週間培養した。
【0021】 表1 組成 mg/リットル NH4 NO3 0 HNO3 2500.0 KH2 PO4 170.0 CaCl2 ・2H2 O 440.0 MgSO4 ・7H2 O 370.0 Na2 −EDTA 37.30 FeSO4 ・7H2 O 27.80 MnSO4 ・4H2 O 111.50 H3 BO4 86.0 KI 6.20 Na2 MoO4 ・2H2 O 0.83 CoCl2 ・6H2 O 0.25 CuSO4 ・5H2 O 0.25 塩酸チアミン 0.1 ニコチン酸 0.5 塩酸ピリドキシン 0.5 ミオイノシット 100.0 グリシン 2.0 続いて、クリーンベンチ内で、カルスを培地から取り出
して余分な液体培地を吸引ろ過によって充分に取り除い
た後、カルスの重量を測定した。その後、カルスを凍結
乾燥機(Yamato)で凍結乾燥してその乾燥重量を測定し
た。また、凍結乾燥したカルスの中に含まれているサポ
ニンの量を測定した。
【0022】また、コントロールとして、上記基本培地
に、炭素源として蔗糖2重量%およびグルコース0.5
重量%を含む培地を用いて同一の条件でカルスの培養を
行った。
【0023】結果を表2に示す。
【0024】
【表1】
【0025】上記結果から、オーキシン、ジベレリンお
よび/またはカイネチンを含む液体培地で朝鮮ニンジン
のカルスを培養すると、増殖率が高まると共にその中に
含まれるサポニンの含有率も高まることがわかる。
【0026】実施例3 表1に示す組成の培地を基本培地とし、さらに炭素源と
して蔗糖2重量%およびグルコース0.5重量%、オー
キシンとしてナフチルアセテアートアミド2ppmを含
む培地(一次培地)30mlを100ml容の三角フラ
スコに入れ、それを120℃、1.2気圧のオートクレ
ーブ(YAMATO S-52) で20分間滅菌し、冷却した後、一
次培地に実施例1で得られたカルス2.0gを移植し、
回転振とう培養機上で回転数80rpm、25℃、暗所で
3週間培養した(一次培養)。
【0027】続いて、クリーンベンチ内でカルスを一次
培地から取り出して余分な液体培地を吸引ろ過によって
充分に取り除いた後、その重量および乾燥重量を測定し
た。また、その中に含まれるサポニン含量も測定した。
【0028】その後、上記基本培地にさらに炭素源とし
て蔗糖2重量%およびグルコース0.5重量%、ジベレ
リン2ppmを含む培地(二次培地)30mlに、取り
出したカルスの一部(2.0g)を入れて、一次培養と
同様の条件下で3週間培養した(二次培養)後、増殖し
たカルスを培地から取り出して、その重量およびサポニ
ン含量を測定した。
【0029】結果を表3に示す。 表3 初期 最終 乾燥 増殖 サポニン 乾燥重量あたりの 重量 重量 重量 率 生産量 サポニン含量 (g) (g) (g) (%) (mg) (mg/乾燥重量) コントロール 2.0 5.39 0.17 269.3 0.51 3.02 一次培養 2.0 5.41 0.37 270.7 2.13 5.75 二次培養 2.0 4.41 0.31 220.5 3.03 9.78 上記結果から、朝鮮ニンジンのカルスの培養を、上記の
ように二段階に分けて行うと、カルス中のサポニン含有
率が著しく高まることがわかる。
【0030】実施例4 表1の基本培地、MS培地およびMS培地からアンモニ
ア態窒素であるNH4NO3を除いた培地に、それらの培地が
各々炭素源として蔗糖2重量%およびブドウ糖0.5重
量%、および3−インドール酪酸1.0ppmおよびカ
イネチン0.1ppmを含むように、各物質を添加し、
さらに0.01N H2 SO4 を添加してpHを5.8
に調整した。これらの培地30mlを、それぞれ100
ml容の三角フラスコに入れて、120℃、1.2気圧
のオートクレーブ(Yamato SP-52)内で20分間滅菌した
後、そこに、それぞれ2.0gの実施例1で得られたカ
ルスを移植した。培養を回転振とう培養機上で、80r
pmの回転数で25℃で暗所で3週間行った(反復数は
5とする)。
【0031】3週間後のカルスの重量とサポニン含量を
測定した。結果を表4に示す。 表4 初期 最終 乾燥 増殖 サポニン 乾燥重量あたりの 重量 重量 重量 率 生産量 サポニン含量 (g) (g) (g) (%) (mg) (mg/乾燥重量) 表1の基本培地 2.0 3.88 0.21 194.6 1.22 5.31 MS培地 2.0 1.67 0.09 83.5 0.36 3.99 NH4NO3を除いた MS培地 2.0 2.88 0.19 144.1 0.96 5.06 上記結果から、朝鮮ニンジンのカルスを培養する際に、
窒素源としてアンモニア態窒素を使用しないと、朝鮮ニ
ンジンのカルスの増殖率が高まると共に、その中のサポ
ニン含有率も高まることがわかる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、朝鮮ニンジンの薬効の
主成分であるサポニンを効率よく生産できる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無菌状態下で、朝鮮ニンジンのカルス
    を、オーキシン、ジベレリンおよびカイネチンの少なく
    とも1つを含む液体培地で培養することを特徴とする、
    朝鮮ニンジンのカルスの培養方法。
  2. 【請求項2】 無菌状態下で、朝鮮ニンジンのカルス
    を、オーキシンを含む液体培地で一次培養し次いでジベ
    レリンを含む液体培地で二次培養することを特徴とす
    る、朝鮮ニンジンのカルスの培養方法。
  3. 【請求項3】 液体培地が、Na、K、Ca、Mg、P
    およびCを含む基本的無機成分、微量の無機成分、炭素
    源、窒素源、アミノ酸、ビタミンを含み、その際、窒素
    源としてアンモニア態窒素を含まない、請求項1または
    2記載の方法。
  4. 【請求項4】 オーキシンが、ナフチルアセテートアミ
    ドである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 1リットルあたり、2000〜3000
    mgのKNO3 、150〜200mgのKH2 PO4
    400〜500mgのCaCl2 ・2H2 O、300〜
    400mgのMgSO4 ・7H2 O、35〜40mgの
    Na2 −EDTA、25〜30mgのFeSO4 ・7H
    2 O、80〜120mgのMnSO4・4H2 O、60
    〜100mgのZnSO4 ・7H2 O、5〜7mgのH
    3 BO 4 、0.5〜1.0mgのKI、0.1〜0.4
    mgのNa2 MoO4 ・2H2O、0.01〜0.04
    mgのCoCl2 ・6H2 O、0.1〜0.4mgのC
    uSO4 ・5H2 O、0.05〜0.2mgのチアミン
    塩酸塩、0.3〜0.7mgのニコチン酸、0.3〜
    0.7mgのピリドキシン塩酸塩、80〜120mgの
    ミオイノシトールおよび1.0〜3.0のグリシンを含
    むが、但し、アンモニア態窒素を含まない、朝鮮ニンジ
    ンのカルスを培養をするための液体培地。
  6. 【請求項6】 炭素源として、0.1〜0.5重量%の
    グルコースおよび1.0〜2.0重量%の蔗糖を含む、
    請求項5記載の培地。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104026019A (zh) * 2013-02-04 2014-09-10 南京工业大学大丰海洋产业研究院 通过组织培养持续获得人参毛状根次生代谢产物的方法

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CN104026019A (zh) * 2013-02-04 2014-09-10 南京工业大学大丰海洋产业研究院 通过组织培养持续获得人参毛状根次生代谢产物的方法

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