JPS6255020A - 木本性植物の大量増殖法 - Google Patents

木本性植物の大量増殖法

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JPS6255020A
JPS6255020A JP60193881A JP19388185A JPS6255020A JP S6255020 A JPS6255020 A JP S6255020A JP 60193881 A JP60193881 A JP 60193881A JP 19388185 A JP19388185 A JP 19388185A JP S6255020 A JPS6255020 A JP S6255020A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は永年作物である木本性植物、例えばポプラ、ユ
ーカリ、アカシア、ウルシ、パラゴム等の産業上有用な
木本性植物を苗条原基(5hoot primordi
a )を用いて一迅速、大量に増殖する方法で、林業、
農業、造園・緑化産業分野において、遺伝的に優秀な品
種の大賞増殖法に関するものである。
(従来技術) 木本性植物を増殖する方法には種子による有性生殖法と
、無性繁殖法(挿木、組織培養〕の二種類があるが、前
者の場合、他家受精植物では花粉が一定でないため必ず
しも親の性質が子供に伝わらない。また優秀な椎間雑種
や雑種強勢によって生まれfcFt 雑種(−代雑種)
、さらには倍数体植物等では親の遺伝子型は子供にその
まま伝わらない。一方、無性繁殖法には古くよシ挿木法
があり、優秀な品種の増殖法として一般化している。た
だ、この場合増殖スピードが遅いこと、発根性の低さ、
挿穏を大量に生産する念めの採穂園の設定が必要である
こと、さらには挿木の時期が限られること等の理由によ
シ、あらゆる木本性植物の増殖法として適切とは言えな
い。また最近目ざましい進歩をとげている組織培養は植
物の茎、茎頂、葉、機端等を滅菌した後、植物生長ホル
モン等を添加した人工培地でカルス(未分化組織集塊)
化しt後、植物体を再分化する技術であるが、増殖の過
程で、染色体変異や遺伝子突然変異が多発するため親と
同じ性質の子供を大量に増殖することが雌かしい場合が
ある。また長期間カルスを継代していると、一般に分化
能が低下して増殖率が低下することが多い。
なお、木本性植物においては、特にポプラ、ユーカリ等
の広葉樹において、大量増殖の目的で茎頂、側芽、子葉
、胚軸、茎等のさまざまな器官の組織培養例がある。し
かし、茎頂の場合は、いったんカルスを誘導し、苗条を
再分化させるため、どうしても得られた苗条の変異性が
問題となる。一方、茎等から不定苗条を直接誘導する方
法へある(いわゆる、マイクロプロパゲーション〕が、
この場合、連続的に苗条を得るためKは、適当な間隔で
新しい茎切片等勿絶えず植付けることが必要であるため
、商業的な大量増殖法としては大きな欠点を持つ。
また、針葉樹等の裸子植物については、若い子葉を組織
培養することにより胚様体(a子の持つ胚に類似した組
織で、2極性、すなわち、苗条と根の2つの原基を有す
る器官)を作出することが可能である。例えばダグラス
7アー(Pseudotsuga menziesii
 )を用いて、MOEltafaMo等は振とり培養に
よって、これの胚様体を作出している(米国特許、−4
,217,730,1980年8月19日)。しかし、
この場合も通常の組織培養(器官形成法ンよシは再分化
期間が短いと言う長所はあっても、完全な植物体になる
率は15〜30%と低い。さらに欠点としては、常に、
若い子葉を使うため、種子が多量に必要である。従って
、特定な優秀な個体を、種子を使わないで大量に増殖す
る技術にはならない。
以上のように通常の組織培養法では、木本性植物の特定
な個体を、遺伝的に安定かつ迅速に大量増殖する技術が
確立されていないのが現状である。
また近年木本性以外の一年生植物の増殖法として苗条原
基法が提案されている(田中隆荘らJpn、J、Gen
et、 Val、 58.45〜70 (19a5大特
開1I859−132823号公報]。
苗条原基とに田中隆荘がキク科の1年生植物ハブロパッ
プスを用いて最初に発見した苗条の「原基」を有する細
胞の半球状集塊体を指し、次のような特徴をもつもので
ある。一般には苗条原基は茎頂の回転培養によって作出
される。
これは色素体を持つ細胞が層化していない直径30〜1
. OO0μmの細胞集塊の1次苗条原基と、2層化し
ている直径100〜3000μmの2次苗条原基からな
る、そしてこれを循環して栄養体増殖することにより細
胞の半球状集塊体、すなわち「苗条原基」を迅速かつ大
量に増殖できる方法で1)スイカ、トウモロコシ、イネ
、アサガオ、センブリ、ケシ等の一年生植物に応用され
ているが永年生の木本性植物への応用に関しては未だ提
案されていない。
(発明の目的) 本発明の目的は従来公知の有性生殖法、無性繁殖法の問
題点を解消し、−半生植物で開発された苗条原基法の木
本性植物の大量増殖法への適用を目的とする。他の目的
は木本性植物の遺伝子型および染色体型を世代をこえて
維持しながら必要な時に大量増殖する茎頂部の培養法を
目的とする。別の目的は木本性植物の中で有用な種(5
pecies )や優秀な品種(variety )の
大量増殖に適用できる苗条原基法を提供することを目的
とする。また他の目的は他家受精植物、種子の堆れない
5倍体、異数体、雌雄異株植物の雄性個体、さらには雑
種強勢によって生まれたF! 雑種や種間雑稲、層間雑
種のように遺伝学上雑種性の高い木本性植物の遺伝子型
を多年にわたって維持増殖する方法およびこの維持、増
殖の基本となる本体(苗条原基)における2次代謝産物
の生産に応用しうる方法を提供することを目的とする。
更に他の目的はウイールスフリーの木本性植物体を提供
することを目的とする。
〔発明の構成〕
本発明は、木本性植物の茎頂部を摘出し、これを無機塩
類組成物および植物生長ホルモンを含む人工培地に移植
し、15〜30℃の温度、2、000〜20,000ル
クスの興明度の光照射の下に0.5〜10 rpmの回
転数下に回転培養し苗条原基を増殖し、得られた苗条原
基を静置培養することによシ木本性植物を遺伝的に安定
な状態で大量に増殖することを特徴とする木本性植物の
大量増殖法である。
つぎに、本発明の増殖法を詳しく説明する。
1)苗条原基作出法 木本性植物の茎頂を殺菌液で殺菌し、滅菌水で洗浄した
後、クリーンベンチ内において実体顕微鏡下で茎頂部を
摘出しこれを無機塩類組成物および植物生長ホルモンを
含む人工液体培地に移植する。なおこの場合、ココナツ
ミルク等の分化を促進する有機物を添加することもめる
回転培養の条件は、温度が15〜30℃、照明度が2,
000〜20,000ルクス、および回転数が15〜5
 rpmである。
人工培地の組成は植物によって、かなシ変化するが、基
本となる無機塩類組成物はガンボーグ(Gamborg
 )のB5(以下B5と称すン等の培地に含まれる組成
物を若干組成を変えて用いることができる。植物生長ホ
ルモンとしては、ナフタレン酢!(NAA)、  λ4
ジクロルフェノキシ酢#I(2,4−D J、インドー
ル−3−酢酸(工AA )、インドール−3−プロピオ
ン酸(IPA)、インドール−5−酪酸(よりA)、フ
ェニル酪酸<PムA)、ベンゾフラン−3−酢酸(BF
A)、フェニル酪酸(PBA)等のオーキシン類および
KT−30(協和醗酵株式会社製)、6−ベンジルアミ
ノプリン(BA)、ゼアチン(Z)等のサイトカイニン
類を使用しうる。培養温度は15〜30℃特に20〜3
0℃の恒温が適当であシ、これよシ低い温度では増殖の
進行が遅れ、また温度が尚すぎると生長が悪く、安定し
なくなる。苗条原基の培養には強い光が必要であシ、連
続した2、000〜20.000ルクスの照明夏が適当
である。この範囲外の照明度は苗条原基の生長を悪化さ
せる。
さらに培養は回転培養する点が特徴であシ、靜機械製作
所製〕の円周面及び円周面から回転軸方向に数段にわた
って、204本の試験管ニ入れた茎頂部を移植した培地
を斜めに、かつ回転車が回転しても試験管にたえず一定
の方向を向くように載置し、上方から光線を照射するよ
うにする。また、回転数はα5〜5 rpmのゆるやか
な回転がよい。この場合、回転数が大き過ぎ”るとカル
スの部分が多くなシ、逆に小さくなると早生分枝の部分
が多くなシ、いずれにしても好結果は得られない。
本発明の増殖法は、特にポプラ、ユーカリ、アカシア類
に応用すると、活発に増殖する苗条原基が得られる。表
−1,2,3,4には、培地の組成および濃度を変化さ
せることによって、これらの苗条原基が形成される最適
培地の実施例を示した。表1.2.3および4において
O印の部分が苗条原基が出現し九ホルモン濃度の組合せ
部分であシ、x印の部分の組合せにおいては早生分枝が
出現し、白色(無印20部分の組合せにおいてはカルス
が出現した。
苗条原基の増殖が最も速く、かつ安定している人工培地
は次のとおシであった。
(υポプラ ■Nムム:α0289/l+Bム:α2ag/l■Nム
ム: (LO281/L+ BA:α4M?/A■Nム
ム: (LO581/l+ BA:α4Jlf/A■N
AA : cL281/l + KT−30: Q、2
HI/を表−1,2に示すように植物生長ホルモンの組
合せによって、4組の最適培地が判明した。なお、回転
数Fi2 rpmが最適であった。
表−1ポプラの苗条原基が形成される最適ホルモン濃度
但し、Nムム:ナフタレン酢酸、BA:6−ベンジルア
ミノプリン Rコニ苗条原基 ロ:カルス [I]=早生分校表−2
ポプラの苗条原基が形成される最適ホルモン濃度但し、
KT−30(サイトカイニン系)、Nムム:す7タレン
酢酸 コニ苗条原基  ロ:カルス  図:早生分枝(2)ユ
ーカリ ■N A A : Oq/ L + B A :α2t
q/l■Nムム:α02xq/l+BA :α02q/
L■MAム: (LO2M9/l+BA :α2q71
表−3に示すように、3組の最適培地が判明し九。なお
、回転数は1 rpmが最適であった。
表−3ユーカリの苗条原基が形成される最適ホルそン但
し、BA:6−ベンジルアミノプリン、Nムム:ナフタ
レン酢酸 回転数: 1 rpm コニ苗条原基  ロ:カルス  区:早生分枝なお、こ
こでは、2種(B、 saligna 、  n。
grandis )のユーカリを使用したが、はぼ同結
果を示した。
(3)アカシア ■2.4−D : [LO2q/l+BA : (LO
2jlP/L■2.a−D : [LD 2q/4+B
ム:[1L2Iq/L表−4に示すように2組の最適培
地が判明した。なお、回転数は2 rpmが最適であっ
た。
表−4アカシアの苗条原基が形成される最適ホルモン濃
但し、BA:4−ベンジルアミノプリン、2.4−D:
 2−4ジクロルフ工ノキク酢酸回転数:2rpm コニ苗条原基  ロ:カルス  図:早生分枝得られた
苗条原基は半球状の集塊で1)、例えば、ポプラは緑色
の塊状体でその基部付近にヂカルスを伴う。第1図は培
養後約40日目のポプラの画状原基の写真である。ユー
カリでは黒紫色の塊状体で、同様にその基部にカルスを
伴う。第2図は培養後約6カ月目のユーカリの苗条原基
の写真である。アカシアも同様である。
また、これらの苗条原基は、現在すでに10〜12力月
にわたシ活発に維持および増殖を続けている。
次に、これらの苗条原基を苗化用の固型培地に移植し、
15〜30℃の温度、1000〜4、 OOOルクスの
照明度下で静置培養すると、微小な茎葉体を多数生じる
。さらに、これを発根培地に移植すると発根し、完全な
植物体になる。なお、植物体ができるまでの期間は、静
置培養後約20日であシ、この植物の遺伝子屋染色体型
および表現型は親植物と全く同一でるる。
苗条原基は、初期には表面がなめらかで、直径40〜7
0μmの隆起を有しく第3図参照)で、その構成細胞が
一様に小屋の多角細胞であって、細胞の分裂軸が重層、
並層、斜層等の多角的分裂を行う。この苗条原基(1次
面条原基)は、次第に大きくなシ、直径200〜100
0μmになると(第4図参照〕、表皮系と皮層系との2
層に分化し、最外層は1〜21N8胞で、細胞の分裂軸
は並層分裂のみが見られ、それよシ内側の内層系は多数
のやや大きな細胞の集まシで、この細胞の内部にはよく
発達した葉緑体や液胞、貯蔵物質顆粒が多数見られる。
さらに、この苗条原基(2次百条原基)は直径約400
μm以上の台形状隆起物となシ、この時期の最外層の表
皮系の細胞内には大きな油体が認められ、内層の内皮系
の細胞内では葉緑体の数が増加し、液胞も大きく発達し
ている。この時期になると、この台形状隆起の周シに数
個の前記の −1、次百条原基を新生する。以上の経路
で、苗条原基は増加し、1力月で約4倍になる。
一方、苗条原基では色素体等の2次代謝意物が盛んに生
産されるため、従来のカルス細胞法で生産されなかった
有用物質の生産方法としても有効な方法と言える。
なお、苗条原基は1力月に約1回の継代培養によって、
遺伝的に安定な状態(突然変異率は自然突然変異率と同
率の10−6オーダである)で、迅速に大量増殖可能で
ある。
従って本発明によシ、木本性植物を多年にわたって、栄
養体で、遺伝的に安定な状態で維持増殖し、必要に応じ
てその個体群を大量に生産する技術が開発された。その
増殖速度は極めて高く、広葉樹の場合、1個の茎頂から
、年間約412中17 X 10層倍の苗条原基が得ら
れ、さらにこれとほぼ同数の植物体を大量生産すること
が可能になった。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
■実施例1(ポプラPopu1ua aharkowi
ensis XP、oaudina ) ■増殖方法 人工培地は表−5に示すB5改変培地を使用し九。なお
、ここで使用したB5の基本培地とはガンボーグが19
75年に発表した成分組成を意味し、O印の化合物が今
回改変した物質である。なお、植物生長ホルモンの適正
濃度は25基盤目法で検討した。
表−5ガンボークB5改変培地(ポプラ用〕単位:(q
/L) まず、温室または圃場で活発に生長しているポプラのミ
ドリ部分を先端から約20m切シ取シ、滅菌水で洗浄し
た後、クリーンペンチ内で実体顕微鏡下でピンセットお
よびメスを用いて、茎頂部(生長点付近)ft115〜
1−摘出する。
この摘出した茎頂部を表−5に示す液体培地に移植する
。培養は、BS改変培地25−を分注しfi 30 m
 (φ)X200msの試験管内で行い、これを20〜
30℃、2000〜2へ000ルクス、2 rpmで回
転培養する。培養開始後約40日で直径約10+wの緑
色の苗条原基集塊が得られる。以後、約1カ月ごとにこ
の苗条原基を直径約5〜10−に分割して、前記の新鮮
な培地に植え継ぎ増殖する。増殖速度は、一度苗条原基
ができてしまえば、1月で約4倍になった。従って、月
数をnとすると、苗条原基の増殖数は4n で表すこと
ができる。すなわち、1年間で約41@個中1700万
個の苗条原基が生産されるため、これを後述する苗化培
地に移植すれば、その植物の持つ染色体型、遺伝子型を
維持しながら、同質の植物体を植物工場的に迅速大量増
殖できる。
■苗条原基の苗化法 苗条原基から完全な植物体を得るには、表−5のB5改
変培地から、ナフタレン酢酸(NAA)、6−ベンジル
アミノプリン(BA)およびKT−30を除いた基本培
地に寒天82/l(α8係〕、ナフタレン酢酸、6−ベ
ンジルアミノプリン、−1九tiゼアチンを表−6,7
に示す組合せで添加する。
表−6ポプラの苗条原基の再分化培地 但し、NAA :ナフタリン酢酸、 BA:6−ベンジルアミノプリン ロ:苗条出現   ロ二一部苗条 表−7ポプラの苗条原基の再分化培地 (基本培地二B5) 但し、NAA:ナフタリン酢酸、2:ゼアチンロ:苗条
出現   ロ:一部苗条 例えば、表−6では ■NAA:Oq/l+BA:α02η/l■BAA:α
OO1q/L+Bh:α02岬/l■HAム:[LOO
1q/l+BA:B2−岬/lの組合せが再分化培地と
して適当であった。
また、表−7では、BAA : 019 / t +Z
 : 2xq/Lの区において再分化が起った。なお、
pH(酸度〕は5.5〜5−8に調整し固型培地を用い
る。またこの培地を100−の三角フラスコに40−分
注し、この上に直径が5〜10■の苗条原基集塊を静置
する。この時の培養条件の温度は15〜30℃、照明度
は1,000〜4,000ルクス(16時間明期+8時
間暗期;である。この結果、2〜5週間で5〜4■の茎
葉体が苗条原基集塊1個当九り8〜15本生じる。第5
図は移植後5週間目のポプラの苗条原基の苗化した状態
を示す写真である。
次に、この苗条が約10〜15−に生育した時に、との
苗条を基部から切シ取り、寒天61/1(rJ、6%〕
を含む、前述の基本培地(ホルモンフリーの状態)に移
植して発根させる。この場合、寒天の濃度が低いのは培
地を軟くして発根しやすくすると共に、移植に際して根
切れを防止し移植後の成長を促進するためである。寒天
濃度はα4〜[1696が好ましい。なお2〜3週間た
って十分発根した状態になつ九ら、この植物をパーミキ
エライトの入ったポットに移植し、1〜2週間週間低下
で馴化した後、温室へ移し、普通の養苗法に従って強健
な苗木に育てる。
なお、本発明の苗化法は田中隆荘(1983)が1年生
植物の苗条原基を苗化する方法と次) の点で異なる。
すなわち、氏はB5基本培地を175に稀釈したものを
使用して、苗化させているが、本発明においては無稀釈
のまま使用し、ホルモン濃度のみを変えている。また、
苗条出現の培地と発根出現の培地を2種類用意した点に
特徴を持つ。これによシ、ポプラ、ユーカリ、アカシア
等の苗条の生長は促進された。多分、栄養源が豊富であ
ることが原因しているものと推察される。また、発根培
地に移植することによシ、植物の発根IKは数十パーセ
ント高まり、かつ発根後の生長促進も認められ、健苗生
産に大いに貢献した。
■実施例2(ユーカリ、?ucalyptua aal
lgna 。
11f、grandia ) ■増殖方法 人工培地は表−5(ポプラ用)に示す組成−セ鴫組成に
変更した。すなわち、NAAは0〜CLO2np/1%
BAはα02〜α2 q/ Lの範囲内で行った。また
、回転数はポプラと異なシ、1 rpmが最適であった
が、他の温度、照明度についてはポプラと同条件であっ
た。
ユーカリの場合は、最初の苗条原基集塊(直径約10 
m )ができるのに、ポプラに比べると著しく長く約6
カ月を要した。そして、その色は黒紫色を呈した。しか
し、その後は、ポプラと同様、1力月に約4倍の増殖速
度を示し、大量増殖が可能なことを示した。
■苗条原基の苗化法 ポプラと同様、B5O基本培地に植物生長ホルモンを表
−8に示すような組合せで添加する。例えば、 ■NAA : 0M9/l+BA : o、o 2q/
l■NAA:α001q/j+BA:α0219/Aの
時に、苗条O出現が最高を示した。
なお、他の温度、照明度、発根培地の条件等はポプラと
同等である。
ユーカリでは、最初の苗条原基集塊ができるのに時間が
かかるが、一度できてしまえば、後はポプラと同様、1
月に約4倍の速度で大量に増殖できる。従って、1個の
茎頂部が1年で約412中1700万倍に増加する九め
、十分工場生産が可能となる。
■実施例3(アカシア、ムaacia aucriau
lifor−mis ) ■増殖方法 表−5に示すB5改変培地の植物生長ホルモンの成分だ
けを25基盤目法で検討した結果、次の組合せで苗条原
基が多数出現した。
■2.4−D:Q、02MII/l+Bム:α02岬/
L■2.4−D:α02岬/A+BA:α2 my/ 
Lなお、温度、照明度の条件は、ポプラ、ユーカリと同
様でめったが、回転数は2 rpmとした。苗条原基の
色線ユーカリに類似して、黒褐色を呈し良。直径10=
位の苗条原基集塊ができるのに、約6カ月を要したが、
その後は、ポプラと同様、1力月に約4倍の速度で増殖
した。従って、1年間で約4話中1700万倍に増殖で
きることが判明した。
■苗条原基の再分化法 B5の基本培地に表−8に示すユーカリの再分化培地を
加えることにより、苗条は出現する。その後の発根操作
は、ポプラ、ユーカリと全く同じであ°る。
表−8ユーカリの苗条原基の再分化培地(基本培地二B
5) 単位:q/を 但し、BAA:ナフタリン酢酸、 BA:  6−ペンジルアミツプリン ロ:苗条出現   ロ:一部苗条 以上広葉樹について説明したが本発明は針葉樹にも適用
できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】 第1図は、培養後約40日目のポプラの苗条原基を示す
写真、纂2図は培養後約6カ月目のユーカリの苗条原基
を示す写真、第3図はポプラの一次苗条原基の横断面の
写真、第4図はポプラの二次苗条原基の横断面の写真、
第5図は移植後3週間目のポプラの苗条原基の苗化した
状態を示す写真である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、木本性植物の茎頂部を摘出し、これを無機塩類組成
    物および植物生長ホルモンを含む人工培地に移植し、1
    5〜30℃の温度、 2,000〜20,000ルクスの照明度、および0.
    5〜10rpmの回転数にて回転培養し苗条原基を増殖
    し、得られた苗条原基を静置培養して苗化し、木本性植
    物を遺伝的に安定な状態で大量に増殖することを特徴と
    する木本性植物の大量増殖法。 2、照明度が2000〜10000ルクスである特許請
    求の範囲第1項記載の増殖法。 3、木本性植物がポプラ、ユーカリ、アカシア等の広葉
    樹である特許請求の範囲第1項記載の増殖法。 4、無機塩類組成物としてガンポークのB_5培地を用
    い植物生長ホルモンとしてサイトカイニン系及びオーキ
    シン系化合物を用いる特許請求の範囲第1項または第2
    項記載の増殖法。 5、静置培養をガンポークのB_5培地を基本培地とし
    、植物生長ホルモンとして、サイトカイニン系及びオー
    キシン系化合物を用い、15〜30℃の温度、1000
    〜4000ルクスの照明度で行う特許請求の範囲第1項
    ないし第3項のいずれか1項に記載の増殖法。
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