JPS63237778A - 気相培養装置 - Google Patents

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） 本発明は植物組織や植物細胞を、気相中にて連続的に培
養し得る気相培養装置に関し、特に、植物組織等の生長
に必要な酸素を効率よく供給し得る気相培養装置に関す
る。

（従来の技術） 植物組織や植物細胞は、従来１ジャーファーメンタ−等
のタンクを用いて、醗酵法に準じる液体培養により行わ
れていた。液体培養においては７攪拌羽根や空気による
混合攪拌が不可欠であるが。

攪拌は植物組織等を破壊したり、損傷する。特に。

分化した植物ｍ織糸にこのような被害が生じやすい。そ
のため、植物組織等の大量培養は液体培養によっては行
われていなかった。

このため２本発明者らは、気相中において、植物ｍ織等
を連続的に培養し得る装置（特公昭６０−３０５０９号
公報参照）を開発した。この連続式気相培養装置では、
撹拌作用を与えないために、植物組織等の物理的損傷が
少な（、また消費エネルギーが少ないという利点を有す
る。

しかしながら、該連続式気相用培養装置では。

最終培養物を取り出す際に、外気が系内へ流入すること
を防止するために、無菌空気を系内に導入するエアーカ
ーテン機構１４２が設けられており。

培養物を取り出す際に無菌空気が送給されるが。

植物組織等に積極的に酸素を供給する手段を有していな
い。このため、植物組織等には酸素が十分に供給されな
い。

植物組織や細胞では、生長に必要な酸素は分子状酸素の
形で組織等に取り込まれる。従って、液相での液体培養
では、植物組織等が生長するために必要とする酸素を、
培養液に常時溶解させておけばよい。しかし、従来の気
相培養では、植物組織等は、生長に必要な酸素を１分子
状態で表面から内部に取り込む。前述の連続気相培養装
置においては、植物組織等は、気相中では積層された状
態にあるため、空気中の酸素と接触し得る表面積が小さ
く、気相から生長に必要な酸素を十分に取り込むことが
困難である。

このため、植物組織等の生長速度が遅く、大量培養には
時間がかかるという欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、その
目的は、植物組織等に十分な酸素を供給し得るため、高
効率にて植物組織等を培養し得る気相培養装置を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、植物組織および／または植物細胞を気相中に
移動させる間に培養する気相培養装置であり、植物組織
および／または植物細胞を、培養槽内の気相中に所定の
速度で移送する移送手段と。

移送中の植物組織および／または植物細胞に培養液を供
給する培養液供給手段と、該培養液供給手段における培
養液中に酸素を、該培養液に溶解させるべく供給する酸
素供給手段とを具備してなり。

そのことにより上記目的が達成される。

（実施例） 以下に本発明を実施例に基づき図面を参照しつつ詳述す
る。

本発明の装置は、第１図に示すように、培養槽１を備え
ている。この培養槽１は、植物組織投入用植え込み口１
０と、移送手段１１と、培養液供給手段１２と１分離手
段１３と、取出手段１４とを有する。

この培養槽１は、さらに、貯留手段１５と、培養液回収
手段１６と、小塊状組織回収手段１７と、酸素供給手段
１８と、排気手段１９とを有する。

上記植込口１０は密閉可能で、培養槽１の天井。

特に移送手段１１の始端（後述する上段コンベアベルト
１１０の始端部）１１２近傍の対応部に設けられる。

上記移送手段１１は２本実施例では１例えば３段の綱目
状の無端コンベアベルト１１０．１１０．１１０である
。各コンベアベルト１１０は、植物組織１００を保持し
つつこれを所定の速度で培養槽１内の気相中を一方から
他方へ横断するかたちで移送するものであり、上段のコ
ンベアベルト１１Ｏの終端部下方に、中段のコンベアベ
ル）　１１０の始端部が位置し、その中段コンベアベル
ト１１０の終端部下方に下段コンベアベルト１１０の始
端部が位置している。

コンベアベルト１１０が一段か多段かは、植物組織の生
育速度、移送速度、槽内スペースなどに依存して適宜選
択されうる。

上記培養液供給手段１２は例えばノズル１２０であり、
上記移送手段１１における各段のコンベアベルト１１０
上の植物組織１００に培養液を連続的もしくは断続的に
噴霧、散布もしくは滴下の形態で供給する。供給形態は
これのみに限定されない。ノズル１２０の設置数には特
に限定はなく、植物組織１００の培養量、移送距離など
に依存して適宜設定されうる。

上記分離手段１３は上記移送手段１１における下段のコ
ンベアベルト１１０を終端部１１１の下方部に配置され
９例えばステンレス製綱などの多孔仮１３０でなる。こ
れは、下段コンベアベルト１１０終端部１１１から落下
してくる植物Ｍｉ織と余剰培養液とを分離するものであ
る。落下してくる植物組織のうち大塊状Ｍｉ織は多孔板
１３０上に滞まり、小塊状組織は培養液と共に多孔を通
り抜けて下方の貯留手段１５へ入る。多孔板１３０を通
り抜けた小塊状ｍ織は回収され、新たにシードとして上
記移送手段１１における上段コンベアベルト１１０上に
循環される。

これは、植物組織は著しく安定で変異が起きにくいとい
う特性を利用するものである。多孔板１３０は、植物組
織をその大きさによりふり分けるものであるため、その
メツシュの寸法が重要である。

このメツシュは、取り扱う植物組織の種類や最終製品と
してのＵ織培養物の望ましい大きさなどに依存して選択
されうる。多孔板１３０は１分離されそこに滞る大塊状
組織が自重で次の取出手段１４へ移動しうるよう傾斜し
て配置される。

上記取出手段１４は、上記分離手段１３に隣接して設け
られる。この取出手段１４は１分離手段１３により分離
された植物組織を最終培養物として系外へ取り出すもの
である。この取出手段Ｉ４は１例えば。

下方に開閉自在の取出口１４０を有する傾斜部１４１と
１　この取出口１４０の系内側を加圧状態にする無菌空
気によるエア・カーテン機構１４２とを備える。

エア・カーテン機構１４２は、取出口１４０を開放した
とき系内へ外気が流入するのを防止するものであり１例
えば図外のポンプによりフィルターを介して無菌空気流
入口１４３に無菌空気が流入し系内の該傾斜部１４１側
を系外より加圧状Ｂｒ、ごしうるよう構成されている。

上記貯留手段１５は上記分離手段１３の下方に配置され
、この分離手段１３により分離され流下もしくは落下し
てくる培養液と、小塊状Ｍｉ織１０１とを貯留する。こ
の貯留手段１５は、上記培養液供給手段１２から移送手
段１１における各コンベアベルト１１０上の植物組織１
００に供給された培養液のうち、各コンベアベルト１１
０から直接流下した培養液をも収容しうる。そのために
、移送手段１１に対応する床面１０２は下段コンベアベ
ルト１１０の走行方向に沿って適度に傾斜し移送手段１
１から流下する培養液はすべてこの貯留手段１５に合流
しろるよう構成されている。この貯留手段工５は例えば
貯留タンク１５０でなり、その上部側面にフィルター１
５１付きの培養液流出口１５２を存し、そしてその底部
に小塊状組織と培養液とが流出しうる小塊状組織流出口
１５３を有する。

上記培養液回収手段１６は、上記貯留手段１５に貯留す
る培養液と小塊状組織１０１との混合物から培養液の一
部を回収しその回収培養液を上記培養液供給手段１２へ
循環させるものである。この培養液回収手段１６は、上
記貯留手段１５と培養液供給手段１２とを連結している
。この回収手段１６は例えば培養液循環ポンプ１６１を
備えた送液管１６０でなり。

その一端は上記貯留手段１５の培養液流出口１５２に接
続され他端は上記培養液供給手段１２のノズル１２０に
接続されている。培養液の補填を可能にするうえで、送
液管１６０を培養液タンク１６２にて中継することもで
きる。

上記小塊状組織回収手段１７は、上記貯留手段１５に貯
留する小塊状組織１０１を培養液と共に上記移送手段１
１における上段コンベアベルト１１０の始端部１１２近
傍上に循環させるものである。この回収手段１７は例え
ば小塊仕組Ｖ＠循環ポンプ１７１を備えた配管１７０で
なり、その一端は上記貯留手段１５の小塊状組織流出口
１５３に接続され、他端は上記移送手段１１の後端１１
２近傍上に開口している。

該貯留手段１５における貯留タンク１５０には、酸素供
給手段１８が配設される。該酸素供給手段１８は。

貯留タンク１５０の下部に挿入された供給管１８１と。

貯留タンク１５０の側部に配設された溶存酸素濃度計１
８３とを有する。該供給管１８０の先端部は培養液内に
浸漬されており、その先端は閉塞され、その先端部周面
には、直径が０．１〜１．０龍程度の多数の小孔１８２
．１８２．・・・が形成されている。該供給管１８１に
は図外のポンプ等により無菌空気が送給され、各小孔１
８２を通して貯留タンク１５０内の培養液内に供給され
る。培養液内に供給された空気内の酸素の一部は培養液
内に溶解し、溶解されない空気は、培養液表面より培養
槽り内へ供給される。

上記溶存酸素濃度計１８３は、貯留タンク１５０内の培
養液における溶存酸素濃度を検出する。

培養槽ｌ上面に配設された植込口ＩＯの近傍には。

排気手段１９が配設される。該排気手段１９は、植込口
１０に隣接して配設された排気口１９１と、該排気口１
９１に一端を接続された排気管１９２とを有する。

該排気管１９２には調整弁１９３が介装されている。

該排気手段１９は、貯留タンク１５０の培養液内を通過
し、該培養液表面から培養槽１内に送給された無菌空気
が、各コンベアベルト１１０を通過して上方へ移動し得
るように、培養槽１内の無菌空気を排出する。調整弁１
９３は、前記貯留タンク１５０に配設された溶存酸素濃
度計１８３の検出結果に基づき、培養槽１から排出され
る無菌空気量を調整する。これにより、培養槽ｌ内の圧
力が調整され。

貯留タンク１５０内の培養液に溶解される酸素量が調整
される。

上記培養槽１は、植物組織を無菌的に分化増殖させるタ
ンクであるから１通常のジャーファーメンタ−が有する
ような加熱滅菌手段、温度制御手段、培養液分析手段、
モニタリング手段などが必要に応じて付設されうる。

本発明の装置を用いて植物組織は次のように連続培養さ
れうる： 培養槽ｌを培養液と共に滅菌する。培養液を所定温度に
まで冷却して後、移送手段１１．ポンプ１６１および１
７１を駆動する。また、酸素供給手段１８により無菌空
気を貯留タンク１５０内の培養液内へ送給する。培養液
内へ供給された無菌空気中の酸素の一部は、培養液内に
溶解し、残りの無菌空気は培養液内を通過して培養槽１
内に送給される。このような状態で、所望の植物組織１
例えば植物カルスをシード組織として培養槽１の植込口
１０から移送手段１１における上段コンベアベルト１１
０上に接種する。接種された組織は、上方の培養液供給
手段１２からの供給培養液を吸収しつつ移送手段１１に
おける上段コンベアベルト１１０．中段コンベアベルト
１１０および下段コンベアベルト１１Ｏにより培養槽１
の気相中を所定速度で移動する。余剰培養液は、移送手
段１１を流下し培養槽床面１０２を流れて貯留手段１５
に流入する。培養液供給手段１２から供給される培養液
中には酸素が溶解されており。

該溶解酸素も植物組織に取り込まれる。

他方、貯留タンク１５０における培養液から培養槽１内
へ送給された無菌空気は、排気口１９１から培養槽１内
の空気が排気されることにより、貯留タンク１５０配設
位置とは対称位置に配設された排気口１９１に向かって
、培養槽１内を横断しつつ上昇する。この無菌空気の流
れは、培養液供給手段１２から供給される培養液の落下
方向とは対向している。該培養液は、落下する間に上段
コンベアベル）　１１０上の植物組織、中段コンベアベ
ル）１１０上の植物組織、下段コンベアベル）　１１０
上の植物組織に順次接触し、溶解された酸素が、各植物
組織に取り込まれる結果、下方になるにつれ、培養液中
における溶存酸素濃度が低下する。しかし。

下方から上昇する無菌空気が、落下する培養液に接触し
、無菌空気内の酸素が培養液内に溶解されるため１例え
ば下段コンベアベルト１１０上に落下する培養液の溶存
酸素濃度が上昇し、該下段コンベアベルト１１０上の植
物組織にも十分に酸素が供給される。

また、培養槽１内を横断しつつ上昇する無菌空気は、各
コンベアベルｌ−１１０上の植物ｍ織に直接。

接触することにより、各植物組織に酸素を供給し得る。

貯留タンク１５０内の培養液における溶存酸素濃度は、
溶存酸素濃度計１８３により測定されており。

該測定濃度に応じて排気手段１９における調整弁１９３
が調整され、培養槽ｌからの無菌空気排気量が調整され
る。その結果、培養槽１内の圧力が変更されて、貯留タ
ンク１５０における培養液に加わる圧力が変化し、供給
管１８１から供給された無菌空気から培養液に溶解する
酸素量が変更される。

植物組織は移送手段１１上で生育する。生育した組織培
養物は余剰培養液と共に移送手段１１における下段コン
ベアベルト１１０の終端部１１１から下方の分離手段１
３へ落下する。ここで組織培養物は培養液と分離される
。培養液および小塊状組織は分離手段１３をす通りして
下方の貯留手段１５に入る。

残った大塊状組織培養物は分離手段１３からこれに隣接
する取出手段１４へ自重により転入する。この大塊状組
織培養物は最終培養物として取出口１４０から系外へ転
出してゆく。このときエア・カーテン機構１４２が作動
しているため、外気が系内へ流入して系内を汚染すると
いうおそれはない。

貯留手段】５に入った培養液と小塊状組織のうち。

培養液はその一部が培養液回収手段１６により上記培養
液供給手段１２へ循環される。新鮮な培養液は培養液タ
ンク１６２を介して適宜補填されうる。

貯留手段１５の小塊状組Ｉ！１０１は、培養液と共に小
塊状Ｍｉ織回収手段１７により、上記移送手段１１にお
ける上段コンベアベルト１１０始端部１１２近傍に循環
される。そして、再びシードｍｍとして移送手段１１に
乗って培養槽内の気相中を移動してゆく。

このようにして、培養液および植物組織は培養槽１内を
循環する。そして、培養液については培養液タンク１６
２を介して適宜新鮮な培養液が補充され、該培養液には
酸素が溶解されて、植物組織に供給される。植物Ｍｉ織
については大塊状ｍ織が最終培養物として適宜取出手段
１４を通じて系外へ取り出される。小塊状Ｍｉ￥＊　１
０１は、常時、シード組織として移送手段１１上へ循環
される。

なお、上記実施例では、酸素供給手段１８として。

先端を閉塞し、先端部円面に多数の小孔が形成された供
給管１８１を用いる構成としたが、該供給管１８１に替
えて、多孔質性の樹脂膜等を使用する構成としてもよい
。酸素供給手段１８にて供給される無菌空気量は、培養
槽１内に滞留する植物ｍ織の量、およびその植物組織に
よる酸素消費速度に対応させて適宜設定すればよい。

（発明の効果） 本発明の気相培養装置は、気相中を移送される植物組織
等に供給される培養液中に、酸素を溶解させているため
に、植物ｍ織等は、十分に酸素を取り込むことができ、
植物組織等の生長速度を著しく向上させ得る。その結果
、高効率にて植物組織等を培養し得る。

４、ズ　の　１な舌５日 第１図は本発明の装置の一実施例を示す概略正面断面図
である。

１・・・培養槽、１０・・・植込０．１１・・・移送手
段、１２・・・培養液供給手段、１３・・・分離手段、
１４・・・取出手段。

１５・・・貯留手段、１６・・・培養液回収手段１１７
・・・小塊状組織回収手段、１８・・・酸素供給手段、
１９・・・排気手段。

１００・・・植物組織、１０１・・・小塊状組織、１１
０・・・多孔性コンベアベルト、１２０・・・ノズル、
１３０・・・多孔板。

１５０・・・貯留タンク、１５２・・・培養液流出０．
１５３・・・小塊状組織流出口５１６０・・・送液管、
　１６Ｌ　１７１・・・ポンプ、１６２・・・培養液タ
ンク、１７０・・・配管、１８１・・・供給管、１８３
・・・溶存酸素濃度計、１９１・・・排気口。

１９３・・・調整弁。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、植物組織および／または植物細胞を気相中に移動さ
   せる間に培養する気相培養装置であり、植物組織および
   ／または植物細胞を、培養槽内の気相中に所定の速度で
   移送する移送手段と、移送中の植物組織および／または
   植物細胞に培養液を供給する培養液供給手段と、 該培養液供給手段における培養液中に酸素を、該培養液
   に溶解させるべく供給する酸素供給手段と、 を具備する気相培養装置。 ２、前記培養液供給手段は、植物組織および／または植
   物細胞に供給された余剰培養液を貯留するべく培養槽内
   に配設された貯留手段に連結されており、該余剰培養液
   が培養液供給手段に循環される特許請求の範囲第１項に
   記載の気相培養装置。 ３、前記酸素供給手段は、前記貯留手段に配設されてお
   り、培養液内に溶解されない余剰酸素が培養槽内に供給
   される特許請求の範囲第２項に記載の気相培養装置。 ４、前記培養槽には、該培養槽内の余剰酸素を排気する
   手段が配設されている特許請求の範囲第３項に記載の気
   相培養装置。