JPS63291581A - 植物体の切断法 - 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］ 本発明は植物体の切断法に関する。さらに詳しくは、植
物繁殖のためのレーザビームによる植物体の切断法に関
する。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ １９６０年代に、植物を植物の部分または未分化のカル
ス組織から生産できることがわかった。

この方法はミクロ繁殖（ｍ１ｋｒｏ１１ｓｉｙｋｓｅｋ
ｓｉ）と呼ばれる実験室での無性生殖による植物の生産
である。

ミクロ繁殖の目的は、遺伝学的に同一な、有用で優秀な
植物個体を生産することである。生産される植物は母本
のクーロンであるため、母本の選択が非常に重要である
。

ミクロ繁殖は、母本から切断した成長点、芽、または、
たとえば芽柄から始めることができる。

栽培は、植物に必要な重要な微量栄養分、および成長を
調節するためのビタミンとホルモンを含んでいる基材の
上で行われる。該基材は通常寒天を固体状にして作られ
る。

始め植物体は芽を出すが、該芽を繁殖させるために試験
管から大きなガラス容器に移植する。

ホルモン、主としてサイトカイニンを利用して新しい芽
が、腋芽または、たとえば植物、の葉の内に形成される
不定芽から誘発される。約４週間成長させたのち、繁殖
した芽は切断されそして繁殖のために新しい基材へ移植
される。繁殖は必要な数の植物体かえられるまで続けら
れる。

根の形成のために、芽は通常オーキシンを含む基材へ移
植される。根が成長したのち、該植物は湿度の充分高い
温室内の土へ移植される。

徐々に光量を増加させることにより植物の光合成が誘発
される。

ミクロ繁殖における最も重要なコスト因子は、熟練技術
を必要とする非常に多くの作業であり、そして該作業の
主なものは、植物の手作業による切断と一つの基材から
他の基材への植物の移植である。

切断に際し、繊細な植物体は容易に傷つきうる。ナイフ
による切断は時間がかかるので、とりわけ汚染されやす
い植物について作業するときは、無菌状態について特別
の注意を払わなければならない。

驚くべきことに前記の問題が植物体の切断にレーザビー
ムを使用することにより減することとができることがわ
かった。

［課題を解決するための手段］ 本発明の植物体の切断法は、植物繁殖のための植物体の
切断法であって、切断がレーザビームによりなされるこ
とを特徴とするものである。

［実施例］ レーザビームで生きた組織を切断しているのは唯一外科
手術のみである。出血、とりわけ微細な血管からの出血
を防ぐことができるので切断が容易になり、外科手術で
は組織内の血管の焼灼は利点とみなすことができる。

一方、本発明では驚くべきことに、植物体の維管束は損
傷を受けないばかりでなく、組織は切断面を通して水お
よび栄養分を摂取する能力を保持していること、さらに
は切断面の近くの組織が全能性を冑していることがわか
った。

植物体をレーザビームで切断する利点は、取扱が簡単で
あることおよび切断の迅速化をも含んでいる。高度の無
菌状態が要求されるために、植物体がナイフを用いて従
来の方法で切断されるときは、ナイフは切断と切断との
あいだでエタノールに浸しかつ炎の中を通すことにより
滅菌しなければならない。これでは切断速度が遅くなり
、エタノールが植物体中に侵入していくであろう。はん
の少量のエタノールでさえも植物の成長の開始を遅らせ
る原因となるであろうし、または植物を死なす原因とな
るかもしれない。滅菌は装置を加熱することによって行
ってもよい。他方、レーザビームは本来滅菌性であるか
ら、無菌状態は非常に改善される。同様に、滅菌工程が
不要となるので切断速度も向上する。

レーザ切断法ではまた自動化もできる。自動化したとき
は、手作業の割合は少なくなりかつ切断速度は非常に向
上する。

レーザ切断法での植物体の損傷は主に熱に基因するもの
である。ＮＺ　、ＣＯ２、またはＡｒのようなイナート
シールドガスが切断結果の改善のために利用される。切
断は開放空間でノズルによりイナートガスを切断対象物
に吹き付けながら、またはシールドガスが充満された部
屋で行う。イナートガスの量は焦げができるだけ少なく
なるように選定される。

本発明の開発に関連して、植物体を切断するために使用
した装置はレーザ装置であり、そしてその最も重要なパ
ラメータは後述のごとくである。

レーザ装置のモードはビームの分散の形を示している。

切断実験では操作モードは、連続的にビームのエネルギ
ー密度がガウス・ベル曲線にしたがって分布するＴＥＭ
００モードであった。

レーザ装置の切断出力は、単位時間あたり切断対象物に
どの程度のエネルギーを装置が転送できるかを示してい
る。しばしばエネルギーのすべては切断対象物に吸収さ
れずに、対象物表面から反射および（または）対象物か
ら発散する蒸気およびガスに吸収される。切断出力はビ
ームの単位表面積当りの切断出力を示すエネルギー密度
の形で表現することもできる。集光レンズはビームを焦
点に非常に小さな面積で集光するので、低い切断出力で
あっても高いエネルギー密度の値をうることができる。

実験によれば、わずか出力２０ＷのＣ０２レーザを用い
てさえも、植物を切断することができるが、このばあい
は切断速度は充分ではない。文献では出力４０Ｗ程度で
あれば生きた動物組織を切断するのに充分であると記載
されている。一方、レーザ装置の価格はほぼ出力の２乗
に比例するので、レーザ装置の経済的に最も適正な出力
は約１００Ｗである。前述のことより判断すると、本発
明の使用に適したレーザ装置の出力は３Ｏ−１００Ｗの
あいだであろう。

レーザビームがパルス波のときは、パルス幅およびパル
ス間隔の値は、切断材ができる限り加熱されないように
選定すべきである。０．１からｌｈｓのあいだの値が適
切な値である。

焦点でのビームの直径も切断結果に影響を及ぼすが、一
般にはこのパラメータは一定でありしかも０．２ｍｍま
たはそれ以下の等級順位（ｌｕｏｋｋａａ　Ｏ，２ｍｍ
ｔａｉ　ｐｉｅｎｅｍｐｉ）である。

以下の例では、使用された切断用レーザは縦ビーム（ｐ
ｌｔｋｔｔｍｉｓｖｌｒｔａｕｓ）　ｃｏ２レーザ（コ
ヒーレント）で、ビームモードはＴＥＭ００であり、共
振器にはビームをパルス波に変換するＥＱＣモジュール
が装備されていた。レーザ装置の連続出力は、原則とし
て９Ｏ−３５０Ｗの範囲で調整可能であったが、切断実
験に対しては、特殊混合ガスのため出力を下げることが
望まれ、実験においては一定連続出力は８１Ｗであった
。パルス周波数は約ｔｏ−２５００１１ｚの範囲で選択
可能であり、個々のレーザパルスのパルス幅は０．１ｍ
５−１０ｓの範囲のあいだで選択可能であった。使用し
たシールドガスは純度９９．９９８％のＮ２ガスであっ
た。

切断作業台は、６００ｍ＋ｓ　Ｘ　６００　ａｍの大き
さのＸＹテーブルで構成した。

実施例 実験はパーク材について行った。切断の効果の観察は繁
殖実験およびその後の温室内の栽培について行った。

レーザビームは波切断体を加熱するので、植物Ｊｌｆｌ
織は乾燥したり焦げるかもしれない。切断表面の損傷は
顕微鏡により観察した。もし切断表面が非常に高い出力
にさらされたならば、それはしばしば焦げおよび維管束
全体のくびれ、すなわち組織の「溶解」として観察でき
る。装置のパラメータを変えることにより、切断の痕跡
を改善することを試みた。

切断のために、植物体は寒天（９ｇ／Ｎ）が満たされた
小さな滅菌ペトリ皿に固定された。

パーク、ベテユラ・ペンデュラ（Ｂｅｌｕｌａｐｅｎｄ
ｕｌａ） バーク若技（インビトロ（ｉｎ　ｖＨｒｏ）個体群から
の）が各々一つの腋芽を含む長さにレーザ装置を使用し
て切断された。対照実験は若枝をナイフで切断すること
により行った。芽は成長基材の上に置かれた無菌培養器
（２３℃、湿度５０％、照度２０００ルクス、１６時間
照射、８時間非照射）で育成された。並行実験（Ｒｌｎ
ｎａｋｋａｉｓｋｏｋｅｉｔａｔｅｈｔ［ｉｎ）は二通
り（１実験につき３−７若枝片）行った。

移植した植物には成長の開始が認められ、繁殖係数が移
植後４週目と６週目とについて計算された。第１表に示
されたパラメータはレーザ切断についてのものである。

レーザにより切断した移植植物の繁殖はよい。

異なった方法で切断したパークの４週問および６週間で
の繁殖結果が第１図に示されている。

パルス幅（Ｔｐ）は実験番号１−３ではＯ，１ｍｓであ
るが、パルス休止幅（Ｔｅ）は異なっている。実験番号
１では、パルス休止幅は０．４ｍｓであり、実験番号２
では、パルス休止幅は０．７ａ＋ｓである。

再実験では切断速度をほぼ同じに保つことができた。パ
ルス休止幅を延ばすことは、繁殖係数が増加することよ
り組織の活力を改善するように思われる。繁殖は実験番
号５．６および７のものが、最もよいように思われた。

実験番号５では□急速処理（２％１　ａ＋／ｓ）のあい
だ長いパルス幅（１，Ｏａ＋ｓ）および比較的長いパル
ス休止幅（１，０ａＳ）を用いたので、よい結果かえら
れた。実験６では、処理速度を犠牲にして、パルス休止
幅を１０１ｍ５にして同様の繁殖結果をえた。実験番号
７では驚くべきことに最良の繁殖結果かえられた。実験
番号７では、中間処理速度（０，Ｂ％ＩＳ／Ｓ）で非常
に長いパルス休止幅（ＬＱａ＋ｓ）を使用した。

６１Ｗの連続出力で切断した組織（実験番号８）はパル
スビームで切断した組織よりも平均して繁殖が弱いよう
に思われた。

実験結果より、レーザビームはパークを切断するのに非
常に適していると結論づけられる。

繁殖は少なくともナイフで切断したときのものと同程度
によい。パークはレーザ切断後の繁殖で通常のとおり根
を形成した。最も繁殖のよかったものはパルスビームを
用いた実験番号７であり、その長いパルス休止幅は組織
が加熱されて過度に燃えるのを防いだものと想像される
。

また本実験結果より、低周波数のレーザビームは植物を
ほとんど傷つけないと結論づけることができる。さらに
使用するパルスの平均出力が５ないし４０Ｗの範囲にあ
るのが好ましいと判断できる。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、本発明の植物体の切断法によると
きは、植物体の切断を簡単かつ迅速に行うことができ、
従来のナイフによる切断のように組織に損傷を与えるこ
ともなく、切断に熟練を要することもなく、さらに自動
化も可能になるといった効果かえられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は異なった方法で切断したパーク４週問および６
週間での繁殖結果を示す。 （図面の主要符号） ｌ：標準誤差（ｓ、Ｅ、） ＝コニ４週間成長後

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　植物繁殖のための植物体の切断法であって、切断が
   レーザビームによりなされることを特徴とする植物体の
   切断法。 ２　植物繁殖がミクロ繁殖である請求項１記載の植物体
   の切断法。 ３　レーザがＣＯ＿２レーザである請求項１記載の植物
   体の切断法。 ４　切断が連続ビームまたはパルスビームを用いてなさ
   れる請求項１、請求項２または請求項３記載の植物体の
   切断法。 ５　連続ビームの出力が３０ないし１００Ｗの範囲内で
   ある請求項４記載の植物体の切断法。 ６　パルス中の平均出力が５ないし４０Ｗの範囲内であ
   る請求項４記載の植物体の切断法。 ７　被切断物のまわりにシールドガスが供給される請求
   項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または
   請求項６記載の植物体の切断法。 ８　シールドガスがイナートガスである請求項７記載の
   植物体の切断法。 ９　イナートガスがＮ＿２ガスまたはＣＯ＿２ガスであ
   る請求項８記載の植物体の切断法。