KR19990044389A - 식물체 재배용 지지체 및 식물체 육성 방법 - Google Patents

식물체 재배용 지지체 및 식물체 육성 방법 Download PDF

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Abstract

내부에 식물체의 적어도 일부를 수용가능하게 한 용기 모양의 기재(11)와, 해당 용기 모양의 기재(11)의 내부에 배치된, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자(12)로 이루어지는 식물체 육성용 용기. 해당 용기를 사용한 경우, 식물체의 이식 작업의 자동화가 가능하고, 식물체의 이식 작업시의 식물체 손상을 경감할 수 있다.

Description

식물체 재배용 지지체 및 식물체 육성 방법
근년, 목적에 맞는 형질을 가지는 식물체의 육성 또는 재생 기술의 개발이 주목되고 있다. 이러한 육성·재생 기술 중에서도, 식물 조직 배양 기술, 즉, 식물체의 일부분을 모체로부터 절단 분리하여, 배양용 용기 중에서 육성시키는 기술은, 유전적으로 균일한 클론을 단기간에 대량 증식시키는 것이 가능하다는 점에서, 특히 주목받고 있다(다이센세이(大川淸) 「화훼 원예 총론」 제54페이지(1995년) 료겐도우(養賢堂)).
종래부터, 식물 조직 배양에 의한 식물체(주로 모종)의 생산에 있어서는, 지지체로서 한천 겔이 사용되어 왔다. 그러나, 한천 겔은 증발이나 식물체의 흡수에 의해서 수분을 방출하면, 다시 수분을 거의 흡수하지 않는다고 하는 특성을 가진다. 특히, 포장 재배 등의 개방계의 재배 환경하에서는, 한천의 수분 유지 기능과 겔로서의 식물체 유지 기능은 급속히 저하한다. 따라서, 당연한 일이지만, 한천 겔은 개방계의 포장 재배에 있어서의 지지체(내지 식재 재료)로서는, 전혀 사용 불가능하였다.
이 때문에, 모종을 용기내 배양으로부터 포장 재배로 이행하는 때는, 한천 겔의 제거가 불가결하다. 그러나, 이 한천 겔의 제거 공정은 하나씩 수작업으로 실시하지 않을 수 없기 때문에, 매우 많은 노동력 및 시간을 요할 뿐만 아니라, 해당 공정에서는 뿌리에 손상을 주거나, 뿌리가 썩기 쉬운 등의 문제점을 가지고 있다.
한편, 대단히 작은 모종(미소 모종)의 배양에 있어서는, 일반적으로는, 배양액에 당이 첨가된다. 미소 모종은 통상 종자의 배유같은 조직을 가지지 않고, 또한, 광합성을 하는 경엽부가 충분히 발달되지 않기 때문에, 해당 미소 모종이 직접 흡수할 수 있는 탄소원을 첨가할 필요가 있기 때문이다. 조직 배양 모종뿐만 아니라, 난(蘭)과의 식물과 같이 배유가 없는 종자의 경우도, 같은 취지에서 용기내에서 발아시킨 미소 모종의 유당(有糖) 배양이 행하여지고 있다. 그렇지만, 식물체 육성계내에 첨가된 당은 잡균의 번식을 조장하기 때문에, 당을 포함하는 한천 겔을 그대로 포장 재배같은 개방계의 (비무균적인) 환경에서 사용하는 것은 실질적으로 불가능하다.
상술한 것같이, 종래의 한천 겔을 사용하는 배양 방법을 사용한 경우에는, 배양에서 포장 재배까지의 연속한(배양시의 지지체를 그대로 사용한) 식물체의 육성이 실질적으로 불가능하기 때문에 한천 제거 공정이 필수적이었다. 또한, 이 한천 제거 공정은 수작업으로 하지 않을 수 없기 때문에 시간이 걸리고, 또한, 뿌리에 손상을 주고, 잔존하는 한천 겔에 의해 잡균이 번식하여 뿌리가 썩기 쉽다고 하는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 것같은 「배양」에서 「재배」로의 이행의 문제에 덧붙여, 식물체의 생장 과정에서는, 수분, 양분 등의 식물체로의 공급량 조절도 중요한 과제이다.
식물체의 생리적인 관점에서는, 「물」은 식물체의 생장에 가장 큰 영향을 주는 환경 인자의 하나이고, 특히 광합성에 필수적인 요소이다. 이와 같이 대단히 중요한 환경 인자인 수분의 흡수에는, 주로, 식물체의 잎의 이면의 개구인 「기공」에 근거하는 증산이 관여하고 있다.
즉, 수분의 증산에 의해 식물체를 구성하는 세포의 함수율이 저하하면, 식물체 내의 수분이 비평형 상태가 되지만, 이것을 평형 상태로 유지하고자 하는 작용인 「증산압」에 근거하여, 식물체는 토양 중의 수분을 그 뿌리에서 흡수한다.
상기한 기공은 광합성에 필요한 CO2를 공기중에서 받아들이는 기능을 갖지만, 해당 기공의 개구의 존재에 의해, 주로 광합성을 하여야 하는 엽육세포의 수분도 증산하여 버리기 때문에, 해당 엽육 세포내의 부족한 수분도 빠르게 보급될 필요가 있다. 즉, 식물체가 광합성을 보다 효율적으로 행하기 위해서는, 태양 에너지나 CO2의 흡수에 수반하여, 물을 풍부하게 해당 식물체에 공급하지 않으면 안된다.
가령, 온도가 높고 일광의 광량이 많은 낮동안의 환경하에서, 식물체가 이용가능한 물이 재배 토양중에 부족하거나, 또는 해당 식물체의 뿌리의 흡수 능력이 저하되어 있는 경우, 식물체 내의 수분은 감소하고, 주로 광합성을 행하여야 하는 엽육 세포내의 수분도 감소한다. 그 결과, 광합성은 현저히 저해될 뿐만 아니라, 광합성 산물이 현저히 감소하여 식물체 그 자체의 생장도 억제되어, 해당 식물체가 조만간 고사에 이를 위험성이 있다. 또한, 토양 중의 수분이 부족한 경우에는 해당 토양 중에 포함되는 무기 염류가 고농도가 되고, 반대로 토양 중의 수분이 과다인 경우에는 식물체의 뿌리로의 산소 공급이 불충분하게 되기 때문에, 어느쪽의 경우에도 식물체가 악영향을 받을 우려가 있다.
한편, 「온도」도, 식물체의 생장에 가장 큰 영향을 주는 환경 인자의 하나이다. 예를 들면, 무기 염류의 뿌리에서의 흡수는 온도 상승과 함께 증가하지만, 일정한 온도에 달하면 극대가 되고, 이 보다 높은 온도에서는 급격히 저하한다. 이 무기 염류 흡수의 극대값은, 많은 식물체에서 거의 40℃의 부근에 있는 것이 공지되어 있다. 저온 영역에서의 양분 흡수는 주로 단순한 확산 현상에 의하지만, 온도 상승과 함께 생화학적 흡수 과정에 의한 능동적 양분 흡수의 비율이 증가한다. 40℃ 이상의 고온 영역에서는, 생화학적 흡수 과정에 관련하는 효소계의 불활성화가 양분 흡수 속도의 급격한 저하의 한가지 원인이라고 생각되고 있다. 따라서, 온도 변화에 대하여, 재배 토양 중의 물 및 양분의 양과 농도와의 제어는 식물체의 재배에 있어서 대단히 중요한 기술이라고 할 수 있다.
한편, 작물의 생산 기술의 관점에서는, 곡류, 야채, 화훼, 과수 등의 작물에 관해서는 옛부터 자연 환경하에서 노지 재배가 행하여져 왔지만, 이러한 노지 재배에 있어서는 계절에 의한 심한 온도 변화, 또는 불안정한 강우 조건 등에 의해 작물의 생산량은 크게 변동하고, 산업으로서의 농업의 발전이 제약되어 왔다.
오늘날, 상기한 노지 재배의 문제를 극복할 목적으로, 또는 1년 내내(1년 중 어떤 시기라도) 출하의 목적으로, 온실 등에서의 시설내 재배가 보급된 결과, 안정하게 농산물을 공급하는 것이 가능하게 되었다.
그렇지만, 시설내 재배에서는 작물의 생산 비용은 비싸게 되지 않을 수 없다. 시설내 재배에 있어서는, 온실 등의 시설 본체의 건설, 해당 시설에서의 관개(灌漑) 장치 등의 내부 설비, 또는 해당 시설 내의 온도, 양분 농도, 광 강도 등을 조절하기 위해서 필요한 환경 제어 기기 등의 설비 투자비가 막대하게 되기 때문이다. 한편, 상술한 노지 재배에 있어서도, 자연 환경의 급격한 변동에 따른 영향을 극복할 목적으로, 관개, 관수 설비 등의 막대한 투자가 필요하게 되는 경우도 많다.
일반적으로, 근대의 농업의 발전을 지탱하는 중요한 요인의 하나로서, 유기질 비료에 대신하는 화학 비료의 시용(施用)을 들 수 있다. 그렇지만, 해당 화학 비료가 실제로 식물체에 흡수되는 비율은, 통상은 30%로 만족스럽지 않기 때문에, 오늘날에는 화학 비료에 의한 세계적인 토양의 불량화, 환경 오염의 문제에 추가하여, 화학 비료를 제조하는 원료가 되는 자연 자원이 고갈할 우려도 있다.
상술한 것같은 제반 문제를 해결하는 관점에서, 식물체에 대한 유효한 비료의 시용법(施用法), 내지 비료를 유효하게 식물체에 시용(施用)하는 것이 가능한 토양 등의 「식물체 지지용 담체」의 개량이 강하게 요청되어 오고 있다.
상기한 「담체」의 문제점에 덧붙여, 오늘날 식물체 육성의 분야에서는 해당 육성용의 「용기」의 개량도 중요한 과제로 되어 있다.
종래부터, 식물체의 이식 작업은 장시간의 번잡한 수작업으로 행하는 것을 필요로 하고 있다. 덧붙여, 이러한 수작업은, 식물체를 손상시키거나, 또는 이식 후의 식물체의 초기 생장이 현저히 손상되는 등의 각종의 문제점이 지적되어 왔다. 이러한 관점에서, 식물체의 이식 작업의 자동화, 이식 작업시의 식물체 손상의 경감, 내지는 이식 후의 식물체의 초기 생장의 촉진 등이 강하게 요구되어 왔다.
또는, 종래의 식물체 육성용 용기에는, 뿌리 둘레의 물리적 환경을 열악화시키기 쉽다고 하는 문제점이 있었다. 일반적으로, 식물체의 뿌리는 용기 벽면까지 신장하면, 해당 벽면에 따라 하부로 신장하고, 용기의 저면까지 달하면, 해당 저면에 따라서 둘둘 감기도록 신장하는 경우가 많다. 이러한 뿌리의 신장 현상은 뿌리가 중력의 방향으로 신장하는 성질과 뿌리에 대한 접촉면 자극에 의해 신장하는 성질에 근거하는 것으로 되어 있다. 한편, 용기를 사용하는 식물체의 재배에서는, 식물체의 생장에 대하여 어떤 유지용 담체(예를 들면, 토양)가 적합한가가, 종래부터 특히 중점적으로 검토되어 왔기 때문에, 용기내 벽면의 물리적 환경의 검토는 충분하지 않았다.
일반적으로, 식물 유지용 담체의 내부와 용기내 벽면은 물리적 환경이 전혀 다르다. 후자의 환경, 즉 용기내 벽면의 부근에는, 한란, 건습의 차이가 심하기 때문에, 해당 내벽면에 접촉한 뿌리의 생장점이나, 내벽면으로 신장한 뿌리의 중간 부분이 갈색으로 변하여 고사하는 등의 문제점이 특히 일어나기 쉽다.
종래부터, 식물체의 육성에 사용되어 온 용기 또는 시트로서는, 초벌 구이(도기) 화분, 플라스틱 화분, 비닐 포트, 장식 용기, 플러그 모종용 트레이, 모종용 트레이, 페이퍼 포트, 비닐 시트 등을 들 수 있다. 이 들의 어느 용기에서도, 해당 용기의 재질이(통상의 플라스틱 소재와 같이) 수분 또는 외기의 유통을 차단하여 버리는 것인 경우에는, 해당 용기의 내벽면 부근은 물이 고이기 쉽고, 뿌리가 썩기 쉬운 장소이다. 한편, 해당 용기의 재질이 초벌 구이의 도기, 페이퍼 등의 수분 내지는 외기의 유통이 가능한 것인 경우에는, 용기의 내벽면 부근은, 반대로, 수분이 부족하여 식물체의 생장이 현저하게 저해되기 쉬운 장소이다.
추가하여, 포장 재배에 있어서 사용되는 용기는, 통상은, 용기 상부와 하부가 개방계이고, 관개후에는 식물체 지지용 담체를 통하여 용기 하부에서 즉시 물이 배출되어 버리기 때문에, 지나친 관개의 필요성이나 양분의 유실(流失)이 문제로 되어 있다. 또한, 일반 가정 등에서 사용되는 용기의 경우에는, 용기 하부에서 배출되는 물 등을 받는 「받침 접시」가 필요하다.
또는, 이러한 개방 타입의 용기를 사용한 경우에는, 관개 직전의 수분량이 급격히 저하하기 쉽기 때문에, 양분 농도가 급격히 상승하게 되어, 식물에 대하여 악영향을 미칠 우려가 있다. 한편, 이러한 상황을 개선하기 위해서, 관개량, 관개 빈도를 증대시키거나, 또는 보수성(保水性)이 높은 종래의 용기 및 토양을 선택한 경우에는, 관개 직후로부터 지속하는 지나친 수분의 체류가 뿌리로의 산소 공급을 저해하여, 악영향을 주는 미생물이 번식하여 뿌리가 썩기 쉽게 된다. 반대로, 산소 공급을 촉진하거나, 악영향을 주는 미생물의 번식을 억제하기 위해서 건조시킨 경우에는, 상기의 수분량 저하, 양분 농축의 문제점이 현저하게 되기 때문에, 식물이 요구하는 시비량(施肥量: 비료를 주는 량)보다도 적은 시비량밖에 공급할 수 없게 된다.
현 상태의 식물체 육성용 용기를 사용하는 식물체 재배는, 상술하였던것 같은 악순환 내지 자기 모순에 빠지게 되어, 식물이 가지는 생장력을 최대한으로 끌어내는 것을 곤란하게 하고 있다.
또는, 상술한 개방 타입의 용기 상부는 완전한 개방 상태이기 때문에, 식물체 지지용 담체의 상부가 하부보다 건조하기 쉽고, 용기내의 수분 상태가 불균일하게 되어, 식물체에 대하여 악영향을 주기 쉽다.
한편, 하부 폐쇄형의 용기를 사용하는 것은 일반적으로는 행하여지고 있지 않다. 이것은, 종래의 용기를 단지 하부 폐쇄형으로서 종래의 토양과 조합하여 사용한 경우에는, 물의 체류가 현저하게 되어 상술한 산소 공급 부족, 병원균의 번식에 의해 뿌리가 매우 썩기 쉽게 되기 때문이다.
상술한 것같이, 종래의 식물체 육성용의 용기 내지 시트에서는 뿌리 둘레의 환경이 식물체의 육성(종자의 발아 및 발아후의 생장을 포함한다)에 적합한 환경이라고는 말할 수 없었다. 따라서, 이러한 종래의 용기·시트를 사용한 경우에는 관개량, 관개 빈도, 비료를 비롯한 용액의 농도 등의 복잡한 조합 내지는 조절이 필요하기 때문에, 이들의 요소의 엄밀한 관리에는 막대한 비용이 필요하게 되고 있었다.
통상, 각종의 식물체에 관해서는, 그 종류, 크기 등에 따라서 가장 적절한 육성 용기의 내부 용적이 경험적으로 공지되어 있다. 뿌리가 토양 속에서 생장하여, 육성 용기의 벽에 도달하면, 기계적인 접촉 자극이 새로운 뿌리의 발생을 재촉한다고 알려져 있고, 이 관점에서 보면, 용기의 용적이 작으면 작을수록, 식물체의 뿌리의 발생이 양호하게 된다. 한편으로는, 용기의 내부 용적은 식물체에 공급하는 수분·영양소의 저장량과 밀접하게 관련하기 때문에, 통상, 어느 정도 이상의 용기의 체적이 식물체의 육성에 필요하게 되어 있다.
일반적인 재배 농가에서의 상황에 관해서는 상술한 대로이지만, 오늘날에는 일반 가정에서도, 소위 「가정 채원(菜園)」등에서 여러 종류의 식물체 육성용의 용기가 사용되고 있다. 일반 가정에서는, 재배 농가와 달리 숙련된 경험 및 기술이 없기 때문에, 식물체의 적절한 육성은 재배 농가의 경우 보다도 한층 곤란하다.
본 발명의 목적은, 상기한 종래 기술에 있어서의 문제를 해결하는 것이 가능한 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 온도 등의 외적 환경 인자의 변화에 따라서, 식물체에 공급해야 할 수분량, 양분량, 또는 식물체 생장 조절 물질의 양 등을, 해당 식물체의 요구에 맞추어 적절하게 조절가능한 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 노지 재배나 시설내 재배에서의 성력화, 설비 비용 절감에 의해 생산성 향상을 가능하게 하는 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제를 사용하면서, 식물체를 효율적으로 재배하는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 종래의 식물체 육성용의 용기의 문제점을 해결한 식물체 육성용의 용기 내지 시트를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 식물체의 이식 작업의 자동화를 가능하게 하고, 또는 이식 작업시의 식물체 손상을 경감하는 것이 가능한 식물체 육성용의 용기 내지 시트를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 엄밀한 수분 등의 관리를 필수적으로 하지 않고서, 식물체의 뿌리 둘레 환경을 적합하게 제어하는 것이 가능한 용기 내지 시트를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 식물체의 발아 내지 생장에 필요한, 수분 및/또는 영양소를 저장하는 능력을 가지는 식물체 육성용의 용기 내지 시트를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 종래 기술의 결점을 해소한 식물체 육성 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 배양에서 재배까지 연속하여 사용가능한 지지체(내지 식재 재료)를 사용한 식물체 육성 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 조직 배양이나 포장 재배에 있어서 종자의 발아 내지는 발아후의 생장, 및 식물체의 육성에 적합하게 사용가능한, 식물체의 육성(이하에 있어서는, 「발아 내지는 발아후의 생장」을 포함하는 의미로 사용한다.)용의 용기 내지 시트, 식물체 재배용 지지체, 토양 개질제; 및 인공 배양에 사용한 겔 모양 지지체를 실질적으로 그대로 사용하여, 통기 비제한 환경하에서의 재배(예를 들면, 포장 재배)를 행하는 것이 가능한 식물체의 육성(본 명세서에 있어서, 「육성」이란 의미는 「발아 내지는 발아후의 생장」을 포함하는 의미로 사용한다.) 방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 식물체(이하에 있어서는, 「종자」를 포함하는 의미로 사용한다.)의 이식 작업을 용이하게 실시할 수 있고, 해당 식물체의 발아 내지 생장을 촉진시키는 것이 가능하고, 더구나 엄밀한 수분 관리 등의 필요성을 대폭 경감하는 것이 가능한 식물체의 육성용 용기 내지 시트;
식물체의 재배에 있어서 해당 식물체를 지지 내지 담지(擔持)하기 위해서 사용되는 식물체 재배용 지지체; 및, 식물체의 재배에 있어서, 다른 식물체 지지용 담체(예를 들면, 토양)와 조합되어, 해당 식물체를 지지 내지 담지하기 위해서 사용되는 토양 개질제(이러한 토양 개질제를 토양 등의 담체로 사용함에 의해, 해당 담체의 물리적, 화학적, 및/또는 미생물학적 성질을 개량 내지 개질하는 것이 가능하게 된다); 및,
배양에서 재배에 걸치는 연속적인 육성을 가능하게 하는 식물체 육성 방법; 특히, 용기내 배양으로부터 포장 재배로의 이행에 있어서, 해당 배양에 사용한 지지체(식재 재료)를 재배에 있어서도 그대로 사용 가능하게 하여, 이식 공정의 생략 내지 간략화, 뿌리의 물리적 손상의 회피, 재배 이행후의 식물체의 순조로운 생장을 가능하게 하는 연속 식물체 육성 방법에 관한 것이다.
본 명세서에 있어서, 식물체의 「배양」이란 식물체 육성계내로의 통기가 제어 내지 제한된 조건하(주로 용기내)에서 식물체를 발육 내지 증식시키는 것을 말한다; 「재배」란, 식물체 육성계내로의 통기가 제한되어 있지 않은 조건하(주로 온실내, 노지(露地) 등)에서 식물체를 발육 내지 증식시키는 것을 말한다(이러한 배양의 정의에 관해서는, 다케우치(竹內) 등 편저 「식물 조직 배양의 기술」 제1페이지(1983년) 아사쿠라쇼덴(朝倉書店); 야마다(山田) 등 편저 「이와나미(岩波) 생물학 사전」(제3판) 제1006페이지(1983년) 이와나미쇼덴(岩波書店)을 참조할 수가 있다).
도 1은 본 발명의 식물체 재배용 지지체의 사용 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 본 발명의 토양 개질제의 사용 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 3은 본 발명의 토양 개질제의 사용 방법의 다른 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 4는 본 발명의 토양 개질제의 사용 방법의 또 다른 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 5는 본 발명의 식물체 육성용 용기의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 6는 본 발명의 식물체 육성용 시트의 1 태양을 나타내는 모식 사시도이다.
도 7은 본 발명의 식물체 육성용 시트의 다른 태양을 나타내는 모식 사시도이다.
도 8A 내지 B는 본 발명의 식물체 육성용 시트의 다른 태양(파티션 모양)을 나타내는 모식 사시도이다.
도 9는 도 8A 내지 B의 태양의 파티션 모양으로 한 시트와, 다른 용기를 조합하여 사용하는 경우를 나타내는 모식 평면도이다.
도 10A 내지 B는, 하이드로 겔 형성성의 고분자를, 기재상에 단속적인 층 모양으로 배치하는 경우의 태양의 예를 나타내는 모식 평면도이다.
도 11A 내지 C는 본 발명에 있어서, 하이드로 겔 형성성의 고분자를 용기 내지 시트의 기재상에 배치하는 태양의 예를 나타내는 모식 단면도이다.
도 12는 겔 모양 지지체를 식물체 육성용 지지체로서 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 13은 겔 모양 지지체와 다공체와의 혼합물을 식물체 육성용 지지체로서 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 14는 식물체의 뿌리에 부착시킨 겔 모양 지지체를, 다공체와 함께 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 15는 다공체의 표면에 겔 모양 지지체를 배치하여 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 16은 겔 모양 지지체를 배양용 용기내에서 식물체 육성용 지지체로서 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 17은 겔 모양 지지체와 다공체와의 혼합물을, 배양용 용기내에서 식물체 육성용 지지체로서 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 18은 식물체의 뿌리에 부착시킨 겔 모양 지지체를, 다공체와 함께 배양용 용기내에서 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 19는 다공체의 표면에 겔 모양 지지체를 배치하고, 배양용 용기내에서 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 20은 겔 모양 지지체를 재배용 용기내에서 식물체 육성용 지지체로서 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 21은 겔 모양 지지체와 다공체와의 혼합물을, 재배용 용기내에서 식물체 육성용 지지체로서 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 22는 식물체의 뿌리에 부착된 겔 모양 지지체를, 다공체와 함께 재배용 용기내에서 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 23은 다공체의 표면에 겔 모양 지지체를 배치하고, 재배용 용기내에서 사용하는 방법의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 24는 실시예에서 사용한 온실내에서의 1일 평균 경시 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 25는 실시예에 있어서 제작한 본 발명의 식물체 육성용 용기를 나타내는 모식 단면도이다.
도 26은 실시예에 있어서 제작한 본 발명의 식물체 육성용 시트(파티션 모양)를 나타내는 모식 사시도이다.
도 27는 도 26의 파티션 모양 시트의 하나의 네모 칸을, 위에서 본 경우의 모식 평면도이다.
도 28은 도 25의 식물체 육성용 용기에, 지지체 및 식물체를 배치하여 수분을 공급한 경우의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 29는 실시예에서 생장시킨 난의 모종의 뿌리부의 단면을 나타내는 확대 현미경 사진(배율:×100배)이다.
도 30은 비교예에서 생장시킨 난의 모종의 뿌리부의 단면을 나타내는 확대 현미경 사진(배율:×100배)이다.
도 31는 배양액의 공급/배출구, 및 공기 유통을 위한 필터부를 설치한 식물체 육성용 용기의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
도 32는 도 31의 필터부상에 밀봉재를 배치한 식물체 육성용 용기의 1 태양을 나타내는 모식 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최량의 양태
이하, 필요에 따라서 도면을 참조하면서, 본 발명을 상세히 설명한다.
(통기성)
본 발명에 있어서의 식물체 육성계의 통기성은, 해당 육성계로부터의 「수분 증발율」에 의해 적합하게 평가하는 것이 가능하다. 본 명세서에 있어서는, 이하에 의해 측정되는 「수분 증발율」이 24시간당 3% 이하(또는 2% 이하, 특히 1% 이하)의 식물체 육성계를 「통기 제한 조건(내지 배양계)」이라고 한다. 이 「통기 제한 조건」은, 소위 폐쇄계 및 반폐쇄계의 어느것이나 포함된다.
한편, 해당 「수분 증발율」이 24시간당 3%를 넘는(또는 5% 이상, 특히 10% 이상의) 식물체 육성계를 「통기 비제한 조건(내지 개방계)」이라고 한다.
<수분 증발율의 측정 방법>
식물체 육성계를 구성하는 고체 성분(예를 들면, 후술하는 실시예 3의 계에서는, 플랜트 박스 및 건조 고분자, 중량: W1(g))을, 정밀한 저울(예를 들면, 주식회사시마즈세사쿠쇼제(島津製作所)의 전자 천평, 상품명: LIBROR-EB-3200D)로 측정한다. 이어서, 해당 고체 성분에 액체 성분(실시예 3의 계에서는, 하이포넥스 배양액)을 가하여, 전체의 중량(W2)을 동일하게 정밀한 저울로 측정한다. 상기의 액체 성분의 정밀한 중량은 (X=W2-W1)으로서 계산한다. 식물체를 상기 육성계로 이식한 후, 해당 식물체, 고체 성분 및 액체 성분을 모두 포함시킨 육성계 전체의 중량 Y를 동일하게 정밀한 저울로 측정한다.
상기 전체의 중량 Y를 평량한 후, 통기성을 평가해야 할 식물체 육성계 전체를 25℃, 습도 30%의 환경하에서 소정 시간 방치한 후의 해당 육성계 전체의 중량 Z(예를 들면, 1일(24시간)후의 Zd, 1주간(7일간)후의 중량 Zw, 및/또는 1개월(30일간)후의 중량 Zm)을 측정한다. 이렇게 하여 구한 중량 Z를 사용하여 하기의 계산식에 의해 수분 증발율을 구한다.
수분 증발율(%/24 시간)=100×(Y-Zd)/X,
수분 증발율(%/24 시간)=100×(Y-Zw)/(X×7), 또는,
수분 증발율(%/24 시간)= 100×(Y-Zm)/(X×30)
(하이드로 겔 형성성의 고분자)
본 발명의 용기 내부에 배치되는 「하이드로 겔 형성성의 고분자」란, 가교(crosslinking) 구조 내지 망목 구조를 가지며, 해당 구조에 근거하여 그 내부에 물을 보존함에 의해, 하이드로 겔을 형성가능하게 하는 성질을 가지는 고분자를 말한다. 또한, 「하이드로 겔」이란, 고분자로 이루어지는 가교 내지 망목 구조와, 해당 구조 중에 지지 내지 보존된 (분산 액체인) 물을 적어도 포함하는 겔을 말한다.
가교 내지 망목 구조중에 보존된 「분산 액체」는, 물을 주요 성분으로서 포함하는 액체이면, 특히 제한되지 않는다. 보다 구체적으로는 예를 들면, 분산 액체는, 물 자체라도 좋고, 또한 수용액, 및/또는 함수 액체(예를 들면, 물과 1가 내지 다가 알콜 등의 혼합 액체)의 어느것이라도 좋다.
본 발명에 있어서는 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자로서, 수용성 또는 친수성의 고분자 화합물을 가교하여 얻어진 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 가교된 고분자는, 수용액 중에서 물을 흡수하여, 팽윤은 하지만 용해되지 않는다고 하는 성질을 가지고 있다. 상기한 수용성 또는 친수성의 고분자 화합물의 종류, 및/또는 가교율을 변화시킴에 따라, 후술하는 평형 흡수율을 변화시키는 것이 가능하다.
(수용성 또는 친수성 고분자 화합물)
본 발명에 있어서 지지체를 구성하는 하이드로 겔을 제공하게 되는 수용성 또는 친수성 고분자 화합물로서는, 메틸셀룰로스, 덱스트란, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리비닐알콜, 폴리N-비닐피롤리돈, 폴리비닐피리딘, 폴리아크릴아미드, 폴리메타크릴아미드, 폴리N-메틸아크릴아미드, 폴리하이드록시메틸아크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리비닐설폰산, 폴리스티렌설폰산 및 이들의 염, 폴리N, N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 폴리N, N-디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 폴리N, N-디메틸아미노프로필아크릴아미드 및 이들의 염 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자를 구성하는 고분자로서, 물에 대한 용해도 온도 계수가 음이거나, 및/또는 LCST(하한 임계 공용(共溶) 온도, Lower Critical Solution Temperature)를 가지는 고분자 화합물을, 또한 화학 가교하여 이루어지는 것이, 특히 바람직하게 사용가능하다. 여기서, LCST란, 고분자가 온도의 상승에 따라 수용성에서 소수성으로 변화하는 과정에서, 해당 고분자가 최종적으로 물에 불용화하여 침전하는 온도를 말한다. 이 때의 수용성-소수성 변화의 현상은, 온도에 대하여 가역적이다(Haskins, M., et al., J. Macromol. Sci. Chem.A2(8); 1441, 1968).
상기 「LCST를 가지는 고분자 화합물」로서는 폴리-N-이소프로필아크릴아미드(PNIPAAm)를 전형적인 예로서 들 수 있다. 이 PNIPAAm의 수용액에 있어서는, 저온 영역에서는 PNIPAAm 분자와 물 분자와의 사이에 수소 결합에 의한 수화물(옥소늄하이드록시드)이 형성되기 때문에, 해당 PNIPAAm은 수용성을 나타낸다. 한편, 고온 영역에서는 상기 PNIPAAm 분자-물 분자 사이의 수소 결합이 약해져, 상기 수화물이 분해하여 탈수화하는 경향을 나타내기 때문에, PNIPAAm 분자는 소수성으로 변화한다.
상기의 「LCST를 가지는 고분자 화합물」에 화학 가교를 부여하면, 수용액중에서 해당 LCST보다 낮은 온도라도 용해하는 일이 없이 팽윤한다. 이러한 팽윤 상태에서 온도를 높이면, 해당 고분자 화합물은 소수성으로 변화하여 가기 때문에, 팽윤한 해당 가교체(하이드로 겔)로부터 물이 분리된다.
상술한 것같이, 상기 하이드로 겔의 평형 흡수율은, 온도의 상승과 함께 현저하게 감소하는 경향을 가지고, 또한 이 평형 흡수율의 온도 변화는 가역적이다. 따라서, 본 발명에 있어서 해당 하이드로 겔 형성성의 고분자를 용기내에 배치하여 사용한 경우, 해당 하이드로 겔중에 존재하는 물(경우에 따라서는, 이러한 물에 용해되어 있는 상태에 있는 영양소, 및/또는, 식물체 생장 조절 물질 등)은, 온도의 상승과 함께 하이드로 겔로부터 해당 겔의 외부로(내지는 후술하는 다공체, 토양 등의 다른 담체 중으로) 압출되게 된다. 한편, 온도가 저하하면, 물은 겔 외부(내지는 다공체, 토양 등의 다른 담체 중)로부터 다시 해당 하이드로 겔 중으로 흡입된다.
본 발명의 용기를 구성하는 하이드로 겔 형성성 고분자의 LCST는 0℃ 이상 70℃ 이하(또는 10℃ 이상 50℃ 이하)인 것이 바람직하다. 이 LCST가 0℃보다 낮은 경우에는, 저온 환경하(예를 들면, 온도 10℃ 이하의 환경하)에서의 하이드로 겔 형성성 고분자의 수분 보존성이 저하하기 쉽다. 한편, LCST이 70℃를 넘으면, 고온 환경하(예를 들면, 온도 30℃ 이상의 환경하)에서의 하이드로 겔 형성성 고분자의 수분의 방출성이 저하하기 쉽다.
(평형 흡수율)
<평형 흡수율 Ea의 측정>
하이드로 겔 형성성 고분자를, 소정의 온도에서, 매우 과다한 물(이온교환수)속에 적어도 3일간 침지하여, 충분히 팽윤시켜 해당 고분자의 팽윤이 평형에 달한 후, 하이드로 겔(즉, 고분자+물)의 중량(W)을 측정한다(이 「팽윤의 평형」에 관해서는, 예를 들면 문헌[참조: T.Tanaka, et al., Phys. Rev. Lett.,55,2455(1985)]를 참조할 수 있다).
다음에, 해당 하이드로 겔을 100℃에서 적어도 3일간 진공 건조시킨 후, 건조 하이드로 겔(즉, 고분자)의 중량(P)을 측정한다. 이렇게 하여 측정된 2개의 중량(W 및 P)에 근거하여, 평형 흡수율 Ea는 하기의 수학식에 의해서 정의된다.
평형 흡수율(Ea)=((W-P)/P}×100(%)
(평형 흡수율 Ea의 온도 의존성 및 염 농도 의존성)
본 발명에 사용하는 하이드로 겔 형성성의 고분자에 있어서는, 저온 환경하에서의 하이드로 겔 형성성의 고분자의 수분 보존성의 점에서는, 저온시(5℃)에 있어서의 평형 흡수율(EL)은, 1,000% 이상 정도, 또는 3,000% 이상 정도, 특히 5,000% 이상 정도(예를 들면, 5,000 내지 100,000% 정도)인 것이 바람직하다. 한편, 해당 고분자의 고온 환경하에 있어서의 수분 방출성의 점에서는, 해당 고분자의 고온시(50℃)에 있어서의 평형 흡수율(EH)은, 6,000% 이하 정도, 또는 3,000% 이하 정도, 특히 1,000% 이하 정도(예를 들면, 1,000 내지 500% 정도)인 것이 바람직하다.
상기 고분자의 수분보존성-수분 흡수성의 균형의 관점에서는, 고온 및 저온시에 있어서의 이들의 평형 흡수율의 비(EL/EH)는, 2이상 정도, 또는 5이상 정도, 특히 10이상 정도(예를 들면, 10 내지 200 정도)인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 하이드로 겔 형성성의 고분자는, 평형 흡수율의 염 농도 의존성이 일반의 고흡수성 중합체(예를 들면, 아크릴산 나트륨계 중합체가 가교된 것)과 비교하여 작다. 보다 구체적으로는, 본 발명에 사용하는 하이드로 겔 형성성 고분자에 있어서는, 15℃에 있어서, NaCl 농도 0%(이온교환수)에 있어서의 평형 흡수율 Ea를 EN으로 하고, NaCl 농도 3중량%에 있어서의 평형 흡수율 Ea를 Es로 한 경우, 이들의 평형 흡수율의 비(EN/ES)는, 20 이하인 것이 바람직하고, 10 이하(특히 5 이하)인 것이 더욱 바람직하다.
(LCST를 가지는 고분자)
본 발명에 있어서의 「LCST를 가지는 고분자 화합물」로서는, 폴리N-치환 아크릴아미드 유도체, 폴리N-치환 메타크릴아미드 유도체, 및 이들의 폴리N-치환 아크릴아미드 유도체/폴리N-치환 메타크릴아미드 공중합체, 폴리비닐메틸에테르, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드, 에테르화 메틸셀룰로스, 폴리비닐알콜 부분 아세트화물 등이, 필요에 따라서 각종의 공중합체 및/또는 혼합물로서 바람직하게 사용가능하다. 이들 중에서도, 폴리N-치환 아크릴아미드 유도체 또는 폴리N-치환 메타크릴아미드 유도체, 또는 N-치환 아크릴아미드 유도체/폴리N-치환 메타크릴아미드 공중합체가 본 발명에 있어서 특히 바람직하게 사용가능하다.
본 발명에 있어서 바람직하게 사용되는 고분자 화합물의 구체예를, 이하에 LCST가 낮은 순차로 열거한다.
폴리-N-아크릴로일피페리딘;
폴리-N-n-프로필메타크릴아미드;
폴리-N-이소프로필아크릴아미드;
폴리-N, N-디에틸아크릴아미드;
폴리-N-이소프로필메타크릴아미드;
폴리-N-사이클로프로필아크릴아미드;
폴리-N-아크릴로일피롤리딘;
폴리-N, N-에틸메틸아크릴아미드;
폴리-N-사이클로프로필메타크릴아미드;
폴리-N-에틸아크릴아미드;
상기의 고분자는 단독중합체(호모폴리머)라도 좋고, 또한 상기 중합체를 구성하는 단량체와 다른 단량체와의 공중합체라도 좋다. 이러한 공중합체를 구성하는 다른 단량체로서는, 친수성 단량체, 소수성 단량체의 어느것을 사용하는 것도 가능하다.
상기 친수성 단량체로서는, N-비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, 하이드록시에틸메타아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 하이드록시메틸메타크릴레이트, 하이드록시메틸아크릴레이트, 산성기를 가지는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 염, 비닐설폰산, 스티렌설폰산 등, 및 염기성기를 가지는 N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드 및 이들의 염 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 소수성 단량체로서는, 에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 글리딜메타크릴레이트 등의 아크릴레이트 유도체 및 메타크릴레이트 유도체, N-n-부틸메타크릴아미드 등의 N-치환 알킬메타크릴아미드 유도체, 염화 비닐, 아크릴로니트릴, 스티렌, 초산 비닐 등을 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
일반적으로는, 상기 고분자 화합물에 친수성 단량체를 공중합하는 것에 의해 LCST을 상승시키는 것이 가능하게 되고, 한편 소수성 단량체를 공중합하는 것에 의해 LCST를 하강시키는 것이 가능하게 된다.
상술한 LCST은, 본 발명의 하이드로 겔 형성성 고분자의 평형 흡수율의 온도 의존성을 결정하는 인자의 하나로서 받아들이는 것이 가능하다. 즉, 상기한 것같은 「공중합체 성분」을 선택함에 의해서도, LCST 내지 하이드로 겔 평형 흡수율의 온도에 대한 의존성을 조절할 수 있다.
(가교)
상기한 것같은 고분자 화합물에 가교 구조를 부여 내지 도입하는 방법으로서는, 해당 고분자 화합물을 제공하게 되는 단량체를 중합할 때에 가교 구조를 도입하는 방법과, 해당 단량체의 중합 종료후에 가교 구조를 도입하는 방법을 들 수 있지만, 본 발명에 있어서는, 이들중 어느 방법도 사용가능하다.
전자의 (단량체 중합시의 가교 도입) 방법은, 통상, 2관능성 단량체(또는 3이상의 관능기를 가지는 단량체)를 공중합하는 것에 의해 실시가능하다. 예를 들면, N,N-메틸렌비스아크릴아미드, 하이드록시에틸디메타크릴레이트, 디비닐벤젠 등의 2관능성 단량체를 바람직하게 사용할 수 있다.
후자의 (단량체 중합 종료후의 가교 도입) 방법은, 통상, 빛, 전자선, γ선 조사 등에 의해 분자간에 가교를 형성하는 것에 의해 실시가능하다.
또한, 이러한 후자의 방법은, 예를 들면, 고분자 화합물중의 관능기(예를 들면 아미노기)와 결합할 수 있는 관능기(예를 들면, 이소시아네이트기)를 분자내에 복수개 가지는 다관능성 분자를 가교제로서 사용하여, 해당 고분자 화합물을 가교시키는 것에 의해서도 실시가능하다.
본 발명에 있어서의 하이드로 겔 형성성 고분자의 평형 흡수율(특히 LCST보다 낮은 저온 영역에서의 평형 흡수율)은, 상기의 가교 구조, 특히 가교 밀도에 의존하여, 일반적으로 가교 밀도가 낮을수록 평형 흡수율이 커지는 경향이 있다. LCST보다 높은 고온 영역에서의 평형 흡수율에 대하여는, 가교 밀도의 영향 정도는 비교적 작은 경향이 있기 때문에, 가교 밀도가 낮을수록 평형 흡수율의 온도 의존성도 커지는 경향이 있다.
이러한 「가교 밀도」는 전자의 방법에 있어서는, 예를 들면, 2관능성 단량체의 공중합비를 바꾸는 것으로, 후자의 방법에 있어서는, 예를 들면, 빛, 전자선, γ선 등의 조사량을 바꾸는 것으로, 임의로 희망하는 정도로 제어하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서는, 가교 밀도는, 전체 단량체에 대한 분기점(分岐点)의 몰비로, 약 0.02mol% 내지 약 10mol%, 또는 약 0.05mol 내지 약 4mol%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 전자의 (중합시의 가교 도입) 방법에 의해 가교 구조를 도입하는 경우, 2관능성 단량체의 전체 단량체(해당 이관능성 단량체 자체를 포함한다)에 대한 공중합 중량비는, 약 0.03중량% 내지 약 3중량%(또는 약 0.05중량% 내지 약 1.5중량%)의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 가교 밀도가 약 10mol%를 넘는 경우에는, 본 발명의 하이드로 겔 형성성의 고분자의 평형 흡수율의 온도 의존성이 작게 되기 때문에, 본 발명의 하이드로 겔 형성성의 고분자의 흡수-물 방출의 효과가 작게 된다. 한편, 가교 밀도가 약 0.02mol% 미만의 경우에는, 해당 하이드로 겔 형성성의 고분자의 기계적 강도가 약해져, 취급이 곤란하게 됨과 동시에, 온도 변화에 따르는 팽윤, 수축 과정에서의 기계적 파손이 생길 가능성이 커진다.
상술한 것같은 가교 밀도(전체 단량체에 대한 분기점의 몰비)는, 예를 들면,13C-NMR(핵자기공명 흡수) 측정, IR(적외선 흡수 스펙트럼) 측정, 또는 원소 분석에 의해서 정량하는 것이 가능하다.
(하이드로 겔 내지 고분자의 형상)
본 발명의 용기내에 배치되는 하이드로 겔 내지 하이드로 겔 형성성 고분자의 형상은 특히 한정되지 않고, 식물체의 종류, 육성 방법 등에 따라서 적절하게 선택하는 것이 가능하다. 해당 하이드로 겔 내지 고분자의 형상은, 예를 들면 층상, 마이크로 비드상, 섬유상, 필름상, 부정형 등의 각종 형상을 취하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서의 하이드로 겔 내지 고분자의 크기도, 식물체의 종류, 재배 방법 등에 의해서 적절하게 선택하는 것이 가능하다. 온도 변화에 대한 해당 하이드로 겔 형성성의 고분자의 평형 흡수율의 변화 과정, 즉 팽윤 및 수축 과정의 온도에 대한 추종성을 높이는 관점에서는, 해당 하이드로 겔 내지 고분자의 단위 체적당의 표면적을 크게 하는, 즉 하이드로 겔 내지 고분자 1 물체(예를 들면, 1 과립)당의 크기를 작게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명에 있어서의 하이드로 겔 내지 고분자의 크기는, 건조시에 0.1㎛ 내지 1cm 정도의 범위인 것이 바람직하고, 1㎛ 내지 5 ㎜ 정도(특히 10㎛ 내지 1㎜ 정도)인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기한 하이드로 겔 내지 고분자의「건조시의 크기」란, 해당 하이드로 겔 내지 고분자의 최대 직경(최대 치수)의 평균값(적어도 10개 이상 계측한 값의 평균값)을 말한다. 보다 구체적으로는, 본 발명에 있어서는, 예를 들면 상기 하이드로 겔 내지 고분자의 형상에 대응하여, 이하의 크기를 「건조시의 크기」로서 사용할 수 있다.
마이크로 비드상: 입자 직경(평균 입자 직경)
섬유상: 각 섬유상 단편의 길이의 평균값
필름상, 부정형상: 각 단편의 최대 치수의 평균값
층상: 고분자 층의 두께
본 발명에 있어서는, 상기의 「최대값의 평균값」에 대신하여, 각 단편의 체적의 평균값(적어도 10개 이상 계측하였을 때의 평균값)과 같은 체적을 가지는 「구(球)」의 지름을 상기 하이드로 겔 내지 고분자의「건조시의 크기」로서 사용하여도 좋다.
(하이드로 겔/고분자의 성형 방법)
본 발명의 하이드로 겔 내지 고분자를 성형하는 방법은, 특히 제한되지 않고, 해당 하이드로 겔 내지 고분자의 희망하는 형상에 따라서, 통상의 고분자 화합물의 성형법를 사용할 수 있다.
가장 간편한 성형 방법으로서는, 수용성 또는 친수성 고분자 화합물을 제공하여야 되는 단량체, 상술한 다관능성 단량체(2관능성 단량체 등), 및 중합개시제를 수중에 용해하고, 열 또는 빛에 의하여 해당 단량체 등을 중합시켜 하이드로 겔 내지 고분자를 생성시키는 것이 가능하다. 해당 하이드로 겔 내지 고분자를 기계적으로 파쇄하여, 미반응 단량체, 잔존 개시제 등을 수세 등에 의해 제거한 후, 건조시킴에 의해, 본 발명의 용기 내지 시트를 구성하는 하이드로 겔 형성성 고분자를 얻을 수 있다.
또한, 수용성 또는 친수성 고분자 화합물을 제공하는 단량체가 액상인 경우에는, 해당 단량체 중에 다관능성 단량체 및 중합개시제를 첨가하고, 열 또는 빛에 의하여 해당 단량체를 벌크 중합(塊狀重合)시킨 후, 기계적으로 파쇄하여, 미반응 단량체 및 잔존 다관능성 단량체를 물로 추출하는 등의 방법에 의해 제거하고, 건조하는 것에 의해서도, 본 발명에 사용하는 하이드로 겔 내지 고분자를 얻을 수 있다.
한편, 마이크로 비드상의 하이드로 겔 내지 고분자를 얻는 경우에는, 유화중합법(乳化重合法), 현탁중합법(懸濁重合法), 침전중합법(沈澱重合法) 등을 사용하는 것이 가능하다. 본 발명에 있어서는, 입자 직경 제어의 관점에서 역상 현탁중합법이 특히 바람직하게 사용된다. 이러한 역상 현탁중합법에 있어서는, 단량체 및 생성 고분자를 용해하지 않는 유기 용매(예를 들면, 헥산 등의 포화 탄화수소)가 분산매로서 바람직하게 사용된다. 또한, 현탁 조제(助劑)로서 계면활성제(예를 들면, 솔비탄 지방산 에스테르 등의 비이온성 계면활성제)를 상기한 유기 용매와 함께 사용하여도 좋다.
얻어지는 마이크로 비드의 입자 직경은 첨가하는 계면활성제의 종류·양 또는 교반 속도 등에 의해 제어하는 것이 가능하다. 중합개시제로서는, 수용성 개시제, 비수용성 개시제의 어느것이나 사용가능하다.
본 발명에 있어서, 하이드로 겔 내지 고분자를 섬유상, 필름상 등으로 성형하는 경우에는, 예를 들면, 수용성 고분자 화합물의 수용액을, 마우스 피스(mouth piece) 등을 사용하여 물과 혼합하지 않은 유기 용매 중으로 압출시키고, 해당 고분자에 희망하는 형상을 부여한 후, 빛, 전자선, γ 선 등을 조사하는 것에 의해, 고분자에 가교 구조를 부여하는 방법을 사용하면 좋다. 또한, 예를 들면 상기 수용성 고분자 화합물을 유기 용매 또는 물에 용해하여, 솔벤트 캐스팅법에 의해 성형한 후, 빛, 전자선, γ 선 등을 조사하여, 해당 고분자에 가교 구조를 부여하여도 좋다.
(첨가제)
본 발명의 식물체 재배용 지지체, 토양 개질제, 용기 내지 시트를 구성하는 하이드로 겔 형성성 고분자의 가교 구조 중에는, 필요에 따라서, 적어도 물이 보존되어 하이드로 겔이 형성되어 있지만, 해당 하이드로 겔 내지 고분자 중에는, 필요에 따라서, 다른 첨가제를 첨가하여도 좋다. 이러한 목적으로 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 함유시키는 첨가제로서는, 통상의 노지 내지 시설내(온실 등)에서의 식물 재배에 있어서 통상 사용가능한 공지의 첨가제를, 특별한 제한없이 사용하는 것이 가능하다.
이러한 공지의 첨가제로서는, 각종의 식물용 영양소, 영양소 이외의 식물체의 재배에 관여하는 물질(식물체 생장 조절물질, 식물체 생장 촉진물질, 식물체 왜화제(矮化劑) 등), 또는 농약(제초제, 살충제, 살균제 등)을 들 수 있다.
(영양소)
필요에 따라서 본 발명의 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 함유시키는 것이 가능한 영양소로서는, N, P, K, Ca, Mg, S 등의 다량 원소, 및/또는 Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Cl, Si 등의 미량 원소를 들 수 있다.
상기의 원소가 포함되는 무기 영양소 또는 유기 영양소를 본 발명의 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 함유시킨 경우, 온도 상승과 함께 식물체의 요구성이 높게 되는 해당 영양소를 해당 하이드로 겔 내지 고분자의 외부(예를 들면, 토양 중 등)로 방출하고, 한편 해당 요구성이 낮게 되는 저온시에는 해당 영양소가 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 저장되기 때문에, 영양소의 지속성을 현저하게 개선하는 것이 가능하게 된다.
이들 영양소를 해당 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 함유시키는 방법으로서는, 예를 들면 요소, 질산 칼슘, 질산 칼륨, 인산 제2수소 칼륨, 황산 마그네슘, 황산 제1철 등의 수용액을 LCST보다 낮은 온도로 냉각하고, 해당 수용액중에 건조한 상기 하이드로 겔 내지 고분자 자체를 침지하여 팽윤시켜, 결과로서 생성된 하이드로 겔 내지 고분자중에 희망하는 영양소를 흡수시키는 방법 등을 들 수 있다.
(식물 성장 물질 등)
상기한 영양소 이외의 식물체의 재배에 관여하는 물질로서, 식물체 생장조절물질, 식물체 생장 촉진물질, 식물체 왜화제 등, 또는 농약(제초제, 살충제, 살균제 등)을 가지며, 필요에 따라서 상기 하이드로 겔 내지 고분자중에 함유시켜도 좋다.
일반적으로, 고온 다습한 조건하의 작물 재배는 경부 도장(莖部徒長), 또는 분지(分枝)·개화 불량 등의 현상을 야기하여, 농산물로서의 가치를 저하시키는 원인이 되기 쉽다. 또한, 품종 특성에 따라서도 이러한 가치 저하의 문제점이 생기는 경우가 있다. 이러한 경우, 줄기 등의 신장을 억제하여 분지나 개화를 촉진하는 효과를 가지는 왜화제를 필요에 따라 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 왜화제를 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 함유시킨 경우, 해당 하이드로 겔 내지 고분자를 구성 요소로서 포함하는 본 발명의 식물체 재배용 지지체, 토양 개질제, 용기 내지 시트는, 고온시에 해당 용기 내지 시트로부터 왜화제를 외부(예를 들면, 토양 중 등)로 방출하여, 식물체의 경부 신장을 억제한다. 한편, 왜화제의 요구성이 낮게 되는 저온시에는, 해당 왜화제는 해당 하이드로 겔 내지 고분자로부터 방출되지 않아, 왜화제의 효과의 지속성이 현저하게 개선된다.
일반적으로, 제초제의 필요성도 고온시에는 저온시와 비교하여 높다. 따라서, 제초제를 본 발명의 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 함유시킨 경우, 상기와 같은 저장-방출의 기작에 근거하여, 해당 제초제의 효과, 및 그 지속성이 현저하게 개선된다.
(첨가제의 함유 방법)
상기한 각종 첨가제를 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 함유시키는 방법으로는, 해당 첨가제의 수용액 중에, 고분자의 LCST보다 충분히 낮은 온도에서, 해당 고분자를 침지하여 상기 수용액을 흡수시켜, 하이드로 겔 내지 고분자를 생성시키는 방법을 들 수 있다. 또한, 예를 들면 이나벤피드, 우니코나졸과 같이 물에의 용해도가 현저하게 낮은 생장 조절물질(왜화제 등)을 사용하는 경우에는, 해당 생장 조절물질이 가용성이며 또한 하이드로 겔 내지 고분자가 팽윤하는 유기 용매를 사용하여, 해당 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 해당 생장 조절물질를 실용적인 농도로 함유시키는 것도 가능하다.
(식물체 재배용 지지체의 사용 방법)
본 발명의 식물체 재배용 지지체는 상기한 하이드로 겔 내지 고분자로 이루어지고, 일반적으로 식물체의 재배에 사용되는 온도의 범위(예를 들면, 15 내지 35℃ 정도의 범위)내에서 겔 구조에 근거하는 적절한 「경도」 내지 형상 보존성을 가지는 것이 가능하다. 보다 구체적으로는 예를 들면, 도 1의 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 토양 또는 다른 재배용 담체를 병용하는 일없이, 적절하게 용기(1)의 내부에 배치한 본 발명의 식물체 재배용 지지체(2)를 단독 내지 단일체로 사용하여 식물체(3)를 재배하면 좋다.
(토양 개질제의 사용 방법)
한편, 식물체 재배의 용이성 내지 재배 비용 등을 고려하여, 상기한 하이드로 겔 내지 고분자를 토양 개질제로서 사용하여도 좋다. 이러한 경우에는, 본 발명의 토양 개질제를 다른 식물체 재배용 담체에 적절하게 첨가하여 사용하면 좋다. 보다 구체적으로 예를 들면, 도 2의 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 토양 개질제(2a)를 다른 식물재배용 담체(토양 등: 5)에 대하여 대략 균일하게 첨가하여 식물체 지지체(4)로 하고, 이렇게 하여 얻은 식물체 지지체(4)를 적절하게 용기(1)의 내부에 배치하여 식물체(3)를 재배하면 좋다.
상기한 것같이 본 발명의 토양 개질제와 병용가능한 「기타 식물체 재배용 담체」의 종류, 사용 비율 등은 특히 제한되지 않는다. 이러한 식물체 재배용 담체로서는, 예를 들면, 토양 또는 자갈, 모래, 속돌, 탄화물, 토탄, 버미큘라이트, 나무껍질, 펄라이트, 제올라이트, 암면(岩綿), 스폰지, 물이끼, 야자껍질, 클립토모스 등을 단독으로, 또는 필요에 따라서 2종 이상 혼합하여 바람직하게 사용가능하다.
본 발명의 토양 개질제를 사용하여 식물체를 재배하는 경우에는, 상기한 토양 등으로 이루어지는 「기타 식물체 재배용 담체」에 대하여, 본 발명의 하이드로 겔 내지 고분자로 이루어지는 토양 개질제를, 혼합 비율이 건조시의 중량 퍼센트로 0.1 내지 10중량% 정도(또는 0.3 내지 3중량% 정도)가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다.
또한, 식물체(3)를 토양 등의 통상의 식물체 재배용 담체에 이식할 때에, 도 3의 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 해당 식물체(3)의 뿌리(3a)에 본 발명의 토양 개질제(2a)를 물리적으로 부착시킨 후, 상기한 식물체 재배용 담체(토양 등: 5) 중에 매식하여(뿌리(3a)를 식물체 재배용 담체(5) 중에 묻는다) 재배하여도 좋다.
또는, 도 4의 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 통상의 식물체 재배용 담체(토양 등: 5)에 식물체(3)를 매식한 후, 본 발명의 토양 개질제(2a)를 살포하여 재배를 하여도 좋다.
(식물체)
본 발명의 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제를 적용가능한 식물체는, 노지 재배 내지 시설(온실 등)내 재배가 가능하면 특히 제한되지 않고, 식물체(예를 들면, 모종)에서도, 식물체의 일부(예를 들면, 줄기)라도 좋다. 노지 재배 내지 시설(온실 등)내 재배시의 효율 내지 수율의 경우의 점에서는, 배양실(통상은 무균적 조건하)에서 어느정도 생장시킨 식물체를, 본 발명의 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제를 사용한 재배에 적용하는 것이 바람직하다.
(재배 조건)
본 발명의 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제는, 「배양」조건하에서 사용하는 것도 가능하지만, 오히려 「재배」조건하에서 바람직하게 사용가능하다.
본 명세서에 있어서, 식물체의 「배양」에 있어서는, 통상, 시험관내(in vitro), 무균적 조건하에서, 식물체의 일부 내지 전부를, 육성, 재생 내지 계대하는 일이 많다(이러한 「배양」의 1 태양에 관해서는, 예를 들면, 농학대사전 편집위원회편 「농학대사전」, 1024페이지(1991년), 료겐도우(養賢堂)을 참조할 수 있다). 이 「배양」은, 식물체 생장 조건이 실질적으로 일정(예를 들면, 온도 25℃, 조도 3000룩스, 16 hr 일장)하게 보존된 배양실내에서 행하여지는 경우가 많다.
한편, 식물체의 「재배」에 있어서는, 통상, 비무균적 조건하에서, 식물체의 일부 내지 전부를 생장시키는 일이 많다. 이 「재배」에 있어서는, 통상, 외적 환경 인자(온도, 습도, 일사량, 광강도 등)의 변동에 의해서 식물체의 생장 조건이 변동한다.
또한, 식물의 순화 등을 목적으로 하여, 「배양」조건을 「재배」조건에 가까이 하는(예를 들면, 주야의 온도차가 있는 온실이나, 주간 25℃, 야간 19℃, 온도 차이 6℃로 설정한 배양실 등을 사용하는) 경우가 있다. 또한, 「재배」조건을 식물에 대하여 바람직하게 제어하기 위해서, 「배양」조건에 근접하는(예를 들면, 배양실내에서의 비무균적 상태에서의 용기 재배) 경우도 있다.
본 발명의 「재배」에 있어서는, 비무균적 조건하에서 식물체를 생장시키는 한, 식물체를 수용해야 할 용기, 재배 장소 등의 다른 조건의 여하를 묻지 않는다. 보다 구체적으로 예를 들면, 재배용의 용기의 형상은 특히 제한되지 않고, 포트 등의 공지의 형상의 용기를 적절히 사용하는 것이 가능하다. 해당 용기를 구성하는 재료도 특히 제한되지 않고, 종이, 플라스틱, 도자기, 유리 등의 공지의 재료를 적절히 사용하는 것이 가능하다. 재배 장소도 특히 제한되지 않고, 노지 등의 개방계(open-air)의 장소; 온실, 식물 공장, 배양실을 비롯한 시설 등을 적절히 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제는, 상술한 것같이 무균적 조건하 및 비무균적 조건하에서 공통하여 사용하는 것도 가능하기 때문에, 본 발명의 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제를 사용한 경우, 식물체의 배양에서 재배까지를 공통의 재배용 지지체 내지 토양 개질제를 사용하여 실시하는 것도 가능하게 된다. 이와 같이 공통의 재배용 지지체 내지 토양 개질제를 사용하는 배양에서 재배로의 이식의 조작에 있어서는, 필요에 따라서, 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 보존 내지 함유시켜야 되는 매체(수분, 및/또는, 다른 영양소 등의 성분)의 전부 또는 일부를, (하이드로 겔 형성성 고분자 자체를 식물체에 부착시킨 채로) 해당 하이드로 겔 형성성 고분자의 상기한 온도 감응성을 이용하여 교환하는 것이 가능하기 때문에, 해당 이식에 있어서의 식물체 내지 그 일부(예를 들면, 뿌리)의 손상을 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.
(용기/시트의 형상 및 재질)
상술한 「가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자」가 그 내부에 배치되어 있는 한, 본 발명의 식물체 육성용 용기의 형상은 특히 제한되지 않고, 종래부터 공지의 형상, 예를 들면, 화분상, 포트상, 장식용기상, 트레이상 등의 각종 형상으로 하는 것이 가능하다.
본 발명의 육성용 용기의 1 태양(화분형)을 도 5의 모식 단면도에 나타낸다. 도 5를 참조하여, 저부(底部: 11a)와 측벽부(11b)를 가지는 화분형 용기(11)의 내부에, 「가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자」로 이루어지는 층(12)이 배치되어 있다. 이 저부(11a) 또는 측벽부(11b)에는, 필요에 따라서, 하나 이상의 구멍(도시하지 않고)이 설치되고 있어도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
마찬가지로, 상술한 「가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자」가 그 표면의 적어도 일부의 표면상에 배치되어 있는 한, 본 발명의 식물체 시트의 형상은 특히 제한되지 않고, 종래부터 공지된 각종 형상을 취하는 것이 가능하다.
본 발명의 육성용 시트의 1 태양을 도 6의 모식 단면도에 나타낸다. 도 6을 참조하여, 시트 기재(21a)의 한편의 표면 위에, 「가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자」로 이루어지는 층(12a)이 배치되어 있다. 이 시트 기재(21a)의 고분자층(12a) 배치면과 반대측의 면(이면)에는, 필요에 따라서, 점착제 내지 접착제 층(13)(카복시메틸셀룰로스(CMC) 등으로 이루어진다)이 설치되어 있어도 좋다. 또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 점착제/접착제의 층(13)상에는, 필요에 따라서, 이형성(離型性)을 가지는 시트(14)가 배치되어 있어도 좋다. 이 도 7에 나타낸 것같은 태양의 시트(21)를 사용한 경우에는, 이형성 시트(14)를 벗기고 나서 해당 시트(21)를 종래의 용기(도시하지 않음)내에 배치하는 것에 의해, 해당 종래 용기의 희망하는 위치에 시트(21)를 배치하는 것이 용이하게 된다.
본 발명의 시트는, 필요에 따라서, 파티션(가운데 칸막이)의 형상으로 하여도 좋다.
도 8A 내지 B의 모식 사시도에, 파티션 형상으로 한 본 발명의 시트의 태양의 예를 제시한다. 도 8A는 단일 셀형(연장부 부착)의 파티션 형상의 예를 나타내고, 도 8B는 4-셀형의 파티션 형상의 예를 나타낸다. 이들의 파티션에 의해서 형성되어야 하는 「셀」의 수는 특히 제한되지 않지만, 재배 면적의 유효 이용 내지 효율의 점에서는 1 내지 10000개 정도(또는, 10 내지 1000개 정도)인 것이 바람직하다. 이들의 파티션형의 본 발명의 시트(22)에 있어서는, 「가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자」로 이루어지는 층(도시하지 않음)은 해당 파티션의 식물체를 배치해야 할 측의 표면(15)의 적어도 일부에 배치된다.
도 9의 모식 평면도에 나타내는 바와 같이, 파티션 형상으로 한 본 발명의 시트(22)를 「다른 용기(16)」(종래의 용기라도 좋다)와 조합하여 사용한 경우, 해당 시트(22)와 「다른 용기(16)」와의 착탈을 이용하는 것에 의해, 식물체 이식시의 「꺼냄」이 대단히 용이하게 된다. 즉, 생장시킨 식물체(도시하지 않음)를 용기(6) 내지 시트(12)로부터 꺼낼 때에, 미리 용기(6)로부터 파티션(22)을 빼내는 것에 의해, 식물체의「꺼냄」이 대단히 용이하게 된다. 상기 「다른 용기(16)」는, 종래의 용기라도 좋고, 또한 필요에 따라서, 그 내부에 「하이드로 겔 형성성의 고분자」의 층(12)이 배치된 식물체 육성용 용기(즉, 본 발명의 용기)라도 좋다.
본 발명의 용기 내지 시트의 재질도 특히 제한되지 않고, 종래부터 공지된 재질, 예를 들면, 세라믹 내지 도기(초벌구이 등), 금속, 목재, 플라스틱, 종이 등의 각종 재질을 적절히 사용하는 것이 가능하다.
(고분자의 배치의 태양)
본 발명에 있어서는, 하이드로 겔 형성성의 고분자가 육성용 용기내에 배치되어 있는 한, 그 위치, 면적, 형상(예를 들면, 연속한 층이거나 단속적인 층이거나), 배치의 수단은 특히 제한되지 않는다.
상기 고분자의 용기내에서의 배치의 위치는, 예를 들면, 용기의 저면(11a) 내지 측면(11b: 도 5)의 어느쪽이라도 좋지만, 해당 고분자의 팽윤에 의한 식물체의 보존을 용이하게 하는 점에서 해당 고분자는 용기의 측면(11b)에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 하이드로 겔 형성성의 고분자의 기능을 효율적으로 발휘시키는 관점에서는, 용기의 내표면의 면적(또는, 시트의 한편의 표면의 면적)을 Sa로 하고 하이드로 겔 형성성의 고분자가 배치된 면적을 Sp로 한 경우, 이들의 면적의 비(Sp/Sa)×100는 약 10% 이상인 것이 바람직하고, 또는 약 50% 이상(특히 약 70% 이상)인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 하이드로 겔 형성성의 고분자의 층(12 내지 12a)은 연속한 층이라도 좋고, 또한 단속적인 층이라도 좋다. 이러한 단속적인 층은 스크린 인쇄 등의 임의의 수단에 의해 용이하게 형성가능하다. 단속적인 층으로 하는 경우, 그 평면 형상은 도 10A에 나타내는 바와 같은 격자 모양(네모진 반점이 가로, 세로로 규칙적으로 배열된 모양), 도 10B에 나타내는 바와 같은 반점 모양 등의 임의의 형상으로 할 수 있다.
하이드로 겔 형성성의 고분자의 층(12 내지 12a)을 용기 내지 시트의 기재(11)상에 배치하는 경우, 그 배치의 태양은 특히 제한되지 않는다. 해당 배치의 용이성의 관점에서는, 예를 들면, 기재(11)상에 직접적으로 고분자 층(12)을 배치하는 태양(도 11A), 기재(11)상에 배치한 점착제 내지 접착제의 층(17)의 위에 고분자 층(12)을 배치하는 태양(도 11B), 기재(1)상에 배치한 점착제 내지 접착제의 층(17)의 위에 입자상, 부정형상 등의 임의의 형상으로 만든 고분자(12)를 배치하는 태양(도 11C)의 어느것이나 바람직하게 사용된다. 상기한 도 11A의 태양에 있어서, 고분자 층(12)의 기재(11)에 대한 접착성을 부여 내지 증강하는 점에서는, 필요에 따라서, 하이드로 겔 형성성의 고분자를 점착제 내지 접착제에 혼합 내지 분산한 후에, 상기 고분자 층(12)으로 하여도 좋다. 이 경우, 하이드로 겔 형성성의 고분자 10중량부에 대하여, 점착제 내지 접착제를 0.01 내지 10중량부 정도(또는 0.1 내지 2중량부 정도) 사용하는 것이 바람직하다.
상기 「점착제 내지 접착제」로서는 공지의 접착제, 점착제 등을 특히 제한없이 사용할 수 있지만, 해당 물질은 재배하는 식물에 대하여 실질적으로 무독성이거나, 또는 저독성인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 접착제·점착제의 구체예로서, 예를 들면, 고무 내지 라텍스계(천연고무계, 이소프렌 라텍스계 등), 아크릴수지계(아크릴계, 시아노아크릴레이트계 등), 에폭시수지계, 우레탄수지계, 단백질계(대두단백질계, 글루텐계 등), 전분계(전분계, 덱스트린계), 셀룰로스계(CMC계, 니트로셀룰로스계 등)의 접착제 내지 점착제를 들 수 있다.
상기한 용기 내지 시트의 어느쪽의 태양에 있어서도, 하이드로 겔 형성성의 고분자의 기능을 효율적으로 발휘시키는 관점에서는, 용기의 내표면의 면적(또는, 시트의 한편의 표면의 면적)을 Sa로 하고 배치된 하이드로 겔 형성성의 고분자의 중량을 Mp로 한 경우, 해당 고분자의 도포량(Mp/Sa)는 0.0001g/㎠(0.1 ㎎/㎠) 이상인 것이 바람직하고, 또는 0.001g/㎠(1㎎/㎠) 내지 0.2g/㎠ 정도(특히 0.002g/㎠(2㎎/㎠) 내지 0.1g/㎠ 정도)인 것이 바람직하다.
(식물체 육성용 용기 내지 시트의 제조 방법)
하이드로 겔이 기재 표면에 고정된 성형물(용기 내지 시트)을 제조하는 방법은 특히 제한되지 않지만, 예를 들면, 이하의 2개의 방법중 어느것인가를 바람직하게 사용가능하다.
제1의 방법은, 기재가 되는 재료를 미리 포트나, 장식용기 등의 용기 내지 시트의 형상으로 성형한 후, 해당 성형물의 내표면이 되어야 하는 면에, 접착제, 점착제 등의 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 고정하는 기능을 가지는 물질을 도포하고, 이렇게 하여 도포된 물질의 위에 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 고정하는 방법이다.
제2의 방법은, 기재가 되는 재료의 시트 또는 필름 표면에, 접착제, 점착제 등의 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 고정하는 기능을 가지는 물질을 도포하고, 이렇게 하여 도포한 물질의 위에 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 고정한 후, 압공성형법(壓空成型法) 등에 의해 포트나 장식용기 등의 형상으로 성형하는 방법이다.
상기한 제1의 방법을 사용한 경우에는, 사출성형법, 압공성형법, 블로성형법 등의 각종 성형 방법에 의해, 기재가 되는 재료를 포트나 장식용기 등의 형상으로 성형할 수 있다. 성형물의 내표면에 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 고정하기 위한 물질은, 일반적으로 시판되고 있는 접착제, 점착제 등을 특히 제한없이 사용할 수 있지만, 해당 물질은 재배하는 식물에 대하여 실질적으로 무독하거나, 또는 저독성의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 접착제·점착제의 구체예로서, 예를 들면, 고무계, 라텍스계, 아크릴수지계, 에폭시수지계, 우레탄수지계, 단백질계, 전분계, 셀룰로스계의 접착제 내지 점착제를 들 수 있다.
이들 접착제·점착제는 분무, 캐스트, 딥(dip)법 등에 의해 상기 성형물의 내표면에 도포하고, 이렇게 하여 도포한 접착제·점착제의 위에 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 고정할 수 있다. 또한, 상기 접착제, 점착제 등에 대신하여, 상기 점착제 등이 미리 도포되어 이루어지는 양면 테이프를 상기 성형물의 내표면에 붙이고, 이 위에 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 고정하여도 좋다.
상기 제1의 방법에서는, 사출성형법 등에 의해 기재가 되는 재료를 포트나, 장식용기 등의 형상으로 성형한 후, 열가소성 탄성중합체 등으로 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 분산한 재료를 이색(二色) 성형법에 의해 해당 성형물의 내면에 사출성형함에 의해, 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 기재 성형물의 내면에 고정하는 것도 가능하다.
한편, 상기 제2의 방법에서는, 상기 접착제, 점착제 등의 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 고정할 수 있는 물질을 분무, 캐스트법 등에 의해 기재가 되는 재료의 시트 또는 필름 표면에 도포하거나, 또는 상기 양면 테이프를 붙이고, 이 위에 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 고정한 후, 압공성형법 등에 의해 기재를 성형할 수 있다. 또한, 열가소성 탄성중합체 등에 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 분산한 재료를 기재가 되는 재료와 동시에 다층압출법에 의해 다층시트 또는 다층 필름으로 성형하고, 하이드로 겔 형성성의 고분자 내지 하이드로 겔을 기재 시트 또는 기재 필름상에 고정하고, 그 다음 압공성형법 등에 의해 기재를 성형하여도 좋다.
(식물체 육성의 용기 내지 시트의 사용 방법)
본 발명의 하이드로 겔 형성성의 고분자를 배치한 용기 내지 시트를 사용하여 식물체를 효과적으로 이식(식물체의 심기)하기 위한 사용 방법으로서는, 예를 들면, 이하와 같은 사용 방법이 바람직하게 사용된다.
(1) 수분 흡수시에 용기내를 하이드로 겔이 충분하게 채우는 정도의 양의 하이드로 겔 형성성의 고분자 입자를 배치한 용기, 내지 용기상으로 성형한 시트를 사용하여, 해당 용기에 식물체의 적어도 일부를 넣은 후, (비료) 용액 등을 첨가하여 하이드로 겔 형성성의 고분자 입자를 팽윤시켜 식물체를 고정시키는 방법.
(2) 수분 흡수시에 용기내를 하이드로 겔이 충분히 채우는 정도의 양의 하이드로 겔 형성성의 고분자 입자를 배치한 용기, 내지 용기상으로 성형한 시트에 용액 등을 첨가하여 용기내를 하이드로 겔로 채운다. 이어서, 해당 겔에 식물체의 적어도 일부를 삽입하여 해당 식물체를 고정시키는 사용 방법.
상기한 (1) 내지 (2)의 방법에 의하면, 수분을 포함하여 팽윤한 하이드로 겔 입자는 적절한 유동성을 갖기 때문에, 식물체를 상하게 하는 일없이 부드럽게 이식 작업이 가능하게 된다. 또한, 미세한 조직(예를 들면, 종자나 조직 배양으로 얻어지는 부정배, 난과의 PLB(Protocorm Like Body: 종자발아시에 형성되는 구형 조직에 유사한 조직 배양으로 얻어지는 조직체) 등)의 경우에는, 하이드로 겔 위에 해당 조직 등을 단지 올려놓는 방법을 사용하는 것도 가능하다.
(3) 수분 흡수시에 용기내를 하이드로 겔을 채우지 않는 정도의 양의 하이드로 겔 형성성 고분자의 입자를 배치한 용기 내지 용기상에 성형한 시트를 사용하여, 해당 용기에 식물체의 적어도 일부를 식물 지지용 담체와 함께 넣은 후, 용액 등을 첨가하여 해당 하이드로 겔 형성성의 고분자를 팽윤시켜 식물체를 고정시키는 방법.
(4) 하이드로 겔 형성성 고분자의 입자가 코팅된 시트(본 발명의 시트)로 식물체를 감싸고, 통상의 용기나 지지체내에 심은 후, 용액 등을 첨가하여 해당 하이드로 겔 형성성의 고분자를 팽윤시켜 식물체를 고정시키는 방법.
상기한 (1) 내지 (4)의 어느쪽의 방법을 사용한 경우에도, 식물체를 상하게 하지 않고, 빠르게, 지지체에의 식물체의 접착 내지 고정이 용이하다.
(이식 방법)
한편, 본 발명의 하이드로 겔 형성성의 고분자를 배치하여 이루어지는 본 발명의 용기 내지 시트를 사용하여 식물체를 효과적으로 이식(식물체의 꺼냄)하는 방법으로서는, 예를 들면, 이하의 사용 방법이 바람직하게 사용된다.
(1) 매우 과다한 물을 용기 내지 시트에 공급하여, 하이드로 겔의 유동성을 높여서, 식물체를 상하게 하지 않고서 꺼내는 방법.
(2) LCST을 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 배치한 용기 내지 시트를 사용한 경우, 식물체에 악영향을 미치게 하지 않는 정도의 온도로 해당 용기 내지 시트를 따뜻하게 하여, 팽윤하고 있는 하이드로 겔 입자중의 수분을 방출시켜 해당 겔 입자를 수축시켜, 식물체를 상하게 하지 않고서 꺼내는 방법.
(3) 식물체에 악영향을 미치게 하지 않는 정도의 온수를 해당 용기 내지 시트에 공급하여, 팽윤하고 있는 하이드로 겔 입자중의 수분을 방출시켜 해당 겔 입자를 수축시키고, 또한 겔 입자의 유동성을 높임에 의해, 식물체를 손상하게 하지 않고서 꺼내는 방법. 상기한 온수의 온도는, 식물체의 종류 등에 따라서 약간 다른 경우가 있지만, 약 45℃ 이하(또는 약 40℃ 이하)인 것이 바람직하다.
상기 (1) 내지 (3)의 어느쪽의 방법을 사용한 경우에도, 식물체를 상하게 하지 않고, 빠르게, 용기로부터 식물체를 꺼내는 것이 용이하다.
(수분 등의 액상 물질의 제거 방법)
본 발명의 하이드로 겔 형성성의 고분자를 배치한 용기 내지 시트를 사용하여 식물체를 재배하는 중에, 어떠한 이유(예를 들면, 이하와 같은 이유)에 의해 해당 용기 내지 시트내의 수분 내지 비료 용액 등의 액체가 불필요하게 된 경우에는, 예를 들면, 이하의 방법에 의해 해당 액체를 바람직하게 제거가능하다.
이동(출하 등)하는 때, 재배 용기의 무게를 가능한한 가볍게 하는 것이 작업성의 향상, 수송비의 경감 등의 점에서 중요하게 된다. 또한, 이동시에는 식물체가 폐쇄적 환경하(예를 들면, 식물체가 용기마다 셀로판으로 포장되어 골판지에 넣어진 상태)로 배치되는 경우가 많다. 이러한 환경하에서도 습윤 상태로 되어 식물체가 상하지 않도록, 재배 용기내의 수분을 될 수 있는한 적게하여 두는 것이 중요하게 된다.
(1) 하이드로 겔 형성성의 고분자를 배치한 본 발명의 용기 내지 시트를 사용한 경우, 건조에 의해 하이드로 겔 입자의 수분을 방출시켜 무게를 가볍게 하는 방법이 사용가능하다. 단지, 이 방법은, 결과로서 발생하는 「양분의 농축」이 식물체에 실질적으로 악영향을 미치게 하지 않는 범위로 실시할 필요가 있다.
(2) 보다 바람직한 방법으로서는, LCST을 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 배치한 본 발명의 용기 내지 시트를 사용하여, 식물체에 악영향을 미치게 하지 않는 정도의 온도로 해당 용기 내지 시트를 따뜻하게 하여, 해당 고분자로 이루어지는 하이드로 겔 입자를 수축시켜, 팽윤하고 있는 하이드로 겔 입자중의 수분을 방출시켜, 무게를 가볍게 하고, 또한 해당 용기 내지 시트내의 수분을 감소시키는 방법을 들 수 있다.
종래에 있어서, 출하전에 식물체에 공급되어 있던 물은, 건조 내성을 저하시켜 꽃의 보존 상태 등을 나쁘게 하거나, 과실의 당도를 저하시키거나 할 우려가 있었다. 이러한 문제를 해결하는 점에서도, 상기한 (1) 내지 (2)의 방법(바람직하게는 (2)의 방법)에 의해, 출하 등의 전에 미리 수분 등을 제거하여 두는 것은 바람직한 것이다.
(겔 모양 지지체의 사용 방법)
본 발명의 식물체 육성 방법에 사용하는 겔 모양 지지체는, 상기한 하이드로 겔 내지 고분자로 이루어지고, 일반적으로 식물체의 육성에 사용되는 온도의 범위(예를 들면, 15 내지 35℃ 정도의 범위)내에서, 겔 구조에 근거하는 적절한 「경도」 내지 형상 보존성을 가지는 것이 가능하다. 보다 구체적으로 예를 들면, 도 12의 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 다공체 등의 다른 육성용 담체를 병용하는 일없이, 적절하게 용기(31)의 내부에 배치한 본 발명에 사용하는 겔 모양 지지체(32)를 단독 내지 단일체로 사용하여 식물체(33)를 육성하면 좋다.
상기 도 12에 나타내는 바와 같이, 식물체(33)의 배양 단계에서는, 육성계의 통기성을 제어할 목적으로, 뚜껑(41)을 용기(31)의 상부에 배치하는 것이 바람직하다. 해당 뚜껑(41)의 정수리부 등에는, 필요에 따라서, 도시하는 것같은 구멍(43)이 형성되어 있어도 좋다. 이와 같이 구멍(43)을 형성하는 태양에서는, 또한 필요에 따라서 해당 구멍(43)을 덮을 수 있도록, 필터 부재(42)가 배치되어 있어도 좋다. 해당 필터 부재(42)를 배치하는 것은 먼지, 세균 등의 오염을 방지하는 점에서 바람직하다. 해당 필터 부재(42)로서는, 공지된 것을 특히 제한없게 사용가능하지만, 예를 들면, 여과지(와타나베타이(渡邊泰)주식회사제의「여과지 필터」(접착제 부착) 등), 막 필터(밀리포어사제, 밀리시일 등) 등이 바람직하게 사용가능하다. 뚜껑(41)의 구멍(43)은 하나라도 좋고, 또한 필요에 따라서 여러개 열려 있어도 좋다. 해당 구멍(43)의 크기는 통상은 수㎜ 내지 수㎝ 정도(또는 5㎜ 내지 1㎝ 정도)가 바람직하다.
상기한 용기(31) 내지 뚜껑(41)의 재질, 두께, 크기 등은 특히 제한되지 않지만, 멸균시의 내열성 및 투명성의 점에서는 두께가 수㎜ 정도(예를 들면 1㎜ 정도)의 폴리카보네이트가 바람직하게 사용가능하다.
배양 단계에서는 도 12에 나타낸 것같이 뚜껑(41)을 용기(31)의 위에 배치하는 것이 바람직하지만, 재배 단계(온실, 포장 등)에 있어서, 뚜껑(41)은 배치하지 않는 쪽이 통기성의 점에서 바람직하다(후술하는 도 13 참조).
(다공체)
상기한 겔 모양의 지지체는, 그 자체를 식물체 육성용 지지체 내지 식재 재료로서 단독으로 사용하여도 좋고, 또한 식물체 육성의 용이성 내지 육성 비용 등을 고려하여, 다른 다공체와 함께 사용하여도 좋다. 본 발명자의 실험에 의하면, 재배(예를 들면, 포장 재배)에 있어서 하이드로 겔 100%의 지지체를 사용하는 경우에는, 겔의 종류에 따라서, 지하부의 산소가 부족하여, 뿌리의 신장이 저해될 가능성이 있는 것이 발견되고 있다.
이러한 지하부의 산소 부족을 효과적으로 방지하는 점에서는, 상기한 겔 모양 지지체를, 다른 다공체에 적절하게 첨가하여 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 예를 들면, 도 13의 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 사용하는 겔 모양 지지체(32a)를다른 다공체(35)에 대하여 대략 균일하게 첨가하여 식물체 지지체(34)로 하고, 이렇게 하여 얻은 식물체 지지체(34)를 적절하게 용기(31)의 내부에 배치하여 식물체(33)를 육성하면 좋다.
도 13은 재배 단계에서의 상태를 나타낸다. 배양 단계에서는, 통상, 도 12에 나타낸 것같이 용기(31)의 상부에 뚜껑(41)을 배치하고 있다(후술의 도 14 및 15에 있어서도 동일).
상기한 것 같이 본 발명에 사용하는 겔 모양 지지체와 병용가능한 「다른 다공체」의 종류, 사용 비율 등은 공극이 있는 다공체인 한 특히 제한되지 않는다. 겔 모양 지지체와 다공체와의 혼합비는 해당 겔 및/또는 다공체의 종류 등에 따라서 적절하게 조정하는 것도 가능하지만, 겔 모양 지지체의 기능 발현의 효율의 점에서는 통상 고분자 겔의 「겉보기 체적」을 기준(100%)으로 하여, 혼합해야 할 다공체의 「겉보기 체적」이, 1% 내지 80% 정도(또는 10 내지 70% 정도, 특히 30 내지 50% 정도)가 바람직하다.
여기서, 상기 「겉보기 체적」이란, 평형 흡수 상태의 고분자 겔을 메스실린더에 가만히 주입한 경우의, 해당 겔 표면에 대응하는 메스실린더의「눈금」의 체적을 말한다. 또한, 혼합해야 할 다공체의 겉보기의 체적도, 같은 방법에 의해 측정된 체적을 말하는 것으로 한다.
이러한 다공체로서는, 예를 들면, 펄라이트, 버미큘라이트, 속돌, 세라믹, 제올라이트, 스폰지, 수세미 섬유, 암면, 야자껍질, 나무껍질, 피트모스(토탄이끼), 맥반석, 탄화물, 모직물 등을, 단독으로 또는 필요에 따라 2종 이상 혼합하여 바람직하게 사용가능하다.
또한, 식물체(33)를 다공체 등의 통상의 식물체 육성용 담체에 이식할 때에, 도 14의 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 해당 식물체(33)의 뿌리(33a)에 본 발명에 사용하는 겔 모양 지지체(32a)를 물리적으로 부착시킨 후, 상기한 식물체 육성용 담체(다공체 등: 35) 중에 매식(뿌리(33a)를 식물체 육성용 담체(35) 중에 묻음)하여 육성(배양후의 재배)하여도 좋다.
또는, 도 15의 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 통상의 다공체(35)에 식물체(33)를 매식한 후, 본 발명에 사용하는 겔 모양 지지체(32a)를 해당 다공체(35)의 표면상에 살포하여 육성(배양후의 재배)을 하여도 좋다.
상기한 도 12 내지 15의 태양에 있어서는, 배양 단계에 사용한 겔 모양 지지체(32) 및 용기(31)를 그대로 재배 단계에도 사용하고 있지만, 필요에 따라서, 배양 단계에 사용하는 용기와 재배 단계에 사용하는 용기를 다르게 하여도 좋다.
후자의 태양을 도 16의 모식 단면도에 나타낸다. 도 16을 참조하여, 이 태양에 있어서는, 도 12에 나타내는 바와 같은 배양/재배 양쪽에서 사용가능한 용기(31) 및 뚜껑(41)에 대신하여, 배양 전용의 용기(45)를 사용한 이외에는 도 12의 태양과 같다. 도 17 내지 19(용기(45)의 구멍(43) 및 필터 부재(42)는 이들의 도면에서 생략하였다)의 모식 단면도 각각의 태양에 있어서는, 상술한 도 13 내지 15에 나타내는 바와 같은 배양/재배 양쪽에 사용가능한 용기(31) 및 뚜껑(41)에 대신하여, 배양 전용의 용기(45)를 사용한 이외에는 도 13 내지 15의 태양과 같다.
도 16 내지 19의 태양(배양 단계)에 대응하는 재배 단계의 태양을 도 20 내지 23의 모식 단면도 각각에 나타낸다.
도 20를 참조하여, 이 태양에 있어서는, 도 16의 배양용기(45)로부터 꺼내어진 식물체(33) 및 지지체(22)가 재배용 식재 재료(46)(필요에 따라서 사용된다)와 함께 용기(31)내에 배치되어 있다. 이 도 20의 태양에 있어서의 재배용 식재 재료(46)로는 공지의 식재 재료(상술한 다공체, 토양 등)을 특히 제한없이 사용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기한 겔 모양 지지체(32), (겔 모양 지지체(32)+다공체(35)), 또는 다공체(35) 등이 사용가능하다. 식물체(33)의 종류에 따라서, 통상의 토양도 재배용 식재 재료(46)로서 사용가능하다.
(식물체)
본 발명에 사용하는 겔 모양 지지체가 적용가능한 식물체는 특히 제한되지 않고, 식물체 자체(예를 들면, 모종, 종자 등)에 있어서도, 식물체의 일부(예를 들면, 부정배, 칼스, 줄기 등)라도 좋다. 노지 재배 내지 시설(온실 등)내 재배시의 효율 내지 수율의 경우의 관점에서는, 배양실(통상은 무균적 조건하)에서 어느 정도 생장시킨 후, 그대로 재배로 이행하는 것이 바람직하다.
(육성 조건)
본 발명에 사용하는 겔 모양 지지체는, 「배양」조건하에 있어서도, 또한 「재배」조건하에 있어서도 바람직하게 사용가능하다. 또한, 해당 겔 모양 지지체는, 무균적/비무균적 조건하, 및/또는, 무당/유당 조건하의 어느쪽의 조건하에서도 바람직하게 사용가능하다. 배양에서 재배로의 이행에 있어서, 배양 내지 비료 용액의 조성의 차이(예를 들면, 무당/유당)에 근거하는 해당 용액의 교환이 바람직한 경우에는, 필요에 따라서, 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, 상기 겔 모양 지지체를 온도 변화 등에 의해 일단 수축시켜, 겔 모양 지지체로부터의 배양 용액의 제거 내지 세정을 행하는 것이 바람직하다.
식물체 육성의 재현성의 점에서, 본 발명에 있어서의 「배양」은 식물체 생장 조건이 실질적으로 일정(예를 들면, 온도 25℃, 조도 3000 룩스, 16hr 일장)에 보존된 배양실내에서 실시하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 있어서의 「재배」에 있어서는, 통상, 외적 환경 인자(온도, 습도, 일사량, 광강도 등)의 변동에 의해서, 식물체의 생장 조건이 변동한다.
또한, 식물의 순화 등을 목적으로 하여, 「배양」조건을「재배」조건에 가까이 하는(예를 들면, 주야의 온도 차이가 있는 온실이나, 주간 25℃, 야간 19℃, 온도차이 6℃로 설정한 배양실 등을 사용하는) 경우가 있다. 또한, 「재배」조건을 식물에 대하여 바람직하게 제어하기 위해서, 「배양」조건에 가까이 하는(예를 들면, 배양실내에서의 비무균적 상태에서의 용기 재배) 경우도 있다.
본 발명의 「재배」에서는, 비무균적 조건하에서 식물체를 생장시키는 한, 식물체를 수용해야 할 용기, 재배 장소 등의 다른 조건의 여하를 묻지 않는다. 보다 구체적으로 예를 들면, 재배용의 용기의 형상은 특히 제한되지 않고, 포트 등의 공지의 형상의 용기를 적절히 사용하는 것이 가능하다. 해당 용기를 구성하는 재료도 특히 제한되지 않고, 종이, 플라스틱, 도자기, 유리 등의 공지의 재료를 적절히 사용하는 것이 가능하다. 재배 장소도 특히 제한되지 않고, 노지 등의 개방계(open-air)의 장소; 온실, 식물 공장, 배양실을 비롯한 시설 등을 적절히 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 사용하는 겔 모양 지지체는, 상술한 것같이 무균적 조건하 및 비무균적 조건하에서 공통하여 사용하는 것도 가능하기 때문에, 본 발명에 의하면 식물체의 배양에서 재배까지를 공통의 재배용 지지체 내지 겔 모양 지지체를 사용하여 실시하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 공통의 재배용 지지체 내지 겔 모양 지지체를 사용하는 배양에서 재배로의 이식의 조작에 있어서는, 필요에 따라서, 하이드로 겔 내지 고분자 내부에 보존 내지 함유시켜야 되는 매체(수분, 및/또는, 다른 영양소 등의 성분)의 전부 또는 일부를, (하이드로 겔 형성성 고분자 자체를 식물체에 부착시킨 채로) 해당 하이드로 겔 형성성 고분자의 상기한 온도 감응성을 이용하여 교환하는 것이 가능하기 때문에, 해당 이식에 있어서의 식물체 내지 그 일부(예를 들면, 뿌리)의 손상을 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.
(용기)
식물체 육성 중에 배양액을 공급하는 경우, 도 31의 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 식물체(33a) 배양용의 용기 상부(뚜껑부: 41)에 배양액 공급구(50)를 설치하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 해당 배양액을 제거하는 경우에는, 해당 용기 하부(31)에 배양액 배출구(52)를 설치하는 것이 바람직하다. 식물체에 무균적으로 배양액을 공급하는 경우, 이들의 2개(이상)의 구멍을 사용함으로써, 용이하게 해당 배양액의 공급/배출의 조작을 할 수 있다.
상기의 공급구(50)는, 뚜껑(41)의 정수리부에 설치하는 것도 가능하지만, 공기 중에서의 오염방지의 점, 및 도 31에 나타낸 용기를 「겹쳐 배치」한 채로 배양액의 공급이 가능한 점에서는 도 31에 나타낸 것같이 뚜껑(41)의 측면부에 설치하는 것이 바람직하다. 이 공급구(50) 및 배출구(52)는, 필요에 따라서, 복수개 설치하여도 좋다.
이들의 공급구(50) 및 배출구(52)에는, 통상은 고무, 실리콘 고무, 스폰지 등의 연질 내지 다공질 재료로 이루어지는 마개(51 및 53)를 각각 배치하여 두는 것이 바람직하다. 이러한 마개를 배치한 경우에는, 시린지(syringe: 도시하지 않음) 등의 배양액 공급/배출 수단을 사용하여, 마개(51 내지 53)를 통해서 배양액을 무균적으로 공급/배출하는 것이 가능하게 된다.
또는, 식물체로의 CO2의 공급을 증가시키거나, 식물체의 건조 내성을 증대시키는 관점에서는, 도면의 뚜껑(41)에 공기의 유통을 도모하기 위한 구멍(54)을 설치하고, 해당 구멍(54)에 필터 부재(55)를 설치하는 것이 바람직하다.
식물체의 신장에 따라, 육성 용기의 통기성을 증대시키는 것이 바람직하지만, 이러한 경우, 예를 들면 도 32의 필터부의 부분 확대 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 필터 부재(55)상에, 해당 필터 부재(55)를 밀봉하기 위한 밀봉 부재(56)를 배치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 시간의 경과(식물체의 신장)와 동시에, 서서히 밀봉(56)을 벗김에 의해, 용기내의 공기 유통을 증대시켜 식물체의 순화를 용이하게 하는 것이 가능하게 된다.
상기의 필터(55)는, 뚜껑(41)의 정수리부에 설치하는 것도 가능하지만, 공기 중에서의 오염 방지의 관점, 및 도 31에 나타낸 용기를「겹쳐 배치」한 채로 공기의 유통이 가능하다는 점에서, 도 31에 나타낸 것같이 뚜껑(41)의 측면부에 설치하는 것이 바람직하다. 이 필터(55)는, 필요에 따라서, 복수개 설치하여도 좋다.
(용기내에의 겔 배치 방법)
본 발명에 있어서는, 용기 하나에 하나의 식물체(모종 등)를 배치하여 육성시키는 것도 가능하지만, 공간, 시간 내지 비용을 감소시키는 점에서는 하나의 용기내에 복수의 식물체를 배치하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하나의 용기내에 복수의 식물체를 배치하는 경우, 해당 식물체의 신장 과정에서, 각각 복수의 모종의 뿌리끼리가 서로 얽히고, 특히 뿌리털이 발달하는 식물종에서는 관련의 정도가 커질 가능성이 있다. 이러한 경우에는, 포장 재배로 이행할 때에 식물체를 하나씩 나누는 작업(단모종화)이 통상 필수적으로 된다.
이 복수의 식물체의 뿌리끼리가 서로 얽히는 것을 방지하여, 해당 단모종화작업에서의 뿌리의 손상을 피하여 단모종화를 간편·용이하게 한다는 관점에서, 용기내에 배치된 복수의 식물체 상호의 사이에 배리어(칸막이)를 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 배리어 내지 경계를 배치하는 방법은, 복수의 식물체끼리의 뿌리의 「얽힘」을 감소시켜 단모종화를 용이하게 하는 것이면, 공지의 방법을 특히 제한없이 사용하는 것이 가능하다. 뿌리의 「얽힘」을 가능한 한 감소시키는 관점에서는, 배지면(겔 모양 지지체의 상단)으로부터 용기 저부까지 「칸막이」가 배치되어 있는 것이 바람직하고, 보다 구체적으로 예를 들면, 용기 자체가 칸막이 되어 있는 것을 사용하여도 좋고, 또한 용기내를 격자상의 칸막이 등을 사용하여, 나중에 칸막이하여도 좋다. 전자의 경우, 공지의 칸막이 부착 용기, 예를 들면 플라스틱 내지 발포 스티롤 등으로 이루어지는, 소위 플러그용 트레이, 믹스 컨포스트 등이 바람직하게 사용가능하다.
한편, 후자의 경우, 칸막이의 형상, 소재(예를 들면, 플라스틱, 종이, 직물, 부직포 등으로 이루어지는 필름 내지 시트) 등은 공지의 것을 특별히 제한없이 사용가능하다.
식물체 배양전의 멸균을 오토클레이브 등에 의해 고열로 행하는 경우에, 상기한 용기 및/또는 칸막이는 소정의 내열성을 가지고 있는 것이 바람직하다.
이하에 실시예를 나타내어, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명자 등은 예의 연구의 결과, 가교 구조를 가지며, 더구나 특정 물성의 가역적 변화를 나타내는 하이드로 겔 형성성의 고분자를, 식물체 재배시에 해당 식물체를 지지해야 하는 매체 내지 그 일부(토양 개질제)로서 사용하는 것이, 상기 문제점의 해결에 대단히 효과적인 것을 발견하였다.
본 발명의 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제는 상기 지견에 근거하는 것으로, 보다 상세하게는, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자에 있어서; 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 의하면, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자에 있어서; 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 토양 개질제와; 식물체 지지용 담체를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체 재배용 지지체가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자에 있어서; 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 식물체 재배용 지지체를, 적어도 식물체의 주위에 배치하고; 해당 식물체를 지지하면서 재배하는 것을 특징으로 하는 식물체의 재배 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 식물체 지지용 담체와, 해당 담체에 건조시의 중량 퍼센트로 0.1 내지 10중량% 첨가되어 이루어지는 토양 개질제를 포함하는 식물체 재배용 지지체를 적어도 식물체의 주위에 배치하고, 해당 식물체를 지지하면서 재배하는 식물체의 재배 방법에 있어서; 상기 토양 개질제가, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자에 있어서, 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체의 재배 방법이 제공된다.
본 발명자 등은 상기의 지견에 따라서 더욱 연구를 진행시킨 결과, 용기내 벽면의 적어도 일부(예를 들면, 식물체 육성용의 용기의 저면 및/또는 측면)에 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 배치하는 것이, 상술한 종래 기술에 있어서의 문제점의 해결에 대단히 효과적인 것을 발견하였다.
본 발명의 식물체 육성용 용기는 상기의 지견에 근거하는 것이고, 보다 상세하게는, 내부에 식물체의 적어도 일부를 수용가능하게 한 용기 모양의 기재와, 해당 용기 모양의 기재의 내부에 배치된, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명자는 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자를 그 표면에 배치하여 이루어지는 시트 모양의 부재를, 종래의 식물체 육성용 용기의 내벽면에 배치한 경우에도, 상기한 「하이드로 겔 형성성의 고분자를 내부에 배치하여 이루어지는 식물체 육성용 용기」와 동일한 식물체의 육성 효과가 얻어지는 것을 발견하였다.
본 발명의 식물체 육성용 시트는 상기의 지견에 근거하는 것이고, 보다 상세하게는, 시트 모양의 기재와, 해당 기재의 적어도 한쪽의 표면상에 배치된, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기한 본 발명의 용기 내지 시트에 있어서는, 「가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자」는, 0℃ 이상 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한 해당 평형 흡수율의 변화가 온도에 대하여 가역적인 고분자인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 고분자가 분말체 내지 과립체의 형태인 경우에는, 해당 분말체 내지 과립체의 건조시의 크기는 0.1㎛ 내지 5㎜ 정도인 것이 바람직하다.
본 발명자 등은 더욱 연구를 진행시킨 결과, 물과 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 적어도 포함하는 겔 모양 지지체가, 그 가교 구조내에 배치된 물의 특성에 근거하여, 통기 제한 환경하(배양시)뿐만 아니라 통기 비제한 환경하(재배시)에 있어서도 일정한 제균성을 발휘하는 것을 발견하였다. 본 발명자 등은 이 지견에 따라서 더욱 연구를 진행시킨 결과, 이러한 제균성을 가지는 겔 모양 지지체는, 통기 제한 환경하로부터 통기 비제한 환경하에 걸치는 식물체 육성에 있어서, 지지체(내지 식재 재료)로서 일관해서 연속 사용이 가능한 것을 발견하였다.
본 발명의 식물체 육성 방법은 상기 지견에 근거하는 것으로, 보다 상세하게는,
(a) 물과 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 적어도 포함하는 겔 모양 지지체를 사용하여, 통기 제한 조건하에서 식물체를 배양하고, 이어서,
(b) 상기 배양후의 식물체에 접촉하고 있는 겔 모양 지지체를 실질적으로 그대로 사용하면서, 통기 비제한 조건하에서 식물체를 재배하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기한 본 발명의 식물체 육성 방법에 있어서, 겔 모양 지지체를 「실질적으로 그대로」사용한다는 것은 배양후의 식물체에 부착한 겔 모양 지지체에 대하여, 해당 식물체를 손상시킬 가능성이 있는 수단 내지 기구(예를 들면, 핀셋 등에 의한 제거 방법)에 의한 해당 겔 모양 지지체의 「적극적인 제거 작업」을 실시하지 않는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에 있어서도, 배양에서 재배로의 이행에 있어서, 겔 모양 지지체의 식물체로부터의 자연 낙하, 내지 식물체의 뿌리 등을 가볍게 터는 정도의 겔 모양 지지체의 탈락은 허용되는 것으로 한다.
일반적으로, 식물체는, 노지 재배 뿐만 아니라 시설내 재배에 있어서도, 주야 24시간을 주기로 하는 온도 변화, 및 춘하추동을 주기로 하는 온도 변화에 노출되어 있다. 상술하는 것같이, 식물체는 고온이 되면 물, 영양, 식물체 생장 조절 물질 등의 요구성이 높게 되고, 한편 저온이 되면 식물체의 해당 요구성이 저하한다. 따라서, 해당 식물체로의 관개, 시비, 또는 식물체 생장 조절 물질의 투여 등은, 상기한 온도 변화와 연결시켜 실시하는 것이 이상적이다. 그렇지만, 상술하는 것같이, 노지 재배는 물론이고 시설내 재배에 있어서도, 관개, 시비, 식물체 생장 조절물질의 투여를, 상기의 온도 변화에 따라서 실시하기 위해서는 당연히 막대한 비용이 필요하게 된다.
이것에 대하여, 상술한 구성을 가지는 본 발명의 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제는, 이하에 서술하는 것같은 특유의 기능에 근거하여, 상기의 문제점을 해소할 수 있다.
본 발명의 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제는, 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한 해당 평형 흡수율의 변화가 온도에 대하여 가역적인 하이드로 겔(내지 히드로 겔) 형성성의 고분자를 포함하고 있기 때문에, 해당 소정 온도 영역(0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 범위)에서는, 온도의 상승과 함께, 해당 고분자를 포함하는 하이드로 겔 체적의 수축에 근거하여, 해당 겔 내부에 함유하는 물, 영양소, 및/또는 식물체 생장 조절물질 등을 해당 하이드로 겔의 외부(내지는 토양 등으로 이루어지는 다른 담체 중)로 배출하는 것에 의해, 이들의 물질을 식물체의 뿌리에서 흡수되기 쉬운 상태로 하는 것이 가능하다. 한편, 온도가 저하하여 식물체에 있어서 물, 양분, 생장 조절물질의 요구성이 저하한 경우에는, 상기 하이드로 겔 외부 내지는 다른 담체(토양 등) 중에 존재하는 이들의 물질을, 해당 하이드로 겔(내지 하이드로 겔 형성성의 고분자)을 흡수하고 그 내부로 받아들여 저장하기 때문에, 이들의 물질이 지나치게 하이드로 겔 외부(내지는 토양 등의 다른 담체 중)에 존재하는 일이 없어져, 해당 물질의 과다한 존재에 따른 식물체로의 악영향이 효과적으로 억제된다.
본 발명의 식물체 지지체, 및 토양 개질제의 시용(施用) 효과는, 식물체로의 수분 압력이 높은 환경하(예를 들면, 사막, 지표 박리면, 건조물면, 및 옥상, 건물내부 등)에서, 보다 적합하게 발휘된다.
본 발명의 지지체 내지 토양 개질제는, 식물 자체의 생장에 관여하기 때문에, 잔디밭 조성, 아트리움(건물 내부의 노천의 안뜰)의 녹화, 사막 녹화, 법면 녹화, 옥상 녹화, 벽면 녹화 등에 적합하게 응용이 가능하다. 본 발명의 지지체 내지 토양 개질제를 종자와 함께 법면, 벽면 등에 내뿜는 경우에도, 해당 종자 주변에서 상기한 온도 변화에 대한 수분이 적합하게 제어됨에 의해, 그 발아가 촉진되고, 발아후의 생장도 촉진되기 때문에 법면 등의 녹화가 대단히 순조롭게 행하여진다.
또는, 실질적으로 본 발명의 지지체 내지 토양 개질제(종자를 함유하지 않은)만을 벽면, 법면 등에 내뿜은 경우에 있어서도, 해당 벽면 등에 자연스럽게 낙하하는 식물 종자의 정착, 발아, 내지는 발아후의 생장이 촉진되기 때문에, 해당 벽면 등의 녹화가 순조롭게 행하여진다.
이어서, 본 발명의 용기 내지 시트에 관해서 서술한다.
상술한 것같이, 조직 배양이나 포장 재배의 경우 용기를 사용하는 식물체의 발아 내지 육성은, 그 작업의 대부분을 인적 노동력에 의존하고 있고, 특히 수작업에 의한 이식은 장시간을 요할 뿐만 아니라 식물체를 손상하게 하는 원인이 되고 있다.
보다 구체적으로는, 이러한 이식의 시기에는, 식물체의 무성한 뿌리가 용기벽면을 압박하여 마찰이 생기기 때문에, 해당 식물체를 용기로부터 꺼내는데 시간이 걸리고, 또한 식물체 자체도 상하게 하는 경우가 많다. 또한, 이식하는 곳의 용기에 고형의 식물지지용 담체를 충전한 후에 식물체를 이식한 경우에는, 해당 식물체의 뿌리가 담체 중으로 양호하게 들어가지 않기 때문에 이식의 작업성이 저하하고, 또한 뿌리 자체도 상하게 하는 경우가 많다. 또한, 뿌리가 신장한 식물체를 이식할 때, 미리 보존용 담체(예를 들면 물이끼)로 해당 식물체를 덮고나서 용기에 심었다고 해도, 이식에는 역시 상당한 시간을 요한다. 또는, 식물체를 먼저 용기속에 넣고, 과립상의 식물 지지용 담체를 나중에 해당 용기중에 넣는 방법을 채용한 경우에 있어서도, 식물체의 초기 생장이 뒤떨어지는 경우가 많다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이러한 초기 생장의 불량은, 해당 식물체의 뿌리와 식물체 지지용 담체와의 접촉 면적이 작은 것에 근거하는 것으로 추정되고 있다.
이것에 대하여, 상술한 구성을 가지는 본 발명의 식물체 육성용 용기 내지 시트를 사용한 경우에는, 이하에 서술하는 본 발명의 용기 내지 시트 특유의 기능에 근거하여, 상기한 종래 기술의 문제점을 해소할 수 있다.
즉, 본 발명의 식물체 육성용의 용기의 내벽(또는, 본 발명의 시트를 다른 용기의 내벽에 배치한 경우의, 해당 시트의 식물체를 배치해야 하는 쪽)에는, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자가 코팅 등에 의해 배치되어 있기 때문에, 해당 용기중에 식물체를 넣은 후에, 물 또는 배양액을 충전하면, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가 물을 흡수하여 체적이 현저하게 팽창하고, 해당 용기의 내부 공간에 충만하여 해당 식물체 지지체의 적어도 일부가 된다(즉, 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 식물체를 지지하는 기능을 발휘 내지는 조장한다).
본 발명에 있어서는, 상기한 것같은 「가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자」특유의 기능에 근거하여, 식물체의 이식시에 생기는 종래 기술의 문제점, 즉, 미리 용기내에 고형의 식물체 지지체 담체를 충전한 후에 식물체를 이식하면, 뿌리가 담체내로 양호하게 들어가지 않기 때문에 작업성이 저하하고, 뿌리 자체도 상하게 한다고 하는 문제점; 또한, 식물체를 먼저 용기중에 넣은 후, 종래의 고형의 식물체 지지체 담체를 넣으면, 해당 식물체의 뿌리와 해당 담체의 접촉 면적이 적기 때문에 초기 생장이 뒤떨어진다고 하는 문제점 등이 해소된다.
덧붙여서, 용기의 내벽에 코팅되어 있는 하이드로 겔 형성성의 고분자로서, 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 사용하는 본 발명의 태양에 있어서는, 예를 들면, 해당 용기중에 식물체를 넣고, 물 또는 배양액을 해당 용기중에 주입하여 해당 고분자에 흡수시킴에 의해 팽윤시켜 해당 용기의 내부 공간에 충만시켜, 해당 고분자를 식물체의 지지체(의 적어도 일부)로서 사용하여 육성하는 것이 가능하게 된다. 식물체의 육성후, 해당 지지체의 온도를 올림에 의해, 하이드로 겔 형성성의 고분자는 탈팽윤(내지 수축)하고, 그 체적을 현저하게 감소시키기 때문에, 육성된 식물체는 용이하게 해당 용기로부터 떼어낼 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 상기한 종래 기술의 문제점, 즉, 무성한 뿌리가 용기 벽면을 압박하고 있기 때문에, 용기로부터 꺼내기 위해서 시간이 걸리고, 또한 뿌리를 상하게 하는 문제점이 해소된다.
종래의 식물 육성용 용기의 또하나의 중대한 문제점은, 상술한 것같이, 뿌리 둘레의 환경이 식물체의 육성에 있어서 적합한 것은 아니라는 점이다. 특히, 용기의 재질과 밀접하게 관련하여, 용기의 내벽 부근은 수분이 과다 또는 부족하게 되는 경향이 있을 뿐만 아니라, 외기 온도의 영향을 받아 한란(寒暖)의 차이가 크다. 통상, 용기의 벽 부근은 특히 생장 뿌리의 밀도가 높고, 이 부근에서의 뿌리 둘레의 나쁜 환경은 식물체의 육성에 현저한 악영향을 주는 일이 많다. 또한, 특히 용기의 저면부는 관개에 의해 수분 과잉의 상태가 되기 쉽고, 이것과는 반대로, 해당 용기의 상부는 수분 부족이 되기 쉬운데, 이들의 물의 부족 내지 과잉은 어느것이나 식물체의 육성에 악영향을 미치게 한다.
이것에 대하여, 상술한 구성을 가지는 본 발명의 식물체 육성용 용기 내지 시트는, 이하에 서술하는 것 같은 특유의 기능에 근거하여, 상기의 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명의 육성용 용기의 내벽 내지 시트에는, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자가 코팅 등에 의해 배치되어 있고, 용기의 내벽 부근의 지지체(토양 등)가 상기한 이유로 수분 과잉으로 되면 해당 고분자가 물을 흡수하여 하이드로 겔 상태가 되고, 한편, 용기의 내벽 부근의 지지체가 수분 부족이 되면, 해당 하이드로 겔 입자로부터 수분이 지지체내로 이행하는 기능를 갖기 때문에, 용기의 내벽 부근의 뿌리 둘레에서의 수분 환경이 거의 일정하게 유지되게 되어, 상기한 종래 기술의 문제점이 해소된다.
특히, 상기의 하이드로 겔 형성성의 고분자로서 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한, 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 사용하는 본 발명의 태양에 있어서는, 지지체의 온도가 저온으로 되면 해당 고분자가 해당 지지체중으로부터 수분을 흡수하고, 반대로 고온으로 되면 해당 고분자로부터 지지체내로 수분이 방출된다. 즉, 용기의 벽 또는 시트의 부근의 지지체내의 수분량은 고온이 됨에 따라서 증가하게 된다. 일반적으로, 식물체는 저온(약 5 내지 20℃ 미만의 온도)시의 수분 요구성은 적고, 고온(약 20 이상 내지 35℃의 온도)이 됨에 따라서 수분 요구성이 증가한다고 알려져 있고, 저온시의 수분 과잉의 경우는 뿌리가 썩는 것을, 고온시의 수분 부족은 생장 불량을 유발한다고 알려져 있다. 따라서, 상기의 하이드로 겔 형성성의 고분자를 배치한 용기 내지 시트를 사용한 경우에는, 식물체의 뿌리 둘레 환경이 보다 적합하게 유지되고, 한층 더 식물체의 생장의 촉진이 가능하게 된다.
또한, 식물체 육성용의 용기의 내벽(또는 용기의 내벽에 설치되어야 하는 시트)에 배치되어 있는 하이드로 겔 형성성의 고분자는, 상술한 것같이, 수분 및/또는 영양분을 해당 고분자의 가교 구조내에 저장하는 기능이 있기 때문에, 종래에 있어서의 육성용 용기내의 「공간」에서 수행하고 있는 저장 기능을, 상기 고분자에 대단히 효율적으로 「대체」시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 발명에 의하면, (육성용 용기의 수분·영양분의 저장 능력을 일정하게 한 경우에도) 해당 용기의 내부 용적을 현저하게 감소시키는 것이 가능하게 된다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 종래에 있어서「적절」하게 되어 있던 용기의 체적을 현저하게 작게 하는 것이 가능해지고, 기계적인 접촉 자극의 기회 증대에 따른 뿌리의 발생력의 향상이 가능하게 된다. 또한, 용기의 내부 용적의 감소 자체에 근거하는 효과로서, 식물체 육성용의 면적의 절감, 육성용 용기의 재료량의 절감, 운반 비용의 절감 등이 가능하게 되고, 덧붙여, 상술한 것같은 수분 관리 등의 성력화와 더불어, 현저한 비용 절감이 가능하게 된다.
또한, 가정용의 종래의 용기는 하부가 개방계이고, 관개시 등에 과잉의 물이 하부의 개방부에서 배출되기 때문에, 「받침 접시」의 동시 사용이 필수이었다. 이 받침 접시는 번잡할 뿐만 아니라, 미관을 손상시키기 쉬운 것이었다.
이것에 대하여, 본 발명의 식물체 육성용 용기에 있어서는 해당 용기의 벽면에 저수 능력이 부여되어 있기 때문에, 용기 하부에 개방부를 설치하는 것은 필수적이지 않다. 즉, 해당 용기 하부의 개방부는, 본 발명에서는 생략가능하다. 이러한 하부 폐쇄계의 용기를 사용한 경우에는, 종래의 가정용 용기(하부가 개방계)의 상기한 문제점은 용이하게 해소된다.
상기에 있어서는, 주로 발아후의 식물체의 육성에 관해서 서술하였지만, 본 발명의 용기 내지 시트는, 발아전의 종자의 발아 내지 발아후의 생장에 대하여도 적합하게 사용가능하다.
실시예 1
N-이소필아크릴아미드(NIPAAm, 주식회사고진제) 15g, 아크릴산 0.47g, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(Bis) 0.1g, 과황산암모늄 0.2g, 1N-NaOH 6.6ml, 및 N,N, N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 0.1ml를 증류수 90ml에 용해하여, 실온에서 4시간 중합시키는 것에 의해, 가교 구조를 가지는 폴리-N-이소프로필아크릴아미드(PNIPAAm) 하이드로 겔을 합성하였다.
해당 겔을 믹서에 의해 기계적으로 파쇄하여, 부정형 덩어리(C-PNIPAAm-H)를 제작하였다. 해당 C-PNIPAAm-H를 증류수 1리터 중에 분산시켜, 일단 4℃로 냉각한 후, 50℃로 가온함에 의해 C-PNIPAAm-H를 수축시켜, 상청액을 버리었다. 이 수세 조작을 2회 반복하여, 미반응 단량체 및 잔존 개시제를 제거하였다. 또한, 해당 C-PNIPAAm-H를 진공 건조(100℃, 24시간)에 의해서 건조하고, 분말상 C-PNIPAAm-H(하이드로 겔 형성성 고분자)를 수득하였다.
상기에 의해 얻어진 C-PNIPAAm-H 분말의 19℃ 및 26℃에서의 시판하는 분말원예용 비료(상품명: 하이포넥스 20-20-20, 하이포넥스쟈판주식회사제, 1g/L)에 대한 평형 흡수율을, 상술한 방법에 의해서 각각 측정한 바, 19℃에서 약 7200%이고, 26℃에서 약 5200%였다. 여기서 사용한 19℃ 및 26℃의 온도는, 후술하는 실시예에 있어서, 식물체 재배를 실시한 온실내의 최저 및 최고 온도에 대응하는 온도이다(후술하는 도 24의 그래프 참조).
실시예 2
(하이드로 겔 형성성 고분자의 식물 재배용 지지체로서의 사용)
삼각 플라스크(시바다하리오가라스주식회사제, 용량 500ml) 중에, 시판의 분말상 원예용 비료(상품명: 하이포넥스 7-6-19, 하이포넥스쟈판주식회사제, 3.5g/L, 슈크로스 20g/L, 바나나 100g/L, 한천 6g/L을 함유) 200ml를 분주하고, 오토클레이브 멸균(121℃, 1.2Kg/㎠, 20분)한 후, 실온에서 방치하여 고화시키었다.
상기 멸균후의 배지에, 약 2㎝로 신장한 난의 모종인 YT57(Cym. LOVELY ANGEL 'The Two Vergins')을 플라스크당 25본의 비율로 이식하여, 배양실(25℃, 3000 룩스, 16시간의 일장)내에서, 무균적으로 4개월간 배양하였다. 얻어진 YT57의 모종을 배지마다 플라스크에서 꺼내고, 흐르는 물에서 모종의 뿌리에 부착하고 있는 배양액을 포함하는 한천을 제거한 후, 순수 중량이 2.4g인 모종을 10개 선정하였다.
이어서, 실시예 1에서 제작한 건조 C-PNIPAAm-H 분말 8g을, 500ml의 분말상 원예용 비료 용액(상품명: 하이포넥스 20-20-20, 하이포넥스쟈판주식회사제, 1g/L)에 혼합 분산시켜, 실온에서 방치하여, 상기 C-PNIPAAm-H 분말에 해당 하이포넥스 용액을 완전히 흡수시켜, 하이드로 겔을 제작하였다.
이렇게 하여 수득한 하이드로 겔을 지름 12㎝의 흑색 비닐포트(가네이야쇼덴(兼彌商店)제)내에 배치하고, 하나의 포트에 상기한 10본의 YT57의 모종을 해당 하이드로 겔에 삽입하여(옮겨 심기), 온실(온도: 18 내지 30℃)내에서 통상의 재배를 실시하였다. 이 온실내 재배에서, 관개는 3 내지 4일 마다, 화분 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 실시하였다. 상기 온실내 재배에 있어서의 실험 기간내의 평균적 1일의 경시 온도 변화는 도 24의 그래프에 나타내는 대로였다.
상기한 온실내 재배 개시로부터 50일 후에, 모종 1본당의 순수 중량을 계측한 바, 평균 4.1g/1본이었다(하기(표 1) 참조). 얻어진 모종에서는, 외관상 뿌리는 잘 신장하고 있고, 기부에서 새로운 뿌리가 자라나기 시작하고 있는 것이 다수 보였다. 경엽부는 잎의 색이 짙고, 잎의 수의 증가도 평균 2장 이상이고, 지상부의 생장도 대단히 양호하였다.
실시예 3
플랜트 박스(시바다하리오주식회사, 폴리카보네이트제, 상부의 크기: 75×75㎜, 하부의 크기: 65×65㎜, 높이 100㎜) 중에, 실시예 1에서 제작한 건조 C-PNIPAAm-H 분말 1.7g을, 실시예 2에서 사용한 하이포넥스 배지 105ml에 혼합 분산시켰다. 얻어진 분산액을, 페이퍼 포트(닛폰덴사이세이도가부시키가이샤(日本甛菜製糖株式會社)제)로 9구분으로 구획하고, 오토클레이브 멸균(121℃, 1.2kg/㎠, 20분)한 후, 실온에서 방치한 바, 해당 고분자 C-PNIPAAm-H 분말은 상기 하이포넥스 배지를 완전히 흡수하여 겔화하였다.
이렇게 하여 플랜트 박스내, 페이퍼 포트로 9구분으로 배치한 겔 중에, 잎의 길이가 약 2㎝로 신장한 YT57의 모종 9본을 각각 이식하여, 배양실(25℃, 3000 룩스, 16 h 일장)내에서 무균적으로 배양하였다.
상기 배양 개시 3개월 후, YT57의 모종이 약 10㎝로 신장한 시점에서, 비무균적 조건하에서, 상기 플랜트 박스를 35℃의 온수 중에 20분간 침지한 바, 상기 고분자 C-PNIPAAm-H는 수축하여 완전히 응집하여, 하이포넥스 배양액의 거의 모두가, 완전히 응집한 담체로부터 방출되었다.
상기 플랜트 박스에 미리 열어 놓은 지름 5㎜ 구멍의 마개(실리콘제)를 빼내어, 상기에서 방출된 배지를 플랜트 박스외로 유출시켜 제거한 후, 상기 마개를 다시 플랜트 박스의 구멍에 장착하였다.
해당 플랜트 박스내에, 16℃의 수도물 약 100ml를 가하여 상기의 (완전히 응집된) C-PNIPAAm-H에 흡수시킨 후, 해당 플랜트 박스를 40℃의 온수 중에 침지함에 의해, 물의 온도를 재차 약 35℃로 온도를 상승시켜, C-PNIPAAm-H를 수축시켜 완전 응집체로 하여, 수도물을 해당 비드상 담체로부터 방출시키었다. 이렇게 하여, 상기 배양에서 사용한 하이포넥스 배지를, 완전히 C-PNIPAAm-H의 응집한 담체로부터 제거하였다.
C-PNIPAAm-H의 응집한 담체와 페이퍼 포트를 뿌리에 부착시킨 채로, 상기에 의해 얻어진 배양 후의 YT57를, 실시예 2에서 사용한 겔을 지지체로서 사용하여, 지름 12㎝의 흑색 비닐 포트(가네이야쇼덴(兼彌商店)제)에 옮겨 심었다. 이렇게 옮겨 심은 YT57를 사용하여, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다. 이 온실내 재배에 있어서, 관개는 3 내지 4일 마다, 각각의 포트(화분) 전체의 중량이 초기치와 같게 되도록 하여 실시하였다. 이 온실내 재배의 실험 기간내의 평균적 1일의 경시 온도 변화는 상기 도 24의 그래프에 나타내는 대로였다.
온실내 재배 개시로부터 50일 후에 YT57의 모종의 외관을 관찰한 바, 뿌리는 양호하게 신장하고 있고, 기부에서 새로운 뿌리가 자라기 시작하고 있는 것도 다수 관찰되었다. 또한, YT57의 경엽부는 잎의 색이 짙게 되어 있고, 잎의 수의 증가도 모종 1본당 평균 2장 이상이고, 또한 지상부의 생장도 대단히 양호하였다.
비교예 1
실시예 2와 같이, 순수 중량 2.4g의 YT57의 모종을 10본 선정하여, 난의 모종의 지지체로서 가장 많이 사용되고 있는 시판되는 물이끼(뉴질랜드산)를 사용하여, 지름 12㎝의 흑색 비닐 포트(가네이야쇼덴(兼彌商店)제)에 옮겨 심고, 온실(1일내의 온도 변화는 도 24의 그래프에 나타내는 대로이며 이하의 온실재배에 있어서 동일)내에서 통상의 재배를 실시하였다.
재배 개시로부터 50일 후, 상기 YT57의 순수 중량은 평균 3.4g/1본(하기 표 1 참조)로, 실시예 2에서 본 발명의 하이드로 겔 내지 고분자로 이루어지는 재배용 지지체를 사용한 경우와 비교하여, 모종의 생장이 완만하였다. 상기 재배 후의 모종에서는, 외관상, 뿌리는 신장하고 있지만, 경엽부는 잎의 색이 엷고 잎의 수의 증가도 모종 1본당 1장만이고, 더구나 모종의 지상부의 생장은 완만하였다.
비교예 2
실시예 2와 같이, 순수 중량 2.4g의 YT57의 모종을 10본 선정하여, 시판의 토양 굴로벨 MO-2(유한회사 고야마란엔(向山蘭園), 뉴질랜드산 나무껍질)를 지지체로 하여서, 지름 12㎝의 흑색 비닐포트(가네이야쇼덴(兼彌商店)제)에 옮겨 심고, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다.
재배 개시로부터 50일 후, 모종의 순수 중량은 평균 3.2g/1본(표 1 참조)였다. 재배후의 모종에 있어서는 외관상, 뿌리는 신장하였지만, 손상되어 있는 뿌리도 다수 보였다. 경엽부는 잎의 색이 엷고, 잎의 수의 증가도 모종 1본당 1장만이고, 모종 자체의 생장도 완만하였다.
상기 실시예 2 및 비교예 1, 2에서 얻어진 YT57의 생장 결과를, 하기 표 1에 정리하여 나타낸다.
각종 지지체가 YT57의 생장에 미치는 영향
지지체명 순수 중량(g/1본)
C-PNIPAAm-H물이끼나무껍질 4.13.43.2
상기 (표 1)에 있어서, 옮겨 심기 전의 모종의 무게는 모두 2.4g으로 하고, 「순수 중량」의 수치는 모두 모종 10본의 평균값으로서 구했다(YT57=Cym. LOVELY ANGEL 'The Two Vergins').
비교예 3
실시예 2와 같이, 순수 중량 2.4g의 YT57의 모종을 10본 선정하였다. 이어서, 시판하는 흡수성 중합체, 건조 아크아릭 CA-H(주식회사일본촉매제, 폴리아크릴산 가교체, 부정형 덩어리상, 크기 1 내지 3㎜) 8g을, 500ml의 분말상 원예용 비료 용액(상품명: 하이포넥스 20-20-20, 하이포넥스쟈판주식회사제, 1g/L) 중에 혼합 분산시킨 후, 실온에서 방치하고, 해당 아크아릭 CA-H 담체에 해당 하이포넥스 용액을 완전히 흡수시켜 겔을 제작하였다.
이렇게 하여 얻어진 겔을 지지체로서 사용하여, 상기 YT57의 모종을 지름 12㎝의 흑색 비닐 포트(가네이야쇼덴(兼彌商店)제)에 옮겨 심고, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다.
단지 관개는 3 내지 4일마다, 화분 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 실시하였다. 재배 개시로부터 50일 후에 모종의 상태를 조사한 바, 외관상, 뿌리는 거의 신장하고 있지 않고, 더구나 뿌리끝이 괴사하고 있었다. 경엽부도 잎의 색이 엷고, 잎의 수의 증가도 없고, 모종 자체도 거의 신장하지 않고 있었다.
실시예 4
(하이드로 겔 형성성 고분자의 토양 개질제로서의 사용)
실시예 2와 같은 조건으로 무균적 배양을 한 난의 모종, MBDB(Cym. MUSIC BOX DANCER 'Bal1erina')를, 해당 배양으로 사용한 삼각 플라스크에서 꺼내고, 흐르는 물 아래에서 뿌리에 부착하고 있는 배양액을 포함하는 한천을 제거한 후, 순수 중량이 2.0g인 모종을 10본 선정하였다.
비교예 2에서 사용한 시판의 토양인 「굴로엘 MO-2」에 대하여, 실시예 1에서 제작한 건조 C-PNIPAAm-H 분말을, 각각 0.5중량%, 1.0중량%, 1.5중량% 및 2.0중량%의 비율로 혼합한 것을 지지체로서 사용하고, 상기에서 선정한 10본의 모종을, 지름 12㎝의 흑색 비닐 포트(가네이야쇼덴(兼彌商店)제)에 옮겨 심었다. 시판하는 액체상 원예용 비료, 하이포넥스 20-20-20 용액(0.5g/L)을, 충분히 상기의 토양에 관주(irrigation)한 후, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다.
실험 기간내의 평균적 1일의 경시 온도 변화는 도 24의 그래프에 나타내는 대로였다.
재배 개시로부터 30일 후에 뿌리의 상태를 조사한 바, 뿌리 손상(옮겨 심기에 기인하는 뿌리의 손상)이 적고, 굵은 뿌리가 잘 신장하고 있으며, 기부에서 새로운 뿌리가 자라기 시작하고 있는 것도 다수 보였다. 또한, 본 발명의 하이드로 겔 내지 고분자로 이루어지는 토양 개질제의 첨가량이 많을수록, 뿌리의 생장점 부근의 조직 생존율이 약간 상승하는 경향이 관찰되었다(하기의 표 2 참조).
비교예 4
실시예 4와 같이 순수 중량이 2.0g인 MBDB의 모종을 10본 선정하고, 해당 굴로엘 MO-2를 지지체로서 하여 지름 12㎝의 흑색 비닐 포트에 옮겨 심고, 0.5g/L의 하이포넥스 20-20-20 용액을 충분히 토양 관주한 후, 하우스내에서 통상의 재배를 실시하였다. 재배 개시로부터 30일 후 모종의 상태를 조사한 바, 뿌리의 생장점 부근 조직이 괴사하고 있는 것이 많았다(표 2 참조).
토양 개질제 C-PNIPAAm-H의 첨가 농도가 MBDB의 뿌리에 미치는 영향(하이포넥스 20-20-20 용액을 포함시킨 경우)
C-PNIPAAm-H 첨가량(중량%) 뿌리끝 생존율(%)
00.511.52 67.574.573.181.693.4
상기 표 2에 있어서, 「뿌리끝 생존율」이란, 10본의 MBDB 모종의 전체 뿌리수에 대하여, 뿌리끝 부분이 생존하고 있는 뿌리의 합계수의 비율을 나타낸다. 뿌리끝 부분이 「생존하고 있다」하는 여부는, 모든 뿌리의 가는 끝부분이 「갈색으로 변화」하고 있는지의 여부를 육안으로 관찰함에 의해서 판단했다(MBDB=Cym. MUSIC BOX DANCER 'Ballerina').
비교예 5
실시예 4와 같이, 순수 중량이 2.0g인 MBDB의 모종을 10본 선정하였다. 별도로, 비교예 2에서 사용한 시판의 토양, 굴로엘 MO-2에, 시판의 흡수성 중합체, 건조 스미카겔 S-50(스미토모화학공업주식회사제, 폴리(아크릴산-비닐 알콜) 공중합체, 구형, 지름 180 내지 290㎛)를 2중량% 혼합한 것을 지지체로서 사용하여, 상기한 10본의 MBDB의 모종을, 지름 12㎝의 흑색 비닐포트(가네이야쇼덴(兼彌商店)제)에 옮겨 심었다.
이렇게 하여 옮겨 심은 포트에, 시판하는 분말상 원예용 비료, 하이포넥스 20-20-20 용액(0.5g/L)을 충분히 토양 관주한 후, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다.
온실내 재배 개시로부터 30일 후에 상기 모종의 뿌리의 상태를 조사한 바, 외관상, 실시예 4와 같이 식물체 손상은 감소하였다. 그렇지만, 실시예 4에서 얻어진 재배 후의 모종과 비교하여, 대부분의 뿌리는 대단히 가늘었다.
실시예 5
식물체용 왜화제로서 일반적으로 사용되고 있는 시판의 왜화제, 스미세분 원액(우니코나졸 농도 250ppm, 주식회사 아글로스제)을 10배로 희석한 용액 1000ml를, 실시예 1에서 제작한 건조 C-PNIPAAm-H 분말 50g에 흡수시켜, 상온에서 건조한 후 파쇄하여, 우니코나졸를 포함한 C-PNIPAAm-H 분말을 제작하였다.
이어서, 온실내에서 1년간 재배하여 리드(reed: 잎) 길이가 23㎝로 신장한 난의 모종, YN74(Cym. SYLVAN STAR 'Venus')의 흑색 비닐 포트(지름 12㎝, 지지체는 굴로엘 MO-2)에, 상기 C-PNIPAAm-H 분말(우니코나졸을 포함) 0.5g을 지지체에 표면 살포하는 것에 의해 첨가하여, 5분간 분무 관개를 한 후, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다.
재배 실험 개시로부터 50일 후에 상기 난의 리드(read) 길이를 측정한 바, 29.0㎝이고, 리드 길이의 당초의 값(23㎝)을 기준으로 하여 6.0㎝의 신장에 머물었다. 즉, 상기 C-PNIPAAm-H 분말에 포함시킨 우니코나졸이 왜화 효과를 발휘한 것이 확인되었다(하기 표 3 참조).
비교예 6
실시예 5와 동일한 재배 방법에 의해 리드 길이가 16.5㎝로 신장한 YN74(흑색 비닐 포트내)를 왜화제 무첨가 그룹으로 하여, 계속해서 통상의 재배를 실시하였다. 실험 개시로부터 50일 후에, 리드의 길이를 측정한 바 30.5㎝이었다. 즉, 리드 길이의 당초의 값(16.5 ㎝)을 기준으로 하여, 해당 리드는 14.0㎝ 신장하였다(하기 표 3 참조).
비교예 7
실시예 5에서 사용한 스미세분 원액을 100배로 희석한 용액 100ml를, 실시예 5와 같은 재배에 의해 리드 길이가 21㎝로 신장한 YN74(흑색 비닐 포트내)의 주(株)에 토양 관주한 후, 통상의 재배를 실시하였다.
실험 개시로부터 50일 후에 리드의 길이를 측정한 바, 27.0㎝이었다. 즉, 리드 길이의 당초의 값(21㎝)을 기준으로 하여, 6.0㎝의 신장으로 머물고, 상기 왜화제의 왜화 효과가 확인되었다(하기 표 3 참조).
왜화제를 포함한 C-PNIPAAm-H가 리드 생장에 미치는 영향
왜화제 첨가 방법 왜화제 처리전(A)리드 길이(cm) 왜화제 처리후(B)리드 길이(cm) (B-A)(cm)
C-PNIPAAm-H(0.5g)토양 관주무첨가 23.021.016.5 29.027.030.5 6.06.014.0
상기 표 3에 있어서, 「C-PNIPAAm-H 0.5g」은, 우니코나졸 0.25㎎을 함유하고 있었다. 「토양 관주」는, 100배로 희석한 액 100mL(우니코나졸 0.25㎎ 함유)를 사용했다(YN74=Cym. SYLVAN STAR 'Venus').
실시예 6
폴리에틸렌제 포트(지름 ø9㎝×높이 7㎝)의 내면(저면 및 측면)의 거의 전면에 양면지 점착 테이프(주식회사테라오카세사쿠쇼(寺岡製作所)제, 상품명: 양면 테이프)를 붙인 후, 실시예 1에서 제작한 건조 PNIPAAm 입자를 해당 포트 중에 주입하고, 수동으로 잘 적시면서 흔들어서 해당 입자를 상기의 양면지 점착 테이프상에 거의 균일하게 부착시켰다. 상기 포트를 거꾸로 하여 미접착된 PNIPAAm의 입자를 제거하고, 포트 기재(11c)의 내면에, 양면 점착 테이프(18)를 통하여, PNIPAAm 입자(12b)가 코팅된 포트(도 25)를 제작하였다. 상기 폴리에틸렌제 포트의 내표면의 면적(계산치)은 261㎠, 해당 포트 내면에 부착한 PNIPAAm 입자의 중량은 3.0g이고, 따라서 PNIPAAm 입자의 도포량은 0.0115g/㎠(11.5㎎/㎠)이었다.
실시예 7
두께 0.5㎜의 폴리에틸렌 시트(타키론사제)상에, 고무계 점착제(상품명: 스리본드 No. 1500, 스리본드사제)를 약 0.1㎜의 두께가 되도록 피복기(야스다세이가샤(安田精機社)제)로 코팅하고, 해당 점착제의 코팅층의 위에, 실시예 1에서 제작한 건조 PNIPAAm 입자를 두께가 약 0.1㎜가 되도록 피복기로 코팅하였다. PNIPAAm 입자의 도포량은 0.005g/㎠(5㎎/㎠)이었다.
이렇게 하여 얻은 3층 구조를 가지는 시트(건조 PNIPAAm 입자/점착제/폴리에틸렌)를 성형 재료로서 사용하여, 압공성형기(스미토모중기사제)에 의해 내면에 PNIPAAm의 입자가 코팅된 포트(지름 ø 9㎝×7㎝, 도 25)를 제작하였다.
실시예 8
두께 0.15㎜의 여과지(상품명: 필터-페이퍼, 와트만·인터내셔날사제)상에, 전분계 점착제(상품명: 야마트노리(야마트 풀), 야마트가부시키가이샤제)를 약 0.1㎜의 두께가 되도록 피복기로 코팅하고, 그 위에, 실시예 1에서 제작한 건조 PNIPAAm의 입자를 두께가 약 0.1㎜가 되도록 피복기로 코팅하였다. PNIPAAm 입자의 도포량은 0.005g/㎠(5㎎/㎠)이었다.
다음에, 상기의 3층 구조를 가지는 시트(건조 PNIPAAm 입자/점착제/여과지)를 성형 재료로서 사용하고, 하나의 네모칸의 크기가 세로 2㎝×가로 2㎝×높이 4㎝이고, 3×3=9개의 네모칸을 가지는 격자상 시트(도 26참조)를 제작하였다. 도 27은, 여기서 얻어진 하나의 네모칸을 위에서 본 경우의 모식 평면도이다.
실시예 9
삼각 플라스크(시바다하리오가라스주식회사제, 용량 500ml) 중에, 하이포넥스 배지(상품명: 하이포넥스 7-6-19, 하이포넥스쟈판주식회사제, 3.5g/L, 슈크로스 20g/L, 바나나 100g/L, 한천 6g/L을 함유)를 200ml 분주하고, 오토클레이브 멸균(121℃, 1.2Kg/㎠, 20분)한 후, 실온에서 방치하여 고화시켰다.
상기 멸균후의 하이포넥스 배지에 약 2㎝로 신장한 난의 어린 모종인 SJIC(Cym. SARAH JEAN "Ice cascade")를, 상기 삼각 플라스크 1개당 25본의 비율로 이식하고, 배양실(25℃, 3000룩스, 16시간의 일장)내에서, 무균적으로 4개월간 배양하였다. 얻어진 SJIC의 모종을 배지마다 플라스크에서 꺼내고, 흐르는 물 아래에서 모종의 뿌리에 부착하고 있는 배양액을 포함하는 한천을 제거한 후, 순수 중량이 2.8 내지 3.2g(평균 3.0g)인 모종을 다수 선정하였다.
이 모종 9본, 시판하는 굴로엘 MO2(유한회사 고야마란엔(向山蘭園), 뉴질랜드산 나무껍질)와 바포(유한회사 고야마란엔(向山蘭園), 북구산 피트모스)를 8:2(체적비)로 혼합한 것 250ml를 지지체로 하여, 실시예 6에서 제작한 포트형의 용기에 옮겨심었다.
이 옮겨 심기에 있어서는, 해당 지지체를 약 5㎜의 두께로 포트 저부에 넣은 후, 포트내의 공간에 상기 SJIC의 모종을 한쪽 손으로 잡으면서, 다른쪽 손으로 상기 혼합 지지체를 포트내에 주입하고, 해당 지지체의 상부가 포트의 하단에서 약 4㎝의 위치까지 오도록 포트내를 채웠다. 이렇게 하여 포트내를 채운 후의 지지체를 (손으로) 힘있게 누르는 조작은, 식물체를 고정시키는 효과가 있는 한편, 뿌리에 손상을 줄 우려가 있기 때문에 실시하지 않았다.
이렇게 하여 SJIC의 모종 및 지지체로 채운 상기 포트내에, 175ml의 분말 원예용 비료의 용액(상품명: 하이포넥스 20-20-20, 하이포넥스쟈판주식회사제, 1g/L)을 첨가한 바, 도 28(도 28에는 하나의 모종만 나타낸다)의 모식 단면도에 나타내는 바와 같이, 용기 벽면의 PNIPAAm의 입자(12b)가 해당 용액을 흡수하면서 용기 중심부로 향하여 팽윤하고, 안쪽의 지지체(굴로엘 MO2/바포의 혼합물: 64)를 압박함으로써, 뿌리를 상하게 하는 일없이 해당 식물체(65)의 적절한 고정, 및 지지체(64)에의 접착이 간접적으로 행하여졌다.
이렇게 하여 포트내로 옮겨 심은 모종을, 온실내(평균 최저 온도 19℃, 평균 최고 온도 26℃)에 배치하여, 통상의 재배를 실시하였다. 재배 도중의 관개는 2 내지 3일마다, 용기 전체의 무게가 초기치와 동일하게 되도록 실시하였다.
재배 개시로부터 36일 후에, 용기로부터 모종을 꺼내어 순수 중량을 계측한 바 평균 4.5g/1본이었다.
상기한 육성후의 모종에서, 외관상, 뿌리의 생육은 순조롭고, 특히 용기 벽면에 도달한 뿌리는 대단히 양호하게 생장하고 있었고, 기부에서 또한 생장하고 있는 뿌리도 다수 관찰되었다. 또한, 용기 벽면에 도달한 뿌리의 횡단면(뿌리끝에서 약 2㎝ 기부측)을 현미경하에서 관찰한 바 PNIPAAm의 입자 사이에 무수한 뿌리털이 생장하고 있었다. 또한, 경엽부도 잎의 색이 짙어 모종 전체의 생장은 순조로웠다.
상기 온실내 재배에 있어서의 실험 기간내의 평균적 1일의 경시 온도 변화는, 도 24의 그래프에 나타내는 대로였다.
비교예 8
실시예 9에서 사용한 PNIPAAm 입자 코팅 포트를 대신하여, 실시예 6에서 사용한 시판의 포트를 그대로(PNIPAAm의 입자는 코팅하지 않고서) 사용한 이외에는, 실시예 9와 같이 하여, 평균 순수 중량 3.0g의 SJIC의 모종을 9본 선정하여, 굴로벨 MO2와 바포를 8:2(체적비)로 혼합한 것 400ml을 지지체로 하여서 상기 포트에 옮겨심었다. 이 때, 포트에 채운 지지체만으로서는 식물체의 고정화가 곤란하기 때문에, 해당 지지체를 손으로 가볍게 아래쪽으로 눌러서 식물체를 고정시켰다. 이렇게 하여 식물체를 고정화한 포트내에, 실시예 9에서 사용한 분말 원예용 비료의 용액을 175ml 첨가하였다.
이렇게 하여 고정화한 포트를 사용한 이외에는 실시예 9와 같이 하여, 온실내(평균 최저 온도 19℃, 평균 최고 온도 26℃)에서 통상의 재배를 실시하였다. 재배 도중의 관개도, 실시예 9와 같이 2 내지 3일마다, 용기 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 행하였다.
재배 개시로부터 36일 후에, 용기로부터 모종을 꺼내어 순수 중량을 계측한 바 평균 3.5g/1본이었다. 외관상, 경엽부는 아래 잎이 시들고, 또한 뿌리의 가는 끝부분이나 측면이 갈색으로 변하여 고사하고 있는 것이 관찰되었다(본 발명자의 지견에 의하면, 이 원인의 하나로서, 용기내의 지나친 수분이 뿌리에 악영향을 준 것으로 추정된다). 또한, 용기 벽면에 도달한 뿌리의 횡단면(뿌리끝에서 약 2㎝ 기부측)을 현미경하에서 관찰한 바, 뿌리털은 거의 관찰되지 않았다.
비교예 9
실시예 9에서 사용한 PNIPAAm 입자 코팅 포트를 대신하여, 지름 9㎝의 시판의 흑색 비닐 포트(가네이야쇼덴(兼彌商店)제, 용기 하부에 지름 1㎝의 구멍이 열려 있다)를 사용한 이외에는, 실시예 9와 같이 하여, 평균 순수 중량 3.0g의 SJIC의 모종을 9본 선정하여, 굴로엘 MO2와 바포를 8:2(체적비)로 혼합한 것 400ml를 지지체로 하여, 해당 포트에 옮겨 심었다. 이 때, 비교예 8과 같이 하여, 포트에 채운 지지체를 아래쪽으로 눌러서 식물체를 고정시켰다. 또한, 해당 지지체상에, 실시예 9에서 사용한 분말 원예용 비료의 용액을, 해당 용액이 포트 하부의 구멍으로 배출될 때까지 충분히 관개하였다.
이렇게 하여 고정화한 포트를 사용한 이외에는 실시예 9와 같이 하여, 온실내(평균 최저 온도 19℃, 평균 최고 온도 26℃)에서 통상의 재배를 실시하였다. 관개는, 재배 도중 2 내지 3일 마다, 물이 포트 하부의 구멍으로 배출될 때까지(용기내 지지체의 평형 흡수율에 달할 때까지) 행하였다.
재배 개시로부터 36일 후에, 포트로부터 모종을 꺼내어 순수 중량을 계측한 바, 평균 3.9g/1본이었다. 이렇게 하여 얻어진 모종은, 외관상, 실시예 9에서 PNIPAAm의 입자를 코팅한 용기로 육성한 모종보다도 분명히 생육이 뒤떨어지고 있었다. 용기 벽면에 도달한 뿌리나 지지체내에 신장한 뿌리의 횡단면을 현미경하에서 관찰한 바 뿌리털은 거의 관찰되지 않았다.
비교예 10
실시예 6에서 사용한 PNIPAAm 입자를 대신하여, 시판의 흡수성 중합체인 건조 아크아릭CA-H(주식회사닛폰쇼구바이(日本觸媒)제, 폴리아크릴산 가교체, 부정형 덩어리상, 크기 1㎜)을 사용한 이외에는, 실시예 6과 같은 방법으로 포트를 작성하였다.
이렇게 하여 얻어진 포트를 사용한 이외에는 실시예 9와 같이 하여, 평균 순수 중량 3.0g의 SJIC의 모종을 9본 선정하여, 굴로엘 MO2와 바포를 8:2(체적비)로 혼합한 것 250ml를 지지체로 하여 해당 포트에 옮겨 심고, 또한 실시예 9에서 사용한 분말 원예용 비료의 용액을 175ml 첨가하였다.
상기에 의해 고정화한 포트를 사용하여, 온실내(평균 최저 온도 19℃, 평균 최고 온도 26℃)에서 통상의 재배를 실시하였다. 재배 도중의 관개는 2 내지 3일 마다, 용기 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 행하였다.
재배 개시로부터 36일 후에도, 외관상, 경엽부, 지하부 모두 거의 신장하고 있지 않고, 뿌리의 가는 끝이 갈색으로 변하여 고사하고 있었다. 또한, 뿌리를 현미경하에서 관찰한 바, 뿌리털은 거의 관찰되지 않았다.
실시예 10
통상의 온실 재배에서 육성한, 잎의 길이 16㎝의 SFBB(Cym. SUNSHINE FALLES "Butterball)의 모종을 1본, 시판의 굴로엘 MO2(400ml)를 지지체로 하여, 실시예 7에서 제작한 포트상의 용기에 옮겨 심었다(이 때, 지지체를 누르는 조작은, 식물체를 고정시키는 효과가 있지만, 뿌리를 손상할 우려가 있으므로 행하지 않았다). 또한, 해당 포트내에 실시예 9에서 사용한 분말 원예용 비료의 용액을 175ml 첨가한 바, 용기 벽면의 PNIPAAm의 입자가 해당 용액을 흡수하면서 용기 중심부로 향하면서 팽윤하여, 안쪽의 지지체(굴로엘 MO2/바포의 혼합물)를 압박함으로써, 뿌리를 상하게 하는 일없이 해당 식물체로의 적절한 고정 및 지지체의 접착이 간접적으로 행하여졌다.
이렇게 하여 고정화한 포트를 사용하여, 온실내(평균 최저 온도 19℃, 평균 최고 온도 28℃)에서 통상의 재배를 실시하였다. 재배 도중의 관개는 2 내지 3일 마다, 용기 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 행하였다.
재배 개시로부터 100일 후에, 용기로부터 모종을 꺼내어 순수 중량을 계측한 바, 평균 18.2g/1본이었다. 이 육성후의 모종의 취득은, 모종을 육성시킨 포트마다 온수(38℃)에 침지하여, 용기 벽면의 PNIPAAm의 입자(2b)를 수축시킴에 의해 용이하게 행할 수 있었다.
상기한 육성후의 모종에서는, 외관상, 뿌리의 생육은 순조롭고, 용기 벽면에 도달한 뿌리는 특히 왕성하게 생장하고 있었다. 또한, 용기 벽면을 신장중의 뿌리의 횡단면(뿌리에서 약 2㎝ 기부측)을 현미경하에서 관찰한 바, PNIPAAm의 입자간에 뿌리털이 빽빽히 무성하였다(도 29의 현미경 사진, 배율:×100배를 참조). 경엽부도 잎의 색이 짙고 모종 전체의 생장은 순조로웠다.
비교예 11
실시예 10에서 사용한 PNIPAAm 입자 코팅 포트를 대신하여, 시판의 흑색 비닐 포트(가네이야쇼덴(兼彌商店)제, 직경 ø 9㎝×7㎝)를 사용한 이외에는 실시예 10과 같이 하여, 통상의 온실 재배에서 육성한 잎의 길이 16㎝의 SFBB의 모종을 1개, 시판의 굴로엘 MO2(400ml)을 지지체 하여, 해당 흑색 비닐 포트에 옮겨심었다(이 때, 지지체를 손으로 가볍게 아래쪽으로 누르는 것에 의하여, 식물체를 고정시켰다). 또한, 지지체상에 실시예 10에서 사용한 분말 원예용 비료의 용액을, 용액이 포트 하부의 구멍에서 배출될 때까지 충분히 관개하였다.
이렇게 하여 고정화한 포트를 사용하여, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다. 관개는, 재배 도중 2 내지 3일 마다, 물이 포트 하부의 구멍에서 배출될 때까지(용기내 지지체의 평형 흡수율에 달할 때까지) 행하였다.
재배 개시로부터 100일 후, 용기로부터 모종을 꺼내어 순수 중량을 계측한 바 평균 12.6g/1본이었다. 외관상, 뿌리의 생육은 순조롭지만 용기 벽면에 달한 뿌리의 생장은 실시예 10의 모종과 비교하여 분명히 뒤떨어지고, 뿌리털도 거의 신장하지 않고 있었다(도 30의 현미경 사진, 배율:×100배를 참조). 경엽부도 잎의 색이 엷고 모종 전체의 생장은 뒤떨어지고 있었다.
실시예 11
플랜트 박스(시바다하리오주식회사, 폴리카보네이트제, 상부의 크기: 75×75㎜, 하부의 크기: 65×65㎜, 높이 100㎜) 중에, 실시예 8에서 제작한 격자상 시트를 배치한 후, 오토클레이브 멸균(121℃, 1.2kg/㎠, 20분)하였다.
다음에, 무균적으로 배양하여 잎의 길이 약 4㎝, 뿌리 길이 약 5㎝로 신장한 난의 모종인 SJKH(Cym. SARAH JEAN "Koihime")의 9본의 모종을, 각각 하나씩 상기 격자상 시트의 9개의 네모칸 중에 배치하였다.
한편, 실시예 9에서 사용한 하이포넥스 배지(105ml)를 오토클레이브 멸균(121℃, 1.2kg/㎠, 20분)하여, 상기 용기중의 격자상 시트의 9개의 네모칸 중에 주입한 바, 해당 시트에 부착한 PNIPAAm의 입자가 해당 배지를 흡수하여, 팽창하여 상기 식물체(난의 모종)는 완전히 고정되었다.
이렇게 하여 고정화한 난의 모종을, 배양실(25℃, 3000룩스, 16 h 일장)내에서 무균적으로 2개월 배양하였다. 약 2개월 후에 잎의 길이 약 10㎝로 신장한 시점에서, 비무균적 조건하에서, 상기 플랜트 박스를 35℃의 온수 중에 20분간 침지한 바, 상기 PNIPAAm의 입자는 수축하여 완전히 응집하고, 하이포넥스 용액의 거의 모두가, 완전히 응집한 담체(PNIPAAm 입자)로부터 방출되었다.
상기 플랜트 박스에 미리 열어 놓은 지름 5㎜의 구멍 마개(실리콘제)를 빼내어, 상기에서 방출된 배지를 플랜트 박스외부로 유출시켜 제거한 후, 상기 마개를 재차 플랜트 박스의 구멍에 장착하였다.
해당 플랜트 박스내에, 16℃의 수도물 약 100ml를 가하여 상기의(완전히 응집한) PNIPAAm의 입자에 흡수시킨 후, 해당 플랜트 박스를 40℃의 온수 중에 침지하는 것에 의해, 물의 온도를 다시 약 35℃로 상승시켜, 해당 PNIPAAm의 입자를 수축시켜 완전 응집체로 하고, 수도물을 해당 비드상 담체로부터 방출시켰다. 이렇게 하여, 상기 배양에서 사용한 하이포넥스 배지를, 완전히 PNIPAAm의 입자의 응집한 담체로부터 제거하였다.
PNIPAAm의 입자의 응집한 담체를 포함하는 격자상 시트를 뿌리에 부착시킨 채로, 상기에 의해 얻어진 배양 후의 SJKH를 하나씩, 굴로엘 MO2를 지지체로서 사용한 이외에는 실시예 9와 같이 하여 PNIPAAm 입자 코팅한 포트(실시예 6에서 제작한 용기)에 옮겨 심고, 또한 실시예 9에서 사용한 분말 원예용 비료의 용액 200ml를 첨가했다. 이 때, 격자상 시트 및 식물체에 부착한 PNIPAAm의 입자가 해당 비료 용액을 흡수함으로써, 또한 용기 벽면의 PNIPAAm의 입자가 해당 용액을 흡수하면서 용기 중심부로 향하여 팽윤하고, 안쪽의 지지체(굴로엘 MO2)를 압박함으로써, 뿌리를 상하게 하는 일없이 해당 식물체의 적절한 고정 및 지지체의 접착이 간접적으로 행하여졌다.
이렇게 하여 새로 심은 SJKH를 사용하여, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다. 이 온실내 재배에 있어서, 관개는 3 내지 4일 마다, 각각의 포트 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 행하였다.
온실내 재배 개시로부터 50일 후에 SJKH의 모종의 외관을 관찰한 바, 뿌리는 잘 신장하고 있고, 기부에서 새로운 뿌리가 자라기 시작하고 있는 것도 다수 보였다.
또한, 용기 벽면에 도달한 뿌리의 횡단면(뿌리끝에서 약 2㎝ 기부측)을 현미경하에서 관찰한 바, PNIPAAm의 입자간에 무수한 뿌리털이 생장하고 있었다. 또한, 경엽부도 잎의 색이 짙고, 식물체의 생장은 대단히 양호하였다.
비교예 12
플랜트 박스(시바다하리오주식회사, 폴리카네이트제, 상부의 크기: 75×75㎜, 하부의 크기: 65×65㎜, 높이 100㎜) 중에, 실시예 7에서 사용한 하이포넥스 배지(한천 7g/L 첨가) 105ml를 넣고 오토클레이브 멸균(121℃, 1.2kg/㎠, 20분)하였다.
실시예 11과 같이 하여, 무균적으로 배양하여 잎의 길이 약 4㎝, 뿌리 길이 약 5㎝로 신장한 SJKH의 9본의 모종을 핀셋을 사용하여 심었다. 이 때, 모종의 이식에 다소의 시간을 요하고, 또한 뿌리가 꺾이는 등의 물리적 손상을 회피할 수 없었다.
배양실(25℃, 3000 룩스, 16h 일장)내에서 무균적으로 2개월 배양하여, 잎의 길이 약 10㎝로 신장한 시점에서, 용기로부터 모종을 꺼내어, 흐르는 물 아래에서 모종에 부착하고 있는 배지를 제거하였다. 이 때, 수작업에 의한 한천 배지의 제거에 막대한 시간을 요하여, 뿌리도 상하게 되어 버렸다.
상기의 육성 방법에 의해 얻어진 SJKH의 모종을 하나씩 굴로엘 MO2를 지지체로서 사용하여, 흑색 비닐포트(직경 ø 9㎝×7㎝)에 옮겨 심었다(이 때, 지지체를 눌러서 식물체를 고정시켰다). 또한, 해당 용기내에 실시예 9에서 사용한 분말 원예용 비료의 용액을, 용액이 포트 하부의 구멍에서 배출될 때까지 충분히 관개하였다.
상기에 의해 흑색 비닐 포트에 옮겨 심은 모종을 사용한 이외에는 실시예 11과 같이 하여, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다. 단지, 재배 도중의 관개는 3 내지 4일마다, 물이 포트 하부의 구멍에서 배출될 때까지(용기내 지지체의 평행 흡수율에 도달할 때까지) 행하였다.
온실내 재배 개시로부터 50일 후에 모종의 외관을 관찰한 바, 옮겨심은 때에 상하게 된 뿌리가 갈색으로 변하여 고사하고 있었다. 또한, 신장 중의 뿌리의 횡단면(뿌리끝에서 약 2㎝ 기부측)을 현미경하에서 관찰한 바 뿌리털은 거의 신장하지 않고 있었다. 경엽부도 잎의 색이 엷고 모종 전체의 생장은 완만하였다.
실시예 12
(수분 증발율의 측정)
하기의 각각의 식물체 육성계를 구성하는 고체 성분(배양용 용기 및 건조 고분자, 중량: W1(g))을 정밀한 저울(주식회사시마즈세사쿠쇼(島津製作所)제의 전자 천평, 상품명: LIBROR EB-3200-D)로 측정하였다. 이어서, 해당 고체 성분에 액체 성분(배양 용액)을 가하여, 전체의 중량(W2)을 동일하게 정밀한 저울로 측정하였다. 해당 액체 성분의 정밀한 중량은 (X=W2-W1)로서 계산하였다.
식물체를 상기 육성계에 이식한 후, 해당 식물체를 포함시킨 육성계 전체의 중량 Y를, 상기와 같이 정밀히 측정하였다.
상기 중량 Y를 칭량한 후, 통기성을 평가해야 할 식물체 육성계 전체를 25℃, 습도 30%의 환경하에서 방치한 후의 식물체 육성계 전체의 중량 Z(1일(24시간) 후의 Zd, 1주간 후의 중량 Zw, 및 1개월(30일)후의 중량 Zm)을 각각 측정하여, 하기의 계산식에 따라서 수분 증발율을 구하였다.
수분 증발율(%/24 시간)=100×(Y-Zd)/X,
수분 증발율(%/24 시간)=100×(Y-Zw)/(X×7), 또는,
수분 증발율(%/24 시간)=100×(Y-Zm)/(X×30)
<조건-1> 종래의 유당 한천 배양
(유당 한천 배양 조건)
용기의 크기, 재질: 지름 9㎝, 높이 18㎝, 용적 950ml; 유리
뚜껑의 크기, 재질: 지름 7㎝, TPX 수지
한천의 중량: 0.12g
필터의 재질: 여과지
필터의 합계 면적: 0.5㎠
당의 양: 4중량%
X=200g, Y=532g, Zm=528.4g(Zd 및 Zw는 중량의 변화가 미소하고, 전자 천평의 오차 범위내였다.)
수분 증발율(24 시간)=100×(532-528.4)/(200×30)
=0.06%
<조건-2>
무당 배지, 필터 면적을 <조건-1>의 7.6배로 한 이외에는, <조건-1>과 동일.
X=200g, Y=532g, Zw=525g(Zd는 중량의 변화가 미소하고, 전자 천평의 오차 범위내였다.)
수분 증발율(24 시간)=100×(532-525)/(200×7)
=0.5%
<조건-3>
최초의 수분량 X=100g으로 한 이외에는, <조건-2>와 동일.
X=100g, Y=432g, Zw=425g(Zd는 중량의 변화가 미소하고, 전자 천평의 오차 범위내였다.)
수분 증발율(24 시간)=100×(432-425)/(100×7)
=1.0%
<조건-4>
최초의 수분량 X=50g으로 한 이외에는, <조건-2>와 동일.
X=50g, Y=382g, Zw=375g(Zd는 중량의 변화가 미소하고, 전자 천평의 오차 범위내였다.)
수분 증발율(24 시간)=100×(382-375)/(50×7)
=2.0%
<조건-5>
용기 상부의 뚜껑을 떼어낸 이외에는, <조건-2>와 동일.
X=200g, Y=525g, Zd=515g
수분 증발율(24 시간)=100×(525-51)/(200)
=5.0%
<조건-6> 배양실내에서, 셀 모종적으로 육성, 지상부 개방
(배양 조건)
용기의 크기, 재질: 상부 2×2㎝(대략 사각형), 하부 1×1㎝, 높이 4㎝, 10 연결(2 ×5개); 하이임팩트·폴리스티렌
뚜껑: 없음
한천의 중량: 0.06g
당의 양: 0
X=100g, Y=170g, Zd=138.8g
수분 증발율(24 시간)=100×(170-138.8)/(100)
=31.2%
<조건-7> 온실내에서, 포트 모종적으로 육성, 지상부 개방,
온실내를 위해, 온도는 18 내지 28℃의 범위내에서, 습도는 50 내지 99%의 범위내에서 변동하였다.
(배양 조건)
용기의 크기, 재질: 지름 11㎝, 높이 7.2㎝; 폴리스티렌
뚜껑: 없음
한천의 중량: 0.15g
당의 양: 0
X=250g, Y=265g, Zd=245g
수분 증발율(24 시간)=100×(265-245)/(250)
=8.0%
실시예 13
플랜트 박스(시바다하리오주식회사, 폴리카보네이트제, 상부 75×75㎜, 하부 65×65㎜, 높이 100㎜) 중에, 실시예 1에서 제작한 건조 C-PNIPAAm-H 3g를, 하이포넥스 배양액(하이포넥스7-6-19(하이포넥스쟈판주식회사제) 3.5g/L, 활성탄 2g/L 함유) 150ml 중에 혼합 분산시켰다. 얻어진 분산액을 오토클레이브 멸균(121℃, 1.2Kg/㎠, 20분간)한 후, 실온에서 방치한 바, 해당 C-PNIPAAm-H가 배양액을 완전히 흡수하여 겔화하였다.
이렇게 하여 플랜트 박스내에 배치한 겔 표면에, 난의 모종인 MFMM(Cym. MELODY FAIR 'Marilyn Monroe')을, 각각의 모종의 간격이 거의 등간격이 되도록(4열×4행) 이식하고, 배양실(25℃, 3000룩스, 16h 일장)내에서 무균적으로 배양하였다.
상기의 배양 개시로부터 70일 후, 플랜트 박스의 뚜껑을 열고, 하이포넥스 용액(하이포넥스7-6-19 1g/L)을 75ml 가하여, 배양중의 수분의 증발과 식물체의 수분 흡수에 의해 수축하고 있는 C-PNIPAAm-H에 재흡수시켜, 해당 용기의 뚜껑을 개방한 채로, 온실내에서 연속적으로 모종을 재배하였다. 관개는, 3 내지 4일 마다 용기 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 행하였다.
온실내에서의 재배 개시로부터 60일 후, 단일 화분 재배로 이행하기 위해 해당 용기로부터 모종을 하나씩 꺼내었다. 지상부는 순조롭게 생장하고 있지만, 모종끼리의 뿌리가 다소 얽히어, 모종의 꺼냄에 약간의 시간을 요하였다. 또한, 온실 재배 이행후의 뿌리의 신장이, 후술하는 실시예 14의 경우와 비교하여, 약간 뒤떨어지고 있었다.
이와 같이 생장시킨 모종의 뿌리에 상기 겔을 부착시킨 채로, 굴로엘 MO-2(뉴질랜드산 나무껍질, (유)고야마란엔(向山蘭園))을 외측에 배치하면서, 3호 흑색 비닐 포트(지름 9㎝, 가네이야쇼덴(兼彌商店)제)내에 이식하고, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다. 60일 후에도 모종은 순조롭게 생장하였다.
비교예 13
실시예 13에서 사용한 것과 동일한 플랜트 박스내에서, 한천 0.9g을, 실시예 13에서 사용한 하이포넥스 배양액 150ml 중에 혼합 분산시켰다. 실시예 13과 같이 해당 분산액을 오토클레이브 멸균한 후, 실온에서 방치하여, 해당 배지를 완전히 겔화시켰다.
이렇게 하여 플랜트 박스내에 배치한 겔 표면에, 실시예 13과 같이 난의 모종인 MFMM을 16본 이식하여, 배양실내에서 배양하였다.
70일 후, 플랜트 박스의 뚜껑을 열고, 실시예 13에서 사용한 하이포넥스 용액을 75ml 가하였다. 그렇지만, 배양중의 수분 증발과 식물체의 수분 흡수에 의해 수축하고 있는 한천 겔은 해당 용액을 거의 재흡수하지 않았다.
플랜트 박스의 뚜껑을 개방한 채로, 실시예 3과 같이 온실내에서 연속적으로 모종을 재배하였다. 관개는 3 내지 4일 마다 용기 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 실시하였다.
재배 개시로부터 30일 후, 잡균이 지지체상에 번식하고, 모종의 아래 잎과 대부분의 뿌리가 썩어 버리고, 그 후의 재배가 불가능하게 되었다.
실시예 14
실시예 13에서 사용한 것과 동일한 플랜트 박스내에서, 실시예 13에서 사용한 하이포넥스 배양액 150ml 중에, 실시예 1에서 제작한 건조 C-PNIPAAm-H 2.31g과, 다공체인 아사노펄라이트(닛폰시멘트가부시키가이샤) 7.2g을 혼합 분산시켰다, 얻어진 분산액을, 격자상의 폴리에스테르제 시트(두께 0.15㎜, 높이 25㎜, 도레사제)로 16개의 구분이 가능하도록 분할하고, 오토클레이브 멸균한 후, 실온에서 방치한 바, 해당 C-PNIPAAm-H가 배양액을 흡수하여 겔화하였다. 실온(25℃)에 있어서, 고분자 겔과 아사노펄라이트와의「겉보기의 체적비」는 약 1:1이었다.
이렇게 하여 플랜트 박스내에서, 도 26의 모식 사시도에 나타내는 바와 같이, 격자상의 폴리에스테르제 시트로 16분할하였다(도 26에는 9분할의 예를 나타낸다). 이와 같이 분할한 겔 표면에, 난의 모종인 MFMM을 각 구분에 하나씩(합계 16개) 이식하여, 실시예 13과 같이 배양실내에서 배양하였다.
배양 개시로부터 70일 후, 플랜트 박스의 뚜껑을 열고, 실시예 13에서 사용한 하이포넥스 용액을 75ml 가하여, 배양중의 수분의 증발과 식물체의 수분 흡수에 의해 수축하고 있는 C-PNIPAAm-H에 재흡수시킨 후, 해당 용기의 뚜껑을 개방한 채로, 실시예 13과 같이 온실내에서 연속적으로 모종을 재배하였다. 관개는 3 내지 4일 마다 용기 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 행하였다.
온실내에서의 재배 개시로부터 60일 후, 단일 화분 재배로 이행하기 위해서, 모종을 하나씩 꺼내었다. 이 때, 격자상의 시트에 의해 모종끼리의 뿌리가 얽히는 것이 효과적으로 방지되어 모종의 꺼냄이 용이하였다. 모종의 지상부도 순조롭게 생장하고 있었다. 그리고, 또한, 온실 재배 이행후의 뿌리의 신장도 순조로웠다. 본 발명자의 지견에 의하면, 이 뿌리의 순조로운 신장은, 다공체로서 아사노펄라이트를 미리 배지에 첨가한 것에 의한 것으로 추정되었다.
뿌리에 지지체(겔+다공체)를 부착시킨 채로, 실시예 13과 같이 굴로엘 MO-2를 외측에 배치하면서, 3호 흑색 비닐 포트에 이식하고, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다. 단일 화분 재배로부터 60일 후에도, 모종은 순조롭게 생장하였다.
비교예 14
실시예 13에서 사용한 것과 같은 플랜트 박스내에서, 실시예 13에서 사용한 하이포넥스 배양액 150ml 중에, 한천 0.7g과 아사노펄라이트 7.2g을 혼합 분산시키고, 또한 실시예 14와 같이 격자상의 폴리프로필렌제 시트로 16분할한 후, 오토클레이브 멸균하여, 실온에서 방치하여, 배지를 완전히 겔화시켰다.
이렇게 하여 얻은 겔 표면에, 실시예 14와 같이 난의 모종인 MFMM을 16본 이식하여 배양실내에서 배양하였다. 배양 개시로부터 70일 후, 해당 용기의 뚜껑을 열고, 실시예 13에서 사용한 하이포넥스 용액을 75ml 가하였다. 그렇지만, 배양중의 수분 증발과 식물체의 수분 흡수에 의해 수축하고 있는 한천 겔은 해당 용액을 거의 재흡수하지 않았다.
이어서, 플랜트 박스의 뚜껑을 개방한 채로, 실시예 14와 같이 온실내에서 연속적으로 모종을 재배하였다. 관개는 3 내지 4일 마다 용기 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 행하였다.
온실내에서의 재배 개시로부터 30일 후, 잡균이 지지체상에 번식하여, 모종의 아래 잎과 대부분의 뿌리가 썩어 버리고, 그 후의 재배가 불가능하게 되었다. 따라서, 본 비교예에 있어서는, 아사노펄라이트 첨가와 격자상의 폴리프로필렌제 시트에 의한 16분할은 무의미하여 되어버렸다.
실시예 15
실시예 13에서 사용한 것과 같은 플랜트 박스내에서, 하이포넥스 유당 배양액(하이포넥스7-6-19(하이포넥스쟈판주식회사제) 3.5g/L, 슈크로스 30g/L, 활성탄 2g/L 함유) 150ml 중에, 실시예 1에서 제작한 건조 C-PNIPAAm-H 3g을 혼합 분산시켜, 오토클레이브 멸균한 후, 실온에서 방치한 바, 해당 C-PNIPAAm-H가 배양액을 완전히 흡수하여 겔화하였다.
이렇게 하여 얻은 겔에, 난의 모종인 RG310(Cym. ENZAN SYMPHONY 'RG310')을 실시예 13과 같이 16본 이식하여, 배양실내에서 배양하였다.
배양 개시로부터 70일 후, 해당 플랜트 박스를 35℃의 온수에 20분간 침지한 바, 상기 C-PNIPAAm-H 담체 입자는 수축하여, 해당 담체 중의 배양액의 거의 전량이 해당 담체로부터 방출되었다.
플랜트 박스의 뚜껑을 열고, 방출된 배양액을 스포이드로 흡수하고, 16℃의 수도물 약 150ml를 가하여 C-PNIPAAm-H 입자에 흡수시킨 후, 다시 약 35℃로 온도를 상승시켜 C-PNLIPAAm-H 입자를 수축시켜 수도물을 방출시켰다. 이 조작을 2회 되풀이한 후, 방출된 수도물의 당도를 당도계(주식회사아타고제, 상품명: N1)로 측정한 바, 검출 한계(0.2 중량%) 이하였다.
다음에, 플랜트 박스 중에 실시예 13에서 사용한 하이포넥스 용액을 150ml 가하여, 재수축하고 있는 C-PNIPAAm-H 입자에 재흡수시켜 겔화시킨 후, 해당 플랜트 박스의 뚜껑을 개방한 채로, 실시예 13과 같이 온실내에서 연속적으로 모종을 재배하였다. 관개는 3 내지 4일 마다 용기 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 행하였다.
온실내에서의 재배 개시로부터 60일 후, 단일 화분 재배로 이행하기 위해 해당 용기로부터 모종을 하나씩 꺼내었다. 지상부는 순조롭게 생장하였지만, 모종끼리의 뿌리가 다소 얽혀져 있고, 모종의 꺼냄에 약간의 시간을 요하였다. 또한, 온실 재배 이행후의 뿌리의 신장이, 후술하는 실시예 16의 경우와 비교하여 뒤떨어지고 있었다.
뿌리에 상기 겔을 부착시킨 채로, 실시예 13과 같게 굴로엘 MO-2를 외측에 배치하면서, 3호 흑색 비닐 포트에 이식하고, 온실내에서 통상의 재배를 하였다. 상기의 단일 화분 재배 이행으로부터 60일을 경과한 후에도, 모종은 순조롭게 생장하였다.
비교예 15
실시예 13과 같은 플랜트 박스내에서, 실시예 15에서 사용한 것과 동일한 하이포넥스 유당 배지 150ml 중에, 한천 0.9g을 혼합 분산시켜, 실시예 13과 같이 오토클레이브 멸균한 후, 실온에서 방치하여, 배지를 완전히 겔화시켰다.
이렇게 하여 얻은 겔 표면에, 실시예 15와 같이 난의 모종인 RG310을 16본 이식하고, 배양실내에서 배양하였다. 배양 개시로부터 70일 후, 해당 용기의 뚜껑을 열고, 온실내에서 연속적으로 재배한 바, 2일 후에는 한천 겔상에 잡균이 번식하고, 1주간 후에는 모종 자체에도 잡균이 번식하여서 갈색으로 변하여 고사하고, 그 후의 재배가 불가능하게 되었다.
실시예 16
실시예 13과 동일한 플랜트 박스내에서, 실시예 15에서 사용한 하이포넥스 유당 배양액 150ml중에, 실시예 1에서 제작한 건조 C-PNIPAAm-H 2.31g과, 다공체인 아사노펄라이트 7.2g을 혼합 분산시키고, 또한 실시예 14와 같이 격자상의 폴리프로필렌제 시트로 16분할한 후, 오토클레이브 멸균하고, 실온에서 방치한 바, 해당 C-PNIPAAm-H가 배양액을 완전히 흡수하여 겔화하였다. 실온(25℃)에서, 고분자 겔과 아사노펄라이트의 「겉보기의 체적비」는 약 1:1이었다.
상기에 의해 16분할한 겔 배지 표면에, 난의 모종인 RG310을 각 구분에 하나씩(계 16본) 이식하고, 실시예 15와 같이 배양실내에서 배양하였다. 배양 개시로부터 70일 후, 해당 플랜트 박스를 35℃의 온수에 20분간 침지한 바, 해당 C-PNIPAAm-H 담체는 수축하고, 해당 담체 중의 배양액의 거의 전량이 해당 담체로부터 방출되었다. 다음에, 플랜트 박스의 뚜껑을 열고, 해당 방출 배양액를 스포이드로 흡수한 후, 상온(25℃)에서 방치하여, 아사노펄라이트의 공극내의 배양액을, 수축한 C-PNIPAAm-H에 흡수시켰다.
이어서, 16℃의 수도물 약 150ml를 가하여 상기 C-PNIPAAm-H에 흡수시킨 후, 다시 약 35℃로 온도를 상승시켜 해당 C-PNIPAAm-H를 수축시켜, 수도물을 방출시켰다. 이 조작을 3회 되풀이한 후, 방출된 수도물의 당도를 당도계로 측정한 바, 검출 한계(0.2중량%) 이하였다.
플랜트 박스 중에, 실시예 13에서 사용한 하이포넥스 용액을 150ml 가하여, 재수축하고 있는 C-PNIPAAm-H에 재흡수시켜 겔화시켜, 해당 플랜트 박스의 뚜껑을 개방한 채로, 실시예 13과 같이 온실내에서 연속적으로 모종을 재배하였다. 관개는 3 내지 4일 마다 용기 전체의 무게가 초기치와 같게 되도록 행하였다.
온실내에서의 재배 개시로부터 60일 후, 단일 화분 재배로 이행하기 위해서, 해당 용기를 35℃의 온수에 20분간 침지하고, 해당 C-PNIPAAm-H를 수축시킨 후, 모종을 하나씩 꺼내었다. 이 때, 승온에 의해 각각의 격자 구분마다 지지체가 수축하고, 또한 격자상 시트의 칸막이에 의해 모종끼리의 뿌리의 얽힘이 효과적으로 방지되어, 모종의 꺼냄이 용이하였다. 지상부도 순조롭게 생장하고, 또한 온실 재배 이행후의 뿌리의 신장도 순조로웠다. 이 뿌리의 순조로운 신장은, 다공체로서 아사노펄라이트를 미리 배지에 첨가한 것에 의한 것으로 추정되었다.
뿌리에 지지체를 부착시킨 채로, 굴로엘 MO-2를 외측에 배치하여 3호 흑색 비닐 포트에 이식하고, 온실내에서 통상의 재배를 실시하였다. 상기의 단일 화분 재배 이행으로부터 60일 후에도, 모종은 순조롭게 생장하였다.
비교예 16
실시예 13에서 사용한 것과 동일한 플랜트 박스내에서, 실시예 15에서 사용한 하이포넥스 유당 배지 150ml 중에, 한천 0.7g과 아사노펄라이트 7.2g을 혼합 분산시키고, 또한 격자상의 폴리프로필렌제 시트로 16분할하여, 오토클레이브 멸균한 후, 실온에서 방치하여, 배지를 완전히 겔화시켰다.
이렇게 하여 얻은 겔 표면에, 실시예 16과 같이 RG310를 16본 이식하고, 배양실내에서 배양하였다. 배양 개시로부터 70일 후, 해당 플랜트 박스의 뚜껑을 개방하고, 그대로 온실내에서 연속적으로 재배한 바, 2일 후에는 지지체상에 잡균이 번식하고, 1주간후에는 모종 자체에도 잡균이 번식하여 갈색으로 변하여 고사하고, 그 후의 재배가 불가능하게 되었다. 따라서, 본 비교예에 있어서는, 아사노펄라이트 첨가와 격자상의 폴리프로필렌제 시트에 의한 16분할과는 무의미하게 되었다.
상술한 것같이 본 발명에 의하면, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자에 있어서; 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자에 있어서; 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고 또한 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 토양 개질제와; 식물체 지지용 담체를 최소한 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체 재배용 지지체가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자에 있어서; 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 식물체 재배용 지지체를, 적어도 식물체의 주위에 배치하고; 해당 식물체를 지지하면서 재배하는 것을 특징으로 하는 식물체의 재배 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 식물체 지지용 담체와, 해당 담체에 건조시의 중량 퍼센트로 0.1 내지 10중량% 첨가되어 이루어지는 토양 개질제를 포함하는 식물체 재배용 지지체를 적어도 식물체의 주위에 배치하고, 해당 식물체를 지지하면서 재배하는 식물체의 재배 방법에 있어서; 상기 토양 개질제가, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자에 있어서, 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 또한 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체의 재배 방법이 제공된다.
상기한 본 발명의 소정의 온도 감응성을 나타내는 하이드로 겔 내지 하이드로 겔 형성성 고분자로 이루어지는 식물체 재배용 지지체 내지 토양 개질제를 사용한 경우, 식물체 내지 작물(곡류, 야채, 화훼, 과수 등)의 재배시에, 외적 환경 인자(온도, 습도, 일사량, 광강도 등)의 변화에 따라, 수분, 양분, 식물체 생장 조절물질 등의 성분을, 식물체의 해당 성분의 요구성에 적합하도록, 상기 하이드로 겔 내지 고분자에 있어서 흡수 내지 방출시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 이들 성분의 식물체로의 바람직하게 변화하는 공급에 의해서, 식물체의 생장을 조절하고, 및/또는, 상기한 외적 환경 인자의 악영향을 완화하여, 식물체의 생장을 촉진하는 기능을 바람직하게 발휘하는 것이 가능하게 된다.
따라서 본 발명에 의하면, 수분, 양분 등의 식물의 생장에 관계하는 성분의 해당 식물에의 공급을 적절하게 조절하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 노지 재배나 시설내 원예 등에서의 재배면의 종래 기술에서의 제반 문제점(재배 조건 조정의 번잡함, 높은 장치 비용)이 해결될 뿐만 아니라, 재배에 필요하게 되는 노동력·에너지의 절감, 내지 재배용의 설비 비용의 절감이 가능하게 되어, 생산성의 향상이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 내부에 식물체의 적어도 일부를 수용가능하게 한 용기 모양의 기재와, 해당 용기 모양의 기재의 내부에 배치된, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물체 육성용 용기가 제공된다. 또한, 본 발명에 의하면, 시트 모양의 기재와, 해당 기재의 적어도 한편의 표면상에 배치된, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물체 육성용 시트가 제공된다.
본 발명의 식물체 육성용 용기 내지 시트를 사용한 경우에는, 해당 용기 내지 시트의 식물체 측에 배치되어 이루어지는 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자의 특성(수분 또는 영양소의 저장 능력, 내지 그 온도 의존성)에 근거하여, 식물체 육성용 용기의 체적을 현저하게 줄이는 것이 가능하고, 뿌리의 발생 효율의 향상, 육성 면적의 축소, 육성용 용기의 재료량의 절감, 운반 비용의 절감이 가능하게 된다. 또는, 수분 관리 등의 성력화에 의한 대폭적인 비용 절감이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면,
(a) 물과, 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 적어도 포함하는 겔 모양 지지체를 사용하여, 통기 제한 조건하에서 식물체를 배양하고, 이어서,
(b) 상기 배양후의 식물체에 접촉하고 있는 겔 모양 지지체를 실질적으로 그대로 사용하면서, 통기 비제한 조건하에서 식물체를 재배하는 식물체 육성 방법이 제공된다.
본 발명의 식물체 육성 방법에 의하면, 하이드로 겔의 제균성을 효과적으로 이용함에 의해, 배양(통기 제한 조건하)으로부터 재배(통기 비제한 조건하)로의 이행에 있어서, 지지체 내지 식재 재료의 교환을 필수적으로 행하지 않고도 연속적인 식물체 육성이 가능하게 된다.

Claims (51)

  1. 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 식물체 지지용 고분자.
  2. 하이드로 겔 형성성의 고분자에 있어서, 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 제1항의 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체 재배용 지지체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성 고분자의 가교 구조 중에 적어도 물이 보존되고, 해당 고분자를 포함하는 하이드로 겔이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 식물체 재배용 지지체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 가교 구조 내부에 영양소가 보존되어 있는 것을 특징으로 하는 식물체 재배용 지지체.
  5. 제2항에 있어서, 상기 가교 구조 내부에 식물체 생장 조절물질이 보존되어 있는 것을 특징으로 하는 식물체 재배용 지지체.
  6. 제2항 내지 제4항중의 어느 한 항에 있어서, 건조시의 크기가 0.1㎛ 내지 1㎝의 범위에 있고, 형상이 마이크로 비드상, 섬유상, 필름상, 스폰지상 또는 부정형중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식물체 재배용 지지체.
  7. 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 제1항의 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 개질제.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성 고분자의 가교 구조 중에 적어도 물이 보존되고, 해당 고분자를 포함하는 하이드로 겔이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 토양 개질제.
  9. 제7항에 있어서, 상기 가교 구조 내부에 영양소가 보존되어 있는 것을 특징으로 하는 토양 개질제.
  10. 제7항에 있어서, 상기 가교 구조 내부에 식물체 생장 조절물질이 보존되어 있는 것을 특징으로 하는 토양 개질제.
  11. 제7항 내지 제10항중의 어느 한 항에 있어서, 건조시의 크기가 0.1㎛ 내지 1㎝의 범위에 있고, 형상이 마이크로 비드상, 섬유상, 필름상, 스폰지상 또는 부정형중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 토양 개질제.
  12. 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 제1항의 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 토양 개질제와,
    식물체 지지용 담체를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체 재배용 지지체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 식물체 지지용 담체가, 토양, 자갈, 모래, 속돌, 탄화물, 토탄, 버미큘라이트, 나무껍질, 펄라이트, 제올라이트, 암면, 스폰지, 물이끼, 야자껍질, 및 클립토모스중에서 선택된 1종류 이상의 담체인 식물체 재배용 지지체.
  14. 제12항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 상기 식물체 지지용 담체에 대하여, 건조시의 중량으로 0.1 내지 10중량% 첨가되는 식물체 재배용 지지체.
  15. 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 제1항의 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 식물체 재배용 지지체를, 적어도 식물체의 주위에 배치하고, 해당 식물체를 지지하면서 재배하는 것을 특징으로 하는 식물체의 재배 방법.
  16. 제15항에 있어서, 하부가 폐쇄된 용기내에서 상기 재배를 실시하는 식물체의 재배 방법.
  17. 식물체 지지용 담체와, 해당 담체에 대하여 건조시의 중량 퍼센트로 0.1 내지 10중량% 첨가되어 이루어지는 토양 개질제를 포함하는 식물체 재배용 지지체를 적어도 식물체의 주위에 배치하고, 해당 식물체를 지지하면서 재배하는 식물체의 재배 방법에 있어서; 상기 토양 개질제가, 0℃ 이상, 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 제1항의 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체의 재배 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 재배를, 비무균적 조건하에 실시하는 식물체의 재배 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 비무균적 조건하의 재배를, 노지 또는 시설내에서 실시하는 식물체의 재배 방법.
  20. 제17항에 있어서, 하부가 폐쇄된 용기내에서 상기 재배를 실시하는 식물체의 재배 방법.
  21. 내부에 식물체의 적어도 일부를 수용가능하게 한 용기 모양의 기재와, 해당 용기 모양의 기재의 내부에 배치된 제1항의 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물체 육성용 용기.
  22. 제21항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 용기의 내부에 고정되어 보존되는 식물체 육성용 용기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 용기 내부에 연속한 층상으로 보존되는 식물체 육성용 용기.
  24. 제22항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 용기 내부에 불연속의 상태로 보존되는 식물체 육성용 용기.
  25. 제21항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가 분말체 내지 과립체상의 형태를 가지며, 건조시의 크기가 0.1㎛ 내지 5 ㎜인 식물체 육성용 용기.
  26. 제22항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 용기의 내부에 점착제 내지 접착제의 층을 통하여 보존되는 식물체 육성용 용기.
  27. 제1항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 0℃ 이상 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 고분자인 식물체 육성용 용기.
  28. 제21항에 있어서, 하부가 폐쇄되어 있는 식물체 육성용 용기.
  29. 시트 모양의 기재와, 기재의 적어도 한쪽의 표면상에 배치된 제1항의 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물체 육성용 시트.
  30. 제29항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 기재 표면에 고정되어 보존되는 식물체 육성용 시트.
  31. 제29항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 기재 표면에 연속한 층상으로 보존되는 식물체 육성용 시트.
  32. 제29항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 기재 표면에 불연속의 상태로 보존되는 식물체 육성용 시트.
  33. 제29항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가 분말체 내지 과립체상의 형태를 가지고, 건조시의 크기가 0.1㎛ 내지 5㎜인 식물체 육성용 시트.
  34. 제29항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 기재의 표면상에 점착제 내지 접착제의 층을 통하여 보존되는 식물체 육성용 시트.
  35. 제29항에 있어서, 상기 기재의 하이드로 겔 형성성의 고분자가 배치된 면과 반대측의 면상에 점착제 내지 접착제의 층이 배치되는 식물체 육성용 시트.
  36. 제29항에 있어서, 하나 이상의 셀을 형성할 수 있는 파티션 형상을 가지는 식물체 육성용 시트.
  37. 제29항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, 0℃ 이상 70℃ 이하의 온도 영역에서 온도 상승과 함께 평형 흡수율이 감소하고, 해당 평형 흡수율이 온도에 대하여 가역적으로 변화하는 고분자인 식물체 육성용 시트.
  38. (a) 물과, 제1항의 가교 구조를 가지는 하이드로 겔 형성성의 고분자를 적어도 포함하는 겔 모양 지지체를 사용하여, 통기 제한 조건하에서 식물체를 배양하고,
    (b) 상기 배양 후의 식물체에 접촉하고 있는 겔 모양 지지체를 실질적으로 그대로 사용하면서, 통기 비제한 조건하에서 식물체를 재배하는 것을 특징으로 하는 식물체 육성 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가 분말체 내지 과립체상의 형태를 가지는 식물체 육성 방법.
  40. 제38항에 있어서, 상기 단계(a)에서의 물이, 배양액중 하나의 성분을 구성하는 식물체 육성 방법.
  41. 제38항에 있어서, 상기 겔 모양 지지체가, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자에 상기 물을 흡수시켜 수득되는 겔 모양 지지체인 식물체 육성 방법.
  42. 제38항에 있어서, 상기 단계(a)의 후, 단계 (b)의 전에, 상기 겔 모양 지지체를 수축시켜 상기 배양액을 방출시키는 식물체 육성 방법.
  43. 제38항에 있어서, 상기 단계(a)의 후, 단계 (b)의 전에, 상기 겔 모양 지지체에 다시 액체를 흡수시키는 식물체 육성 방법.
  44. 제6항에 있어서, 상기 액체가, 재배용의 비료인 식물체 육성 방법.
  45. 제38항에 있어서, 상기 단계(a)의 후, 단계 (b)의 전에, 상기 겔 모양 지지체를 수축시켜 배양액을 방출시킨 후, 다시 해당 겔에 액체를 흡수시키는 식물체 육성 방법.
  46. 제38항에 있어서, 상기 배양액이, 당을 함유하는 배양액인 식물체 육성 방법.
  47. 제38항에 있어서, 상기 단계(a)의 배양이, 무균적 조건하에서 수행되는 식물체 육성 방법.
  48. 제38항에 있어서, 상기 단계(a)의 배양이, 복수의 부분으로 구분된 용기내에서, 각각의 부분에 배치된 복수의 식물체에 대하여 수행되는 식물체 육성 방법.
  49. 제38항에 있어서, 상기 겔 모양 지지체가, 다른 다공체와 혼합된 상태로 사용되는 식물체 육성 방법.
  50. 제38항에 있어서, 상기 다공체가, 펄라이트, 버미큘라이트, 속돌, 세라믹, 제올라이트, 스폰지, 수세미 섬유, 암면, 야자껍질, 나무껍질, 피트모스, 맥반석, 탄화물, 및 모직물로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종류 이상의 다공체로 이루어지는 식물체 육성 방법.
  51. 제38항에 있어서, 상기 하이드로 겔 형성성의 고분자가, LCST(Lower Critical Solution Temperature)를 가지는 고분자 화합물을 가교하여 이루어지는 식물체 육성 방법.
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