JPH0998A

JPH0998A - 組織培養苗の培養方法

Info

Publication number: JPH0998A
Application number: JP7157898A
Authority: JP
Inventors: Kensei Okamoto; 研正岡本; Michio Tanaka; 道男田中; Hiroyuki Watanabe; 博之渡辺
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】組織培養苗の培養方法において、簡易な方法
で、生育状態を制御し、任意の形態形成及び器官分化を
制御した、均質で高品質の組織培養苗を短い育苗日数で
得ることのできる培養方法を提供すること。【構成】実質的な無菌条件下、栄養源を含有する培地
中で培養する組織培養苗に、光半導体を主たる光源とし
た特定の波長光を照射することを特徴とする組織培養苗
の培養方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、花き、野菜、樹木など
の植物の組織培養等による組織培養苗に、発光ダイオー
ドや半導体レーザーなどの光半導体を光源とした光照射
装置を用い、培養物への照射波長コントロールして培養
を行う方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、茎頂などの生長点等から組織培養
等を利用して再生されてなる組織培養苗は、遺伝的に均
質であり、ウィルス病等の感染が避けられる植物体が得
られるという利点から、花き、野菜、樹木苗などで急速
に普及し、そのシェアを拡大しつつある。組織培養苗
は、従来の個別の植物体から種子や球根により成長し培
土で育苗される栽培苗と比較すると、通常、高い品質が
要求されるため、温度、湿度、培養液組成、ｐＨなどを
高い精度でコントロールされた育苗環境にて培養され
る。培養中の光環境についても、通常、太陽光は用い
ず、屋内の培養室にて蛍光灯などが光源として用いられ
ることが多い。しかし、蛍光灯は、白熱電灯や他の放電
管型光源と比較すれば、光線中の赤外線や熱線の割合が
少ないものの、依然、多量の赤外線（熱線）を含んでお
り、また、培養植物の生育に全く関係ない波長の光や、
若干の紫外線を含むなど、植物の組織培養苗用の光源と
して最適のものとは言い難い。

【０００３】一方、発光ダイオードや半導体レーザーな
どの光半導体の発する光は、単一の波長ピークを持ち、
その発光スペクトルは比較的半値幅の狭い単色光である
ことが知られており、現在では400nm以上の波長領域に
ついては、実用上十分な出力を持つ半導体チップが開発
されている。これまでに発光ダイオード（特開昭59-106
229号公報）や半導体レーザー（特開平4-12117号公報）
を光源として、通常の植物を栽培するとの報告は存在す
るが、特に、植物の組織培養苗の主光源として光半導体
光源を適用し、そのピーク波長の選択による生育のコン
トロールを報告した例はない。また、光半導体によって
光質を制御された環境において、組織培養苗の生育に対
する炭酸ガス施用の効果についての報告例もない。

【０００４】植物の組織培養苗は、通常の栽培苗に比
べ、培地中の栄養源による従属栄養に影響される場合が
多いこと、通常の栽培条件とは異なる無菌条件下で、弱
光下高湿下という環境下で育成される場合が多いこと
等、その育成環境条件は大きく異なる。又、組織培養苗
の器官分化や形態形成のメカニズムは不安定であり、光
に対する反応が異なることが予測された。

【０００５】又、このような組織培養苗で今後達成すべ
き課題として、通常の栽培苗では要求されない様な、例
えば、更に組織培養をするために、茎の節間が特異的に
伸長した苗の要求であるとか、発根の促進された苗の要
求であるとかの種々の特異な要求に応じて、組織培養苗
の形態を任意に調整し、任意の器官分化を制御すること
により、より高品質で均質の植物体を得ることが挙げら
れる。この様な要求は、従来の組織培養苗の培養方法で
は達成されず、今後の検討が求められていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、か
かる組織培養苗の培養方法において、簡易な方法で、生
育状態を制御し、任意の形態形成及び器官分化を制御し
た、均質で高品質の組織培養苗を短い育苗日数で得るこ
とのできる培養方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めの本発明の要旨は、実質的な無菌条件下、栄養源を含
有する培地中で培養する組織培養苗に、光半導体を主た
る光源とした特定の波長光を照射することを特徴とする
組織培養苗の培養方法にあり、更には該特定の波長光と
して、光半導体を光源とした波長ピークが６００〜７０
０ｎｍの赤色光を照射することを特徴とする組織培養苗
の培養方法、該特定の波長光として、光半導体を光源と
した波長ピークが６００〜７００ｎｍの赤色光及び波長
ピークが４００〜５００ｎｍの青色光を照射することを
特徴とする組織培養苗の培養方法、該特定の波長光とし
て、光半導体を光源とした波長ピークが６００〜７００
ｎｍの赤色光及び波長ピークが７００より大〜８００ｎ
ｍの遠赤色光を照射することを特徴とする組織培養苗の
培養方法、及び該組織培養苗の培養空間内に５００ｐｐ
ｍ以上の炭酸ガス施用を行いつつ培養を行うことを特徴
とする組織培養苗の培養方法にある。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、例えば遺伝的に均質であり、ウイルスフリーな苗を
得ることを目的とした、いわゆる組織培養により得られ
た組織培養苗を対象とするものであり、対象植物として
は、例えば、ユリ等の球根類、シンビジューム等のラン
類、切り花類、鉢物類、水生植物などを含めた花き、野
菜，樹木の苗が挙げられる。

【０００９】又、本発明の培養方法による培養時期は、
組織培養による増殖苗条塊やＰＬＢ集塊等から採取した
数枚の展開葉を有する幼植物体からその苗が生長し、定
植できる段階までの期間の一部分又は全部分であれば良
いが、好ましくはその幼少期に行うことが効果が顕著に
あらわれる上で好ましい。尚、この培養時期を本発明に
よる培養期間と通常の蛍光灯による培養期間と併用して
行ってもよい。

【００１０】これらの組織培養苗は、実質的な無菌条件
下、栄養源を含有する培地中で培養される。実質的な無
菌条件下とは、所謂殺菌手段等により菌を低減させた条
件下をいい、例えば殺菌を施した密閉容器中で培養を行
う方法や、ガス透過性等は良好だが菌の透過性が低減さ
れたフィルム容器中で培養を行う方法が挙げられる。栄
養源を含有する培地としては、通常の組織培養苗の培養
に用いられる、例えばＭＳ培地等の公知培地を用いて、
支持体として、寒天培地やロックウールその他の公知の
支持体を用いたものを適用できる。

【００１１】本発明では、このような組織培養苗の培養
（育苗）中、発光ダイオード、半導体レーザーなどの光
半導体を主たる光源とした特定の波長光を照射すること
により、培養苗の光環境を制御し、苗の生育促進、形態
形成や器官分化を制御することによって、品質の高い苗
を効率良く生産することができる。なお、主たる光源と
して用いるとは、他の例えば蛍光灯などの光源の補光と
して用いるのではなく、例えば全光量の８５％以上の光
源として光半導体による光を用いることを意味する。全
光量としては、光量子束密度として約１０〜２００μｍ
ｏｌ／ｍ²／ｓ、好ましくは２０〜１００μｍｏｌ／ｍ²
／ｓであることが好ましい。

【００１２】光半導体としては、公知の発光ダイオー
ド、半導体レーザ−などが挙げられ、特に本発明の目的
のためにはピーク波長が６００〜７００ｎｍの赤色光を
発光する発光ダイオード、ピーク波長が４００〜５００
ｎｍの青色光を発光する発光ダイオード、７００より大
〜８００ｎｍの遠赤色光を発光する発光ダイオードを組
み合わせ、その光出力を任意に制御できる装置を用い
て、対象植物の生育状況及びその育成目的に応じて波長
を組み合わせて用いることが好ましい。

【００１３】具体的には、苗の草丈を伸ばし、生重量
を増加させ、発根を促進する必要がある場合には、光半
導体を用いてピーク波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤色
光のみを照射するか、もしくはその割合を全光量の３０
％以上、好ましくは８５％以上と増加させて培養する。

【００１４】また、逆に、草型を整えるため苗丈を抑
え、葉色を濃し、かつ、根系の生育を充実させる必要の
ある場合には、ピーク波長４００〜５００ｎｍの青色光
を発する光半導体を用いて、好ましくは前記赤色光と組
み合わせて、その青色光の割合を全光量の３％以上、好
ましくは５〜６０％と割合を増加させることにより目的
が達せられる。また、葉色を抑え、苗の節間および葉
柄を特異的に伸長させる必要のある場合には、ピーク波
長７００ｎｍより大〜８００ｎｍの遠赤色光を発する光
半導体を用いて、好ましくは前記赤色光と組合せて、そ
の遠赤色光の割合を全光量の３％以上、好ましくは５〜
６０％と増加させることが有効である。

【００１５】さらに、本発明の好ましい態様としては、
培養苗の培養空間内に５００ｐｐｍ以上、好ましくは１
０００ｐｐｍ以上５０００ｐｐｍ以下の炭酸ガスを施用
しつつ培養する方法が挙げられる。尚、通常の生活空間
における炭酸ガス濃度は３００ｐｐｍ程度であり、苗の
育成により炭酸ガス量が低減するため、例えば培養装置
内に炭酸ガス濃度を検知する電磁弁を用いて炭酸ボンベ
等から炭酸ガスを供給する方法を採用することが好まし
い。又、培養装置内に設置する苗の培養容器として、例
えば、菌の透過性は低減されているが、十分な炭酸ガス
供給を行いうる通気性の高い培養容器（例えば、図２に
示すような多孔質膜や樹脂フィルムで構成される培養容
器などがこの例としてあげられる）を用いると好まし
い。この方法により、本発明の効果は飛躍的に増幅さ
れ、通常の照明を用いた場合の培養結果と比べて最終的
に大きな効果の差となってあらわれる。

【００１６】用いられる培養装置については、例えば図
１に示すように、その発光装置（５）部分に、パネル状
の発光ダイオード照射ユニット、もしくはスキャン装置
を備えた半導体レーザー装置を用い、照射するピーク波
長および各々の波長の光量を調節できる制御機構を備え
たものを用いることが好ましい。具体的には、発光装置
は、目的とするピーク波長の光半導体１種類もしくは数
種類で構成され、それぞれのピーク波長の半導体は独立
して配線され、赤色、青色、遠赤色の波長構成を調節可
能なように回路設計されることが好ましい。この培養装
置中に、図２に示すようなフィルム培養容器やフラスコ
培養容器などを設置し、又、培養装置自体の温度、湿度
を簡易に制御するためにこの培養装置を大型のインキュ
ベータ−内に設置する方法が採用できる。

【００１７】以上のような培養装置を用い、植物培養苗
育苗中の光環境、特に、赤色、青色、遠赤色の量および
割合を調節することにより、培養物の生重量、草型、根
系の生育、葉色などの制御が可能となった。以下に、本
発明の内容について具体的な実験例を示すが、本発明の
内容は以下の実施例に制限されるものではない。

【００１８】

【実施例１】図１に示すような発光ダイオード（３）を
光源とした簡易型培養装置（１）を製作した。光源
（３）としては、ピーク波長660nmの赤色発光ダイオー
ドのみを用いたＲタイプ、ピーク波長660nm(赤色光）と
450nm（青色光）を発する発光ダイオードを組み合わせ
たＲＢタイプ、ピーク波長660nm（赤色光）と730nm（遠
赤色光）の発光ダイオードを組み合わせたＲFrタイプの
３種類を作製し、各々の装置において、その照射波長構
成を自由にコントロールできるよう設計した。各試験区
の波長構成と光量を表１に示した。この培養装置を２３
℃に制御した大型インキュベーター（図示せず）内に置
き、スパティフィラム幼植物体を入れた三角フラスコを
培養装置内（２）に置いて無菌培養を行い生育の差を観
察した。コントロールとしては、慣行の白色蛍光灯を用
いた。

【００１９】使用した培養植物は、増殖苗条塊より採取
した展開葉３枚、苗丈約３cmの Spathiphyllum cv. 'Me
rry' の苗条であり、綿栓を付けた400ml三角フラスコ中
で６８日間培養した。培地は100mlのMurashige & Skoog
培地（ショ糖３％、寒天0.1％を含む）を用い、１６時
間日長で照明した。

【００２０】

【表１】

【００２１】６８日間培養後、それぞれの試験区につい
て、地上部重、根重、草丈、葉色を測定した結果を表２
に示した。なお、葉色は、ミノルタ社製簡易葉緑素計
（SPAD-502型）を用いて測定し、比クロロフィル量（SP
AD値）で表した。

【００２２】

【表２】

【００２３】発光ダイオードを光源とした試験区では、
タイプＲ、ＲＢ１、ＲＢ２で白色蛍光灯より優れた生育
を示し、タイプＲFr１、ＲFr２で白色蛍光灯と同等の生
育を示した。加えて、照射した波長の種類によって生育
形態、葉色などに顕著な特徴が現われた。

【００２４】すなわち、ピーク波長450nmの青色光の割
合を増加させたタイプＲＢ１、ＲＢ２では、明らかに草
丈の抑制が認められ、逆に、根重が増加した。また、葉
色の増加が認められ、クロロフィルの生成を促進する効
果を持つことが示された。また、ピーク波長730nmの遠
赤色光を増加させた場合（タイプＲFr１、ＲFr２）、草
丈の伸長、特に、節間と葉柄の顕著な伸長が認められ
た。葉色は減少傾向を示した。

【００２５】培養苗の新鮮重が一番増加したのは、ピー
ク波長660nmの赤色光のみを照射した試験区であり、光
合成反応（炭酸同化作用）を刺激することによると考え
られる苗の生育促進が示された。又、苗当たりの発根数
が増大された。

【００２６】

【実施例２】実施例１と同じ栽培装置を用い、炭酸ガス
を施用した条件でシンビジウム幼植物体の無菌培養を試
みた。使用した幼植物体は、増殖ＰＬＢ集塊より採取し
たCymbidium Melody Fair 'Marilyn Monroe' の幼苗
で、苗丈2.5 -3.0cm、展開葉３枚のものを用いた。培養
容器は、図２に示した通気性の高い樹脂フィルムで構成
されるフィルム培養容器を用いた。フィルム培養容器で
使用したフィルムは、エチレンエチルアクリレート共重
合体を中間層に、低密度ポリエチレンを両表面層に重層
した多層構造フィルムを用いた。フィルム厚は30μｍ、
内層、中間層、外層の層厚比は１：８：１とし、40,000
ml／ｍ2・day・atm（２３℃）という高い炭酸ガス透過
性を確保した。培地は、Vacin & Went 培地を用い、苗
の支持体としてはロックウールマルチブロック（４ｘ
４、Grodania AS社製 AO 18／30）を用いた。培養装置
内の炭酸ガス施用濃度は、タイプＲのみ1000、3000、50
00ppmの３段階、他のタイプは、3000ppmで行った。日長
は１６時間とし、７２日間培養した。生育結果を表３に
まとめた。

【００２７】

【表３】

【００２８】シンビジウムでもスパティフィラム同様、
白色蛍光灯と同等もしくは白色蛍光灯よりも優れた生育
結果を示した。特に、660nm赤色光のみでの培養(タイプ
Ｒ）および赤色光と450nm青色光の混合光（タイプＲＢ
１、ＲＢ２）で生育が優っていた。

【００２９】青色光を増加させることによって、草丈の
抑制、根重の増加および葉色の増加が認められ、また、
730nm遠赤色光の増加によって、草丈伸長、特に節間の
伸長を特異的に促進した。赤色光のみの照射では根数が
増加した。通気性の高い培養容器を用い、炭酸ガスを施
用することによって、それぞれの波長による効果が増幅
される傾向にあった。例えば、赤色光のみでの培養で
は、炭酸ガス無施用に比べ5000ppm施用区では、地上部
重で約２倍、根重では約７倍増加した。青色光による根
重の増加についても、遠赤色光による節間伸長について
も、それぞれ炭酸ガス施用によって大きく増加した。

【００３０】以上のように、植物培養時に用いる照明の
波長構成を、発光ダイオードなどの光半導体を光源にす
ることによって調節することにより、培養植物の生育を
制御することが可能であることが明かとなった。加え
て、光質の制御と同時に炭酸ガスを施用することによっ
て、上記の生育制御効果をさらに強化、増幅できること
が明かとなった。

【００３１】

【発明の効果】組織培養による組織培養苗は、通常の栽
培苗に比べ高い品質が要求される。本発明では光源に発
光ダイオードや半導体レーザーなどの光半導体を用いる
ことによって、栽培の効率化、および目的にあった生育
制御が可能となった。すなわち、赤色光を集中的に用い
ることにより生育の促進、草丈の増加が達成され、青色
光の増加により草丈の抑制、根系の発達、葉色の増加が
誘導できる。遠赤色光の増加によっては葉色の抑制や節
間、葉柄の特異的な伸長を導くことができることが明か
となった。さらに、これらの作用は、多孔質膜やガス透
過性の高い樹脂フィルム等で構成される高通気性の培養
容器を用い、炭酸ガスを施用することによって効果的に
発現することが明かとなった。以上のように、光半導体
を用いた植物培養中の光環境制御および炭酸ガス濃度の
調節を組み合わせることによって、植物の種類や性質に
合わせ、苗質を改善、向上させ、より商品性の高い植物
培養苗の生産に役立つものと考えられる。また、従来の
光源である蛍光灯などは、光線中に多量の赤外線や熱線
を含んでおり、密閉系である培養室や培養容器内など、
培養環境の温度制御が困難であるのに対し、光半導体の
発する光にはそれらが含まれず、従って、培養環境の温
度制御が容易である上、その温度制御に必要とされる電
力費が比較的少なくてすむというメリットが期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に用いる培養装置の一例を示した図

【図２】本願発明に用いる培養容器の一例を示した図

【符号の説明】

１は箱状容器、２は生物育成空間、３は光半導体、４は
パネル基板、５は発光装置、６は駆動装置、７は制御回
路、８は動力源、９はパネルメーター、１０は可変式出
力調節装置、１１はファン（空調設備）、１２はファン
（空調設備）、１３はメッシュ部をそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的な無菌条件下、栄養源を含有する培
地中で培養する組織培養苗に、光半導体を主たる光源と
した特定の波長光を照射することを特徴とする組織培養
苗の培養方法。
【請求項２】該特定の波長光として、光半導体を光源と
した波長ピークが６００〜７００ｎｍの赤色光を照射す
ることを特徴とする請求項１記載の組織培養苗の培養方
法。
【請求項３】該特定の波長光として、光半導体を光源と
した波長ピークが６００〜７００ｎｍの赤色光及び波長
ピークが４００〜５００ｎｍの青色光を照射することを
特徴とする請求項１記載の組織培養苗の培養方法。
【請求項４】該特定の波長光として、光半導体を光源と
した波長ピークが６００〜７００ｎｍの赤色光及び波長
ピークが７００より大〜８００ｎｍの遠赤色光を照射す
ることを特徴とする請求項１記載の組織培養苗の培養方
法。
【請求項５】該組織培養苗の培養空間内に５００ｐｐｍ
以上の炭酸ガス施用を行いつつ培養を行うことを特徴と
する請求項１記載の組織培養苗の培養方法。