JPS6188876A - 植物組織の培養方法および装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、植物組織の培養方法および装置に関するもの
である。

本発明における植物組織とは、植物におけるプロトプラ
スト、細胞、カルス、植物体の一部をなす組織などを含
む概念である。

〔従来の技術〕

従来、植物組織の大量培養は、ジャーファーメンタ−な
どを用い、醗酵法に準する液体培養によって行なわれて
いる。液体培養においては、被培養体を常に新しい培地
と接触させることが重要であり、そのために、液体培地
に被培養体を加えた系を、回転具あるいは空気によるバ
ブリングによって機械的に混合攪拌する方法が一般に用
いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような方法は液体培地と被培養体と
より成る混合系に剪断力を加える方法でめる九め、回転
８または、バブリングにおける気泡との衝突により或い
は大きな剪断力の作用により培養中の植物組織が損傷さ
れることを回避することができず、従って培養効率が低
く、植物組織の種類によってはこの方法を用いることが
できない場合もあるという欠点を有する。特に、分化し
た植物組織ちるいは細胞壁のないプロトシラストにおい
ては上述の欠点が顕著であり、かかる植物組織の大量培
養は未だ達成されていないのが現状である。

本発明は以上のような背景のもとになされたものであっ
て、その目的とするところは、液体培地と植物組織とよ
り成る混合系に本質的に剪断力を与えることなく、液体
培地中に植物組織を均一に分散させることができ、高い
効率で植、物組織の培養を行なうことのできる方法およ
び装置を提供することにおる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の培養方法の特徴とするところは、液体培地およ
び植物組織より成る混合系を実質的に充満するように充
填した培養容器を実質上水平な軸の周りに自転するよう
回転せしめて当該混合系を前記培養容器と共に定常的に
回転せしめ、これによシ当該混合系内において前記植物
組織を運動せしめ、もって当該植物組織を前記液体培地
中に分散せしめる工程を有する点にある。

本発明の培養装置の特徴とするところは、軸が実質上水
平となるように保持された培養容器と。

この培養容器をその軸の周シに自転するように回転せし
める駆動機構とを有して成シ、前記駆動機構は、前記培
養容器内に実質的に充満するように充填された液体培地
および植物組織よシ成る混合系を培養容器と共に定常的
に回転せしめる機能を有するものである点にある。

以下１本発明について具体的に説明する。

本発明においては、第１図および第２図に示すように９
例えば円筒状の密閉された培養容器１円に、被培養体で
ある植物組織２を加えた液体培地８を、培養容器１の内
部空間に実質的に充満されるよう充填し、培養容器１の
軸Ｘを実質上水平に保ってこの軸Ｘの周シに培養容器１
を一足の回転速度で自転せしめる。そして培養容器ｌを
自転させることによって、自転開始直後の初期期間を経
過した後は、内部の液体培地３と植物組織２との混合系
が液体培地３の粘性によυ培養容器１と共にいわば一体
的に機械的な流れのない状態で軸Ｘの周）に定常的に回
転するようにする。

このように培養容器１と共に回転する混合糸内において
、植物組織２は液体培地３の粘性によシ液体培地３中の
相対的位置をほとんど変えずに培養容器外に対する存在
位置を変えることとなシ。

従って植物組織２は実質−ヒ順次異なる方向から重力が
作用する状態とすることが可能であシ、これは植物組織
２の比重および大きさ、液体培地８の比重および粘性、
培養容器ｌの回転速度などを適宜に選定することによっ
てＫｍすることができる。

斯かる状態において、前記混合系内の植物組織２につい
て見ると、１個の植物組織２は、第８図に模式的に示す
ように、ａ体培地８内において。

相対的に矢印へに示すような円運動をすることとなり、
この運動力により植物組物２が液体培地８内において均
一に分散するようになるものと推考される。この分散は
、条件にもよるが極めて速やかに生ずるものであシ、植
物組織２は軸Ｘ方向にも均一に分散するようになるため
、極めて高い分散度で植物組織２を液体培地８内に分散
せしめることができる。この軸Ｘ方向の分散は、その理
由は十分に解明されていないが、液体培地３ＦＦ３に拡
散するよう動く対流が生ずるからであるとも推考学的不
均一さが関与しているとも推考される。

本発明において、培養容器の自転の軸が実質上水平なも
のであることを必要とする理由は、軸が水平に対して角
度を有すると培養容器内で液体培地中の植物組織が均一
に分散しなくなるためである。ここにおいて、４１４が
実質的に水平であるとして許容される軸の傾きは、培養
容器の形状によって異なる場合があるが９例えば水平に
対して５°仁度までの傾きは実質上水平であるとして許
容することができ、好ましくは水平に対して８°以内の
頌きである。

倒れにせよ１本発明は以上のように、液体培地を相対的
に撹乱させることなく、マた。液体培地の撹乱に伴う発
泡を生ずることなく、液体培地の内部において植物組織
を運動させて均一に分散させるようにしているため、常
に植物ｍＭを新しい、　　Ｙ代休培地と接触せしめるこ
とができて所要の培養を高い効率で達成することができ
、　４１１ｉ物組織には剪断力や大きな衝撃を伴うよう
な力が作用することがなく、従って植物組織が損傷され
るようなことがないので、そのような損傷を受は易い弱
い植物８１織であってもこれを十分に培養することがで
きる。

例えば、細胞壁を有さないプロトプラストあるいは細胞
融合を行なった仮のプロトシラストは。

細胞の増殖が進行して器官再分化が可能となる状態に至
るまでは損傷を受けやすく、そのため培養が固止とされ
ているが、不発明はこのような植物組；峨に対しても通
用することができ、その大量培養を十分良好に達成する
ことができる。

なお本発明において、培養容器に液体培地と植物組織と
を充填するためには特殊な方法を必要とするものではな
く、事前に混合された液体培地と植物組織を充填すれば
よい。

植物組織を培養する場合には、液体培地の交換が必要と
なる。本発明においても長期間にわたる培養においては
、液体培地の交換が必要である。

液体培地の交換方法としては１例えば培養容器の回転を
止めて液体培地の一部または全部を交換する方法、培養
容器に液体培地の供給管および排出管を設置し、培養中
に連続的に新しい液体培地を供給すると共に古い液体培
地を排出する方法を挙げることができる。このようにし
て新しい液体培地を供給することによって１通常数日以
上の時間を必要とする培養を十分に行なうことができる
。

新しい液体培地の供給は、これを上記のように供給管を
通じて常時性なうようにすれは、単位時間当シの供給量
および排出量は僅かでよいから、培養容器内の液体に層
流、乱流などの慎械げすな流れを実質玉虫せしめない状
態とすることが可能であシ、これによって、植物組織の
所期の分散を妨けけることが防止される。培養効率を高
めるためにも、液体培地の供給を供給管を通じ゛Ｃ常時
行うことが好ましい。

本発明の適用において、培養される植物組織は特に限定
されるものではないが、レリえはセリノ々オウレンプロ
トプラスト、ハナ千りンプロトプラスト、タバコ葉肉細
胞プロトプラスト、ニンジンプロトプラスト、ゼニゴケ
のカルス、ダイズのカルス、ムラサ千のカルス、イチー
ｒＨ頂、トマト茎頂、バレイショの野生オ車（Ｓｏｌａ
ｎｕｍ　ｇｏｎｉｏｃａｌｙｘ）の茎頂、エントウの茎
頂、カーネーションの茎頂。

アスパラガスの茎頂、クロレラなどが挙げられる。

まだ本発明の通用における液体培地は、特に限定される
ものではないが１例えばリンスマイヤースクーグ（Ｌｉ
ｎｓｍａｉｅｒ−８ｋｏｏｇ　）　　の成体培地、ムラ
シゲ−スクーグ（Δ４ｕｒａｓｈｉｇｅ　−Ｓｋｏｏｇ
　）の成体培地。

■ Ｍ（ｊ−５培地などが孕げられる。

液体培地の比重としては１．００〜ｌ、０５のものが一
般的である。なお液体培地には、歌集を浴存させること
か公表である。なお培うで時の液体培地の温度は通常１
０〜４０Ｃであシ、好ましくは２０〜８０Ｃである。

液体培地１ゴ当シの植物組織の播種量は、一般的にはｌ
×１０４〜１×１０６個程度である。

なお上記条件などにおいて、植物組織は液体培地よシも
比重が小さくてもよく、液体培地よυ比重において運動
し均一に分散するようになる。

本発明において、培養容器内には成体培地と催物組織と
の混合系が、空間が存在しないように充満状態に充填さ
れていることが望ましく、これによって活線混合系を確
実に培養容器と共に回転させることが容易となシ、空間
が存在するときにもそれが僅かであればその空間が存在
することによる液体培地における撹乱は培養容器内の島
台系の上部部分の僅かな領域に限定されるので、事実上
本発明による効果を無効とするものではない。しかし培
養容器内の空間の割合が多くなると混合糸を撹乱するこ
となく培養容器と共に回転させることができず１本発明
の目的を達成することができない。このために本発明に
おいては、培養容器内における温合系の充填割合が８０
容量チ以上の場合を実質的な充満状態とし、充填割合は
、好ましくは９０容量チ以上であシ、特に好ましくは９
８容量−以上でおる。

本発明において、培養容器の自転における回転速度は、
植物組織の大きさおよび比ｉ、ｉ体培地の粘既、培養容
器の形状および大きさなどによって一層に現定すること
ができないが１通常は５〜５　Ｏｒ、ｐ、ｍ、　、好ま
しくは１０〜３０　ｒ＊ｐ＋ｍ＋程度となるように回転
速度を調整する。

史に培養容器の形状は、既述の例におけるように１円筒
状であることが好ましいが角筒状、或いは球状でおって
も何ら支障がなく５回転力式も。

要するに容器の上下が入れ替わるように実質的に鉛直面
内で回転されればよい。例えは第４図に示すように水平
な回転軸１００周夛に回転するアーム１１の先端に容器
１２を保持させて鉛直面内で円運動するようにしてもよ
い６ボｇｆ囚１ヨ良↓１１鋒１トｔ］二　　　　　　〜
“　　　　　　−第５図は本発明の培養装置の一例を示
すものであり、この図の例においては、底板３ｏと有底
筒状の容器本体８１とにより培養容器が構成されている
。即ち、容器本体８１は底板８０に固定して設けた押え
機構８ｚによって底板８０に０リング３８を介して押圧
され、その内部空間が培養領域とされる。底板３０は回
転スリーブ８５に固定され１回転スリーブ８５はドライ
ベアリング８６を介して、スタンド８７によって保持さ
れた外套部材８８に回転自在にかつ水平方向に保持され
ている。底板８０は中央に開口を有し、この開口は。

液体は通過するが植物組織を通過させないメツシュ４０
により基かれておシ、このメツシュ４０を貫通する内導
管４１がメツシュ４０に固定されている。この内導管４
１ｒｉその先端に一口を有し。

回転スリーブ８５内を通って伸び、その後端は連結シー
ル部５０において外部よりの供給管ｈｌに連通ずるよう
にこれに回転自在に連結されている。回転スリーブ３５
の内周には外導管４２が内導管４１に対して二重管構造
となるよう固定され。

その先端は底板８０の開口に連通するよう連結されてお
り、その後端は連結シール部５０にふ〒いて回転自在で
あってしかも外部に伸びる排出管５２と連通されている
。６０は回転スリーブ８５に固定した披動歳軍であシ、
モータ（図示せず）によって駆動される駆動歯車６１と
噛合している。

以上の如き構成においては、駆動歯車６１が駆動される
とと（こよって回転スリーブ８５が回転し。

これによって底板８０と容器本体３１とによりｍ成され
る培ｍＷ器が水平な軸の燭シに回転され。

同時に内２Ｉ％管４１および外尋管４ｚも共に回転する
。そして、′Ｄ、体培地および植物ｍ賊を培養容器内に
充填しておくことによシ、この培養容器の中で既に述べ
たところに従って植物組織が均一に分散される。

而してこの装置においては供給管５１が内導管４１に遅
進し、外尋管４ｚが排出管５２に連通しているので、こ
れらによシ、培養容器を回転させて植物組織の分散を図
９ながら、当該培養容器内に新たな液体培地を供給する
ことおよび対応する量の使用されて栄養分の失われた古
い液体培地を外部に排出することができ、しかもメツシ
ュ４゜によって植物組織の排出が防止されるので、昂局
長期間に亘って植物組織の培養を行なうことができる。

〔実施例〕

実施例１ 内容積１０　ＯＮの円筒状培養容器にリンスマイヤー・
スクーグの液体培地（比重１．０）を’ｊ’４　シｓこ
れにさらに乾燥Ｎ量で０．５Ｉのムラサキ（Ｌｉｔｈｏ
ｓｐｅｒｍｕｍ　ｅｒｙｔｈｒｏｒｈｉｚｏｎ　５ｉｅ
ｂ、ｅｔ、Ｚｕｃｃ）の湿潤カルスを入れて密對した良
、培養８ピｈを回転ｆ５１５　ｒ、ｐｌｍ・で回転させ
ながら温度２５Ｕ　で１４日間にわたシ培養を行なった
。

かくして得られた植物組織を礼法してその几、杜を測定
したところ、１．６９でおった。

実施例２ 内容量１ｏｏｍｇの円筒状培養容器にリンスマイヤー・
スクーグの液体培地を満し、これにさらに乾燥重量で０
．２ｇのタバコ系内プロトプラストを入れ、培養容器を
回転数ｌ　５　ｒ、ｐ−ｍ−で回転させかつ流量１１０
ｄ／２４　　時間で新らたな液体培地を供給するととも
に同量の液体培地を排出させながら。

温度２５Ｃで６０時間にわたシ培養を行なった。

かくして得られた植物組織を乾燥してその重量を測定し
たところ、１．２ｐであった。

比較例１ 内容積２０ＯＮのスピンナービンを用い、実施例１にお
けると同様の液体培地１００　ｍＡおよび。

カルス０．５ｇを用い１回転九の回転ａ　１５　ｒ、Ｐ
−ｎｉ・で実施例１と同様の培養を行なった。その結果
得られた植物組織の乾燥重量は１．０．＠であった。

比較例２ 実施例１と同じ培養条件および装置を用いて回転軸を水
平軸に対して６０°Ｍ斜させ、培養を行なった。植物組
織は培地中に均一に分散せず、増殖力ｉＩＩ芯りられ７
Ｊ：’り”つた。

〔発明の効果〕

以上の結果より明らかなように１本発明によれば本質的
に剪断力を与えることなく、液体培地中に植物組りを均
一に分散させることがです、萬い効率で植物組織の培養
を行ない得る方法および装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

嬉１図および第２図は本発明の一例についての説明用斜
視図および曲面図、第３図は液体培地中に訃ける粒子の
運動についての説明図、第４図は本発明の他の例を示す
断面図、第５図は本発明装置の一例を示す断面図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）液体培地および植物組織より成る混合系を実質的に
   充満するように充填した培養容器を実質上水平な軸の周
   りに自転するよう回転せしめて当該混合系を前記培養容
   器と共に定常的に回転せしめ、これにより当該混合系内
   において前記植物組織を運動せしめ、もつて当該植物組
   織を前記液体培地中に分散せしめる工程を有することを
   特徴とする植物組織の培養方法。 ２）軸が実質上水平となるように保持された培養容器と
   、この培養容器をその軸の周りに自転するように回転せ
   しめる駆動機構とを有して成り、前記駆動機構は、前記
   培養容器内に実質的に充満するように充填された液体培
   地および植物組織より成る混合系を培養容器と共に定常
   的に回転せしめる機能を有するものであることを特徴と
   する植物組織の培養装置。