JP3414419B2 - Plant growth / regeneration carrier and plant growth / regeneration method using the same - Google Patents
Plant growth / regeneration carrier and plant growth / regeneration method using the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、植物体の育成あるいは
再生に好適な高分子化合物担体に関し、より具体的に
は、育成あるいは再生した植物体に損傷を与えることな
く、簡便に回収あるいは継代することを可能にする植物
体育成あるいは再生用の担体、およびこれを利用する植
物体の育成あるいは再生方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymeric compound carrier suitable for growing or regenerating a plant, and more specifically, it can be easily recovered or passed over without damaging the grown or regenerated plant. The present invention relates to a carrier for growing or regenerating a plant that can be substituted, and a method for growing or regenerating a plant using the carrier.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、目的とした形質を有する植物体の
育成あるいは再生技術の開発が大きな注目を集めてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, much attention has been paid to the development of a technique for growing or regenerating a plant having a desired trait.
【0003】近年、葉、茎、根、花弁、葯(花粉)ある
いは幼植物などの植物体を直接、育成する技術をはじめ
として、これらの植物体からプロトプラストを単離し、
該プロトプラストを培養しカルスあるいは毛状根を再生
し育成する技術など多彩な技術が開発されている。特に
プロトプラストの段階で遺伝子導入あるいは細胞融合な
どの技術を応用しより目的に合った植物体の育成あるい
は再生が行われている。更には、葉、茎、根、花弁、葯
等の植物体組織に、遺伝子銃などで直接外来遺伝子を導
入する新しい育種法も開発されている。In recent years, protoplasts have been isolated from plant bodies such as leaves, stems, roots, petals, anthers (pollens) and seedlings by directly growing them.
A variety of techniques have been developed, such as a technique for culturing the protoplasts to regenerate callus or hairy roots for growth. In particular, techniques such as gene transfer or cell fusion are applied at the protoplast stage to cultivate or regenerate more suitable plants. Furthermore, a new breeding method has been developed in which a foreign gene is directly introduced into plant tissues such as leaves, stems, roots, petals and anthers by a gene gun or the like.
【0004】これらの新しい育種法に共通する最も重要
な点は、目的とする形質を獲得した植物体が効率良く、
育成あるいは再生することが可能な培養法を確立するこ
とである。[0004] The most important point common to these new breeding methods is that the plants that have acquired the desired trait are efficient,
It is to establish a culture method capable of growing or regenerating.
【0005】植物体の培養は、液体培養と、寒天などの
ゲルを用いた固体培養に大きく分けられる。液体培養は
植物体を懸濁状態で培養するために、大量培養に適した
方法であると同時に、容易に継代培養が可能であり、ま
た植物体の分泌物生産を目的としたバイオリアクターに
向いているなどの利点を有しているが、植物の種類によ
っては、液体培養が困難なものがある。Cultivation of plants is roughly divided into liquid culture and solid culture using gel such as agar. Liquid culture is a method suitable for large-scale culture because it cultivates plants in suspension.At the same time, subculturing is easily possible, and it is a bioreactor for the production of secretions of plants. Although it has advantages such as being suitable, liquid culture may be difficult depending on the type of plant.
【0006】一方、寒天(アガー)などを用いた固体培
養法は、広範囲の植物種に適用が可能な方法であり特に
変異体選抜に適した培養法であるが、以下に記すような
大きな問題点を有している。On the other hand, the solid culture method using agar or the like is a method applicable to a wide range of plant species and is particularly suitable for mutant selection, but it has the following major problems. Have a point.
【0007】1) 寒天培地で育成あるいは再生した植
物体を、寒天フリーの状態で回収あるいは継代すること
が非常に困難である。
2) 寒天培地で培養する場合に、栄養素の補給はゲル
の外側から拡散によって行われるために、効率が非常に
悪い。
3) 寒天培地中に蓄積される老廃物の除去も拡散によ
って行われるため、非常に効率が悪い。特に植物体が自
ら作るポリフェノールなどの生育阻害物質などの除去
は、ほとんど不可能である。
4) 植物体の産生する物質を生産することを目的とし
たバイオリアクター用の担体としては向いていない。1) It is very difficult to collect or passage a plant grown or regenerated on an agar medium in an agar-free state. 2) When culturing in an agar medium, the nutrient supplementation is performed by diffusion from the outside of the gel, so the efficiency is very poor. 3) The waste products accumulated in the agar medium are also removed by diffusion, which is very inefficient. In particular, it is almost impossible to remove growth inhibitory substances such as polyphenols produced by plants. 4) It is not suitable as a carrier for a bioreactor for the purpose of producing a substance produced by a plant.
【0008】上記した問題点は、従来の固体培養に用い
られる寒天(アガー)などのゲルの物性に起因してい
る。即ちアガーあるいはアガロースは、ゾルーゲル転移
温度を有していて該転移温度より高い温度では溶解状態
即ちゾル状態を示し、該転移温度より低い温度でゲル状
態に変化する性質を有している。この性質を利用して、
ゾルーゲル転移温度以上のゾル状態で植物体をアガー等
に埋没し、温度を下げることによってゲル状に変化さ
せ、固体培養が実施されてきた。The above-mentioned problems are caused by the physical properties of gels such as agar used in conventional solid culture. That is, agar or agarose has a sol-gel transition temperature, exhibits a dissolved state or a sol state at a temperature higher than the transition temperature, and has a property of changing to a gel state at a temperature lower than the transition temperature. Utilizing this property,
Solid culture has been carried out by immersing a plant in an agar or the like in a sol state at a temperature higher than the sol-gel transition temperature, and changing it to a gel state by lowering the temperature.
【0009】しかしながら、寒天のゲルの融解温度は非
常に高く、約90℃近辺である(山内愛造ら、高分子 O
ne Point“機能性ゲル”P29、共立出版)ために、植
物体を溶解状態の寒天に埋没する際に該植物体は熱的損
傷を受ける。また、育成あるいは再生した植物体を寒天
培地から回収あるいは継代する際に、温度をゾルーゲル
転移温度以上に上げ、寒天をゾル状態に変化させる必要
があるが、その際にも植物体は高温にさらされ非常に大
きな熱的損傷を受ける。However, the melting temperature of agar gel is very high, around 90 ° C. (Yamauchi Aizo et al., Polymer O)
Due to ne Point "Functional gel" P29, Kyoritsu Shuppan), the plant is thermally damaged when it is immersed in the agar in a dissolved state. Further, when recovering or subculturing the grown or regenerated plant from the agar medium, it is necessary to raise the temperature to a temperature higher than the sol-gel transition temperature to change the agar to a sol state. Exposed to very large thermal damage.
【0010】したがって従来の固体培養では、温度変化
によって寒天フリーの状態で回収あるいは継代すること
は極めて困難であった。一方、植物体に付着している寒
天を機械的に取り除くことは、多くの手間を必要とする
のみならず、脆弱な植物体の組織(特にカルス、毛状
根)に損傷を与えてしまう恐れがあった。Therefore, in the conventional solid culture, it was extremely difficult to recover or subculture in an agar-free state due to temperature change. On the other hand, mechanically removing the agar adhering to the plant not only requires a lot of labor, but also may damage the tissues of the fragile plant (especially callus and hairy root). was there.
【0011】育成・再生後の寒天の除去には上記した問
題点があるため、従来の固体培養法では、実際には、育
成あるいは再生した植物体の土壌への移植が、植物体に
寒天を付けたまま実施されてきた。しかしながらこの場
合、寒天培地は栄養分を多く含むため、土壌中で細菌、
カビなどが繁殖し易く植物体を腐らせてしまうという問
題点が指摘されている。Since the removal of agar after growth and regeneration has the above-mentioned problems, in the conventional solid culture method, the transplantation of the grown or regenerated plant into the soil actually causes the agar to be removed from the plant. It has been implemented with it attached. However, in this case, since the agar medium contains a lot of nutrients, bacteria,
It has been pointed out that molds and the like are prone to breeding and rot the plants.
【0012】一方、植物体の分泌物の産生を目的とした
バイオリアクターに於ては、ゲル状の寒天培地中からの
分泌物の回収は、液体培養法と比較して格段に困難であ
る。即ち、該分泌物を含有する寒天ゲルを溶解する際の
高温加熱が、分泌物に著しい損傷を与えるからである。On the other hand, in a bioreactor intended to produce a secretion product of a plant, recovery of the secretion product from the gel-like agar medium is much more difficult than the liquid culture method. That is, the high temperature heating during the dissolution of the agar gel containing the secretory substance causes a significant damage to the secretory substance.
【0013】上記した寒天ゲルの問題点を軽減するため
に、アルギン酸ソーダーが植物体の育成あるいは再生用
担体として用いられて来ている。即ち、アルギン酸ソー
ダーの水溶液中に植物体を埋没した後、該溶液を濃厚塩
化カルシウム溶液に接触させることによって、アルギン
酸ソーダーをゲル状態に変化せしめる方法である。In order to alleviate the above problems of the agar gel, sodium alginate has been used as a carrier for growing or regenerating plants. That is, it is a method of immersing a plant in an aqueous solution of sodium alginate and then bringing the solution into contact with a concentrated calcium chloride solution to change the sodium alginate into a gel state.
【0014】アルギン酸カルシウムは毒性が少ないとい
う長所はあるものの、上記方法には以下のような問題点
がある。Although calcium alginate has the advantage of being less toxic, the above method has the following problems.
【0015】1) アルギン酸カルシウムゲル内で育成
あるいは再生した植物体の回収あるいは継代の際に、ア
ルギン酸カルシウムゲルを溶解する必要があり、その際
に使用されるEDTA(エチレンジアミンテトラアセテ
ィックアシッド)などのカルシウムキレート剤は細胞、
組織などに損傷を与える。
2) アルギン酸カルシウムゲルは機械的強度が弱い。
3) リン酸濃度の高い培地などでは、アルギン酸カル
シウムゲルのカルシウムとリン酸が反応して、リン酸カ
ルシウムの沈澱が形成され、培養が困難になると同時に
ゲルが脆弱になる。
4) アルギン酸ソーダーのゲル化がカルシウムとのイ
オン交換反応により起るために、ゲルの表面から内部へ
とゲル化が進行し、ゲル内部に存在する植物体が均一な
ゲル化反応を阻害し不均一な構造を有するゲルが生成し
易い。1) It is necessary to dissolve the calcium alginate gel at the time of collecting or subculturing the plant grown or regenerated in the calcium alginate gel, and EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid) used at that time, etc. Calcium chelators are cells,
Damages tissues etc. 2) Calcium alginate gel has low mechanical strength. 3) In a medium having a high phosphoric acid concentration, calcium in a calcium alginate gel reacts with phosphoric acid to form a precipitate of calcium phosphate, which makes culture difficult and at the same time weakens the gel. 4) Since gelation of sodium alginate occurs due to an ion exchange reaction with calcium, the gelation proceeds from the surface of the gel to the inside, and the plants present inside the gel inhibit the uniform gelation reaction, resulting A gel having a uniform structure is easily generated.
【0016】以上のべたように、従来、植物体の育成あ
るいは再生用として用いられてきたゲルには大きな問題
点が未解決のまま残されている。As described above, the gels that have been conventionally used for growing or regenerating plant bodies still have unsolved major problems.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、育成
あるいは再生した植物体を容易に回収あるいは継代する
ことが可能な植物体の育成あるいは再生用担体、および
これを用いる植物体の育成あるいは再生方法を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a carrier for growing or regenerating a plant which can easily collect or pass the grown or regenerated plant, and a plant which uses the carrier. Alternatively, it is to provide a reproducing method.
【0018】本発明の他の目的は、植物体の産生する物
質を生産するためのバイオリアクター用担体として好適
な材料を提供することにある。[0018] Another object of the present invention is to provide a material suitable as a carrier for a bioreactor for producing a substance produced by a plant.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究の結
果、従来のアガー等とはまったく逆の性質、すなわち、
ゾルーゲル転移温度より低い温度で可逆的にゾル状態
(液体状態)を示す特定の高分子を植物体の育成および
/又は再生用の担体として用いることが、上述した問題
点の解消に極めて効果的なことを見出した。As a result of earnest research, the present inventor has found that the property is completely opposite to that of the conventional agar, that is,
The use of a specific polymer that reversibly exhibits a sol state (liquid state) at a temperature lower than the sol-gel transition temperature as a carrier for growing and / or regenerating a plant is extremely effective in solving the above-mentioned problems. I found that.
【0020】本発明の植物体の育成又は再生用担体は上
記知見に基くものであり、より詳しくは、分子内に疎水
性部分と親水性部分とを有し、且つゾルーゲル転移温度
を有する高分子化合物を含み、且つ、該ゾルーゲル転移
温度より低い温度で可逆的に液体状態(ゾル状態)を示
すことを特徴とするものである。The carrier for growing or regenerating a plant of the present invention is based on the above findings, and more specifically, a polymer having a hydrophobic portion and a hydrophilic portion in the molecule and having a sol-gel transition temperature. It is characterized by containing a compound and reversibly exhibiting a liquid state (sol state) at a temperature lower than the sol-gel transition temperature.
【0021】本発明によれば、更に、分子内に疎水性部
分と親水性部分とを含み、且つゾルーゲル転移温度を有
する高分子化合物を含み、該ゾルーゲル転移温度より低
い温度で可逆的に液体状態(ゾル状態)を示す担体を、
該担体のゾルーゲル転移温度より低い温度で所定の培地
と混合し、該混合物中に植物体を混入し、前記ゾルーゲ
ル転移温度より高い温度で上記混合物をゲル状態とし
て、上記植物体の育成又は再生を行う植物体の育成又は
再生方法が提供される。According to the present invention, further, a polymer compound having a hydrophobic portion and a hydrophilic portion in the molecule and having a sol-gel transition temperature is contained, and the liquid state is reversible at a temperature lower than the sol-gel transition temperature. A carrier showing (sol state)
The carrier is mixed with a predetermined medium at a temperature lower than the sol-gel transition temperature, the plant is mixed in the mixture, and the mixture is put in a gel state at a temperature higher than the sol-gel transition temperature to grow or regenerate the plant. A method for growing or regenerating a plant is provided.
【0022】上述した本発明において、上記高分子化合
物の親水性部分は、上記したゾルーゲル転移温度より低
い温度で該高分子化合物が水溶性になるために必要であ
り、また疎水性部分は、ゾルーゲル転移温度より高い温
度でゲル状態に変化するために必要である。換言すれ
ば、該疎水性部分間の結合がゲルの架橋点の形成のため
に必要である。In the above-mentioned present invention, the hydrophilic portion of the polymer compound is necessary for the polymer compound to become water-soluble at a temperature lower than the above-mentioned sol-gel transition temperature, and the hydrophobic portion is the sol-gel. It is necessary to change to a gel state at a temperature higher than the transition temperature. In other words, bonds between the hydrophobic moieties are necessary for the formation of gel crosslinks.
【0023】本発明の担体は、上記高分子化合物中の疎
水性部分間の結合、即ち疎水性結合の以下に記す性質を
利用したものである。The carrier of the present invention utilizes the bond between the hydrophobic moieties in the polymer compound, that is, the property of the hydrophobic bond described below.
【0024】疎水性結合は、その結合力が温度の上昇と
共に強くなるという性質を有するために、温度上昇と共
に架橋の強さおよび架橋密度が増大し、本発明において
は、植物体の育成あるいは再生時の温度(ゾルーゲル転
移温度より高い温度)でゲル化状態に変化することが可
能である。また、上記疎水性結合力の温度依存性が可逆
的であるという性質によって、本発明においてはゾルー
ゲル転移が可逆的におこる。Since the hydrophobic bond has a property that its binding force becomes stronger as the temperature rises, the strength of the crosslink and the crosslink density increase as the temperature rises. In the present invention, plant growth or regeneration is carried out. It is possible to change to a gelled state at the temperature of time (temperature higher than the sol-gel transition temperature). Further, in the present invention, the sol-gel transition reversibly occurs due to the property that the temperature dependence of the hydrophobic binding force is reversible.
【0025】一方、上記高分子化合物中の親水性部分
は、前述したように、該高分子化合物が植物体の育成あ
るいは再生時の温度より低い温度(ゾルーゲル転移温度
より低い温度)で水溶性に変化するために必要であると
同時に、上記温度より高い温度で疎水性結合力が増大し
すぎて上記高分子化合物が凝集沈澱してしまうことを防
止しつつ、含水ゲルの状態を形成するためにも必要であ
る。On the other hand, as described above, the hydrophilic portion in the polymer compound becomes water-soluble at a temperature lower than the temperature at which the polymer compound is grown or regenerated (lower than the sol-gel transition temperature). In order to form a water-containing gel state while preventing the polymer compound from coagulating and precipitating due to excessive increase in hydrophobic binding force at a temperature higher than the above temperature while being necessary for the change. Is also necessary.
【0026】以下、本発明を更に詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.
【0027】(ゾルーゲル転移温度)本発明において、
「ゾル状態」「ゲル状態」および「ゾルーゲル転移温
度」は以下のように定義される。この定義については文
献(Polymer Journal,18(5),411−416
(1986))を参照することができる。(Sol-gel transition temperature) In the present invention,
The "sol state", "gel state" and "sol-gel transition temperature" are defined as follows. For the definition, see the literature (Polymer Journal, 18 (5), 411-416.
(1986)).
【0028】高分子溶液(担体として使用すべき高分子
溶液)1mLを内径1cmの試験管に入れ、所定の温度
(一定温度)とした水浴中で12時間保持する。この
後、試験管の上下を逆にした場合に、溶液/空気の界面
(メニスカス)が溶液の自重で変形した場合(溶液が流
出した場合を含む)には、上記所定温度において高分子
溶液は「ゾル状態」であると定義する。一方、上記試験
管の上下を逆にしても、上記した溶液/空気の界面(メ
ニスカス)が溶液の自重で変形しない場合には、該溶液
は、上記所定温度において「ゲル状態」であると定義す
る。1 mL of a polymer solution (a polymer solution to be used as a carrier) is placed in a test tube having an inner diameter of 1 cm and kept in a water bath at a predetermined temperature (constant temperature) for 12 hours. After that, when the test tube is turned upside down and the solution / air interface (meniscus) is deformed by its own weight (including the case where the solution flows out), the polymer solution is Defined as "sol state". On the other hand, when the solution / air interface (meniscus) is not deformed by the weight of the solution even when the test tube is turned upside down, the solution is defined as "gel state" at the predetermined temperature. To do.
【0029】一方、上記した「所定温度」を徐々に(例
えば1℃きざみで)上昇させて、「ゾル状態」が「ゲル
状態」に転移する温度を求めた場合、これによって求め
られる転移温度を「ゾルーゲル転移温度」と定義する
(この際、「所定温度」を1℃きざみで下降させ、「ゲ
ル状態」が「ゾル状態」に転移する温度を求めてもよ
い)。On the other hand, when the temperature at which the "sol state" transitions to the "gel state" is determined by gradually increasing the above "predetermined temperature" (for example, in steps of 1 ° C), the transition temperature determined by this is calculated. It is defined as the "sol-gel transition temperature" (at this time, the "predetermined temperature" may be lowered by 1 ° C to obtain the temperature at which the "gel state" transitions to the "sol state").
【0030】本発明の担体においては、上記ゾルーゲル
転移温度は0℃より高く、60℃以下であることが好ま
しく、更には4℃以上50℃以下(特に4℃以上40℃
以下)であることが、植物体の熱的損傷を防ぐ点から好
ましい。このように好適なゾルーゲル転移温度を有する
高分子化合物は、後述するような具体的な化合物の中か
ら上記したスクリーニング方法(ゾルーゲル転移温度測
定法)に従って容易に選択することができる。In the carrier of the present invention, the sol-gel transition temperature is higher than 0 ° C. and preferably 60 ° C. or lower, more preferably 4 ° C. or higher and 50 ° C. or lower (particularly 4 ° C. or higher and 40 ° C.).
The following is preferable from the viewpoint of preventing thermal damage to plants. The polymer compound having such a suitable sol-gel transition temperature can be easily selected from the specific compounds described below according to the above-mentioned screening method (sol-gel transition temperature measuring method).
【0031】本発明の植物体の育成又は再生方法におい
ては、上記したゾルーゲル転移温度(a℃)を、植物体
の育成あるいは再生時の温度(b℃)と、育成あるいは
再生した植物体を回収あるいは継代する時の温度(c
℃)との間に設定することが必要である。すなわち上記
した3種の温度a℃、b℃、およびc℃の間にはb>a
>cの関係があることが必要である。より具体的には、
(b−a)は1〜40℃、更には2〜30℃であること
が好ましく、また(a−c)は1〜40℃、更には2〜
30℃であることが好ましい。In the method for growing or regenerating a plant of the present invention, the sol-gel transition temperature (a ° C.) described above is the temperature at the time of growing or regenerating the plant (b ° C.), and the grown or regenerated plant is recovered. Alternatively, the temperature (c
It is necessary to set the temperature between (° C). That is, b> a between the three temperatures a ° C., b ° C., and c ° C.
It is necessary to have a relation of> c. More specifically,
(Ba) is preferably 1 to 40 ° C, more preferably 2 to 30 ° C, and (ac) is 1 to 40 ° C, more preferably 2 to 30 ° C.
It is preferably 30 ° C.
【0032】(高分子化合物)上述したような好適なゾ
ルーゲル転移温度は、例えば本発明の担体に用いられる
高分子化合物中の疎水性部分と親水性部分の組成、およ
び疎水性度、親水性度、分子量などをそれぞれ調節する
ことによって達成することが可能である。(Polymer Compound) The suitable sol-gel transition temperature as described above is, for example, the composition of the hydrophobic portion and the hydrophilic portion in the polymer compound used in the carrier of the present invention, and the hydrophobicity and hydrophilicity. , Molecular weight, etc., respectively.
【0033】このような疎水性部分と親水性部分とを含
む高分子化合物の具体例としては、例えば、ポリプロピ
レンオキサイドとポリエチレンオキサイドのブロック共
重合体などに代表されるポリアルキレンオキサイドブロ
ック共重合体;メチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロースなどのエーテル化セルロース;キトサン誘導
体(K.R.Holme, et al, Macromolecules, 24,382
8,(1991));プルラン誘導体(出口茂ら、Polyme
r Preprints, Japan, 19,936,(1990))など
の変性多糖類;ポリN−置換(メタ)アクリルアミド誘
導体、ポリビニルアルコール部分酢化物、ポリビニルメ
チルエーテルなどに代表される温度感応性高分子と水溶
性高分子化合物との結合体(たとえば松田武久ら、Poly
mer Preprints, Japan39(8),2559,(199
0))などがあげられるがこれらに限定されるものでは
ない。Specific examples of the polymer compound containing such a hydrophobic portion and a hydrophilic portion include, for example, polyalkylene oxide block copolymers represented by block copolymers of polypropylene oxide and polyethylene oxide; Etherified cellulose such as methyl cellulose and hydroxypropyl cellulose; chitosan derivative (KRHolme, et al, Macromolecules, 24 , 382)
8, (1991)); Pullulan derivative (Degashira, Polyme
r Preprints, Japan, 19 , 936, (1990)) and other modified polysaccharides; poly (N-substituted (meth) acrylamide derivatives, polyvinyl alcohol partial acetic acid, polyvinyl methyl ether, and other temperature-sensitive polymers and water-soluble polymers. Conjugates with hydrophilic polymer compounds (eg Takehisa Matsuda et al., Poly
mer Preprints, Japan 39 (8), 2559, (199
0)) and the like, but not limited thereto.
【0034】本発明における上記高分子化合物の濃度
は、設定されるゾルーゲル転移温度等によっても異なる
が、後述するような所定の培地との混合物中で用いる場
合、一般に0.1〜30wt%の濃度、更には1〜20
wt%の濃度であることが好ましい。The concentration of the above-mentioned polymer compound in the present invention varies depending on the sol-gel transition temperature to be set and the like, but when used in a mixture with a predetermined medium as described later, the concentration is generally 0.1 to 30 wt%. , Further 1-20
A concentration of wt% is preferable.
【0035】(培地)本発明においては、上述したよう
な高分子化合物と組み合わせて用いるべき培地ないし培
養液として、寒天を実質的に含まない公知の(植物体の
育成および/又は再生用)培地ないし培養液を特に制限
なく使用することができる。(Medium) In the present invention, a known medium (for growing and / or regenerating plants) which is substantially free of agar is used as a medium or a culture medium to be used in combination with the above-described polymer compound. The culture solution can be used without particular limitation.
【0036】(植物体の育成・再生方法)上記した高分
子化合物を用いて植物体の育成あるいは再生する方法の
好ましい一例を以下に記載する。(Plant growth / regeneration method) A preferred example of a method for growing or reproducing a plant using the above-described polymer compound is described below.
【0037】先づ上述したような高分子化合物を所望の
培地中に、該高分子化合物のゾルーゲル転移温度より低
い温度で均一に溶解する。次に、該高分子化合物の培地
溶液中に、葉、茎、根、花弁、花弁、葯(花粉)、幼植
物などからなる植物体、あるいは上記植物体から再生し
たカルス、毛状根あるいはプロトプラストなどからなる
植物体を混合分散させる。次に、該植物体分散溶液の温
度を、上記ゾルーゲル転移点温度より高い温度に設定す
ることにより、所望の形状のゲル状体を作製し、該植物
体の育成あるいは再生を行うことができる。First, the above-described polymer compound is uniformly dissolved in a desired medium at a temperature lower than the sol-gel transition temperature of the polymer compound. Next, a plant solution comprising leaves, stems, roots, petals, petals, anthers (pollens), seedlings, etc., or callus, hairy roots or protoplasts regenerated from the plant, in a medium solution of the polymer compound. A plant consisting of Next, by setting the temperature of the plant-dispersed solution to a temperature higher than the sol-gel transition temperature, a gel-like body having a desired shape can be produced, and the plant can be grown or regenerated.
【0038】一方、該ゲル中で育成あるいは再生した植
物体の回収あるいは継代は、温度を上記ゾルーゲル転移
温度より低い温度に下げ、該ゲルを再溶解することによ
って容易に実施することができる。On the other hand, the recovery or passage of the plant grown or regenerated in the gel can be easily carried out by lowering the temperature to a temperature lower than the sol-gel transition temperature and re-dissolving the gel.
【0039】また、該ゲル培地中に不足した栄養素の補
給、あるいは育成あるいは再生を妨害するような老廃物
の除去も、上記した温度低下により古いゲルを溶解し、
除去した後、植物体を新しい培地に移植すればよい。本
発明においては、このようにして容易にゲル培養を続行
することが可能である。Further, supplementation of nutrients deficient in the gel medium, or removal of waste products that interfere with growth or regeneration also dissolves the old gel due to the above-mentioned temperature decrease,
After removal, the plant may be transplanted to a new medium. In the present invention, it is possible to easily continue the gel culture in this way.
【0040】以下に実施例を示し、本発明を更に具体的
に説明するが、本発明の範囲は特許請求の範囲の項の記
載により定まるものであり、以下の実施例により制限を
受けるものではない。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is determined by the description of the scope of claims and is not limited by the following examples. Absent.
【0041】[0041]
【実施例】実施例1
ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの
ブロック共重合体であるプルロニックF−127(旭電
化工業(株)製)を、氷冷下に、20wt%の濃度で、
寒天を含まないタバコの細胞培養用培地(平井篤志ら、
生物化学実験法16,“植物細胞育種入門”P15,
(1969),学会出版センター)中に溶解した。この
溶液のゾルーゲル転移温度を前述した方法により求めた
ところ、21℃であった。次にこの溶液をオートクレー
ブ滅菌した。 Example 1 Pluronic F-127 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), which is a block copolymer of polypropylene oxide and polyethylene oxide, was cooled with ice at a concentration of 20 wt%.
Tobacco cell culture medium containing no agar (Hirai Atsushi et al.
Biochemistry Experimental Method 16, "Introduction to Plant Cell Breeding" P15,
(1969), Academic Publishing Center). The sol-gel transition temperature of this solution was 21 ° C as determined by the method described above. The solution was then autoclaved.
【0042】4〜5ヶ月生育したタバコ(Nicotina glut
inosa)の茎を4〜5cmに切り、洗剤と水道水で洗浄し
た後、70%エタノール水溶液に30秒間浸漬し、1%
次亜塩素酸ナトリウム水溶液に7分間浸漬することによ
って滅菌した後、滅菌蒸留水によって数回洗浄した。Tobacco (Nicotina glut) grown for 4 to 5 months
Inosa) stems are cut into 4 to 5 cm, washed with detergent and tap water, then dipped in 70% ethanol aqueous solution for 30 seconds and 1%
After sterilizing by immersing in an aqueous solution of sodium hypochlorite for 7 minutes, it was washed several times with sterile distilled water.
【0043】次に、滅菌したカミソリで茎を5mm程度
に切断し、該切片に約3mmの径のコルクボーラーをさ
して、髄組織を採取し該髄組織を更に2〜3mm程度に
切断した。以上の操作はすべて無菌操作によって行っ
た。Next, the stem was cut into pieces of about 5 mm with a sterilized razor, and a cork borer having a diameter of about 3 mm was inserted into the section to collect the marrow tissue, and the marrow tissue was further cut into about 2 to 3 mm. All of the above operations were performed aseptically.
【0044】次に、以上の方法によって得られた数個の
髄組織切片を、氷冷した約10mLの上記プルロニック
F−127含有タバコ培養用培地中に均一に分散させ、
該分散液を径6cmのシャーレ中に注入して温度を約2
8℃に上げることによって、該溶液をゲル化させ、上記
髄組織をゲル中に包埋した。次いで、約28℃で100
0−3000ルックスの人工光照射条件下で15日間培
養したところ、それぞれの髄組織切片から良好なカルス
形成が認められた。Next, several marrow tissue sections obtained by the above method were uniformly dispersed in about 10 mL of ice-cooled tobacco culture medium containing Pluronic F-127,
The dispersion was poured into a petri dish having a diameter of 6 cm and the temperature was adjusted to about 2
The solution was gelled by raising to 8 ° C. and the marrow tissue was embedded in the gel. Then 100 at about 28 ° C
When cultured for 15 days under artificial light irradiation of 0 to 3000 lux, good callus formation was observed from each marrow tissue section.
【0045】次に、ゲル中に形成されたカルスを回収す
るために、該ゲルを約3分間、氷冷下に冷却することに
よってゲルを溶解した後、ゆるやかに遠心することによ
ってカルスを単離した。更に0.5Mマンニトール液を
加え再懸濁した後遠心することによって、プルロニック
F−127を完全に除去したタバコのカルスを回収する
ことができた。Next, in order to recover the callus formed in the gel, the gel was dissolved by cooling the gel under ice cooling for about 3 minutes, and then the callus was isolated by gentle centrifugation. did. By further adding 0.5 M mannitol solution and resuspending the mixture, centrifugation was performed to recover the callus of tobacco from which Pluronic F-127 was completely removed.
【0046】実施例2
実施例1で用いたプルロニックF−127 10gを乾
燥クロロホルム30mLに溶解し、五酸化リン共存下、
ヘキサメチレンジイソシアネート0.13gを加え、沸
点還流下に6時間反応させた。溶媒を減圧除去後、残渣
を蒸留水に溶解し、分画分子量約10万の限外濾過膜を
用いて限外濾過透析を行い、高分子量重合体のみの水溶
液を回収した。得られた水溶液を凍結乾燥して、プルロ
ニックF−127の重合体を得た。該重合体を氷冷下に
10wt%の濃度で蒸留水に溶解した。 Example 2 10 g of Pluronic F-127 used in Example 1 was dissolved in 30 mL of dry chloroform and coexisted with phosphorus pentoxide.
Hexamethylene diisocyanate (0.13 g) was added, and the mixture was reacted under reflux of boiling point for 6 hours. After removing the solvent under reduced pressure, the residue was dissolved in distilled water and subjected to ultrafiltration dialysis using an ultrafiltration membrane having a molecular weight cutoff of about 100,000 to recover an aqueous solution containing only the high molecular weight polymer. The obtained aqueous solution was freeze-dried to obtain a polymer of Pluronic F-127. The polymer was dissolved in distilled water at a concentration of 10 wt% under ice cooling.
【0047】この水溶液をゆるやかに加温してゆくと、
21℃から徐々に粘度が上昇し、約27℃で完全に固化
し、ゲル状態に変化した。該ゲルを冷却すると、約21
℃で水溶液に変化した。この変化は可逆的に繰り返し観
測された。When this aqueous solution is gradually heated,
The viscosity gradually increased from 21 ° C., completely solidified at about 27 ° C., and changed into a gel state. When the gel cools, about 21
It turned into an aqueous solution at ℃. This change was repeatedly observed reversibly.
【0048】上記プルロニックF−127重合体を、氷
冷下に10wt%の濃度で実施例1で用いられたタバコ
用培地に溶解し、オートクレーブ処理することによって
滅菌した。The Pluronic F-127 polymer was dissolved in the tobacco medium used in Example 1 at a concentration of 10 wt% under ice cooling and sterilized by autoclaving.
【0049】実施例1と全く同様の方法で作製した2〜
3mmの大きさの数個のタバコの髄組織を、上記プルロ
ニックF−127重合体のタバコ用培地溶液に氷冷下で
分散させた後、実施例1と全く同様の方法で7日間培養
したところ、良好なカルス形成が認められた。該カルス
は実施例1と同様の方法で容易に回収することができ
た。2 to 3 produced in exactly the same manner as in Example 1
A few 3 mm-sized tobacco pulp tissues were dispersed in the above-mentioned Pluronic F-127 polymer tobacco medium solution under ice cooling, and then cultured for 7 days in the same manner as in Example 1. Good callus formation was observed. The callus could be easily recovered by the same method as in Example 1.
【0050】実施例3
実施例2で得られたタバコカルスから、以下の方法によ
ってプロトプラストを単離精製した。 Example 3 Protoplasts were isolated and purified from the tobacco callus obtained in Example 2 by the following method.
【0051】0.5Mマンニトール液80mLに、Cell
ulase Onozuka (ヤクルト薬品工業)1g、Macerozyme
(ヤクルト薬品工業)200mg、Pectolyase10mg
をそれぞれ溶解した後、0.5Mマンニトール液を加え
て全量を100mLとし、5,000gで10分間遠心
し上清を濾過滅菌し、プロトプラスト単離用酵素液を作
製した。Add 80 mL of 0.5 M mannitol solution to the Cell.
ulase Onozuka (Yakult Pharmaceutical Industry) 1g, Macerozyme
(Yakult Pharmaceutical Industry) 200 mg, Pectolyase 10 mg
After each was dissolved, 0.5 M mannitol solution was added to bring the total volume to 100 mL, centrifugation was performed at 5,000 g for 10 minutes, and the supernatant was sterilized by filtration to prepare an enzyme solution for protoplast isolation.
【0052】次に該酵素液10mLを径が6cmのシャ
ーレに入れ、実施例2で得た回収カルス500mgを加
えて、シャーレをパラフィルム(アメリカン CAN社
製)によってシールし、40〜50rpmの振盪下に3
時間インキュベートした。倒立顕微鏡を用いてプロトプ
ラストが単離していることを確認した後に、シャーレの
内容液をメッシュ(ベクトン ディッキンソン社製)で
作った漏斗で濾過し細胞残渣を除去した。次いでプロト
プラストの懸濁液を150gで2分間遠沈し、プロトプ
ラストを沈澱として得た。プロトプラスト沈澱に0.5
Mマンニトール液を加え再懸濁させ、遠心した。この操
作を2回くり返すことによってプロトプラストを洗浄し
た。Next, 10 mL of the enzyme solution was placed in a petri dish having a diameter of 6 cm, 500 mg of the collected callus obtained in Example 2 was added, the petri dish was sealed with Parafilm (American CAN), and shaken at 40-50 rpm. 3 down
Incubated for hours. After confirming that protoplasts were isolated using an inverted microscope, the content liquid of the petri dish was filtered through a funnel made of mesh (Becton Dickinson) to remove cell debris. Then, the suspension of protoplasts was spun down at 150 g for 2 minutes to obtain protoplasts as a precipitate. 0.5 for protoplast precipitation
M mannitol solution was added, resuspended, and centrifuged. The protoplast was washed by repeating this operation twice.
【0053】次いで、上記タバコプロトプラストをプル
ロニックF−127重合体の10wt%を含み、寒天を
含まないタバコプロトプラスト用培地(平井篤志ら、生
物化学実験法16,“植物細胞育種入門”,P41,
(1969),学会出版センター)中に氷冷下で約10
6 /mLの濃度で分散させた。該プロトプラスト懸濁液
4mLを径6cmのシャーレに注入し、温度を28℃に
上げることによってプロトプラストが包埋されたゲルを
形成させた。Then, the agar-free medium for tobacco protoplasts containing 10 wt% of Pluronic F-127 polymer in the above-mentioned tobacco protoplasts (Atsushi Hirai et al., Biochemistry Experimental Method 16, "Introduction to Plant Cell Breeding", P41,
(1969), Academic Publishing Center), under ice cooling, about 10
Dispersed at a concentration of 6 / mL. 4 mL of the protoplast suspension was poured into a petri dish having a diameter of 6 cm, and the temperature was raised to 28 ° C to form a gel in which protoplasts were embedded.
【0054】該ゲルを28℃で約500ルックスの人工
光照射条件下で5日間培養したところ、ゲル中にコロニ
ー、即ちカルスが形成された。次いで実施例1と同様の
方法で、この再生カルスをゲルから容易に回収すること
ができた。再生したカルスを0.1%のCalcofluor Whi
te ST(American Cyanamide社製)で染色して蛍光顕微
鏡で観察したところ、カルスを形成する細胞に細胞壁が
再生していることが認められた。When the gel was cultured for 5 days at 28 ° C. under artificial light irradiation of about 500 lux, colonies, that is, callus was formed in the gel. Then, the regenerated callus could be easily recovered from the gel in the same manner as in Example 1. Regenerated callus with 0.1% Calcofluor Whi
When stained with te ST (manufactured by American Cyanamide) and observed with a fluorescence microscope, it was confirmed that the cell wall was regenerated in cells forming callus.
【0055】[0055]
【発明の効果】上述したように本発明によれば、ゲル中
への植物体の包埋およびゲルからの植物体の回収など
が、例えば植物体の生理的温度範囲内の温度変化によっ
て、簡便に且つ植物体に全く損傷を与えることなく実施
することができる。したがって本発明によれば、従来の
寒天などを用いたゲル培養法の問題点を完全に解消でき
る。As described above, according to the present invention, the embedding of a plant in a gel and the recovery of the plant from the gel can be easily performed by, for example, a temperature change within the physiological temperature range of the plant. In addition, it can be carried out without damaging the plant body at all. Therefore, according to the present invention, the problems of the conventional gel culture method using agar or the like can be completely solved.
Claims (4)
し、且つゾルーゲル転移温度を有する高分子化合物を含
み、且つ、該ゾルーゲル転移温度より低い温度で可逆的
に液体状態(ゾル状態)を示すことを特徴とする植物体
の育成又は再生用の担体。1. A polymer compound having a hydrophobic portion and a hydrophilic portion in the molecule and having a sol-gel transition temperature, and reversibly in a liquid state (sol state) at a temperature lower than the sol-gel transition temperature. And a carrier for growing or regenerating a plant.
60℃以下である請求項1に記載の植物体の育成又は再
生用の担体。2. The carrier for growing or regenerating a plant according to claim 1, wherein the sol-gel transition temperature is higher than 0 ° C. and 60 ° C. or lower.
み、且つゾルーゲル転移温度を有する高分子化合物を含
み、該ゾルーゲル転移温度より低い温度で可逆的に液体
状態(ゾル状態)を示す担体を、該担体のゾルーゲル転
移温度より低い温度で所定の培地と混合し、 該混合物中に植物体を混入し、 前記ゾルーゲル転移温度より高い温度で上記混合物をゲ
ル状態として、上記植物体の育成又は再生を行う植物体
の育成又は再生方法。3. A polymer compound having a hydrophobic portion and a hydrophilic portion in the molecule and having a sol-gel transition temperature, and reversibly showing a liquid state (sol state) at a temperature lower than the sol-gel transition temperature. The carrier is mixed with a predetermined medium at a temperature lower than the sol-gel transition temperature of the carrier, the plant is mixed into the mixture, and the mixture is put in a gel state at a temperature higher than the sol-gel transition temperature to grow the plant. Alternatively, a method for growing or regenerating a plant to be regenerated.
ルを、ゾルーゲル転移温度より低い温度で液体状態(ゾ
ル状態)とし、該植物体の回収および/又は継代を行う
請求項3に記載の植物体の育成又は再生方法。4. The method according to claim 3, wherein the gel containing the grown or regenerated plant is put into a liquid state (sol state) at a temperature lower than the sol-gel transition temperature, and the plant is collected and / or passaged. Method for raising or regenerating plant body of.
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