比      (9る )

25       50 構

      

^成

第

^36図

  ^{慣行小球茎株対す冷 S07処} 理が孫芋の形状におよぼす影響

縦径 圏 /横 径

剛 ^{震田彗 10,81〜} 1.00     1・

^01〜1・

20  匡 亜霞 ]1,21〜

^1.40

囲 1,61〜

1.80     1.81〜 ^2.00 

□  2,01〜

〜0,80 1.41〜1.60

‑79‑

ア ー ー

第 Ⅵ 草 培 養 球 茎 を 用 い た 種 苗 生 産 シ ス テ ム の 開 発

第

1節  

変 異 株 の 早 期 検 出 法

培 養 苗 の 栽 培 で は 変 異 の 発 生 が 問 題 と さ れ て い る。 本 研 究で 用 い た サ トイ モ 品 種 ^̀石川 早 生

'で

も ご く低 率 な が ら変 異 個 体 が 見 られ た 。 培 養 系 を 利 用 した 大 量 増 殖 で は こ の よ う な 変 異 個 体 を 早 期 に 除 去 す る 必 要が あ る。 作 物 の 品 種 分 類 の 手 法 と し て 従 来 の 形 態 に よ る分 類 に加 え

, 

タ ン パ ク質 や ア イ ツ ザ イ ム を 用 い た 生 化 学 的 手 法 も試 み られ る よ う に な っ た

(Yamaguchi・ Mino,側 81)。

^サ

トイ モ で は 球 茎 タ ン パ ク や 葉 の ア イ ツ ザ イ ム 泳 動パ タ ー ン を用 い た 品 種 の 分 類 が 試 み られ て い る。 本 実 験 で は これ らの方 法 を用 い た 培 養 段 階で の 変 異 個 体 の 検 出 に つ い て 検 討 し た。

材 料 お よ び 方 法

サ トイ モ の

5品

種 お よ び 第 24表 に そ の 特 性 を 示 す ^̀石 川 早 生

'の

_{変 異 系 統}2

系 統 を 用 い た 。 こ の う ち 変 異 系 統

Aは

茎 頂 培 養 で 得 られ た 変 異 個 体 を 増 殖 した 系 統 で 葉 柄 が 暗 紫 色 を 示 し

,子

芋 や 孫 芋 の 着 生 が 極 め て 少 な い 特 性 を 持つ 。 変 異 系 統

Bは

変 異 系 統

Aの

栽 培 中 に芽 条 変 異 に よ り得 られ た 個 体 を 増 殖 した 系 統 で 葉 柄 色 は淡 緑 色 で 地 上 部 の 形 態

,球

^{茎 の 着 生}

,肥

^{大 状 況 は ̀石 川 早 生}

^' 

^{と は}

明 らか に異 な る。 こ れ ら品 種 ・ 系 統 を 第

I章

第

1節

の 方 法 に従 っ て 培 養 系 で 増 殖 し

, 

さ ら に シ ョ糖 濃 度

8%MS液

体 培 地 で 40日 間 培 養 して 基 部 に 球 茎 を 形 成 し た 培 養 苗 の 葉 お よ び 球 茎 (培 養 球 茎

)を

分 析 に 用 い た。 ま た 圃 場 で 生 育 中 (9 月

)の

葉 お よ び 収 穫 時 の 球 茎 (慣 行 球 茎

)に

つ い て も分 析 を 行 った。

試 料 を タ ン パ ク あ る い は ア イ ソ ザ イ ム抽 出 用 緩 衝 液 中で 磨 砕 し

, 

^{ポ リア ク リ}

ル ア ミ ド電 気 泳 動 に か け た 。 タ ンパ ク は泳 動 後 ク マ ンー プ リ リア ン トブ ル ー で 染 色 した 。 ア イ ソ ザ イ ム は パ ー オ キ ン ダ ーゼ に つ い て は カ ル バ ブ ー ル法 に よ り^,

PGM(PhoSphOglucomutase),PCI(PhOSphOgluCOSe iSOmerase)に

^{つ い て は}

‑80…

=Ч

︱∞い１

第24図

 

変異系統の生育特性 品

 

種

   

車

 

丈

Z   

親芋重

   

子

  

芋

      

孫

  

芋

      

ひ孫芋 系

 

統

   (cm)    (g)  

個数

  

重量

(g) 

個数

  

重量

(g) 

個数

  

童量(g) 石川早生

   119.7cツ   223.3b  ll.9c 532.2c  18.2c 576.4b  l.7a 13.5b

変異系統

A  76.9a  l14.9a   O,8a  66.9a  O.2a  3.la  O a O a

変異系統

B  86.5b  259.9b   7.6b 398.8b  5.6b  54.3a  O.3a l.9a Z8月

28日調査. アダンカンの多重検定

5%水

準。

TOttesら (1978)の

方 法 で 染 色 した 。 各 試 験 は い ず れ も

3回

以 上 繰 り返 して 実 施 した 。

結 果 お よ び 考 察

球 茎 タ ン パ ク質 の 泳 動 パ タ ー ン は 第 37図 お よ び 第 38図 に 示 す よ うに 品 種 ・ 系 統 間 に 差 が 認 め られ た 。 ま た

,同

品 種 ・ 系 統 で も培 養 球 茎 と慣 行 球 茎 の 間 に 差 が 見 られ た 。 さ ら に 培 養 球 茎 で は ^'石 川 早 生

'と

そ の 変 異 系 統 の 間 に差 が 見 ら れ

,変

^{異 系 統}

^Aで

は 消 失 した バ ン ドや

,濃

さ が 変 化 した バ ン ドが 認 め られ た 。 変 異 系 統

Bで

は バ ン ドの パ タ ー ン は ^̀石川 早 生

' 

と 同 じで あ つた が 濃 さ の 変 化 が 認 め られ た 。 慣 行 球 茎 で は 変 異 系 統 は両 系 統 と も に ^̀石川 早 生

'と

パ ン ドの 位 置 の 変 化 は な か っ た が 濃 さ が 変 化 した 。

Hiraiら

(側

89)は

球 茎 タ ンパ ク質 に つ い て 品 種 群 間 で 泳 動 パ タ ー ン に 基 づ く分 類 が 可 能 で あ るこ と を 報 告 して い る。

 ̀石

^{川 早 生}

^'と

そ の 変 異 系 統 で は第 51表 に見 られ る よ う に 子 芋

,孫

^{芋 の 着}

生 や 葉 柄 色 等 形 態 的 特 性 が 大 き く変 化 して い る が タンパ ク質 レベ ル で も差 が 認 め られ た。 長 田 ら

(1990)は

慣 行 球 茎 と培 養 球 基 の タ ンパ ク質 泳 動 パ タ ー ンが 一 致 す る と して い る が 本 実 験 で は 同 一 と思 わ れ るバ ン ドも多 く両 者 の 間 に 相 似 性 は 認 め られ る も の の 完 全 に は 一 致 しな か っ た 。 ア イ ツ ザ イ ム 泳 動 パ タ ー ン は 生 育 ス テ ー ジ に よ り変 化 す る こ とが 知 られ てい る (一 色 ら

,1991)。

^{タ ン パ ク}

質 に つ い て も生 育 の ス テ ー ジ に よ り変 化 す る と考え られ る。 培 養 苗 の 葉 に つ い て 分 析 した 結 果

,第

39図 に示 す よ う に培 養 苗 は 薄 い バ ン ドが 得 られ た が 圃 場 で 生 育 中 の株 で は タ ン パ ク の バ ン ドは 得 られ ず

,い

ず れ も品 種 ・ 系 統 間 の 差 異 は 明 らか で な か った 。

TanimotO・

Matsumoto(1986)は

エ ス テ ラ ー ゼ 泳 動 パ タ ー ン に 基 づ く ク ラ ス タ ー 分 析 に よ リサ トイ モ 品 種 の 分 類 が 可 能 で あ るこ と を 示 して い る。 本 実 験 の パ ー オ キ シ ダ ー ゼ の 場 合

,品

種 間 に は 差 異 が 認 め ら れ た 。 しか し

, ̀石

^{￨キ1早生}

'と

そ の 変 異 系 統 間 で は バ ン ドの位 置 は 同 じで あ り

,活

性 の 程 度 が 変 わ っ て い るの み で大 き モ、差 は見 られ な か った (第 40図 )。

PCM(第

^41図

),PSI(第

⁴²

図

)に

つ い て も品 種 間 に差 が 認 め られ た が ^̀石川 早 生

' 

と そ の変 異 系 統 の 間 で

‑82‑

DO  SE  WA  I   MA  MB

第^37図

 

慣行球 茎 タ ンパ クの泳動 パ ター ン

U :烏

_播・

DO:土

垂

,SE:セ

^{レベ ス.‖}

^A:早

^{生小蓮 葉芋.}

1 :石

川早生

.MA:変

異系統

A.MB:変

^{異 系統 B.}

DO  SE  WA  I   MA  MB

MB

MA  MB

第38図

 

培養球 茎 タ ンパ クの泳動 パ ター ン

品種・ 系統 は第^37図に同 じ

.変

異 系統

Aで

^{は一 の}

バ ン ドの消失 が見 られ る^.

83

U

第 39図

DO     SE    WA     I     MA

培 養 苗 の葉 タ ンパ クの泳 動パ タ ー ン 品種 ・ 系 統 は第 37図 に同 じ^.

DO   SE   TA   I    MA   MB       I

培 養 苗 のパ ー オ キ シダ ーゼ泳動 パ タ ー ン 品種・ 系統 は第^37図に同 じ^.

U

第 40図

‑84‑

U   DO   SE   VA   I   MA  MB

第 41図

 

^{培 養 苗 の}

^PGM泳

^{動 パ タ ー ン}

品種 ・ 系統 は第 37図 に同 じ^.

U   DO   SE    TA   I   MA   MB

第 42図

 

^{培 養 苗 の}

^PGI泳

^{動 パ タ ー ン}

品 種 ・ 系統 は第 37図 に同 じ^.

‑85‑

は大 き い差 は 見 られ な か った 。

̀石 川 早 生

'で

は 本 試 験 以 外 で も茎 頂 培 養 で 葉 柄 が 暗 紫 色 の 変 異 株

Aと

類 似 し た 変 異 体 の 出 現 が 報 告 さ れ て お り

(MOriShita,側 88i長

^{田 ・ 後 藤}

,1989),

大 量 増 殖 を 行 う場 合 は事 前 に 除 去 す る必 要 が あ る。 形 態 的 に 見 て 疑 わ しい 増 殖 用 母 株 に つ い て 球 茎 の 一 部 を 用 い タ ンパ ク 質 の 分 析 を 行 え ば よ り正 確 に 変 異 株 の 検 出 を 行 う こ とが 可 能 と み な され る。 他 の ア イ ソ ザ イ ム や 他 品 種 で の 変 異 系 統 な ど を 用 い て さ ら に詳 し く検 討 を 進 め る こ と に よ り今 後

,細

胞 育 種 や 培 養 中 の 変 異 利 用 育 種 で 培 養 段 階 で の 個 体 選 抜 に も利 用 で き る よ う に な る と考 え られ る。

‑86‑

第

2節  

球 茎 の 簡 易 大 量 培 養 技 術 の 確 立

第

I章

で は 苗 条 の

in vitfoで

の 増 殖 お よ び 球 茎 形 成 に つ い て 基 礎 的 な 実 験 を 行 っ た 。 培 養 系 を 用 い た 大 量 増 殖 は 野 菜

,花

き を 始 め 樹 木 で も研 究 が 進 め られ て お り

,今

^後

,実

用 化 の た め 培 養 規 模 の ス ケ ー ル ア ッ プ が 必 要 で あ る。 す で に 一 部 の 作 物 で は種 苗 の大 量 培 養

,供

給 を 目 的 と した ジ ヤ ー フ ア ー メ ン タ ー や 大 型 の 培 養 箱 を 用 い た 研 究 が す す め られ て い る。 一 方

,最

近 で は 市 町 村 や 地 域 の 農 協 に 中 小 規 模 の 培 養 施 設 が 設 置 さ れ る よ う に な リ サ トイモ を 含 め た 種 々 の 地 域 特 産 物 の 培 養 苗 が 供 給 され 始 め て い る が

, 

これ ら の 多 くの 施 設 で は依 然 と し て 実 験 室 規 模 の小 型 の培 養 器 を 多 数 用 い る 方 法 で 培 養 が 行 わ れ てい る。 栽 培 面 積 が 小 さ け れ ば こ の よ う な 方 法 で も対 応 可 能 で あ る が

,増

^{殖 効 率 は低 く}

,種

^苗

の コ ス トも割 高 に な る。 しか し

,効

率 の 向 上 に 重 き を お い て 大 型 の ジ ャ ー フ ァ ー メ ン タ ー 等

,大

量 培 養 装 置 を 導 入 す る と 中 小 の 施 設 で は 設 置 の 経 費 や こ れ を 維 持 す る技 術 面 で 困 難 が 伴 な う。 そ こ で 本 節 で は こ れ ら中 小 規 模 施 設で 容 易 に 利 用 で き

, 

しか も産 地 に種 苗 を 安 定 供 給 す る こ とが 可 能 な 培 養 方 法 の 確 立の た

め 検 討 を 行 っ た。

材 料 お よ び 方 法 実 験

1.分

割 球 茎 か らの シ ュ ー ト形 成

静 置 培 養

,旋

回 培 養 お よ び ロ ー ラ ー ボ トル 型 培 養 で 球 茎 切 片 か らの シ ュ ー ト の 生 育 に つ い て 比 較 した 。 静 置 培 養 お よ び 旋 回 培 養 で は

200m■

フ ラ ス コ に シ ョ 糖 濃 度

3%の

MS液 体 培 地 を

40破

入 れ 球 茎 切 片 (約

0.28)を

容 器 あ た り側 個 体 置 床 した 。 ロ ー ラ ー ボ トル 型 培 養 で は

500冊

央の 円 筒 形 ガ ラ ス 製 培 養 器 に 同 様 の 培 地 を

100m央

入 れ 球 茎 切 片 を 25個 体 置 床 した 。 旋 回 培 養 で は

70 rpmで

容 器 を 水 平 に旋 回 させ

, 

ロ ー ラ ー ボ トル 型 培 養 で は傾 斜 した 容 器 を^2 rp刊 で 回 転 した 。 容 器 の フ タ は い ず れ も ア ル ミホ イ ル を 用 い た 。 培 養 温 度 は 25℃

,培

養 棚 面 に お け る光 量 子 束 密 度 を³⁰ μ mol・ m2・ s 1,日 長 は 16hrと し^17日 間 培 養 し た 後 シ ュ ー ト の 生 育 を 調 査 した 。 また

,培

養 液 の 溶 存 酸 素 濃 度 を 酸 素 電 極

(Hansatech社

製)

で 計 測 した。

‑87‑

実 験

2.苗

条 の 培 養

ロ ー ラ ー ボ トル 型 培 養

,静

置 培 養 お よ び エ ア ー リ フ ト型 培 養 器 に お け る 苗 条 の 生 育

,球

茎 の 肥 大 に つ い て 比 較 を 行 った 。 第

I章

実 験

1と

同 様 に球 茎 を 分 割 して 増 殖 し

,発

根 した 商 条 を 培 養 した 。 シ ヨ糖 濃 度

8%MS液

体 培 地 を 用 い

,個

体 あ た りの 培 地 量 を い ず れ も

5m史

と した

oす

^{な わ ち}

, 

ロ ー ラ ー ボ トル 型 培 養 で は 側

00m史

容 器 に 培 地^500m史 を 入 れ

100個

体 を 置 床 した 。 静 置 培 養 で は^500m良 フ ラ ス コ に培 地 側

Om2を

入 れ 20個 体 を 琶 床 した 。 ま た

, 

エ ア ー リフ ト型 培 養 器 で は ガ ラ ス製 の 容 量^150m史 の 容 器 に 培 地^100m史 を 入 れ′20個 体 を 培 養 した 。 ロ ー

ラ ー ポ トル 型 培 養 で は ア ル ミ箔 に 直 径 9 mmの 孔 を 開 け

,孔

径 0.5μ 冊の フ ロ ロ カ ー ボ ン製 メ ン プ ラ ン フ ィル タ ー を 張 り付 け た もの を 容 器 の フ タ と して 用 い た。

静 置 培 養 で は ア ル ミ箔 で フ タ を した 。 エ ア ー リフ ト型 培 養 器 で は

0.6m,/min

で 通 気 を 行 っ た。 ま た

, 

ロ ー ラ ー ポ トル型 培 養 で は 傾 斜 した 容 器 を^l rp耐 で 回 転 した 。 さ ら に

, 

ロ ー ラ ー ボ トル型 培 養 で は 明 条 件

,暗

条 件 下 で 培 養 を 行 い^, 培 養 苗 の 形 態 を 調 査 した 。 培 養 温 度 は い ず れ も25℃

,明

条 件 で は 実 験

1と

_{同 様} の 光 条 件 と し

,40日

間 培 養 後 培 養 苗 の 生 育 を 調 査 し た。

実 験

3.ロ

ー ラ ー ボ トル 型 培 養 に お け る通 気 条 件

側00m史の 円 筒 形 ガ ラ ス容 器 に シ ョ糖 濃 度

3%MS液

体 培 地 を

200m史

入 れ て 用 い た 。 フ タ に は シ リ コ ン ゴ ム パ ッキ ン の 付 い た フ ェ ノー ル 樹 脂 製 キ ャ ップ を 用 い た 。 フ タ の 通 気 孔 の 大 き さ を 通 気 孔 無 し

,9 mm,18mmの 3水

準 と し

,孔

^{径 0.5}

μ

mの

フ ロ ロ カ ー ボ ン製 メ ン プ ラ ン フ ィル タ ー を 張 り付 け た。 培 養 球 茎の 切 片 (約

0.2g)を

各 容 器 に 50個 体 置 床 し

,実

^験

^1の

明 条 件 と 同 様 の 培 養 条 件 下 で²⁵ 日間 培 養 後 球 茎 か ら生 育 した シ ュ ー トの 生 育 を調 査 した 。 また

,培

^{養 液 の 溶 存}

酸 素 濃 度 を 酸 素 電 極

(Hansatech社

^製

)で

計 測 した 。

実 験

1.分

割 球 茎 か らの シ ュ ー トの 形 成

球 茎 切 片 か ら伸 長 した シ ュ ー ト数 に は培 養 方 法 に よ る差は 見 ら れ な か っ た 。 しか し

, 

シ ュ ー トの 生 育 は静 置 培 養 に 比 べ 旋 回 培 養

, 

ロ ー ラー ポ トル型 培 養 法

結 果

‑88‑

が 優 れ た。 ま た

,静

置 培 養 に 比 ベ ロ ー ラ ー ポ トル 型 培 養 で は 培 地 の 溶 存 酸 素 濃 度 が 高 く

,旋

回 培 養 以 上 に 維 持 され る こ と が 明 らか に なっ た (第 43図

;第

^25表)

。 旋 回 培 養

, 

ロ ー ラ ー ボ トル 型 培 養 で は シ ュ ー トの 生 育 が 優 れ る た め 第

I章

で 述 べ た 増 殖 の た め の シ ュ ー トの 分 割 は 静 置 培 養 に 比べ

7〜

側 日早 く行 う こ とが 可 能 で 培 養 期 間 が 短 縮 で きた 。

実 験

2.苗

条 の 培 養

苗 条 の ロ ー ラ ー ボ トル 型 培 養 で は 苗 条 は 培 養 開 始 後 しば ら く は 培 地 中 に 浮 遊 して い る が

,生

育 が 進 む と容 器 の 回 転 に従 い 回 転 した。 第 44図 にみ ら れ る よ う に培 養 終 了 時 に は培 養 苗 は容 器 内 を す べ て 満 た す ま で に生 育 した 。 ま た

, 

^{ロ ー}

ラ ー ボ トル 型 培 養 で は 静 置 培 養 に比 べ 葉 お よ び根 の 生 育 が 優 れ た (第 26表)。

さ ら に

,静

置 培 養 に 比 べ 球 茎 の 肥 大 も優 れ

, 

エ ア ー リフ ト型 培 養 と ほ ぼ 同 程 度 の 生 育 を 示 した (第 45図

,第

^46図

,第

^{47図 )。} ロ ー ラ ー ポ トル 型 培 養 お よ び エ ア ー リ フ ト型 培 養 と もに 静 置 培 養 に 比 べ 側 芽 が 多 く分 化 モノた

0口 ^ラ

^{ー ボ トル}

型 培 養 に お け る光 条 件 に つ い て み る と暗 条 件 で 培 養 した 培 養 苗は 明 条 件 で 培 養 した も の に 比 べ 葉 が 徒 長 し

,草

丈 が 高 くな っ た 。 ま た

,球

茎 の 肥 大 も劣 っ た ⁽ 第 26表

, 

第 48図

, 

第 49図 )。

実 験

3. 

ロ ー ラ ー ボ トル 型 培 養 に お け る通 気 条 件

通 気 孔 に つ い て 検 討 した と こ ろ第 27表 に 示 す 結 果 が 得 られ た 。 す な わ ち 通 気 孔 が 無 い 場 合 は培 地 の 溶 存 酸 素 濃 度 が 大 き く低 下 した。 通 気 孔の 大 き さ と 酸 素 濃 度 と の 関 係 を み る と 9 mmと 18mmの 間 で 培 地の 溶 存 酸 素 濃 度 に 差 は認 め られ な か っ た 。 球 茎 切 片 か らの シ ュ ー トの 分 化 数 に は通 気 の 有 無 に よ る 差は 見 ら れ な か っ た が

, 

ン 鼻 ― 卜の 生 育 は 通 気 孔 が あ る方 が 優 れ た (第 27表

,第

^{50図 )。 通}

気 孔 が 無 い 場 合 は 根 の 生 育 が 特 に不 良 で あ っ た 。 ま た

,展

^{葉 数 も少 な く}

,葉

^の

形 態 は 葉 身 が 形 成 さ れ ず 不 完 全 で あ っ た^o

栄 養 繁 殖 体 を 形 成 す る ジ ャ ガ イ モ (秋 田

,側 ^89), 

^{シ ン ビ ジ}

高 倉

,1987), 

^{イ チ ゴ (高 山}

^,1985)な

ど で ジ ャ ー フ ア ー メ ン

ゥ ム (本 條 ・

― を 用 い た 大

考 察

ユ    ん′

‑89‑

ドキュメント内 組織培養によるサトイモ種苗生産技術の確立とその栽培に関する生理生態学的研究 (ページ 82-95)