[報文]組織培養によるマコモの増殖と培養苗の特性: 沖縄地域学リポジトリ

Title

[報文]組織培養によるマコモの増殖と培養苗の特性

Author(s)

徳元, 正和

Citation

南方資源利用技術研究会誌 = Journal of the society tropical

_{resources technologists, 11(1): 15-19}

Issue Date

1995-10-20

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12001/14105

組織培養によるマコモの増殖 と培養苗の特性

徳 元 正 和

(沖縄県農業試験場)

Micropropagationthrough TissueCulture aLldCharacteristics

ofinvitro-PropagatedZizculialatijuiaTurcz MasakazuTOKUMOTO (池inα以氾PrefecaLTYZIAgriculaLralExpTimentSbtim ,

4

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諸

言

マコモ (ZizanialatifoliaT.)はイネ科 の多 年生水生植物で､温帯 ･亜熱帯 アジアを原産 と する｡ マ コモには黒穂菌 (Ustilagoesculenta P.Henn.)が寄生 し､同菌の作用により初夏及 び秋頃 タケノコ状の茎肥大が起 こる｡ これを通 称マコモ タケとよび､古 くか ら中国におけ る水 生疏菜 として広 く食用に供 されて きた1)0 マコモ タケは肉質が柔 らか く乳白色で､蛋 白 質や ビタミン

B

2､ ナイア シンなどを含む2)風 味のよい野菜 として､中華料理 によ く用い られ る｡わが国では､南西諸島などごく一部の地域 で少量生産 されているにす ぎず､国内消費量 の ほとんどは台湾やフィリピンなどか らの輸入 に たよっている｡ マコモ クケは年2回の収穫が可能で､長期保 存による出荷調整 も出来 ることか ら､水田転作 の有望品 目として も注 目されてい る｡ しか し､ マコモの繁殖 は株分 けのため､種苗確保が容易 でな く､種苗供給上の問題がある｡そこで組織 培養による種苗増殖法を検討す るとともに､培 養植物体の特性 について調べたので報告す る｡ 実験方法 1)茎頂組織の培養 と多芽体形成 '沖縄県那覇市首里崎山町

4

-

2

2

2

温室で育成 したマコモ (大里系)の茎頂部位 を時期別に採取 し

､7

0

%

エタノール液で

3

0

秒､ 1%次亜塩素酸ナ トリュウムで10分間浸漬殺菌 し､滅菌水で洗浄後､茎頂組織を無菌的に切 り 出 した｡培地 はM S培地3)を基本に､ シ ョ糖3 %､ゲルライ ト

0

.

2

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H5.

8

に調整 した｡茎頂 組織は置床後､約

2

週間培養 して汚染の有無 を 調べた｡ 多芽体形成用培地は､ ショ糖

3%

を含むM S 液体培地に各種植物ホルモ ンを添加 した｡す な わち､オーキシンとしてナプチル酢酸 (NAA)､ イ ン ドール酢簡 (IAA)及 びイ ン ドール幣 酸 (IBA)､サイ トカイニ ンとしてベ ンジルアデニ ン(BA)､ゼアチ ン及びカイネチ ンのそれぞれ の各濃度組 み合わせ液体培地を調整

(

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H5

.

8)

した｡前培養により無菌の確認 された茎頂組織 を同培地に移植 し､茎葉及び根分化に及ぼす影 響を調べた｡なお､培養条件 は

2

7

℃､約

2

,

0

0

0

ルックス､16時間照明下の回転培養 (1rpm)で 行 った｡ 2)緑色細胞塊 (カルス)の誘導 と増殖

2

.

4-

D

とカイネチ ンの各濃度組み合わせの

M

S液体培地に茎頂組織を培養 し､緑色カルスの 誘導を行 った｡培養条件 は上記に準ずる｡誘導 されたカルスは2.4-Dとカイネチ ンを含む液体 培地で増殖 し､各種植物ホルモ ンを添加 した固 体培地に移植 して､多芽体形成能を調べた｡ - 15

-3)組織培養苗の特性調査 組織培養で増殖 したフラスコ苗 は浸漬土壌 に 移植 し､ 日陰で1カ月間育成 して順化 した｡順 調に生育 した苗をポ ッ トに定植 し､温室で

7-10カ月間育成 して､分ゲツ数､仮茎長､マコモ タケ形成及び出穂等の有無 について調べた｡ 実験結果および考察 マ コモには もともと黒穂 菌 (U.esc山enta P.Henll)が寄生 し､マコモ タケの形成に重要 な役割を担 う｡すなわち花芽形成期 に黒穂菌 か らの刺激で花茎組織が急速 に増殖 して膨 らみ､ マコモ タケをつ くるとされ L)･2)､平田は同組織 内に植物ホルモ ンが多量 に含 まれることを明 ら かに したり｡ しか し､組織培養を行 う上で は､ 寄生菌が培養上の障害 になることか ら､マ コモ の植物体内に寄生す る黒穂菌除去は重要となる｡ マコモの分ゲツ期 と生殖成長 (肥大成長)期 における茎頂培養の培地汚染率 について､Table lに示 した｡肥大成長期 における茎頂組織 の汚 染率 は

6

8

-8

0%

とかな り高率 で､肥大成長期 Table1.Therate(%)ofcontaminationon shootapex culbred at廿Iedifferentgrowth stageof

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No.ofShoot No of Pt)rt:8ntbgOOf

Stage Sampling aPeJCultured contBLTinatIOn COntBLrdnatlOn 1992 The占√m Nov 8 ofstJmga]1Nov 28 Jhc13 1993 一 :fh

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o.t- 10 100 34 の後期 になるに従 って汚染率 は高 くなった｡ し か し､分ゲツ期の茎頂では汚染率が34% と比較 的低か った｡分ゲツ期 は新株が葉を

5-6

枚っ け､その基部か ら分ゲツがは じまる時期で生育 が旺盛 になる｡従 って､生長点での細胞分裂が 南方資源利用技術研究会誌 活発になる同時期 には､茎頂組織への黒穂菌糸 の侵入 も少ないことが考え られる｡ このことが 汚染率低下につなが ったものと推察 される｡肥 大成長後期の菌糸高 (黒穂菌の増殖巣)を見 る と(Figl)､茎頂近 くまで菌糸高が形成 され､ Fig L Smutsporeinstem gall. A :Shootapex.B :Smutspore.

Ba

r

-5

mm 同時期の茎頂 は培養材料 として適 してない こと が示唆された｡ 次に､上記で得 られた無菌茎頂を用いて､各 種植物 ホルモ ンによる多芽体形成への影響 を Table2に示 した｡サイ トカイニン単独及びオー Table2.Effectofauxinandcytokininon shootandrootformadonin

Zi

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a T.

Auxin (tog/ 2) Cytokinin (mg/ A)No.of No.of

NAA IAA IBA BA Kinetin Zeatln Shoots Roots

30 5.0 1.0 2.0 100 10 1.0 20 10 3.7 23 87 1.0 2.0 0.0 17 80 4.0 11.0 0.5 1.5 00 1.3 43 1.0 2.0 10 1.0 3.0 10 0.5 2.0 4.0 15 9.0 1.7 6.0 2.0 50 10 5.5 10 6.0 10 3.0 3.0 90 10 10 57 1.3 38 10 1.5 3.8 2.0 6.0 0.5 1.2 3.0 1.0 0.0 1,0 1.0 4.3

キシンとの各濃度組み合わせ培地 において､多 くの培地で出根 は良好であったが､ シュー トは 最大で3- 4本 と多芽体の形成 はみ られなか っ た｡従 って､オーキシンのNAA､IAA､IBAと サイ トカイニ ンのBA､ カイネチ ン､ ゼアチ ン の各組み合わせ培地を用いて も､マコモ茎頂か ら､直接の多芽体誘導 は困難 とみ られた｡ 次に

､2

.

4

-

D

とカイネチ ン組 み合わせの培地 で茎頂組織を培養す ると､茎頂部位 と根の先端 部位 に3- 5mmの緑色細胞塊 (カルス)の形 成が観察 された (Fig2)｡結果 をTable3に示 L1-I;･●`J.V pl

Fig 2.The green nodular callus derived f

rom shootapexof

Zi

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T. Table3.ThegI℃en nodularcallusinducもon f

rom shootapex of

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aT.on MS medium containing2,4-DandKineもn

K inetin(ng/ A) 2

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1D(mg/A) 0 0.5 1.0 2.0 一 一 l

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一 一 s S s D D 一 一

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一 一 一 一 5 5 0 0 1 2 5 0 0 0 0 0 0 0 1 2 I F I I I A A Visualestirrntion;--no

,+

-poor

,++

-good S-Shootfomv止ion W-Whitecallusformation D-n∋ad した｡マコモの茎頂部位に誘導 された緑色 カル スは2.4-Dを含む液体培地 で継代及 び増殖がで き､固体培地 に移植す ると多芽体 を形成 した (Fig3)｡緑色 カルスは2.4-Dの0.05-0.5ny/

Fig.3.Regenera丘onofplan也etsfrom green nodularcallus Aとカイネチ ンの

2n

T/R以下 の組 み合わせ 培地で形成され､2･11Dの0-0105.7T/B範囲の 濃度では､緑色カルスはほとんど形成されずシュー ト形成がみ られた｡ また

､2.

4-

D

の

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官/

A以 上の濃度では､茎頂組織 は枯死 した｡緑色 カル スの形成が良好 な組 み合わせ は2.4-D0.1n官/ Bとカイネチ ン0.2叩 /Aの組み合わせ培地で､ 同液体培地での増殖 も良好であ った (Fig4)0

FigA A :Well-propagated green nodular Callusin MS liquid medium in testblbe. B :ThegI℃ennodularcallus Bar- 2mm. 一方､根の先端部位に増殖 した緑色カルスは固 体培地 に移植 して もシュー ト形成は見 られず 出 根のみ形成 された｡また､一部白色 カルスの形 成 も観察されたが､白色カルスか らのシュー ト 及び出根の形成は見 られなか った｡ 以上のことか ら､マコモ茎頂か ら誘導 された - 17

-緑色細胞塊 は､イネ科植物のシコクビ工の茎頂 組織か ら

､2.

4-

D

を含む培地により誘導された､ Supradom)と呼ばれる緑色カルスと類似の もの と思われる6)･6)o 緑色カルスか らの多芽体形成に及ぼすホルモ ンの影響をTable4に示 した｡BA､カイネチン､ Table4.Effectofcytokinin and auxin on shootand rootform ation in green nodular CallusofZizuLiaLatijbliaT.

Cytokinin(nS/A) Auxln(ng/A)No.of No.of BA Klnetin Zeatin NAA Shoots Roots

5 LD OO 8 5 8 3 8 8 0 4 8 9 0 8 9 1 1 1 1 2 1 8 5 6 3 . 7 0 . 5 3 9 6 2 6 6 4 8 2 1 1 ゼアチ ンのそれぞれ単独､ あるいはNAAとの 組み合わせのいずれの培地において も多芽体の 形成がみ られた｡特に多芽体形成の良好な培地 は､ゼアチ ン単独の2r喝/ A､BAとNAA及 び ゼアチンとNAAのそれぞれ277T/Rの組み合 わせであった｡ しか し､これ らの多芽体は分割 後､同培地に移植す ると､継代培養を重ね るご とに増殖能の低下が見 られた｡ 次に組織培養で増殖 した苗を定植 し､温室内 で育成 した結果をTable5に示 した｡ マコモ苗 の分ゲツ数 は培養苗区が対照区に比較して多 く､ Tadle5.Grow廿ICharacteristics ofinvitr o-propagatedZiz仇iaLatijdiaT.

Noof Shoot FmJI Fomdon Cu)breddivided lengdllJeaf ㈹ightFlol鴫dngoEstem pedd sh00ts (cm) nuLrbr 也) Oi) gaJIO6) i

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血 d Plant SepAJun29.4 427 4.8 51,3 17 0 Conbl Jun∼Dec 23.0 Sepdun 22.0 南方資源利用技術研究会誌

6

月定植が

1

2%､ 9

月定植が

3

4%

増加 した｡ 花田 ･今井は寒天培養基上で､水稲分げっ芽の 成長をカイネチンが促進 し7)､また､分げっ芽 の成長が抑制されている条件下の浮稲で､カイ ネチ ンが分ゲツ芽の成長を著 しく促進すること を報告 した8)｡植物の生長に対するサイ トカイ ニンの顕著な作用として､側芽の発育促進があ ることか ら9)､ID)､組織培養苗 の分ゲツ数の増 加は､培養時に使用 したカイネチンを含むサイ トカイニンの影響が考え られる｡ 仮茎頂､新鮮重は培養苗区及び対照区とも9 月定植が6月定植に比較 して大 きく､生育期間 の温度差によるものと見 られる｡また､葉数 に は大 きな差異は認めらず､植物体の外観的な変 異は確認できなかった｡ 出穂及び開花については培養苗区で6月定植 が

4

3

%

､ 9月定植で

1

7

%

み られた｡培養苗区の 出穂率の差は仮茎頂や新鮮重の差か らも見 られ る通 り､株の充実の差によることが考えられる｡ 黒穂菌を保持 している対照区では出穂率は

0%

であった｡温室で育成 したマコモ花穂の出穂期 間は

6

月定植が11月初旬

∼1

2

月初旬

､9

月定植 が翌年の

5

月初旬

∼ 6

月初旬であった｡マ コモ は雌雄異花で､開花は花穂下郡の雄花か ら順次 上部の雌花に移 っていった｡雌雄の開花期間が ずれることか ら雌雄花異熟 と見 られ る｡ また､ マコモ花粉はいびつな形状がおお く､ ヨー ド染 色にもほとんど染まらず (Fig5)､人工的に受

Fig.5.PollenofZizのiaLaLiltiiaT stainediodinereagent

粉を試みて も種子形成 は見 られなか ったことか ら､花粉稔性 はマイナスであることが示唆 され た ｡ 一方､マコモ タケ形成率を見 ると､培養苗区 は6､ 9月の両定植苗 ともマコモ タケの形成 が 見 られず､対照区の6月定植 で24%見 られた｡ しか し､ 9月定植の対照区ではマコモクケの形 成 は0%であ った｡マコモ肥大化の適温は1 5-25℃ とされているが､ これは組織内果穂菌の生 育適温の15-25℃ と密接 な関連があ り､30℃ 以上での肥大化 は起 こらない とされてい る1)0 9月定植マコモの肥大成長期 は翌年の4月∼ 6 月 とみ られるが､同時期の温室内温度が しば し ば30℃以上の高温になったことか ら､ 9月定植 の対照区でマコモタケが形成 されなか った要因 の一つ と考え られる｡ マコモの茎 は黒種菌が寄生 していないと肥大 化せず､幼穂が分化 して開花す る｡ しか し､栽 培マコモが出穂 ･開花す ることはほとんどない とされる1)｡組織培養で育成 したマコモは花穂 形成が見 られ､マコモ タケは形成 されなか った ことか ら､黒穂菌 フ リー とみ られ る｡従 って､ マコモの組織培養苗を用 いる場合には､種苗段 階での黒種菌接種が必要 となる｡

要

約

マコモの茎頂組織を用 いて､多芽体形成 に及 ぼす各種植物 ホルモ ンの影響 につ いて調べた｡ また､組織培養苗の特性について調査 した｡ マコモ茎頂組織を培養す るには､寄生す る黒 穂菌の除去が前提 となるが､マコモの生育時期 により黒穂菌 によるとみ られる培養培地の汚染 率に差が見 られた｡すなわち､生殖成長 (肥大 成長)期 には汚染率が高 く､分ゲツ期には汚染 率は低か った｡ オーキシン(NAAJAA､IBA)とサイ トカイ ニン(BA､カイネチ ン､ゼアチ ン)の各組 み合 わせの培地では､茎頂か ら直接の多芽体誘導 は 見 られなか った｡ しか し

､2､

4-D

とカイネチ ン組み合わせの培地では､マコモ茎頂組織か ら 緑色細胞塊 (カルス)が誘導 された｡同カルス はシュー ト形成能が高 く､同液体培地での継代 及び増殖が可能なことか ら､イネ科植物の シコ クビエ茎頂分裂組織か ら誘導 された緑色培養体 のSupradorreと類似の細胞塊 と見 られるO マ コ モの緑色 カルスか らBA､ カイネチ ン､ ゼアチ ンの単独 あ るいはNAAとの組み合わせ固体培 地で､良好な多芽体の形成が見 られた｡ 組織培養で増殖 した培養苗は､対照区に比較 して分ゲツ数の増加が見 られた｡ しか し､マ コ モ タケの形成 は見 られず､花穂の形成が確認 さ れた｡これは､マコモタケ形成に関与す るとみ られる､黒穂菌の除去 によるものと考えられる｡ この研究を行 うに当たり､マコモ種株や資料 の提供をいただいた唐真 彦､安田 慶次の両氏 に感謝いた します｡

文

献

1)中村垂正 ･神門達也共訳 (1958)上海市 川沙県農業局編 ｢菱

白

｣ (ジザニア研究会 東京). 2)矢花俊治,他 (1985)中国野菜, 化学工 業 日報社,p183-188. 3)M∬ashige,THF,Sk00 g(1962)Physiol. Pl

a

n

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6)Waki2:uka,T.aJldT.Y… guchi(1987) A m .Bot.60:331-336. 7)花田毅一 ･今井 勝 (1971)日作紀. 40(別号1):189-190. 8)花田毅-,他 (1986)日本熱帯農業学会 弟60回講演要旨:20-2

1

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9)SaChs,T,andKV.Thirrmn(1967)Am .∫. Bot.5

4

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