(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレイショの塊茎の生産方法において、バレイショを、無菌条件下、地上部生育期間中１０〜１４．６時間の日長条件で、夜間の最低気温が５〜１３℃及び昼間の気温との日較差が１０℃以上で栽培することにより、ストロンを液中または気相中に生育させ、該ストロンに塊茎を形成せしめることを特徴とするバレイショの塊茎の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、植物組織培養技術を利用した植物体の育成及び塊茎形成によるバレイショの増殖方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、世界のバレイショ生産は、主にバレイショの栄養繁殖性を利用して行われている。すなわち栄養繁殖器官である塊茎、いわゆる芋を植え付け、ここから生育してくる植物体の茎の基部に形成される塊茎を次世代の種芋として、あるいは食用及び加工に利用する方法である。この場合、通常１株から１０個程度の塊茎が再生産される。
【０００３】
このような栄養繁殖性を利用して増殖及び生産を行う場合、バレイショに限らず各種ウイルス病が極めて大きな問題となっており、栄養繁殖性の作物ではウイルスフリーの種芋あるいは母株等の供給が生産性の向上あるいは維持に極めて重要である。
バレイショの場合、ウイルスフリーの種芋の増殖は、主として生長点培養によりウイルスフリーにした個体を、最初は温室、その後は圃場での栽培、収穫を繰り返して行われている。この場合、ｉ．バレイショの増殖率が低い、ii．圃場での栽培を繰り返すためウイルスに再感染する危険がある、iii ．このため一般圃場からの隔離、徹底した防除、及び高度の検疫体制が必要である、等の問題が多く、より簡易かつ安全な方法が求められている。
【０００４】
これに代わるウイルスフリー種芋供給法の１つとして、組織培養による無菌条件下で作成した塊茎（マイクロチューバー）の利用が各方面で検討されている。
このような組織培養による塊茎の生産方法として、
・Tovarら 1985, CIP Circular 13(4): 1-5
・Rosellら 1987, Potato Research 30: 111-116
・Hussey G. 及び N. J. Stacey, 1984, Ann. Bot. 53: 565-578
・特願昭63ー500104号（国際公開番号W088/04136）
・秋田、高山  園学要旨、昭63春  P.228ー229
等の報告がある。
【０００５】
これらの組織培養による方法では、当初は効率が悪くコスト高になる等の問題があり実用化を阻んできたが、近年、効率の点での改良、あるいはスケールアップ等の検討が行われ、かなり改良されてきている。しかし、これらの方法は培地中にシュクロース等の炭素源を含んでいるため、雑菌汚染の危険性を含んでいる。この危険性は容器が大きくなるほど増大するという点が、スケールアップの際の問題となっている。
【０００６】
コスト及び雑菌汚染の危険性の低下を目的とした炭素源を含まない培養条件下でのバレイショの増殖は、古在ら（園学要旨、昭63春）等の報告例がある。しかし、これらは植物体の生育のみに限られ、本発明のように多数のストロンの伸長及び塊茎の形成に至った例は認められていない。
また、バレイショを水耕栽培した例としては、
・K. H. Fong 及び A. Ulrich, 1969, American Potato Journal 13: 269-272
・W. Newton, 1923, Journal of the American Society of Agronomy 15:392-39  9
・H. Griess, 1979, Agrartechnik 29: 225-226
・I. Simko, 1991, Biologia 46: 89-92
等があげられる。しかしながら、H. Griess の論文は、水耕栽培によるバレイショ塊茎生産のための施設に関するもので、どのように、どれくらいの塊茎が形成されたかについての記載はない。また、K. H. Fong 及び A. Ulrich 、並びに W. Newtonの論文は、養分要求性の試験のため水耕栽培を用いたもので、I. Simkoの論文は、水耕栽培による塊茎形成に関するものであるが、いずれも塊茎の大量生産については記載されていない。
【０００７】
本発明の塊茎の生産方法は、多数の枝分かれしたストロンを誘導し、更にその各ストロンを塊茎化させるものであるが、自然条件下ではストロンの枝分かれは認められるものの、その程度は本方法に比べれば低く、植物体１本当たりの塊茎数が、小さいものも含めて２０個を越えることはほとんど観察されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記培養法の欠点をふまえた上での、効率的かつ低コストな新規塊茎生産方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた。すなわち、コスト及び雑菌汚染の危険性の低減のために一連の実験を行い、水耕栽培によって植物体から多数のストロンを誘導することに成功したが、ストロンの塊茎化には至らなかった。その後、さらに日長及び温度を検討することにより、１本の植物体当たり自然条件下では考えられないほどの多数の塊茎を得る方法を開発し、本発明に至った。
【００１０】
すなわち、本発明の塊茎の生産方法は、バレイショの塊茎の生産方法において、バレイショを、無菌条件下、地上部生育期間中１０〜１４．６時間の日長条件で、夜間の最低気温が５〜１３℃及び昼間の気温との日較差が１０℃以上で栽培することにより、ストロンを液中または気相中に生育させ、該ストロンに塊茎を形成せしめることを特徴とするものである。
【００１１】
以下、本発明に関する主要な事項につき詳細に説明する。
〔植物組織〕
本発明の対象となる植物には、ソラナム(Solanum) 属の塊茎形成能を持つ種の全てが含まれる。具体例として、例えば、バレイショ栽培種 (Solanum tuberosum  、S. phureja 等)、S. demissum、S. acaule、S. stoloniferum等である。これらのうちでは、バレイショ栽培種が代表的である。
【００１２】
本発明により塊茎生産を行うためには、1cm 以上の、望ましくは5cm 以上のバレイショの苗が必要である。これらの苗は、in vitroで組織培養により維持されている苗が望ましいが、開放系で本方法による塊茎生産を行う場合はin  vitro のものでなくても差し支えない。これらの苗は、茎が太く、濃緑で、根もついている方が初期生育が速い。
【００１３】
〔日長条件〕
地上部生育期の日長が１５時間以下であればよいが、日長が短すぎると植物体が光不足で徒長しやすくなるため、１０〜１４時間の日長が好ましい。ここでいう日長とは、人工気象室のように明期と暗期とを明確に分けれる場合は明期の時間を、自然条件下の場合は昼の長さ（日出から日入までの時間）に常用薄明時間を加えた時間をいう。人工気象室の場合、光強度は光合成を促進するため１万lux以上であることが望ましい。  また、ここでいう地上部生育期とは、根から養分を吸収し、地上部が生長している状態をいう。例えば、培地の養分が欠乏した場合、または養分を含まない培地に交換した場合、地上部生育期は実質的に終わり、地上部は黄化し始め、最終的には枯死する。また、地上部の生育を薬剤等で止める場合もあり、この場合はその薬剤処理前までが地上部生育期にあたる。
【００１４】
なお、地上部生育期には日長、温度条件等により、ストロンが誘導され、増殖する。また、塊茎も形成される。地上部生育期の後、塊茎充実期に入いる。この時期には地上部の黄化と共に、養分が塊茎に転流し、地上部が枯死するころには塊茎収穫期となる。
〔温度条件〕
地上部生育期を含むストロンの誘導、増殖、および塊茎形成には、夜間比較的低い温度であることが必要である。具体的には夜間の最低気温が５℃〜１３℃がよい。夜間の気温が高くなるほど、大きな塊茎が少数形成される傾向がある。また、夜間２５℃（昼間３０℃）ではストロンの旺盛な発生は認められない。昼間の気温は茎葉の生育に適した温度にする必要があり、１０℃〜４０℃、好ましくは１５℃〜３５℃、より好ましくは１５℃〜２５℃がよい。この際、昼間の気温を夜間よりも高くするために昼夜の日較差を１０℃以上にする必要がある。２０℃で昼夜の日較差がまったくない場合、１２時間日長の短日条件下でもストロンの形成はほとんど認められない。
【００１５】
〔栽培方法〕
本方法では栽培に養分を含んだ溶液を用いる。この溶液は通常植物組織培養に使用される基本培地、あるいは、市販の水耕液（例えば大塚ハウスのもの）であればいずれでもよい。また、通常は炭素源はなくてよいが、光が弱く植物体の旺盛な生育が望めない場合はショ糖等の炭素源を添加する。炭素源を加えた場合、雑菌汚染を防ぐため無菌条件下で栽培する必要がある。通常は、大塚ハウス肥料１号及び２号を等量混合したものを、電気伝導度０.5〜3.０（ミリモー／センチメートル）で用いることが多い。このような濃度の培養液の場合、例えば大塚ハウス水耕液１号及び２号を等量ずつ混合した溶液（電気伝導度1.0 ）では、培養開始後約２カ月で電気伝導度はほぼ0.0 となる。従って、必要であれば適宜養分を補給してやればよい。
【００１６】
苗の茎葉が気相部にあり、根が培養液に触れている形態であればどのような支持法でもよい。培養液に浮かべるだけでは、葉の気孔からのガス交換が十分に行われなくなるため生育しない。支持法の例をあげれば、水耕に用いられるウレタンに茎の基部をはさみ、根を培養液中に浸す方法、あるいは、培養液の表面にオアシスブラウン（Smithers-Oasis社（ＵＳＡ）製）等の支持体を敷き、その上に苗を寝かせて置く方法等があげられる。支持体が発泡樹脂等の場合は、ストロンが自由に潜り込める程度の柔らかさがなければならない。
【００１７】
培養液を入れる容器は、培養液の液面以下は遮光されていることが望ましい。また、培養液中へのエアレーションは必須ではないが、根の生育を促進するためには実施した方がよい。
また、培養液を貯めた水槽で栽培するだけでなく、上記の植物体支持に関する要件が満たされていれば、根の側方あるいは下方から水耕液を噴霧してもよい。
【００１８】
茎葉が気相中に維持されているという条件が満たされておれば、完全な開放系、すなわち水耕でも、無菌条件下いずれでもよい。閉鎖系で実施する場合、気相部にも通気をした方がよい。ただし、閉鎖系で行う場合、直射日光が当たると容器内の温度が高くなることがあるので温度管理に注意を要する。
また、植物体の生育促進のために炭酸ガス施肥をしてもよい。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお実施例２および３の日長は、「光と植物生育」（養賢堂、稲田勝美著、昭和54年発行）、第25頁、表Ｉ．2 ．1を参考に算出した。
【００２０】
【実施例１】
内寸３３６×１９４×１５６mmのポリプロピレン製の水槽の中に、大塚ハウス水耕液１号及び２号を等量ずつ混合し電気伝導度を1.0 ミリモーに調整したもの５ｌ、及び、植物体支持用にステンレス製の試験管立てを入れた。この試験管立ての上に厚さ約２cmのオアシスブラウンを敷き、in vitroで育成したバレイショの苗（品種メークイン、長さ約１０cm）を２本オアシスブラウン上に寝かせて置床した。なお、液面はオアシスブラウンの表面とほぼ同じ高さとした。  この水槽を１０時間日長、昼間２０℃、夜間１０℃に制御したコイトトロン（小糸製作所製）中に置いた。
【００２１】
in vitroの植物体は最初は乾燥に弱いため、透明なフラワーキャップで覆い、１週間後にはずした。
ストロンは置床後１０日目位から伸長を開始し、オアシスブラウンを突き抜けて下部へと伸長を続けた。この間、茎葉も生長を続け、草丈約４０cm程度にまでなった。伸長を続けたストロンは、枝分かれをし、置床後１カ月目位からは塊茎の形成も観察され始めた。
【００２２】
電気伝導度は植物体の生育にしたがって減少し、約２カ月後にはほぼ０となった。その後、地上部は黄化し始め、約３カ月後には、地上部は枯死し、枝分かれしたストロンの各先端には塊茎が形成されていた。塊茎重量が0.1 ｇ以上のもののみを計測したところ、総個数(0.1ｇ以上）は４００個、総重量は294.6ｇ、平均重量は0.73ｇであった。すなわち、１本の苗当たり約２００個の塊茎が形成されたこととなる。塊茎の重量分布は表１の通りであった。
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【００２３】
【実施例２】
実施例１において水槽の設置場所を温室（栃木県塩谷郡）とし、苗をウレタンではさんで試験管立てに固定し、栽培を平成２年２月26日（日長約12.3時間）〜５月22日（日長約15.3時間）まで行った。この間の最低気温は５℃〜１３℃、最高気温は２２℃〜３２℃、日較差の最大値は２２℃、最小値は１０℃であった。植付けた苗は実施例１と同様の生育経過を示した。地上部が黄化し始めた４月30日頃の日長は約14.6時間であった。形成された塊茎の総個数（0.1g以上）は150個、総重量は133.6ｇ、平均重量は0.89ｇであった。
0003665081.tif 000003
【００２４】
〔参考例１〕
実施例１において水槽の設置場所を１日の最低気温約２０℃、最高気温３０〜３２℃の温室（栃木県塩谷郡）とし、平成２年１月12日（日長約11.7時間）から４月14日（日長約14.0時間）まで栽培を行った。植付けた苗は実施例１と同様の生育経過を示した。地上部が黄化し始めた３月15日頃の日長は約12.8時間であった。形成された塊茎の総個数(0.1ｇ以上）は51個、総重量は164g、平均重量は3.2gであった。
0003665081.tif 000004
〔比較例１〕
実施例２において、苗を１本、土壌入りの鉢に移植し同じ期間栽培したところ、塊茎の総個数(0.1ｇ以上）は７個、総重量は147.8g、平均重量は27.6g であった。
【００２５】
〔比較例２〕
実施例２において、平成３年６月１日（日長約15.5時間）に栽培を開始し、９月１日（日長約14.3時間）まで栽培した。この間の最低気温は16〜23℃、最高気温は27〜38℃、日較差は11〜15℃であった。植付けた苗は実施例１と同様の生育経過を示した。地上部が黄化し始めた８月１日頃の日長は約15.0時間であった。しかし、得られた塊茎は１本の苗当たり、0.1 ｇ以上のものの個数は１０個であり、総重量は9.5 ｇにすぎなかった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、従来法に比し、極めて効率よく多数の塊茎を生産することができる。