(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を用いて種子を処理する方法であって、１つまたはそれ以上の熱交換面を備える閉鎖されたチャンバー内において、前記種子と液状の水とを実質的に直接接触させずに、所定の期間、調節された水含有量の気体に前記種子を接触させることにより、前記気体に含まれる気相の水を前記チャンバー内で前記種子に吸水させると共に、前記液状の水が前記チャンバーを通って流される方法であり、前記１つまたはそれ以上の熱交換面の温度が、前記チャンバーを通って流される前記液状の水の温度より高い温度に設定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記液状の水と前記熱交換面との温度差が、０．６℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記気体が実質的に静止状態であり、前記液状の水の前記気体を経た前記種子への移送が実質的に拡散により行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記チャンバー内の前記気体の相対湿度が９８％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記種子の処理の完了の後、前記熱交換面の温度がさらに上昇し、前記チャンバー内の前記気体の水含有量を９７％未満に設定し、これらのステップは水が前記種子から抽出されるように行われることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記水処理の前に、前記種子が前記液状の水で飽和した環境で培養されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記種子が、前記水飽和環境で、前記処理後の前記種子の浸透圧が−１．２ＭＰａから−８ＭＰａの間になるまでの期間培養されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記種子が、前記流体飽和環境で４〜２４時間培養されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
種子を処理する装置（１）であって、該装置は、少なくとも、液状の水の供給・排出手段（８，９）を有する閉鎖されたチャンバー（２）と、前記液状の水と前記チャンバーの気体との間の流体移送面を形成する手段と、熱を、それぞれ、前記チャンバーへ吸収するか前記チャンバーから放出するための、熱交換面を形成する手段とを備え、前記装置は、さらに、前記液状の水と前記チャンバーに含有される気体との間の温度差を調節する温度調節手段を備えることを特徴とする装置（１）。
【請求項１０】
前記温度調節手段が、前記チャンバーに含有される気体を加熱または冷却するための、前記チャンバーの壁（３）の加熱及び／または冷却手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記壁の温度を調節する前記手段及び／または前記液状の水の温度を調節する前記手段を設置し、前記チャンバー内の前記液状の水と前記チャンバーの前記壁との温度差を０．６℃以下にできることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置が、前記種子を前記液状の水と直接接触させる湿潤化手段を備えることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
（発明の属する技術分野）
本発明は、第一に、流体を含有する気体を用いて、流体、特に水で種子を処理するための方法に関連する。
【０００１】
（発明の背景）
集約農業において、良好かつ均一な状態で、急速に、発芽する高品質の種子を供給することは重要である。種子は乾燥状態においてはほとんど代謝活動を行わず休眠しているが、これらの点について種子の品質を改良するため、この種子に例えば水で処理を行うことにより種子を活性化する（「活性化」）。その結果、休眠段階が中断され発芽が促進される。この処理のために、種子が吸水し（浸潤）、その結果として、発芽の過程が、外側からは観察できないが、胚の中で始まる。
【０００２】
しかし、水を用いる前記処理には、主に、種子が実際に発芽してしまう（つまり、根の先端が果皮を貫通してしまう）、といった危険性が常につきまとう。目的とすべきところは、発芽直前に前記水処理を中断して、発芽が起こらないようにすることである。前記処理後脱水された種子は、まかれると、同時に発芽する割合が高くなり、またさらにこの乾燥状態でよい状態を維持することがわかった。
【０００３】
しかし、水を用いた前記処理には、今日でも未だ解決されていない様々の問題が実際にある。
【０００４】
先行技術で知られる方法は、回転ドラムで蒸気を用いて種子を処理する方法（米国特許第５，１１９，５８９号）である。この蒸気が前記ドラム内部で凝縮され、前記ドラムの回転運動により、種子がこのドラムに接触するように保たれる。種子は、この水蒸気を吸収し、スクレーパーにより壁から除去される。この方法では、種子に著しく物理的力がかかり、種子が損傷し発芽しないという危険性が常に高いという欠点がある。
【０００５】
（発明の概要）
本発明の目的は前述の欠点を克服することであり、この目的のため本発明は以下の特徴を備える。種子を流体含有量を調節した気体と接触させ、この種子が所定の期間前記気体と接触した状態を維持したまま、種子と液状の流体とが実質的に直接接触しないという特徴を備える。
【０００６】
本発明による方法は、種子への優れた前処理を提供し、種子と液状の流体とが接触しないようにし、また種子が機械の圧力にさらされないようにして、流体が、種子により気相から直接摂取され得るようにする。本発明による前記方法を用いることにより、種子を精密に前処理ができるということがさらにわかった。その上、本発明による処理で、前処理された高品質の種子を得られることがわかった。
【０００７】
この詳細については、Allen等の説明（Hort. Science, Volume 27(4), pp. 364-366）に詳しく、Allenは、水を用いて種子を前処理するための方法、つまり、所定の浸透ポテンシャルのポリエチレングリコール水溶液に種子を培養する方法を記述している。この方法は、「浸透活性化」としても記述されており、一般に知られているが、高価で、多量のポリエチレングリコールを要し、複雑な処理工程を必要とし、その工程の間に環境を汚染する多量のポリエチレングリコールが何らかの方法で排出されることになる。さらに、種子による酸素摂取が、粘性ポリエチレングリコールにより妨げられる。また一方、米国特許第４，９１２，８７４号明細書に記述されるように、種子は固体の台上で浸透処理され得る。この方法を用いると、環境を汚染する物質が多量に形成され、種子を損傷をする危険がある。
【０００８】
気体相は実質静止状態であり、この気体相を通じて種子への流体移送が行われるが、実質的には拡散により行われるのが好ましい。静止気相を用いることで、種子が、非常に一律にゆっくりと流体を摂取し、拡散の過程が重要な役割を果たしていることがわかった。水の摂取が緩やかになるほど、浸透活性化処理及び水／蒸気処理を行う場合の水の摂取がより急速になるという利点がある。
【０００９】
特に、流体は水を含有し、その含有率は９９％かそれ以上である。特に、前記方法は、どの液体を用いた種子前処理にも適するが、前処理は、水を用いて行うのが一般的である。この水は、ミネラル、ホルモン、殺虫剤、及び／または刺激薬などの、補足物質を含有し得る。ただし、必要に応じて、このような物質を気相に加え得る。汚染除去のために、例えば塩化物漂白剤を含有する水を例えば０．４ｗ／ｗ％の濃度で利用し得る。
【００１０】
本願で「気相の流体含有量」と言うのは、この流体として水を用いる場合、「相対湿度」を指すことがあるのは明らかだろう。気相が空気により形成される場合、前述の用語は「相対空気湿度」に相当する。
【００１１】
活性化のための最適相対湿度は、活性化される種子により異なる。この相対空気湿度が９８％かそれ以上の場合に、良好な活性化が実現されることがわかった。本発明の好ましい実施例において、相対湿度は、９８％かそれ以上であり、９９％かそれ以上であるのがより好ましい。この湿度が気体の飽和点直前に維持されると、気体と流体との飽和が発生せず、最適活性化が実現されるのが一般的である。従って、水分含有率を可能な限り高くすると、その結果、種子の活性化が非常に急速にかつ効果的に行われる。流体と飽和した気体は、流体が種子上で凝縮する危険があるので、好ましくない。すでに上述したように有害となることがあるからである。
【００１２】
気体の温度は、２℃から４０℃の間であり、８℃から３０℃の間であるのが好ましい。もっと高い温度または低い温度であっても活性化は可能だが、８℃から３０℃の範囲であるとうまく活性化させることができる。とはいえ、必ずしも全種類の種子がこのような高温に抵抗性があるとは限らないことから、高めの温度では問題が起きる可能性がある。
【００１３】
５℃未満では、水分が前記種子に実際にしみ込むものの、前記休眠段階は妨げられないかほぼ妨げられず、不十分な活性化しか起こらないのが一般的である。
【００１４】
前記処理の最初において種子の温度は８℃から３５℃の間であるのが好ましく、それは、この温度の範囲が種子または植物が一般に自然界で発芽する温度に対応していることによる。
【００１５】
前記処理の最初において種子の温度は気体の温度と等しいか、または気体の温度より高いのが好ましい。これにより、前記処理の最初において液体または水が種子の外側で凝縮しない。凝縮すれば、これにより、種子が液体と接触するようになり、すでに前述した有害結果を引き起こす原因となる。種子上での凝縮により、さらに、発芽が同時に起こりにくくなる。
【００１６】
種子は、１〜１４日の期間をかけて処理されるのが好都合である。それより長い処理を行うと発芽が意に反して起こる可能性がある一方、それより短い処理を行うと発芽が同時に起きにくくなり、その結果として、多量の種子が、十分に吸水を行えずに発芽休眠段階にとどまる可能性がある。前記処理の最適期間は、種子の種類により異なる場合がある。
【００１７】
前述した流体処理の前に、種子を流体と飽和した環境で培養すると、活性化が促進され、最適かつ好同調の活性化状態が得られることがわかったのは、驚くべきことである。実際、種子は、乾燥状態において−４００ＭＰａから−１００ＭＰａまでの浸透圧であり、初めに多量に吸水し、次に前記種子は生理学的活動状態になり、活性化が適宜始まる。種子が非常に多量に吸水し、その浸透圧が−１０ＭＰａより大きくなると、この生理学的活性化状態が始まる。「−８ＭＰａより大きい」とは、浸透圧の数値が−８ＭＰａより高くなるということである。従って、特に、これは、数値が高ければ吸水力が低くなるということを意味する。静止気相は、通常、種子の浸透圧が−１．２ＭＰａから−８ＭＰａまでの間にある時、始まる。種子の浸透圧の測定は、先行技術において知られる一般的な方法により行われることに留意する。これについての詳細は、L. W. Woodstockによる Journal of Seed Technology Vol. 12, no. 1（1988）に詳しい。
【００１８】
前記生物学的活動状態の間、種子は傷つきやすい状態にある。前記最初の水の摂取において（すなわち浸透圧が約−８ＭＰａに弱まるまで）、主に、種子は、随意に選択された方法で吸水し、例えば流体で飽和した環境において、或いは、例えば、種子が噴霧されることにより水に浸されるか、または種子が水で飽和した濾紙上で培養されることにより吸水する。浸透圧が−８ＭＰａより大きくなった場合に限り、よりゆっくりと吸水されるように、種子が水に接触した状態になることが重要である（実際の活性化過程）。
【００１９】
従って、本発明の他の一態様による方法は、水を用いる種子の処理に関するものであって、少なくとも以下のステップから構成される。
【００２０】
−  水が飽和した環境で、種子の浸透圧が−１０ＭＰａより大きくなるまで、好ましくは、−１．２ＭＰａから−８ＭＰａまでの間になるまで、種子を培養し、
−  抑制された水の捕捉状況下で、種子を連続して培養する。
【００２１】
主に、前記先行技術により知られる方法で、例えば前述の浸透活性化または水蒸気処理により、この抑制された水の捕捉は発生する。種子は、所望の浸透圧が−１．２ＭＰａから−８ＭＰａまでの間に到達するまで、前記流体飽和環境で培養されるのが好ましい。たいていの種子について、４時間から２４時間の期間があれば、十分、前記浸透圧に到達するということがわかった。この培養時間は種子の種類により色々に異なることがあるといういことは明らかだろう。この培養時間及び他の条件は、当業者により、経験をもとに最大限に活用され得る。
【００２２】
種子は、初めに４〜２４時間、水が飽和した状態の環境に培養され、次にチャンバーで培養されたまま、実質的に、相対空気湿度を少なくとも９８％にして、種子と液状の流体とが直接接触しないようにしておく。すでに上述したように、種子は、いったん、十分な吸水をし、種子の浸透圧が−１．２ＭＰａから−８ＭＰａの間になると、傷つきやすくなる。少なくとも９８％の相対空気湿度において残りの水の摂取が発生する結果、種子と液状の流体が直接接触しないので、実質的に、種子が損傷せず、また最適に同調した活性化状態が生じる。前記活性化過程の間、種子の浸透圧は、およそ−１．２ＭＰａから−１．５ＭＰａまでの値となり及び／または適切な期間維持される。種子が直接水に接触することにより、−１．２ＭＰａから−１．５ＭＰａの間の浸透圧がすでに得られた場合、前記抑制された水の捕捉状況の間、種子による吸水は行われないが、種子の浸透圧は前記の値に維持される。
【００２３】
本発明は、さらに、本発明による前記方法により得られる種子を提供し、さらに、本発明による前記方法により前処理された種子から得られる植物をも提供する。
【００２４】
本発明は、さらに、本発明による前記方法を実施するために特に設計された装置に関するものであって、該装置は、少なくとも、流体の供給・排出手段を有する実質的に閉鎖されたチャンバーと、チャンバーの流体と気体の間に移送面を形成するために存在する手段と、このチャンバーに含まれる流体と気体の間の温度差を調節するために存在する温度調節手段とを備える。この装置により、気体空間内に流体の流れが開いた形で形成され得る。空気の温度が選択され流体の流れの温度より高くなると、調節されて流体の蒸気が気相から流体の流れへ凝縮し得る。すなわち、調節されて、気相の相対空気湿度がこれにより飽和点より下に維持され得る。
【００２５】
逆に言えば、このタイプの装置により、空気の温度を流体の流れの温度より低く維持されるように調節して、流体を開いた形の流体の流れから気相へ蒸発させることが可能である。しかし、この例は、種子を活性化するために前記装置を用いることとは関連性が低いことがわかった。
【００２６】
流体として水を用い、気体として空気を用いる場合、０．１℃の温度差で、相対空気湿度が０．５％変化することがわかった。従って、相対空気湿度は、空気の温度を流動する流体の温度より０．１℃高くすることにより、９９．５％に維持され得る。従って、もしこの温度差が０．３℃であれば相対空気湿度は約９８．５％になる。この種の温度差が２℃であれば相対空気湿度は９０％になる。
【００２７】
従って、この種の装置を用いることにより、調節して、チャンバー内で空気湿度を前記飽和点未満でかつ非常に高く維持でき、その結果、気体が流体と飽和する危険を回避できる。例えば、９８％±０．２％というように、０．１〜０．２％という正確さで、安定した高い相対空気湿度を持続させることが可能である。またそれが本発明による種子を処理する最適状態である。
【００２８】
留意点として、本発明はさらに水以外の流体にも適することが挙げられる。あるいは、例えば、空気の代わりに酸素濃縮空気混合物が用いることができる。
【００２９】
前記温度調節手段は、チャンバーの流体と気体との温度差を調節するためのものであって、このチャンバーの壁に加熱及び／または冷却手段を備え、チャンバーに含有されている気体をそれぞれ加熱または冷却する。さらに、給水の温度を調節することも可能である。
【００３０】
従って、チャンバーの壁の温度は水の温度とは異なる数値に設定され得るが、チャンバーに含有される気体はチャンバーの壁の温度と同じになる。
【００３１】
移送面を大きく効果的に得るために、移送面を形成するための手段が、チャンバーの流動する流体層を形成するための手段を備えるのが好ましい。
【００３２】
流体として水を用い気相として空気を用いることにより、調節を行い、相対空気湿度を非常に高く（９８℃を越えて）維持でき、水と壁との間の温度差はこの場合小さく（０．６℃未満）、その結果、壁と、チャンバーに含有される気体の温度が、水の温度より高くなる。
【００３３】
チャンバーの流体とチャンバーの壁の温度差を０．１℃以下にするために、壁の温度を調節する手段及び／または流体の温度を調節する手段が固定され得るのが有利である。このような給水とチャンバーの壁の温度差を調節し維持することは技術的に可能であり、これには前記先行技術により知られる手段を用いると効果的な場合がある。
【００３４】
もしこの種の温度差が０．１℃であれば、チャンバーの相対空気湿度を９９．５％±０．２％まで正確に設定することができる。必要に応じて、同様に温度差を調整することにより、９８．０％±０．２％のように同じ正確さで、相対空気湿度を同様に変更することができる。
【００３５】
以下の好ましい実施例において、本発明による前記装置は、種子を液体に直接接触させるようにするための加湿手段を備える。すでに上述したように、種子が、噴霧など水に直接接触することにより、まず吸水し、種子の浸透圧が約−１．２ＭＰａから−８ＭＰａの間になるまで吸水は続く。前記加湿手段は、例えば噴霧器の形をとり、前記装置の壁に組み込むことができ、この加湿手段により、種子が、噴霧されて、水と直接接触し次に吸水を行う。種子が所望の期間噴霧され、その後、空気湿度が前述の方法で９８％以上に設定され、前記活性化過程が完了することが可能である。
【００３６】
本発明は、さらに、本発明による前記装置を操作するための方法を提供し、該方法では、種子が前記閉鎖されたチャンバーに入ってくる流体で処理され、水が、気相で吸水されるような方法でこのチャンバーを通って流され、前記壁の温度が水の温度を超える温度に設定され、水と壁との温度差が最大０．６℃に、好ましくは最大０．４℃に設定される。この温度差により、チャンバー内で、９８％を越す高い相対空気湿度が得られ、この相対空気湿度でチャンバーに含有される種子の活性化が起こる。温度差は最大０．２℃であるのが好ましい。このように温度差が小さいことにより、９９％±０．２％の相対空気湿度を得ることができる。
【００３７】
種子は、適正量の水を吸水した後、直接まかれるか、または再度乾燥されるかのいずれかの処理を施され得る。再乾燥の目的は種子を遅い時期にまくことにある。
【００３８】
本発明は、上述したように、さらに、種子を処理する方法に関連し、該方法では、種子の処理が完了した後、前記壁の温度を上昇させ、前記チャンバーの気相において流体含有量を９８％未満に設定する。なお、これらの測定は、流体を種子から抽出するという方法で行われる。種子の乾燥は、相対空気湿度が９８％未満になるとすぐに起こる。必要に応じて、温度を調節することにより、空気湿度を９８％を下回る種々の数値に設定することが可能であるのは、明らかである。すでに上述したように、９０％という相対空気湿度は、温度差を２℃に設定することにより、維持することができる。９８％未満の相対空気湿度で、所定の期間前記装置に種子を入れておくと、その結果、乾燥（「脱水」）が起こる。
【００３９】
（好ましい実施形態についての詳細な説明）
装置１は、気体の入ったチャンバー２を備え、チャンバー２は壁３及びカバー１５により画成されている。壁３には、螺旋状の冷却エレメント及び加熱エレメントがそれぞれ装着されている（図示せず）。チャンバーは、ネット６に入れられた或る量の種子５を保持し、ネット６はチャンバー２につるされている。符号１０は、装置１の中央に設置された中空のチューブを示す。チューブ１０の内部を通って、水が給水路８により供給され、このチューブの外側表面に配水される。その結果、水空間と気体空間２との間に大きな移送面を得られる。水は、排出部９により集水されて除去される。前記流体流入口の位置に配置されているのが、前記流体給水路の温度を測定する温度センサー１１である。湿度計１２は気体空間２の空気湿度を測定する。チャンバー２の温度は温度センサー１３により測定される。温度センサー１４は、壁の温度を測定する。図示されていないが、１つまたはそれ以上の測定器具をコントロールユニットに連結する手段があり、該手段は、壁３の冷却・加熱エレメント４の制御、及び給水される水の温度の調整のためのコントロール手段（同様に図示せず）に連結され得る。コントロールユニットはデータ入力部を備え得る。
【００４０】
操作中、水は、図で矢印で示した方向に流れ、給水路８により装置１に引き入れられ、チューブ１０の外側表面に配水される。壁の温度は前記給水路の温度より高く、その結果、水がチューブ１０に沿って移動する間に、気相から水蒸気が捕捉され水になる。これにより、チャンバー２の飽和点に対する相対湿度が低くなる。中空チューブ１０の外側表面を流れ出た水は、排出部９により集水されて除去される。
【００４１】
チャンバー２の所望の相対空気湿度により異なるが、前述のコントロールユニットとコントロール手段により、給水路の温度と壁３の温度に、温度差が設定され得る。コントロールユニットとコントロール手段は、測定器具１１，１２，１３，１４に連結されている。チャンバーに収容された種子は、気体空間２に引き入れられ、カバー１５が開かれることにより除去され得る。種子が流体に直接接触しないようになる結果、種子が前記装置に引き入れられる時に、種子の温度がチャンバー２の空気の温度を下回らない限り、種子で凝縮が生じない。
【００４２】
本発明につき、ここでいくつかの実験例についてさらに詳細な説明を行う。
【００４３】
例１
浸潤段階の間に種子に水が直接接触することによる影響（すなわち、浸透圧が−８ＭＰａまたはそれ以上の値になるまでに種子が行う水の摂取）を立証するために、作物種子の種々のバッチを、過飽和濾紙、非飽和濾紙、及び過飽和濾紙と非飽和濾紙とを組み合わせたものの上で培養した（浸潤期間Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれで）。
発芽温度：
２５℃
１アイテムごとの種子数：
４×２５
発芽培地：
シュライファーアンドシュール５９７番濾紙
トマト
浸潤方法：
Ａ：
濾紙×２  ＋  水４ｃｃ（ペトリ皿１枚につき）
つまり、過飽和状態！
Ｂ：
濾紙×５  ＋  水４ｃｃ
Ｃ：
２４時間  濾紙×２  ＋  水４ｃｃ  次に、
２４時間  濾紙×５  ＋  水４ｃｃ  次に、
連続して  濾紙×２  ＋  水４ｃｃ
【００４４】
【表１】
0004296373.tif 000002
【００４５】
メロン
浸潤方法：
Ａ：
濾紙×２  ＋  水６ｃｃ（ペトリ皿１枚につき）
Ｂ：
濾紙×６  ＋  水６ｃｃ
Ｃ：
２４時間  濾紙×２  ＋  水６ｃｃ  次に、
２４時間  濾紙×６  ＋  水６ｃｃ  次に、
連続して  濾紙×２  ＋  水６ｃｃ
【００４６】
【表２】
0004296373.tif 000003
【００４７】
パプリカ
浸潤方法：
Ａ：
濾紙×２  ＋  水６ｃｃ（ペトリ皿１枚につき）
Ｂ：
濾紙×６  ＋  水６ｃｃ
Ｃ：
１２時間  濾紙×２  ＋  水６ｃｃ  次に、
２４時間  濾紙×６  ＋  水６ｃｃ  次に、
連続して  濾紙×２  ＋  水６ｃｃ
【００４８】
【表３】
0004296373.tif 000004
【００４９】
【表４】
0004296373.tif 000005
【００５０】
上記が示すところでは、浸潤方法Ａを用いると発芽が減少する。非飽和濾紙で培養すると良好な発芽が得られる結果となる。２つの方法ＡとＢを組み合わせて用いることにより、発芽が著しく加速される。
例２
以下の実験において、トマトの種子を、２５℃、水４ｃｃで、２層のＳ＆Ｓ５９４番濾紙上に培養した。次に、該種子を活性化し、２５℃、９９％の相対空気湿度で、７日間放置した。比較のために、種子に３％濃度の硝酸カリウムで標準浸透活性化処理を行った。活性化後、前記種子は相対空気湿度３０％で乾燥された。次に、１５℃で、堆肥に該種子をまいた。
【００５１】
【表５】
0004296373.tif 000006
【００５２】
上記の概要が示すところでは、本発明の前記方法による活性化処理、すなわち、少なくとも９８％の相対空気湿度を保ちつつ、前記種子と前記液体とが直接接触する前にそれを未然に防ぐ処理では、浸透活性化処理によるよりももっと急速に発芽を発現させる。非処理種子では、発芽までに最も長く時間がかかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による装置の実施例の断面を簡略化された形態で示す図である。
【図１】
0004296373.tif 000007