生产C4植物幼苗的方法技术

一种生产Ｃ４植物幼苗的方法，包括将所述Ｃ４植物的组织移植到一种不含糖，但是含有多孔支撑材料的培养基中，并在光照和补充二氧化碳的条件下培养所述组织，以便形成该植物的幼苗。该方法具有诸如改善了的成本和栽培期的实用特征。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
生产c4植物幼苗的方法
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及C4植物，特别是甘蔗幼苗的光合自养栽培的生产方法(光合自养微量繁殖)。2.相关技术的说明甘蔗是一种主要为了生产糖而在世界范围内栽培的植物，在世界上甘蔗的种植面积达到了2千万英亩，并且从经济和工业角度来看，是非常重要的(FAO生产年鉴51155，1997)。营养繁殖甘蔗一直是传统的常用方法。就是说，繁殖是通过以下方法进行的通过从茎插条或栽植体上获得多个芽，作为长度大约20-30厘米的繁殖体，将其切成单个的芽，并且由长大的芽再次获得茎插条。最终，将所述茎插条移植到大田中，以便生产甘蔗。因此，为了繁殖和种植，特别当甘蔗的新品种被投放市场时，每年都需要大量的茎插条。不过，这种生产方法需要很长时间。仅仅是驯化时间就需要大约2个月。因此，事实是，所述方法不能被认为是完美的生产方法，并且一直都需要更有效的、更经济的繁殖和生产系统。另一方面，通过植物组织培养进行的微量繁殖被认为是另一种有用的营养繁殖方法。该方法能够生产大量无病毒或无病原体的，并且在遗传上优良的均匀移植体。因此，如果该技术应用在甘蔗生产上，可以预料会导致糖产量的显著提高。不过，该方法在传统上具有某些问题，因为该方法是在将糖作为碳源添加到培养基中的条件下实施的，使得它依然不能在甘蔗上被商业化应用，所述条件被称为“光合混合营养培养条件”或“异养培养条件”。所述问题包括(1)幼苗生产缓慢，(2)芽和根发育不良，(3)由于生物学污染而导致幼苗损失，(4)在驯化期间存活百分比较低等(Desjardings等，微量繁殖系统的碳同化的体外调控和操作中的碳养分植物组织培养的自动化和环境控制，Kluwer学术出版社，441-465页，1995)。最近的研究发现，来自C3植物的、有叶绿素的外殖体，可以在无糖的培养基上生长，即它是光合自养的。还证实了，上述问题中的很多都可以通过控制有利于促进光合作用的外部环境的方法加以解决，并且，所述外殖体在无糖培养基上的生长，比在含有糖的培养基上的生长更好(Kozai，在光合自养条件下的微量繁殖微量繁殖技术和应用，Kluwer学术出版社，447-469页，1991)。本文所说的“控制体外环境”表示将培养环境中的二氧化碳浓度和/或光照强度，提高到高于在传统光合混合营养培养中所使用条件的水平。另外，还证实了，由于光合自养微量繁殖同样是很多C3植物提高长根百分比和生产生理学和形态学上优质幼苗的有效方法，该方法提供了一种降低幼苗生产成本的技术，即使将环境控制的复杂性考虑在内也是如此(Aitken-Christie等，植物组织培养的自动化，一般介绍和综述植物组织培养的自动化和环境控制，Kluwer学术出版社，1-18页，1995)。不过，由以上例子所代表的研究一直都是用C3植物进行的，没有对C4植物作过介绍。已知诸如甘蔗和玉米的C4植物具有不同于C3植物的光合途径(C4光合途径)。已知C4植物的二氧化碳补偿点(＜10微摩尔/摩尔)低于C3植物的二氧化碳补偿点，并且二氧化碳饱和点(＜1000微摩尔/摩尔)低于C3植物的饱和点(Salisbury和Ross，植物生理学，Wadswaoth出版公司，257-260页，1998)。另外还知道C4植物的光补偿点(PPF(光合作用有效的光子通量)＞20微摩尔/平方米/秒)高于C3植物的光补偿点，并且光饱和点(PPF＞1000微摩尔/平方米/秒)高于C3植物的光饱和点(Hesketh，对不同植物的光合作用反应的限制，作物科学，3493页，1963)，因此认为对C3植物的光合自养培养(光合自养微量繁殖)的作用和影响，可能与对C4植物的光合自养培养(光合自养微量繁殖)的作用和影响不同。不过，上述研究都没有澄清C4植物的光合自养微量繁殖。在1991年，Walker等研究了栽培C4植物之一的甘蔗的合适的繁殖条件，但是未能发现光合自养微量繁殖的优点，并且，所得出的结论是，使用糖并且没有二氧化碳增强和通风的光合混合营养微量繁殖是最佳的(Walker等，甘蔗微量繁殖的最佳环境，Trans.of the ASAE，34(6)2609-2614页，1991)。另外，Tay等也报导了二氧化碳浓度对甘蔗栽培的影响(Tray等，在体外细胞中改变二氧化碳和光照水平对耳草属植物和甘蔗芽培养物生长的影响，Dev.Biol.Plant，36118-124页，2000)。不过，研究是用糖进行的，并且他们得出的结论是，甘蔗生长的差异是由于二氧化碳浓度的差别很小，因为考虑到了这样的事实，即C4植物中的C4途径对外部二氧化碳环境敏感性较低。这清楚地表明，他们根本就不了解光合自养微量繁殖。另一方面，在2000年，Erturk和Walker发现甘蔗可以在180微摩尔/平方米/秒的光照强度和2200微摩尔/摩尔的二氧化碳浓度的条件下，以光合自养方式生长(Erturk和Walker，在微量繁殖中，光照、二氧化碳和激素含量对甘蔗芽向光合自养方向转化的影响，Trans.of the ASAE，43(1)147-151页，2000)。他们所提供的结果仅仅证实了光合自养微量繁殖的可能性，而且，根据生长结果并不能说有关技术已经发展到可以实际应用的水平。截止到他们的报导发表时，仍然有许多问题需要解决，例如(1)植物生长调节剂(植物激素)是一个无法消除的、导致额外步骤和成本的因素，并且会导致植物的变异，(2)没有考虑过栽培环境中的通风条件，(3)使用类似于在传统方法中所使用的胶凝剂作为植物的支撑材料，会导致所获得的根系的形状类似水下根系，并且，这些根系在移植到土壤中之后不能正常起作用，如此等等。专利技术概述本专利技术就是在上述情况下完成的，并且本专利技术的一个目的是提供一种C4植物，特别是甘蔗幼苗的光合自养微量繁殖的生产方法，其中，通过将C4植物的组织转移到多孔的/纤维状不含糖和植物生长调节剂的培养基而进行栽培的，并且，该方法在成本、栽培时间等方面都有所改善。本专利技术人为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现将C4植物的组织移植到既不含糖又不含植物生长调节剂，而是含有多孔支撑材料的培养基中，并且在补充二氧化碳的条件下，在光辐射条件下栽培，可以极好地促进C4植物，特别是甘蔗小植株的长根和生长。另外，本专利技术人还发现，通过将光辐射条件设定为高的PPF水平，将二氧化碳浓度保持在高浓度上，以及控制上述栽培中的通风条件，可以促进所述幼苗的生长。就是说，本专利技术提供了以下内容(1)一种生产C4植物幼苗的方法，包括将所述C4植物的组织移植到不含糖，但含有多孔支撑材料的培养基中，和在光照条件下，在补充二氧化碳的条件下培养所述组织，以便形成所述植物的幼苗。(2)如(1)项的方法，其中，所述C4植物的组织是在二氧化碳能够扩散到容器外面的培养容器中培养的。(3)如(2)项的方法，其中，所述培养容器可以向外界通风，并且，其中，控制所述培养容器内部的二氧化碳浓度，使得所述培养容器外面的二氧化碳浓度保持在高于培养容器内部的水平上。(4)如(3)项的方法，其中，所述C4植物的组织是在通风条件下培养的，通风是以2-20/小时的多种空气交换速度进行的。(5)如(3)项的方法，其中，所述C4植物的组织是在所述培养容器周围的二氧化碳浓度为1000-2000微摩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产Ｃ４植物幼苗的方法，包括：将所述Ｃ４植物的组织移植到不含糖，但含有多孔支撑材料的培养基中，和在光照条件下，在补充二氧化碳的条件下培养所述组织，以便形成所述植物的幼苗。

【技术特征摘要】
JP 2001-9-27 297267/011.一种生产C4植物幼苗的方法，包括将所述C4植物的组织移植到不含糖，但含有多孔支撑材料的培养基中，和在光照条件下，在补充二氧化碳的条件下培养所述组织，以便形成所述植物的幼苗。2.如权利要求1的方法，其中，所述C4植物的组织是在二氧化碳能够扩散到容器外面的培养容器中培养的。3.如权利要求2的方法，其中，所述培养容器可以向外界通风，并且，其中，控制所述培养容器内部的二氧化碳浓度，使得所述培养容器外面的二氧化碳浓度保持在高于培养容器内部的水平上。4.如权利要求3的方法，其中，所述C4植物的组织是在通风条件下培养的，通风是以2-20/小时的多种空气交换速度进行的。5.如权利要求3的方法，其中，所述C4植物的组织是在所述培养容器周围的二氧化碳浓度为1000-2000微摩尔/摩尔的浓度下培养的。6.如权利要求3的方法，其中，所述C4植物的组织是在所述培养容器内部二氧化碳浓度为400-2000微摩尔/摩尔的浓度下培养的。7.如权利要求5的方法，其中，所述C4植物的组织是在所述培养容器内部二氧化碳浓度为400-2000微摩尔/摩尔的浓度下培养的。8.如权利要求2的方法，其中，所述培养容器装配了...

【专利技术属性】
技术研发人员：古在丰树，肖玉蓝，长谷川修，大野洋次郎，
申请(专利权)人：日清纺绩株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]