DE3401291A1 - Verfahren zur massenvermehrung einjaehriger nutzpflanzen - Google Patents
Verfahren zur massenvermehrung einjaehriger nutzpflanzenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Massenvermehrung einjähriger Nutzpflanzen, bei welchem diese in einem kurzen Zeitraum unter Verwendung der
Primordien der Pflanzenschösslinge perenniert werden/
welches auf dem Gebiet der Biologie, des Ackerbaus, des Gartenbaus, der Pharmakologie oder ähnlichen Gebieten anwendbar
ist.
Der Begriff "Schosslings-Primordium", wie er hier verwendet
wird, bedeutet solche Schösslings-Primordien, welche aus primären Primordien der Schösslinge des Zellkonglomerats,
die einen Durchmesser von 50 - 1000 μπι aufweisen, in welchen die Zellen mit Piastiden ungeschichtet
sind, und aus sekundären Primordien der Schösslinge des Zellkonglomerats mit einem Durchmesser von 100 - 5000 um,
in denen die Zellen doppelt geschichtet sind, bestehen, in welchen diese Primordien sich ausbreiten und sich vegetativ
vermehren, indem sie halbkugelige Zellkonglomerate
30 bilden.
Die Erhaltung der Genotypen und der chromosomalen Typen der einjährigen Nutzpflanzen wurde durch die beiden folgenden
Maßnahmen, nämlich der konventionallen geschlechtliehen Reproduktion und der neuerdings entwickelten ve-
1 getativen Fortpflanzung erreicht. Aber die konventionellen
Verfahren weisen folgende Nachteile auf:
1. Die geschlechtliche Reproduktion stellt eine Methode
dar, in der die Samen durch Meiose und Befruchtung erhalten werden; hierdurch wird der Nachkömmling erzeugt.
Diese Methode verlangt aber umfangreiche Screeninguntersuchungen großer Samenmengen, wenn man
den brauchbaren Genotypus und chromosomalen Typus erhalten will. Es ist weiterhin praktisch unmöglich,
den Genotypus und chromosomalen Typus z.B. bei · Triploiden, bastardwüchsigen oder ähnlichen einjährigen
Nutzpflanzen zu erhalten.
2. Die vegetative Vermehrung basiert auf Gewebe- oder
Zellkulturen. Nach dieser Methode findet eine Dedifferenzierung der Gewebszellen statt und es kann
ein Kallus (undifferenziertes Zellkonglomerat) erhalten werden, wenn man einen Teil des Stamms, der
Spitze des Schösslings, des Blattes, der Wurzelspitze oder ähnliches sterilisiert und dann in
einen künstlichen Nährboden unter. Zusatz eines Pflanzenwuchshormons
überführt und dort kultiviert. Ein so erhaltener Kallus kann für eine lange Zeit als vegetative
Zelle gelagert werden und kann durch Weiter-
kultivieren der Massenvermehrung unterworfen werden. ■ Wenn dieser Kallus zum Zwecke der Redifferenzierung
in ein Kulturmedium verpflanzt wird, findet Embryogenese der Somazellen oder die Bildung von Nucellular-
in ein Kulturmedium verpflanzt wird, findet Embryogenese der Somazellen oder die Bildung von Nucellular-
embryonen, aus denen die juvenilen Jungpflanzen her-30
vorgehen und wodurch diese reproduziert werden, statt.
Dieses Verfahren kann bei allen einjährigen Pflanzen bis zum Stadium der Dedifferenzierung und.Kallusvermehrung
relativ einfach angewandt werden, aber bei der Vermehrung tritt häufig Chromosomenmutation und
Genmutation auf, so daß derselbe Genotypus und derselbe chromosomale Typus wie bei den Elternpflanzen
nicht erhalten werden kann.
Andererseits ist die Redifferenzierung bei einigen einjährigen
Pflanzenarten schwierig. Selbst in den Fällen von einjährigen Pflanzen, bei denen eine Redifferenzierung
möglich ist, schwächt eine Langzeitkultur die Redifferenzierungsfähigkeit
erheblich. 10
Wie oben erwähnt, ist es in Fällen der konventionellen vegetativen Vermehrung
a) schwierig, die Genotypen und chromosomalen Typen von
einjährigen Pflanzen so lange zu erhalten, wie bei perennierenden Pflanzen, und
b) ist es in den meisten Fällen unmöglich, denselben Typus wie bei den Elternpflanzen zu redifferenzieren.
Weiterhin werden im Fall von Kalluszellen weder Plastidien,
ölkörper, Vakuolen, Assimilationsgewebe, noch Speichergewebe
gebildet. Infolgedessen können diejenigen Metaboliten, welche auf biochemischem, ackerbaulichem
oder pharmakologischen Gebiet nützlich sind, im wesent-
25 liehen nicht gewonnen werden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die oben genannten Probleme des Standes der Technik zu lösen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Massenvermehrung einjähriger Nutzpflanzen unter Verwendung
von Somazellen bei Erhalt des Genotypus und des chromosomalen Typus einjähriger Pflanzen über mehrere
Jahre bereitzustellen, wodurch Nutzpflanzen reprodu-
35 ziert und vermehrt werden können.
Eine weitere. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Triploide, Heteroploide,
auf Chromosomenmutationen oder Chromosomenumbau beruhende Typen, Mutations-Genotypen,' bastardwüchsige Typen und
Hybrid-Genotypen der einjährigen Nutzpflanzen1für einen
langen Zeitraum erhalten und vermehrt werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Spitze des Schösslings von einer einjährigen Nutzpflanze abgetrennt
10 und in einen künstlichen Nährboden verpflanzt. Danach
wird die Kultur zur Erzeugung der Primordien der Schösslinge
unter Rotation und unter Einhaltung von Umgebungsbedingungen durchgeführt, bei denen die Temperatur
15 - 30°C, die Bestrahlungsintensität 2 000 - 9 000 Lux,
und die Umdrehungszahl 0,5 - 10 Umdrehungen/min beträgt. Die so erhaltenen Primordien der Schösslinge werden
dann stationär kultiviert, bis sich Jungpflanzen bilden.
Bei diesem Verfahren werden Plastidium, ölkörper, Vakuole,
Assimilations- und Speichergewebe, welche auf dem Gebiet der Pharmakologie und Medizin nutzvoll sind, in einem
Teil des Schösslings-Primordiums erzeugt, welches als Ausgangsmaterial für die Vermehrung und Reproduktion
25 dient. Folglich kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung für die Herstellung von Substanzen ver\<*endet
werden, welche auf den Gebieten der Pharmakologie und der Medizin nützlich sind.
30 Weiterhin kann das Verfahren auch angewandt werden für
die Vermehrung und Reproduktion von eßbaren Pflanzen und Schmuckpflanzen.
Diese und weitere Gegenstände der Erfindung können an-35 hand der folgenden Beschreibung der Erfindung in Ver-
bindung mit den beigefügten Zeichnungen gut verstanden
werden, wobei davon ausgegangen wird, daß der Fachmann etwaige Modifikationen, Abänderungen und/oder Varianten
der Erfindung ohne weiteres durchführen kann, ohne den Erfindungsgedanken und den Rahmen der beiliegenden Ansprüche
zu verlassen.
Fig. 1 zeigt das Konglomerat des Primordiums eines
Schösslings einer triploiden Wassermelone in J^q fünffacher Vergrößerung;
Fig. 2 zeigt das Konglomerat des Primordiums eines
Schösslings von bastardwüchsigem Mais in 2 1/2-facher Vergrößerung;
Fig. 3 zeigt das Konglomerat des Primordiums eines Schösslings der bastardwüchsigen Reispflanze
in 6-facher Vergrößerung;
2o Fig. 4 zeigt das Konglomerat des Primordiums eines
Schösslings der Winden-Hybride in 8-facher
Vergrößerung;
Vergrößerung;
Fig. 5 zeigt eine senkrechte Schnittäarstellung, welche
das primäre Primordium eines Schösslings der
triploiden Wassermelone in 30-facher Vergrößerung in zentraler Projektion zeigt;
Fig. 6 zeigt eine senkrechte Schnittdarstellung, welehe
das sekundäre Primordium der triploiden
Wassermelone in 84-facher Vergrößerung wiedergibt; und
Fig. 7 zeigt die Chromosomen 2n=33 im Primordium des
Schösslings der triploiden Wassermelone während
• β · u
des mittleren Meiosestadiums, wobei die Ansichten der rechten und linken Seite Photographien desselben
Bildes darstellen, welche aus verschiedenen Entfernungen aufgenommen wurden. 5
Die Erfindung kann in weitem Umfang auf einjährige Nutzpflanzen
angewandt werden, einschließlich einjähriger medizinischer Pflanzen, Pflanzen des Ackerbaus und des
Gartenbaus, speziell auf die triploide Wassermelone (Citrullus battich), bastardwüchsigen Mais (Zea mays)
und die bastardwüchsige Reispflanze (Oryza sativa) und die Winden-Hybride (Ipomoea nil Roth) zum Zwecke der
Massenproduktion unter Erhalt des triploiden, bastardwüchsigen und hybriden Charakters, über die oben genannte
Wassermelone, den Mais, die Reispflanze und die Winde hinaus kann die Erfindung auch auf medizinische
Pflanzen, wie z.B. den grünen japanischen Enzian (Swertia japonica) und den Mohn (Paraver somniferum),
auf nützliche eßbare Pflanzen, wie z.B. Weizen (Triticum Salivum), die Sojabohne (Glycine max), nützliche
Pflanzen für die industrielle Verwertung, wie Raps (Brassica campestris) und die Färberdistel
(Carthamus tinctorius) sowie auf nützliche Gartenpflanzen, wie z.B. die Petunie (Petunia hybrida) uswv
angewandt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur vegetativen und perennierenden Massenvermehrung von einjährigen Nutzpflanzen
über einen langen Zeitraum unter Verwendung von 30 Primordien von Pflanzenschösslingen wird unter Verweis
auf die speziellen Ausführungsarten noch genauer erläutert.
Zunächst wird der Teil, der die Spitze des Schösslings 35 bildet, unter Beobachtung mit einem Stereomikroskop ab-
geschnitten, nachdem die Spitze des Schösslings der einjährigen
Nutzpflanze mit einer Sterilisationslösung steri lisiert und mit sterilem Wasser gewaschen wurde. Die so
gewonnene Spitze des Schösslings wird in ein künstliches Nährmedium, welches ein anorganisches Salzgemisch und
ein Pflanzenwuchshormon enthält, verpflanzt und einer
Kultur unter Rotation (im folgenden als "Rotationskultur" bezeichnet) Bedingungen unterworfen, wonach die
Temperatur 15 - 30°C, die Bestrahlungsintensität 2 OOO - 9 000 Lux und die Anzahl der Umdrehungen 0,5 10
Umdrehungen/min beträgt, um die Primordien des Schösslings zu erhalten.
Bei der Herstellung der Primordien des Schösslings,
sollte die Zusammensetzung und Konzentration im künstlichen Kulturmedium abhängig von den zu erzielenden
Pflanzen leicht variiert werden. Als anorganisches Salzgemisch kann in dem künstlichen Nährmedium ein solches
verwendet werden, wie es in bekannten Kulturmedien enthalten ist, wie z.B. das Murashige-Skoog (im folgenden
als "MS" abgekürzt) und Gamborg B5 (im folgenden abgekürzt
als 11B5") oder ähnliches/ wobei
deren Bestandteile leicht verändert werden können. Als Pflanzenwuchshormone können Auxine, wie z.B. Indolessigsäure,
Naphthalinessigsäure, 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure, Cytokinine, wie z.B. Kinetin, oder Benzylaminopurin
verwendet werden. Als Temperatur für die Kultur wird eine konstante Temperatur im Bereich von 15 - 300C
bevorzugt. Wenn die Temperatur unter 150C beträgt, ist
die Vermehrungsrate niedrig, wenn jedoch die Temperatur zu hoch ist, führt dies zu schlechtem und unstabilem
Wachstum.
Zur Kultur des Promordiums des Schösslings ist eine Bestrahlung
mit starkem Licht notwendig. Die Beleuchtungs-
Φ IBO*
-ν /0
intensität der ununterbrochenen Bestrahlung sollte bevorzugt 2 000 - 9 000 Lux betragen. Unterhalb dieser Bestrahlungsintensität
ist das Wachstum des Primordiums des Schösslings schwach. Im Hinblick auf die Kultur ist
die Rotationskultur gemäß der vorliegenden Erfindung brauchbarer als eine stationäre Kultur, in der das
Kulturmedium nicht rotiert, sondern ruhiggehalten wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung können gute Erfolge
erreicht werden, wenn die Umdrehungszahl im Bereich von 0,5-10 Umdrehungen/min gehalten wird. Bei der Anwendung
der stationären Kultur ist das Wachstum langsam und es bildet sich das Gewebe des Primordiums des
Schösslings nur schwierig, wenn jedoch die Umdrehungszahl zu hoch gewählt wird, bilden sich viel mehr Kallusanteile,
so daß hervorragende Resultate nicht erhalten werden können.
Wenn das erfindungsgemäße Vermehrungsverfahren insbesondere
auf die triploide Wassermelone, den bastardwüchsigen Mais, die bastardwüchsige Reispflanze und
die Winden-Hybride angewandt wird, können Schösslings-Primordien erhalten werden, welche sich aktiv vermehren.
Die Tabellen I bis IV zeigen Beispiele optimaler Kulturmedien, die durch Variation der Zusammensetzung und
'Konzentration erhalten wurden, in welchen die Primordien der Schösslinge dieser Pflanze erzeugt werden. Das
künstliche Nährmedium, in dem die rascheste und stabilste Vermehrung des Schösslings-Primordiums erzielt wurde,
ist dasjenige, welches aus B^ und Benzylaminopurin
(BAP 20 ppm) für die triploide Wassermelone besteht (Tabelle I); dasjenige bestehend aus B^ und Naphthalinessigsäure
(NAA, 0,25 ppm) und Benzylaminopurin. (BAP, 0,125 ppm) für bastardwüchsigen Mais (Tabelle II); dasjenige
bestehend aus B,- und Naphthalinessigsäure (NES, 0,25 ppm) und Benzylaminopurin (BAP 0,125 ppm) für die
bastardwüchsige Reispflanze (Tabelle III); und eine sol che bestehend aus Bj. und 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure
(2,4-D, 0,25 ppm) für die Winden-Hybride (Tabelle IV).
In den folgenden Tabellen bedeuten die Abkürzungen NES, 2,4-D, BAP und K Naphthalinessigsäure, 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure,
Benzylaminopurin bzw. Kinetin.
20 25 30 35
| \cytc X |
O | NAA | 0,25 | 0 | BAP | 0,125 | 2,0 | K | 0,125 | 2,0 |
| Auxin (mg/1) |
2,4-D | 1,0 | abgestorben | Juvenile Pflanze |
Schosslings- Primordium * |
Juveniles Primordium |
Juvenile Pflanze |
|||
| >kinin (mg/1) |
0,25 | abgestorben | Schösslings- Primordium |
Schösslings- Primordium |
Schosslings- Primordium |
abgestorben | ||||
| 1,0 | abgestorben | abgestorben | abgestorben | abgestorben | abgestorben | |||||
| abgestorben | abgestorben | abgestorben | abgestorben | abgestorben | ||||||
| abgestorben | abgestorben | abgestorben | abgestorben | abgestorben |
* Optimales Kulturmedium für die Bildung des Schösslings-Primordium
der triploiden Wassermelone.
der triploiden Wassermelone.
| Xcytc \ |
O | NAA | 0,25 | 0 | BAP | 0,125 | 2,0 | K | 0,125 | 2,0 |
| N. Auxin (mg/1) |
2,4-D | "UO | Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
abgestorben | Juvenile Pflanze |
abgestorben | |||
| >kinin [mg/1) \ |
0,25 | Juvenile Pflanze |
Schösslings- Primordium* |
Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
abgestorben | ||||
| 1,0 | Juvenile Pflanze |
Schösslings- Primordium |
Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
abgestorben | |||||
| Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
abgestorben | ||||||
| Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
abgestorben |
♦Optimales Kulturmedium für die Bildung des Schösslings-Primordiums
des bastardwüchsigen Mais
des bastardwüchsigen Mais
| Xcyto | 0 | NAA | 0,25 | 0 | BAP | 0,125 | 2,0 | K | 0,125 | 2,0 |
| X Auxin (mg/1) |
2,4-D | 1,0 | Juvenile Pflanze |
abgestorben | abgestorben | abgestorben | abgestorben | |||
| kinin tng/1) \ |
0,25 | Kallus | Schösslings- Primordium* |
Schösslings- Primordium |
- | - | ||||
| 1,0 | Kallus | Schösslings- Primordium |
abgestorben | - | - | |||||
| abgestorben | Schösslings- Primordium |
Schösslings- Primordium |
Kallus | Kallus | ||||||
| abgestorben | Kallus | abgestorben | abgestorben | Kallus |
*Optimales Kulturmedium für die Bildung des Schösslings-Primordiums
der bastardwüchsigen Reispflanze
der bastardwüchsigen Reispflanze
| \. Cytc \( |
NAA | 0,25 | 0 | BAP | 0,125 | 2f0 | K | 0,125 | 2,0 |
| X Auxin (mg/1) |
2,4-D | 1,0 | abgestorben | Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
Juvenile Pflanze |
||
| kinin mg/1) \ |
0,25 | Kallus | Kallus | Kallus | Kallus | Kallus | |||
| O | 1,0 | Schösslings- Primordium |
Kallus | Kallus | Kallus | Kallus | |||
| Schösslings- Primordium* |
Kallus | Kallus | Kallus | Kallus | |||||
| Schösslings- Primordium |
Kallus | Kallus | Kallus | Kallus |
*Optimales Kulturmedium für die Bildung des Schösslings-Primordiums
der Winden-Hybride
der Winden-Hybride
JO-CD
-ν- A\o Man erhält Schösslings-Primordien in Form eines halbkugeligen
Konglomerats. Die Konglomerate der triploiden Wassermelone (vgl. Fig. 1) und der Winden-Hybride {vgl.
Fig. 4) weisen eine hellgrüne oder dunkelgrüne ,Farbe t- auf und haben den Kallus an ihrem Basisteil. Die Konglomerate
des bastardwüchsigen Mais (Fig. 2) und der bastardwüchsigen Reispflanze (Fig. 3) zeigen indessen
eine hellgrüne Farbe. Diese erfindungsgemäß hergestellten Primordien der Schösslinge sind jetzt über einen
,Q Zeitraum von .6-7 Monaten aktiv vermehrt worden. Wenn
diese Schösslings-Primordien dann auf feste Kulturmedien überpflanzt werden, um Jungpflanzen zu bilden,
und die Kulturmedien einer stationären Kultur bei 15 - 30°C und einer Bestrahlungsstärke von 1 000 -
,c 4 000 Lux unterworfen werden, bilden sich zunächst
eine große Zahl feiner Kormusse sowie Wurzeln ausgehend von deren Basisteil. Nach einer Kultur von
2-4 Monaten kann man eine Pflanze erhalten, welche denselben Genotypus, chromosomalen Typus und Phenotypus
aufweist wie die Elternpflanze.
Das Primordium des Schösslings besteht aus einer Ausbuchtung,
welche einen Durchmesser von 50 -80 μΐη aufvreist
und deren Oberfläche im Anfangsstadium weich ist (Fig. 5) . Die die Bausteine bildenden Zellen bestehen aus einheitlichen
kleinen polygonalen Zellen, welche eine polyaxiale Teilung bewirken, bei der die Teilungsachse vertikal,
parallel, schräg oder ähnlich verläuft. Wenn das Primordium des Schösslings (primäres Schösslings-Primordium)
sich langsam vergrößert und der Durchmesser 100 - 1000 μπι (vgl. Fig. 6) erreicht, bilden sich
zwei Schichten eines epidermalen und eines kortexalen • Systems. Die äußerste Schicht besteht aus ein oder zwei
Zellschichten, in welcher die Achse der Zellteilung nur parallel verläuft, während das kortexale System auf der
inneren Seite der äußersten Schicht aus einer Anzahl mehr oder weniger großer Zellenkonglomerate besteht und
auf der Innenseite dieses innwendigen kortexalen Systems eine Anzahl gut entwickelter Chloroplasten, Vakuolen
und Körnern von Speichersubstanz beobachtet wird. Das letztere Schösslings-Primordium (sekundäres Schösslings-Primordium)
wächst heran in Form einer trapezoiden Ausbuchtung mit einem Durchmesser von nicht weniger als
500 um,und in den Zellen des epidermalen Systems der
,Q äußersten Schicht befinden sich in diesem Stadium
große ölkörper und in den Zellen des endodermalen Systems der inneren Schicht ist die Anzahl der Chloroplasten
vermehrt und die Vakuole ist stark angewachsen. In diesem Stadium bilden sich um die trapezoide Aus-5
buchtung herum eine Reihe primärer Schösslings-Primordien. Auf diese Weise wächst das Schösslings-Primordium
gleichmäßig und ein Zyklus dieses Vorgangs ist in 7 bis 14 Tagen beendet. Dementsprechend vermehrt
sich ein Schösslings-Primordium etwa viermal innerhalb
2o von 7 bis 14 Tagen.
Die Beobachtung der Chromosomen der triploiden Wassermelone
(2n=33) wurde durchgeführt, um die Gleichmäßigkeit der Vererbung von deren Schösslings-Primordien zu
überwachen, und es wurde bestätigt, daß alle untersuchten Schösslings-Primordien dieselbe Chromosomenzahl von
2n=33 aufwiesen wie die Elternpflanze (Fig. 7). Es ist daher jetzt möglich, die triploide Wassermelone vegetativ
zu vermehren und gleichzeitig ein perennierendes Triploid zu erhalten. So wird die Massenvermehrung einjähriger
Nutzpflanzen mit demselben Genotypus und chromosomalen Typus über eine Reihe von Jahren ermöglicht,
indem hierfür die Schösslings-Primordien eingesetzt werden.
Andererseits werden die Piastiden, Vakuolen, ölkörper,
Körner der Speichersubstanz (Stärke, Protein usw.) aktiv in den Schösslings-Primordien produziert. Im Gegensatz
dazu werden nach der konventionellen Kalluszellmethode praktisch keine sichtbaren sekundären Metaboliten erzeugt.
Nunmehr besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit/, daß Nutzpflanzen durch Verwendung der Schösslings-Primordien
ausgehend von lebenden Zellen gewerbsmäßig in Massen produziert werden können.
Es ist auch möglich, die Schösslings-Primordien vegetativ in bezug auf Vererbung und Chromosomensatz stabil
innerhalb von 0,5-2 Monaten durch Subkultur weiterzuvermehren.
Die Leistungen, die durch die Erfindung erzielt werden, bestehen darin, daß es nunmehr möglich ist, die einjährigen
Nutzpflanzen durch Verwendung der Schösslings-Primordien vegetativ und perennierend zu vermehren, und
daß es darüber hinaus möglich ist, den Pflanzenbestand
in einer großen Menge zu erhalten, wobei gleichzeitig der Genotypus und der chromosomale Typus der einjährigen
Nutzpflanzen perennierend erhalten wird. Weiterhin ist es möglich, für medizinische, Nahrungs- und industrielle
Zwecke nützliche Substanzen zu gewinnen, indem hierfür die Produkte lebender Zellkulturen herangezogen werden.
Die Vermehrungsgeschwindigkeit der Schösslings-Primordien ist extrem hoch und geht so weit, daß nur eine einzige
12 52
Schösslingsspitze pro Jahr 4 - 4 Schösslings-Primordien erzeugen kann, was eine Massenproduktion in
großem Stil ermöglicht.
Die Erfindung soll unter Verweis auf die einzelnen Beispiele näher erörtert werden, jedoch ist hierdurch kei-
nesfalls beabsichtigt, den Umfang der Erfindung zu beschränken.
Triploide Wassermelone (Cirrullus battich)
Herstellungsmethode:
Als Basiskulturmedium wurde ein abgewandeltes Gamborg BeMedium
für die Kultur der Wassermelone verwendet, dessen Zusammensetzung in Tabelle V dargestellt ist.
Gainborg B1.-modifiziertes Kulturmedixiav
für die triploide Wassermelone
| mg/1 | |
| NaH2PO4-2H2O | 170,0 |
| KNO3* | 2 500,0 . |
| (NH4J2SO4 | 134,0 |
| MgSO4-7H2O* | 250,0 |
| CaCl2 | 113,0 |
| Fe-EDTA | 40,0 |
| MnSO4-4H2O | 13,0 |
| H3BO3 | 3,0 |
| ZnSO4*7H2O | 2,0 |
| Na2MOO4-2H2O | 0,25 |
| CuSO4-5H2O | 0,025 |
| CoCl2-GH2O | 0,025 |
| KI | 0,75 |
| Nikotinsäure | 1/0 |
| Thiamin-HCl | 10,0 |
| Pyridoxin-HCl | 1,0 |
| Myoinosit | 100,0 . |
| Rohrzucker | 20 000,0 |
| Naphthalinessigsäure* | 0 - 0,25 |
| 6-Benzylaminopurin* | 0,125 - 2,0 |
| pH-Wert: 5,7 - 5,8 |
*Diese Verbindungen wurden zur Modifizierung verwendet.
340129'
Zunächst wurde die Schösslingsspitze mit einer Länge von etwa 15 mm von einer juvenilen Jungpflanze einer
aktiv wachsenden Wassermelone abgeschnitten. Nach dem Waschen mit einer Sterilisationslösung, wurden die
Blätter nacheinander von der äußeren zur inneren Seite hin unter Beobachtung mit einem Stereomikroskop mit
einer Pinzette und einem Messer abgelöst und eine Schösslingsspitze von etwa 1 - 1,5 mm, welche auf der
inneren Seite zwei oder drei feine Blattprimordien aufwies,
aufgenommen. Die so aufgenommene Schösslingsspitze wurde in dem oben genannten Basisnährmedium kultiviert.
Die Rotationskultur wurde durchgeführt in einem Reagenzglas von 27 mm Durchmesser und 200 ml Länge,
das mit 25 ml der Basiskultur beschickt war. Hierbei wurde die Temperatur bei 15 - 300C, die Beleuchtungsstärke
bei 2 000 - 9 000 Lux und die Anzahl der Umdrehungen bei 0,5 - 10 Umdrehungen/min gehalten. Das Konglomerat
des grünen Schösslings-Primordiums von etwa 10 um Durchmesser wrude 1 Monat nach Beginn der Kultur erhalten. Danach
wurde dieses Konglomerat jeweils nach Ablauf eines Monats in Unterteilungen von etwa 5 - 10 mm Durchmesser
zerschnitten, welche dann in frische Kulturmedien, wie oben beschrieben, verpflanzt und weitervermehrt wurden.
25 Verfahren zur Erzeugung von Jungpflanzen:
Als Basismedium für die Bildung von Jungpflanzen wurde ein festes Kulturmedium verwendet, welches hergestellt
wurde, indem das oben genannte Basiskulturmedium unter
Ausschluß von Rohrzucker, Naphthalinessigsäure und
6-Benzylaminopurin 5-mal verdünnt wurde; hierzu wurden
20 g/l Rohrzucker, 0,05 - 0,5 ppm 6-Benzylaminopurin und 8 g/l Gelatine gegeben. Der pH-Wert des so erhaltenen
Kulturmediums wurde auf 5,7 - 5,8 eingestellt. Etwa 80 ml dieses Kulturmediums wurden in einen 300 ml-Erlenmeyer-Kolben
gegeben, in welchem feststehend ein
Stück des Konglomerats des Schosslings-Primordiums mit
einem Durchmesser von 3 - 5 mm gegeben wurde. Die Kultur wurde stationär und unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
Die Temperatur betrug 15 - 3O°C, die Bestrah-5 lungsintensität betrug 4 000 Lux (Beleuchtung während
16h und ohne Beleuchtung während 8 h). Nach 2-3 Wochen stationärer Kultur hatten sich aus einem Konglomerat
des Schösslings-Primordiums 4-6 Stüpk dunkelgrüne Kormusse mit einer jeweiligen Länge von 3-4 mm
10 gebildet.
Erfindungsgemäß ist es möglich, EinJahrespflanzen in
großen Mengen perennierend zu vermehren. Im Falle der triploiden Wassermelone beträgt die Vermehrungsrate
etwa 3-mal/Monat und erreicht somit eine Vermehrungs-
12 5
rate von 3 ϊ 5 χ 10 pro Jahr. Das bedeutet, daß etwa
500 000 juvenile Jungpflanzen pro Jahr von einer Elternpflanze erzeugt werden können. Es können also erfindungsgemäß
die einjährigen Pflanzen in zufriedenstel-' lender Weise gewerblich produziert werden. Es wurde sichergestellt,
daß die so erhaltenen Schösslinge dasselbe Triploid wie die Elternpflanzen aufwiesen. Demgemäß kann
ein Besatz mit demselben chromosomalen Typus und Genotypus wie die Elternpflanzen der gewerblichen Massenproduktion
zugeführt werden.
Bastardwüchsiger Mais (Zea mays)
30
30
Vermehrungsverfahren:
Als Basiskulturmedium für bastardwüchsigen Mais wurde dasselbe feste Kulturmedium wie in Beispiel 1"verwendet;
es wurden lediglich 0,25 - 1 mg/1 Naphthalinessig-
säure und 0,125 mg/1 6-Benzylaminopurin angewandt. In
analoger Weise wie in Beispiel 1 wurde etwa 1 mm der
Schösslingsspitze abgeschnitten und der Kultur in dem oben genannten Basiskulturmedium unterworfen. Einen Monat
nach dem Beginn der Kultur wurde ein grünes Konglomerat des Schösslings-Primordiums mit einem Durchmesser von
20 mm erhalten. Jeweils nach einem Monat wurde dieses Konglomerat des Schösslings-Primordiums in Stücke mit
5 - 10 mm Durchmesser aufgeteilt, die dann wie oben beschrieben in frisches Basiskulturmedium verpflanzt wurden.
Methode zur Herstellung von Jungpflanzen:
Zur Erzeugung von Jungpflanzen wurde dasselbe feste Kulturmedium wie in Beispiel 1 verwendet. Etwa 80 ml
dieses Kulturmediums wurde in einen 300 ml fassenden Erlenmeyer-Kolben gegeben, und das Konglomerat des
Schösslings-Primordiums von etwa 15 ml Durchmesser wurde in das eingegossene Kulturmedium verpflanzt. Die Kultur
wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1
durchgeführt. Nach 2-3 Wochen dauernder Kultur waren Kormusse von 10 - 20 mm Länge gebildet, von deren Basisteilen
aus sich Wurzeln gebildet hatten. Nach einer stationären Kulturdauer von etwa 2 Monaten hatten sich
pro Konglomerat des Schösslings-Primordiums 2-3 juvenile jungpflanzen gebildet, die jeweils eine Länge
von 100 - 150 mm aufwiesen.
Im Falle des bastardwüchsigen Mais beträgt die Vermehrungsrate
ungefähr 4-mal/Monat und erreicht so die
Rate von 412 S 6 χ iO6/Jahr. Das bedeutet etwa 16 000
juvenile Jungpflanzen pro Jahr, welche aus einer Elternpflanze erzeugt werden können. So kann die Einjahrespflanze
gemäß der vorliegenden Erfindung in gewerblichem Maße vermehrt werden. Es wurde weiterhin bestätigt, daß
die so erhaltenen Schösslinge dieselbe
keit wie die Elternpflanzen aufwiesen.■-.'%£; k,ann ^feex ein
Bestand mit derselben Bastardwüchsigkeit'de£ gewerblichen
Massenproduktion zugeführt werdet!. - ^ Γ" "...
Beispiel 3 ■ ■ " " ":
Bastardwüchsige Reispflanze (Oryza sativa)
1^ Vermehrungsmethode:
Als Basiskulturmedium für die- bastardwüchsige £fcis£flanze
wurde dasselbe modifizierte Kulturmedium wie in/Beispiel
1 verwendet, jedoch wurden 0,25 - 1,0 mg/1 Naphthalinessigsaure verwendet. In Analogie zur Methode ctes Bei-1
5
spiels 1 wurde ein etwa 1 mm langes Stück der Schösslingsspitze abgeschnitten und in dem oben genannten
Basiskulturmedium kultiviert, '3?is. ein hellgrünes Kon- ■
glomerat des Schösslings-Primordiums/ von 5 ma Durchmesser
innerhalb eines Monats nach Beginn der Kultur §rhalten wurde. In Abständen von jeweils 1 Monat Vuaccie
ses Konglomerat des Schösslings-Primordiums von 3 - 4 mm Durchmesser aufgeteilt, die daifK W«e Oben
beschrieben in ein frisches Kulturmedium verpflanzt-'und
vermehrt wurden» · -■_''-'. -.■"·-■■
Verfahren zur Bildung von Jungpflanzen:
Als Kulturmedium für die Anzucht von Jungpflanzen wurde
dasselbe feste Kulturmedium wie in Beispiel 1 Angewandt, und zwar so, daß das Basiskulturmedium unter Ausschluß
von Rohrzucker, Naphthalinessigsäure und 6-BenzylaminO-purin
5-mal verdünnt wurde; d^rin Wurden 20 g/l,Rohrzucker
und 8 g/l Gelatine zugegeben und der pH-*Wert des
Mediums auf 5,7 - 5,8 eingestellt.
Etwa 80 ml des so hergestellten Kulturmediums wurden in
einen 300 ml fassenden Erlenmeyer-Kolben gegossen, und das Konglomerat des Schösslings-Primordiums mit einem
Durchmesser von 3 - 5 mm wurde auf das Madium verpflanzt. Die
Kultur wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt. Nach einer Kultur von 2-3 Wochen
hatten sich Kormusse mit einer jeweiligen Länge von 5 - 100 mm gebildet und aus den Basisteilen derselben
waren Wurzeln entstanden. Nach einer Kultur von 2 Monaten hatten sich pro Konglomerat des Schösslings-Primordiums
1-2 Stück der juvenilen Jungpflanzen mit einer Länge von jeweils etwa 70 mm gebildet.
Im Falle der bastardwüchsigen Reispflanze ist die Vermehrungsrate ziemlich hoch und erreicht ein Verhältnis
von ungefähr 5-mal/Monat, d.h. eine Rate von 5 ?2,5 χ 10 / Jahr. Das bedeutet, daß etwa 250 000 000 juvenile Jungpflanzen
pro Jahr aus einer Elternpflanze erzeugt werden können. Es wurde bestätigt, daß die so erhaltenen
Schösslinge dieselbe Bastardwüchsigkeit wie die Elternpflanze aufwiesen. Damit ist die gewerbliche Massenproduktion
eines Besatzes mit derselben Bastardwüchsigkeit möglich.
Winden-Hybride (Ipomoea nil Roth)
Als Basiskulturmedium für die Winden-Hybride wurde dasselbe modifizierte Kulturmedium wie in Beispiel 1 eingesetzt;
es wurden lediglich 0,25 - 1,0 mg/1 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure anstelle von Naphthalinessigsäure
und 6-Benzylaminopurin verwendet. Wie beim Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde eine Schösslingsspitze mit einer
Länge von 0,5 - 1,0 mm abgeschnitten und in dem oben
genannten Basiskulturmedium kultiviert. Einen Monat nach Beginn der Kultur wurde ein grünes Konglomerat des
Schösslings-Primordiums mit einem Durchmesser^ y©jn.etwa
5 mm erhalten. In Abständen von jeweils einem Monat danach wurde das so erhaltene Konglomerat des Schösslings-Primordiums
in Stücke von etwa 3 - 5 mm Durchmesser aufgeteilt und in einem frischen Kulturmedium wie
oben beschrieben vermehrt.
•jg Verfahren zur Bildung von Jungpflanzen:
Zur Anzucht von Jungpflanzen wurde dasselbe feste Kulturmedium wie in Beispiel 1 eingesetzt, indem das oben genannte
Kulturmedium unter Ausschluß von Rohrzucker und 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure 5-mal verdünnt wurde; dann
15 wurde es mit 20 g/l Rohrzucker, 0,05 - 0,5 ppm 6-Benzylaminopurin
und 8 g/l Gelatine versetzt und auf einen pH-Wert von 5,7 - 5,8 eingestellt.
Etwa 80 ml des so erhaltenen Kulturmediums wurden in 20 einen 300 ml fassenden Erlenmeyer-Kolben gegossen; darauf
wurde das Schösslings-Primordium mit einem Durchmesser
von 3-5 mm verpflanzt. Nach 1-wöchiger Kultur hatten sich Ausbüchtungen gebildet, die man als feinen Kormus
mit einer Größe von 1 - 2 mm ansehen konnte. 25
Im Falle der Winden-Hybride betrug die Fortpflanzungsrate 2-mal/Monat und erreichte eine Rate von
12 3
2 s" 4 χ 10 /Jahr. Dementsprechend können ungefähr
2 s" 4 χ 10 /Jahr. Dementsprechend können ungefähr
4 000 juvenile Jungpflanzen jährlich aus einer Eltern- &® pflanze erzeugt werden. Die Massenproduktion kann
folglich voll gewerblich erfolgen.
- Leerseite -
Claims (4)
1. Verfahren zur perennierenden Massenvermehrung einjähriger
Nutzpflanzen unter Verwendung des Schosslings-Primordiums,
dadurch gekennzeichnet, daß man die«Spitze von Schösslingen einjähriger Nutzpflanzen
abtrennt, die abgetrennte Spitze des Schösslings in ein künstliches Nährmedium verpflanzt, welches ein
Gemisch anorganischer Salze und ein Pflanzenwuchshormon enthält, die Spitzen der Schösslinge einer
Rotationskultur bei einer Temperatur von 15 - 3O°C, einer Bestrahlungsintensität von 2 000 - 9 OOO Lux
und unter Einhaltung einer Umdrehungszahl von 0,5 - 10 Umdrehungen/min unterwirft und das Schösslings-Primordium
so vermehrt und die so erhaltenen Schösslings-Primordien einer stationären Kultur zur
Bildung von Jungpflanzen unterwirft, wodurch die einjährigen Nutzpflanzen in kurzer Zeit einer perennierenden
Massenvermehrung unter Erhaltung des Genotypus und des chromosomalen Typus über mehrere Jahre
zugeführt werden können.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als einjährige Nutzpflanzen die triploide Wassermelone,
der bastardwüchsige Mais, die bastardwüchsige R-eispflanze und die Winden-Hybride verwendet wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganisches Salzgemisch ein Gamborg B5-
Kulturmedium und als Pflanzenwuchshormon Naphthalin-
ö « ·ΟΟ( W i* O
-2-
essigsäure, 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure, Kinetin oder Benzylaminopurin verwendet wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Kultur bei einer Temperatur von
15 - 300C und einer Bestrahlungsintensität von 1 OOO - 4 000 Lux durchgeführt wird.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58006554A JPS59132823A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | 苗条原基による有用一年生植物の多年生化大量増殖法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3401291A1 true DE3401291A1 (de) | 1984-07-26 |
| DE3401291C2 DE3401291C2 (de) | 1986-10-30 |
Family
ID=11641547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843401291 Expired DE3401291C2 (de) | 1983-01-20 | 1984-01-16 | Verfahren zur Massenvermehrung einjähriger Nutzpflanzen |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59132823A (de) |
| CA (1) | CA1217339A (de) |
| DE (1) | DE3401291C2 (de) |
| FR (1) | FR2539579B1 (de) |
Cited By (1)
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