著者の所属・活動拠点の国は、ブラジル、モザンビークです。

掲載誌：Plant Cell Tissue and Organ Culture (PCTOC)

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

サトウキビはブラジルの主要作物の一つで、通常は茎を切った挿し穂で増やします。ただ、1ヘクタールの畑を作るには大量の挿し穂が必要です。そこで、あらかじめ芽を出させた苗を使う方法が注目されています。こうした苗は、組織培養で効率よく作ることもできます。組織培養とは、植物の小さな組織を、栄養を含む培地の入った容器の中で育てる技術です。

一般的な組織培養では容器を密閉します。そのため湿度が高くなり、容器内にガスがたまりやすくなります。その結果、気孔（葉にある気体の出入り口）の異常や光合成色素の減少が起こることが知られています。また、1つの容器に植える組織の数（密度）も、苗の育ち方を左右します。

研究チームは、容器のふたに通気性のある膜を付けて外気と自然にガスが入れ替わるようにする「自然換気」と、容器あたりの植え付け数を組み合わせた場合に、苗の育ちがどう変わるかを調べました。容器内での生育、光合成に関わる性質、容器から出した後の生育について、最もよい組み合わせを見つけることを目指しました。

何を、どのように調べたか

材料はサトウキビ品種RB966928の培養苗です。研究チームは苗から成長点（茎の先端にある、細胞分裂が盛んな部分）を切り出して植え付け、育てました。容器は容量300ミリリットルで、植物の生育に必要な栄養を含む寒天培地を入れました。

換気条件は3通りです。ふたにフッ素樹脂（PTFE）製の通気膜を付けないもの、2枚付けたもの、4枚付けたものを比べました。容器あたりの植え付け数も5、10、20個の3通りとし、これらを組み合わせた9条件を、それぞれ5容器ずつで試しました。植え付けた組織は合計525個です。

容器内での培養は35日間です。その後、苗の地上部の長さ、最も長い根の長さ、茎の太さ、地上部と根の乾燥重量を測りました。あわせて、葉に含まれるクロロフィルa・b（光合成に使う緑色の色素）とカロテノイド（光合成を助ける色素）の量も調べました。

続いて、苗を容器から出し、市販の培養土を入れた小さな筒に移しました。そして、遮光した温室で60日間、外の環境に慣らしました（順化）。この期間の生存率、草丈、茎の太さ、乾燥重量を測り、培養中の条件がその後の生育にどう影響するかを比べました。

主な報告結果

容器内での培養では、換気膜を付けると苗の生育がよくなりました。地上部の長さが最も長かったのは膜4枚の条件です。植え付け数5、10、20個でそれぞれ4.44、3.99、3.56センチメートルとなり、膜なしと比べて平均115％長くなりました。植え付け数が多いほど地上部は短くなりました。根も、換気が少なく植え付け数が多いほど伸びが悪くなりました。植え付け数5個での最長の根の長さは、膜なしで1.78センチメートル、膜2枚で2.33センチメートル、膜4枚で2.62センチメートルでした。

重さでも換気の効果が見られました。植え付け数5個のとき、苗1本あたりの地上部の乾燥重量と全体の乾燥重量は、膜2枚で32.04ミリグラムと37.99ミリグラム、膜4枚で35.32ミリグラムと41.84ミリグラムでした。地上部の乾燥重量は、膜なしの2.98倍（膜2枚）と3.29倍（膜4枚）に当たります。根の乾燥重量も、植え付け数5個で膜4枚が6.52ミリグラム、膜2枚が5.95ミリグラムでした。膜なしの3.32ミリグラムと比べると、96％と79％多い値です。植え付け数が増えるほど、乾燥重量は少なくなりました。

光合成色素も換気に反応しました。クロロフィルaとbは、膜2枚と4枚の条件で多く、植え付け数5個と10個で最も多くなりました。カロテノイドは、膜2枚または4枚で植え付け数10個の条件が最も多くなりました。

容器から出した後も差は続きました。培養中に膜2枚または4枚を使い、植え付け数が5個か10個だった苗は、順化中の生存率が100％でした。膜を使って育てた苗は、膜なしの苗より草丈が高く（4.46〜4.83センチメートル）、茎も太くなりました（3.49〜3.99ミリメートル）。乾燥重量が最も大きかったのは、膜4枚・植え付け数5個の苗です。地上部0.37グラム、根0.56グラム、全体0.93グラムで、膜なしで育てた苗と比べてそれぞれ1.42倍、2.00倍、1.69倍でした。一方、培養中の植え付け数が多いほど、順化中の乾燥重量は少なくなりました。

この報告が示すこと

研究チームは、換気と植え付け密度の組み合わせが、容器内での生育、光合成に関わる性質、容器から出した後の順化のすべてに影響すると結論づけています。膜による換気で容器内外のガスの入れ替わりがよくなり、二酸化炭素を取り込みやすくなったことや、湿度や、葉の老化を促すエチレンなどのガスが減ったことが、生育改善の理由として考えられるとしています。また、植え付け数が多いと容器内で資源の奪い合いが起き、換気の効果が弱まると考察しています。換気の効果は膜の枚数だけでなく、容器内にどれだけ植物があるかにも左右されるという見方です。

最も高い生育は植え付け数5個で得られました。それでも研究チームは、大規模な増殖の効率も考え、膜4枚の換気に植え付け数10個または20個を組み合わせる方法を勧めています。なお、容器内の二酸化炭素濃度、湿度、ガス交換の速さは直接測っていません。このため、示された仕組みは直接の証拠ではなく、もっともらしい説明として扱うべきだと、研究チーム自身が述べています。

原著論文の著者・所属：Jefferson Henrique Santos Silva（Department of Agriculture, Laboratory of Plant Tissue Culture and Medicinal Plants, Federal University of Lavras, City of Lavras, MG, 37203-202, Brazil）、Ana Caroline Batista da Silva（Department of Agriculture, Laboratory of Plant Tissue Culture and Medicinal Plants, Federal University of Lavras, City of Lavras, MG, 37203-202, Brazil）、Rafael Marlon Alves de Assis（Department of Agriculture, Laboratory of Plant Tissue Culture and Medicinal Plants, Federal University of Lavras, City of Lavras, MG, 37203-202, Brazil）、Nilza Alcina Manuel Muale（Agricultural Research Institute of Mozambique, FPLM Avenue, PO Box 3658, Maputo, Moçambique）、Wesley Naves Tostes（Department of Agriculture, Laboratory of Phytochemistry and Medicinal Plants, Federal University of Lavras, City of Lavras, MG, 37203-202, Brazil）、Lurdeslaine Faria Teixeira（Department of Agriculture, Laboratory of Plant Tissue Culture and Medicinal Plants, Federal University of Lavras, City of Lavras, MG, 37203-202, Brazil）、Evaldo de Sousa Arantes（Department of Agriculture, Laboratory of Plant Tissue Culture and Medicinal Plants, Federal University of Lavras, City of Lavras, MG, 37203-202, Brazil）、Suzan Kelley Vilela Bertolucci（Department of Agriculture, Laboratory of Phytochemistry and Medicinal Plants, Federal University of Lavras, City of Lavras, MG, 37203-202, Brazil）、José Eduardo Brasil Pereira Pinto（Department of Agriculture, Laboratory of Plant Tissue Culture and Medicinal Plants, Federal University of Lavras, City of Lavras, MG, 37203-202, Brazil）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Jefferson Henrique Santos Silva, Ana Caroline Batista da Silva, Rafael Marlon Alves de Assis, et al. Explant density interacts with the natural ventilation system to enhance the in vitro development of Saccharum spp. hybrid plantlets. Plant Cell Tissue and Organ Culture (PCTOC)（出版社：Springer Science+Business Media） 2026-11-01. DOI: 10.1007/s11240-026-03644-3. 原著ライセンス：CC BY.