DE2326944A1 - PLANT BREEDING PROCEDURES - Google Patents
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Description
DR.-iNG. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH DIPL.-ING. SELTINGDR.-iNG. BY KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH DIPL.-ING. SELTING
KÖLN 1, DEICHMANNHAUSCOLOGNE 1, DEICHMANNHAUS
Köln, den 23-Mai I973 Kl/Ax/BtCologne, May 23, 1973 Kl / Ax / Bt
THE BRITISH PETROLEUM COMPANY LIMITED, *· ' ' Britannic House, Moor Lane, London EC2Y 9BU, England THE BRITISH PETROLEUM COMPANY LIMITED, * · '' Britannic House, Moor Lane, London EC2Y 9BU, England
PflanzenzüchtungsverfahrenPlant breeding process
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Züchtung von Pflanzengewebe und zur Bildung von Pflänzchen aus dem Gewebe." " " .-.-.-·■-.- · :....... - - - -The invention relates to a method for growing plant tissue and for forming small plants from the tissue. """.-.-.- · ■ -.- · : ....... - - - -
Es ist bekannt, Pflanzengewebe durch Kultivierung eines Gewebekai 3us in einem Nährmedium, das Zucker und Nährstoffe enthält, zu züchten. Unter geregelten Bedingungen wächst das Gewebe durch Zellteilung, wobei weiteres Gewebe gebildet wird, ohne daß Differenzierung des Gewebes stattfindet.It is known to produce plant tissue by cultivating a Tissue quai 3us in a nutrient medium that contains sugar and nutrients contains, breed. Growing under regulated conditions the tissue through cell division, whereby additional tissue is formed without differentiation of the tissue taking place.
Die Züchtung von Pflanzengewebe in vitro in flüssigen Schütte!ku3türen oder auf Agarmedien ist eine Methode, die zur Züchtung vieler Pflanzenarten angewandt wird. Eine solche Methode wird in American Journal of Botany, Ί96~5, Band 50, Seiten 248-254, in einer Arbeit von A.C. HIldebrandt, J.C. WiImar,, H. Johns und A.J. Riker beschrieben.Growing plant tissue in vitro in liquid chutes or on agar media is a method used to grow many plant species. Such a method is described in the American Journal of Botany, 96-5, Volume 50, pages 248-254, in a paper by AC HIldebrandt, JC WiImar, H. Johns and AJ Riker.
Grundlegend besteht die Arbeitsweise darin, daß man einen Kali us von einem Teil einer aseptischen Pflanze entnimmt, ihn auf einen Nährboden überführt und Licht auf das Gewebe einwirken läßt. Das Gewebe wächst auf dem Nährboden. Diese Arbeitsweise ist auch auf die Züchtung von Pflanzenzellen in Suspension in einem flüssigen Nährmedium anwendbar.The basic way of working is to take a potash from a part of an aseptic plant, transferred it to a nutrient medium and lets light act on the tissue. The tissue grows on the nutrient medium. These Working method is also based on the cultivation of plant cells applicable in suspension in a liquid nutrient medium.
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Gegenstand der Erfindung ist die Züchtung von Pflanzen nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man undifferenziertes Pflanzengewebe in flüssiger Suspension in einem ersten Nährmedium, das Nährstoffe enthält, unter der Einwirkung von Licht züchtet, undifferenziertes PfDanzengewebe vom wachsenden Gewebe abnimmt, das abgenommene Gewebe in ein zweites Medium überführt und die Differenzierung oder Bildung von Neoembryos im überführten Gewebe auslöst, dann das differenzierte Gewebe aus dem zweiten Medium entnimmt und in ein drittes Medium überführt, das praktisch keinen Zucker enthält, und auf dem die Züchtung von Pflanzen aus dem differenzierten Gewebe . begonnen wird, und die wachsenden Pflanzen auf. ein. Substrat überführt, wo die Züchtung fortgesetzt wird.The subject of the invention is the breeding of plants according to a method which is characterized in that undifferentiated plant tissue is in liquid suspension in a first nutrient medium containing nutrients, grows under the action of light, undifferentiated Plant tissue is removed from the growing tissue, the removed tissue is transferred to a second medium and triggers differentiation or formation of neoembryos in the transferred tissue, then the differentiated tissue removed from the second medium and transferred to a third medium, which contains practically no sugar, and on which is the cultivation of plants from the differentiated tissue. is started and the plants growing up. a. Substrate transferred where cultivation is continued.
Im Rahmen dieser Beschreibung ist unter Pflanzengewebe das Gewebe von Spermatophyta zu verstehen.For the purposes of this description is under plant tissue to understand the tissues of spermatophyta.
Unter "Neoembryos" sind nicht aus einem Samen gebildete Pflänzchen in einem rudimentären Entwicklungszustand zu verstehen.Under "neoembryos" are not formed from a seed Little plants in a rudimentary state of development to understand.
Das in flüssiger Suspension wachsende Gewebe kann hergestellt werden, indem man ein Stück des apikalen Meristems (Teilungs- oder Bildungsgewebe) oder des Epikotyls eines PflänzchenSäniRimt und es auf Agar, das Zucker und ein Nährmedium enthält, überführt. Das hier gezüchtete Gewebe kann dann unter Bildung einer Suspension in die Flüssigkeit Überführt werden.The tissue growing in liquid suspension can be produced by cutting a piece of the apical meristem (dividing or forming tissue) or the epicotyle of a VegetableSäniRimt and it on agar, the sugar and a Contains nutrient medium, transferred. The tissue grown here can then form a suspension in the liquid To be convicted.
Die flüssige Suspension, in der das Pflanzengewebe gezüchtet wird, ist vorzugsweise in einem Chemostaten oder Fermenter enthalten, damit die Bedingungen geregelt werden können. Zur Aufrechterhaltung des Wachstums des Gewebes kann man dem wachsenden Gewebe Nährstoffe zuführen und kontinuierlich Gewebe entfernen.The liquid suspension in which the plant tissue is grown is preferably in a chemostat or Fermenters included to regulate the conditions can. To maintain the growth of the tissue one can add nutrients to the growing tissue and continuously remove tissue.
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Auf diese Weise kann ein kontinuierliches Verfahren zur Erzeugung von Gewebe erreicht werden. ■In this way a continuous process can be used Generation of tissue can be achieved. ■
Es gibt zahl reiche bekannte Nährmedien, die für die Züchtung von Pf]anzenzellgewebe verwendet werden. Sie enthalten im al]gemeinen verschiedene Mineral stoffe,die als' Nährstoffe benötigt und zuweilen als Makroeleniente be- -, zeichnet v/erden, und verschiedene Metallsalze7, die zuweilen als Mikroelemente bezeichnet werden. Ferner können verschiedene Aminosäuren, Vitamine und Pflanzenwachstumsregler vorhanden sein. Als Beispiele gebrauch!icher Nährmedien, die verwendet werden, sind die. Nährmedien von Skoog, Heller, Knop, Gamborg, White, und Street zu nennen. Diese Medien enthalten unterschiedliche Mengen der verschiedenen Bestandteile. Als Quelle für Zucker werden Saccharose, Glucose und Kokosnußmilch verwendet.There are numerous known nutrient media that are used for the growth of plant cell tissue. They generally contain various mineral substances, which are required as nutrients and are sometimes referred to as macroelients, and various metal salts 7 , which are sometimes referred to as microelements. Various amino acids, vitamins and plant growth regulators can also be present. As examples of useful culture media that are used are the. Culture media from Skoog, Heller, Knop, Gamborg, White, and Street may be mentioned. These media contain different amounts of the various components. Sucrose, glucose and coconut milk are used as sources of sugar.
Zu den typischen Makroe1ementen gehören Stickstoff, Phos-' phor. Kalium, Calcium und Magnesium. Beispiele typischer Mikroelemente sind Eisen,.Mangan, Kupfer, Nickel, Molybdän und Bor.Typical macro-elements include nitrogen, phos- phor. Potassium, calcium and magnesium. Examples more typical Micro elements are iron, manganese, copper, nickel, molybdenum and boron.
Die Zuckerkonzentrationen im ersten Nährmedium beim Verfahren gemäß der Erfindung betragen 2 bis 5 g/Liter.The sugar concentrations in the first nutrient medium in the process according to the invention are 2 to 5 g / liter.
Die Mährmedien enthalten außerdem Pflanzenwachstumsregler, z.B. Auxine und Cytokinine, und Aminosäuren und Vitamine, z.B. Nicotinsäure, Thiamin, Glycin und Folsäure.The mowing media also contain plant growth regulators, e.g. auxins and cytokinins, and amino acids and vitamins, e.g. nicotinic acid, thiamine, glycine and folic acid.
Vorzugsweise wird während der Züchtung des Pflanzengewebes eine erhöhte Lichtintensität angewendet. Beispielsweise kann mit Licht intensität en- von. 2β00 bis 10 000 Lux, z.B. etwa 7000 Lux, gearbeitet werden.Preferably, during the cultivation of the plant tissue an increased light intensity is applied. For example can end with light intensity. 2β00 to 10,000 lux, e.g. about 7000 lux.
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Während der Züchtung des Pf3anzengewebes wird die Konzentration von KohJendioxyd in der Atmosphäre vorzugsweise auf einen Wert erhöht, der höher ist als in der normalen Atmosphäre (P,.Q3 bis 0,5 VoI ./VoI .).During the cultivation of the plant tissue, the concentration increases of carbon dioxide in the atmosphere, preferably increased to a value higher than normal Atmosphere (P, .Q3 to 0.5 VoI ./VoI.).
Wenn das Gewebe aus dem ersten Nährmedium genommen wird, kann eine Differenzierung und Neoembryobildung durch Einwirkung von Pflanzenwachstumshormonen, z.B. Auxinen und Cytokininen wie Acenanaphthen oder 6-substituierten Adeninen, z.B. 6-Furfurylaminopurin, 6-Benzy3aminopurin und Zeatin, erreicht werden. Die Differenzierung kann ausgelöst werden, indem sowohl die absolute Konzentration im Nährmedium als auch das Mengenverhältnis von Auxin und. Cytpkinin verändert wird. In gewissen Geweben ist eine spontane Differenzierung auf Grund hormonal er Veränderungen möglich, wenn das Gewebe aus dem ersten Nährmedium genommen wird. In anderen Fä3 3 en findet eine Teildifferenzierung, z.B. Knospenbildung, statt, und eine weitere Differenzierung kann durch Überführung in ein anderes Medium ausgelöst werden.When the tissue is removed from the first nutrient medium, can cause differentiation and neoembryo formation through exposure of plant growth hormones, e.g. auxins and cytokinins such as acene anaphthene or 6-substituted adenines, e.g. 6-furfurylaminopurine, 6-benzy3aminopurine and Zeatin, to be achieved. Differentiation can be triggered by both the absolute concentration im Nutrient medium as well as the quantitative ratio of auxin and. Cytpkinin is changed. In certain tissues there is a spontaneous differentiation due to hormonal changes possible if the tissue from the first nutrient medium is taken. In other cases there is a partial differentiation, E.g. bud formation takes place, and further differentiation can be achieved by converting into a another medium can be triggered.
Vorzugsweise wird die aus dem ersten Nährmedium erhaltene flüssige Gewebesuspension auf einen Agar-Nährboden überführt, der mehr Nährmedium enthält.The one obtained from the first nutrient medium is preferably used liquid tissue suspension is transferred to an agar culture medium which contains more culture medium.
Das zweite Nährmedium ist vorzugsweise ein Agarsubstrat, das ein Nährmedium und Zucker enthält. Jede Veränderung des Hormongleichgewichts des Nährmediums wird vorzugsweise durch Zusatz der erforderlichen Hormone zum Agar hervorgebracht ·The second nutrient medium is preferably an agar substrate, which contains a nutrient medium and sugar. Every change the hormonal balance of the nutrient medium is preferred brought about by adding the necessary hormones to the agar ·
Die Überführung des differenzierten Gewebes auf ein Medium, das im wesentlichen keinen Zucker enthält, ist die Phase, in der das wachsende Gewebe sich zu einem photosynthetischen -Pflänzchen verändert, und vorzugsweise ist hier ein erhöhter Kohlendioxydgehalt in der Atmosphäre über demThe transfer of the differentiated tissue to a medium containing essentially no sugar is the phase in which the growing tissue changes into a photosynthetic plantlet, and preferably here is one increased carbon dioxide content in the atmosphere above that
' ' · 30985070450 " "■" ·'' · 30985070450 "" ■ "·
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Medium, auf das das Gewebe überführt wird, vorhanden. Vorzugsweise ist dieses Medium ein Nährmedium auf einer Unterlage., vorzugsweise auf einer porösen Unterlage, z.B. Filterpapier.Medium to which the tissue is transferred is present. Preferably this medium is a nutrient medium on a support, preferably on a porous support, e.g. Filter paper.
Wenn.die Pflänzchen wachsen, werden sie vorzugsweise in einem Zweistufenprozess in den Boden überführt. In der ersten Stufe werden sie vorzugsweise auf Vermieulit in hydroponischer Lösung und von dort in den Erdboden überführt. ,' When the plants grow, they are preferably in transferred into the soil in a two-stage process. In the first stage they are preferably on vermieulite in hydroponic solution and from there transferred into the ground. , '
Vor der Überführung des differenzierten Gewebes auf ein Medium, das keinen Zucker enthält, kann weiteres Wachstum durch-Bildung einer weiteren ZeI!suspension und überführung von Zellen aus dieser Suspension auf das dritte Medium, das keinen Zucker enthält,stattfinden.Before transferring the differentiated tissue to a Medium that does not contain sugar can further growth through the formation of a further cell suspension and transfer of cells from this suspension to the third medium, which does not contain sugar, take place.
Von einem Karottenstamm wurde ein Teil des Epikotyls auf Agar, das Skoog-Medium und Zucker in einer Konzentration von 3,0 g/Liter Medium enthielt, überführt. Hier wurde, das Gewebe gezüchtet. Das auf dem Agar wachsende Gewebe wurde in Wasser, das Skoog-Medium enthielt und eine Zukkerkonzentration von 3,0 g/Liter hatte, überführt, wobei eine Zeil suspension gebildet wurde. Nach der-Züchtung in der Suspension wurde ein Teil" der ZeI Jen auf Agar überführt, das Zucker in der gleichen Konzentration wie vorher enthielt, worauf Acenanaphthen zugesetzt wurde* Gewebeklone, die Embrogenbildung zeigten, wurden auf weiteres Wasser Überführt, das Zucker und Skoog-Medium enthielt, wobei^eine ZeI!suspension gebildet wurde. Neoembryos wurden in Suspension gezüchtet. Die Neoembryos wurden auf Filterpapier, das Skoog-Medium, aber keinen Zucker enthielt, in einer Atmosphäre, die 2, Vol..-$ Kohlendioxyd enthielt, überführt. Die Neoembryos wurden nach 309850/045$ Part of the epicotyl of a carrot stem was transferred to agar containing Skoog's medium and sugar in a concentration of 3.0 g / liter of medium. Here, the tissue was grown. The tissue growing on the agar was transferred to water which contained Skoog medium and had a sugar concentration of 3.0 g / liter, a cell suspension being formed. After culturing in the suspension, a portion of the cells was transferred to agar containing sugar in the same concentration as before, after which acene anaphthene was added. Medium, forming a cell suspension. Neoembryos were grown in suspension. The neoembryos were transferred to filter paper containing Skoog medium but no sugar in an atmosphere containing 2 vol. Carbon dioxide The neoembryos were after $ 309850/045
der Züchtung weiter auf Vermicu]it in hydroponischer Lösung überführt.und zu Pflänzchen entwickelt, die zum weiteren Wachstum in den Erdboden überführt wurden.the cultivation continues on vermiculite in hydroponic solution transferred. and developed into small plants that lead to further Growth were transferred into the ground.
Beispie] 2Example] 2
Von einem Stamm von Psora]ea bituminosa wurde ein Tei] des.Epikotyls in Agar, das Skoog-Medium und Zucker in einer Konzentration von 3*0 g/Liter enthielt, überführt und gezüchtet. Das auf dem Agar gezüchtete Gewebe wurde in Wasser, das Skoog-Medium und Zucker in einer Konzentration von J),0 g/Liter enthielt, überführt, wobei eine Ze]!suspension gebildet wurde. Nach der Züchtung der Suspension wurde ein Teil des Gewebes in Agar überführt, das Skoog-Medium und Zucker in der gleichen Konzentration wie vorher enthielt. Einige der Klone des Gewebes bildeten spontan Knospen, und diese Klone wurden in Agar überführt, das Heller-Medium und Zucker enthielt. In diesem Medium fand Wurzel bildung statt. Die Pflänzchen mit Knospen und Wurzeln wurden auf Filterpapier, das Skoog-Medium, aber keinen Zucker enthielt, in einer Atmosphäre, die 2 Vol.-Ji Kohlendioxyd enthielt, überführt. Die Pflänzchen wurden auf Vermiculit in hydroponischer Lösung und nach dem Wachstum in den Erdboden zum weiteren Wachstum überführt.A part of a strain of Psora] ea bituminosa was transferred and cultured in agar which contained Skoog medium and sugar in a concentration of 3 * 0 g / liter. The cultured on the agar tissue was contained in the water-Skoog medium, and sugar in a concentration of J), 0 g / liter, transferred, wherein a Ze]! Suspension was formed. After the suspension was cultured, part of the tissue was transferred to agar containing Skoog's medium and sugar in the same concentration as before. Some of the clones of the tissue budded spontaneously and these clones were transferred to agar containing Heller's medium and sugar. Root formation took place in this medium. The little plants with buds and roots were transferred to filter paper containing Skoog's medium but no sugar in an atmosphere containing 2 vol. Liters of carbon dioxide. The plants were transferred to vermiculite in hydroponic solution and, after growth, into the soil for further growth.
Von einer Salatpflanze der Sorte "Grand Rapid" wurde ein Teil des Epikoty]s in Agar überführt, das Skoog-. Medium und Zucker in einer Konzentration von 3*0 g/Liter enthielt, wo das Pflanzengewebe gezüchtet wurde. Aus dem Agar wurde Gewebe entnommen und in eine wässrige Lösung von Skoog-Medium, das 3*0 g Zucker pro Liter enthielt, Überführt, worauf das Gewebe in der ZeI !suspension gezüchtet wurde. Ein Teil des Gewebes wurde aus der Sus-Part of the epicoty of a lettuce plant of the "Grand Rapid" variety was transferred to agar, the Skoog-. Medium and sugar in a concentration of 3 * 0 g / liter where the plant tissue was grown. From the Agar was taken from tissue and placed in an aqueous solution of Skoog's medium containing 3 * 0 g of sugar per liter, Transferred, whereupon the tissue is grown in the cell suspension became. Part of the fabric was taken from the sus-
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pension genommen und auf Agar überführt, das Skoog-Medium und 3*0 ß Zucker pro Liter enthielt. Es wurde festgeste] 3t, daß einige Klone des Gewebes.Knospen und Wurzeln gebildet hatten. Diese Klone wurden auf FiIterpapier, das Skoog-Medium, aber keinen Zucker enthielt, in einer Atmosphäre, die 2 YoI.-%' KohDendioxyd enthielt, überführt. Die Pflänzchen wurden gezüchtet und dann auf Vermiculit in hydroponischer Lösung überführt. Nach dem Wachstum wurden die Pf3änzcben zum weiteren Wachstum in den Erdboden überführt.pension taken and transferred to agar containing Skoog medium and 3 * 0 ß sugar per liter. It was noted that some clones of the tissue had formed buds and roots. These clones were transferred to filter paper containing Skoog medium but no sugar in an atmosphere containing 2 % carbon dioxide. The plants were grown and then transferred to vermiculite in hydroponic solution. After growth, the plants were transferred to the ground for further growth.
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Pa t en ta n s ρ Pa t en ta n s ρ ν ν ü c h eu c h e
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