本发明涉及通过将植物材料在容器内繁殖这样的方法来大量生产植物的方法。
背景技术：
作为大量生产植物的方法，已知有在容器收容培养基和植物材料而在容器内生产植物的方法。例如，已知有在培养容器内繁殖植物的茎叶，然后，从茎叶诱导块茎而制造种薯等的微型薯法(例如参照专利文献1及2)，或者在培养容器内繁殖植物的茎叶，将得到的茎叶任意地切割而制造植物片，使该植物片发芽、生根的器官培养法(例如参照专利文献3)这样的生产方法。除此之外，也存在有将植物材料粉碎并从得到的植物片诱导不定芽的所谓ppr法，或者繁殖不定胚而使其发芽的不定胚法。
在利用上述那样的方法来大量生产植物的情况下，需要准备用于收容植物材料和培养基的多个容器。作为这样的容器，以往，使用以玻璃等为原料的硬质且开口部比较大的平坦的容器(例如参照专利文献4)。作为培养植物细胞而用于制造二次代谢产物或重组蛋白质医药品等的生物反应器，也提出了将最低具有400升左右的容积的聚合物制的软质的袋装配于框状的支承体内的构造的培养槽(例如参照专利文献5)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2904924号公报
专利文献2：日本特开2007-259749号公报
专利文献3：日本专利第4191236号公报
专利文献4：国际公开第2012/146872号
专利文献5：日本特开2014-14365号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
在使用多个硬质容器的以往的生产方法中，存在设备的负担大这样的课题。例如，为了保管多个容器而需要广大的空间。而且，在生产之前需要利用高压灭菌装置等对容器进行灭菌，然而为了将多个容器一并进行灭菌而需要大规模的灭菌装置。在这样的灭菌装置无法利用时，不得不将多个容器进行细分而依次进行灭菌，但是这种情况下，需要确保对灭菌前的容器及灭菌后的容器分别进行保管的空间，仍然是设备的负担大。在利用了软质的袋的大型的培养槽的利用例中，需要预先设置多个支承体，同样会产生空间的问题。而且，当使用超过400升那样的大型的培养槽时，培养槽因杂菌类或病毒等而被污染的情况的损失可能会变得相当大。在培养需要光的茎叶的繁殖时，在上述那样的规模的大型的培养槽中，向其中心部的光照射量可能会不足。
因此，本发明的目的在于提供一种能够减轻大量生产植物时的设备负担的方法等。
用于解决课题的方案
本发明的一方式的植物的大量生产方法包括如下工序：在构成为通过从折叠的状态展开而产生自身竖立性的多个培养袋分别收容液体培养基和植物材料，将各培养袋的开口部密封，并将密封后的培养袋在规定的培养空间排列的工序；及将在所述培养空间排列的所述多个培养袋的各自的内部维持成适合于所述植物材料的培养的环境而在各培养袋内培养所述植物材料的工序。
根据上述方式的生产方法，将培养袋展开而赋予自身竖立性，由此不使用支承单元而能够使各培养袋自身竖立并高效地排列于培养空间。在非使用时能够将培养袋折叠保管，因此能够削减保管所需的空间。而且，在培养袋的灭菌时，为了使袋内与灭菌的气氛接触，只要使培养袋的开口部稍微开口即可，因此能够将多个培养袋堆叠而在有限的空间内将较多的培养袋一并灭菌。由此，能够减轻植物的大量生产时要求的设备负担。
在上述方式的生产方法中，也可以是，在所述进行培养的工序中，从所述多个培养袋的各自的下部向袋内导入规定的气体，另一方面，从所述多个培养袋的各自的上部进行排气。由此，将袋内的空气或二氧化碳这样的气体逐次置换为新的气体，能够将袋内维持成适合于植物材料的培养的环境。
在上述方式的生产方法中，也可以是，所述进行培养的工序包括使所述植物材料的茎叶繁殖的工序。这种情况下，所述植物材料可以通过维持成至少其一部分浸渍于液体培养基的状态来培养。由此，在基于微型薯法或器官培养法的植物的生产中能够适用上述方式的生产方法，能够减轻设备负担并高效地大量生产植物。
另外，也可以是，所述进行培养的工序还包括如下工序：在所述使茎叶繁殖的工序之后，将各培养袋开封，更换所述液体培养基而将各培养袋的开口部再密封的工序；及在所述进行再密封的工序之后，从所述茎叶诱导块茎的工序。由此，能够将茎叶的繁殖所利用的袋继续利用并更换液体培养基而诱导块茎，因此能够高效地实施基于微型薯法的植物的大量生产。
在上述方式的生产方法中，也可以是，所述进行培养的工序包括如下工序：使用任意地切割的植物片作为所述植物材料，诱导所述植物片的芽或使所述植物片伸长的工序。由此，在基于器官培养法或ppr法的植物的生产中适用上述方式的生产方法，能够减轻设备负担并高效地大量生产植物。
在上述方式的生产方法中，也可以是，在所述进行排列的工序中，在所述培养空间设置沿上下方向被划分成多层的保管架的各层，在所述保管架的各层排列所述多个培养袋。由此，在有限的培养空间能够设置更多的袋而一次高效地生产大量的植物。
在上述方式的生产方法中，也可以是，还包括如下工序：在所述进行排列的工序之前对所述多个培养袋分别进行灭菌的工序，在所述进行灭菌的工序中，从折叠的状态的各培养袋的开口部插入间隙形成构件，然后，将各培养袋堆叠而配置在灭菌环境下。由此，与将硬质容器排列于灭菌环境下的情况相比，能够将更多的袋配置在有限的空间的灭菌环境下，能够使这些袋的内部与灭菌环境接触而高效地进行灭菌。
在上述方式的生产方法中，也可以是，在所述进行排列的工序中，将所述多个培养袋分别收容的液体培养基及植物材料的总计体积设定为7升以内。通过这样设定，单独的作业者能够不费力地操作各培养袋。由此，能够减轻作业负担。
本发明的一方式的植物的大量生产设备是用于在排列于规定的培养空间的多个容器内分别收容液体培养基和植物材料而培养所述植物材料的植物的大量生产设备，其中，将构成为通过从折叠的状态展开而产生自身竖立性的多个培养袋分别利用作为所述多个容器，在所述培养空间设置有沿上下方向被划分成多层的保管架和向所述多个培养袋分别导入规定的气体的气体供给系统，所述多个容器分别在所述保管架的各层排列，并与所述气体供给系统连接，进而，在所述多个容器分别设置有从各培养袋排出所述气体的排气口。
根据上述方式的生产设备，将多个培养袋排列于保管架的各层，并且从气体供给系统向各培养袋导入气体并从各培养袋排出气体，由此能够在比较少的设备负担下一并大量生产植物材料。
本发明的一方式的植物的培养袋是用于收容液体培养基和植物材料而在内部培养植物材料的植物的培养袋，其中，构成为通过从折叠的状态展开而产生自身竖立性，在侧面设置有用于气体的导入及排气的口，进而在上端的开口部与口之间设置有密封部，该密封部相对于一次的密封所需的最小长度而具有两倍以上的长度。
根据上述方式的培养袋，能够提供一种适合于上述的方式的生产方法及生产设备的培养袋。由于密封部的长度按照上述那样设定，因此将暂时密封后的开口部进行切开等而开封之后，能够将同一培养袋再密封而利用于进一步的植物材料的培养。由此，能够使培养袋作为可再利用的容器发挥作用，能够减轻与容器的制造或保管相关的负担。
附图说明
图1是表示本发明的一方式的植物的生产方法的概略工序的图。
图2是表示培养袋的一例的图。
图3是表示使用培养袋来生产植物的状态的一例的图。
图4是表示使用状态下的单一的培养袋的一例的图。
图5是表示设于生产设备的气体供给系统的一例的图。
图6是表示基于微型薯法的植物的生产方法的一例的工序图。
图7是表示对培养袋进行灭菌时的前处理的一例的图。
图8是表示基于ppr法的植物的生产方法的一例的工序图。
具体实施方式
首先，参照图1，说明本发明的一方式的植物的大量生产方法的概略工序。需要说明的是，在本说明书中，“培养”是指在规定的环境下培育植物材料的情况，是指繁殖植物材料的茎叶或使植物材料的茎叶伸长、诱导芽或使芽伸长这样使植物材料从当初的状态向目标的状态变化的各种处理或操作。
本发明的生产方法作为一例而可以适用于图1所示的(1)微型薯法(以下，有时称为mt法。)、(2)器官培养法、或(3)ppr法。利用哪种方法来生产植物根据植物的种类而适当选择。例如，mt法利用于马铃薯的种薯那样的块茎的生产等，器官培养法利用于大丽花、甘薯、桉树、土豆、无花果属等的苗的生产等，ppr法利用于香石竹、菊花、伽蓝菜、霞草、矮牵牛、大丁草、番茄、瓜叶菊、莴苣等的芽的生产等。
在任意的方法中，都是首先在规定的培养容器内制出植物材料。植物材料根据繁殖的目的来选择。在种苗繁殖为目的的情况下，植物材料使用在无菌环境下培养的无病毒及无植物病原菌类的材料。在物质生产为目的的情况下，有时也使用基因重组体或感染了重组病毒的植物材料等。当提供植物材料时，在mt法中，在规定的培养容器内收容培养基和植物材料而实施使植物材料的茎叶繁殖的工序，然后，更换培养基而实施从茎叶诱导块茎的工序。在器官培养法中，也在培养容器内收容培养基和植物材料而实施使植物材料的茎叶繁殖的工序，但是之后，存在实施将繁殖后的茎叶回收作为植物体的工序的情况和实施将茎叶任意切割而制成植物片并培养该植物片而诱导芽、使芽伸长的工序的情况。在ppr法中，在将植物材料切碎之后，实施将断裂的植物片和培养基收容在培养容器内而使植物材料的芽繁殖的工序，然后将繁殖后的芽回收。回收后的芽向硬质树脂制的培养容器细分而进一步培养，由此面向温室等的栽培而被驯化。
本方式的生产方法在上述的各种工序中的尤其是使茎叶或芽大量繁殖的工序、或者利用mt法来诱导块茎的工序中，在使用具备自身竖立性的软质树脂制的培养袋作为培养容器的情况上具有特征。图2示出培养袋的一例。培养袋1作为软质树脂的一例，通过以pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)及cpp(未拉伸聚丙烯)的复合膜(厚度作为一例而为100μm)为原料，并将该膜成形为纵向长且底部设有角撑板2的底角撑板类型的袋形状来制造。培养袋1的原料使用的树脂选择相对于植物的培养所需的光的波长区域而具有透过性的树脂。培养袋1的上端遍及其整个宽度而设为开口部，除了该开口部分之外的培养袋1的周围被密封。从角撑板2折叠的状态开始将培养袋1展开，由此培养袋1的底部扩大成一定的大小。由此，在培养袋1产生自身竖立性，不使用支承单元而能够将培养袋1排列配置。而且，在非使用时将角撑板2折叠，由此能够在比较窄的空间内保管多个培养袋1。
在培养袋1的侧面安装有单一的下部口3和两个上部口4。这些口3、4用于向培养袋1的内部导入气体，或者从培养袋1排出气体。口3、4作为一例而通过将以聚丙烯树脂为原料的成形品粘结于培养袋1来设置。口3、4形成为能够将例如管类连接的形状。此外，从上部口4的上端至培养袋1的上端的区域作为在培养袋1内收容了培养基或植物材料之后用于对培养袋1进行密封的密封部5发挥作用。由于培养袋1能够多次利用，因此密封部5的上下方向上的尺寸a设定为一次的密封所需的最小长度b的至少2倍以上。
培养袋1的原料及口3、4的原料并不局限于上述的例子。只要是能耐受用于对培养袋1进行灭菌的高压灭菌处理的结构即可，培养袋1及口3、4的材质可以适当变更。培养袋1的容量只要是作业者能够抬起收容有培养基和植物材料的单一的培养袋1的范围，就可以适当设定。在本方式中，培养袋1的容量最大为12l(升)，优选设定为8l，其内部收容的培养基和植物材料两者总计为培养袋1的容量的6成左右，即，在培养袋1的容量为12l的情况下，将7l设定为上限，在培养袋1的容量为8l的情况下，将5l设定为上限。口3、4形成为能够将例如内径4mm左右的管连接的大小。
接下来，参照图3～图5，说明使用了培养袋1的植物材料的繁殖或诱导的概要。图3示出植物的生产过程中的培养袋1的使用例，图4示出其使用状态下的单一的培养袋1的一例。如图3所示，在本方式中，在规定的培养室10内设置保管架11。培养室10被划分作为能够管理温度、湿度、照明这样的构成植物的培养环境的各种物理参数的培养空间。保管架11构筑成沿上下方向具有多层(在图示例中为3层)。保管架11可以在从培养室10的地板面至顶棚的范围内以适当的高度来构筑，但是如果考虑作业时的负担，则可以将保管架11设置成最上层的设置面距地板面收敛于1.5m左右的高度。
在保管架11的各层排列设置有多个培养袋1。通过图4详细所示，在各培养袋1收容有利用过滤器过滤等而进行了灭菌后的培养基12和植物材料13，各培养袋1的上端的开口部使用热封这样的密封方法以无菌状态密封。在培养基12的上方确保有气相部14。关于培养基12，根据植物材料13的种类及其生产工序，适当地选择恰当组成的液体培养基来使用。在培养袋1的下部口3连接通气用的管15及过滤器16，在一方的上部口4也连接通气用的管17及过滤器18，在另一方的上部口4连接过滤器19。从管15、17向培养袋1内导入规定的气体，例如空气或二氧化碳，与之交换而从过滤器19将培养袋1内的气体排出。但是，也可以将上部口4分别利用于排气用。而且，优选以从下部口3将规定的气体向液体培养基中通气的方式调整下部口3距培养袋1的底面的配置位置和培养基量。通过向液体培养基中通气，而向植物体有效地供给规定的气体，此外也能够期待液体培养基中或植物体的搅拌效果。气体通气量根据植物的种类或繁殖法而适当选择，但是优选为50～100ml/分钟。管15、17为了防止它们的缠上等而使用夹子20等固定在培养袋1的适当的位置。
图5示出对于各培养袋1的气体的供给系统的概要。在图5的气体供给系统中，经由预过滤器21a由泵22吸入的气体(作为一例而为空气)通过灭菌过滤器(例如hepa过滤器)21b向主管路23送入。在供给二氧化碳作为气体的情况下，在预过滤器21的上游侧配置二氧化碳瓶这样的供给源。在主管路23连接有适当数目的分支管路24，在各分支管路24上，与保管架11的各层建立对应地连接有歧管25。在歧管25连接有多个管接头26，这些管接头26与培养袋1的例如下部口3经由管15及过滤器16而连接。由此，向各培养袋1供给气体。在将上部口4利用于气体供给的情况下，同样地管接头26与上部口4经由管17来连接。在主管路23及分支管路24的适当的位置设置开闭阀27。也可以取代开闭阀27或者在设置了开闭阀27的基础上设置流量调整阀、021压力调整阀。根据这样的供给系统，将保管架11划分成多个区域，仅向设置培养袋1的区域供给气体，对于未设置培养袋1的区域能够隔断气体的供给。区域可以适当地设定，只要在每个区域设置开闭阀27即可。在图3的例子中，沿着保管架11的上下方向的柱来配置分支管路24，在该分支管路24的基部连接开闭阀27，与各层建立对应地设置歧管25。但是，气体供给系统的结构并不局限于图示例，可以进行适当的变形。
接下来，参照图6～图8，说明植物的生产方法中的具体的工序的一例。图6示出基于mt法的植物的生产工序的一例。为了利用mt法生产植物的块茎，首先繁殖作为植物材料的母株(步骤s11)。该工序通过将作为植物材料的无病毒苗按照各节进行切割，并将得到的植物片在培养容器内的固体培养基中继续种植、繁殖来实施。该阶段的培养容器比图2所示的培养袋1小型即可，例如可以是玻璃制的硬质容器。繁殖将培养库内维持成规定的温度、湿度、照明环境来进行。
与母株的繁殖并行地制造培养袋1(步骤s1)，对其进行灭菌(步骤s2)。培养袋1的制造是向口3、4装配管15、17、过滤器16、18、19或夹子20，进而向培养袋1内装配通气用的气泡石30(参照图7，其中，气泡石30可以适当省略。)的处理。总之，将在茎叶的繁殖工序中应装配于培养袋1的各种附属零件安装于培养袋1，由此制造培养袋1。而且，培养袋1的灭菌通过将制造的多个培养袋1配置于高压灭菌装置并对这些培养袋1一并灭菌来进行。该灭菌在培养袋1的角撑板2折叠的状态下进行，但是为了使蒸气充分地遍布培养袋1内，而如图7所示，向培养袋1的内部插入竹苇状的间隙形成构件31。插入间隙形成构件31而开口部稍微打开的多个培养袋1堆叠地收容于高压灭菌装置内。该状态的培养袋1的体积远小于由玻璃等形成的硬质容器，因此能抑制灭菌处理所需的高压灭菌装置的大型化，并且也能够削减灭菌前后的培养袋1的保管所需的空间。灭菌后的培养袋1被保管在规定的无菌环境下。需要说明的是，在图7中虽然示出在上部口4仅装配有过滤器19的例子，但是在上部口4也可以适当地连接管17。
当母株的繁殖及培养袋1的灭菌结束时，接下来，在灭菌完成的多个培养袋1分别收容液体培养基，将繁殖后的母株向该液体培养基内分配而对培养袋1进行密封(步骤s12)。这些处理在无菌环境下实施。培养袋1的密封通过例如热封来实施。也可以将培养袋1的开口部多次折返，将该折返部分利用密闭用具夹入，由此将培养袋1密封。然后，将各培养袋1排列在培养室10的保管架11上，将管15等与气体供给系统连接。通过以上所述，茎叶的繁殖所需的准备完成。培养袋1是其内容物为上限5l左右的比较紧凑的结构，并且袋自身具有自身竖立性且具有适度的柔软性。因此，能够将多个培养袋1高效地排列于保管架11。而且，由于培养袋1为纵向长，因此也能够实现设置空间的削减。
接下来，从气体供给系统向培养袋1送入作为气体的一例的空气并在培养袋1内繁殖茎叶(步骤s13)。从下部口3供给空气，由此液体培养基逐渐蒸发而减少。在繁殖中，培养室10内的温度、湿度、照明维持为适合于茎叶的繁殖的状态。例如，在使马铃薯的茎叶繁殖的情况下，培养室10以使室内成为明亮场所的方式调整照明，温度维持为室温。当茎叶充分伸长时，接下来，进行培养基更换(步骤s14)。该工序通过在无菌环境下将培养袋1的上端密封部开封，并将残留于内部的液体培养基废弃，将微型薯的诱导所需的液体培养基向培养袋1新投入，然后将培养袋1的开口部再次密封来实施。此时，培养袋1内的茎叶可以仍收容于袋内。培养袋1比较紧凑且具有柔软性，因此培养基更换作业的负担也可以比较小。
在培养基更换后，在培养室10内再次将培养袋1排列于保管架11，将培养袋1与气体供给系统连接。然后，向培养袋1送入空气并从培养袋1内的茎叶诱导块茎(步骤s15)。这种情况下，也由于从下部口3供给气体而液体培养基逐渐减少。培养室10的温度、湿度、照明维持为适合于块茎的诱导的状态。例如，在诱导马铃薯的块茎的情况下，将照明熄灭，以使培养室10成为阴暗场所。当充分地诱导块茎时，然后，将培养袋1开封，收获内部的块茎(步骤s16)。得到的块茎经由干燥、分类这样的作业而捆包成规定的出货形态，然后被出货。
图8示出基于ppr法的植物的生产工序的一例。为了利用ppr法生产植物，首先繁殖作为植物材料的母株(步骤s21)。该工序与图6的步骤s11大致同样。接下来，将繁殖后的植物材料向培养容器内的固体培养基移植，在阴暗场所进一步培养植物(步骤s22)。该处理是将植物材料切割成2节以上的长度而向固体培养基移植使其进一步伸长的处理。阴暗场所繁殖的植物材料发育至某程度的长度时，将这些植物材料任意地切割而制造繁殖的材料(步骤s23)。与这些工序并行而与图6同样地进行培养袋1的制造(步骤s1)及培养袋1的灭菌(步骤s2)。但是，在本方式中，使用容量不同的多个种类的培养袋1，因此培养袋1的制造及灭菌对于袋的每个种类来实施。
将经由阴暗场所繁殖的植物材料任意地切割之后，在灭菌完成的多个培养袋1分别收容液体培养基，将切割后的植物材料向该液体培养基内分配而将培养袋1密封(步骤s24)。这些处理在无菌环境下实施。培养袋1的密封只要与图6同样地实施即可。然后，将各培养袋1在培养室10的保管架11排列，将管15等与气体供给系统连接。通过以上所述而茎叶的繁殖所需的准备完成。在此使用的培养袋1是比图6的例子更加小容量的培养袋即可。
接下来，从气体供给系统向培养袋1送入作为气体的一例的二氧化碳并在培养袋1内繁殖植物材料(步骤s25)。这种情况下，培养室10以使室内成为明亮场所的方式调整照明，将温度维持为室温。当植物材料充分伸长时，接下来，在无菌环境下将培养袋1的上端密封部开封，将伸长的植物取出而任意地切割(步骤s26)。然后，在灭菌完成的多个培养袋1分别收容幼芽诱导用的液体培养基，将切割后的植物材料向该液体培养基内分配而将培养袋1密封(步骤s27)。在此使用的培养袋1比步骤s24中使用的培养袋的容量大，大致与图6的步骤s12中使用的培养袋1同等。
在培养袋1的密封后，将各培养袋1在培养室10的保管架11排列，将管15等与气体供给系统连接。通过以上所述，幼芽的诱导所需的准备完成。接下来，从气体供给系统向培养袋1送入作为气体的一例的空气并在培养袋1内诱导植物的幼芽(步骤s28)。在该工序中，培养室10内的温度、湿度、照明也维持成适合于茎叶的繁殖的状态。例如，培养室10以使室内成为明亮场所的方式调整照明，室温维持为常温。当充分地诱导幼芽时，然后将培养袋1开封，对内部的幼芽进行回收(步骤s28)。得到的幼芽经由脱水等作业而向硬质树脂制的培养容器细分并进一步培养。由此，幼芽面向温室等的栽培而被驯化，然后以规定的出货形态出货。
需要说明的是，在利用器官培养法来生产植物的情况下，与上述的mt法的到步骤s13为止的处理同样地繁殖母株而将其茎和培养基收容于培养袋1，使植物的茎在明亮场所或阴暗场所繁殖，能够对得到的植物体进行回收、利用。或者，也可以采用在阴暗场所繁殖、将得到的植物体任意地切割，将该切割后的植物片进一步培养而诱导芽、使其伸长这样的工序。在利用了本方法的植物的生产中，进而，有时也采用将母株取代mt法、ppr法的母株，将应生产的植物的分化全能性细胞利用作为植物材料，在使其不定胚繁殖之后，将不定胚和培养基收容于培养袋1而从不定胚诱导芽这样的工序。
本发明没有限定为上述的方式，只要将以通过从折叠的状态展开而产生自身竖立性的方式构成的袋作为容器利用，在该袋内收容培养基和植物材料而在袋内培养植物，就可以进行适当的变形、变更。例如培养袋1也可以是除了底部之外在侧面也设有角撑板的结构。此外培养袋可以根据目的实施适当的变形。生产工序也可以进行适当的追加、删除。