植物組織培養におけるジェランガム：次世代ゲル化技術

植物組織培養の世界では、ゲル化剤の選択は些細なことのように思えるかもしれないが、植物の増殖と再生の成功に重要な役割を果たしている。何十年もの間、寒天は植物組織培養に使われる培地の固化剤として使われてきた。

しかし近年、植物組織培養におけるジェランガムは、従来の寒天よりもいくつかの利点を提供する強力な代替品として台頭してきた。ゲランガムは、そのユニークな特性と性能上の利点から、研究者や商業栽培者の間でますます人気が高まっている。

このブログでは、植物組織培養におけるジェランガムとは何か、どのように作用するのか、そしてなぜ今日、より多くの研究室や研究者がジェランガムを選ぶようになったのか、その理由を探る。

1.ジェランガムとは？

ジェランガムは、スフィンゴモナス・エロデア（Sphingomonas elodea）という細菌によって生産される水溶性の多糖類である。もともとは食品の増粘安定剤として開発されたが、そのユニークな特性は瞬く間にバイオテクノロジーや植物科学の分野で注目されるようになった。

ジェランガムには主に2つのタイプがある：

高アシルジェランガムと低アシルジェランガムの比較

高アシルジェランガムアシル基の存在により、ソフトで弾力性のあるゲルを形成する。より柔軟性があり、穏やかなサポートが必要な用途に適している。

低アシルジェランガムは、高い透明度と安定性を持つ、固くて脆いゲルを生成する。微生物学、植物組織培養、ゼリー、懸濁飲料、菓子などの食品など、透明で明確なゲルを必要とする用途に適しています。

ほとんどの植物組織培養用途では、比較的低濃度（通常0.2%～0.4%）で透明で安定なゲルを形成する能力から、低アシル型ジェランガムが好まれる。

2.植物組織培養における低アシル型ジェランガムの主な利点

寒天の代わりにジェランガムを使う理由

寒天は長い間、植物組織培養培地を固化させる標準的なものであったが、ジェランガムにはいくつかの重要な利点があり、現代の用途には優れた選択肢となっている。

2.1 抜群の透明度

最も顕著な違いのひとつは、培地の透明度である。ジェランガムの透明度は90%に達し、根の発育やカルス形成、その他の形態学的変化を観察しやすくなる。この高レベルの可視性は、視覚的モニタリングが重要な研究環境では特に価値が高く、またコンタミネーションの早期発見も可能である。

2.2 使用濃度の低下

ジェランガムは、寒天よりもはるかに低い濃度で強力なゲルを形成する。 0.05%と0.5% またはその前後 寒天に必要な量の5分の1 .これは、材料費を削減するだけでなく、養分の利用可能性や植物の成長への干渉を最小限に抑えることができる。

2.3 化学的一貫性と再現性

産地によって組成が異なる寒天とは異なり、ジェランガムは明確で化学的に純粋な多糖類である。この一貫性は、実験や研究室間での再現性を高め、結果の信頼性を高め、比較を容易にする。

2.4 保水の改善

ジェランガムゲルは寒天よりも保湿性に優れ、長期の培養期間中の乾燥のリスクを大幅に軽減します。これは、生育の遅い種や、頻繁な継代培養を行わずに培養を長期間維持する必要がある場合に、特に有益である。

2.5 褐変と汚染リスクの低減

ジェランガムは寒天と比較して、フェノールの褐変と微生物汚染を軽減するのに役立つことが研究で示されている。純度が高く、複雑な炭水化物を含まないため、カビなどの汚染物質の増殖をサポートしにくく、全体的な培養の健全性と成功率が向上します。

2.6 脆いゲル構造

低アシル型ジェランガムによって形成されるゲルは、弾力性よりもむしろ堅くて脆い。この構造は、特定の用途、特に機械的抵抗が最小であることが好ましい、敏感な摘出物や再生系を含む用途において有利である。

2.7 植物組織からの容易な除去

ジェランガムはもろい性質を持っているため、移植前に植物の根から簡単に洗い流すことができる。このため、順化プロセスが簡素化され、植物へのストレスが軽減され、土壌や他の栽培用培地に移植した後の生存率が向上する。

2.8 熱可逆性ゲル

一度固化したジェランガムは、再加熱しても溶融しない。これは、滅菌や長期培養保存の際に有用な機能である。この熱安定性により、様々な温度条件下でも、培養期間中一貫した培地構造を保つことができる。

3.植物組織培養におけるジェランガムの応用

ジェランガムは、幅広い植物組織培養技術に使用され、多用途で効果的なゲル化剤であることを証明してきた。これらの用途には以下が含まれる：

3.1 観賞用および果実植物のマイクロプロパゲーション

ジェランガムは、ラン、バラ、バナナなどの高価値種の迅速な増殖をサポートし、シュートの増殖と根の発育のための透明で安定した培地を提供する。

3.2 体細胞胚発生

その均一なゲル構造と透明性は、特に針葉樹やコーヒーのような樹種の体細胞胚の誘導と発育に理想的である。

3.3 器官形成

ジェランガムの安定したゲル化特性は、移植片からの新芽、根、その他の器官の形成をサポートし、再生研究に適している。

3.4 カルス誘導と再生

ジェランガムは、カルス増殖とその後の全植物への再生をサポートする一貫したマトリックスを提供し、特に遺伝子形質転換実験に有用である。

3.5 倍数体および倍数体の生産

育種プログラムでは、ジェランガムは細胞分裂と発育のための安定した環境を維持する能力があるため、葯や微胞子培養によく使用される。

単子葉植物と双子葉植物の両方に有効であることが証明されており、ラン、バナナ、ジャガイモ、様々な木本種のような培養が困難な植物で顕著な成功を収めている。多様なシステムでその性能を発揮することから、植物組織培養の効率と再現性の向上を目指すラボに好まれている。

4.ジェランガムの培地への利用法

組織培養におけるジェランガムの使用は簡単であるが、最適な結果を得るために留意すべきベストプラクティスがいくつかある：

4.1 正しい量を測る

ほとんどの植物組織培養の用途では、濃度は 0.2%～0.4% (w/v) 通常、ジェランガムで十分である。これは次のように訳される。 2-1リットルあたり4グラム を培地に添加する。よく使われるブランドはGELRITE®で、安定したゲルを形成するには2g/Lで十分なことが多い。

4.2 液体培地に溶かす

4.3 他のコンポーネントを追加する

加熱する前に、必要な栄養素、ビタミン、糖類、植物生長調節剤をすべて含ませる。製剤によっては、ゲル強度を高めるために少量のCaCl₂またはMgSO₄を添加することも有効である。

4.4 加熱して完全に溶かす

沸騰するまで混ぜながら加熱する。ジェランガムを完全に溶かすために約1分間沸騰させる。

4.5 pHを調整する

ジェランガムとその他の成分を溶かした後、必要に応じて培地のpHをチェックし、調整する-通常、ほとんどの植物種では5.6～5.8の間である。

4.6 適切なオートクレーブ

培地を培養容器（ジャー、試験管、シャーレなど）に注ぎ、以下の温度でオートクレーブ滅菌する。 121℃、15分間-20分 .

4.7 冷却する

オートクレーブ滅菌後、メデュームを乱さないように室温で冷却する。溶液が冷えるとゲルが形成される。

寒天とは異なり、ジェランガムは冷却すると透明で安定したゲルを形成し、固化に高温を必要としない。その透明度と安定性から、培養中の発根やその他の形態学的変化を観察するのに特に有用である。

5.結論

植物組織培養が進化し続けるにつれて、使用するツールや材料も進化している。植物組織培養におけるジェランガムは、ゲル化技術における重要な進歩であり、従来の寒天と比較して、透明性、一貫性、性能が向上している。

商業的な微小増殖実験室であれ、学術研究であれ、植物組織培養にジェランガムを取り入れることは、より良い生育結果、より少ない汚染物質、より効率的なワークフローにつながる可能性がある。

今度培地を用意するときは、ジェランガムを試してみてはどうだろう！

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