カンナビス植物の組織培養：それは何？

• 1. 組織培養の歴史
• 2. 組織培養の基本
• 3. 植物組織培養とは？原理解説
• 4. 組織培養 vs クローン
• 4. a. クローン
• 4. b. 植物組織培養
• 5. 組織培養の5ステップ
• 5. a. 自宅での組織培養手順
• 5. b. 化学組成ガイドライン
• 6. まとめ

組織培養とは、植物から生きている組織を取り出し、その組織を無菌状態で完全な植物へと育てる方法です。 このプロセスは1885年に始まり、カンナビス種子では比較的新しいものですが、非常に効果的であり、ほとんどの植物種で適用できます。組織培養では植物細胞を増殖させることで安定した植物組織資源を維持でき、これをクリーンで安全な施設で保管することで、特定の栽培品種やフェノタイプを継続的に保存・増殖可能です。この技術により希少な品種や高生産・高効力のフェノタイプを現場で増やして使い続けることができるのです。組織培養は遺伝子「バンク」のようなものと考えられ、特別な条件下で保管した後に必要に応じて鉢や地面に移植されます。

1. 組織培養の歴史

組織培養の歴史は1885年、ドイツの動物学者がヒヨコの胚から組織の培養を試みたことから始まりますが、1907年にアメリカの動物学者がカエルの神経細胞の培養に初めて成功しました。

その後、1910年にフランスの外科医がこの技術を改良し、組織培養の概念を定義。以降、多くの実験が成功し、人工環境下での幹細胞培養が可能となり、ヒト生物学の知識や再生医療の進展につながりました。しかし、この話がカンナビスとどう関係するのでしょうか？

2. 組織培養の基本

組織培養がどのように機能し、クローンとの違いについて深く知る前に、まずは基本を学びましょう。

リサーチ

自宅で組織培養に挑戦する場合、最初にすべきことは、対象となる品種で成功例があるかどうかを調べることです。それにより同じ手順を踏み、ガイドラインとして活用できます。

植物組織

手順が分かったら、次は使いたい植物を用意しましょう。ドナーとなる植物は100%健康で病気がないことが必要です。また、使用する部位は植物ごとに異なるため、成功率を上げるためにも既出のガイドラインを守りましょう。清潔な環境が重要となるので、服・資材・部屋までしっかりと消毒してください。汚染が失敗の最大要因です。

空気

次に必要なのは空気です。植物は清浄な空気が必要なので、市販の簡易グローブボックスを使うか、水槽やPVCパイプなどで自作するのもおすすめです。

培地

組織培養で最も重要な要素のひとつが培地です。これは植物が十分に成長したときに配置される場所となります。培地はゲル状物質で、根や成長を安定して支え、必要な栄養素を植物に供給して光合成や生育を助けます。このため最も人気のある培地がアガー（寒天）です。

必要な準備がイメージできたら、カンナビスや他のあらゆる植物での組織培養方法を詳しく読み進めてみましょう。適切な機材や資材がないと難しい面もありますが、心配はいりません。植物はクローンでも増やせます。クローンの数は枝の数に依存しますが、とても簡単ですし、経験もほとんど必要ありません。必要なのはクローンジェルとハサミだけです！

3. 植物組織培養とは？原理解説 

組織培養はすでに上で説明した内容そのもので、つまり、植物組織あるいは細胞の一部から、何百、何千もの同一クローンを作り出す方法です。この方法により特定の品種をほぼ永遠に、かつ最小限のスペースと労力で保存できます。通常のクローン作製と同じく、増やしたい植物から切片を採取しますが、組織培養ではこれを切り出し、消毒し、清潔にしたのち、栄養分やホルモン、糖を含む培養に移します。

この栄養培地は培養ごとに調整され、栄養素やホルモンによって育成段階が変化します。成長や根の発達、増殖（十分な大きさになった場合）を促進したい場合は、目的に応じた培養液が必要です。こうして組織が十分な大きさになったら数百片に切り分けて個別にクローンにでき、それぞれ成長可能になります。育ち始めたら発根を促す培地に与えて生育させます。

4. 組織培養 vs クローン

カンナビス業界の進化に伴い、商業栽培者たちはより短期間で高収量・高効力を得るためのベストな方法を模索中です。可能な場合はクローンから組織培養に移行する動きも増えていますが、その理由は？

クローン 

すでにご存知のように、クローンとは植物から切り枝を採取し、根が発生するまで待って育てる方法で、母株と全く同じ遺伝子となります。

しかしクローン苗は発芽苗よりも生存率が低く不安定で、害虫や感染症・病気に弱く、世代を重ねるごとに遺伝的変異も蓄積しやすくなります。組織培養だとこの点が大きく異なります。

植物組織培養

組織培養は比較的簡単な工程ですが、適切な条件管理が不可欠です。組織培養ラボには以下が必要です：

滅菌

組織培養には理想的な環境が必要で、植物が吸収しやすい形で全てを供給しますが、この環境は細菌や有害微生物にも理想的です。そのため全てを殺菌・消毒することが不可欠。菌や細菌が植物を死なせてしまう場合があるため、ラボだけでなく備品や器具、植物組織（エクスプラント）自体も滅菌が必須です。

無菌環境  

全工程を完全に滅菌された環境で行うことが必須です。理想的には専用チャンバーが用意されており、すでに滅菌済みの器具などを環境下で扱えます。この特別な環境は器具・設備・組織などを空気に触れさせる必要があるたびに使います。

作業空間への汚染物混入も容易に起こるので、テクニシャンたちはインビトロ植物（ペトリ皿などガラス内で栽培中）を守るため、層流フード前で作業するのが一般的です。これらの装置はHEPAフィルターで空気中の微粒子やウイルス・細菌・カビ胞子を除去します。クリーンな空気が流れ込み、ペトリ皿への落下を防ぎます。

特別な培地

植物組織培養では、無菌培地で栄養素、糖、水、さらに成長スペースを提供し、完全な植物になるまで生存維持します。この培地は市販のパウダー・砂糖・蒸留水で家庭でも作れ、pHは5.8が目安。比較的簡単ですが多くの安全対策が必要です。

5. 組織培養の5ステップ

以下は植物組織培養のラボでの5つのステップです。これは工程全体の要約です。

1. 使用する植物を選ぶ
2. 組織を無菌環境下に置き、一部を取り出し、洗浄して適切な培地で育てる
3. 適切な条件を維持し、組織を増殖させる（通常14日）
4. 植物に発根を促す
5. 最終コンテナに移植し、生育させる

さらに詳細な自宅でのステップバイステップを知りたい方は以下をご参照ください。ただしDIYでも専用の高価な道具が必要です。

自宅での組織培養手順

カンナビスで組織培養を試したい方へ、詳細なステップバイステップガイドです。前述通り特別な機器が必要ですが、自宅でも十分に可能です。

開始期（1～2週間）

ステップ1

フードのスイッチを入れ最低30分は回しておきましょう。層流フードがない場合はアルコールランプの近くで作業。

ステップ2

フードは70%エタノールで消毒（フィルターには直接噴霧しないでください）。

ステップ3

滅菌器のスイッチを入れ、20分温めておきます。

ステップ4

ペーパーをドライサイクルで滅菌、その後、容器、水、ツイーンをスローサイクルで滅菌。

ステップ5

培地の準備へ。容器にRO水・蒸留水や脱イオン水（理想）を入れます。1L作る場合、水900ml。水にGrow栄養を入れてEC1.5になるようにし、砂糖30g/L、pHを5.7に調整し、アガー6g/Lを加えてオートクレーブ用ボトルに満たします（溢れないよう注意）。滅菌器で15分滅菌後、使用する各容器に約50mlずつ分注。

ステップ6

培地の用意ができたら、0.5%漂白剤と0.1%滅菌ツイーン20の溶液を調合します。2.75%漂白剤使用時は1Lに181ml加えてください。

ステップ7

少量の水を入れた容器にカンナビスの材料を入れ、健康な材料であることを確認。1時間超の保管ならクーラーボックスなど氷で保冷し、できるだけ早く水に入れてください。

ステップ8

密閉可能な滅菌容器を用意し、漂白/ツイーン溶液を約80%注入して植物材料を加えて密閉。

ステップ9

20分間ゆっくり攪拌し、その後は20秒間激しく振る。

ステップ10

植物材料を新たな容器（滅菌水80%満たす）に移し、5分間やさしくシェイク。これをさらに2回繰り返す。

ステップ11

滅菌ピンセットを使って植物材料を滅菌ペーパーに移し水分を吸収させたら、1つずつ培養容器に入れます。植物は容器内で直立し、25℃＆18/6ライトサイクル下で最低3週間管理。発根後、好きな培地（屋外も屋内も可）へ移しましょう。

化学組成ガイドライン 

培地の種類によってミネラルや量は変動します。本ガイドは村重・Skoog培地が例なので、使用培地に適した原料と量を確認しましょう。

これらはカンナビス植物の大量必要な必須栄養素で、組織培養でも欠かせません。これが不足すると健康な緑葉が育ちません。

これらはカンナビス植物が少量ながら必須とする栄養素で、これが不足すると正しく生育せず欠乏症が表れます。

これらビタミンは、特に組織培養での植物の代謝サポートに不可欠です。適切な量を必ず供給しましょう。

6. まとめ

カンナビスの組織培養は難しそうに思えて実際は比較的シンプルです。重要なのは最適な状態を保ち、安全対策を徹底し生存率を高めることです。まだ新しい技術で費用も掛かるため、必要な設備が揃わない場合も多いですが、もしご自宅や職場で組織培養ラボを構築した経験があれば、ぜひ他の栽培者とも知識をシェアしてください。コメント欄での投稿もお待ちしています！

参考文献

1. Plant Tissue Cultures. - Kärkönen, Anna & Santanen, Arja & Iwamoto, Kuninori & Fukuda, Hiroo. (2020). 
2. Nanotechnology and Plant Tissue Culture. - Tariq, Amina & Ilyas, Saiqa & Naz, Shagufta. (2020). 
3. Plant Tissue Culture Media, Recent Advances in Plant in vitro Culture. - Annarita Leva and Laura M. R. Rinaldi (2012).