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ナノバブルによる種子の発芽と成長促進に関する研究

Research Project

Project/Area Number 12F02408
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Agricultural environmental engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

大下 誠一  東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (00115693)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) LIU Shu  東京大学, 農学生命科学研究科, 外国人特別研究員
LLU Shu  東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2014: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Keywordsナノバブル / 活性酸素 / 発芽 / 根の伸長 / 地上部の伸長 / Nanobubbles / Reactive oxygen species / Oxidative capacity / Germination / water mobility / spin-spin relaxation time / プロトン緩和時間 / 種子 / 発芽率 / 水の流動性
Outline of Annual Research Achievements

「研究の目的」
ナノバブルの植物への生育促進効果が報告されているが、定量的な報告は少なく、かつ、生育促進のメカニズムも明らかにされていない。そこで、このメカニズムの解明のために、オオムギ種子を用いて、ナノバブル含有水における活性酸素の発生とその発芽率への影響、及び水耕栽培における根及び地上部の生長を定量的に捉えることを目的とした。

「方法と結果」
ナノバブルによる活性酸素の発生が確認され、これが、生長促進に寄与する重要な要因であることを実験的に示した。活性酸素の1つであるヒドロキシルラジカルと特異的に反応してフルオレセインを生成する蛍光試薬APFを用いた結果、酸素ナノバブル含有水において強い蛍光強度が観察され、活性酸素(主にヒドロキシルラジカル)の発生が確認された。一方、ナノバブル含有水に浸漬した種子の発芽率あるいは発芽勢がコントロールより顕著に高いという結果を得た。さらに、種子の内生の活性酸素(スーパーオキシドラジカル)濃度をNBT染色を利用して測定した結果、ナノバブル含有水に浸漬した種子においてコントロールよりもスーパーオキシドラジカル濃度が高い結果が得られた。これらの結果により、この外生の活性酸素(ヒドロキシルラジカル)の発生により種子の内生の活性酸素(スーパーオキシドラジカル)濃度が高まり、発芽率が促進されたと推察された。また、発芽した種子を約2週間水耕栽培した結果、根の長さの総和および地上部の長さの総和共に、ナノバブル含有水で栽培した結果が有意に長いことが示された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Effects of nanobubbles on the physicochemical properties of water:The basis for peculiar properties of water containig nanobubbles2013

    • Author(s)
      Shu Liu, Yoshinori Kawagoe, 'Yoshio Makino Seiichi Oshita
    • Journal Title

      Chemical Engineering Science

      Volume: 93 Pages: 250-256

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Production of reactive oxygen species by collapsing nanobubbles as a reason of seed gemination promotion2014

    • Author(s)
      S. Liu, S. Oshita, Y. Makino
    • Organizer
      18th World Congress of CIGR
    • Place of Presentation
      China National Convention Center, Beijing, China
    • Year and Date
      2014-09-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Reactive oxygen species induced by water containing nanobubbles and its role in the improvement of barley seed germination2014

    • Author(s)
      S. Liu, S. Oshita, Y. Makino
    • Organizer
      4th Micro and Nano Flows Conference
    • Place of Presentation
      University College London (UCL)
    • Year and Date
      2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Stimulating effect of nanobubbles on the reactive oxygen species generation inside barley seed as studied by the microscope spectrophtometer2014

    • Author(s)
      S. Liu, S. Oshita, Y. Makino
    • Organizer
      AgEng2014: International Conference of Agircultural Engineering
    • Place of Presentation
      Swiss Federal Institute of Technology Zurich
    • Year and Date
      2014-07-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Detection of reactive oxygen species in the water containing nanobubbles using APF fluorescence probe2014

    • Author(s)
      S. Liu, S. Oshita, Y. Makino
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Machinery and Mechatronics for Agriculture and Biosystems
    • Place of Presentation
      Ilan University, Taiwan
    • Year and Date
      2014-05-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Observation on reactive oxygen species production by nano-bubbles and its role in seed germination2014

    • Author(s)
      S. Liu, S. Oshita, Y. Makino
    • Organizer
      73th Annual Meeting of the Japanese Society of Agricultural Machinery and Food Engineers
    • Place of Presentation
      琉球大学
    • Year and Date
      2014-05-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Influences of nano-bubbles on water mobility of barley seeds as studied by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy2013

    • Author(s)
      LIU Shu, OSHITA Seiichi, OTSUKA Yurina, MAKINO Yoshio
    • Organizer
      Proceedings of the 8th CIGR Section VI International Technical Symposium
    • Place of Presentation
      Guangzhou, China
    • Year and Date
      2013-11-06
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] The effect of nanobubbles on Physical states of cell-associated water in germinating barley seeds observed by 1H-NMR2013

    • Author(s)
      LIU Shu, OSHITA Seiichi, OTSUKA Yurina, MAKINO Yoshio
    • Organizer
      72th Annual Meeting of the Japanese Society of Agricultural Machinery
    • Place of Presentation
      Obihiro, Hokkaido
    • Year and Date
      2013-09-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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