Development of a novel real-time abiotic stress detection method for plants to contribute increase of food production
| Project/Area Number |
20K05572
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
呉 行正 福岡工業大学, 工学部, 教授 (70234961)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 植物の計測 / 溶存酸素 / ビーム偏向法 / 蛍光消光法 / 重金属ストレス / 酸性雨 / 植物の生理活動 / 生理活動 / 非生物的ストレス / プローブ光の偏向 / 水草 / 植物 / 物質輸送 / 偏向 / 非生物的 / リアルタイム計測 / 環境ストレス |
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| Outline of Research at the Start |
気候変動や水圏、土壌圏での汚染物などが植物の生長に環境ストレスを与え、食料の安定供給に問題をもたらしている。この環境ストレスをリアルタイムin-situにモニタリングできれば、植物の環境ストレスへの応答機構を究明でき、環境ストレス耐性を示す品種の導入に大いに役に立つに違いない。本研究は申請者が独自に提案したビーム偏向・蛍光・吸光度同時測定法を、植物体表面近傍に応用し、酸素、二酸化炭素等の生理的活性物質をリアルタイムでin-situにモニタリングすることにより、植物体の環境ストレスを計測しようとするものである。また、本法を水草による水質浄化の新規簡易かつ迅速な評価にも利用することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の測定法として，チャンバー内に植物試料を入れ，そのチャンバー内の酸素や二酸化炭素等の濃度変化を測定する同化箱法や，植物にパルス変調光を当て，クロロフィル蛍光を測定することにより光化学系Ⅱの量子収率を計算するPAM法等があるが，これらの方法は植物の非生物的環境ストレスの計測法に低感度で，またリアルタイム計測ができないことが多い。本研究は，生理活性物質の輸送に起因するプローブ光の偏向と溶存酸素（DO）による蛍光消光を利用して，植物の非生物的環境ストレスの新規リアルタイム計測法を開発した。具体的には、
１）植物表面近傍のプローブ光偏向／蛍光消光測定系を作製し、さらに水生植物の葉、根、茎などの場所別の物質輸送のリアルタイムモニタリングに利用できることを明らかにした。水草をガラスシャーレに置き、Ru(II)錯体のような蛍光プローブを含む培養液を加え、半導体レーザー(波長405nm)を対物レンズによって水草近傍に絞り、その偏向を位置検出器で測定した。また、水草近傍のRu(II)錯体の蛍光消光をPMTにより測定し、消光度合いからDO濃度の変化を計算した。結果として、光合成過程と呼吸過程で植物近傍の偏向信号およびDO変化は逆の変化であり、従来の酸素測定法よりはるかに高感度であることを明らかにした。
２）培養液に銅イオンやコバルトイオンのような重金属イオンが存在すると、光合成と呼吸過程で植物近傍の偏向信号およびDO変化が大きく変化したので、本法は植物の金属ストレスの迅速測定に利用できることを明らかにした。
３）また、本法は酸性雨による植物のストレスの測定に利用できることも明らかにした。
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Report
(4 results)
Research Products
(15 results)
