Definition of freshness in fruits and vegetables based on multidimensional stress responses and development of its evaluation and control technologies
| Project/Area Number |
22H00389
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
中野 浩平 岐阜大学, 大学院連合農学研究科, 教授 (20303513)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒木 信一郎 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (00420505)
福島 崇志 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (00452227)
今泉 鉄平 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (30806352)
濱中 大介 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 准教授 (60399095)
曽我 綾香 神奈川県農業技術センター, 生産環境部, 主任研究員 (60503638)
蔦 瑞樹 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 食品研究部門, 上級研究員 (80425553)
タンマウォン マナスィカン 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (90763673)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥43,160,000 (Direct Cost: ¥33,200,000、Indirect Cost: ¥9,960,000)
Fiscal Year 2024: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
Fiscal Year 2023: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2022: ¥22,360,000 (Direct Cost: ¥17,200,000、Indirect Cost: ¥5,160,000)
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| Keywords | 鮮度 / メタボロミクス / 可視近赤外分光法 / 蛍光指紋法 / ポストハーベスト / 青果物 / 近赤外分光法 / 蛍光指紋 / 低温障害 / ストレス応答 |
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| Outline of Research at the Start |
青果物のポストハーベストロス削減と新たな価値創造に資するために，流通過程で青果物が遭遇する各種ストレス因子に対する代謝応答を質量分析によるメタボロミクスやトランスクリプトミクスによって明らかにし，鮮度を指し示すバイオマーカーを同定する。また，可視近赤外分光法や蛍光指紋法，高周波インピーダンス法といった相補的な分光法を組み合わせ，鮮度マーカー代謝物含量を推定するアルゴリズムを構築し，鮮度計測のための技術基盤を確立する。さらには，ストレスの程度を鮮度マーカー代謝物のセンシングにより把握しながら動的に環境を制御することで，生体膜の自己修復能を促す革新的な青果物の鮮度保持法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
自家水耕栽培したリーフレタスを供試材料として，種々の温度条件で貯蔵して鮮度状態の異なるサンプルを作成した。ガスクロマトグラフィー・質量分析（GC-MS/MS）による約450種類の一次代謝物を対象としたターゲット分析を行い，検出された代謝物の半定量値を多変量解析に供した。収穫時から積算CO2排出量（積算呼吸量）を目的変数，各代謝物量を説明変数とする部分最小自乗回帰モデルは高い予測性能を示した。VIP値によって積算呼吸量の増加に伴って有意に増加する鮮度マーカー代謝物として数種アミノ酸がスクリーニングされた。さらに，種々の温度条件で貯蔵したキャベツについて，液体クロマトグラフィー・質量分析による約1300種類の脂質成分をターゲットとした網羅解析を行い，積算呼吸量を定量的に説明できる数種脂質成分を明らかできた。また，リーフレタスのメタノール抽出液を，分光蛍光光度計による蛍光指紋解析に供したところ，積算呼吸量の増加に伴って蛍光強度が増加する励起波長と蛍光波長の組み合わせを見出すことができた。これらの波長は，GC-MS/MSによるメタボロミクスによってスクリーニングされたマーカー物質に由来することが強く示唆され，蛍光分析による非破壊鮮度計測の可能性が示された。さらに，低温感受性のバナナについて，低温からの一時加温によって低温障害の発生が緩和できた。GC-MS/MSメタボロミクス解析により，低温からの一時加温による細胞膜修復と強く関連する代謝物を数種見出すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
質量分析によるメタボロミクスにより，計画当初よりモデル農産物として設定したリーフレタスの鮮度マーカー代謝物をスクリーニングできた。また，抽出溶液での蛍光指紋分析によって鮮度計測における重要波長を非破壊鮮度計測の端緒を掴むことができたことは大きな成果である。さらに，低温ストレスの一時的緩和によってバナナの低温障害発生が遅延することを確認した上で，低温ストレスマーカー代謝物を明らかにできたことは，生体モニタリングに基づく動的環境制御よる長期貯蔵法の開発に繋がる重要な成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
青果物鮮度を収穫後生理学の観点から理解するためにも，得られた鮮度マーカー代謝の生成メカニズムを遺伝子発現解析等によって明らかにする必要がある。また，メタボローム解析のターゲットを一次代謝物や脂質成分のみならず揮発性化合物や酸化脂質にも拡大し，青果物鮮度の生理学的理解の深化やガス分析による非破壊鮮度評価技術に繋がる基礎知見を蓄積する必要がある。さらに，鮮度マーカー代謝物（ストレスマーカー代謝物）のモニタリング技術の開発が，実用化技術へと展開する鍵となるが，分光学的手法に加えて電気化学的手法等，多面的な検討が必要である。次年度以降，上記の検討項目についての研究を加速して目的を達成する。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
