In situ-embed sensor for the monitoring of internal mass transfer in plant body
| Project/Area Number |
22K19177
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
高山 弘太郎 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40380266)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野田 俊彦 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 准教授 (20464159)
藤内 直道 愛媛大学, 農学研究科, 助教 (90791210)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | 生体情報計測 / データ解析 / イメージング / 植物診断 / センサ / 物質移動 / 転流 / 蒸散流 |
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| Outline of Research at the Start |
①植物体内差し込み用イオンイメージングセンサの開発，②センサ装着後の植物体を対象とした高精度生体情報計測の実施，および，③センサ装着植物体の環境応答と生育の詳細把握に基づいた安定化(挿入面の活着)の確認を行う。さらに，この植物体を用いて，④植物育成用インキュベータ内での光合成・蒸散の環境応 答に関する基礎的実験を行うことで，イオンイメージングセンサを用いた植物体内の物質移動モニタリ ング技術の開発を達成する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
高精度な環境制御が可能な太陽光植物工場の生産性向上のためには，植物の生体情報計測とそれに基づいた栽培環境の適切な制御（Speaking plant approach）が不可欠になりつつある。本研究では，イオン濃度の面的分布のリアルタイム計測が可能なイオンイメージングセンサ技術を応用して，超小型イオンイメージングセンサを植物体内に挿入(embed)し，植物体内の物質移動を直接(in situ)モニタリングする技術を開発する。この技術が開発されれば，これまで極めて困難であった植物体内における物質移動のダイナミクス（物質種の大まかな同定，移動の向きと速度）を明らかにするキーテクノロジになるものと期待される。本年度は，植物体内差し込み用イオンイメージングセンサの動作検証，センサ装着後の植物体を対象とした高精度生体情報計測の動作検証を行った。具体的には，3mm×1mm(厚さ0.3mm)の領域に128×32ピクセルのセンサ素子を有するイオンイメージングセンサを植物体（茎側面）に挿入するためのプロトコルを確立し，センサー挿入後のセンシングデータの可視化が可能であることを確認した。また，従来の開放型光合成蒸散リアルタイムモニタリングシステムを植物１個体レベルでの計測が可能なシステムとして改良し，半閉鎖型光合成蒸散モニタリングシステムとして再構築した。これを用いて１個体レベルでの光合成蒸散の光環境応答のモニタリングを行うとともに，光合成速度・蒸散速度の光環境応答モデルを試作した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルス感染症対策として移動の制限があり，海外連携や生産現場における動作確認が制限された。
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| Strategy for Future Research Activity |
①植物体内差し込み用イオンイメージングセンサの開発については，長期間の連続計測が可能なパッケージを試作し，温室内で栽培されている植物を対象とした生体情報計測を試行する。②センサ装着後の植物体を対象とした高精度生体情報計測については，①の実施時に，光合成蒸散計測チャンバを用いた光合成速度と蒸散速度のリアルタイム計測を行い，取得されたデータの比較解析を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
