2018 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ照射による植物成長促進の世代間伝搬機構の解明
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16H03895
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
古閑 一憲 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (90315127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (50211884)
中津 可道 九州大学, 医学研究院, 准教授 (00207820)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | プラズマ農業 / 植物成長促進 / DBDプラズマ / シロイヌナズナ / 世代間伝搬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物種子へのプラズマ照射による成長促進効果の世代間伝搬の機構を解明して、プラズマ照射によるエピジェネティック過程の制御についての基礎学理を構築することを目的とする本研究では、（１）プラズマ照射による成長促進効果の世代間伝搬の主要因解明。（２）プラズマから生体への分子輸送機構解明。（３）成長促進が生じる植物の種類の拡大について、4年間で研究する。
平成30年度は、平成29年度に引き続き、１．プラズマ照射による成長促進効果の世代間伝搬の主要因解明と、２．プラズマから生体への分子輸送機構解明、３．成長促進が生じる植物の種類の増大について検討した。
１．プラズマ照射による、成長促進効果の世代間伝搬の主要因解明及び２．プラズマから生態への分子輸送機構解明では、カイワレ種子を用いて発芽と初期成長期における全長の伸長度に対するプラズマ照射の影響について明らかにした。具体的には、電子スピン共鳴分光法を用いた種子内のラジカル量を計測し、プラズマ照射時間の増加に従い種子内ラジカル量が増加することを明らかにした。種子内ラジカルと植物成長度に一部相関が見られることを明らかにした。この結果は、プラズマ照射粒子の種子への輸送と種子内での応答現象を定量可能であることを示唆しており、プラズマ照射効果を定量する新しい方法として期待できる。
２．成長促進が生じる植物の種類の増大では、昨年度から開始したイネのフィールドワーク実験について、イコールコンディションかつ無肥料・無農薬で栽培実験を行った。その結果収穫量の４％向上が見られた。加えてマウスへの玄米投与実験では、未照射サンプルから収穫した玄米とプラズマ照射サンプルから収穫した玄米では両サンプルとも亜急性毒性は見られなかった。
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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
平成30年度の検討事項は、１．プラズマ照射による成長促進効果の世代間伝搬の主要因解明と、２．プラズマから生体への分子輸送機構解明、３．成長促進が生じる植物の種類の増大であった。
項目１及び項目２では、新たなプラズマ照射効果の定量法を開発した。植物成長度との一部相関を明らかにした。
項目２では、懸念であったフィールドワークによる実証試験の継続を行っており、本研究成果を社会実装に向けた検討が順調に進んでいる。
以上の成果から概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、プラズマ照射効果の世代間伝搬機構について、エピジェネティック過程に対するプラズマ照射効果に焦点を当て４年の研究機関に以下の３項目を研究する。（１）プラズマ照射による成長促進効果の世代間伝搬の主要因解明。（２）プラズマから生体への分子輸送機構解明。（３）成長促進が生じる植物の種類の拡大について研究する。本研究ではプラズマ科学のみならず、分子生物学からの研究アプローチが必須であり、２つの学術分野の研究者の連携研究体制を形成して研究目的を達成する。主としてシロイヌナズナを用いてプラズマ照射効果の世代間伝搬機構を明らかにする。平成31年度は、１．プラズマ照射による成長促進効果の世代間伝搬の主要因解明と、２．プラズマから生体への分子輸送機構解明、３．成長促進が生じる植物の種類の拡大について検討する。
１．プラズマプラズマ照射による成長促進効果の世代間伝搬の主要因解明については、シロイヌナズナを主な対象として、大気圧下で種子にプラズマ照射したサンプルの分子生物学的評価を引き続き行う。分子生物学的評価において、植物の個体差よりも明らかなプラズマ照射効果を得られる条件での検討が必要であることが明らかになっており、これらを実現するためのプラズマ照射効果における照射や個体差を明らかにすることと、照射効果を増大を目指す。
２．プラズマから生体への分子輸送機構については、電子スピン共鳴分光法を用いた生体内ラジカルの生成についての検討を引き続き行う。
３．成長促進が生じる植物の種類の拡大については、イネなどのフィールドワーク実験についての多世代効果を検討する。
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Research Products
(6 results)
