2019 Fiscal Year Annual Research Report
Determination of promotion factors in seed germination and modelling of germination process
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18H02302
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大下 誠一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任教授 (00115693)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芹澤 昭示 京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (10027146) [Withdrawn]
二瓶 直登 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (50504065)
五月女 格 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90469833)
関崎 勉 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (70355163)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノバブル / 種子発芽促進 / 発芽モデル / 活性酸素 / ヒドロキシルラジカル / ESR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オオムギ種子を対象にナノバブル（NB）水の発芽促進効果を検討した。NB水において発芽が促進されるメカニズムに関して、NB水における活性酸素（ROS）の発生が蛍光試薬APFを介して実験的に認められた。そこで、NBの個数濃度（個/mL）の経時的な減少（NBの圧壊）によりROS（・OH：ヒドロキシルラジカル）が発生し、これがシグナル伝達分子となって種子内のROS（O2・-：スーパーオキシドアニオンラジカル）の発生を誘発し、発芽を促進するという仮説を前年度までに提示した。
一方、シミュレーションによる研究では、静置したNB水からはROS（・OH）は発生しないという報告がある（安井久一、日本音響学会誌、73(7), 424-431, 2017）。これに対し、ESR測定によりNB水においてROS（・OH）の発生が確認されたとの報告がある（高山敦好、混相流、34(1), 188-193, 2020）。
そこで、スピントラップ試薬CYPMPOを用いてESRによるROS（・OH）の検出を試みた。その結果、静置したNB水ではROS（・OH）のシグナルが検出できなかったが、蛍光試薬APFを介した実験で発生が確認されたことからすると、ROS発生量（濃度）が低いためにESRで検出できないと考察した。その上で、NB水に超音波を照射してNBを圧壊するとROS（・OH）のシグナルが検出され、NBの個数濃度が高いとシグナル強度が高くなる結果が得られた。
一方、種々の個数濃度のNB水を調製してオオムギ種子の発芽実験を行うと、コントロール水（蒸留水）に対してNB水において発芽が促進され、かつ、同条件の種子ではNBの個数濃度が高いほど発芽促進効果が高くなる結果が得られた。これにより、NB水における種子発芽促進効果が実験的に裏付けられたが、NB水におけるROS（・OH）の発生の有無については更なる検討が必要である。
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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
静置したナノバブル水において、ESRによるROS（・OH）の検出ができなかった点がROSの発生量が少ないためであるかどうか不明なままに終わっている。この点が明らかになれば、NB水における種子発芽促進のメカニズムが解明されるが、現状では仮説にとどまっている。しかしながら、NB水による発芽促進効果は実験的には再現性を伴って裏付けられたため、おおむね順調とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
静置した空気ナノバブル（NB）水では、ESR法によるROS（・OH）の検出ができなかった。この理由として、NBの個数濃度が低く、発生する（・OH）の量が少ないためにESR法で検出できる感度に達していない可能性が考えられる。この点を明らかにするため、空気NB水ではなく酸素NB水を高濃度に調製し、ESR法による（・OH）の検出を試みる。これにより（・OH）が検出されれば、種子発芽促進のメカニズムの解明が進むと考えられる。
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