2021 Fiscal Year Final Research Report

Determination of promotion factors in seed germination and modelling of germination process

Research Project

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Project/Area Number	18H02302
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	Oshita Seiichi 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任教授 (00115693)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	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) 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) 芹澤昭示京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (10027146) 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)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	ナノバブル / ウルトラファインバブル / 活性酸素 / ヒドロキシルラジカル / スーパーオキシドラジカル / 種子発芽促進 / 発芽モデル / ESR
Outline of Final Research Achievements	In order to clarify the effect of nanobubbles (NBs) on promotion of seed germination and its mechanism, barley seed germination test was conducted. In parallel to this, reactive oxygen species (ROS, hydroxyl radical, ・OH) in NB water was tried to be detected by ESR method. Barley seed was used as a target seed sample and its seed germination was promoted stably when the number concentration of NBs was in the order of 10 to the 8th power.　Adding to this, the parameter of T50 (time required to reach 50% of the maximum germination ratio) was revealed to be adequate for judging the promotion effect. Finally, OH radical was detected by ESR method which means the mechanism that OH radical in NB water provokes the generation of super oxide radical inside seed leading to the promotion of germination.
Free Research Field	生物プロセス工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	ナノバブルはバルク水中のサブミクロンオーダーの気泡を指す。これを含有するナノバブル（NB）水が種子の発芽を促進し、s-shaped modelにより発芽過程のモデル化が可能となり、オオムギ種子では10の8乗レベルのNB個数濃度において種子発芽が安定して促進された。更に、個数濃度が高い酸素NB水でOHラジカル（・OH）の発生がESR法により捉えられたことで、・OHに起因して種子内のスーパーオキシドラジカルが誘起され、発芽促進に至るメカニズムが示唆された。以上、NBの個数濃度を指標とした発芽促進条件が明確にされたので、現場へのNB水の適用が容易になり、穀物生産の向上に貢献できると期待される。