2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of non-thermal plasma sterilization technology for hydroponic nutrient solution for measures against wilt disease in a plant factory
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18K05902
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安井 晋示 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30371561)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
庄子 和博 一般財団法人電力中央研究所, エネルギーイノベーション創発センター, 上席研究員 (10371527)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 培養液 / 殺菌 / 液中プラズマ / フザリウム / ピシウム / OHラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，植物工場における循環型薄膜水耕栽培用培養液の大気圧低温プラズマ殺菌技術の開発と評価である。以下，実施した各研究項目において得られた成果を述べる。
１）培養液の殺菌メカニズムの解明 夏期のホウレンソウなどの水耕栽培における萎凋病の病原菌であるフザリウム菌とピシウム菌について，培養液中へのプラズマ照射によって完全に殺菌できることを初めて明らかにした。各種の対照実験によって殺菌メカニズムを解明し，溶液中に生成されるOHラジカルが極めて大きな殺菌要因であることを明らかにした。
２）プラズマ照射条件の最適化 培養液の殺菌においては，培養液の成分などに影響を及ぼさないことが極めて重要となる。このためのプラズマ照射条件について研究した。各種ガスを用いたプラズマ照射実験によって，アルゴンプラズマを用いることで，培養液の重要成分であるpHやEcに影響を与えずに殺菌できることを解明した。また，プラズマ生成電極として，バリア型の放電ではピシウム菌の殺菌に効果がなく，沿面放電型が必要であること，照射方法として，流通経路での照射よりも，タンク内での照射が殺菌速度が3倍程度高く，極めて有効であることを明らかにした。
３）水耕栽培実証実験による抗菌作用および生育影響の実証
水耕栽培での培養液への菌の汚染経路は，一般的には苗の定植時において，人を介在して根から侵入する。フザリウム菌を対象とした，ホウレンソウ水耕栽培による実証実験において，苗の定植前と定植後のいずれにおいても，5分程度の短時間のプラズマ照射によって，萎凋病を防除できることを解明した。また，液中プラズマ照射によるレタスの生育促進や抗酸化活性評価の実証実験を行った。しかしながら，液中プラズマによる苗の根に対する照射では，抗酸化活性の指標となる遺伝子の発現などは確認できず，今後の研究課題につながる成果は得られなかった。
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