2021 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of microwave pulse condition for inducing external plant stimulation and elucidation of its mechanism
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19K22316
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
堀越 智 上智大学, 理工学部, 教授 (50424784)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 伸洋 上智大学, 理工学部, 准教授 (50735925)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / 植物外的刺激 / 植物育成 / パルス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請は、植物へ与えるマイクロ波刺激法において、(i)高精度マイクロ波装置の試作、(ii)マイクロ波パルス波照射の最適条件の探索、(iii)マイクロ波刺激法の効果に関与するメカニズム解明、(iv)照射条件の汎用性について研究を行うものとする。(i)に対して小型半導体式発振器を用いたマイクロ秒のパルス照射が可能なマイクロ波装置を完成させた。この装置には、マイクロ波シングルモードアプリケーターや高精度なパワーセンサーを接続することで、揺らぎのない高精度なマイクロ波を照射することに成功した。マイクロ波出力、時間、パルス条件(周波数、パルス幅、デューティー比)、電場の効果、磁場の効果を検討した。また、マイクロ波刺激法の効果に関与するメカニズム解明では、マイクロ波の照射により概日時計に関する遺伝子の発現量が減少し、それにより植物ホルモンのシグナル伝達経路の発現量およびストレス耐性を増加させることが分かった。さらに、ストレス耐性の向上に加え、細胞壁の合成の減少やアミノ酸合成の増加が起こることで成長促進が起こることが予想できた。このうちのサーカディアンリズムに関して、影響が出ているかどうか確認するためCCA1、LHY、TOC1の発現量を調査したが、明確にマイクロ波は植物のサーカディアンリズムに影響を与えていることが分かった。また、照射条件の汎用性については、マイクロ波照射装置の設定をパルス幅1秒のパルス波を照射することでどのような装置でも効果を発現できることが明確になった。これにより、装置に依存性のあった実験であったが、条件設定ができる装置であれば、汎用的にマイクロ波刺激法を引き起こせるようになった。
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