可視ーテラヘルツ広帯域分光を用いた植物葉のイオン誘起水ストレス評価に関する研究

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K06314
• Research Institution: Fukushima University
• Principal Investigator: 石川 大太郎 福島大学, 食農学類, 准教授 (20610869)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ストレス評価 / 広帯域分光 / イメージング

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、植物葉の生育状態中の非破壊ストレス評価を目的とした広帯域分光スペクトル取得を実施している。特に、水ストレスと他のストレスが併発した環境下でのスペクトル挙動の明確化とストレス評価法の検討を念頭に、計画に従い初年度は、イオンがスペクトルに与える影響の基礎的解析を目的として、水欠乏ストレス下における遠赤外域の葉のスペクトル取得に加えて、塩溶液の近赤外域スペクトルおよび遠赤外領域のスペクトル取得を行った。可視・近赤外スペクトルは、フィールド用の分光装置と顕微鏡型の装置を利用し、拡散反射を取得することで、スペクトルを経時的に取得した。スペクトルは、二次微分処理を施し、その強度およびシフトを解析することでストレス程度を評価可能かを検討した。水分欠乏状態の可視スペクトルにはクロロフィル吸収帯(660nm)付近にわずかなシフトが見られたが、塩添加によってのスペクトル挙動の際は明確ではなかった。遠赤外領域(900㎝-1以下)の葉のスペクトルは、ストレス条件によってベースライン変動を生じ、このベースラインの変化によってストレス度合いの評価が可能であることを示した。基礎的に測定した塩溶液においては、この領域のスペクトル挙動がイオンの状態によって変化することを示唆した。引き続き、中赤外領域では、水の伸縮振動領域の変化を水ストレスと塩ストレス共存下の場合で比較に加え、近赤外領域と遠赤外領域のスペクトル挙動を詳細に解析することで葉のストレス評価法開発の可能性を検討中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

初年度計画のとおり、可視・近赤外および赤外領域における植物葉のストレス状態のスペクトル取得が可能となり、低波数域での塩溶液のスペクトル取得が実施できたことから、ストレス評価のためのデータ取得方法について確定することが可能となったため、おおむね順調に進展していると評価している。

Strategy for Future Research Activity

近赤外領域のスペクトル取得では、これまでの測定に加えて、本研究費にて購入した接触型の近赤外分光装置を用いて、栽培過程でのスペクトル取得を行い、ストレス評価の可能性を探る。さらに、赤外領域において水の伸縮振動領域のバンドは、強度が変化したもののシフトは明確でなかったことから、カーブフィッティング等のスペクトル解析を導入することで、水分状態の評価を行っていく。遠赤外領域は、植物葉の状態評価に対しては全く新しい領域であるので、赤外域と並行してこの領域のスペクトル挙動(2年度目は摘葉に対して)を詳細に検討し非破壊によるストレス評価の可能性を探っていく予定である。

Causes of Carryover

当該年度において、コロナの影響で学会等がキャンセルされたことから、旅費分の使用がなかったっため、次年度へ繰り越しとした。次年度にHPLC消耗品、分光装置消耗品と合算して利用予定である。