メタボローム解析を用いた黄色ＬＥＤによる植物生長メカニズムの解明

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23580351
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: 青笹 治 摂南大学, 理工学部, 准教授 (20248066)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀内 利一 摂南大学, 理工学部, 准教授 (00388638) ; 長田 武 摂南大学, 理工学部, 講師 (70411709)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2014-03-31
• Keywords: 植物工場用光源 / LED / 植物ホルモン / 代謝物分析

Research Abstract

１）黄色光が結球性玉レタスの形態形成に及ぼす影響　定格電流が700mAの高輝度LED素子を基板に半田付けし、高輝度LEDモジュールを作製した。この高輝度LEDモジュールを光源として、結球性玉レタスを栽培したところ、赤色光・青色光の混合LED光源（R/B比=2）では、生重量が7.6～9.0gのレタスが得られた。この赤色光・青色光の混合LED光源に黄色光LEDを加え、３色混合LED光源としたところ、レタスの生重量は1.0～1.2gに減少した。しかし、太陽光で栽培したレタスの生重量が0.9～1.1gであったことから、３色混合LED光源では、太陽光と同様の生長速度であることが明らかとなった。そこで、赤色光・青色光の２色混合LED光源、黄色光LEDを加えた３色混合LED光源および太陽光の、３条件で栽培したそれぞれのレタスについて機能性を調べた。野菜の機能性として抗酸化活性を調べたところ、２色混合光源で育てた生長速度の速いレタスでは、太陽光で栽培したレタスに比べ活性が低い結果となった。しかし、黄色光を加えた３色混合LED光源では、太陽光で栽培した時と同等の高い活性が得られるという興味深いものであった。２）微量生理活性物の植物ホルモンの測定　Q-TOF LC/MSを用いた植物ホルモン分析を行った。対象物質は、ジベレリン，アブシシン酸、オーキシン、ジャスモン酸、ｔ－ゼアチンとした。分析方法の概要は、レタスの葉をメタノールで抽出後、逆層カートリッジおよび強陽イオン交換カートリッジで精製したのち、精製液をQ-TOF LC/MSにより、対象物質を一斉測定した。その結果、植物ホルモンの生成量から、育成条件が水分不足およびLED光源の強度が強すぎるということが伺える結果となった。この結果は、植物ホルモンの生成量から栽培条件の適否を評価できることを示すものであった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

上述の研究実績の概要に示した通り、研究計画に従って、概ね研究結果を得ることができている。

Strategy for Future Research Activity

１）効率的な植物栽培を可能にする高輝度LEDモジュールの開発：前年度までの形態形成、代謝物、植物ホルモンに関する実験成果に基づいて、より効率的に植物を栽培できる安価な高輝度LEDモジュールを開発する。２）微量生理活性物の植物ホルモンの測定：植物ホルモンの分析精度を向上させ、光環境による野菜の形態形成、機能性、有用二次代謝物生成量と微量生理活性物の植物ホルモンの関連について、より詳細な検討を行う３）液体クロマトグラフ－飛行時間型質量分析計を用いたメタボローム（総代謝物）解析：総代謝物という観点から、光環境による野菜の育成への影響について解析を行う

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

昨年度の予算残額は3,468円でほぼ予定どおり研究費を執行した。今年度は、物品費として、高輝度LEDモジュールの維持、改良のために消耗品、植物ホルモンや代謝物分析のための分析試薬を購入する予定である。そのほか、研究成果報告や情報収集のための学会出張等の旅費を支出する見込みである。