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酸素プラズマによる植物機能のエピジェネティックな発現および遺伝機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H02806
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 プラズマエレクトロニクス
研究機関九州大学

研究代表者

林 信哉  九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (40295019)

研究分担者 柳生 義人  佐世保工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (40435483)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2017年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワード酸素プラズマ / 植物成長促進 / 活性酸素種 / 遺伝子発現変動 / エピジェネティクス / 酸素プラズマ照射 / 遺伝子発現 / 植物成長制御 / 次世代継承機構 / 酸素プラズマ-生体相互作用 / 遺伝子発現マップ / DNA解析 / 酸素プラズマ照射効果 / 植物機能発現 / 遺伝機構
研究成果の概要

酸素プラズマを植物種子に照射することで植物の発芽および成長促進効果が得られることが従前の研究で分かっている.本研究課題では,プラズマ照射による植物成長促進機構を調べ,酸素プラズマ中の一重項酸素により植物の遺伝子発現が変動することが主要因であり,その遺伝子発現変動が主にDNAのメチル化によるエピジェネティクスで説明されることを明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで,動植物細胞や微生物等にプラズマを照射することで新奇な生体反応や効果が見出されてきた.本研究によりプラズマ照射が生体に誘導する現象のメカニズムの一つがエピジェネティクスであることが世界で初めて明らかとなった.本研究により,プラズマ照射により誘導される生体反応は,遺伝子変異を伴わず次世代に遺伝しない一世代のみの現象であることが判明したことから,品種の保護が必要な植物の成長促進や医療応用にもプラズマを活用可能であることが示された.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (63件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (48件) (うち国際学会 24件、 招待講演 2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] 台湾 逢甲大学 材料科学與工程学系(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ルブリン工科大学 電気電子工学およびコンピュータ科学部(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 低圧酸素プラズマの照射による植物種子の遺伝子発現効果2019

    • 著者名/発表者名
      中野 陸,林 信哉,合島怜於奈,山下佳雄,小林 明
    • 雑誌名

      Journal of IAPS

      巻: 26 ページ: 91-95

    • NAID

      130008067265

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-voltage technologies for agriculture and food processing2019

    • 著者名/発表者名
      Takaki Koichi、Hayashi Nobuya、Wang Douyan、Ohshima Takayuki
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 52 号: 47 ページ: 473001-473001

    • DOI

      10.1088/1361-6463/ab2e2d

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Investigation of Growth Enhancement Mechanism of Plants by Using Oxygen Plasma and Karrikin2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ide, N. Hayashi
    • 雑誌名

      Proceeding of the 7th International Conference on Plasma Medicine

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of Plant Growth Enhancement Using Karrikin Produced by Oxygen Plasma2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ide, Z. Shi, N. Hayashi
    • 雑誌名

      Proceeding of Dry Process Symposium 2018

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plant Growth Enhancement using Reducing Active Species Produced by Water Vapor and Hydrogen Plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      石 子玉、松本 光司、林 信哉
    • 雑誌名

      Proceeding of the 7th International Conference on Plasma Medicine

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inactivation of bacteria on plant seed surface by low-pressure RF plasma using a vibrating stirring device2017

    • 著者名/発表者名
      Ono Reoto、Uchida Shohei、Hayashi Nobuya、Kosaka Rina、Soeda Yasutaka
    • 雑誌名

      Vacuum

      巻: 136 ページ: 214-220

    • DOI

      10.1016/j.vacuum.2016.07.017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of Inactivation of Oral Cancer Cells Irradiated by Active Oxygen Species from DBD Plasma2017

    • 著者名/発表者名
      Mine Keisuke、Miyamaru Yukie、Hayashi Nobuya、Aijima Reona、Yamashita Yoshio
    • 雑誌名

      Plasma Medicine

      巻: 7 号: 3 ページ: 201-213

    • DOI

      10.1615/plasmamed.2017019246

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modification of gene expression of plants induced by active oxygen species in oxygen plasma2017

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, R. Nakano, R. Ono, K. Tashiro, S. Kuhara, R. Aijima
    • 雑誌名

      Proceeding of IUMRS-ICAM2017

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clarification of Mechanism for Callus Growth Enhancement Induced by Active Species in DBD Plasma2017

    • 著者名/発表者名
      R.Ono, N. Hayashi
    • 雑誌名

      Proceeding of ISAPS 2017

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of Growth Enhancement Mechanism of Plants by Using Oxygen Active Species Plasma2017

    • 著者名/発表者名
      Yu-Shian Liao, Reoto Ono and Nobuya Hayashi
    • 雑誌名

      Proceeding of the 39th International Symposium on Dry Process

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth enhancement and gene expression of plants induced by oxygen plasma irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, R. Ono, A. Yonesu, K. Tashiro, R. Aijima
    • 雑誌名

      Proceeding of the 26th International Toki Conference

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] プラズマによる芽胞菌の不活性化メカニズムに関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      松村 速人, 林 信哉
    • 学会等名
      第36回プラズマプロセッシング研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水蒸気と水素プラズマを用いた植物の成長促進メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      石 子玉, 松本 光司, 林 信哉
    • 学会等名
      第36回プラズマプロセッシング研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 果物鮮度保持のための大気圧プラズマによるエチレン濃度制御と防黴効果2019

    • 著者名/発表者名
      ヤオ イーチー, 林 信哉
    • 学会等名
      第36回プラズマプロセッシング研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Growth Characteristics of EL-4 T-cell Using Atmospheric Oxygen Plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Sitti Subaedah, Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      プラズマ応用科学会年会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The Growth Rate of Macrophage Cells Suffered Oxidative Stressfrom Atmospheric Plasma2019

    • 著者名/発表者名
      ヤオ イーチー, 林 信哉
    • 学会等名
      プラズマ応用科学会年会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマによるマクロファージの活性化への影響2019

    • 著者名/発表者名
      姚 翊綺,林 信哉
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 平行平板型DBDプラズマ処理による芽胞菌の不活化メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      松村 速人, 林 信哉
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの葉への大気圧プラズマ照射の影響2019

    • 著者名/発表者名
      山本恭太郎, 林 信哉
    • 学会等名
      応用物理学会春季講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Plasma Direct Irradiation on Oral Cancer Cells Using Torch Type Dielectric Barrier Discharge Plasma2019

    • 著者名/発表者名
      M. Marume, Y. Miyamaru, N. Hayashi, R. Aijima, Y. Yamashita
    • 学会等名
      24th International Symposium on Plasma Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Atmospheric Oxygen Plasma Trigger to Activation of Macrophage-like Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Y.C. Yao, N. Hayashi
    • 学会等名
      24th International Symposium on Plasma Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gene expression analysis of Arabidopsis thaliana irradiated with oxygen plasma2019

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamoto, N. Hayashi and K. Tashiro
    • 学会等名
      24th International Symposium on Plasma Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanism of Plant Growth Enhancement by Water Vapour and Hydrogen Plasmas Irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      Ziyu Shi, Koji Matsumoto, Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      24th International Symposium on Plasma Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Y.C. Yao, N. Hayashi2019

    • 著者名/発表者名
      he Effect on Macrophage-like Cells from Atmospheric Plasma
    • 学会等名
      XXXIV ICPIG&ICRP-10
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大気圧プラズマ照射によるマクロファージの食作用の活性化2019

    • 著者名/発表者名
      松永 祐介,姚 翊綺, 林 信哉
    • 学会等名
      応用物理学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧放電による活性酸素種を用いた果実表面殺菌と果実ダメージ評価2019

    • 著者名/発表者名
      岡林 良太,林 信哉
    • 学会等名
      応用物理学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] プラズマによる植物の発芽・成長促進2019

    • 著者名/発表者名
      林 信哉
    • 学会等名
      日本学術振興会プラズマ材料科学第153委員会第142回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸素プラズマによるマクロファージの増殖および活性促進特性2019

    • 著者名/発表者名
      姚 翊綺,植松陽香,林 信哉
    • 学会等名
      第35回九州山口プラズマ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Activation and differentiation control of osteoclast precursor cells irradiated with oxygen plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuya Hayashi, Yi-Ci Yao and Yuki Inoue
    • 学会等名
      Dry Process Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Activation of macrophage phagocytosis by atmospheric pressure plasma irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Matsunaga, Yi-Ci Yao, Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      Dry Process Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fruit surface sterilization and damage evaluation using active oxygen species by atmospheric discharge2019

    • 著者名/発表者名
      R. Okabayashi, N.Hayashi
    • 学会等名
      Dry Process Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth Characteristics of EL-4 T-cell with the activator CD3/CD28 Using Atmospheric Oxygen Plasma for Malaria Disease2019

    • 著者名/発表者名
      Sitti Subaedah, Haruka Uematsu and Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      Dry Process Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of plasma sterilization for medical equipment using peracetic acid gas2019

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Yoshiki, Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      MRS-J 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of cytokine production of sensitized lymphocyte irradiated by atmospheric oxygen plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Haruka Uematsu, Sitti Subaedah and Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      MRS-J 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Enhance the Effect of LPS on Macrophage-like Cells by Atmospheric Oxygen Plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Yi-Ci Yao, Yusuke Matsunaga, Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      11th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Activation and growth of EL-4 T-cell Using Atmospheric Oxygen Plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Sitti Subaedah Sahabuddin, Haruka Uematsu and Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      11th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Freshness Preservation of Fruit by Treatment of High Concentration Ozone2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Okabayashi, Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      11th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Growth Enhancement Mechanism of Plants by Using Oxygen Plasma and Karrikin2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ide, N. Hayashi
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Plasma Medicine
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸素プラズマとカリキンを用いた植物の成長促進機序に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      井手裕介,石子玉,林信哉
    • 学会等名
      第79回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of Plant Growth Enhancement Using Karrikin Produced by Oxygen Plasma2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ide, Z. Shi, N. Hayashi
    • 学会等名
      Dry Process Symposium 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plant Growth Enhancement Owing to Karrikin Generated by Oxygen Plasma2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ide, Z. Shi, N. Hayashi
    • 学会等名
      第28回 日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水蒸気と水素プラズマで生成した活性種を用いた植物の成長促進2018

    • 著者名/発表者名
      石 子玉、松本 光司、林 信哉
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Plant Growth Enhancement using Reducing Active Species Produced by Water Vapor and Hydrogen Plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      石 子玉、松本 光司、林 信哉
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Plasma Medicine
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水蒸気と水素プラズマを用いた植物の成長促進メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      石 子玉、松本 光司、林 信哉
    • 学会等名
      第36回プラズマプロセシング研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Modification of gene expression of plants induced by active oxygen species in oxygen plasma2017

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, R. Nakano, R. Ono, K. Tashiro, S. Kuhara, R. Aijima
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Clarification of Mechanism for Callus Growth Enhancement Induced by Active Species in DBD Plasma2017

    • 著者名/発表者名
      R.Ono, N. Hayashi
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Applied Plasma Science (ISAPS' 17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Growth Enhancement Mechanism of Plants by Using Oxygen Active Species Plasma2017

    • 著者名/発表者名
      Yu-Shian Liao, Reoto Ono and Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      The 39th International Symposium on Dry Process
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of mechanism of callus growth enhancement by active species generated by DBD plasma2017

    • 著者名/発表者名
      R. Ono,N. Hayashi
    • 学会等名
      The 39th International Symposium on Dry Process
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Reducing Active Species in Hydrogen Plasma on Plant Growth2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Matsumoto, Reoto Ono, Liao Y-shian, Satoshi Watanabe, Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      The 39th International Symposium on Dry Process
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth enhancement and gene expression of plants induced by oxygen plasma irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, R. Ono, A. Yonesu, K. Tashiro, R. Aijima
    • 学会等名
      The 26th International Toki Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanism for Plant Growth Enhancement Induced by Active Species in Atmospheric Plasma Using Callus2017

    • 著者名/発表者名
      R. Ono,N. Hayashi
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications on Plasma Technology (APSPT10)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth Enhancement of Plants Irradiated by Reducing Active Species in Low-Pressure Water Vaper and Hydrogen Plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Matsumoto, Liao Yu-shian, Reoto Ono, Nobuya Hayashi
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications on Plasma Technology (APSPT10)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Growth Enhancement Mechanism of Plants by Oxidation Effect of Active Species in Plasma2017

    • 著者名/発表者名
      Liao Yu-shian, R. Ono, N. Hayashi
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications on Plasma Technology (APSPT10)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プラズマ中の活性種が誘導する植物の発芽・成長促進2017

    • 著者名/発表者名
      林 信哉, 小野大帝, 田代康介, 合島怜央奈
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマによる果実表面菌不活化における活性酸素種濃度効果2017

    • 著者名/発表者名
      山本 強太,林 信哉
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 活性酸素プラズマを用いた植物成長促進因子Karrikinに関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      Yu-Shian Liao,林 信哉,小野 大帝
    • 学会等名
      第70回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 誘電体バリア放電で生成した活性種を用いたカルスへの影響2017

    • 著者名/発表者名
      小野 大帝,林 信哉
    • 学会等名
      第70回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 植物へのプラズマ照射が誘導する生体反応メカニズムの解明とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      林 信哉, 田代康介, 合島怜央奈
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧空気プラズマによる果実表面の細菌不活化効果に対するオゾン濃度依存性2017

    • 著者名/発表者名
      山本 強太,林 信哉
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 性質変化方法及びプラズマ生成装置2019

    • 発明者名
      林 信哉,スバエダシティ サハブディン,ヤオ イーチー
    • 権利者名
      林 信哉,スバエダシティ サハブディン,ヤオ イーチー
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-109476
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] プラズマ生成装置2017

    • 発明者名
      三沢達也,林 信哉
    • 権利者名
      三沢達也,林 信哉
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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