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ナノバブルによる種子の発芽促進条件の明確化と発芽プロセスのモデル化

研究課題

研究課題/領域番号 18H02302
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
研究機関東京大学

研究代表者

大下 誠一  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任教授 (00115693)

研究分担者 関崎 勉  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (70355163)
五月女 格  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90469833)
芹澤 昭示  京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (10027146)
二瓶 直登  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (50504065)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワードナノバブル / ウルトラファインバブル / 活性酸素 / ヒドロキシルラジカル / スーパーオキシドラジカル / 種子発芽促進 / 発芽モデル / ESR / ファインバブル / 種子発芽
研究成果の概要

ナノバブル(NB)水による種子の発芽促進とそのメカニズムの解明を目的に、オオムギ種子の発芽実験を行った。同時に、NB水を試料としてESR法による活性酸素(ROS、ヒドロキシルラジカル,・OH)の検出を試みた。
その結果、オオムギ種子ではNBの個数濃度が10の8乗/mLのレベルで安定的に発芽の促進が示された。更に、発芽過程のモデル化に用いたs-shaped modelにおけるパラメータT50(最大発芽率の50%に達するに要する時間)が発芽促進効果の判定に有効であることを示した。 また、高濃度の酸素NB水において・OHが検出されたことを踏まえ、・OHが誘起する発芽促進メカニズム(仮説)を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナノバブルはバルク水中のサブミクロンオーダーの気泡を指す。これを含有するナノバブル(NB)水が種子の発芽を促進し、s-shaped modelにより発芽過程のモデル化が可能となり、オオムギ種子では10の8乗レベルのNB個数濃度において種子発芽が安定して促進された。更に、個数濃度が高い酸素NB水でOHラジカル(・OH)の発生がESR法により捉えられたことで、・OHに起因して種子内のスーパーオキシドラジカルが誘起され、発芽促進に至るメカニズムが示唆された。
以上、NBの個数濃度を指標とした発芽促進条件が明確にされたので、現場へのNB水の適用が容易になり、穀物生産の向上に貢献できると期待される。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] オオムギ種子発芽促進に効果を示すウルトラファインバブルの個数濃度2020

    • 著者名/発表者名
      大下誠一、上條雄樹、ファム ティ クイン アン、吉村正俊、五月女格、亀谷宏美、藤田俊弘、リュウ シュ
    • 雑誌名

      混相流

      巻: 34 ページ: 194-204

    • NAID

      130007827204

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Promotion effect of air ultrafine bubbles on seed germination for sustainable agriculture2020

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Oshita, Hiromi Kameya, Yuuki Kamijo, Masatoshi Yoshimura, Itaru Sotome, Surina Boerzhijin, Toshihiro Fujita
    • 学会等名
      6th NANO Boston Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノバブル(NB)/ウルトラファインバブル(UFB)の 安定性と生物への影響2020

    • 著者名/発表者名
      大下誠一
    • 学会等名
      令和2年度 「 農林水産・食品産業マイクロ・ナノバブル技術研究組合 」公開セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling the effect of ultrafine bubbles on barley seed germination2019

    • 著者名/発表者名
      Pham Thi Quynh Anh, Dang Quoc Thuyet, Seiichi Oshita
    • 学会等名
      Vietnam-Japan Science and Technology Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrafine bubble (Nanobubble)'s promotion effect on seed germination and its ISO standardization2019

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Oshita
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Application of High-voltage, Plasmas & Micro/Nano Bubbles (Fine Bubble) to Agriculture and Aquaculture (ISHPMNB 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 種子発芽促進に効果を示すUFB(ウルトラファインバブル)の個数濃度2019

    • 著者名/発表者名
      大下誠一,上條雄樹,五月女格,吉村正俊, Pham Thi Quynh Anh,亀谷宏美,藤田俊弘
    • 学会等名
      日本混相流学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] UFB(ウルトラファインバブル)による種子発芽促進と殺菌効果の可能性2019

    • 著者名/発表者名
      大下誠一,上條雄樹,五月女格,吉村正俊,Pham Thi Quynh Anh,亀谷宏美,藤田俊弘
    • 学会等名
      2019年農業食料工学会・農業施設学会・国際農業工学会第6部会合同国際大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of Nanobubbles (Ultrafine bubbles) and their application to agriculture including ISO standardization activities2018

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Oshita
    • 学会等名
      The 3rd International symposium on Application of High-voltage, Plasma & Micro/Nano Bubble (Fine Bubble) to Agriculture and Aquaculture
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ultrafineGaLFにより生成したウルトラファインバブル水を用いた種子発芽促進効果の国際比較試験2018

    • 著者名/発表者名
      前田重雄,Dang Thuyet,藤田俊弘,大下誠一
    • 学会等名
      日本混相流学会 混相流シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effect of nanobubble water on seed gemination and its mechanism2018

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Oshita, Shu Liu, Thuyet Quoc Dang, Shigeo Maeda
    • 学会等名
      256th ACS National Meeting & Exposition: ACS Division of Environmental Chemisty, Nanobubbles: A Sustainable Solution for Water Treatment and Agricultural Application
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Seed germination promotion by UFB and activities of “FBIA International Platform for FB Application” including Japanese farmers on site practices2018

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Oshita
    • 学会等名
      XIth International Symposium on Fine Bubble Technology, Mendeleevo, Solnechnogorsk district, Moscow
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antioxidant Activity of Hydrogen Nanobubble Water against ROS2018

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Oshita
    • 学会等名
      Nanobubble 2018, International Conference on Nanobubbles, Nanodroplets and Their Application, Sushou, China
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] UFBによる種子発芽促進とFB応用国際プラットフォームの構築2018

    • 著者名/発表者名
      大下誠一
    • 学会等名
      第12回ファインバブル国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノバブル・ファインバブル研究の世界の状況とISO/TC281における農業応用2018

    • 著者名/発表者名
      大下誠一
    • 学会等名
      平成30年度「農林水産・食品産業マイクロ・ナノバブル技術研究組合」公開セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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