| 研究課題/領域番号 |
20K21027
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分22:土木工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海学園大学 (2022-2023)
石川工業高等専門学校 (2020-2021) |
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研究代表者 |
鈴木 洋之 北海学園大学, 工学部, 教授 (70342491)
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| 研究分担者 |
鈴木 伸洋 上智大学, 理工学部, 准教授 (50735925)
志垣 俊介 国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 助教 (50825289)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
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| キーワード | 洪水ストレス / 冠水ストレス / 洪水ピーク流量 / AI / 潜在空間表現 / 病害応答 / サリチル酸 / ジャスモン酸 / 活性酸素 / 植物型センサロイド / 洪水 / 植物ストレス / 河川流 / 植物ストレス応答 / 制御理論 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物は外力刺激に応じて生物学的に様々なストレス応答を示す．本研究では流水刺激を受けて河道内の植物に生じたストレス応答から，この植物が受けた洪水の水理情報を抽出するという前例のない生物学的原理に基づく計測技術（植物型センサロイド）を確立する．本研究では設定した洪水流による刺激を植物サンプルに与える負荷実験を行うと共に，流れのもつ各水理量を計測・推定する．このように負荷を与えた植物サンプルに生じる応答を生育的・生理学的・分子生物学的に解析して，洪水流が起こしたストレス応答を捉える．さらに，これら生物学的諸量を出力とし，各種水理量を入力とした植物システムを制御理論でモデル化する．
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| 研究成果の概要 |
近年頻発する河川災害の防御に必要な河道整備には過去の洪水時の実績流量や水位が求められるが，予算等の制約からこれらの水文量が観測されない小中規模の河川は多数存在する．一方で植物は外力刺激に応じたストレス応答を示すことが知られており，植物は過去の洪水の情報を生育・生理学・分子生物学的情報の形で保有すると考えられる．本研究は実験で植物が洪水による流水刺激を受けて生じるストレス応答を明らかにした．これにより，従前の物理原理に基く計測技術と全く異なる生物学的原理に基いて洪水流計測に植物をセンサーとして用いることのできる可能性を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
気候変動で高まる豪雨ポテンシャルに対応できる河川整備が求められる中で基礎データとなる流量や水位が観測されていない小中規模河川が多数存在する．本研究で目指す技術はこのような無観測河川の解消を実現する．これが本研究の社会的意義である．
また，本研究は従前とは全く異なる生育・分子生物学的情報を用いた計測原理に基づく河川洪水流の流れを計測する植物センサーを開発するものであり，制御工学理論を媒体として過去に全く例のない河川水工学と植物分子生物学の融合という新たな学問分野の開拓によってこれを実現するものである．この技術は従前の物理原理に基づく河川モニタリングの限界にブレークスルーをもたらす可能性を持つ．
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