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宇宙での生命維持に必須の食料生産・物質循環・健康維持機能を担う植物システムの構築

公募研究

研究領域宇宙からひも解く新たな生命制御機構の統合的理解
研究課題/領域番号 16H01646
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関大阪府立大学

研究代表者

北宅 善昭  大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (60169886)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード宇宙閉鎖生態系 / 持続可能システム / 宇宙植物工場 / 閉鎖生態系生命維持システム / サツマイモ / 生命維持システム / 宇宙 / 植物栽培
研究実績の概要

宇宙の閉鎖空間で、食料となる植物を生産し、さらに空気や水の浄化、物質リサイクルを目標として、精密な環境制御の下で植物を健全に育成でき、制御環境要素の逐次モニタリング、発芽から栄養・生殖成長を含む植物生育全段階における形態形成、ガス交換、水収支などの情報を個体あるいは組織レベルで自動モニタリングできる栽培実験装置を開発することを目的として、以下の検討を行った。
1)植物栽培装置のプロトタイプを用い、航空機に搭載して放物線飛行により生じる低重力下において、モニタリング・制御の問題点を調べるとともに、低重力場での植物(サツマイモ)体内での根から葉、さらには大気に向かう蒸散流に関する検討を継続した。
2)密度差対流が生じない微小重力下で重要となる強制対流に関する知見を得るため、葉の光合成、蒸散、水利用効率に及ぼす気流速度の影響を評価した。
3)宇宙農場では、限られた空間容積で収量を高めることが重要である。そこで、肥大根と同時に茎葉部も野菜として食用となるサツマイモについて、側枝収穫時期が塊根と側枝間でバイオマスの競合に及ぼす影響を評価した。
その結果、強制気流により蒸散が促進される条件では、低重力は、茎内の水の流れを促進した。閉鎖型の植物生産システムでは、根での吸水、根から葉に向かう水移動を促進して健全な植物を育成するためには、強制気流が不可欠であることを確認した。また、宇宙農場で塊根および茎葉を食用とする場合のサツマイモ収量について、側枝収穫時期を調節することで、側枝収量の増加に応じて可食部(塊根+側枝)収量は増加し、可食部収量を高められる可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Promoting stem sap flow of sweetpotatoes under low gravity with forced air movements2018

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, A., Kitaya, Y., Hirai, H., Yano, S.
    • 雑誌名

      Trans. JSASS Aerospace Tech. Japan

      巻: 18 号: 1 ページ: 53-58

    • DOI

      10.2322/tastj.16.53

    • NAID

      130006301931

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 宇宙環境を利用した植物科学の研究シナリオ2017

    • 著者名/発表者名
      髙橋秀幸、日出間純、北宅善昭、保尊隆享、唐原一郎、矢野幸子
    • 雑誌名

      Int. J. Microgravity Sci. Appl.

      巻: 10.15011//jasma.34.340202

    • NAID

      130007773157

    • 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
  • [学会発表] Effects of air velocities on photosynthesis, transpiration, and water use efficiencies of a plant canopy and single leaves2018

    • 著者名/発表者名
      Kitaya, Y., Shibuya, T., Tsuruyama, J.
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural Meteorology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 航空機放物飛行実験による微小重力下での植物栽培システム水循環2018

    • 著者名/発表者名
      北宅善昭、遠藤良輔、髙橋昭久、日出間純、橋本博文、稲富裕光
    • 学会等名
      第32回宇宙環境利用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙環境に対する植物反応解明のための実験系構築-植物栽培試験装置の開発-2017

    • 著者名/発表者名
      北宅善昭、平井宏昭、徳田綾也子、矢野幸子、橋本博文
    • 学会等名
      第31回宇宙環境利用シンポジウム
    • 発表場所
      ISAS相模原
    • 年月日
      2017-01-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Advantages of sweetpotato culture in a controlled ecological life support system in space2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kitaya、H. Hirai、S. Yano、H. Hashimoto
    • 学会等名
      第31回宇宙環境利用シンポジウム
    • 発表場所
      ISAS相模原
    • 年月日
      2017-01-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Closed plant factory in controlled ecological life support system in space2017

    • 著者名/発表者名
      Kitaya, Y., Hirai, H., Endo, R., Shibuya, T.
    • 学会等名
      2017 World Workshop of International Commission of Agricultural and Biosystems Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 宇宙での閉鎖型植物工場システム構築における留意点2017

    • 著者名/発表者名
      北宅善昭、平井宏昭、矢野幸子
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第31回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A noncontact measuring method for estimating leaf stomatal conductance from thermal measurements of intact leaves and wet and dry imitation leaves2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kitaya, H. Hirai, A. Tokuda, S. Yano
    • 学会等名
      11th Asian Micro Gravity Symposium
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of low gravity on plant stem sap flow2016

    • 著者名/発表者名
      A. Tokuda, Y. Kitaya, H. Hirai
    • 学会等名
      11th Asian Micro Gravity Symposium
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 植物生産を中心とした生命維持システムー宇宙での閉鎖生態系と地上での都市域生態系への適用2016

    • 著者名/発表者名
      北宅善昭
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第30回大会
    • 発表場所
      愛知医科大学
    • 年月日
      2016-10-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] サツマイモ栽培を中心とした閉鎖生態系生命維持システム2016

    • 著者名/発表者名
      北宅善昭
    • 学会等名
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      函館
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] サツマイモ茎内の蒸散流におよぼす低重力の影響2016

    • 著者名/発表者名
      徳田綾也子,北宅善昭,平井宏昭
    • 学会等名
      第6回植物生理化学会シンポジウム
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2016-07-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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