種苗工場のプロセス化に必要な植物培養細胞の生理的計測の自動化

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02660261
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 野並 浩 愛媛大学, 農学部, 助教授 (00211467)
• キーワード: 種苗工場 / 不定胚 / 水ポテンシャル / 細胞膨圧 / 組織培養

研究概要

本研究においては、種苗工場の基礎となる植物細胞からの不定胚の分化さそれからの発芽生長過程および幼苗種苗での細胞レベルで物理化学的計測を行ないインタ-フェ-スを通じてコンピュ-タ入力を行なって種苗工場のプロセス化を行なうための生理的計測の自動化を研究目的としている。
具体的には、無菌室に設定されたジャ-ファ-メンタ中または振盪培養器中で培養された不定胚または種子から発芽させた幼苗の細胞の生長率を計算し、同時にプレッシャ-プロ-ブを用いて細胞膨圧、細胞膜の透水率、細胞壁の弾性率を計測し、さらにナノリッタ-浸透圧計を使用してプレッシャ-プロ-プと組み合わせることにより細胞の浸透圧、水ポテンシャルの計測を行った。その結果、不定胚形成に伴った組織分化には、細胞の膨圧の大きさと細胞壁の弾性が関わっていることが明かとなった。さらに、培養植物の細胞伸長は、細胞に流入する水の速度によって生理的に制御されていることが、塩類ストレスおよび温度ストレスの実験を行うことによって明かとなった。
また、種苗を水耕栽培することにより、種苗の光合成量と生長の関係を調べ、環境ストレス下での生長の最適化について研究し、生長にともなった水ポテンシャル場が生長を制御する生理的要因になっていることがわかった。
今後さらに、環境条件をステップ変化させ、どの生理的計測量が環境の変化量に対応して変化するか解明し、その生理的計測量をもとにしての計測の自動化のために役立つ生理的主要情報関数を抽出し、培養およびそれから得られた種苗が生理情報関数によりコンピュ-タを用いて制御できるかどうか試みる予定である。

研究成果

• [文献書誌] Nonami,H.;Y.Hashimoto;J.S.Boyer: "Environmental control for plant growth in plant factory operation and greenhouse management from physiological viewpoint." Proc.IFAC/ISHS lst Workshop on Mathematical and Control Applications in Agriculture and Horticulture.125-130 (1991)
• [文献書誌] Nonami,H.;T.Fukuyama;I.H.Cho;Y.Hashimoto: "Improvement of tomato fruit production by nutrient supply management in greenhouses." Proc.IFAC/ISHS lst Workshop on Mathematical and Control Applications in Agriculture and Horticulture.413-418 (1991)
• [文献書誌] Hatou,K.;H.Nonami;M.ltoh,I.Tanaka;Y.Hashimoto: "Computer support system for tomato cultivation in plant growth factory." Proc.IFAC/ISHS lst Workshop on Mathematical and Control Applications in Agriculture and Horticulture.301-306 (1991)
• [文献書誌] Boyer,J.S.;H.Nonami: "Water and the physiological regulation of growth in controlled environments." Proc.IFAC/ISHS lst Workshop on Mathematical and Control Applications in Agriculture and Horticulture.115-120 (1991)
• [文献書誌] Nonami,H.;E.ーD.Schulze;H.Ziegler;: "Mechanisms of stomatal movement in response to air humidity,irradiance and xylem water potential." Planta. 183. 57-64 (1991)
• [文献書誌] 野並 浩,木山 浩二,橋本 康,: "植物工場における種苗の生長を制御するための培養養液の濃度管理に関する研究.(Nutrient solution management for growth regulation for plant seedlings cultivated in plant growth factories)" 植物工場学会誌(SHITA Journal). 3. 1-6 (1991)