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2022 年度 実績報告書

有機農業で生産性向上可能なナノファイバー化技術を用いた廃カニ殼の有効利用技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 19KT0010
研究機関鳥取大学

研究代表者

上中 弘典  鳥取大学, 農学部, 准教授 (40397849)

研究分担者 伊福 伸介  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (70402980)
遠藤 常嘉  鳥取大学, 農学部, 教授 (70423259)
研究期間 (年度) 2019-07-17 – 2023-03-31
キーワード未利用バイオマス利用 / 廃カニ殻 / ナノファイバー / 有機農業 / 植物 / 土壌 / 病害抵抗性誘導 / 生育促進
研究実績の概要

現在、加工後の廃カニ殻はその豊富な資源量に見合った産業利用がほとんどされておらず、廃棄物として焼却処分されているのが現状である。近年、土壌改良資材として有機農業でも利用されている廃カニ殻の土壌施用で生じる肥料効果と病害抵抗性の誘導能が、物理的な粉砕であるナノファイバー化によって増強されることを発見した本研究では有機農業で生産性向上可能なナノファイバー化技術を用いた廃カニ殼の有効利用技術の開発を最終的な目標とし、ナノファイバー化による廃カニ殻の機能向上とカニ殻による土壌改良に貢献する成分の同定と施用効果を生ずるメカニズムならびに土壌施用に最適なカニ殻由来キチンナノファイバー複合体の形状を明らかにすることを目的に研究を実施した。
本研究での最終目標である「有機農業で生産性向上可能なナノファイバー化技術を用いた廃カニ殼の有効利用技術の開発」を達成するために明らかにする3つの項目のうち、“土壌施用に最適なカニ殻由来CNF複合体の形状の決定”については、CNF(複合体)の機能を発揮するには水分散液の形状が適していることを明らかにすることができた。また、研究期間全体を通じて「カニ殻由来CNF複合体の土壌施用による植物・土壌環境への影響評価」を当初予定していたトマトだけでなくコマツナやイネを用いて実施した結果、“ナノファイバー化による廃カニ殻の機能向上”と“カニ殻による土壌改良に貢献する成分の同定と施用効果を生ずるメカニズム”に関する新たな知見が得られた。具体的には、これまでの知見と異なり放線菌を含めた細菌の土壌菌叢に対するカニ殻を構成する成分の影響は乏しいこと、真菌叢への影響が顕著であること、ならびにキチンだけでなく、それ以外の構成成分による影響も大きいことが明らかとなった。また土壌微生物の有無や施用方法がCNF複合体の施用効果に大きく影響することも明らかになった。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Effects of chitin nanofiber application on plant growth and its differences by soil type2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuneyoshi Endo、Yuzuki Inoue、Shun Kato、Hironori Kaminaka、Shinsuke Ifuku
    • 雑誌名

      Asian Journal of Agriculture and Rural Development

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chitin-induced systemic disease resistance in rice requires both OsCERK1 and OsCEBiP and is mediated via perturbation of cell-wall biogenesis in leaves2022

    • 著者名/発表者名
      Takagi Momoko、Hotamori Kei、Naito Keigo、Matsukawa Sumire、Egusa Mayumi、Nishizawa Yoko、Kanno Yuri、Seo Mitsunori、Ifuku Shinsuke、Mine Akira、Kaminaka Hironori
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 13 ページ: 1064628

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.1064628

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Disease resistance and growth promotion activities of chitin/cellulose nanofiber from spent mushroom substrate to plant2022

    • 著者名/発表者名
      Li Hujun、Yoshida Saori、Mitani Naofumi、Egusa Mayumi、Takagi Momoko、Izawa Hironori、Matsumoto Teruyuki、Kaminaka Hironori、Ifuku Shinsuke
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 284 ページ: 119233~119233

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2022.119233

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Utilization of the unused resources using nanofibrillation technology in agriculture and its future perspectives2022

    • 著者名/発表者名
      Takagi Momoko、Kaminaka Hironori
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Pesticide Science

      巻: 47 ページ: 56~59

    • DOI

      10.1584/jpestics.W22-23

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノファイバー化技術を用いた未利用資源の農業分野での利活用2022

    • 著者名/発表者名
      上中弘典
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 71 ページ: 67~68

  • [学会発表] 銅ナノ粒子/キチンナノファイバー複合体の作製と植物病害防除に関する機能評価2023

    • 著者名/発表者名
      江草真由美,渡部舜規,李虎軍,伊福伸介,上中弘典
    • 学会等名
      令和5年度日本植物病理学会大会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおいてキチンによる全身誘導抵抗性は細胞壁の機能を介して発現する2022

    • 著者名/発表者名
      山縣陽咲子,大澤薫,高木桃子,峯彰,伊福伸介,上中弘典
    • 学会等名
      第31回植物微生物研究会
  • [学会発表] 銅ナノ粒子複合化キチンナノファイバーの調製と植物病害防除に関する機能評価2022

    • 著者名/発表者名
      江草真由美,渡部舜規,李虎軍,伊福伸介,上中弘典
    • 学会等名
      令和4年度日本植物病理学会関西部会
  • [学会発表] 大学発ベンチャーによる「カニ殻でみんなを笑顔に」するプロジェクト2022

    • 著者名/発表者名
      伊福伸介
    • 学会等名
      2022年 繊維学会秋季研究発表会
    • 招待講演
  • [学会発表] Chitin nanofiber: various biological functions of the new material from crab shells and its practical application2022

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke Ifuku
    • 学会等名
      The Advanced Materials World Congress
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] バイオマス材料の開発と応用2023

    • 著者名/発表者名
      伊福 伸介
    • 総ページ数
      558
    • 出版者
      技術情報協会
  • [図書] 高分子材料の事典2022

    • 著者名/発表者名
      伊福 伸介
    • 総ページ数
      630
    • 出版者
      朝倉書店

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公開日: 2023-12-25  

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