研究課題/領域番号 |
20H00423
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研究機関 | 大阪府立大学 |
研究代表者 |
福田 弘和 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90405358)
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研究分担者 |
高山 弘太郎 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40380266)
峰野 博史 静岡大学, 情報学部, 教授 (40359740)
永野 惇 龍谷大学, 農学部, 准教授 (00619877)
谷垣 悠介 県立広島大学, 生物資源科学部, 講師 (80757154)
森 直哉 玉川大学, 学術研究所, 助教 (40804050)
徳田 功 立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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キーワード | 植物工場 / オミクス / 不安定性 / 栽培環境最適化 / フェノタイピング |
研究実績の概要 |
植物生産システムの高度自動化における生体内のノイズ増幅・不安定性を解明し、自動制御における安定性の確立を目指した。本研究は、(A)新規技術の確立(ノンパラメトリック栽培環境最適化による不安定性の低減技術)、(B)数理・情報学的基盤の確立(多重周期性と不安定性の数理モデル)、(C)生理学的機序の解明(生育不安定性の生理学的機序解明)、の3つの項目から構成される。 2021年度の実績は次の通りである。(A)人工光植物工場(レタス日産6000株)における改良型の生産フロー数理モデルに、概日リズムの撹乱による生育不安定性理論を組込むための理論考察(cooperative field理論)を行った。特に、下記の学術的「問い」の解決を目指し理論構築を行った。①植物の生育は、ノンパラメトリックな撹乱により、なぜ不安定化するのか?②時系列生育データの基準となる「多重周期性」はどのように定式化されるべきか?③実際の生産現場において、どの程度、生育不安定が生じているのか?④生育不安定性を低減できる「ノンパラメトリック栽培環境最適化」とは何か? また、(B)レタス植物工場における2時間毎28日間分の時系列RNA-Seq解析を行った。(C)ストレス関連遺伝子群の動態解析として、レタス時系列RNA-Seq解析を行い、オントロジー解析よる機能同定を行った(継続中)。ROS(H2O2)解析により、ストレスの強度を定量化した(論文投稿準備中)。抗酸化酵素活性(SOD, APX, CAT)、抗酸化物質(AsA, GSH〔GSSG〕)、脂質酸化のストレスマーカー(MDA)を定量化するための基礎準備を行った(継続中)。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
2020年度に、「概日時計の応答性に関する基本理論」を新規に開発することに成功し、Nature Communicationsに掲載され、同誌のEditor’s highlightの一つとして特集されている(新聞報道2件)。今年度は、この基本理論から、当初は想定していなかった「革新的な技術基盤」の着想を得た(特許出願のため詳細未記載)。さらに、数理モデル解析ならびに数値シミュレーションにより、本着想が理論的に妥当であることを実証することに成功しているため。
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今後の研究の推進方策 |
進捗状況は大変良好であるため、当初計画に基づいて研究を行う。
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