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植物生体内においては、その生命活動を維持するために、様々な代謝が行われている。酸素を用いた呼吸代謝は、最も重要な代謝系の一つであるが、呼吸代謝に直結すると考えられる生体内酸素濃度分布に関する情報は極めて限定的である。
そこで本研究では、収穫後の青果物を対象として、低侵襲性の酸素濃度センサを用いた植物生体内の酸素濃度分布モニタリング手法を確立する。また、周囲環境変動条件下における生体内酸素濃度予測手法を検討するとともに、生体内における呼吸関連の遺伝子発現変動（特に嫌気呼吸関連）の予測手法についても検討した。
トマト、レタス、キャベツについて内部酸素濃度分布について調査した結果、その特徴は品目により異なり、トマトは周辺部で低く、中心部で高い傾向を示したが、キャベツではその逆の傾向、レタスは場所に寄らず高い傾向を示した。トマトについて詳細に検討した結果、周囲酸素濃度急減時には10-20分程度で内部酸素濃度がほぼ0％になること、1時間後には終身部において嫌気呼吸関連の遺伝子発現量が増加することが確認された。一方、低酸素下で2時間経過時点においても、中心部の嫌気呼吸関連遺伝子発現量は大気下での周辺部のそれより低かった。すなわち、果実中の酸素濃度測定により、初期の嫌気呼吸の兆候を把握できる可能性が示唆された。本手法は、外部ガス環境変動と代謝変動を直接結びつける重要かつ基礎的な知見であり、本手法を用いることで効果的なCA貯蔵設計、MA包装設計が可能になると期待する。
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