JP2007202471A

JP2007202471A - コケの生産方法

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Publication number: JP2007202471A
Application number: JP2006025238A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Murase; 治比古村瀬
Original assignee: HERO KK
Current assignee: HERO KK
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】コケを効率よく大量生産する方法を提供するところにある。
【解決手段】養液中でコケを高密度培養する方法であって、赤色ＬＥＤと蛍光灯を同時に照射し、前記赤色ＬＥＤと前記蛍光灯の光強度（ＰＰＦＤ）の比が１：３から３：１であり、前記赤色ＬＥＤの波長が６００から７００ｎｍであり、かつ前記蛍光灯が３波長型昼色蛍光灯であり、前記赤色ＬＥＤと前記蛍光灯の光強度（ＰＰＦＤ）の合計が２００μmol m^-2s^-1以上である。
【選択図】図６

Description

本発明は、二酸化炭素固定化資材（二酸化炭素削減資材）、緑化資材として好適なコケを大量高速に生産することができるコケの生産方法に関する。

通常、コケは主に園芸素材として人為的に自然環境下で栽培されている。それはコケに対する需要が比較的小規模であり、自然環境下での栽培で十分需要に対応できていたからである。現在の技術では生育が遅いため２〜３年の長い期間をかけて生産されている。
コケは特殊な生育環境を好むため栽培地として利用できるわずかな場所で栽培されている。従って、従来は、コケの生産過程で一部は造園用生ゴケとして、また一部は裁断乾燥してコケ種として出荷されているにすぎない。

一方、コケは、二酸化炭素固定化、緑化用の植物資材として注目を浴び始めている。緑化植物として従来から利用されている草花や木々とは異なり、コケは気候変動に強く、生育のために土壌を必要とせず、軽量であり、またコケの生命を維持するための散水、施肥などのメンテナンスが殆ど不要であるため緑化植物として非常に好ましい植物であるからである。コケの緑化植物としての使用形態として、例えば建物の屋上、壁面、道路側壁、河川の護岸面等にはコケをマット状にしたコケマットを被覆、固定して施工されることが行われつつある。コケマットとは所謂芝生マットのようにコケが群生したマット状のものであって、通常施工等の取り扱い上４０〜６０ｃｍ角の略正方形状にコケが絡まりマットの上面にコケの芽（穂状のもの）が伸び揃ったものをいう。

コケマットを製造するには大量のコケが必要であるが、コケの生産技術は未だ確立されていないのが実情である。特に、乾燥にも強く、ビルの壁面など無機質基板でも育つスナゴケは、その意味では緑化植物として好適であるが、自然環境では年間の平均生育速度がきわめて遅い為、大量栽培が必要な緑化植物として用いることは容易でなかった。

従来、緑化植物としてコケを用いる技術が提案されている（特許文献１）。同特許文献１には、野山等に自生するコケの自生種から配偶体を採取して、これを多次栽培する方法、或いはコケ植物の細胞を増殖させる培地を用いて培養する方法などが提案されている（同特許文献第４頁第７欄第２９行〜同頁第８欄第２０行）。

特許２８６３９８７号

これらの技術はいずれも手間も時間もかかるもので、コケを量産し、安定的に供給できる技術を必ずしも提供するものではない。そこで、これらのニーズに応えコケの量産化を実現すべく、コケ生産の基となるコケ稚苗を人工的に環境制御された培養槽の中で大量に培養する技術が、本願発明者らにより開発された。
特開２００５−２５３４５６

しかし、上記発明はコケの稚苗を大量生産する方法であることから、コケマット等の製品に利用できる更に成長したコケを大量に生産する方法を確立する必要がある。

本発明の課題は、コケを効率よく大量生産する方法を提供することである。

培養液中でコケ稚苗を効率的に培養するには、コケの生産効率はコケの培養密度に比例するため、高密度培養することが望ましい。そこで培養液中での高密度培養の条件の検討を行ったところ、培養槽内のコケ密度を高くすると培養系の透明度が低下し、培養槽の外に設置した光源からの光が遮断され、光合成に必要な光がコケ体、特に培養槽の中心部にあるコケ体まで届いていないことが判明した（図１）。このままの状態で培養を続けると、コケの成長に従って成長速度が急激に低下するという実用上の不具合が生じることとなる。

これらの問題点を解消するためには、コケの葉緑素に入射する光量子の数を一定以上に保つことで光合成を促進させることが必要である。透明度の低い高密度培養系でそれを実現するために、本発明者らは葉緑素の吸収のピークである６００〜７００ｎｍの波長を有する赤色ＬＥＤ(発光ダイオード)などの光源を用いることとした。図２に蛍光灯を照射したときの光合成速度の測定値を、図３に赤色ＬＥＤを照射したときの光合成速度の測定値を示す。これらの図からも明らかなように同じ光強度の場合、蛍光灯に比べ、赤色ＬＥＤの方が明らかに光合成量が多い。そこで、赤色ＬＥＤを従来の光源（白色昼光灯）と併用して、光合成速度を一定値以上に保つための効果的な条件を検討し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本請求項１の発明は、培養装置の培養槽内でコケを生育させて生産する方法であって、前記コケに、赤色ＬＥＤを含む光を同時に照射することを特徴とするコケの生産方法である。本請求項２の発明は、培養装置の培養槽内に充填した養液中でコケを生育させて生産する方法であって、前記養液中のコケに、赤色ＬＥＤと蛍光灯を同時に照射することを特徴とするコケの生産方法である。
本請求項３の発明は、前記赤色ＬＥＤと前記蛍光灯の光強度（ＰＰＦＤ）の比が１：３から３：１であることを特徴とする請求項１又は２記載のコケの生産方法である。
本請求項４の発明は、前記赤色ＬＥＤの波長が６００から７００ｎｍであり、かつ前記蛍光灯が３波長型昼色蛍光灯であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載のコケの生産方法である。
本請求項５の発明は、前記赤色ＬＥＤと前記蛍光灯の光強度（ＰＰＦＤ）の合計が２００μmol m^-2s^-1以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載のコケの生産方法である。

本請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの項に記載のコケの生産方法に用いる赤色ＬＥＤと蛍光灯を備えた培養槽である。
本請求項７の発明は、前記赤色ＬＥＤが防水型両面発光ＬＥＤであることを特徴とする請求項６記載の培養槽である。
本請求項８の発明は、前記防水型両面発光ＬＥＤが槽内部に配置されていることを特徴とする請求項７記載の培養槽である。
本請求項９の発明は、前記赤色ＬＥＤと前記蛍光灯の光強度（ＰＰＦＤ）の比が１：１であり、かつ光強度（ＰＰＦＤ）の合計が２００μmol m^-2s^-1以上であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかの項に記載の培養槽である。

本発明のコケ生産方法及びその方法に用いる培養槽により、培養槽内でのコケを高密度培養することができる。すなわち、コケの大量生産が可能となり、二酸化炭素削減資材、緑化資材に適したコケ資材を安定して供給することができる。

本発明を完成させる過程においては、光合成がいかに効率よく行われているかを検討することが最重要である。したがって、検討に必要な光合成速度の測定は、以下の試験方法により行った。

図４に実験装置の概要を示す。開放系システムの光合成蒸散測定装置（LI−6400P、Li-cor社）を用いた。サンプル・ラインとリファレンス・ラインの二つの経路に空気を流し、サンプル・ライン上で、赤外線ガス分析計（Infra-Red Gas Analyzer:IRGA、Li-cor社）の前段に、スナゴケを入れるアクリル製の円形のチャンバー（面積153 cm²、高さ5.25 cm）をつなぎ、リファレンス・ラインはLI−6400Pから直接IRGAへつないだ。LI−6400Pには、乾燥剤（ドライアライト）とCO_２吸収剤（ソーダライム）が入った二つのボトルがあり、吸気された空気はこの二つのボトルを通り、サンプル・ラインとリファレンス・ラインへと送られる。実験材料には、約1.5 cm長の湿潤状態にした縦8.5 cm、横6.1 cm、面積51.85 cm²のマット状のスナゴケを用いた。
室内における測定であるため、測定者の呼吸によるCO_２濃度の変化を避けるべく、空気は屋外から吸気した。環境条件は、CO_２濃度を370 μmol mol^-1、流す空気の湿度を10 ％、流量を500 μmol s^-1に設定し、その温度は25℃前後ランプの照射を含む40分間の測定を行った。

（光源）
本発明では、赤色ＬＥＤと蛍光灯を同時に用いる。ＬＥＤについては、赤色のほか、緑色、青色のものについても試験を行ったところ（図５に示す試験結果参照）、赤色ＬＥＤが最もステップ応答性がよく、また安定してからも光合成速度が速いことが確認された。また、赤色に他の色を混合しても、赤色以上の効果はみられなかった。赤色ＬＥＤは、葉緑素の吸収のピークである６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長であることが必要であり、最も好ましい波長は、６６０ｎｍである。蛍光灯は、昼光色、昼白色、電球色、白色、暖色等を用いることができるが、光合成に重要な赤色と青色の波長を有する三波長型昼色蛍光灯を用いるのが好ましい。
また、合計２００μmol m^-2s^-1以上の光強度が必要である。２００μmol m^-2s^-1未満の光強度の場合は、光合成が阻害されるからである。

赤色ＬＥＤと蛍光灯の光強度（ＰＰＦＤ）の比は任意に選ぶことができるが、１：３〜３：１であることが好ましく、１：１であることが最も好ましい。図６に示すように、赤色ＬＥＤの割合が２５％（図６のＸ軸１５０：５０）未満の場合は、光合成速度が蛍光灯のみ（図６のＸ軸１００：０）の場合と比較して効果が小さく、赤色ＬＥＤを用いるメリットが認めらず、また赤色ＬＥＤの割合が７５％（図６のＸ軸５０：１５０）を越えた場合、ほとんど赤色ＬＥＤのみ（図６のＸ軸０：２００）の場合と同等の効果しか得られないため、コストの高い赤色ＬＥＤの割合を増やすメリットが認められないからである。

光源は、一定周期で明暗期を繰り返すことができるように、点滅を制御できることが好ましい。人工的に制御することで、コケの光合成と代謝のバランスを最適にすることができ、生産効率の向上につながるからである。

赤色ＬＥＤは、培養槽の外側から照射することも出来るが、光源とコケの距離を短くすることで光合成が促進されることから、培養槽内に赤色ＬＥＤを配置し、コケ体に接近させることが望ましい。その際、赤色ＬＥＤは養液中に配置することとなるので、防水型両面発光ＬＥＤである必要がある。また、配置された赤色ＬＥＤで養液の流れが遮断されることを避けるために、例えば赤色ＬＥＤを１０ｃｍ×１０ｃｍ程度の小片とし、複数設置することが光合成の促進にも効率的である。養液の流れはコケの生育に必要な気体交換に重要な役割を有するからである。また、ＬＥＤを小片とすることは、ＬＥＤの表面を覆うプラスチックがひずむことを防止するメリットもある。

（コケ）
本発明に使用されるコケとしては特に限定されない。例えば、セン類においては、スナゴケ、ハイスナゴケ、エゾスナゴケ、シモフリゴケ、クロカワキゴケ、キスナゴケ、ヒメスナゴケ、ミヤマスナゴケ、ナガエノスナゴケ、チョウセンスナゴケ、マルバナスナゴケ等のシモフリゴケ属（Rhacomitrium Bird.）、トヤマシノブゴケ、ヒメシノブゴケ、オオシノブゴケ、コバノエゾシノブゴケ、エゾシノブゴケ、アオシノブゴケ、チャボシノブゴケ等のシノブゴケ属（Thuidium B.S.G）、コウヤノマンネングサ、フロウソウ等のコウヤノマンネングサ属（Climacium Web.et Mohr）、カモジゴケ、シッポゴケ、オオシッポゴケ、チャシッポゴケ、チシマシッポゴケ、アオシッポゴケ、ナミシッポゴケ、ナガシッポゴケ、ヒメカモジゴケ、コカモジゴケ、タカネカモジゴケ、フジシッポゴケ、カギカモジゴケ、ナスシッポゴケ等のシッポゴケ属（Dicranum Hedw.）、ハイゴケ、オオベニハイゴケ、ヒメハイゴケ、チチブハイゴケ、フジハイゴケ、ハイヒバゴケ、イトハイゴケ、キノウエノコハイゴケ、キノウエノハイゴケ、ミヤマチリメンゴケ、ハイサワラゴケモドキ、タチヒラゴケモドキ、エゾハイゴケ等のハイゴケ属（Hypnum Hedw.）、ヒノキゴケ、ヒロハヒノキゴケ、ハリヒノキゴケ等のヒノキゴケ属（Rhizogonium Brid.）等を用いることができる。

タイ類においては、ツクシウロコゴケ、ウロコゴケ、オオウロコゴケ、トサカゴケモドキ、マルバソコマメゴケ、アマノウロコゴケ等のウロコゴケ属（Heteroscyphus Schiffn. ）、クラマゴケモドキ、カハルクラマゴケモドキ、トサクラマゴケモドキ、ヒメクラマゴケモドキ、ヤマトクラマゴケモドキ、ナガバクラマゴケモドキ、オオクラマゴケモドキ、ニスビキカヤゴケ、ケクラマゴケモドキ、ホソクラマゴケモドキ等のクラマゴケモドキ属（Porella.L）、ヤマトムチゴケ、ヨシナガムチゴケ、フォウリィムチゴケ、エゾムチゴケ、タマゴバムチゴケ、フタバムチゴケ、サケバムチゴケ、ヤマムチゴケ、ムチゴケ、コムチゴケ、マエバラムチゴケ等のムチゴケ属（Bazzania S.Gray ）等に属するコケを用いることができる。

特に、スナゴケ、ハイスナゴケ、エゾスナゴケなどのスナゴケ（Rhacomitrium Canescens）は、ビルなどへの配置に好適である。このコケは、成長のための土壌も肥料も不要とすることができ、例えばビルの壁面に過剰な負担をかけず、非常に乾燥した状況で生存することができる。自然環境では生育速度がきわめて遅いが、本発明では大量高速でこの種の稚苗も栽培可能である。

（養液）
養液の温度は、０〜６０℃、好ましくは５〜５０℃、更に好ましくは１５〜２５℃である。養液の温度が０℃未満であると、養液が凍るため好ましくない。６０℃を超えると、微生物等の繁殖がし易くなり、コケの成長が遅延するため好ましくない。

養液の肥料濃度は、電気伝導度（ｍＳ／ｃｍ）で０〜１．０、好ましくは０〜０．２であり、低濃度又は肥料を含まない養液が好ましい。肥料としては通常の肥料（例えばハイポネックス）を用いることができる。肥料濃度が１．０（ｍＳ／ｃｍ）を超えると、肥料としては濃すぎる為、コケ稚苗の成長が遅延し易くなるため好ましくない。

養液には植物ホルモンを含むことが好ましい。植物ホルモンにはエチレン、アブシジン酸、オーキシン（インドール酢酸）、サイトカイ二ン（ゼアチン）、ジベレリン（ジベレリン酸）等が上げられるが、植物成長ホルモンが好ましく、中でもオーキシン、サイトカイ二ン、ジベレリンが好ましい。成長促進効果が大きいためジベレリンが最も好ましい。これらは単独で用いられてもよく混合及び／又は併用して用いられてもよい。植物成長ホルモン濃度は、濃いと生理障害を起こすため通常の園芸用に用いる濃度より千倍程度薄くした０．０１〜０．２ｐｐｍが好ましく、より好ましくは０．１ｐｐｍである。

養液は、コケ稚苗の生産1サイクル毎に交換してもよいが、養液を循環させて繰り返し使用することが好ましい。使用を重ねることで養液中に存する共生菌による影響で、コケ稚苗の生育速度が早くなることが認められているからである。

また、養液は曝気攪拌など空気を含む気体を断続的にコケに接触させ攪拌しながら生育させることが重要である。空気などの気体をバブリングして攪拌する方法は曝気攪拌に限定されないが、曝気攪拌が簡便な方法として好ましい。

なお、本発明のかかる培養槽は、温度、光量などの環境調整するためコンピューターによる完全制御型が好ましい。

本発明の方法によれば、コケを効率的に高速大量に生産することができるので、屋上、屋根、壁面緑化などの建設、環境関連分野に対して、コケ植物を二酸化炭素固定化植物、緑化植物として実用化することができる。また、本生産方法によって得られたコケ稚苗は、二酸化炭素固定化植物、緑化植物用途に限らず、園芸用、造園用、薬用等など各種用途に適用できる。

コケ培養密度の培養槽内照度への影響を示す図である（光源：昼色蛍光灯、光強度：２００μｍｏｌｍ^−２ｓ^−１）。スナゴケに白色蛍光灯を照射したときの光強度と光合成速度の関係を示す図である。スナゴケに赤色ＬＥＤを照射したときの光強度と光合成速度の関係を示す図である。光合成速度測定実験装置の概要図である。コケに赤・青・緑のＬＥＤを照射したときのそれぞれの光合成速度を示す図である。白色蛍光灯と赤色ＬＥＤの混合光を照射したときの光合成速度との関係を示す図である。

Claims

培養装置の培養槽内でコケを生育させて生産する方法であって、
前記コケに、赤色ＬＥＤを含む光を同時に照射することを特徴とするコケの生産方法。
培養装置の培養槽内に充填した養液中でコケを生育させて生産する方法であって、
前記養液中のコケに、赤色ＬＥＤと蛍光灯を同時に照射することを特徴とするコケの生産方法。
前記赤色ＬＥＤと前記蛍光灯の光強度（ＰＰＦＤ）の比が１：３から３：１であることを特徴とする請求項１又は２記載のコケの生産方法。
前記赤色ＬＥＤの波長が６００から７００ｎｍであり、かつ前記蛍光灯が３波長型昼色蛍光灯であることを特徴とする請求項１乃至３のいずかの項に記載のコケの生産方法。
前記赤色ＬＥＤと前記蛍光灯の光強度（ＰＰＦＤ）の合計が２００μmol m^-2s^-1以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載のコケの生産方法。
請求項１乃至５のいずれかの項に記載のコケの生産方法に用いる赤色ＬＥＤと蛍光灯を備えた培養槽。
培養装置の培養槽内に充填した養液中でコケを生育させて生産する方法に用いる培養槽であって、
前記赤色ＬＥＤが防水型両面発光ＬＥＤであることを特徴とする請求項６記載の培養槽。
前記防水型両面発光ＬＥＤが槽内部に配置されていることを特徴とする請求項７記載の培養槽。
前記赤色ＬＥＤと前記蛍光灯の光強度（ＰＰＦＤ）の比が１：１であり、かつ光強度の合計が２００μmol m^-2s^-1以上であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかの項に記載の培養槽。