JP2020039266A - サフランの栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水耕栽培に適し、かつ、薬効成分であるクロシンの収量を増加させることができるサフランの栽培方法を提供する。【解決手段】室温および光照射の管理が可能な室内での水耕栽培によるサフランの栽培方法において、花芽形成処理を行ったサフランの球茎に養液供給を行いながら、室温を１７℃に維持しつつ、明期８時間とし暗期を１６時間とする明暗周期で光照射を行ってサフランを開花させる。これにより、開花期に栄養成長を行う器官が健全に成長し、貯蔵養分に加えて光合成により生産した代謝産物が柱頭乾物重を増大させ、柱頭の収量（クロシンの収量）増が図られる。【選択図】 図１

Description

この発明はサフランの栽培方法に関し、より詳細には、水耕栽培によるサフランの栽培方法に関する。

アヤメ科のサフラン（Crocus sativus）は、雌しべ（花柱および柱頭）を乾燥させたものが生薬として利用される。具体的には、柱頭の主成分である赤色のカロテノイド色素の一種であるクロシン(crocin)に薬効が認められている。

サフランの栽培は、降雨量の少ない海外では露地栽培（球茎を土中に定植した状態で、開花から子球形成までを行う栽培方法）によるのが一般的であるが、露地栽培は天候による収穫量の変動が大きいことから、わが国では室内栽培が主流となっている。

わが国（特に、わが国のサフランの生産量の９０％以上を占める大分県竹田市）における室内栽培は、室内で開花させた後に球茎を土中に植え付け、葉が枯れた後に、土中で成長させた球茎を掘り上げる方式であり、一般に竹田式と称されている。この竹田式では、乾燥させて１ヶ月程度保存した球茎を薄暗い湿気のある室内に並べ、水を与えることなく２ヶ月半程度保存することによって球茎を開花させている（たとえば、非特許文献１参照）。

そして、竹田式で収穫される柱頭には乾燥重量で約１５％のクロシンが含有されており、露地栽培で収穫されるサフランに比べてクロシンを多く含んでいることが知られている。

大分県農業協同組合竹田事業部のホームページ（http://www.ja-oitamidori.jp/sahuran/）

しかしながら、露地栽培、室内栽培いずれの場合も雌しべの収穫は年１回に限られている。しかも、１ｋｇの乾燥柱頭を得るためには凡そ３万から７万個の球茎が必要とされることから、露地栽培、室内栽培では１年のうちに多くの雌しべを収穫するのが困難であった。

そのため、１年のうちに複数回収穫可能な水耕栽培によるサフランの栽培方法の確立が求められるとともに、１回の収穫で薬効成分であるクロシンの収量を最大化させることが強く求められている。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、水耕栽培に適し、かつ、薬効成分であるクロシンの収量を増加させることができるサフランの栽培方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るサフランの栽培方法は、室温および光照射の管理が可能な室内での水耕栽培によるサフランの栽培方法において、花芽形成処理を行ったサフランの球茎に養液供給を行いながら、室温を所定温度に維持しつつ、所定の明暗周期で光照射を行ってサフランを開花させることを特徴とする。

そして、その好適な実施態様として、上記所定温度は、上記球茎に対して光照射を行う明期および光照射を停止した暗期の双方ともに１７℃であることを特徴とする。

また、他の好適な実施態様として、上記光照射の明暗周期は、明期を８時間とし、暗期を１６時間とすることを特徴とする。

本発明によれば、花芽形成処理を行ったサフランの球茎に養液供給を行いながら、室温を所定温度に維持しつつ、所定の明暗周期で光照射を行ってサフランを開花させるので、開花期に栄養成長を行う器官が健全に成長し、貯蔵養分に加えて光合成により生産した代謝産物が柱頭乾物重増大に寄与する。そのため、１花あたりの柱頭乾物重、つまり柱頭の収量（つまりはクロシンの収量）増を図ることができる。

また、室内での水耕栽培により栽培できるので、年間の任意の時期にサフランの花を収穫することができ、サフランのめしべを１年中供給することができる。

開花期における球茎への光照射の有無と、水耕栽培による養液供給の有無とに応じて設けた４試験区ごとの柱頭クロシン含量の算出結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
上述したように、わが国におけるサフランの室内栽培では、光も水も与えない状態で球茎を開花させていることから、サフランの球茎は水のない暗黒条件下でも開花することは知られている。しかし、球茎への水分供給の有無や光の照射の有無がクロシンの収量にどのような影響を与えるかについてはまったく知られていない。

そこで、本願の発明者らは、開花期における光照射の有無と養液供給の有無とがクロシン収量にどのような影響を与えるかを明らかにすべく、以下の実験を行った。

Ａ：供試作物について
実験に用いた試供作物は以下のとおりである。
供試作物には、２０１７年大分県竹田市産のサフラン(Crocus sativusL.)球茎を使用した。具体的には、２０１７年の５月１０日に収穫され、２０１７年５月１８日に兵庫県神戸市にある発明者の研究室に到着した球茎を用いた。到着した球茎は、病害予防のため、殺菌剤であるＧＦベンレート水和剤(住友化学株式会社製)を蒸留水で１００倍希釈し、展着剤であるダイン(住友化学株式会社製)を添加した溶液に浸漬させた。

殺菌剤への浸漬処理を施した球茎は、恒温器(パナソニックヘルスケア株式会社製の冷凍機付インキュベーターMIR-154)内で花芽形成処理を施した。花芽形成処理は、２０１７年５月１９日から９月４日までの間、下記の表１に示した環境条件で実施した。すなわち、花芽形成に適した室温（本実験では２５℃）に保ちながら、花芽が形成されるまでの間（本実験では１０８日間）、球茎をインキュベーター内に保管した。

定植球茎は、球茎重量および主芽数を指標として１試験区１６個の球茎を選抜した。外皮を除去し、球茎の重量と主芽数を測定した。球茎重量は、サフランの開花指標として使用されており、２０ｇ以上でほぼ１００％開花すると報告されていることから、各試験区で使用する球茎の平均重量を２３ｇ以上とし、開花方法の違いが成長および開花に及ぼす影響を試験区間で厳密に比較できるようにした。

各栽培容器および各試験区間の球茎重量に対してＳ法の多重比較を行い、有意水準５％で有意差がないようにした。また、球茎重量を揃えたとしても、主芽数の違いにより正確に開花結果を比較できない可能性が考えられため試験区間で主芽数を統一した。１試験区の１６個の球茎のうち、主芽が２つの球茎を１４個、主芽が３つの球茎を２個定植することにした。

Ｂ：試験区について
試験区としては、開花期の光照射の有無と、水耕栽培による養液供給の有無とに応じて４試験区を設定した。なお、以下の説明では、便宜上、光照射の有無を「光○」および「光×」と表記し、養液供給の有無を「水○」および「水×」と表記することがある。よって、上記４試験区は、光○水○、光○水×、光×水○および光×水×の試験区で構成される。

Ｃ：栽培方法について
栽培実験は、発明者らの研究室内の育成チャンバー内で水耕栽培により実施した。育成チャンバーには、人工気象器（株式会社日本医化器械製作所製のLPH-410SPC)を２台使用した。光源には、蛍光灯(日本電気株式会社製のFHF32EX-N-HX-S、同社製のFL20SEX-N-HG)を使用した。

また、水耕栽培の方式は湛液型水耕を採用し、週に１度養液の全量を交換した。

水耕栽培の養液には、逆浸透水５ＬにＯＡＴアグリオ株式会社製のＯＡＴハウス１号を３．７５ｇおよびＯＡＴハウス２号を２．５０ｇ加えて作成した養液（Ａ処方）を使用した。また、養液内の溶存酸素濃度が低下しないようにするため、エアポンプでバブリングを行った。

養液を入れた栽培容器の上に栽培用プレートを置いた。栽培容器には三甲株式会社製の青色コンテナ（サンボックス＃７，４４０ｍｍ×２７８ｍｍ×７５ｍｍ）を使用し、栽培用プレートには開口穴を８個空けた黒色アクリル板を使用した。そして、栽培用プレートの開口穴には硬質ポリポット黒（口径７５ｍｍ)を固定した。

栽培期間中は、育成チャンバー内の室温および湿度、養液温度、養液ＥＣ、養液ｐＨおよびＣＯ２濃度を６０秒毎に経時計測した。

開花実験を行う前には光量子束密度計で育成チャンバー内の光量子束密度を測定した。光量子束密度の測定にあたっては、光量を安定させるために、蛍光灯を新品に交換してから１００時間連続点灯後に球茎定植位置の光量測定を行った。各栽培容器間の光量子束密度に対してＳ法の多重比較を行い、有意水準５％で有意差がないようにした。

花芽形成処理が終了した２０１７年９月４日に、下記の表２に示した開花期の環境条件に設定し、球茎を定植した。すなわち、４試験区とも室温を１７℃（明期と暗期がある場合は双方とも１７℃）、湿度を８５％ＲＨ、ＣＯ２濃度を４００ｐｐｍ、明暗周期を明期８時間・暗期１６時間、光量子束密度を１９７．１±１４．５μｍｏｌｓ-1 ｍ-2とした。

球茎の発根を促すために、定植から２週目までは球茎の１／３程度が水に浸かるように水位を調整した。１週目は逆浸透水、２週目は養液で栽培した。３週目以降は根のみが養液に浸かるようにした。なお、栽培中は腋芽を除去しなかった。

開花は１０月１６日に開始し、１１月５日に終了した。花は午前中に収穫した。栽培終了の判断は最後の１花を収穫した翌週とし、各試験区で統一した。全試験区１１月９日に栽培終了と判断した。

Ｄ：測定項目
Ｉ．開花数および柱頭乾物重
開花時には、開花数、花生体重(花弁、雄しべ、雌しべを含む)、花弁生体重、雄しべ生体重、柱頭生体重および柱頭乾物重を測定した。採花した花の花生体重を測定した後、花を花弁、雄しべおよび柱頭にピンセットで分離し、各生体重を測定した。柱頭は３つに分岐している部分をはさみで切断した。そして、恒温乾燥器(エスペックミック株式会社製，LC-123)で柱頭を６０℃で６時間乾燥させ、柱頭乾物重を測定した。花弁、雄しべおよび乾燥柱頭は−２０℃の冷凍機(日本フリーザー株式会社製，KGT-4056HC)で保存した。また、保存中にクロシンが分解されることを防ぐため、遮光した容器内にシリカゲルとともに密閉して保存した。

ＩＩ．クロシン濃度
（１）クロシン濃度測定方法
日本薬局方に準拠し、柱頭クロシン濃度の測定を行った。
乾燥柱頭をデシケータ内で２４時間乾燥させた後、乳鉢と乳棒を使用して粒度が均一になるようにすり潰し、乾燥粉末試料を作成した。乾燥粉末試料を電子天秤にて０．１０００ｇを量りとり２００ｍＬメスフラスコに移した。

光によってクロシンが酸化されることを防ぐために、メスフラスコをアルミホイルで包み遮光した。メスフラスコに７０℃の温湯１５０ｍＬ添加し、パラフィルムで密閉し、恒温振とう器にて１２０ｒｐｍで７０℃で振とうした。温湯を添加してから３０分後に振とうを終了し、流水で１０分間冷却した。抽出液をろ紙(ADVANTEC，No.131)を使用してろ過した後、ろ液１ｍＬを１０ｍＬメスフラスコに移し、蒸留水で１０ｍＬに定容し、これを試料溶液とした。

また、標準溶液の作成には標準物質であるカルバゾクロムスルホン酸ナトリウム三水和物を使用した。標準物質を電子天秤にて０．０９８０ｇ量りとり１００ｍＬメスフラスコへ移し、蒸留水で１００ｍＬに定容した。この溶液を５ｍＬを１００ｍＬメスフラスコに移し、蒸留水で１００ｍＬに定容し、これを標準溶液とした。紫外可視分光光度計を用いて波長４３８ｎｍにおける試料溶液および標準溶液の吸光度を測定した。ちなみに、日本薬局方では、試料溶液の吸光度が標準溶液の吸光度より高ければ、医薬品として認められる。

（２）サンプル数の設定
上記（１）の測定方法では、１サンプルを作成するためには１２個から１５個の花が必要であった。また、１球茎から得られる花の数は３個から４個であった。このため、１サンプルを作成するために４球茎が必要であった。一試験区に１６球茎を定植したため、各試験区のクロシン濃度測定に供試可能なサンプル数は４であった。

（３）一花あたりの柱頭クロシン含量算出方法
本実験ではクロシンの標品を使用してクロシン濃度を推定する検量線の作成を行っていないが、波長４３８ｎｍにおける吸光度とクロシン濃度には直線関係があると仮定し、４３８ｎｍの吸光度を柱頭乾物重０．１００ｇあたりの濃度と定義した。柱頭について量と質の２つの側面を総合して評価するため、柱頭の乾物重とクロシン濃度を掛け合わせた、一花あたりの柱頭クロシン含量を以下の数式１で算出した。

但し、Ｗcrosin：一花あたりの柱頭クロシン含量（-）、Ａcrosin：クロシン濃度（-）、Ｗstigma：一花あたりの柱頭乾物重（ｇ）

Ｅ：実験結果
Ｉ．開花数および柱頭乾物重
各試験区の球茎あたりの開花数、一花あたりの柱頭乾物重および合計柱頭乾物重量の測定結果を以下の表３に示す。

表３に示すように、開花数は各試験区で有意差は無かった。この結果から、開花期の光照射や水耕栽培による養液供給は開花数の増加には寄与せず、母球の球茎重量と花芽の有無によって開花数が決定されることが明らかとなった。球茎重量や花芽数は子球育成条件によって大きく影響されると考えられるため、開花数を増加させるためには開花期の環境条件ではなく、子球育成の条件の最適化を進める必要があると示唆された。

一方で、柱頭乾物重は、表３に示すように。光○水○の場合は９．７ｍｇとなり、８．０〜８．３ｍｇであった他の試験区よりも有意に増加した。この結果からは、開花期の光照射かつ水耕栽培による養液供給は栄養成長を行うための葉や根などの器官を健全に成長させ、球茎内貯蔵養分に加えて新たに柱頭乾物重を増加させるための代謝産物を生産することが可能であったと考えられた。なお、柱頭乾物重に関し、厚生省薬務局監修の「薬用植物 栽培と品質評価 part４（薬事日報社）」によれば、露地栽培での１花あたりの柱頭乾物重は４．０〜７．５ｍｇであることから、本実験における光〇水〇の柱頭乾物重９．７ｍｇは、柱頭の収量の点で極めて優位性があることが判明した。

ＩＩ．クロシン濃度
試料溶液および標準溶液の吸光度測定結果を以下の表４に示す。

表４に示すように、各試験区の試料溶液の吸光度は標準溶液の吸光度よりも有意に大きかった(ウィルコクスン検定、ｐ＜０．０５)。したがって、全試験区で日本薬局方が定める医薬品の基準を満たすことを確認できた。

また、試料溶液の吸光度は、光×水×が光×水○よりも有意に増加した（Ｓ法による多重比較、ｐ＜０．０５）。光×水×は、他の試験区と比較してクロシン濃度が高い傾向が確認された。これは、室内で光も水も与えない特殊な方法（いわゆる竹田式）でサフランを開花させている大分県竹田市でも報告されている現象である。竹田市の栽培方法で収穫された柱頭は乾燥重量で約１５％のクロシンを含有し、他地域の柱頭に比べ高濃度であることが報告されている。

本実験において光×水×のクロシン濃度の増加は、クロシンの生合成時に球茎内貯蔵養分を根や葉などの栄養成長器官ではなく、クロシンの生合成に集中して供給していたことが原因であると考えられる。

光○水○、光○水×および光×水○でクロシン濃度が減少した原因は、定植初期に球茎内の貯蔵養分をクロシンの生合成ではなく、根やシュートの成長に供給しなければならなかったからであると示唆された。特に光×水○で有意に減少した原因は根やシュートが定植初期から急激に徒長したからであると考えられた。

ＩＩＩ．最適開花方法の検討
最終的なクロシンの収量は開花数と柱頭乾物重およびクロシン濃度により決定する。開花数は開花条件によって差が無く、球茎重量や花芽数に起因することが明らかとなった。

一方で、柱頭乾物重およびクロシン濃度は開花条件によって差が生じた。そのため、最適な開花方法の検討は柱頭の量と質の両側面を捉えた柱頭の含量で評価した。柱頭クロシン含量の算出結果を図１に示す。

柱頭クロシン含量は光○水○と光×水×が、光○水×と光×水○よりも有意に増加した(Ｓ法による多重比較、p＜0.05)。開花数には差がなかったため、光○水○および光×水×の２つの開花方法が適しており、特に１花あたりのクロシン含量の点からは光〇水〇が最適であると考えられる。

光○水○は、新たな光合成産物の生産が柱頭乾物重の増大に寄与したと考えられた。また、柱頭クロシン含量では、光×水×と比べ大きな差は無かったが、栄養成長を促進することができれば、光○水○で柱頭クロシン含量を増加させることが可能である。

一方で、光×水×の開花方法は光も養液も使用しないため、光○水○よりもコストの面で優れている。根の絡まりなどを考慮する必要がないため、球茎を密植することが可能であり、サフランの栽培で最も手間がかかる作業である花の収穫にも適している。しかし、光×水×では子球を肥大させるための栄養成長器官を開花後に発達させる必要があり、子球育成に時間がかかることで栽培期間が長期化すると考えられる。

このように、光○水○と光×水×には長所と短所があるが、次世代の子球育成を見据えた開花方法としては光○水○が適していることが判明した。

なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。

たとえば、上述した実施形態では、サフランの栽培実験を株式会社日本医化器械製作所の人工気象器ＬＰＨ−４１０ＳＰＣで行った場合を示したが、他の人工気象器や水耕栽培用に温度および明暗周期等の管理（制御）が可能な室内であれば本発明は適用可能である。

Claims (3)

1. 室温および光照射の管理が可能な室内での水耕栽培によるサフランの栽培方法において、
   花芽形成処理を行ったサフランの球茎に養液供給を行いながら、室温を所定温度に維持しつつ、所定の明暗周期で光照射を行ってサフランを開花させる
   ことを特徴とするサフランの栽培方法。
2. 前記所定温度は、前記球茎に対して光照射を行う明期および光照射を停止した暗期の双方ともに１７℃であることを特徴とする請求項１に記載のサフランの栽培方法。
3. 前記光照射の明暗周期は、明期を８時間とし、暗期を１６時間とすることを特徴とする請求項１または２に記載のサフランの栽培方法。
   

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