JP2021040550A - ブルーベリーの栽培方法 - Google Patents
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- Cultivation Of Plants (AREA)
Abstract
Description
条件a)赤色光を照射する
条件b)青色光と赤色光と緑色光の混合光を照射する
条件c)青色光を照射する
条件a)赤色光を照射する
条件b)青色光と赤色光と緑色光の混合光を照射する
条件c)青色光を照射する
赤色光は、二次代謝産物の蓄積量に影響を与えることができ、特には、ブルーベリー果実において全アントシアニンの蓄積を促進することができ、全アントシアニン含量を増加させることができる。
赤色光の照射条件下でブルーベリーを栽培すると、例えば、全アントシアニン含量が4.5〜7.5mgCGE/gFWであるブルーベリー果実を収穫することができる。
本発明において、混合光は、青色光、赤色光及び緑色光から構成され、二次代謝産物の蓄積量に影響を与えることができ、特には、ブルーベリー果実において全アントシアニンの蓄積を促進することができ、全アントシアニン含量を増加させることができる。また、混合光は、ブルーベリー果実において可溶性固形物含有量(SSC)を増加させ、滴定酸度(TA)を減少させることができる。青色光と赤色光の混合光では成育が劣るが、緑色光を更に加えた混合光とすることで、樹勢を維持して栽培することができる。
青色光と赤色光と緑色光の混合光の照射条件下でブルーベリーを栽培すると、例えば、全アントシアニン含量が3.0〜8.5mgCGE/gFWであり、SSCが11〜15°Brixであり、TAが0.3〜0.7%であるブルーベリー果実を収穫することができる。
混合光を構成する青色光としては、ピーク波長が420〜480nmの領域内にあることが好ましく、混合光を構成する赤色光としては、ピーク波長が620〜680nmの領域内にあることが好ましく、混合光を構成する緑色光としては、ピーク波長が510〜570nmの領域内にあることが好ましい。また、混合光を構成する青色光、赤色光及び緑色光の半値幅は、それぞれ60nm以下であることが好ましい。このようなピーク波長及び半値幅を有する好適な青色光、赤色光及び緑色光を発する光源(光照射手段)としては、発光ダイオード(LED)を用いることが好ましい。
このように、蛍光を用いた発光体の場合、白色光を構成する青色光、緑色光、赤色光のピーク波長は、各波長域内の加重平均値として決定され、例えば、図6に示されるような波長スペクトルの場合、青色光、緑色光、赤色光のピーク波長はそれぞれ463nm、546nm、652nmとなる。
青色光は、二次代謝産物の蓄積量に影響を与えることができ、特には、ブルーベリー果実において全フェノール含量を増加させることができる。また、青色光は、ブルーベリー果実において酸素ラジカル吸収能(ORAC)を増加させることもできる。更に、青色光は、ブルーベリー果実において可溶性固形物含有量(SSC)を増加させ、滴定酸度(TA)を減少させることができる。
青色光の照射条件下でブルーベリーを栽培すると、例えば、全フェノール含量が6〜13mgGAE/gFWであり、ORACが350〜750μmolTE/gFWであり、SSCが13.5〜15°Brixであり、TAが0.4〜0.7%であるブルーベリー果実を収穫することができる。
また、「暗期」とは、自然条件下の夜に相当する期間であり、本明細書においては、明期以外の期間を意味する。具体的には、通常、光強度が0μmol・m−2・s−1の条件下に植物が置かれる継続した期間を「暗期」とするが、例えば加温ハウス内で栽培を行う場合には、月の影響等を考慮し、光強度が5μmol・m−2・s−1以下の条件下に植物が置かれる継続した期間を「暗期」として例示できる。
なお、本明細書において特に断りのない場合、1日は、1回の明期と1回の暗期とからなり、24時間が1日に対応する。
ここで、「萌芽期」とは、芽を出す時期であり、本明細書においては、休眠期から最初の芽の形成が目視にて確認できた時を「萌芽期の開始」とし、「開花期の開始」までを「萌芽期」とする。「開花期」とは、花が咲いている時期であり、本明細書においては、萌芽期から最初の開花が目視にて確認できた時を「開花期の開始」とする。「着色期」とは、果実が徐々に柔らかくなり色づき、熟していく時期であり、本明細書においては、果実表面が一部でも青紫色に着色した果実が目視にて最初に確認できた時を「着色期の開始」とし、「収穫期の開始」までを「着色期」とする。「収穫期」とは、成熟した果実を収穫する時期であり、成熟した果実が目視にて最初に確認できた時を「収穫期の開始」とし、樹全体に着生された果実が全て収穫されたことを目視にて確認できた時を「収穫期の終わり」とする。
なお、果樹のライフサイクルにおいて、開花した後に受精が行われ、子房が大きくなって果実が肥大する時期を「果実肥大期」という。果実の肥大は初期が緩やかで、その後直線的な肥大を示し、果皮に着色がみられる頃に、肥大は再び緩やかになり、肥大の傾向はS字型曲線となる。
3年生のサザンハイブッシュブルーベリー「Sharpblue」を用いた。ブルーベリーは、対照区、赤色光区、混合光区及び青色光区に置かれる前に、青色LEDを光源とする処理区において55日間栽培された(前処理工程)。なお、前処理工程の環境条件は、以下の通りである。
光源 :青色LED(ピーク波長459nm,半値幅25nm)
日長時間 :8時間(9:00〜17:00)
光強度 :380(±10)μmol・m−2・s−1
湿度 :60〜80%
温度 :明期18〜20℃/暗期10〜14℃
自動灌水(土壌pH:4.5〜5.0;土壌EC:0.8〜1mS・cm−1)
東京農工大学植物工場研究施設内の人工光型閉鎖環境室を用いた。また、人工光型閉鎖環境室には、実験のために4つの処理区を設け、蛍光灯(FHF32EX−N−H,Panasonic社製)を光源とする処理区を対照区とし、赤色LED(ピーク波長631nm,半値幅22nm)を光源とする処理区を赤色光区とし、青色LED(ピーク波長459nm,半値幅25nm)と赤色LED(ピーク波長631nm,半値幅22nm)と緑色LED(ピーク波長530nm,半値幅23nm)を光源とする処理区を混合光区とし、青色LED(ピーク波長459nm,半値幅25nm)を光源とする処理区を青色光区とした。また、混合光区における光強度比は、青色光:赤色光:緑色光が40%:40%:20%となるように設定した。なお、赤色光区、混合光区及び青色光区には、沖デジタル社製の高輝度LED装置を設置した。
各処理区では、以下の環境条件でブルーベリーの栽培が行われた。なお、各処理区では、4株の苗木を対象にポット栽培が行われた。
日長時間 :10時間(9:00〜19:00)
光強度 :380(±10)μmol・m−2・s−1
湿度 :60〜80%
温度 :明期21〜24℃/暗期14〜16℃
自動灌水(土壌pH:4.5〜5.0;土壌EC:0.8〜1mS・cm−1)
各処理区において2016年5月12日から2018年1月25日までブルーベリーの栽培を行った。
果実は、熟したものを毎週収穫した。可溶性固形物含有量(SSC)の測定及び滴定酸度(TA)の測定については、2017年3月、5月及び8月の収穫直後の果実に対して行った。フェノール含量の測定、酸素ラジカル吸収能(ORAC)の測定、及びアントシアニン含量の測定については、2017年3月、5月及び8月に収穫され、その後−80℃で冷凍保存されていた果実に対して行った。
可溶性固形物含有量(SSC):
屈折糖度計や糖用屈折計を用いて25℃にて測定される果皮と果肉を含む果実中の可溶性固形物含有量(SSC)であり、Brix(ブリックス)値で表される。果実に水を添加し、ホモジナイザーで粉砕したものを遠心分離し、上清を糖度計で測定した。
果実に水を添加し、ホモジナイザーで粉砕したものを遠心分離し、上清を0.1N水酸化ナトリウムで滴定した値をクエン酸換算して100mLあたりの百分率で示した。
全フェノール含量は、フェノールやポリフェノールといったフェノール類の総量であり、果実1g当たりの没食子酸換算のmg数で表される。
−80℃で保存された果実中の全フェノール含量は、アセトン:水:酢酸(体積比70:29.5:0.5,AWA)で抽出され、その後、抽出物をフェノール試薬と水でインキュベートし、4質量%NaOH溶液を加えた。次に、混合物を室温で15分間放置し、その後、標準として没食子酸を使用して、765nmでUV−vis分光光度計を使用して吸光度を測定した。
ORACの測定には分光蛍光計を使用した。まず、異なる濃度のTrolox(1.0μM/L)を用いて抗酸化標準曲線を作成した。2−2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩(AAPH)から発生するペルオキシラジカル存在下で、蛍光プローブであるFluoresceinが分解され、蛍光強度が減退する過程を経時的に測定するために、分光蛍光計のプログラムは、AAPHを添加してから2分ごとに蛍光強度の減退を記録した。ORAC値はブランクとサンプル間の面積の差を使用して計算され、FWのg当たりのTrolox当量(TE)のμmolとして表した。
高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析によって全アントシアニン含量を分析した。−80℃で保存された果実中のアントシアニンは、アセトン:水:酢酸(体積比70:29.5:0.5,AWA)で5倍希釈で抽出した。HPLCの移動相は水、TAE、アセトニトリルで構成され、流速は0.8mL/minに設定し、アントシアニン含量は520nmで測定した。シアニジン3−ルチノシド当量としての総アントシアニンを計算し、1g新鮮重(CEG mg/g FW)当たりのシアンニジン3−グリコシド当量(CGE)mgとして表した。
図1は、対照区(Control)、赤色光区(Red LED)、混合光区(Mixed LED)及び青色光区(Blue LED)におけるブルーベリー果実の可溶性固形物含有量(SSC)の測定結果を示す。Aは、3月に収穫された果実の分析結果であり(n=3)、Bは、5月に収穫された果実の分析結果であり(n=3)、Cは、8月に収穫された果実の分析結果であり(n=3)、Dは、3月、5月及び8月に収穫された果実の分析結果である(n=9)。垂直なバーは±標準誤差を示す。*はDunnett検定法により5%水準で有意差があることを示し、nsはDunnett検定法により5%水準で有意差がないことを示す。
赤色光区で栽培されたブルーベリー及び混合光区で栽培されたブルーベリーは、他の処理区の場合と比較して、全アントシアニンの蓄積を促進した(図5)。
一方で、全フェノール含量及び酸素ラジカル吸収能(ORAC)の分析では、青色光区で収穫されたブルーベリー果実が最も大きな増加を示した(図3及び図4)。
そして、最も重要なことは、2017年3月、5月及び8月のそれぞれの期間において果実を収穫し、各種分析を行ったが、いずれの期間においてもほとんどの果実品質パラメーターで分析結果が同様の傾向を示したことである。このことは、本発明のブルーベリーの栽培方法によって、高機能を付加したブルーベリー果実を安定に連続して生産できることを示唆するものである。
Claims (11)
- 以下の条件a)〜c)のいずれかの光照射条件下においてブルーベリーを栽培する工程であって、ブルーベリー果実において二次代謝産物の蓄積量に影響を与える工程を含むことを特徴とするブルーベリーの栽培方法。
条件a)赤色光を照射する
条件b)青色光と赤色光と緑色光の混合光を照射する
条件c)青色光を照射する - 前記工程において、日長が9〜11時間であることを特徴とする請求項1に記載のブルーベリーの栽培方法。
- 前記光照射条件において、明期の光強度が300〜500μmol・m−2・s−1の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載のブルーベリーの栽培方法。
- 前記工程において、明期の温度が20〜27℃であり、暗期の温度が12〜17℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のブルーベリーの栽培方法。
- 前記工程において、相対湿度が50〜80%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のブルーベリーの栽培方法。
- 前記条件a)において、赤色光は、ピーク波長が620〜680nmの領域内にあることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のブルーベリーの栽培方法。
- 前記条件b)において、混合光を構成する青色光は、ピーク波長が420〜480nmの領域内にあり、混合光を構成する赤色光は、ピーク波長が620〜680nmの領域内にあり、混合光を構成する緑色光は、ピーク波長が510〜570nmの領域内にあることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のブルーベリーの栽培方法。
- 前記条件c)において、青色光は、ピーク波長が420〜480nmの領域内にあることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のブルーベリーの栽培方法。
- 前記条件b)において、混合光を構成する光強度比は、青色光:赤色光:緑色光が35〜45%:35〜45%:15〜25%の範囲内にある(ただし、青色光と赤色光と緑色光の合計が100%である)ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のブルーベリーの栽培方法。
- 前記光照射条件において、光照射手段として、発光ダイオード(LED)を用いることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のブルーベリーの栽培方法。
- 前記工程の前に、青色光の光照射条件下においてブルーベリーを栽培する前処理工程であって、日長が7時間以上9時間未満である前処理工程を更に含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のブルーベリーの栽培方法。
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