WO2007037023A1 - 植物体栽培方法 - Google Patents

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WO2007037023A1
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Inventor
Masanobu Kojima
Original Assignee
Koa Corporation
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting

Definitions

  • the present invention relates to a plant cultivation method for cultivating a plant in which pigments such as anthocyanin are induced in a plant and the surface cells are reddish.
  • incandescent lamps, fluorescent lamps, high-pressure sodium lamps, metal halide lamps, and the like have been used as artificial light sources, but since all of them contain heat rays in the radiated light, proximity irradiation to plants cannot be performed. There are problems such as the need for cooling water and the cost of controlling the temperature inside the facility.
  • a plant cultivation method using a light-emitting diode has attracted attention. Since the light-emitting diode does not emit heat rays, it is possible to irradiate the plant with close proximity, and the temperature control in the facility where the heat generation from the lamp is low is efficient. In addition, the power consumption is less than one-fifth and the lifespan is more than ten times that of a light bulb.
  • Patent Document 1 JP-A-2005-151850
  • Non-Patent Document 1 Eiji Goto, Abstracts of the 13th SHITA Symposium, 22-39 (2003)
  • Non-Patent Document 2 Keiichi Watanabe, G. Stephen Lawes, David J. Woolley, Journal of Plant Factory Society, 1 1,288- 293 (1999)
  • UV-B has the effect of expressing redness on the surface cells of plants by applying light environmental stress to the plants.
  • Non-patent Document 1 UV-B has been demonstrated by research in the field of photomedicine to be harmful light that causes skin cancer in the human body. Therefore, the use of UV-B in plants is extremely likely to cause damage to plant genes, so application to agricultural technology should be avoided from the viewpoint of ensuring food safety.
  • the present invention is a short wavelength, UV-B wavelength
  • the light wavelength region on the long wavelength side which is much safer than the region, is used. Furthermore, this problem is sought to be solved by expressing redness on the surface of the plant more efficiently by utilizing the light-dark period responsiveness of the plant.
  • the present invention provides a yellow sprout cultivation process for cultivating sprout in a dark place, and a light emitting diode having a radiation spectrum in a wavelength region of 320 to 490 nm with respect to the cultivated yellow sprout. It is characterized by having a reddish cultivation process of irradiating surface cells to induce the production of plant pigments in the surface cells to turn red.
  • UV-A has no effect of inducing DNA damage, and therefore has no intention to induce skin cancer. Therefore, if a light emitting diode having an emission spectrum in the wavelength region of 320 to 490 nm, such as a blue light (420 to 49 Onm) or a UV-A (320 to 400 nm) emission spectrum, is used for the human body. Plant DNA is not damaged. However, since light energy is weak, it is expected that it is difficult to give strong light environmental stress to plants.
  • redness pigments in plants leads to an increase in the amount of anthocyanins known as functional nutritional components that are considered to have a carcinogenic inhibitory effect and a blood pressure effect. Furthermore, as a colored vegetable, reddish vegetables have the effect of increasing the commercial value of cultivated vegetables that have higher added value than blue-white vegetables.
  • FIG. 1 is a diagram showing a correlation between a change in time of light-dark period of blue light emitting diode irradiation and a change in redness of the hypocotyl surface.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a change in light-dark period of blue light emitting diode irradiation and anthocyanin production.
  • FIG. 3 is a diagram showing the correlation between the wavelength of irradiated light and the change in redness of the hypocotyl surface on the redness of the sprout hypocotyl.
  • FIG. 4 is a graph showing the correlation between the wavelength of irradiated light and the amount of anthocyanin produced on the reddening of sprout hypocotyls.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the pH dependence of anthocyanin structure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the measurement results of pH in the surface cells of protoplasts measured by the intracellular microelectrode method.
  • a yellow sprout is cultivated by cultivating a sprout in the dark. This process is economically advantageous because it does not require a light source.
  • surface cells of the plant body are irradiated to the cultivated yellow sprout with a light emitting diode having a radiation spectrum in a wavelength region of 320 to 490 nm.
  • a light emitting diode having a radiation spectrum in a wavelength region of 320 to 490 nm.
  • a panel is used.
  • wheat sprout was cultivated in the dark.
  • the hypocotyl of sprout cultivated under dark conditions is pale and has no redness.
  • Such a sprout is called a yellowing sprout.
  • the method of measuring the surface redness change after irradiating the yellow light sprout with the blue light emitting diode and the method of analyzing the amount of anthocyanin generated in the hypocotyl are as follows.
  • the object color on the surface of the sprout hypocotyl was measured by the L * a * b * display method using a Minolta color luminance meter.
  • the dark place includes leakage light that is not limited to the dark state that shields light including outside light, and illumination light that is used by the operator for cultivation management. It may be.
  • Figures 1 and 2 show the results of cultivating blue light emitting diodes by irradiating them at various light and dark periods.
  • the hypocotyl surface turns red most when the light-dark period is about 12 hours (4.3 X 10 4 seconds), and the light-dark period is about 10 minutes (6 X 10 2 seconds).
  • the lowest level of redness was evident.
  • the light response of plants is initiated by light absorption during the light period, and then the dark reaction proceeds.
  • the time required to complete the dark reaction is presumed to vary depending on the individual reaction, but it may be effective to set a long light-dark period for this reaction to develop redness on the hypocotyl surface. confirmed.
  • the redness of yellow ⁇ sprout grown in the dark is indicated by “ ⁇ ”, and after the blue light was irradiated to the sprout, the biosynthesis reaction of anthocyanin reached a steady state.
  • the redness of the sprout is indicated by “ ⁇ ” at the same light-dark period as that “ ⁇ ”. Therefore, when the light / dark period was set to 1 ⁇ 10 4 to 9 ⁇ 10 4 seconds, it was proved that the yellowing sprout can be effectively turned red.
  • FIG. 2 it can be seen that the total amount of anthocyanin produced in the sprout is approximately the same by light irradiation regardless of the light-dark period.
  • Figure 2 also shows the redness of yellow sprout cultivated in the dark in the mouth, and the sprout in a state where the biosynthesis reaction of anthocyanin has reached a steady state after irradiating the sprout with blue light.
  • the amount of anthocyanins is shown in “country” at the same light and dark period as the “mouth”. From Fig.
  • Blue light emitting diode, red light emitting diode, red light emitting diode, Figures 3 and 4 show the results of comparisons using green light emitting diodes.
  • the irradiation conditions are a temperature of 20 ° C, a humidity of 80%, a carbon dioxide concentration of about 1500 ppm, a light / dark period of 12 hours, and a light irradiation intensity of about 130 molZm 2 Zs.
  • the wavelengths at the four points are 470 nm (blue light), 525 nm (green light), 660 nm (red light), and 735 nm (far red light). From Fig.
  • a light-emitting diode effective for inducing reddening of hypocotyl surface cells is a blue light-emitting diode having a light emission spectrum region on the short wavelength side.
  • the blue light-emitting diode having a light emission spectrum region on the short wavelength side was also found.
  • the conditions that can produce the most reddening of the sprout hypocotyl surface cells that is, the conditions set at a temperature of 20 ° C, a humidity of 80%, and a carbon dioxide concentration of about 1500ppm.
  • the effect of light intensity on the sprout was measured under the condition that the light emission time interval of the blue light emitting diode was set to 12 hours (12 hours of continuous lighting and 12 hours of continuous light off).
  • the redness of the hypocotyl surface also decreases, so it is effective to irradiate blue light with higher intensity within a range that does not damage the plant body. I got it. Therefore, it can be said that ultraviolet light having a shorter wavelength than blue light is more effective.
  • the cotyledon part and the root part of the yellowing sprout cultivated by the above-mentioned method were shielded with aluminum foil (the hypocotyl part between the cotyledon part and the root part was shielded).
  • the plant growth apparatus is set to a temperature of 20 ° C, a humidity of 80%, and a carbon dioxide concentration of about 1500 ppm
  • the light-dark period is set to 12 hours, and irradiation is performed with a blue light emitting diode for a total of 24 hours. did.
  • the red pigment appears only on the hypocotyl surface, which has been shielded from light.
  • hypocotyl surface is not reddish only by the increase in the amount of anthocyanin produced by light irradiation. Based on the finding that the structure of anthocyanin changes with acidity, the red cell vacuole is presumed to have reduced acidity.
  • a microelectrode method is known as a method of measuring intracellular acidity.
  • the strength of the electrodes used in this measurement method is low! Therefore, it is rare to measure by inserting the electrodes directly into the plant skin. Therefore, protoplasts were prepared by a method of dissociating hypocotyl cells using an enzyme. When the hypocotyl cross section of the sprout whose hypocotyl surface turned red by light irradiation was photographed under a microscope, it was confirmed that the surface cells turned red.
  • Fig. 6 shows the values of intracellular acidity (pH) measured by inserting a microelectrode directly into epidermal cells of reddish protoplasts, colorless protoplasts, and yellowing sprout.
  • pH intracellular acidity

Abstract

　人体や植物の遺伝子に影響を与えることがない安全な光を照射して、植物体の表面細胞内に植物色素の生成を誘起する。 　暗所でスプラウトを栽培して黄化スプラウトを得る。栽培された黄化スプラウトに対して、青色光（４２０～４９０ｎｍ）またはＵＶ－Ａ紫外光（３２０～４００ｎｍ）の波長領域内に放射スペクトルを有する発光ダイオードで植物体の表面細胞を照射して、表面細胞内に植物色素の生成を誘起させて赤色化する。光照射の明暗期時間は、１×１０４　～９×１０４　秒にする。

Description

明 細 書
植物体栽培方法
技術分野
[0001] 本発明は、植物体内でアントシァニン等の色素を誘起し表面細胞を赤色化した植 物を栽培する植物体栽培方法に関するものである。
背景技術
[0002] 植物の育成'栽培方法として、太陽光を利用する従来の露地栽培や施設園芸ととも に、近年人工光源を用いて、施設内で高度に環境制御しながら周年栽培するシステ ムが実用化されつつある。また、太陽光と人工光源との併用により、植物を栽培する 方法も研究されている。
[0003] 人工光源として、従来より、白熱電灯、蛍光灯、高圧ナトリウムランプ、メタルハライド ランプ等が利用されているが、いずれも放射光に熱線を含むため、植物への近接照 射ができないこと、冷却水を必要とすること、施設内温度制御に経費が力かること等 の問題を有している。
[0004] この改善策として、発光ダイオードを用いる植物栽培法が注目されて 、る。発光ダ ィオードは熱線を放出しないことから、植物への近接照射が可能であり、ランプから の発熱量も低ぐ施設内の温度制御が効率的である。また、電球と比較して消費電 力は 5分の 1以下、寿命は 10倍以上であることから、経済性が高いという利点がある。
[0005] 植物に対する光の作用は、光合成に必要なエネルギーを供給することと、植物の 生長 ·形態形成を制御するシグナルを与えることである。したがって、供給される光の 波長とエネルギーの強さ、ならびに、明暗期時間は、植物の生長促進や形態形成に 著しい影響を及ぼす因子であると考えられるため、発光ダイオードは、植物体への光 環境ストレスの条件設定に最適なランプ特性を有するものである (非特許文献 1参照
) o
[0006] 養麦のスプラウト栽培 (植物が発芽したのち子葉を展開し、本葉を形成する前まで の生長段階を、スプラウト、新芽、カイヮレなどという。）では、スプラウト胚軸部に赤み を持たせることは、彩り野菜として付加価値を高めることから、安定な品質として供給 できる赤色化技術が求められている。しかし、露地栽培や施設園芸では、温度、湿度 、太陽光の成分や強度の変化により品質が安定ィ匕できな 、問題を抱えて!/、る (特許 文献 1参照)。
[0007] 同様に、紅タデのスプラウトの胚軸部の赤色化や、植物色素を生産できる植物のス プラウトの胚軸部や子葉部の赤みを増加させる栽培技術は確立されて 、な 、。
[0008] リンゴ果実の着色に及ぼす紫外光 (UV— B: 290〜320nmの波長領域の光）を含 む白色蛍光灯の照射効果に関する研究があるが、発光ダイオードを用いた研究はな されて!/ヽな!ヽ (非特許文献 2参照)。
[0009] 高地に生育する養麦は、代表的な植物色素であるアントシァニンを豊富に含み、赤 花を咲力せることが知られている。例えば、ヒマラヤや中国雲南省の高地では、赤花 養麦が収穫される。これらの養麦の種子を高度の低い平地に播種すると、高地で開 花した場合に比べて色あせた赤花を咲かせることが多ぐ高地特有の環境ストレスに よる赤色化促進効果が存在すると考えられている。一般に、高地における紫外線被 曝量は高度の低い平地よりも多いことから、紫外線による生体損傷を自己防御する 作用により赤みが出現するのではな!/、かと推定されて 、る。
特許文献 1 :特開 2005— 151850公報
非特許文献 1 :後藤英司，第 13回 SHITAシンポジウム講演要旨集， 22-39(2003) 非特許文献 2 :渡辺慶一， G.Stephen Lawes, David J.Wool ley,植物工場学会誌， 1 1,288-293(1999)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] UV— B領域の紫外線は、植物体に光環境ストレスを与えることにより、植物体の表 面細胞に赤みを発現させる効果を有するという研究結果が報告されている（非特許 文献 1)。し力しながら、 UV—Bは、人体に皮膚癌を引き起こす有害な光であることが 、光医学分野の研究により実証されている。したがって、植物体への UV— Bの使用 は、植物体遺伝子の損傷を引き起こす可能性が極めて高いため、食の安全性確保 の観点からも農業技術への応用は回避されるべきであり、人体にも植物体にも安全 性が担保できる光技術開発が必要である。本発明は、短波長であって、 UV— B波長 領域よりも安全性が非常に高い長波長側の光波長領域を使用するものである。さら に、植物の明暗期応答性を利用する方法によって、より効率よく植物体表面に赤み を発現させることで、この問題点を解決しょうとするものである。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明は、暗所でスプラウトを栽培する黄化スプラウト栽培工程と、栽培された黄化 スプラウトに対して、 320〜490nmの波長領域内に放射スペクトルを有する発光ダイ オードで植物体の表面細胞を照射して、表面細胞内に植物色素の生成を誘起させ て赤色化する赤色化栽培工程を有することを特徴とするものである。
[0012] 近年 UV— Aには、 DNA損傷を引き起こす作用がないため、皮膚癌を誘発する心 配がないことが光医学分野の研究で報告されている。したがって、青色光 (420〜49 Onm)や UV— A (320〜400nm)領域に放射スペクトル有する発光ダイオードなど、 320〜490nmの波長領域内に放射スペクトルを有する発光ダイオードを使用すれ ば、人体にも植物体 DNAにも損傷を与えることはない。しかしながら、光エネルギー が弱いことから、植物体に強い光環境ストレスを与えることは困難であると予想される 。そこで、植物の明暗期応答性と光強度に対する応答性を利用して、植物内アントシ ァニン生合成を効率よく誘起し、また、同時に、植物表面細胞内の液胞内酸性度を 低下させることにより、比較的エネルギーの弱い光を照射しても、再現性よく植物細 胞表面に赤みを発現させることができる。
発明の効果
[0013] 植物体への赤み色素発現技術は、発癌抑制作用や血圧効果作用を有するとされ る機能性栄養成分として知られるアントシァニンの増量に繋がるものである。さらに、 彩り野菜として、赤みを有する野菜は、青白野菜よりも付加価値が高ぐ栽培野菜の 商品価値が増大するという効果もある。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]青色光発光ダイオード照射の明暗期時間変化と胚軸表面赤色度変化との相関 関係を示す図である。
[図 2]青色光発光ダイオード照射の明暗期時間変化とアントシァニン生成量との相関 関係を示す図である。 [図 3]スプラウト胚軸の赤色化に及ぼす照射光の波長と胚軸表面赤色度変化との相 関関係を示す図である。
[図 4]スプラウト胚軸の赤色化に及ぼす照射光の波長とアントシァニン生成量との相 関関係を示す図である。
[図 5]アントシァニン構造の pH依存性の説明図である。
[図 6]細胞内微小電極法により測定したプロトプラストの表面細胞内の pHの測定結果 を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 本発明の植物体栽培方法は、まず、暗所でスプラウトを栽培して黄化スプラウトを栽 培する。この工程では、特に、光源を必要としないので、経済的に有利である。次に、 栽培された黄化スプラウトに対して、 320〜490nmの波長領域内に放射スペクトルを 有する発光ダイオードで植物体の表面細胞を照射する。短波長の光を植物体の表 面細胞に照射することによって、植物表面細胞内におけるアントシアン生合成を促進 するとともに、細胞液内酸性度を低下させて細胞液を赤色化する。
実施例
[0016] 以下に、発光ダイオードを用いて、養麦スプラウトの胚軸部表面に赤み発現を引き 起こす方法の実施例を説明する。
[0017] 発光ダイオードは、 40cm X 40cmのパネルに 36 X 42= 1512個の発光ダイオード を配置したものであり、紫外光発光ダイオード、青色光発光ダイオード、緑色光発光 ダイオード、赤色光発光ダイオード、遠赤色発光ダイオードを光源として用いたもの は、それぞれ、 1512個の発光ダイオードの 100%が紫外光発光ダイオード、青色光 発光ダイオード、緑色光発光ダイオード、赤色光発光ダイオード、遠赤色光発光ダイ オードであるパネルを用いたものである。
[0018] これら発光ダイオードの駆動において、点灯と消灯を繰り返して、明の状態と暗の 状態を繰り返した。明と暗のそれぞれを同じ時間とし、これを明暗期時間と呼ぶこと〖こ する。青色光発光ダイオードについては、種々の明暗期時間で照射をして栽培を行 なったが、赤色光発光ダイオード、遠赤色光発光ダイオード，緑色光発光ダイオード については、明暗期時間を 12時間とした栽培だけを行なった。光照射強度は、いず れも約 130 /z molZm2 Zsとした。明暗期時間が 12時間とした場合は、 12時間連続 照射をして 12時間光を遮断することに相当する。
光照射用のサンプルを準備するために、まず、暗所で養麦のスプラウトを栽培した 。暗所条件下で栽培したスプラウトの胚軸は青白ぐ全く赤みをもたない。このようなス プラウトを黄化スプラウトと呼ぶ。黄化スプラウトに青色光発光ダイオードを照射した 後、表面赤色度変化を測定する方法、ならびに、胚軸部で生成したアントシァニン量 を分析する方法は、以下のとおりである。
(1)養麦の種子を水洗した後、雑菌処理のため、殺菌水に 24時間浸漬した。
(2)殺菌水を除去したのち、再生紙製の育苗カップ（開口部 5cm四方，高さ 5cm)に 播種した。
(3)市販の植物育成装置内に育苗カップを並べ、温度 20°C、湿度 80%、二酸化炭 素濃度約 1500ppmの条件下で、適度に水のみを供給しながら光を遮断した暗所で 、黄化スプラウトを栽培した。
(4)播種後 7〜12日目に、草丈 10〜14cmの黄化スプラウトを収穫した。
(5)市販の植物育成装置内に、上述の（1)〜 (4)の方法で栽培した黄化スプラウトを 並べ、青色光発光ダイオード（日亜化学製 NSPB320BS；中心波長 470nm)を用い て照射を行なった。光の照射によって、子葉は緑色を呈し、胚軸は全体にわたって 赤色化された。
(6)同様にして、収穫した黄化スプラウトに対して、 100%遠赤色光発光ダイオード（ ェピテックス製 L735— 36AU ;中心波長 735nm)、 100%赤色光発光ダイオード（ シャープ製 GL3UR8；中心波長 660nm)、 100%緑色光発光ダイオード（日亜 NSP G320BS ;中心波長 525nm)をそれぞれ用いて、照射を行なった。これらの照射に よっても、子葉は緑色を呈し、胚軸は赤色化された。
(7)照射後、アントシァニンの生合成反応が定常に達するのを待っため、いずれも、 引き続き遮光した条件下で 48時間放置した。
(8)スプラウト胚軸表面の物体色は、ミノルタ製色彩輝度計を使用して L* a* b*表 示法により測定した。
(9)胚軸部に含まれるアントシァニン全量を決定するため、新鮮重量 lgの胚軸を 1 % 塩酸—メタノール溶液 10ml中で 3時間還流し、アントシァニンを抽出した。島津製作 所製紫外可視吸収スペクトル装置を用いてアントシァニンの吸収スペクトルを測定し 、 513nmにおける吸収強度力もアントシァニン濃度を決定した。
[0020] このように、黄化スプラウトの栽培が暗所で行なわれるので、エネルギ経済の面から 有利な栽培方法である。なお、本明細書でいう暗所とは、外光を含め光を遮蔽した暗 黒状態に限られるものではなぐ漏れ光や、栽培管理等のためにオペレータが行動 するための照明光等があってもよいものである。
[0021] 実験結果について説明する。図 1,図 2は、青色光発光ダイオードについて、種々 の明暗期時間で照射をして栽培を行なった結果を示すものである。黄化スプラウトに 青色光を照射すると、明暗期時間 12時間程度 (4. 3 X 104秒)の場合に、最も胚軸 表面が赤色化し、明暗期時間 10分 (6 X 102秒)程度が、もっとも赤み発現の程度が 低いことがわ力つた。植物の光応答反応は、明期における光吸収により反応が開始 され、続いて暗反応が進行する。暗反応が完結するのに必要な時間は、個々の反応 により異なると推察されるが、胚軸表面上に赤みを発現させる本反応には、長時間の 明暗期設定が効果的であることが確認された。なお、図 1では、暗所で栽培した黄ィ匕 スプラウトの赤色度を「〇」で示し、そのスプラウトに対して、青色光を照射した後、ァ ントシァニンの生合成反応が定常に達した状態でのスプラウトの赤色度を、その「〇」 と同じ明暗期時間にある「參」で示している。したがって、明暗期時間を、 1 X 104〜9 X 104秒とすると、有効に黄化スプラウトを赤色化できることがわ力つた。
[0022] 一方、図 2に示すように、スプラウト内で生成されるアントシァニン全量は、明暗期時 間に関わらず、光照射によりほぼ同程度であることがわかる。図 2でも、暗所で栽培し た黄化スプラウトの赤色度を「口」で示し、そのスプラウトに対して、青色光を照射した 後、アントシァニンの生合成反応が定常に達した状態でのスプラウトのアントシァニン 量を、その「口」と同じ明暗期時間にある「國」で示している。図 2から、光照射により、 黄化スプラウトに含まれるアントシニン全量より増加しているが、胚軸表面の赤色度に 関わらず、光照射によるアントシァニン量の増加量はほぼ一定であったということがで きる。
[0023] 青色光発光ダイオード、ならびに、赤色光発光ダイオード，赤色光発光ダイオード， 緑色光発光ダイオードを用いた場合での比較を行なった結果を図 3,図 4に示す。上 述したように、照射条件は、温度 20°C、湿度 80%、二酸化炭素濃度約 1500ppm、 明暗期時間 12時間、光照射強度約 130 molZm2 Zsである。図 3,図 4において 、4点の波長は、 470nm (青色光）， 525nm (緑色光）， 660nm (赤色光）， 735nm ( 遠赤色光)である。図 3から、胚軸表面細胞に赤色化を誘起するのに効果的な発光 ダイオードは、短波長側に光放射スペクトル領域を有する青色光発光ダイオードであ ることがわ力つた。アントシァニン量についても、図 4力ら、同様に、短波長側に光放 射スペクトル領域を有する青色光発光ダイオードであることがわ力つた。
[0024] また、図 1および図 3から、最もスプラウト胚軸表面細胞に赤色化をもたらすことがで きる条件、すなわち、温度 20°C、湿度 80%、二酸化炭素濃度約 1500ppmに設定し た条件下では、青色光発光ダイオードの発光時間間隔を、 12時間（12時間連続点 灯し、 12時間連続して消灯する。 )に設定する条件で、スプラウトに照射する光強度 の効果を測定した。その結果、光強度を低下させると胚軸表面の赤色度も低下する ことから、植物体に損傷を与えない範囲でより強度の高い青色光を照射することが効 果的であることがわ力つた。したがって、青色光よりも、より短波長側である紫外光が、 より有効であるといえる。
[0025] 植物体への有効な光照射部位を確認するため、上述した方法で栽培した黄化スプ ラウトの子葉部および根部をアルミホイルで遮光した (子葉部と根部の中間の胚軸部 を遮光しない状態)後、植物育成装置内を、温度 20°C、湿度 80%、二酸化炭素濃 度約 1500ppmに設定し、明暗期時間を 12時間として、合計 24時間青色光発光ダ ィオードで照射をした。その結果、遮光しな力つた胚軸の表面だけに赤色色素が発 現することが確認された。
[0026] つぎに、赤色化とアントシァニン量との関係を、微小電極法によって細胞内 pHを測 定して確かめた。図 5に示すアントシァニンの構造は、溶液の酸性度により変化し、 p H4. 5程度の弱酸性下では無色であり、 pHl付近の強酸性下では赤色を示すことが 知られている。図 1,図 2に示した結果から、青色光発光ダイオードを照射すると、ス プラウト内のアントシァニン総量は、明暗期時間に依存することなぐほぼ同程度に増 加することがわ力つた。一方、光照射による胚軸表面の赤色度は、明暗期時間に依 存することが確認された。このことは、光照射によりアントシァニン生成量が増加する ことだけによつて胚軸表面が赤みを帯びるのではな 、ことを示して 、る。アントシァ- ンの構造が、酸性度により変化するという知見に基づけば、赤色化した細胞の液胞 は、酸性度が低下していると推定される。
[0027] 細胞内の酸性度を測定する方法として微小電極法が知られている。しかし、この測 定方法で使用する電極の強度は低!、ため、植物体表皮に直接電極を差し込んで測 定できるのは稀である。そこで、酵素を利用して胚軸部細胞を解離させる方法により 、プロトプラストを調製した。光照射して胚軸表面が赤色化したスプラウトの胚軸断面 を顕微鏡下で撮影すると、表面細胞が赤色化されて 、ることが確認された。
[0028] 赤みを帯びたプロトプラスト、無色のプロトプラスト、ならびに、黄化スプラウトの表皮 細胞に直接微小電極を挿入して測定した細胞内酸性度 (pH)の値を図 6に示す。図 6では、赤みを帯びたプロトプラスト，無色のプロトプラスト，黄化スプラウトについて、 それぞれ 8個の測定資料について測定をしたが、図 6中で、「-」を表示した資料で は、測定結果が出せな力つた。この測定結果から、赤みを帯びたプロトプラストの酸 性度は平均値 3. 3であり、一方、無色のプロトプラストは平均値 5. 1であった。したが つて、表皮細胞における赤み出現は、アントシァニン量の増力!]と液胞酸性度の低下 により生じた結果であることが明ら力となった。
産業上の利用可能性
[0029] 露地栽培や施設園芸では、季節に応じて環境因子が大幅に変動する (太陽光の 成分と強度、温度、湿度、二酸化炭素濃度が変動する)ことにより、品質の安定した（ 外観がほぼ同じで、含まれる機能性栄養成分量もほぼ均一である)農産物を栽培す ることが困難である。本発明の栽培方法では、高度に環境制御した施設内で人工光 源を用いて、これらの問題を解決することができる。使用する発光ダイオードの作用 効果が明瞭であることから、品質の揃ったスプラウトを周年栽培することが可能であり 、製品のばらつきを抑制して価格を安定ィヒできる効果が期待される。経営者の安定 収入確保、市場への安定供給を実現できる点で利用価値が高!ヽ。

Claims

請求の範囲
[1] 暗所でスプラ外を栽培する黄化スプラ外栽培工程と、栽培された黄化スプラウト に対して、 320〜490nmの波長領域内に放射スペクトルを有する発光ダイオードで 植物体の表面細胞を照射して、表面細胞内に植物色素の生成を誘起させて赤色化 する赤色化栽培工程を有することを特徴とする植物体栽培方法。
[2] 前記発光ダイオードを明暗期時間が I X 104〜9 X 104秒となるように駆動するこ とを特徴とする請求項 1に記載の植物体栽培方法。
[3] 前記発光ダイオードが青色光発光ダイオードであることを特徴とする請求項 1また は 2に記載の植物体栽培方法。
[4] 前記発光ダイオードが 320〜400nmの波長領域内に放射スペクトルを有する紫外 光発光ダイオードであることを特徴とする請求項 1または 2に記載の植物体栽培方法
[5] 前記赤色化栽培工程の後に、生成物の生合成反応が定常に達するまで暗所に放 置する工程を有することを特徴とする請求項 1ないし 4のいずれか 1項に記載の植物 体栽培方法。
[6] 前記植物体が植物色素を生成できるスプラウト野菜であることを特徴とする請求項 1 な!、し 5の 、ずれか 1項に記載の植物体栽培方法。
[7] 前記植物体がアントシァニンを植物体内で生成できる植物体であることを特徴とす る請求項 1な 、し 5の 、ずれか 1項に記載の植物体栽培方法。
[8] 前記植物体が養麦、レッドキャベツ、紅タデ、赤シソの 、ずれかであることを特徴と する請求項 7に記載の植物体栽培方法。
[9] 前記発光ダイオードによる照射は、植物細胞内におけるアントシァニン生合成を誘 起させるとともに、細胞内酸性度が増大して細胞液を赤色化させるまで照射すること を特徴とする請求項 7または 8に記載の植物体栽培方法。
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