WO2017110626A1 - 高塩環境下における植物の水耕栽培方法 - Google Patents

高塩環境下における植物の水耕栽培方法 Download PDF

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世吾 小野
稔公 武内
中嶋　節男
航一郎 岩佐
真 藤上
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積水化学工業株式会社
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    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor

Definitions

  • the present invention relates to a method for stably hydroponically cultivating a plant body for a long period of time with a cultivation solution having a sodium chloride concentration of 1% by mass or more.
  • sea water is the most abundant water resource on the earth, and this problem can be solved if sea water can be used as agricultural water.
  • many plants cannot grow under high salt concentration due to water absorption inhibition by osmotic pressure and inhibition of intracellular enzymes by sodium ions.
  • the salt tolerance can be increased to the salt concentration of seawater, it can be expected that the plant can be cultivated using seawater.
  • Examples of methods for increasing the salt tolerance of plants include a method for introducing a gene involved in a salt tolerance mechanism using a gene recombination technique. For example, there are halophytes that have acquired resistance to osmotic pressure by accumulating osmolite (proline or betaine) in plant cells. It has been reported that a recombinant plant introduced with a gene for accumulating osmolyte has acquired salt tolerance. In addition, it is known that the SOS1 gene activates the sodium ion to promote its excretion, and a recombinant plant into which this gene has been introduced has been studied.
  • osmolite proline or betaine
  • a method for increasing the salt tolerance of a plant without using a genetic recombination technique a method of administering a drug or a microorganism having an effect of imparting salt tolerance to a plant to the plant has been studied.
  • a drug having a salt tolerance-imparting effect for example, pyrroloquinoline quinone (see, for example, Patent Document 1), plant hormone strigolactone, and the like are known.
  • a microorganism having an effect of imparting salt tolerance for example, Paenibacillus fukuinensis (for example, see Patent Document 2) is known.
  • the period of application to the plant body is generally limited.
  • the cultivation of microorganisms and the like are often costly and labor intensive, and it is often difficult to apply the microorganisms over the entire period of plant cultivation from an economical viewpoint.
  • the salt tolerance imparting effect by drugs and microorganisms is not permanent, and it is difficult to grow plants for a long period of time in a high salt concentration environment with a single application.
  • the object of the present invention is to provide a hydroponic cultivation method for a plant to enable long-term cultivation of the plant in a high salt concentration environment.
  • the hydroponic cultivation method for plants in a high salt environment is the following [1] to [9].
  • [1] It has a cultivation process of hydroponically cultivating a plant body with a cultivation solution having a sodium chloride concentration of 1% by mass or more, A high salt environment that maintains the salt tolerance of the plant body by performing a salt tolerance imparting treatment in which at least a part of the root of the plant body is contacted with a salt tolerance imparting agent once or twice in the middle of the cultivation process.
  • the salt tolerance imparting treatment is a treatment of immersing at least a part of the roots of the plant body in a treatment solution containing a salt tolerance imparting agent and having a sodium chloride concentration of 1% by mass or more.
  • the hydroponic cultivation method for plants in a high salt environment [3] The hydroponic cultivation method of a plant in the high salt environment according to [2], wherein at least a part of the root of the plant body is immersed in the treatment solution for 1 hour or more.
  • the salt tolerance imparting agent is a microorganism that imparts salt tolerance to a plant body by adhering to a root, The method for hydroponically cultivating a plant in a high salt environment according to any one of [1] to [4] above, wherein the concentration of the microorganism in the treatment solution is 10 3 CFU / mL or more.
  • the salt tolerance imparting treatment A water amount adjusting step for adjusting the amount of the cultivation solution contained in the cultivation tank to be less than the cultivation step; After the water amount adjustment step, a mixing step of mixing the salt tolerance imparting agent into the cultivation solution in the cultivation tank, After the mixing step, the plant is cultivated for 1 hour or more, and the salt tolerance imparting agent is brought into contact with the root of the plant, and The method for hydroponically cultivating a plant in a high salt environment according to the above [7].
  • the salt tolerance imparting treatment A transfer step of floating the float on the water surface of the processing solution stored in the processing tank, with the cultivation pot storing the plant body embedded in a through-hole, After the transfer step, the plant is cultivated for 1 hour or more, and the salt tolerance imparting agent is brought into contact with the root of the plant, and The method for hydroponically cultivating a plant in a high salt environment according to the above [7].
  • a plant body having low salt tolerance is originally used for cultivation with a sodium chloride concentration of 1% by mass or more using a drug or microorganism having an effect of imparting salt tolerance. Hydroponic cultivation can be performed stably for a long time with the solution.
  • the hydroponic cultivation method of a plant in a high salt environment according to the present invention is a plant having low salt tolerance, and a salt tolerance imparting agent.
  • salt resistance is imparted by treatment with, and the cultivation is carried out in an environment with a very high salt concentration where the sodium chloride concentration is 1% by mass or more.
  • the effect of the salt tolerance imparting agent that increases the salt tolerance of the plant body is not permanent. For this reason, in order to grow a plant for a long period of time in a high salt concentration environment, the treatment with a salt tolerance-imparting agent is not only performed once, but also after acquiring salt tolerance during the cultivation period.
  • the plant body has a cultivation process of hydroponically cultivating the plant body with a cultivation solution having a sodium chloride concentration of 1% by mass or more, and once or twice during the cultivation process.
  • the salt tolerance of the plant body is maintained by performing a salt tolerance imparting treatment in which at least a part of the root of the plant body is contacted with a salt tolerance imparting agent. Since salt tolerance of a plant body can be maintained for a long period of time by performing salt tolerance imparting treatment in the middle of the cultivation process, the hydroponic cultivation method according to the present invention, for example, in the case of crops, a high salt environment until harvesting. Under cultivation can be continued.
  • the concentration of sodium chloride in the cultivation solution in the cultivation process can be 1% by mass or more, and can be appropriately adjusted according to the salt tolerance of the plant body to be cultivated.
  • the cultivation solution used in the present invention may have a sodium chloride concentration of 1 to 4% by mass, 1.5 to 3.8% by mass, or 2 to 3.5% by mass.
  • the cultivation solution used in the present invention may contain magnesium chloride in addition to sodium chloride, may contain 0.5% by mass or less of magnesium chloride, and contains 0.1 to 0.5% by mass of chloride. Magnesium can be contained.
  • the cultivation solution used in the present invention preferably contains various nutritional components necessary for the growth of plants in addition to sodium chloride and magnesium chloride.
  • the said nutrient component can be suitably adjusted according to the kind of plant body to grow.
  • elements necessary for the growth of plants such as nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sulfur, iron, manganese, copper, molybdenum and boron are contained as salts.
  • elements such as aluminum and silicon may be contained as salts.
  • a solution for cultivation used in the present invention for example, a solution obtained by adding insufficient salts such as sodium chloride to a commercially available liquid fertilizer or a commercially available concentrated liquid fertilizer is replaced by water with seawater. A diluted solution can be used. A solution obtained by appropriately adding deficient salts such as phosphorus to seawater can also be used.
  • hydroponics in the cultivation process can be performed by a general hydroponics method except that the sodium chloride concentration of the cultivation solution is 1% by mass or more.
  • the cultivation process may be performed by a submerged hydroponics method in which a relatively large amount of cultivation solution is accumulated in a cultivation tank, or by a thin film hydroponics method in which the culture solution is allowed to flow down little by little on a flat surface having a gentle slope. You may go.
  • the method for exchanging the cultivation solution in the cultivation tank may be a circulation type that circulates and is used, and is drained as it is after being used for a certain period in the cultivation tank. It may be non-circular.
  • the circulation type after the cultivation solution is prepared in the cultivation solution preparation tank, it is put into the cultivation tank by a pump or the like, and is collected again from the cultivation tank to the cultivation solution preparation tank. Prepared.
  • the submerged hydroponic method has, for example, a cultivation tank for accommodating a cultivation solution, a cultivation pot for accommodating a plant body, and one or more through holes for fitting the cultivation pot, and the cultivation solution It can carry out using the hydroponic cultivation apparatus provided with the float which floats on the water surface.
  • the pot for cultivation may be detachably fitted in the through hole of the float, may be fixed so as not to be detached from the through hole of the float, or even if the float and the pot for cultivation are integrally molded Good.
  • the cultivation tank may be installed indoors or may be installed outdoors.
  • the cultivation tank has a water supply hole for injecting the cultivation solution and a drainage hole for draining the cultivation solution.
  • the cultivation tank may include both a water supply hole and a drainage hole, or may include a water supply / drainage hole that performs both water supply and drainage. Supply and drainage of the cultivation solution to the cultivation tank is controlled by a pump and a valve.
  • a pot for cultivation is provided with openings on at least the upper and lower surfaces, and is a container that can hold a support carrier, and generally a resin material such as polyethylene, polypropylene, or polyvinylidene chloride is used. .
  • the plant body is supported by the porous carrier in the cultivation pot so that the stem and leaves extend above the supporting carrier and the roots extend below the supporting carrier.
  • the supporting carrier may be porous so long as the roots of the plant body can be penetrated while being held in the cultivation pot.
  • the supporting carrier may be a gel material or a fibrous material. It may be a granular or gravel material.
  • gel substance examples include polymer polysaccharides such as agar, agarose, gellan gum, alginic acid, and water-absorbing resins such as acrylic resins.
  • fibrous material examples include non-woven cloth, cotton, paper, rock wool, and glass wool.
  • granular or gravel materials include wood chips, bark, pumice, vermiculite, sand, and the like.
  • the float is formed of a material that floats on the surface of the water for cultivation in a state where the cultivation pot in a state where the plant body is cultivated is fitted in the through hole.
  • the material include expandable resins such as expanded polystyrene and expanded polypropylene.
  • the number of floats floating in the cultivation tank may be one, or two or more.
  • a float When the cultivation tank is installed outdoors, in order to suppress transpiration from the water surface of the cultivation solution, it is preferable to install a float so as to cover most of the water surface of the cultivation solution.
  • the hydroponic cultivation apparatus to be used preferably includes an oxygen supply means for keeping the dissolved oxygen amount of the cultivation solution above a certain amount.
  • the oxygen supply means include an air pump and an air soccer.
  • the pH suitable for hydroponics varies depending on the type of plant, it is generally about 5.5 to 6.5. However, as the cultivation period becomes longer, the pH of the cultivation solution tends to increase. is there. For this reason, in order to perform hydroponics stably for a long period of time, the hydroponics apparatus to be used measures the pH of the solution for cultivation over time and adjusts the pH within a predetermined range as necessary. It is preferable that a pH control means for administering an acid substance is provided. Examples of the acid substance used for pH adjustment include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and the like.
  • the salt tolerance imparting treatment includes at least a part of the root of the plant body in a treatment solution containing a salt tolerance imparting agent and having a sodium chloride concentration of 1% by mass or more. It can be performed by dipping.
  • the solution for treatment may be a solution in which a salt tolerance imparting agent is mixed with the solution for cultivation, or may be a solution having a different salt composition from the solution for cultivation.
  • the salt tolerance-imparting agent used in the present invention may be a drug, a microorganism, or a culture supernatant of a microorganism.
  • the drug include pyrroloquinoline quinone (see Patent Document 1) and strigolactone.
  • the microorganism include Paenibacillus fuchinensis (see Patent Document 2).
  • the salt tolerance-imparting agent may be composed of one kind of microorganism or a mixture of two or more kinds of microorganisms.
  • the concentration of the salt tolerance imparting agent in the treatment solution is appropriately adjusted in consideration of the type of salt tolerance imparting agent, the type of plant body, the growth stage, and the like.
  • concentration of the salt tolerance-imparting agent in the treatment solution is too low, the salt tolerance-imparting agent has less chance of contacting the plant roots in the treatment solution, and the salt tolerance-imparting effect may be insufficient. is there.
  • concentration of the salt tolerance-imparting agent in the treatment solution for obtaining a sufficient salt tolerance-imparting effect can be determined experimentally. For example, when the salt tolerance imparting agent is a microorganism, a sufficient salt tolerance imparting effect can be obtained by setting the concentration of the microorganism in the treatment solution to 10 3 CFU / mL or more.
  • 1 time of salt tolerance imparting treatment time that is, the time for immersing at least a part of the root of the plant body in the treatment solution is appropriately adjusted depending on the kind of plant body and the kind of salt tolerance imparting agent used.
  • the salt tolerance imparting treatment time is preferably 1 hour or longer, more preferably 18 hours or longer, further preferably 1 day or longer, and further preferably 1 to 7 days.
  • the salt tolerance imparting treatment may be performed while the plant body is installed in the cultivation tank, or the plant body in the cultivation tank may be transferred to the treatment tank containing the treatment solution.
  • the salt tolerance imparting agent may be directly injected into the cultivation solution in the cultivation tank, and is separated in advance after draining the cultivation solution in the cultivation tank.
  • the processing solution prepared in the tank may be fed into the cultivation tank.
  • the salt tolerance-imparting agent is injected into the cultivating solution in the form of additional fertilization, a concentration gradient of the salt tolerance-imparting agent is generated in the cultivation solution, and a sufficient salt tolerance-imparting effect may not be obtained. is there.
  • the treatment solution is preferably brought into contact with the roots of the plant under the condition that the amount of water supply / drainage is reduced or the water supply / drainage treatment is not performed.
  • the amount of water supply / drainage is small or when water supply / drainage is not performed, stagnation occurs in the cultivation tank, which may adversely affect the plant itself. Therefore, it is preferable to appropriately stir the processing solution by bubbling with an air pump.
  • the plant body When the salt tolerance imparting treatment is performed in the processing tank, the plant body is removed from the float of the cultivation tank, and the float is floated on the surface of the processing solution contained in the processing tank.
  • the float in which the cultivation pot is embedded may be floated on the water surface of the treatment solution in the treatment tank from the cultivation tank.
  • the moving means for moving the cultivation pot or float from the cultivation tank to the treatment tank is not particularly limited, and can be performed by, for example, a movement means using a water flow or movement on a conveyor.
  • the processing solution contained in the processing tank is preferably at least 5 mL.
  • the cultivation tank For the necessary treatment by mixing a salt tolerance-imparting agent in the solution for cultivation (mixing process), cultivating the plant body for 1 hour or more, and bringing the salt-resistance imparting agent into contact with the root of the plant body (treatment process)
  • the amount of solution can be reduced.
  • Water quantity adjustment can be achieved by stopping water supply to the cultivation tank and promoting drainage.
  • the cultivation solution can be resumed by draining the treatment solution and then supplying the cultivation solution to the same water height as in normal cultivation, and then performing the feeding and draining under normal feeding and draining conditions.
  • the cultivation solution is usually supplied without draining the treatment solution.
  • Water supply / drainage may be started under the water supply / drainage conditions.
  • the salt tolerance imparting treatment needs to be performed before the plant loses the salt tolerance acquired by the previous salt tolerance imparting treatment.
  • the timing and number of salt tolerance imparting treatments and the interval between salt tolerance imparting treatments are experimentally determined in consideration of the type of plant body, the type of salt tolerance imparting agent to be used, the sodium chloride concentration of the cultivation solution, etc. be able to.
  • a plant can be cultivated stably in a high-salt environment for a long period of time by repeatedly applying salt tolerance treatment at a rate of about once every 1 to 2 months.
  • the salt tolerance-imparting agent is a microorganism that imparts salt tolerance to the plant body by adhering to the root
  • Monitoring the amount of microorganisms is, for example, growing multiple plants at the same time in the same environment, extracting one to several of them from the pot for cultivation, and quantifying the amount of microorganisms attached to the roots. Can be implemented. Quantification of the amount of microorganisms is usually performed by, for example, an agar plate surface smearing method in which a sample obtained by appropriately diluting microorganisms collected from roots in a plate medium is smeared evenly with a congeal rod and the number of colonies formed by culturing is counted. It can be measured by the method.
  • hydroponic cultivation can be stably performed for a long time with a cultivation solution having a sodium chloride concentration of 1% by mass or more.

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Abstract

高塩濃度環境下での植物体の長期間栽培を可能とするための、植物体の水耕栽培方法を提供する。植物体を、塩化ナトリウム濃度が１質量％以上である栽培用溶液で水耕栽培する栽培工程を有し、前記栽培工程の途中で１回又は２回以上、前記植物体の根の少なくとも一部に耐塩付与剤を接触させる耐塩性付与処理を行うことによって前記植物体の耐塩性を維持する、高塩環境下における植物の水耕栽培方法。

Description

高塩環境下における植物の水耕栽培方法
　本発明は、植物体を、塩化ナトリウム濃度が１質量％以上である栽培用溶液で、安定的に長期間水耕栽培するための方法に関する。
　近年、世界各国における人口増加による食糧生産量の増大により、大量の農業用水が必要とされ、水不足が深刻な問題となっている。地球上に最も多く存在する水資源は海水であり、海水を農業用水として利用できれば、この問題を解決できる。ただし、植物の多くは、高塩濃度下では、浸透圧による吸水阻害とナトリウムイオンによる細胞内酵素の阻害により、育成することができない。本来耐塩性の低い植物について、海水の塩濃度程度にまで耐塩性を高めることができれば、海水を用いて栽培可能となることが期待できる。
　植物の耐塩性を高める方法としては、遺伝子組換え技術を用いて、塩耐性機構に関与する遺伝子を導入する方法が挙げられる。例えば、植物細胞内にオスモライト（プロリンやベタイン）を蓄積させることによって浸透圧に対する耐性を獲得している塩生植物が存在している。このオスモライトを蓄積させる遺伝子を導入した組み換え植物は、耐塩性を獲得していることが報告されている。また、ナトリウムイオンに対しては、ＳＯＳ１遺伝子が活性化することにより排出を促していることが知られており、この遺伝子を導入した組み換え植物が研究されている。
　遺伝子組換え技術を使用せずに植物の耐塩性を高める方法としては、植物体への耐塩性付与効果を有する薬剤や微生物を植物体に投与する方法が検討されてきている。耐塩性付与効果を有する薬剤としては、例えば、ピロロキノリンキノン（例えば、特許文献１参照）や植物ホルモンのストリゴラクトン等が知られている。また、耐塩性付与効果を有する微生物としては、例えば、パエニバチルス・フクイネンシス（Paenibacillus fukuinensis）（例えば、特許文献２参照）が知られている。
特許第５０１３３２６号公報 特開２０１３－７５８８１号公報
　塩の作用メカニズムは非常に複雑であるために、１種類の遺伝子を導入するだけで十分な耐性が獲得できるわけではない。実際に、塩耐性機構に関与する遺伝子を導入した遺伝し組み換え植物では、１００ｍＭ程度の塩化ナトリウムに対する耐性が確認されたものがほとんどであり、海水を淡水の代替として使用する場合には耐塩性は不十分である。また、遺伝子改変植物は、安全性への懸念等の問題もある。
　耐塩性付与効果を有する薬剤はそれ自体が植物体にストレスとなる場合があるため、一般的に植物体への施用期間は限定される。また、微生物の培養等は費用と労力がかかる場合が多く、植物体の栽培の全期間にわたって微生物を施用することは、経済的な観点から困難である場合が多い。ただし、薬剤や微生物による耐塩性付与効果は永続的ではなく、一度の施用では高塩濃度環境下で長期間植物体を栽培することは困難である。
　本発明は、高塩濃度環境下での植物体の長期間栽培を可能とするための、植物体の水耕栽培方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る高塩環境下における植物の水耕栽培方法は、下記［１］～［９］である。
［１］　植物体を、塩化ナトリウム濃度が１質量％以上である栽培用溶液で水耕栽培する栽培工程を有し、
　前記栽培工程の途中で１回又は２回以上、前記植物体の根の少なくとも一部に耐塩付与剤を接触させる耐塩性付与処理を行うことによって前記植物体の耐塩性を維持する、高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
［２］　前記耐塩性付与処理が、耐塩性付与剤を含有し、かつ塩化ナトリウム濃度が１質量％以上である処理用溶液に、前記植物体の根の少なくとも一部を浸漬させる処理である、前記［１］の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
［３］　前記植物体の根の少なくとも一部を前記処理用溶液に、１時間以上浸漬させる、前記［２］の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
［４］　前記処理用溶液が、さらに、０．５質量％以下の塩化マグネシウムを含有する、前記［２］又は［３］の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
［５］　前記耐塩付与剤が、１種類又は２種類以上の微生物である、前記［１］～［４］のいずれかの高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
［６］　前記耐塩付与剤が、根に付着することによって植物体に耐塩性を付与する微生物であり、
　前記処理用溶液における前記微生物の濃度が１０３ＣＦＵ／ｍＬ以上である、前記［１］～［４］のいずれかの高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
［７］　栽培用溶液を収容する栽培用槽と、
植物体を収容する栽培用ポットと、
栽培用ポットをはめ込む貫通孔が１又は２以上あり、かつ栽培用溶液の水面上に浮かべるフロートと、を備える水耕栽培装置を用いて行う、前記［１］～［６］のいずれかの高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
［８］　前記耐塩性付与処理が、
前記栽培用槽に収容する栽培用溶液の量を、前記栽培工程よりも少なくなるように調節する水量調節工程と、
前記水量調節工程後、前記栽培用槽内の栽培用溶液に前記耐塩性付与剤を混入させる混入工程と、
前記混入工程後、１時間以上植物体を栽培し、前記耐塩性付与剤を植物体の根に接触させる処理工程と、
を有する、前記［７］の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
［９］　前記耐塩性付与処理が、
前記フロートを、前記植物体を収容した栽培用ポットが貫通孔に埋め込まれた状態で、処理用槽に収容された前記処理用溶液の水面上に浮かべる移設工程と、
前記移設工程後、１時間以上植物体を栽培し、前記耐塩性付与剤を植物体の根に接触させる処理工程と、
を有する、前記［７］の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
　本発明に係る高塩環境下における植物の水耕栽培方法により、耐塩性付与効果を有する薬剤や微生物を用いて、元々耐塩性が低い植物体を、塩化ナトリウム濃度が１質量％以上の栽培用溶液で長期間安定して水耕栽培することができる。
　本発明に係る高塩環境下における植物の水耕栽培方法（以下、単に「本発明に係る水耕栽培方法」ということがある。）は、本来耐塩性の低い植物体を、耐塩性付与剤で処理することによって耐塩性を付与し、塩化ナトリウム濃度が１質量％以上という非常に塩濃度の高い環境下で栽培する方法である。植物体の耐塩性を後天的に高める耐塩性付与剤の効果は永続的ではない。このため、高塩濃度環境下で長期間植物体を生育させるためには、植物体に対する耐塩性付与剤による処理は、１回だけではなく、耐塩性を獲得させた後にも、栽培期間中に追加で１回又は２回以上行う必要がある。そこで、本発明に係る水耕栽培方法では、植物体を、塩化ナトリウム濃度が１質量％以上である栽培用溶液で水耕栽培する栽培工程を有し、前記栽培工程の途中で１回又は２回以上、前記植物体の根の少なくとも一部に耐塩付与剤を接触させる耐塩性付与処理を行うことによって前記植物体の耐塩性を維持する。栽培工程の途中で耐塩性付与処理を行うことにより、植物体の耐塩性を長期間維持することができるため、本発明に係る水耕栽培方法により、例えば農作物の場合には収穫まで高塩環境下での栽培を継続することができる。
　本発明において、栽培工程における栽培用溶液の塩化ナトリウム濃度は、１質量％以上とすることができ、栽培する植物体の耐塩性に応じて適宜調節することができる。本発明において用いられる栽培用溶液としては、塩化ナトリウム濃度が、１～４質量％とすることができ、１．５～３．８質量％、２～３．５質量％とすることもできる。
　本発明において用いられる栽培用溶液としては、塩化ナトリウムに加えて塩化マグネシウムを含でもよく、０．５質量％以下の塩化マグネシウムを含有することができ、０．１～０．５質量％の塩化マグネシウムを含有することができる。
　本発明において用いられる栽培用溶液は、塩化ナトリウムや塩化マグネシウム以外にも、植物体の生育に必要な各種栄養成分を含有していることが好ましい。当該栄養成分は、栽培する植物体の種類に応じて適宜調整することができる。特に、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、鉄、マンガン、銅、モリブデン、ホウ素等の植物体の生育に必要な元素を塩類として含有していることが好ましい。その他、植物体の種類によっては、アルミニウムや珪素等の元素を塩類として含有する場合もある。また、植物体の生育段階に応じて栽培用溶液の組成を変更してもよい。
　本発明において用いられる栽培用溶液としては、例えば、市販されている液肥に塩化ナトリウムをはじめとする不足の塩類を添加した溶液や、市販されている濃縮された液肥を、水に代えて海水で希釈した溶液を用いることができる。また、海水に、リン等の不足の塩類を適宜添加した溶液を用いることもできる。
　本発明において、栽培工程における水耕栽培は、栽培用溶液の塩化ナトリウム濃度を１質量％以上にする以外は、一般的な水耕栽培方法によって行うことができる。当該栽培工程は、比較的多量の栽培用溶液を栽培用槽にためる湛液型水耕法で行ってもよく、緩やかな傾斜を持つ平面上に培養液を少量ずつ流下させる薄膜水耕法で行ってもよい。
　湛液型水耕法の場合、栽培用槽内の栽培用溶液の交換方法は、循環して利用する循環式であってもよく、栽培用槽内で一定期間利用した後にそのまま排液にする非循環式であってもよい。循環式の場合、栽培用溶液は栽培用溶液調製槽内で調製された後、ポンプ等により栽培用槽へ投入され、栽培用槽から再び栽培用溶液調製槽へと回収され、栄養成分等が調製される。
　湛液型水耕法は、例えば、栽培用溶液を収容する栽培用槽と、植物体を収容する栽培用ポットと、栽培用ポットをはめ込む貫通孔が１又は２以上あり、かつ栽培用溶液の水面上に浮かべるフロートと、を備える水耕栽培装置を用いて行うことができる。栽培用ポットはフロートの貫通孔に脱着可能にはめ込まれていてもよく、フロートの貫通孔から外れないように固定されていてもよく、フロートと栽培用ポットが一体成型されたものであってもよい。栽培用槽は、室内に設置されていてもよく、屋外に設置されていてもよい。
　循環式水耕栽培装置の場合には、栽培用槽は、栽培用溶液を注入する給水孔と、栽培用溶液を排水する排水孔を備えている。非循環式水耕栽培装置の場合には、栽培用槽は、給水孔と排水孔の両方を備えていてもよく、給水と排水の両方を行う給排水孔を備えていてもよい。栽培用槽への栽培用溶液の給排水は、ポンプとバルブで制御される。
　栽培用ポットは、少なくとも上面と下面に開口部を備えており、支持用担体を保持可能な容器であり、一般的には、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂素材のものが使用される。植物体は、茎や葉が支持用担体の上方に伸び、根が支持用担体の下方に伸びるように、栽培用ポット内の多孔質担体によって支持される。当該支持用担体としては、栽培用ポット内に保持された状態で植物体の根が貫通可能な程度の多孔質性があればよく、例えば、ゲル状物質であってもよく、繊維状物質であってもよく、粒状又は礫状の物質であってもよい。ゲル状物質としては、寒天、アガロース、ゲランガム、アルギン酸等の高分子多糖類、アクリル樹脂等の吸水性樹脂等が挙げられる。繊維状物質としては、不繊布、綿、紙、ロックウール、グラスウール等が挙げられる。粒状又は礫状の物質としては、木材チップ、バーク、軽石、バーミキュライト、砂等が挙げられる。
　フロートは、植物体を栽培している状態の栽培用ポットを貫通孔にはめ込んだ状態で栽培用用水の水面に浮かぶ素材で形成されている。当該素材としては、例えば、発泡スチロール、発泡ポリプロピレン等の発泡性樹脂が挙げられる。栽培用ポットをフロートにはめ込むことにより、栽培用溶液の量の多寡にかかわらず、栽培用ポットは必ず栽培用溶液の水面に位置し、栽培溶液が少量の場合でも植物体の根が栽培用溶液に必ず接することができる。
　栽培用槽に浮かべるフロートは、１枚であってもよく、２枚以上であってもよい。栽培用槽が屋外に設置されている場合には、栽培用溶液の水面からの蒸散を抑制するために、栽培用溶液の水面の大部分を覆うようにフロートを設置することが好ましい。
　湛液型水耕法の場合、使用する水耕栽培装置は、栽培用溶液の溶存酸素量を一定量以上に保つための酸素供給手段を備えていることが好ましい。当該酸素供給手段としては、例えば、エアーポンプやエアーサッカー等が挙げられる。栽培用槽内にエアーポンプを設置することにより、酸素を含む空気を栽培用槽内の栽培用溶液に直接供給することができる。エアーサッカーを用いる場合には、栽培用溶液を予めエアーサッカー等に通過させて空気を混入させた後に栽培用槽に投入することができる。
　また、水耕栽培に適したｐＨは植物の種類ごとに違うものの、一般的にｐＨ５．５～６．５程度であるが、栽培期間が長くなるにつれ、栽培用溶液のｐＨは高くなる傾向にある。このため、長期間安定して水耕栽培を行うために、使用する水耕栽培装置は、栽培用溶液のｐＨを経時的に測定し、必要に応じてｐＨを所定の範囲内に調整するために酸物質を投与するｐＨ制御手段を備えていることが好ましい。ｐＨ調整に用いられる酸物質としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等が挙げられる。
　本発明に係る水耕栽培方法において、耐塩性付与処理は、耐塩性付与剤を含有し、かつ塩化ナトリウム濃度が１質量％以上である処理用溶液に、前記植物体の根の少なくとも一部を浸漬させることにより行うことができる。処理用溶液は、栽培用溶液に耐塩性付与剤を混合したものであってもよく、栽培用溶液とは塩類組成が異なる溶液であってもよい。
　本発明において用いられる耐塩性付与剤は、薬剤であってもよく、微生物であってもよく、微生物の培養上清であってもよい。当該薬剤としては、例えば、ピロロキノリンキノン（特許文献１参照）やストリゴラクトン等が挙げられる。また、微生物としては、例えば、パエニバチルス・フクイネンシス（特許文献２参照）等が挙げられる。耐塩性付与剤としては、１種類の微生物からなるものであってもよく、２種類以上の微生物の混合物であってもよい。
　処理用溶液中の耐塩性付与剤の濃度は、耐塩性付与剤の種類、植物体の種類や生育段階等を考慮して適宜調整される。処理用溶液中の耐塩性付与剤の濃度が低すぎる場合には、処理用溶液で耐塩性付与剤が植物体の根に接触する機会が少なくなり、耐塩性付与効果が不充分となるおそれがある。一方で、耐塩性付与剤の種類によっては、過剰摂取により植物体の生育に却って悪影響を及ぼすおそれもある。そこで、充分な耐塩性付与効果を得るための処理用溶液中の耐塩性付与剤の濃度は、実験的に求めることができる。例えば、耐塩性付与剤が微生物の場合、処理用溶液における当該微生物の濃度を１０３ＣＦＵ／ｍＬ以上とすることにより、充分な耐塩性付与効果を得ることができる。
　１回の耐塩性付与処理時間、すなわち、植物体の根の少なくとも一部を処理用溶液に浸漬させる時間は、植物体の種類や用いられる耐塩性付与剤の種類によって適宜調節される。例えば、耐塩性付与処理時間としては、１時間以上が好ましく、１８時間以上がより好ましく、１日間以上がさらに好ましく、１～７日間がよりさらに好ましい。植物体の根を処理用溶液に浸漬させた状態で１時間以上栽培することにより、処理用溶液中の耐塩性付与剤が植物体の根に接触する機会が充分となり、耐塩性が付与されやすくなる。
　耐塩性付与処理は、植物体が栽培用槽に設置された状態のまま行ってもよく、栽培槽内の植物体を、処理用溶液を収容した処理用槽に移設して行ってもよい。
　耐塩性付与処理を栽培用槽内で行う場合には、栽培用槽内の栽培用溶液に直接耐塩性付与剤を注入してもよく、栽培用槽内の栽培用溶液を排水した後に予め別の槽において調製した処理用溶液を栽培用槽内に給水してもよい。耐塩性付与剤を循環する栽培用溶液に追肥の態様で注入した場合には、栽培用溶液内において耐塩性付与剤の濃度勾配が生じてしまい、充分な耐塩性付与効果が得られないおそれがある。耐塩性付与剤の濃度勾配を防止するために、処理用溶液は給排水量を少なくする又は給排水処理を行わない条件で、植物体の根と接触させることが好ましい。ただし、給排水量が少ない場合や給排水を行わない場合には、栽培用槽内によどみが生じてしまい、植物体自体に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、エアーポンプによるバブリング処理によって処理用溶液を適宜撹拌することが好ましい。
　耐塩性付与処理を処理用槽内で行う場合には、植物体は、栽培用ポットを栽培用槽のフロートから外し、処理用槽内に収容された処理用溶液の水面に浮かべられたフロートの貫通孔にはめ込んでもよく、栽培用ポットが埋め込まれたフロートを、栽培用槽から処理用槽内の処理用溶液の水面上に浮かべてもよい。栽培用ポット又はフロートを栽培用槽から処理用槽へ移動させる移動手段は、特に限定されず、例えば、水流を利用した移動手段やコンベアでの移動等で行うことができる。処理用槽１個当たり、複数の栽培用ポットが設置される場合には、処理用溶液のよどみを防止し、かつ酸欠を防止するために、エアーポンプによるバブリング処理を行うことが好ましい。
　耐塩性付与処理に用いる処理用溶液の量が多くなるほど、多量の耐塩性付与剤が必要になる。そこで、処理用溶液の量を、栽培用ポットの底面から伸びた植物体の根が接触するために必要充分な量にまで低減させることにより、１回の耐塩性付与処理に必要な耐塩性付与剤の量を抑えることができる。耐塩性付与処理を処理用槽内で行う場合には、処理用槽を栽培用槽よりも小さくすることにより、処理用溶液の量を抑えることができる。ただし、処理用溶液の量が少なすぎる場合には、植物体の根に充分な量の耐塩性付与剤が接触できないおそれがあるため、処理用槽１個当たり、１個の栽培用ポットをはめ込むプレートのみが設置されている場合、当該処理用槽に収容された処理用溶液は、少なくとも５ｍＬであることが好ましい。
　耐塩性付与処理を栽培用槽内で行う場合には、例えば、栽培用槽内の栽培用溶液を通常の栽培工程時よりも少なくなるように調節した後（水量調節工程）に、栽培用槽内の栽培用溶液に耐塩性付与剤を混入させ（混入工程）、１時間以上植物体を栽培し、耐塩性付与剤を植物体の根に接触させる（処理工程）ことによって、必要な処理用溶液の量を抑えることができる。水量調節は、栽培用槽への給水を停止し、排水を促進することによって達成できる。耐塩性付与処理後、処理用溶液を排水した後に栽培用溶液を通常の栽培と同じ水高になるまで給水した後、通常の給排水条件で給排水を行うことにより、栽培工程を再開できる。耐塩性付与剤が微生物等のようにそれ自身を過剰摂取させたとしても植物体にさほど悪影響を与えない物質の場合には、処理用溶液を排水することなくそのまま栽培用溶液を給水し、通常の給排水条件で給排水を開始してもよい。
　耐塩性付与処理は、植物体が、前回の耐塩性付与処理によって獲得した耐塩性を失う前に行う必要がある。耐塩性付与処理を行う時期や回数、耐塩性付与処理間の間隔は、植物体の種類、使用する耐塩性付与剤の種類、栽培用溶液の塩化ナトリウム濃度等を考慮して実験的に決定することができる。例えば、１～２ヶ月に１回程度の割合で、繰り返し耐塩性付与処理を行うことによって、長期間安定して高塩環境下で植物体を栽培することができる。
　耐塩性付与剤が、根に付着することによって植物体に耐塩性を付与する微生物の場合、植物体が充分な耐塩性を有するためには、根に充分量の微生物が付着している必要がある。そこで、経時的に植物体の根に付着している微生物量を調べることが好ましい。微生物量をモニタリングすることにより、実際に植物体の耐塩性が低下して生育に影響が出る前に、根に付着している微生物量が少なくなった時点で速やかに耐塩性付与処理を行うことができる。微生物量のモニタリングは、例えば、同じ環境下で複数の植物体を同時に生育させ、そのうちの１～数個の植物体を栽培用ポットから抜き取り、その根に付着している微生物量を定量することにより実施できる。微生物量の定量は、例えば、平板培地に根から回収した微生物を適宜希釈した試料をコンラージ棒などで均等に塗抹し、培養して形成されたコロニー数を計数する寒天平板表面塗抹法等の常法により測定できる。
　本発明の水耕栽培方法によれば、塩化ナトリウム濃度が１質量％以上の栽培用溶液で長期間安定して水耕栽培することが可能になる。

Claims (9)

  1. 　植物体を、塩化ナトリウム濃度が１質量％以上である栽培用溶液で水耕栽培する栽培工程を有し、
    　前記栽培工程の途中で１回又は２回以上、前記植物体の根の少なくとも一部に耐塩付与剤を接触させる耐塩性付与処理を行うことによって前記植物体の耐塩性を維持する、高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
  2. 　前記耐塩性付与処理が、耐塩性付与剤を含有し、かつ塩化ナトリウム濃度が１質量％以上である処理用溶液に、前記植物体の根の少なくとも一部を浸漬させる処理である、請求項１に記載の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
  3. 　前記植物体の根の少なくとも一部を前記処理用溶液に、１時間以上浸漬させる、請求項２に記載の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
  4. 　前記処理用溶液が、さらに、０．５質量％以下の塩化マグネシウムを含有する、請求項２又は３に記載の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
  5. 　前記耐塩付与剤が、１種類又は２種類以上の微生物である、請求項１～４のいずれか一項に記載の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
  6. 　前記耐塩付与剤が、根に付着することによって植物体に耐塩性を付与する微生物であり、
    　前記処理用溶液における前記微生物の濃度が１０３ＣＦＵ／ｍＬ以上である、請求項１～４のいずれか一項に記載の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
  7. 　栽培用溶液を収容する栽培用槽と、
    植物体を収容する栽培用ポットと、
    栽培用ポットをはめ込む貫通孔が１又は２以上あり、かつ栽培用溶液の水面上に浮かべるフロートと、を備える水耕栽培装置を用いて行う、請求項１～６のいずれか一項に記載の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
  8. 　前記耐塩性付与処理が、
    前記栽培用槽に収容する栽培用溶液の量を、前記栽培工程よりも少なくなるように調節する水量調節工程と、
    前記水量調節工程後、前記栽培用槽内の栽培用溶液に前記耐塩性付与剤を混入させる混入工程と、
    前記混入工程後、１時間以上植物体を栽培し、前記耐塩性付与剤を植物体の根に接触させる処理工程と、
    を有する、請求項７に記載の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
  9. 　前記耐塩性付与処理が、
    前記フロートを、前記植物体を収容した栽培用ポットが貫通孔に埋め込まれた状態で、処理用槽に収容された前記処理用溶液の水面上に浮かべる移設工程と、
    前記移設工程後、１時間以上植物体を栽培し、前記耐塩性付与剤を植物体の根に接触させる処理工程と、
    を有する、請求項７に記載の高塩環境下における植物の水耕栽培方法。
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