植物培養方法及び植物培養装置
【課題】過重力状態で適切に植物を培養できる植物培養装置及び植物培養方法を提供する。
【解決手段】植物培養装置１は、培養する植物２を収容する複数のバケット３と、バケット３を揺動可能に支持して水平面上で回転可能に取付けられたスイングローター４と、スイングローター４を回転させる回転駆動部５と、スイングローター４の回転軸上であって、バケット３よりも上方に取付けられている光源６と、光源６の照射光量を調節する光量調節部９と、スイングローター４の回転軸上で光源６の位置を上下に調節する位置調節部１０と、光源６から照射される光の光質を調節する光質調節部１３、を備えており、スイングローター４の一端には、バケット３を揺動可能に支持する支持部７が設けられている。
【解決手段】植物培養装置１は、培養する植物２を収容する複数のバケット３と、バケット３を揺動可能に支持して水平面上で回転可能に取付けられたスイングローター４と、スイングローター４を回転させる回転駆動部５と、スイングローター４の回転軸上であって、バケット３よりも上方に取付けられている光源６と、光源６の照射光量を調節する光量調節部９と、スイングローター４の回転軸上で光源６の位置を上下に調節する位置調節部１０と、光源６から照射される光の光質を調節する光質調節部１３、を備えており、スイングローター４の一端には、バケット３を揺動可能に支持する支持部７が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重力環境を変化させて植物を培養する植物培養方法及び植物培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、重力環境が変化すると植物の成長にも影響があることが知られている。例えば、非特許文献１に示されるように、二次代謝産物の大元であるフェニルアラニン（phenylalanine）を作る酵素フェニルアラニンアンモニアリアーゼ（PAL:phenylalanine ammonia-lyase）の酵素活性が、スペースシャトル内における微小重力下では低下するとの報告がある。
【０００３】
一方、地上においては、重力環境を変化させて植物を培養するために、例えば、特許文献１に示されるように、重力を多方向から作用させることで擬似無重力状態を作り出す動植物育成装置などが知られている。この従来の動植物育成装置は、動植物が収容される容器を２軸で回転させることにより、擬似無重力状態を作り出し、動植物を育成するものである。
【非特許文献１】Cowles et al. (1984) Growth and lignification in seedlings exposedto eight days of microgravity. Annals of Botany vol.54: pp.33-48
【特許文献１】特公平０７−０８９７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の重力環境を変化させて植物を培養する方法は、無重力状態を作り出すことを目的としており、過重力状態を作り出すことは考えられていない。そのため、過重力状態において適切に植物を培養することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、過重力状態で適切に植物を培養できる植物培養装置及び植物培養方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る植物培養方法は、植物が収容された容器を周回させて植物に遠心力を加えながら、植物に光を照射して植物を培養することを特徴とする。
【０００７】
このような特徴を有する植物培養方法によれば、容器を周回させることにより、容器に遠心力が作用するため、地上において長時間安定して過重力状態を作り出すことができ、植物を培養することができる。また、植物に光を照射することにより、植物の培養が促進されるため、過重力状態において適切に植物を培養することができる。
【０００８】
この場合、水平面上で容器を周回させることが望ましい。容器を周回転すると、植物には、自重による垂直方向の重力と遠心力とが作用する。そのため、水平面上で容器を周回させることで、容器の周回位置にかかわらず、植物に作用する過重力の方向を一定に保つことができ、安定した過重力状態を作り出すことができる。
【０００９】
上記容器は、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動自在に支持されていることが望ましい。これにより、容器が周回されると、容器に遠心力が作用するため、容器は周回する円周の接線を回転軸として揺動する。従って、容器に対して一定の方向に過重力が作用するため、容器の周回速度によらず、一定の方向で植物に過重力を加えることができる。
【００１０】
また、本発明に係る植物培養方法では、重力と遠心力とが合成された過重力が植物に作用する方向に向けて植物に光を照射することが望ましい。植物は光量の多い方向に向かって成長する性質があるため、過重力が植物に作用する方向から光を照射することで、植物に過重力が作用する方向と反対方向に成長させることができる。
【００１１】
また、周回する容器の回転軸上から光を照射することが望ましい。周回する容器とこの回転軸との角度及び距離は一定の関係にあるため、容器の周回転位置によらず、植物に照射する光の照射方向及び照射光量を一定にすることができる。従って、植物の生長方向を一定にすることができる。
【００１２】
また、植物に照射する光の光量を、所定の周期で調節することが望ましい。所定の周期（例えば１日）で植物に照射する光の光量を調節することで、１日周期で日の入りと日の出を繰り返す自然に近い日照環境で、植物を培養することができる。
【００１３】
また、植物に照射する光の照射角度を、所定の周期又は容器の周回速度に応じて調節することが望ましい。所定の周期(例えば１年や１日)で光の照射角度を調節することで、太陽光が照射角度を変化させながら移動する自然に近い日照環境で、植物を培養することができる。一方、周回速度を変化させると、容器に作用する遠心力が変化する。これに伴い、揺動自在に支持された容器の傾斜角度も変化する。このため、回転速度によって定まる容器の傾斜角度に応じて光の照射角度を調節することで、容器の周回速度によらず、自然に近い日照環境で植物を培養することができる。
【００１４】
また、植物に照射する光の光質を調節することが望ましい。これにより、光の波長等の光質を選択調節して植物に照射できるため、様々な培養目的に合致した光質の光を照射して植物を培養することができる。
【００１５】
また、本発明に係る植物培養方法では、容器を自転させることが望ましい。容器が一定の速度で周回しているときは、この容器の向きと光の照射方向との関係は一定となる。そこで、容器の中心軸を枢軸として容器を自転させることにより、植物に照射する光の照射方向を変化させることができ、自然に近い日照環境で植物を培養することができる。
【００１６】
また、上記容器を、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させることが望ましい。容器を自転させるとともに、容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させることにより、植物に作用する過重力の方向とは関係なく、容器を揺動させることができるため、植物に対して、所望の方向から過重力を作用させることができる。
【００１７】
本発明に係る植物培養装置は、植物を培養する植物培養装置において、植物が収容される容器と、容器に遠心力が作用するように容器を周回させる回転機構と、容器に収容される植物に光を照射する光源とを備えることを特徴とする。
【００１８】
このような特徴を有する植物培養装置によれば、回転機構によって容器が周回されると、容器に遠心力が作用するため、地上において長時間安定した過重力状態を作り出して、植物を培養することができる。また、光源から植物に光が照射されるため、植物の培養が促進され、過重力状態において適切に植物を培養することができる。
【００１９】
この場合、回転機構は、水平面上で容器を周回させることが望ましい。容器を周回すると、容器に収容される植物には自重による垂直方向の重力と遠心力とが作用する。そのため、回転機構が水平面上で容器を周回させることで、容器の周回位置にかかわらず、植物に作用する過重力の方向を一定に保つことができ、安定した過重力状態を作り出すことができる。
【００２０】
上記容器は、容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動自在に支持されていることが望ましい。これにより、回転機構によって容器が周回されると、容器に遠心力が作用するため、容器は周回する円周の接線を回転軸として揺動する。従って、容器に対して一定の方向に過重力が作用するため、容器の周回速度によらず、植物に一定の方向で過重力を与えることができる。
【００２１】
上記光源は、重力と遠心力とが合成された過重力が作用する容器の方向と反対の方向に設けられていることが望ましい。植物は光量の多い方向に向かって成長する性質がある。従って、植物に過重力が作用する方向から光を照射することで、過重力が作用する方向と反対方向に植物を成長させることができる。
【００２２】
また、上記光源は、周回する容器の回転軸上に設けられていることが望ましい。回転機構によって周回される容器とこの回転軸との角度及び距離は一定の関係にあるため、光源を容器の中心軸に設けることで、容器の周回位置によらず、植物に照射する光の照射方向及び照射光量を一定にすることができる。従って、植物の生長方向を一定にすることができる。
【００２３】
また、本発明に係る植物培養装置では、光源の光量を、所定の周期で調節する光量調節部を有することが望ましい。光量調節部が所定の周期（例えば１日）で植物に光を照射する光源の光量を調節することで、１日周期で日の入りと日の出を繰り返す自然に近い日照環境で、植物を培養することができる。
【００２４】
また、本発明に係る植物培養装置では、光源の位置を、所定の周期又は容器の周回速度に応じて調節する位置調節部を有することが望ましい。所定の周期(例えば１日)で光源の位置を調節することで、太陽光が照射角度を変化させながら移動する自然に近い日照環境で植物を培養することができる。一方、回転機構による容器の周回速度を変化させると、容器に作用する遠心力が変化する。これに伴い、揺動自在に支持された容器の傾斜角度も変化する。このため、回転速度によって定まる容器の傾斜角度に応じて光源の位置を調節することで、植物に照射される光の照射角度を変化させることができ、容器の周回速度によらず、自然に近い日照環境で植物を培養することができる。
【００２５】
また、本発明に係る植物培養装置では、植物に照射する光の光質を調節する光質調節部を有することが望ましい。これにより、光質調節部では、光の波長等の光質を選択調節することができるため、様々な培養目的に合致した光質の光を照射して植物を培養することができる。
【００２６】
また、本発明に係る植物培養装置では、容器を自転させる自転機構を有することが望ましい。容器が一定の周回転速度で周回転しているときは、この容器の向きと光の照射角度との関係は一定となる。そこで、容器の中心軸を枢軸として容器を自転させることにより、植物に照射する光の照射方向を変化させることができ、自然に近い日照環境で植物を培養することができる。
【００２７】
また、本発明に係る植物培養装置では、容器を、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させる揺動駆動部を、更に備えることが望ましい。これにより、揺動駆動部は、容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させることにより、植物に作用する過重力の方向とは関係なく、容器を揺動させることができるため、植物に対して、所望の方向から過重力を作用させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、過重力状態で適切に植物を培養することができ、より幅広い重力環境で植物の培養を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明に係る植物培養方法及び植物培養装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００３０】
まず、図１及び図２を用いて、第１の実施形態に係る植物培養装置１について説明する。図１は、植物培養装置１の構成を模式的に示した図であり、図２は、植物培養装置における支持部７の周辺を示す図である。植物培養装置１は、培養する植物２を収容する複数のバケット（容器）３と、バケット３を揺動可能に支持して水平面上で回転可能に取付けられたスイングローター４（回転機構）と、スイングローター４を回転させる回転駆動部（回転機構）５と、スイングローター４の回転軸上であって、バケット３よりも上方に取付けられている光源６と、光源６の照射光量を調節する光量調節部９と、スイングローター４の回転軸上で光源６の位置を上下に調節する位置調節部１０と、光源６から照射される光の光質を調節する光質調節部１３、を備えている。なお、照射光量とは、光源６の点灯状態のみならず、光源６が無灯（光量がゼロ）の状態を含むものである。また、光質とは、光の波長など、光の様々な性質を含むものである。
【００３１】
スイングローター４は、中心から放射状に延びる複数のアーム４ａを有しており、それぞれのアーム４ａの先端には、バケット３を揺動可能に支持する支持部７が設けられている。
【００３２】
支持部７は、図２に示すように、アーム４ａの先端から２方向に分岐されて、バケット３の幅よりも広く離間して延在する一対の支持アーム７ａと、この一対の支持アーム７ａ間に設けられ、バケット３を揺動可能に支持する支持ピン７ｂとを有している。なお、一対の支持アーム７ａの長さは、バケット３を支持ピン７ｂに係合させて揺動自在に支持したときに、揺動するバケット３が支持部７と干渉しないように定められる。
【００３３】
なお、本実施形態では、植物２を、組織培養ポット(アグリポット等)８に収容し、この組織培養ポット８を３個セットとしてバケット３に収容している。
【００３４】
次に、植物培養装置１の動作、及び植物培養装置１を用いた植物培養方法について説明する。
【００３５】
まず、複数の組織培養ポット８に培養対象の植物２を収容し、組織培養ポット８をそれぞれのバケット３に３個ずつ収容する。そして、回転駆動部５を作動させてスイングローター４を回転させると共に、光源６から光を照射させる。
【００３６】
スイングローター４の回転は、スイングローター４の支持部７で揺動自在に支持されているバケット３に伝達される。バケット３はスイングローター４の回転軸を中心軸として周回するため、バケット３には遠心力が作用する。このとき、バケット３及びバケット３に収容された植物２には、図３に示すように、鉛直方向下向きの重力と遠心力とが合成された過重力が作用する。そのため、植物培養装置１は、図４に示すように、バケット３が支持ピン７ｂを軸として揺動し、過重力が作用する方向に傾斜する状態となる。このバケット３の傾斜により、過重力はバケット３の底方向に作用するため、バケット３に作用する過重力の方向と、バケット３の傾斜の方向とは同じ方向となる。
【００３７】
バケット３に作用する過重力は、バケット３が周回する円周の半径と周回速度とによって定まるため、スイングローター４の回転軸から支持部７までの距離と、回転駆動部５の回転速度を設定することで、目的の過重力を植物２に作用させることができる。
【００３８】
一方、光源６とバケット３との間には光を遮るものが無いため、遠心力によってバケット３に過重力が作用している間も、バケット３及びバケット３に収容された植物２には、光源６からの光が照射され続ける。ところで、スイングローター４を一定速度で回転すると、バケット３に作用する遠心力も一定となるため、バケット３の傾斜角度が一定となる。光源６は、スイングローター４の回転軸上に取付けられているため、スイングローター４を一定速度で回転させると、バケット３と光源６との距離、及びバケット３に対する光源６の傾斜角度は一定となる。このため、光源６は、一定の光量で一定の照射角度からバケット３及びバケット３に収容された植物２に光を照射する。
【００３９】
なお、光源６は、目的の過重力がバケット３に作用したときに、当該過重力が作用する作用軸と、スイングローター４の回転軸との交点に取付けられることが望ましい。
【００４０】
このように、植物２に所定の過重力を作用させている状態においては、光源６とバケット３との角度及び距離は常に一定となる。そこで、光量調節部９は、光源６の照射光量を調節して、植物２に照射する光の光量を変化させ、位置調節部１０は、光源６の位置をスイングローター４の回転軸上で上下に変動させる。具体的には、地上と太陽との関係に近づけるため、光量調節部９は、日の出の時間になると光を光源６を点灯させ、昼間にかけて光量を上げ、夕方にかけて光量を下げ、日の入りの時間になると光源６を消灯させる。一方、位置調節部１０は、日の出の時間から日の入りの時間になるまでの間、光源６の位置を、バケット３の略側面方向から上方に移動させ、再度バケット３の略側面方向に下降させる。
【００４１】
なお、光量調節部９及び位置調節部１０は、地上と太陽との関係に近づけるため、１日または１年周期で調節する。
【００４２】
また、所望の波長の光を植物に照射したい場合は、光質調節部１３により、所望の波長を選択調節することで、光源６から照射される光の波長を変えることができる。
【００４３】
以上説明したように、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、バケット３を支持しているスイングローター４を回転させることにより、バケット３はスイングローター４の周囲を周回する。すると、バケットには、遠心力が生じるため、重力と遠心力とが合成された過重力が作用する。一方、光源６からは、バケット３に向けて光が照射されている。そのため、このバケット３に培養対象の植物２を収容して植物培養装置１を作動させることで、過重力状態において光を照射しながら、植物２を適切に培養することができる。
【００４４】
また、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、バケット３は、水平面上で回転可能に取付けられたスイングローター４に支持されているため、バケット３は水平面上で周回する。バケット３が一定速度で周回しているときは、一定の重力が鉛直方向下向きに作用し、バケット３が水平方向で周回しているときは、一定の遠心力が水平方向に作用する。従って、植物２に対する一定の方向から過重力を作用させることができ、安定した過重力状態において、植物２を培養することができる。
【００４５】
更に，バケット３が周回してバケット３に遠心力が作用すると、バケット３は、支持部７の支持ピン３ｂを回転軸として揺動し、過重力が作用する方向に傾斜する。このため、過重力は、常にバケット３の底方向に作用する。従って、植物２に対して常に一定の方向から過重力を作用させながら、植物を培養することができる。
【００４６】
また、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、光源６は、バケット３よりも上方に取付けられているため、バケット３が一定の速度で周回しているときは、植物２に対して上方から一定の照射角度で光を照射する。従って、照射される光に向かって成長する性質をもつ植物２を、上方に成長を促しながら、培養することができる。
【００４７】
更に、光源６は、スイングローター４の回転軸上に取付けられているため、光源６とバケット３との角度及び距離は一定となり、周回するバケット３の周回位置によらず、植物２に照射される光の照射方向及び照射角度は一定となる。そのため、植物２を、一定方向に成長を促しながら、培養することができる。
【００４８】
また、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、光量調節部９は、光源６から照射する光の光量を所定の周期で調節することができるため、地球の自転により生じる、昼夜の日照環境に近い環境を作り出すことができる。そのため、植物２に過重力を作用させながらも、自然に近い日照環境の下で植物２を培養することができる。
【００４９】
また、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、位置調節部１０は、光源６の位置を、スイングローター４の回転軸上で上下に移動させて、植物２に照射する光の照射角度を変化させることができるため、地球の自転により生じる、日照角度が変化する日照環境に近い環境を作り出すことができる。そのため、植物２に過重力を作用させながらも、過重力の大きさに拘らず、自然に近い日照環境の下で植物２を培養することができる。また、植物に作用させる過重力の大きさに応じて、光源６の位置を上下に移動させることで、植物２を成長させたい方向から光を照射することができ、植物２の成長方向を調節することができる。
【００５０】
また、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、光質調節部１３によって、光の波長等の光質を選択調節して植物に照射することができる。そのため、植物２に過重力を作用させながらも、様々な培養目的に合致した光質の光を照射して植物を培養することができる。
【００５１】
次に、図５を参照して、第２の実施形態に係る植物培養装置１１について説明する。図５は、植物培養装置１１(全体は図示しない)のスイングローター４の支持部７周辺の構成を水平方向から示している。第２の実施形態は、第１の実施形態の構成に加え、スイングローター４の支持部７とバケット３との間に、バケット３を自転させる自転機構１２と、支持部７の支持アーム７ａに固定されて、ステッピングモータのような回転角を制御できる揺動駆動部１４と、揺動駆動部１４の駆動軸であって、自転機構１２の揺動部１２ａに固定される揺動駆動軸１５を備えている。なお、第２の実施形態に係る植物培養装置１１の構成は、第１の実施形態に係る植物培養装置１の支持ピン７ｂが揺動駆動軸１５に置き換えられた他は、植物培養装置１の構成を全て備え、更に自転機構１２及び揺動駆動部１４を追加した構成であるため、同じ構成に関する詳細な説明を省略する。
【００５２】
自転機構１２は、支持部７の支持ピン７ｂにより揺動自在に支持される揺動部１２ａと、バケット３に接続されて自転する自転部１２ｂとを有している。なお、植物２を収容したバケット３の重心と自転機構１２の重心とは、静止状態において同一の鉛直線上になるように取付ける。
【００５３】
揺動駆動部１４は、支持アーム７ａに固定されており、回転角を制御して揺動駆動軸１５を回転させる。揺動駆動軸１５は、支持アーム７ａに対して回動自在に支持されており、自転機構１２の自転部１２ｂと固定されている。
【００５４】
植物培養装置１１は、第１の実施形態と同様に、培養対象の植物２を複数の組織培養ポット８に収容し、この組織培養ポット８をそれぞれのバケット３に３個ずつ収容する。そして、回転駆動部５を作動させると、スイングローター４が回転し、スイングローター４の支持部７に揺動自在に支持されたバケット３が、スイングローター４の回転軸を中心軸として周回する。
【００５５】
周回しているバケット３には遠心力が作用するため、バケット３は、図４に示すように、過重力が作用する方向に傾斜する。このとき、バケット３に作用させたい過重力が一定のときは、バケット３に作用する遠心力が一定となり、バケット３の傾斜角度も一定となる。
【００５６】
自転機構１２の自転部１２ｂは、１日１回転の自転を行うことで、バケット３を同様に自転させる。バケット３は、バケット３の重心点を通り過重力が作用する方向の軸を枢軸として自転する。このため、バケット３に一定の過重力を作用させると、光源６とバケット３との角度及び距離は一定となるが、バケット３は自転するため、光源６からの光はバケット３の周囲を均等に照射する。
【００５７】
一方、植物に作用させる過重力の方向を変化させたい場合は、揺動駆動部１４により、揺動駆動軸１５を所望の回転角に回転させる。揺動駆動軸１５は自転機構１２の揺動部１２ａと固定されているため、揺動駆動軸１５が回転すると、自転機構１２及びバケット３は、揺動駆動軸１５を回転軸として揺動する。このため、揺動駆動部１４により揺動駆動軸１５を所望の回転角に回転させることで、バケット３を所望の角度に傾斜させることができ、バケット３に収容されている植物に対して、所望の方向から過重力を作用させることができる。
【００５８】
植物培養装置１１及び植物培養装置１１を用いた植物培養方法によれば、上述したように、光量調節部９で昼夜の日照環境に近い環境を作り出し、位置調節部１０で日照角度が変化する日照環境に近い環境を作り出す。そして、自転機構１２の自転部１２ｂがバケット３を自転させることで、植物２の周囲から光を照射することができる。このため、光量調節部９により昼夜の日照環境を、位置調節部１０により日照角度の日照環境を、自転機構１２により日照方向の日照環境を、それぞれ作り出すことで、地球の自転により生ずる日照環境に近い環境を作り出すことができる。そのため、植物２に過重力を作用させながらも、自然に近い日照環境の下で植物２を培養することができる。
【００５９】
また、植物培養装置１１及び植物培養装置１１を用いた植物培養方法によれば、揺動駆動部１４によって回転される回転角を制御することで、植物に作用する過重力の方向とは関係なく、バケット３を所望の角度に傾斜させることができるため、植物に対して、所望の方向から過重力を作用させることができる。
【００６０】
ここで、本実施形態によって、適切に植物を培養することが可能であることを、実施例によって具体的に示す。実施例では、過重力状態における植物化学成分の変化を調べるため、植物化学成分である二次代謝産物の発現量を調査することを目的として、二次代謝産物の発現に影響を与える遺伝子の発現量を解析している。
【００６１】
具体的には、植物培養装置１を用いて、光源６から光を照射しながら１０Ｇ（地上の重力の１０倍の重力）の過重力を作用させ、これを１０日間継続して植物２を培養した。収穫した植物２からｒＲＮＡを単離し、リアルタイムＰＣＲ解析により、定量的解析を行った。解析では、ｒＲＮＡを内部標準として用い、これに対するリグニン合成系の下記４遺伝子の発現量を測定した。
【００６２】
実験条件を下記に示す。
・種子数：３粒
・ゲル量：７．３ｍｌ
・組織培養ポットの蓋：マイクロポアテープ＋７／８パラフィルム
・重力環境：１０Ｇ
・培養日数：１０日
・内部標準：ｒＲＮＡ
・解析対象遺伝子
（１）CINNAMATE 4-HYDROXYLASE (AtC4H)
（２）O-METHYLTRANSFERASE1 (AtOMT1)
（３）PEROXYDASE 30 (AtPER30)
（４）FERULATE 5-HYDROXYLASE1 (AtF5H1)
【００６３】
分析結果を表１に示す。
【表１】
【００６４】
表１から分かるように、リグニン合成系の４つの遺伝子の発現量は何れも低下し、最も発現量低下率が高かったのは、（３）PEROXYDASE 30の６１．５％であった。
【００６５】
また、表１から、分析した４つの全てのリグニン合成系の遺伝子発現が低下することが分かり、リグニン合成が低下した可能性が示唆された。この結果から、過重力環境下における植物の培養によって、植物の二次代謝産物に関わる遺伝子発現を変化させることが実証され、本発明に係る植物培養方法及び植物培養装置の有用性及び効果が確認された。
【００６６】
なお、本実験の結果については、リグニンの遺伝子発現が特に重合段階で大きく調節されている可能性が考えられる。リグニンの減少は、野菜などの食味改善、製紙工業などの有用技術開発に繋がる可能性があり、他の有用二次代謝産物の発現量が増大する可能性もある。
【００６７】
以上、本発明を上記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、バケット３には、直接植物２を収容させても、組織培養ポット８以外の他の容器を用いて間接的に植物２を収容させてもよい。バケット３は、植物２を載置することが可能であれば、器状、皿状、筒状等、如何なる形状のものであってもよい。バケット３に収容する植物２の数は、３つ以外でもよい。自転機構１２は、独立した構成要素であってもよく、スイングローター４又はバケット３に含まれる構成要素であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施形態に係る植物培養装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】植物培養装置における支持部の周辺を示す図である。
【図３】バケットに作用する力を示す図である。
【図４】バケットを周回させたときの状態を模式的に示す図である。
【図５】第２の実施形態の支持部周辺を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１，１１…植物培養装置、２…植物、３…バケット、４…スイングローター、５…回転駆動部、６…光源、７…支持部、７ａ…支持アーム、７ｂ…支持ピン、８…組織培養ポット、９…光量調節部、１０…位置調節部、１２…自転機構、１２ａ…揺動部、１２ｂ…自転部、１３…光質調節部、１４…揺動駆動部、１５…揺動駆動軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重力環境を変化させて植物を培養する植物培養方法及び植物培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、重力環境が変化すると植物の成長にも影響があることが知られている。例えば、非特許文献１に示されるように、二次代謝産物の大元であるフェニルアラニン（phenylalanine）を作る酵素フェニルアラニンアンモニアリアーゼ（PAL:phenylalanine ammonia-lyase）の酵素活性が、スペースシャトル内における微小重力下では低下するとの報告がある。
【０００３】
一方、地上においては、重力環境を変化させて植物を培養するために、例えば、特許文献１に示されるように、重力を多方向から作用させることで擬似無重力状態を作り出す動植物育成装置などが知られている。この従来の動植物育成装置は、動植物が収容される容器を２軸で回転させることにより、擬似無重力状態を作り出し、動植物を育成するものである。
【非特許文献１】Cowles et al. (1984) Growth and lignification in seedlings exposedto eight days of microgravity. Annals of Botany vol.54: pp.33-48
【特許文献１】特公平０７−０８９７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の重力環境を変化させて植物を培養する方法は、無重力状態を作り出すことを目的としており、過重力状態を作り出すことは考えられていない。そのため、過重力状態において適切に植物を培養することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、過重力状態で適切に植物を培養できる植物培養装置及び植物培養方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る植物培養方法は、植物が収容された容器を周回させて植物に遠心力を加えながら、植物に光を照射して植物を培養することを特徴とする。
【０００７】
このような特徴を有する植物培養方法によれば、容器を周回させることにより、容器に遠心力が作用するため、地上において長時間安定して過重力状態を作り出すことができ、植物を培養することができる。また、植物に光を照射することにより、植物の培養が促進されるため、過重力状態において適切に植物を培養することができる。
【０００８】
この場合、水平面上で容器を周回させることが望ましい。容器を周回転すると、植物には、自重による垂直方向の重力と遠心力とが作用する。そのため、水平面上で容器を周回させることで、容器の周回位置にかかわらず、植物に作用する過重力の方向を一定に保つことができ、安定した過重力状態を作り出すことができる。
【０００９】
上記容器は、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動自在に支持されていることが望ましい。これにより、容器が周回されると、容器に遠心力が作用するため、容器は周回する円周の接線を回転軸として揺動する。従って、容器に対して一定の方向に過重力が作用するため、容器の周回速度によらず、一定の方向で植物に過重力を加えることができる。
【００１０】
また、本発明に係る植物培養方法では、重力と遠心力とが合成された過重力が植物に作用する方向に向けて植物に光を照射することが望ましい。植物は光量の多い方向に向かって成長する性質があるため、過重力が植物に作用する方向から光を照射することで、植物に過重力が作用する方向と反対方向に成長させることができる。
【００１１】
また、周回する容器の回転軸上から光を照射することが望ましい。周回する容器とこの回転軸との角度及び距離は一定の関係にあるため、容器の周回転位置によらず、植物に照射する光の照射方向及び照射光量を一定にすることができる。従って、植物の生長方向を一定にすることができる。
【００１２】
また、植物に照射する光の光量を、所定の周期で調節することが望ましい。所定の周期（例えば１日）で植物に照射する光の光量を調節することで、１日周期で日の入りと日の出を繰り返す自然に近い日照環境で、植物を培養することができる。
【００１３】
また、植物に照射する光の照射角度を、所定の周期又は容器の周回速度に応じて調節することが望ましい。所定の周期(例えば１年や１日)で光の照射角度を調節することで、太陽光が照射角度を変化させながら移動する自然に近い日照環境で、植物を培養することができる。一方、周回速度を変化させると、容器に作用する遠心力が変化する。これに伴い、揺動自在に支持された容器の傾斜角度も変化する。このため、回転速度によって定まる容器の傾斜角度に応じて光の照射角度を調節することで、容器の周回速度によらず、自然に近い日照環境で植物を培養することができる。
【００１４】
また、植物に照射する光の光質を調節することが望ましい。これにより、光の波長等の光質を選択調節して植物に照射できるため、様々な培養目的に合致した光質の光を照射して植物を培養することができる。
【００１５】
また、本発明に係る植物培養方法では、容器を自転させることが望ましい。容器が一定の速度で周回しているときは、この容器の向きと光の照射方向との関係は一定となる。そこで、容器の中心軸を枢軸として容器を自転させることにより、植物に照射する光の照射方向を変化させることができ、自然に近い日照環境で植物を培養することができる。
【００１６】
また、上記容器を、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させることが望ましい。容器を自転させるとともに、容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させることにより、植物に作用する過重力の方向とは関係なく、容器を揺動させることができるため、植物に対して、所望の方向から過重力を作用させることができる。
【００１７】
本発明に係る植物培養装置は、植物を培養する植物培養装置において、植物が収容される容器と、容器に遠心力が作用するように容器を周回させる回転機構と、容器に収容される植物に光を照射する光源とを備えることを特徴とする。
【００１８】
このような特徴を有する植物培養装置によれば、回転機構によって容器が周回されると、容器に遠心力が作用するため、地上において長時間安定した過重力状態を作り出して、植物を培養することができる。また、光源から植物に光が照射されるため、植物の培養が促進され、過重力状態において適切に植物を培養することができる。
【００１９】
この場合、回転機構は、水平面上で容器を周回させることが望ましい。容器を周回すると、容器に収容される植物には自重による垂直方向の重力と遠心力とが作用する。そのため、回転機構が水平面上で容器を周回させることで、容器の周回位置にかかわらず、植物に作用する過重力の方向を一定に保つことができ、安定した過重力状態を作り出すことができる。
【００２０】
上記容器は、容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動自在に支持されていることが望ましい。これにより、回転機構によって容器が周回されると、容器に遠心力が作用するため、容器は周回する円周の接線を回転軸として揺動する。従って、容器に対して一定の方向に過重力が作用するため、容器の周回速度によらず、植物に一定の方向で過重力を与えることができる。
【００２１】
上記光源は、重力と遠心力とが合成された過重力が作用する容器の方向と反対の方向に設けられていることが望ましい。植物は光量の多い方向に向かって成長する性質がある。従って、植物に過重力が作用する方向から光を照射することで、過重力が作用する方向と反対方向に植物を成長させることができる。
【００２２】
また、上記光源は、周回する容器の回転軸上に設けられていることが望ましい。回転機構によって周回される容器とこの回転軸との角度及び距離は一定の関係にあるため、光源を容器の中心軸に設けることで、容器の周回位置によらず、植物に照射する光の照射方向及び照射光量を一定にすることができる。従って、植物の生長方向を一定にすることができる。
【００２３】
また、本発明に係る植物培養装置では、光源の光量を、所定の周期で調節する光量調節部を有することが望ましい。光量調節部が所定の周期（例えば１日）で植物に光を照射する光源の光量を調節することで、１日周期で日の入りと日の出を繰り返す自然に近い日照環境で、植物を培養することができる。
【００２４】
また、本発明に係る植物培養装置では、光源の位置を、所定の周期又は容器の周回速度に応じて調節する位置調節部を有することが望ましい。所定の周期(例えば１日)で光源の位置を調節することで、太陽光が照射角度を変化させながら移動する自然に近い日照環境で植物を培養することができる。一方、回転機構による容器の周回速度を変化させると、容器に作用する遠心力が変化する。これに伴い、揺動自在に支持された容器の傾斜角度も変化する。このため、回転速度によって定まる容器の傾斜角度に応じて光源の位置を調節することで、植物に照射される光の照射角度を変化させることができ、容器の周回速度によらず、自然に近い日照環境で植物を培養することができる。
【００２５】
また、本発明に係る植物培養装置では、植物に照射する光の光質を調節する光質調節部を有することが望ましい。これにより、光質調節部では、光の波長等の光質を選択調節することができるため、様々な培養目的に合致した光質の光を照射して植物を培養することができる。
【００２６】
また、本発明に係る植物培養装置では、容器を自転させる自転機構を有することが望ましい。容器が一定の周回転速度で周回転しているときは、この容器の向きと光の照射角度との関係は一定となる。そこで、容器の中心軸を枢軸として容器を自転させることにより、植物に照射する光の照射方向を変化させることができ、自然に近い日照環境で植物を培養することができる。
【００２７】
また、本発明に係る植物培養装置では、容器を、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させる揺動駆動部を、更に備えることが望ましい。これにより、揺動駆動部は、容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させることにより、植物に作用する過重力の方向とは関係なく、容器を揺動させることができるため、植物に対して、所望の方向から過重力を作用させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、過重力状態で適切に植物を培養することができ、より幅広い重力環境で植物の培養を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明に係る植物培養方法及び植物培養装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００３０】
まず、図１及び図２を用いて、第１の実施形態に係る植物培養装置１について説明する。図１は、植物培養装置１の構成を模式的に示した図であり、図２は、植物培養装置における支持部７の周辺を示す図である。植物培養装置１は、培養する植物２を収容する複数のバケット（容器）３と、バケット３を揺動可能に支持して水平面上で回転可能に取付けられたスイングローター４（回転機構）と、スイングローター４を回転させる回転駆動部（回転機構）５と、スイングローター４の回転軸上であって、バケット３よりも上方に取付けられている光源６と、光源６の照射光量を調節する光量調節部９と、スイングローター４の回転軸上で光源６の位置を上下に調節する位置調節部１０と、光源６から照射される光の光質を調節する光質調節部１３、を備えている。なお、照射光量とは、光源６の点灯状態のみならず、光源６が無灯（光量がゼロ）の状態を含むものである。また、光質とは、光の波長など、光の様々な性質を含むものである。
【００３１】
スイングローター４は、中心から放射状に延びる複数のアーム４ａを有しており、それぞれのアーム４ａの先端には、バケット３を揺動可能に支持する支持部７が設けられている。
【００３２】
支持部７は、図２に示すように、アーム４ａの先端から２方向に分岐されて、バケット３の幅よりも広く離間して延在する一対の支持アーム７ａと、この一対の支持アーム７ａ間に設けられ、バケット３を揺動可能に支持する支持ピン７ｂとを有している。なお、一対の支持アーム７ａの長さは、バケット３を支持ピン７ｂに係合させて揺動自在に支持したときに、揺動するバケット３が支持部７と干渉しないように定められる。
【００３３】
なお、本実施形態では、植物２を、組織培養ポット(アグリポット等)８に収容し、この組織培養ポット８を３個セットとしてバケット３に収容している。
【００３４】
次に、植物培養装置１の動作、及び植物培養装置１を用いた植物培養方法について説明する。
【００３５】
まず、複数の組織培養ポット８に培養対象の植物２を収容し、組織培養ポット８をそれぞれのバケット３に３個ずつ収容する。そして、回転駆動部５を作動させてスイングローター４を回転させると共に、光源６から光を照射させる。
【００３６】
スイングローター４の回転は、スイングローター４の支持部７で揺動自在に支持されているバケット３に伝達される。バケット３はスイングローター４の回転軸を中心軸として周回するため、バケット３には遠心力が作用する。このとき、バケット３及びバケット３に収容された植物２には、図３に示すように、鉛直方向下向きの重力と遠心力とが合成された過重力が作用する。そのため、植物培養装置１は、図４に示すように、バケット３が支持ピン７ｂを軸として揺動し、過重力が作用する方向に傾斜する状態となる。このバケット３の傾斜により、過重力はバケット３の底方向に作用するため、バケット３に作用する過重力の方向と、バケット３の傾斜の方向とは同じ方向となる。
【００３７】
バケット３に作用する過重力は、バケット３が周回する円周の半径と周回速度とによって定まるため、スイングローター４の回転軸から支持部７までの距離と、回転駆動部５の回転速度を設定することで、目的の過重力を植物２に作用させることができる。
【００３８】
一方、光源６とバケット３との間には光を遮るものが無いため、遠心力によってバケット３に過重力が作用している間も、バケット３及びバケット３に収容された植物２には、光源６からの光が照射され続ける。ところで、スイングローター４を一定速度で回転すると、バケット３に作用する遠心力も一定となるため、バケット３の傾斜角度が一定となる。光源６は、スイングローター４の回転軸上に取付けられているため、スイングローター４を一定速度で回転させると、バケット３と光源６との距離、及びバケット３に対する光源６の傾斜角度は一定となる。このため、光源６は、一定の光量で一定の照射角度からバケット３及びバケット３に収容された植物２に光を照射する。
【００３９】
なお、光源６は、目的の過重力がバケット３に作用したときに、当該過重力が作用する作用軸と、スイングローター４の回転軸との交点に取付けられることが望ましい。
【００４０】
このように、植物２に所定の過重力を作用させている状態においては、光源６とバケット３との角度及び距離は常に一定となる。そこで、光量調節部９は、光源６の照射光量を調節して、植物２に照射する光の光量を変化させ、位置調節部１０は、光源６の位置をスイングローター４の回転軸上で上下に変動させる。具体的には、地上と太陽との関係に近づけるため、光量調節部９は、日の出の時間になると光を光源６を点灯させ、昼間にかけて光量を上げ、夕方にかけて光量を下げ、日の入りの時間になると光源６を消灯させる。一方、位置調節部１０は、日の出の時間から日の入りの時間になるまでの間、光源６の位置を、バケット３の略側面方向から上方に移動させ、再度バケット３の略側面方向に下降させる。
【００４１】
なお、光量調節部９及び位置調節部１０は、地上と太陽との関係に近づけるため、１日または１年周期で調節する。
【００４２】
また、所望の波長の光を植物に照射したい場合は、光質調節部１３により、所望の波長を選択調節することで、光源６から照射される光の波長を変えることができる。
【００４３】
以上説明したように、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、バケット３を支持しているスイングローター４を回転させることにより、バケット３はスイングローター４の周囲を周回する。すると、バケットには、遠心力が生じるため、重力と遠心力とが合成された過重力が作用する。一方、光源６からは、バケット３に向けて光が照射されている。そのため、このバケット３に培養対象の植物２を収容して植物培養装置１を作動させることで、過重力状態において光を照射しながら、植物２を適切に培養することができる。
【００４４】
また、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、バケット３は、水平面上で回転可能に取付けられたスイングローター４に支持されているため、バケット３は水平面上で周回する。バケット３が一定速度で周回しているときは、一定の重力が鉛直方向下向きに作用し、バケット３が水平方向で周回しているときは、一定の遠心力が水平方向に作用する。従って、植物２に対する一定の方向から過重力を作用させることができ、安定した過重力状態において、植物２を培養することができる。
【００４５】
更に，バケット３が周回してバケット３に遠心力が作用すると、バケット３は、支持部７の支持ピン３ｂを回転軸として揺動し、過重力が作用する方向に傾斜する。このため、過重力は、常にバケット３の底方向に作用する。従って、植物２に対して常に一定の方向から過重力を作用させながら、植物を培養することができる。
【００４６】
また、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、光源６は、バケット３よりも上方に取付けられているため、バケット３が一定の速度で周回しているときは、植物２に対して上方から一定の照射角度で光を照射する。従って、照射される光に向かって成長する性質をもつ植物２を、上方に成長を促しながら、培養することができる。
【００４７】
更に、光源６は、スイングローター４の回転軸上に取付けられているため、光源６とバケット３との角度及び距離は一定となり、周回するバケット３の周回位置によらず、植物２に照射される光の照射方向及び照射角度は一定となる。そのため、植物２を、一定方向に成長を促しながら、培養することができる。
【００４８】
また、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、光量調節部９は、光源６から照射する光の光量を所定の周期で調節することができるため、地球の自転により生じる、昼夜の日照環境に近い環境を作り出すことができる。そのため、植物２に過重力を作用させながらも、自然に近い日照環境の下で植物２を培養することができる。
【００４９】
また、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、位置調節部１０は、光源６の位置を、スイングローター４の回転軸上で上下に移動させて、植物２に照射する光の照射角度を変化させることができるため、地球の自転により生じる、日照角度が変化する日照環境に近い環境を作り出すことができる。そのため、植物２に過重力を作用させながらも、過重力の大きさに拘らず、自然に近い日照環境の下で植物２を培養することができる。また、植物に作用させる過重力の大きさに応じて、光源６の位置を上下に移動させることで、植物２を成長させたい方向から光を照射することができ、植物２の成長方向を調節することができる。
【００５０】
また、植物培養装置１及び植物培養装置１を用いた植物培養方法によれば、光質調節部１３によって、光の波長等の光質を選択調節して植物に照射することができる。そのため、植物２に過重力を作用させながらも、様々な培養目的に合致した光質の光を照射して植物を培養することができる。
【００５１】
次に、図５を参照して、第２の実施形態に係る植物培養装置１１について説明する。図５は、植物培養装置１１(全体は図示しない)のスイングローター４の支持部７周辺の構成を水平方向から示している。第２の実施形態は、第１の実施形態の構成に加え、スイングローター４の支持部７とバケット３との間に、バケット３を自転させる自転機構１２と、支持部７の支持アーム７ａに固定されて、ステッピングモータのような回転角を制御できる揺動駆動部１４と、揺動駆動部１４の駆動軸であって、自転機構１２の揺動部１２ａに固定される揺動駆動軸１５を備えている。なお、第２の実施形態に係る植物培養装置１１の構成は、第１の実施形態に係る植物培養装置１の支持ピン７ｂが揺動駆動軸１５に置き換えられた他は、植物培養装置１の構成を全て備え、更に自転機構１２及び揺動駆動部１４を追加した構成であるため、同じ構成に関する詳細な説明を省略する。
【００５２】
自転機構１２は、支持部７の支持ピン７ｂにより揺動自在に支持される揺動部１２ａと、バケット３に接続されて自転する自転部１２ｂとを有している。なお、植物２を収容したバケット３の重心と自転機構１２の重心とは、静止状態において同一の鉛直線上になるように取付ける。
【００５３】
揺動駆動部１４は、支持アーム７ａに固定されており、回転角を制御して揺動駆動軸１５を回転させる。揺動駆動軸１５は、支持アーム７ａに対して回動自在に支持されており、自転機構１２の自転部１２ｂと固定されている。
【００５４】
植物培養装置１１は、第１の実施形態と同様に、培養対象の植物２を複数の組織培養ポット８に収容し、この組織培養ポット８をそれぞれのバケット３に３個ずつ収容する。そして、回転駆動部５を作動させると、スイングローター４が回転し、スイングローター４の支持部７に揺動自在に支持されたバケット３が、スイングローター４の回転軸を中心軸として周回する。
【００５５】
周回しているバケット３には遠心力が作用するため、バケット３は、図４に示すように、過重力が作用する方向に傾斜する。このとき、バケット３に作用させたい過重力が一定のときは、バケット３に作用する遠心力が一定となり、バケット３の傾斜角度も一定となる。
【００５６】
自転機構１２の自転部１２ｂは、１日１回転の自転を行うことで、バケット３を同様に自転させる。バケット３は、バケット３の重心点を通り過重力が作用する方向の軸を枢軸として自転する。このため、バケット３に一定の過重力を作用させると、光源６とバケット３との角度及び距離は一定となるが、バケット３は自転するため、光源６からの光はバケット３の周囲を均等に照射する。
【００５７】
一方、植物に作用させる過重力の方向を変化させたい場合は、揺動駆動部１４により、揺動駆動軸１５を所望の回転角に回転させる。揺動駆動軸１５は自転機構１２の揺動部１２ａと固定されているため、揺動駆動軸１５が回転すると、自転機構１２及びバケット３は、揺動駆動軸１５を回転軸として揺動する。このため、揺動駆動部１４により揺動駆動軸１５を所望の回転角に回転させることで、バケット３を所望の角度に傾斜させることができ、バケット３に収容されている植物に対して、所望の方向から過重力を作用させることができる。
【００５８】
植物培養装置１１及び植物培養装置１１を用いた植物培養方法によれば、上述したように、光量調節部９で昼夜の日照環境に近い環境を作り出し、位置調節部１０で日照角度が変化する日照環境に近い環境を作り出す。そして、自転機構１２の自転部１２ｂがバケット３を自転させることで、植物２の周囲から光を照射することができる。このため、光量調節部９により昼夜の日照環境を、位置調節部１０により日照角度の日照環境を、自転機構１２により日照方向の日照環境を、それぞれ作り出すことで、地球の自転により生ずる日照環境に近い環境を作り出すことができる。そのため、植物２に過重力を作用させながらも、自然に近い日照環境の下で植物２を培養することができる。
【００５９】
また、植物培養装置１１及び植物培養装置１１を用いた植物培養方法によれば、揺動駆動部１４によって回転される回転角を制御することで、植物に作用する過重力の方向とは関係なく、バケット３を所望の角度に傾斜させることができるため、植物に対して、所望の方向から過重力を作用させることができる。
【００６０】
ここで、本実施形態によって、適切に植物を培養することが可能であることを、実施例によって具体的に示す。実施例では、過重力状態における植物化学成分の変化を調べるため、植物化学成分である二次代謝産物の発現量を調査することを目的として、二次代謝産物の発現に影響を与える遺伝子の発現量を解析している。
【００６１】
具体的には、植物培養装置１を用いて、光源６から光を照射しながら１０Ｇ（地上の重力の１０倍の重力）の過重力を作用させ、これを１０日間継続して植物２を培養した。収穫した植物２からｒＲＮＡを単離し、リアルタイムＰＣＲ解析により、定量的解析を行った。解析では、ｒＲＮＡを内部標準として用い、これに対するリグニン合成系の下記４遺伝子の発現量を測定した。
【００６２】
実験条件を下記に示す。
・種子数：３粒
・ゲル量：７．３ｍｌ
・組織培養ポットの蓋：マイクロポアテープ＋７／８パラフィルム
・重力環境：１０Ｇ
・培養日数：１０日
・内部標準：ｒＲＮＡ
・解析対象遺伝子
（１）CINNAMATE 4-HYDROXYLASE (AtC4H)
（２）O-METHYLTRANSFERASE1 (AtOMT1)
（３）PEROXYDASE 30 (AtPER30)
（４）FERULATE 5-HYDROXYLASE1 (AtF5H1)
【００６３】
分析結果を表１に示す。
【表１】
【００６４】
表１から分かるように、リグニン合成系の４つの遺伝子の発現量は何れも低下し、最も発現量低下率が高かったのは、（３）PEROXYDASE 30の６１．５％であった。
【００６５】
また、表１から、分析した４つの全てのリグニン合成系の遺伝子発現が低下することが分かり、リグニン合成が低下した可能性が示唆された。この結果から、過重力環境下における植物の培養によって、植物の二次代謝産物に関わる遺伝子発現を変化させることが実証され、本発明に係る植物培養方法及び植物培養装置の有用性及び効果が確認された。
【００６６】
なお、本実験の結果については、リグニンの遺伝子発現が特に重合段階で大きく調節されている可能性が考えられる。リグニンの減少は、野菜などの食味改善、製紙工業などの有用技術開発に繋がる可能性があり、他の有用二次代謝産物の発現量が増大する可能性もある。
【００６７】
以上、本発明を上記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、バケット３には、直接植物２を収容させても、組織培養ポット８以外の他の容器を用いて間接的に植物２を収容させてもよい。バケット３は、植物２を載置することが可能であれば、器状、皿状、筒状等、如何なる形状のものであってもよい。バケット３に収容する植物２の数は、３つ以外でもよい。自転機構１２は、独立した構成要素であってもよく、スイングローター４又はバケット３に含まれる構成要素であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施形態に係る植物培養装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】植物培養装置における支持部の周辺を示す図である。
【図３】バケットに作用する力を示す図である。
【図４】バケットを周回させたときの状態を模式的に示す図である。
【図５】第２の実施形態の支持部周辺を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１，１１…植物培養装置、２…植物、３…バケット、４…スイングローター、５…回転駆動部、６…光源、７…支持部、７ａ…支持アーム、７ｂ…支持ピン、８…組織培養ポット、９…光量調節部、１０…位置調節部、１２…自転機構、１２ａ…揺動部、１２ｂ…自転部、１３…光質調節部、１４…揺動駆動部、１５…揺動駆動軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物が収容された容器を周回させて前記植物に遠心力を加えながら、前記植物に光を照射して植物を培養することを特徴とする植物培養方法。
【請求項２】
水平面上で前記容器を周回させることを特徴とする請求項１に記載の植物培養方法。
【請求項３】
前記容器は、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動自在に支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物培養方法。
【請求項４】
重力と遠心力とが合成された過重力が前記植物に作用する方向に向けて前記植物に光を照射することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項５】
周回する前記容器の回転軸上から光を照射することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項６】
前記植物に照射する光の光量を、所定の周期で調節することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項７】
前記植物に照射する光の照射角度を、所定の周期又は前記容器の周回速度に応じて調節することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項８】
前記植物に照射する光の光質を調節することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項９】
前記容器を自転させることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項１０】
前記容器を、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項１１】
植物を培養する植物培養装置において、
植物が収容される容器と、
前記容器に遠心力が作用するように前記容器を周回させる回転機構と、
前記容器に収容される植物に光を照射する光源とを備えることを特徴とする植物培養装置。
【請求項１２】
前記回転機構は、水平面上で前記容器を周回させることを特徴とする請求項１１に記載の植物培養装置。
【請求項１３】
前記容器は、前記容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動自在に支持されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の植物培養装置。
【請求項１４】
前記光源は、重力と遠心力とが合成された過重力が前記容器に作用する方向と反対の方向に設けられていることを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１５】
前記光源は、周回する前記容器の回転軸上に設けられていることを特徴とする請求項１１〜１４の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１６】
前記光源の光量を、所定の周期で調節する光量調節部を有することを特徴とする請求項１０〜１５の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１７】
前記光源の位置を、所定の周期又は前記容器の周回速度に応じて調節する位置調節部を有することを特徴とする請求項１１〜１６の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１８】
前記植物に照射する光の光質を調節する光質調節部を有することを特徴とする請求項１０〜１７の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１９】
前記容器を自転させる自転機構を有することを特徴とする請求項１１〜１８の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項２０】
前記容器を、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させる揺動駆動部を、更に備えることを特徴とする請求項１１〜１９の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１】
植物が収容された容器を周回させて前記植物に遠心力を加えながら、前記植物に光を照射して植物を培養することを特徴とする植物培養方法。
【請求項２】
水平面上で前記容器を周回させることを特徴とする請求項１に記載の植物培養方法。
【請求項３】
前記容器は、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動自在に支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物培養方法。
【請求項４】
重力と遠心力とが合成された過重力が前記植物に作用する方向に向けて前記植物に光を照射することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項５】
周回する前記容器の回転軸上から光を照射することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項６】
前記植物に照射する光の光量を、所定の周期で調節することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項７】
前記植物に照射する光の照射角度を、所定の周期又は前記容器の周回速度に応じて調節することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項８】
前記植物に照射する光の光質を調節することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項９】
前記容器を自転させることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項１０】
前記容器を、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の植物培養方法。
【請求項１１】
植物を培養する植物培養装置において、
植物が収容される容器と、
前記容器に遠心力が作用するように前記容器を周回させる回転機構と、
前記容器に収容される植物に光を照射する光源とを備えることを特徴とする植物培養装置。
【請求項１２】
前記回転機構は、水平面上で前記容器を周回させることを特徴とする請求項１１に記載の植物培養装置。
【請求項１３】
前記容器は、前記容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動自在に支持されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の植物培養装置。
【請求項１４】
前記光源は、重力と遠心力とが合成された過重力が前記容器に作用する方向と反対の方向に設けられていることを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１５】
前記光源は、周回する前記容器の回転軸上に設けられていることを特徴とする請求項１１〜１４の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１６】
前記光源の光量を、所定の周期で調節する光量調節部を有することを特徴とする請求項１０〜１５の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１７】
前記光源の位置を、所定の周期又は前記容器の周回速度に応じて調節する位置調節部を有することを特徴とする請求項１１〜１６の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１８】
前記植物に照射する光の光質を調節する光質調節部を有することを特徴とする請求項１０〜１７の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項１９】
前記容器を自転させる自転機構を有することを特徴とする請求項１１〜１８の何れか１項に記載の植物培養装置。
【請求項２０】
前記容器を、当該容器が周回する円周の接線を回転軸として揺動させる揺動駆動部を、更に備えることを特徴とする請求項１１〜１９の何れか１項に記載の植物培養装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−３３０２１９（Ｐ２００７−３３０２１９Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６８９４５（Ｐ２００６−１６８９４５）
【出願日】平成１８年６月１９日（２００６．６．１９）
【出願人】（３０５０６０５６７）国立大学法人富山大学 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１９日（２００６．６．１９）
【出願人】（３０５０６０５６７）国立大学法人富山大学 (194)
【Ｆターム（参考）】
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