イネの芽が最大約4倍に成長--シャープ、プラズマクラスターイオンで生育実証

　シャープは3月21日、国立大学法人静岡大学 農学部の一家崇志 准教授と山下寛人 助教との共同研究により、プラズマクラスター技術が植物の初期生育促進に寄与することを確認したと発表した。

　シャープは2016年にプラズマクラスター技術がレタスの生育を促進することを実証したが、今回の実証ではその効果の背景となる生育促進メカニズムを確認するため、全遺伝情報が判明しているイネを用いた研究を実施した。

　その結果、種をまいた直後からプラズマクラスターイオンを直接照射した場合、送風のみの場合と比較してエネルギー生成を指示する働きが最大約3倍に増加し、その結果、芽の長さが最大約4倍まで伸長することが分かった。

イネの種をまいた直後からプラズマクラスターイオンを直接照射したところ、エネルギー生成を指示する働きが最大約3倍に増加し、その結果、芽の長さが最大約4倍まで伸長することが分かった

植物工場や農業現場での応用に向けて有効性や可能性を検証

　静岡大学農学部の一家崇志 准教授は今回の実証実験の狙いについて「プラズマクラスターイオンの植物工場や農業現場での応用を見据えて、植物に対する有効性、可能性の検証を進めた」と語った。

シャープと共同研究を実施した静岡大学農学部の一家崇志 准教授と山下寛人 助教

　植物試験を実施する上で、水耕栽培容器中にプラズマクラスターイオン発生器を設置。発生デバイスを2個設置した場合は1立方cmあたり約80万個、4個で約100万個、6個で約120万個の濃度でプラズマクラスターイオンを計測したとのことだ。

水耕栽培器にプラズマクラスターイオン発生デバイスを設置して実験を行った

　水耕栽培でレタスの生育に対する効果を検証した結果、送風のみの対象区（プラズマクラスターイオン未照射区）に比べてプラズマクラスターイオン照射区は約1.3倍の生育量向上を確認したという。

2016年の実証実験結果。水耕栽培レタスの生育量が送風のみに比べて約1.3倍に増加した

　水溶液中の細菌増殖に対する影響を調べたところ、プラズマクラスターイオンを照射している栽培容器の水耕液は細菌の増殖が抑制されていることも検証した。

プラズマクラスターイオンによる細菌増殖抑制効果（2016年）

　このように効果は実証できたものの、プラズマクラスターイオンが植物の生育促進に寄与するメカニズムは明らかになっていなかった。

　「そこで今回の研究においては、全遺伝情報が明らかにされているモデル植物であるイネを用いて、植物側の応答を検証した」（一家准教授）

　まず、水耕栽培イネの生育促進効果を確認するため、「送風のみ」とプラズマクラスターイオン発生器を「2倍（2基）」「4倍（4基）」「6倍（6基）」設置したものを設置し、種まきから1週間後の生育に対する影響を評価した。

　静岡大学農学部の山下寛人は「いずれの照射量でも生育促進効果というものが確認でき、特に2倍および4倍照射区で顕著な生育促進効果を確認できた」と語った。

水耕栽培イネの生育促進効果

プラズマクラスターイオン4倍照射区は送風のみに比べて芽の長さが約4倍に

　発芽時の生育初期に対する効果に着目し、再度プラズマクラスターイオン照射試験を行った結果、「プラズマクラスターイオン照射1日後において発芽後の芽の長さが促進されたことが分かり、特に4倍照射区で顕著な促進効果が観察された」と山下助教は語った。

イネの発芽および初期生育促進効果

　「プラズマクラスターイオン4倍照射区では、送風のみの対象区と比較して照射3日後で約4倍芽が長く伸びていることが分かった」（山下助教）

プラズマクラスターイオン4倍照射区では送風のみに比べて芽の長さが約4倍にまで伸びた

　イネなどの植物は初期発芽の段階で酸素を消費せずに種子のでんぷんを分解してエネルギーを生み出す「嫌気代謝」（酸素を消費せずにエネルギー源を生成する代謝）を行って成長する。発芽直後の生育が促進されたことから、プラズマクラスターイオンはこの嫌気代謝に作用しているのではないかと考えた。

プラズマクラスターイオンは酸素を消費せずにエネルギー源であるATPを生成する「嫌気代謝」において作用しているのではと仮説を立てた

　この仮説を証明するため、続いて種子のエネルギー源であるでんぷんを蓄積する胚乳を4分の1に削減し、通常の種子とともにプラズマクラスターイオンの照射試験を行った。

　その結果、胚乳組織を物理的に4分の1まで削減すると生育促進効果が見られなくなったため、プラズマクラスターイオンが嫌気代謝によるエネルギー産生を促進し、その結果初期生育を促進しているという仮説が実証された。

胚乳を4分の1に削減すると効果がほとんど出なかったことから、嫌気代謝のエネルギー産生を促進していることが分かった