Homeこれまでの宇宙開発研究では、宇宙空間での植物栽培の可能性について研究が進められてきたものの、収穫物である生鮮物の保存方法に関する報告は見当たりません。そこで、東京大学大学院農学生命科学研究科 牧野義雄准教授、広島大学大学院医系科学研究科 弓削類教授らの研究グループは、生鮮物試料として発芽野菜を選択し、地球上での実験が可能な擬似微小重力の、発芽野菜の鮮度に対する影響を調べました。その結果、主要な鮮度低下現象である質量減少が、擬似微小重力環境では、通常の重力環境に比べて有意に抑制されることを発見しました。本研究成果は、宇宙空間において貴重な食料資源の保存に役立つほか、地球上でも、冷蔵などの既存の鮮度保持法に加えて、新規な鮮度保持法として実用化される可能性があります。また、2020年10月14日に国際合意で締結された「アルテミス計画」で進められる月面及び火星探査での植物プラント工場等の宇宙空間での研究開発にも繋がる成果となります。
これまでの宇宙开発研究では、スペースシャトル(※3)、さらには国际宇宙ステーション(※4)内における実験により、微小重力および宇宙线(※5)といった宇宙空间特有の环境が、生物に及ぼす影响を调べる研究が行われてきました。动物に対しては、筋骨の退化、赤血球の减少、种の消失といった、悪影响が多く観察されてきました。
一方野菜は、収穫后においても生き続け、栽培中に蓄积した栄养成分を消耗しつつ呼吸し、それが原因で萎れ、変色、质量减少といった鲜度低下现象が観察されます(地球上での知见)。そのため、呼吸の抑制が有効な鲜度保持法となり、冷蔵、エチレン除去?无効化、环境気体组成制御(低翱2、高颁翱2水準)などの手法が実用化されています。すなわち、呼吸という重要な生命活动の抑制が収穫后における野菜の鲜度保持に有効であることから、生命活动に负の影响を及ぼす宇宙环境は、鲜度保持に有効である可能性が高いと考え、本研究では、地球上で作出可能な拟似微小重力环境が、収穫后野菜の鲜度低下に及ぼす影响について调べることとしました。
収穫后の野菜を拟似微小重力环境(μ骋)で保存し、通常の重力环境(1骋)で置いた试料と鲜度を比较しました。试料として発芽野菜である「緑豆モヤシ」と「カイワレダイコン」、果菜类(※6)として「エダマメ」を用意しました。拟似微小重力环境は、(株)スペース?バイオ?ラボラトリーズ社製の重力制御装置”骋谤补惫颈迟别?” (※7)にて作出しました。野菜を重力制御装置に设置し、経时的に质量を测定するとともに、通常重力で保存した试料と比较しました。重力が质量保持率に及ぼす影响を调べたところ、発芽野菜の场合、拟似微小重力环境では通常重力に比べて有意に质量保持率が高かったことから、拟似微小重力环境は、発芽野菜の鲜度保持に有効であることが明らかになりました(図1)。一方、エダマメの场合、质量保持率に対する重力の影响は観察されませんでした。
野菜の质量减少は主として、根から叶の方向に向かって保有する水を移动させ放出する蒸散作用(※8)に起因します。発芽野菜は根と叶を备えた品目であることから、通常重力环境であれば水を移动させる方向を感知し、円滑に蒸散作用が営まれるため、着しい质量减少が起きました。一方、拟似微小重力环境では、水を移动させる方向を感知できなくなり、円滑な蒸散が妨げられたことから、质量减少が抑制されたと考えられました(図2)。しかし、果菜类であるエダマメの场合、根と叶を备えておらず、重力感知とは无関係な自然な水の放出による质量减少であるため、重力の影响は认められませんでした。
以上の结果から、拟似微小重力环境は、発芽野菜の鲜度保持に有効であることが実験データに基づき証明されました。
宇宙开発において、植物栽培研究が长年行われていますが、その収穫物である生鲜物は、宇宙空间における贵重な食料资源であり、できる限り鲜度を长持ちさせることは、食料资源确保のため重要な意义があります。本研究成果は、宇宙空间における食料资源の有効な保存法として、宇宙开発研究支援のため、贡献できると考えます。さらに、新规な鲜度保持法の発见という社会的意义があります。野菜の鲜度保持法はこれまで、冷蔵、エチレン除去?无効化、环境気体组成制御(低翱2、高颁翱2水準)が実用化されていますが、重力を低下させる鲜度保持法に関する研究例は过去に报告が无いことから、本研究成果の新规性が里付けられます。
今后は、宇宙环境での植物栽培に関する研究を行う研究者との连携や、重力制御に着目した新规な様式の鲜度保持装置の开発に向けて、活动を続けたいと考えています。
(※1) 擬似微小重力
物体を360°の方向にゆっくり回転させると、その物体にかかる重力加速度の平均値が地球上の約1000分の1G(1G: 地球上の重力加速度9.8 m?s-2)に近似される。拟似微小重力とは、その时の重力を指す。宇宙空间での微小重力とは异なるため、拟似が付される。
(※2) 発芽野菜
発芽して间もない野菜で、别名「スプラウト」とも呼ばれる。通常は室内において栽培される。
(※3) スペースシャトル
アメリカ航空宇宙局 (NASA) が1981年から2011年にかけて135回打ち上げていた有人宇宙船。船内には実験設備が備わっていた。
(※4) 国際宇宙ステーション
2011年に完成し、米国、ロシア、日本、カナダ、欧州が共同で运用している、地上から约400办尘上空に建设された巨大な有人実験施设。
(※5) 宇宙線
宇宙空间を飞び交う高エネルギーの放射线。
(※6) 果菜類
野菜の中で、果実または种実を食用にするもの。
(※7) 重力制御装置”Gravite?”
直行二軸のまわりに試料を360°回転させ、重力ベクトルを時間軸で積分することにより宇宙ステーションと同じ1000分の1G (1G: 地球上の重力加速度9.8 m?s-2)の拟似微小重力环境をつくるだけでなく、2骋や3骋等の过重力环境を作り出す装置。(株式会社スペース?バイオ?ラボラトリーズ社製)
(※8) 蒸散作用
植物の地上部から大気中へ水蒸気が放出される现象。収穫后の植物の场合、保有する水分を放出し続けるため、质量减少に伴う萎れの原因となる。
図1 拟似微小重力环境(“骋谤补惫颈迟别?”)の発芽野菜に
対する鲜度保持効果
図2 拟似微小重力环境における発芽野菜の
质量保持机作
東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物?環境工学専攻 生物プロセス工学研究室
准教授 牧野 義雄
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広島大学 大学院医系科学研究科 生体環境適応科学研究室
教授 弓削 類
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株式会社 スペース?バイオ?ラボラトリーズ
代表取締役 河原 裕美
罢贰尝：082-257-1501
E-mail：yumi＊spacebio-lab.com (注: ＊は半角@に置き換えてください)
掲載日 : 2020年10月16日
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