(57)【要約】【課題】  植物の概日サイクルを制御する外部シグナルとして紫外線を使用し、これによって植物の発育を制御して栽培する植物の栽培方法を提供する。【解決手段】  植物に紫外線を間断的に照射し、植物の発育速度を早めて植物を栽培することを特徴とする。前記紫外線としては、ＵＶ−Ｂ光が好適に使用できる。【選択図】          図１
2006158262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物に紫外線を間断的に照射することにより、植物の発育速度を早めて栽培することを特徴とする植物の栽培方法。
【請求項２】
前記紫外線として、ＵＶ−Ｂ光を使用することを特徴とする請求項１記載の植物の栽培方法。
【請求項３】
前記紫外線を、所定時間間隔ごとに一定時間照射することを特徴とする請求項１または２記載の植物の栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は植物の栽培方法に関し、より詳細には植物の発育を制御可能とする植物の栽培方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の発育を制御する方法として光周性を利用する方法は古くから行われてきた。たとえば、温室内で光を照射する時間を調節して開花時期を調節するといった方法である。また、光のかわりに温度を調節することによって発育を制御する方法も行われている。植物の発育を制御して開花時期を調節するといった方法は、より商品価値の高い時期に花や果実を収穫できるようにするといったように用いられる。
【０００３】
光周性を利用した植物の発育制御は、２４時間の概日サイクルを前提とするもので、概日サイクルを変えることによって発育を制御することが理論的には可能である。従来、植物の発育を制御する方法としては、赤色光あるいは近赤色光を植物に照射することによって日長を変化させて発育を制御する方法が古くから行われており、また他方では赤色光にかえて生育中の植物に対して、特定強度の青色光を照射することにより、植物の花芽形成を促進することができるとの報告がなされている（特許文献１）。この報告によれば、出力波長が４００〜５００ｎｍにピークをもつ青色光からなる人工光を照射することによって、花芽形成を促進する効果があるとされている。
【特許文献１】特開２００１−２５８３８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
植物の発育を制御する目的で赤色光あるいは青色光を植物に照射する方法は、植物組織に含まれている赤色光に対する受容体や青色光に対する受容体による作用を利用して花芽形成時期を抑制したり、促進したりしようとするものである。しかしながら、植物の概日サイクルを作り出す機構はいまだ解明されておらず、どのような外部シグナルが植物の概日サイクルを制御する上で有効かは明確になっていない。
【０００５】
本発明者はこのような植物の発育に関連して、植物の概日サイクルを制御する方法について検討し、赤色光や青色光以外に紫外線が概日サイクルの制御に有効であることを見いだし、本発明を想到するにいたった。
すなわち、本発明は、植物に作用させる外部シグナルとして紫外線を利用することによって植物の発育を制御する植物の栽培方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は植物の概日サイクルを制御する外部シグナルとして紫外線が有効に作用し得るか否かについての実験を行い、紫外線とくにＵＶ−Ｂ光領域の紫外線が植物の発育速度を制御する外部シグナルとして有効に作用し得ることを見いだした。本発明は、紫外線とくにＵＶ−Ｂ光領域の紫外線が植物の発育制御に有効に作用することを利用し、植物に紫外線とくにＵＶ−Ｂ光を間断的に照射することによって植物の発育速度を制御することを特徴とする。植物に紫外線とくにＵＶ−Ｂ光を照射する際には、照射時間および照射間隔を適宜設定して行えばよい。
【０００７】
この栽培方法によれば、紫外線を植物に照射する時間間隔を２４時間よりも短くすることによって植物の発育速度を通常の２４時間サイクルによる発育速度にくらべて促進させることができるから、この作用を利用して花芽の形成時期や果実の収穫時期を通常の開花時期等よりも早めることが可能になる。この栽培方法は、収穫時期等を早めるといった利用の他に、育種期間を短縮して新品種を育成するといった操作にも応用することが可能である。
【０００８】
植物の概日リズムを作り出す外部シグナルとして利用できるものとして、本発明者が検討対象とした太陽光に含まれる紫外線は、可視光とは異なり、一日のうちで南中時に最も強くなるという照射リズムを持っている。とくにＵＶ−Ｂ光（波長２８０〜３２０ｎｍ）は、太陽の照射量が変動しても、一日のうちでの照射リズムが変わらないという特徴がある。たとえば、ＵＶ−Ｂ光よりも長波長側の紫外線ＵＶ−Ａ（波長３２０〜４００ｎｍ）は、晴天の場合と曇天の場合とで照射量が変動し、必ずしも一定の２４時間リズムにならない。これに対して、ＵＶ−Ｂ光の全天放射に対する比率は天候に関わらず、２４時間の明確な周期を有している。したがって、このＵＶ−Ｂ光が植物の概日リズムを作り出す外部シグナルとなり得ると考えられる。
【０００９】
また、植物は光合成によってエネルギー源としての太陽光を利用する一方、太陽光にはＤＮＡの損傷をひきおこす有害な紫外線が含まれているから、紫外線に対処するために植物は、日々の紫外線照射に合わせた生体リズムを持つ必要がある。地上に放射される紫外線のうち生物に作用する影響がもっとも大きいのはＵＶ−Ｂ光である。したがって、植物は紫外線とくにＵＶ−Ｂ光に対して何らかの作用を持っている可能性がある。
【００１０】
後述するように、レタスおよび白菜にＵＶ−Ｂ光を間断照射して育苗した実験によると、ＵＶ−Ｂ光を照射した苗の出葉速度は、ＵＶ−Ｂ光を照射しない苗の出葉速度を大きく上回るものとなり、ＵＶ−Ｂ光がレタスおよび白菜の発育を促進させる効果があることが確かめられた。このことは、ＵＶ−Ｂ光が植物の発育を促進させる上で有効であり、ＵＶ−Ｂ光が植物の概日サイクルを制御する作用を有すること、ＵＶ−Ｂ光受容体が植物体内に存在する可能性を示唆する。
【００１１】
なお、ＵＶ−Ｂ光を照射することによって発育が促進されるとすると、照射頻度が多くなればそれにしたがって発育速度も早まることになるが、育苗時における出葉速度を観察した実験結果によると、ＵＶ−Ｂ光の照射回数とともに出葉速度が高くなるのではなく、ＵＶ−Ｂ光の照射頻度はある程度の回数を上限として出葉速度が低下する。
このように必ずしもＵＶ−Ｂ光の照射頻度を高くすることが有効とはならない理由の一つとしては、ＵＶ−Ｂ光を照射することによって植物の生長が阻害されることが考えられる。前述したように、紫外線とくにＵＶ−Ｂ光を植物に照射すると、ＤＮＡが損傷を受ける。ＤＮＡの損傷は青色光を照射することによって修復することが可能であるが、ＵＶ−Ｂ光の照射頻度が高くなりすぎると、光による回復が不十分になり、発育速度が低下するようになると考えられる。
【００１２】
また、他の理由としては、植物が感じる日数と植物が感じる温度（熱量）によってＵＶ−Ｂ光の照射頻度が制限されることが考えられる。
植物に光を照射したときに植物が感じる昼または夜を「主観的昼」または「主観的夜」ということと同様に、植物に光（ＵＶ−Ｂ光）を照射する作用によって植物が１日と感じる日数を主観的日数とし、植物が１日に感じる温度（１日に受容する熱量）を主観的温度ということにすると、たとえば恒温状態で、１時間に１回の照射頻度で植物にＵＶ−Ｂ光を照射したとすると、植物の主観的日数は１時間が１日に相当し、２４時間が２４日となる。一方、主観的温度でみた場合、１時間での受容温度（熱量）は１日の１／２４となり、主観的温度は下がることになる。すなわち、主観的温度でみると１時間は１／２４（日）ということになる。
【００１３】
主観的日数で１時間が１日になるということは発育速度が速くなるということであり、一方、主観的温度で１時間が１／２４（日）になるということは発育速度が抑制されるということである。このように植物の発育に関与する要因としては、日数や温度をそれぞれ単独で考えることはできず、主観的日数と主観的温度の双方の要因をもとに考える必要がある。
すなわち、紫外線（ＵＶ−Ｂ光）の照射頻度が増すとともに、主観的日数からみた発育速度Ａは速くなる一方、主観的温度からみた発育速度Ｂは遅くなるから、主観的日数と主観的温度からみた発育速度Ｂとの相互作用Ａ×Ｂが最大となる照射頻度が存在すると考えることができる。
【００１４】
なお、植物に紫外線（ＵＶ−Ｂ光）を照射して発育速度を制御する場合には、照射頻度の他に、植物に照射された紫外線の累積照射時間も影響するものと考えられ、またさらに他の要因が寄与することも考えられる。
また、紫外線（ＵＶ−Ｂ光）が植物の生長を阻害する要因になることから、実際に紫外線（ＵＶ−Ｂ光）を照射して植物の発育を制御して栽培する場合には、紫外線の照射頻度とあわせて照射時間やエネルギー強度を調節し、植物の生長との兼ね合いをみながら植物の発育を促進させるようにするのがよい。
紫外線、とくにＵＶ−Ｂ光を照射することによって植物の発育を制御する方法は、赤色光や青色光を利用する方法と比較して有効であり、本発明は種々の植物の栽培に有効に利用することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る植物の栽培方法は、植物に紫外線とくにＵＶ−Ｂ光を植物に照射して植物の発育を制御して栽培する方法であり、植物の発育を制御する場合に有効に利用することができ、発育のステージを効果的に進めるといった利用が可能であることから、植物の生育を早めて花芽が形成される時期を制御したり、収穫時期を早めるといった利用が可能になる。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施例として、レタスの栽培に本発明を適用した実験結果について説明する。
実験は、レタス（品種：パトリオット）をトレイに播種し、１５℃、白色蛍光灯を２４時間連続照射する条件下で育苗し、ＵＶ−Ｂライトを間断照射しない対照区と、ＵＶ−Ｂライトを間断照射した実施例区とで、レタスの発育の指標となる葉数の変化を調べることによって行った。実験は対照区の平均が４葉になるまで行った。
【００１７】
実験区は以下のとおりである。
対照区：２４時間日長で、通常の栽培方法による。実施例区１（１ｈ照射区）：ＵＶ−Ｂライトを１時間に１回、１５分間ずつ照射する（１日にＵＶ−Ｂライトを２４回照射）。実施例区２（２ｈ照射区）：ＵＶ−Ｂライトを２時間に１回、１５分間ずつ照射する（１日にＵＶ−Ｂライトを１２回照射）。実施例区３（３ｈ照射区）：ＵＶ−Ｂライトを３時間に１回、１５分間ずつ照射する（１日にＵＶ−Ｂライトを８回照射）。
なお、使用したＵＶ−Ｂライトは中心波長３０２ｎｍの紫外線ランプであり、トレイとの距離を約２０ｃｍに設定した。また、日長に合わせて白色光を点灯した。
【００１８】
図１は、トレイに植えたレタスの本葉が展開数がどのように変化したかを示している。本葉が２枚になったのは播種してから１２日目で、対照区、実施例区ともほぼ同時期に本葉２枚となった。１５日目になると、対照区と各実施例区での本葉の展開数に明らかな差がみられるようになる。
対照区の本葉が４枚になったのは２６日目である。このときの対照区、１ｈ照射区、２ｈ照射区、３ｈ照射区での本葉展開数は平均して、４．０２枚、６．７９枚、８．０３枚、５．９６枚である。本葉展開数を比較すると、２ｈ照射区が最も展開数が多く、次いで１ｈ照射区、３ｈ照射区、対照区の順となっている。
【００１９】
図２は、播種してから２６日目での本葉展開数を、１日におけるＵＶ−Ｂライトの照射回数に対して表したグラフである。１日に１５分間ずつ２時間おきにＵＶ−Ｂライトを１２回照射した場合が最大となり、次いで２４回照射した場合、８回照射した場合の順となっている。
図１、図２に示す実験結果は、対照区に対してＵＶ−Ｂライトを照射した実施例区の場合に本葉展開数がはっきりと増加していること、いいかえれば、実施例区の場合はいずれも対照区にくらべてレタスの発育が促進されていることを示している。
【００２０】
図３は、対照区の本葉が４葉になったときの各実施区の苗をポットへ移植し、９０日経過後の花芽分化割合を測定した結果を示す。
著しく生長が劣った１ｈ照射区を除くと、照射頻度が高いほど９０日目の花芽分化個体割合も高く、発育速度が早まっていることがわかる。
図４は、育苗時におけるＵＶ−Ｂ光の照射頻度とポットへ移植して９０日経過後の花芽分化割合を示す。
移植後９０日では、１ｈ区を除くと、照射頻度と花芽分化個体割合には高い相関があり、照射頻度を調整することが発育調節に重要なことがわかる。
図５は、育苗温度を変えたときの、２ｈ照射区と対照区での本葉展開数を調べた結果を示す。この実験結果は、育苗温度を変えた場合も、対照区と実施例区とでは、本葉展開数に明らかな差が生じることを示している。
【００２１】
図６はレタスと白菜について、ＵＶ−Ｂ光の照射強度が本葉展開数にどのように影響するかを実験した結果を示す。同図で横軸が経過日時、縦軸が本葉の平均枚数である。なお、使用したレタスの品種は「パトリオット」、白菜は「春光」である。
実験は、気温２０℃一定、白色蛍光灯を連続照射する条件下で行った。使用したＵＶ−Ｂライトは中心波長３０２ｎｍの紫外線ランプであり、トレイとの距離を約２０ｃｍに設定した。また、白色光は連続照射した。ＵＶ−Ｂライトは、２時間ごとに７分間照射した。
【００２２】
図６に示すグラフで、ＵＶ−Ｂ光レタス、ＵＶ−Ｂ光ハクサイとあるのは、レタスと白菜に、ＵＶ−Ｂライトをそのまま（遮蔽したりすることなく）２時間ごとに７分間の頻度で照射したことを示す。また、ＵＶ−Ｂ光１／２レタス、ＵＶ−Ｂ光１／２ハクサイとあるのは、ＵＶ−Ｂライトの面積を１／２に減らして、ＵＶ−ＢライトからのＵＶ−Ｂ光の照射量を１／２にしたことを示す。また、ＵＶ−Ｂ光１／４レタス、ＵＶ−Ｂ光１／４ハクサイとあるのは、ＵＶ−Ｂライトの面積をさらに１／２減らして、ＵＶ−ＢライトからのＵＶ−Ｂ光の照射量を１／４にしたことを示す。
【００２３】
図６に示す実験結果は、レタスおよび白菜ともに、ＵＶ−Ｂ光の照射強度（照射量）が強いほど、発育速度に対する影響が大きくなることを示す。また、レタスおよび白菜とも、ＵＶ−Ｂ光を照射しない対照区のものと比較して、ＵＶ−Ｂ光を照射することによって、生育とともに本葉の展開数が多くなり、ＵＶ−Ｂ光を照射することによって発育速度が速まっていることがわかる。
【００２４】
図７は、図６に示した実験と同様の条件でレタスと白菜について、ＵＶ−Ｂ光の照射強度が本葉展開数にどのように影響するかを実験した結果を示す。レタスと白菜に照射するＵＶ−Ｂ光は、ＵＶ−Ｂライトを１／２に減光した場合と、ＵＶ−Ｂライトを１／４に減光して使用した。また、本実験においては、レタスと白菜にＵＶ−Ａ光を照射してＵＶ−Ａ光がレタスと白菜の発育速度にどのように影響するかも調べた。ＵＶ−Ａ光の光源としては、中心波長３６５ｎｍのＵＶ−Ａライトを使用した。ＵＶ−Ｂ光とＵＶ−Ａ光は、ともに２時間ごとに１５分間照射する条件とした。
【００２５】
図７に示す実験結果は、図６に示す実験結果と同様に、ＵＶ−Ｂ光の照射強度が強いほど、本葉展開数が多くなる、いいかえれば発育速度が速くなることを示す。また、ＵＶ−Ａ光を照射した実験区と、ＵＶ−Ｂ光もＵＶ−Ａ光も照射しない対照区とを比較すると、本葉の展開数についてはまったく差異がないことがわかる。このことは、ＵＶ−Ａ光がレタスと白菜の発育速度に影響していないことを示す。
【００２６】
以上説明した実験結果は、レタスおよび白菜にＵＶ−Ｂ光を間断照射することによって出葉速度を大きく変化させることができること、また、ＵＶ−Ｂ光の照射頻度をある程度高めることによって発育を促進させる（出葉速度と開花が早まる）ことができること、ＵＶ−Ｂ光の照射強度を強くすることによって発育速度を速めることができることを示している。このことは、ＵＶ−Ｂ光が植物の概日サイクルを調節する作用があり、また、植物体内にＵＶ−Ｂ光の受容体が存在する可能性を示唆するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＵＶ−Ｂ光照射によるレタスの本葉の展開数の変化を示すグラフである。
【図２】ＵＶ−Ｂ光の照射頻度に対する本葉展開数の関係を示すグラフである。
【図３】ポット移植後の花芽分化個体割合を示すグラフである。
【図４】ポット移植後の花芽分化個体割合を示すグラフである。
【図５】育苗温度を変えた場合の本葉展開数の変化を示すグラフである。
【図６】ＵＶ−Ｂ光の照射強度を変えたときの本葉展開数の変化を示すグラフである。
【図７】ＵＶ−Ｂ光の照射強度を変えたときの本葉展開数の変化を示すグラフである。
【図１】
2006158262.tif 000003
【図２】
2006158262.tif 000004
【図３】
2006158262.tif 000005
【図４】
2006158262.tif 000006
【図５】
2006158262.tif 000007
【図６】
2006158262.tif 000008
【図７】
2006158262.tif 000009