(57)【要約】【課題】木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法の提供。【解決手段】木本性の種子植物に、前記植物の栄養成長期から生殖成長期までの期間中、４００〜５００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する青色光、及び６００〜７００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する赤色光のいずれか一以上の光を照射することを含む、木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
木本性の種子植物に、前記植物の栄養成長期から生殖成長期までの期間中、４００〜５００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する青色光、及び６００〜７００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する赤色光のいずれか一以上の光を照射することを含む、木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法。
【請求項２】
照射する光の光合成有効光量子束密度が５０〜２５０μｍｏｌ  ｍ-2ｓ-1である請求項１記載の木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法。
【請求項３】
光を照射する時間が１日２４時間として２０時間以内である請求項１又は２記載の木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法。
【請求項４】
木本性の種子植物がバラ目バラ科の植物である請求項１〜３のいずれか１項記載の木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法。
【請求項５】
揮発性の二次代謝物質がフェニルプロパノイドである請求項１〜４のいずれか１項記載の木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、花、詳細には木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の花が発する香りは、花の外観の美しさや華やかさと共に花の商業的価値を高める重要な要素である。香りの主要成分は植物が産生する揮発性の二次代謝物質であり、その構成成分や産生量の違いが花の香りを特徴付ける。
花から揮散する二次代謝物質は、花が形成される生殖成長期において、葉身等の他の器官で産生した物質が葉茎や茎を通じて移動し、且つ幾つかの酵素による化学変換を経て花に蓄積する。
【０００３】
従来、花の香りを変化させる手段としては、数世代にわたる品種間交配（非特許文献１）や、遺伝子組み換え技術による品種改良（非特許文献２）が一般的である。
一方、植物の２−フェニルエタノールデヒドロゲナーゼ酵素をコードするポリヌクレオチドが見出され、これを利用して植物の増大した香味または芳香を観賞用植物等に与える方法が提案されている（特許文献１）。また、植物の栽培中に光を照射する技術として、ヴィオラ属に属する香料植物体から得られるカルスに光を照射して香料成分を生産する方法が報告されている（特許文献２及び３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５０７２３７号公報
【特許文献２】特開平２−２７９８２号公報
【特許文献３】特開平２−２２７０８４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ  Ｏｉｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｓ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、１９９５年、Ｖｏｌ．４４、Ｎｏ．４、ｐ．２７４−２８２
【非特許文献２】におい・香り環境学会誌、２０１０年、第４１巻、第３号、ｐ．１５０−１５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらこれまで、植物の栽培中に花における揮発性の二次代謝物質の蓄積を制御する方法は報告されていない。花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を増やし、花の芳香を強められれば花の商業的価値の向上につながると期待される。また、花から香料（精油）等として有用な揮発性の二次代謝物質を安定的に取得することが可能となる。他方、花が発する芳香が強い場合、観賞用としては敬遠されることがあり、花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を減少できれば花の利用機会の拡大につながることも期待される。
本発明は、斯かる実情に鑑み、木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討したところ、木本性の種子植物の栄養成長期から花が形成される生殖成長期までの期間中、木本性の種子植物に所定の光を照射することで、花に含まれる揮発性の二次代謝物質量が増加或いは減少することを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、木本性の種子植物に、前記植物の栄養成長期から生殖成長期までの期間中、４００〜５００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する青色光、及び６００〜７００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する赤色光のいずれか一以上の光を照射することを含む、木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御することができる。従って、木本性の種子植物の花から香料（精油）等として有用な揮発性の二次代謝物質を安定的に取得することや、強香或いは弱香といった所望の香りを発する花を提供することが可能となり花の商業的価値の向上や利用機会の拡大が期待できる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御する方法は、木本性の種子植物に、前記植物の栄養成長期から生殖成長期までの期間中、４００〜５００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する青色光、及び６００〜７００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する赤色光のいずれか一以上の光を照射することを含む、方法である。
【００１１】
（木本性の種子植物）
種子植物は花が咲き、種子を生じる一群であり、木本性は茎が肥大成長する植物である。木本性の種子植物は、中性植物が好ましい。
木本性の種子植物としては、被子植物であって、ＡＰＧ（Ａｎｇｉｏｓｐｅｒｍ  Ｐｈｙｒｏｇｅｎｙ  Ｇｒｏｕｐ  被子植物系統研究グループ）に基づく植物の分類体系における核心真正双子葉類が好ましく、バラ類がより好ましい。バラ類は、例えば、ブドウ目、ウリ目（ウリ科等）、ブナ目（ブナ科、ヤマモモ科等）、マメ目（マメ科等）、バラ目（バラ科、アサ科、グミ科等）、アオイ目（アオイ科、ジンチョウゲ科等）等が挙げられる。なかでも、好ましくはバラ目（Ｒｏｓａｌｅｓ）の植物であり、より好ましくはバラ科（Ｒｏｓａｃｅａｅ）の植物である。
バラ科の植物は、例えば、バラ属（Ｒｏｓａ）、バラ属（ノイバラ）、バラ属（ハマナス）等が挙げられ、好ましくはバラ属（Ｒｏｓａ）であり、より好ましくはミニチュア・ローズである。
【００１２】
（光照射）
本発明では、木本性の種子植物に、前記植物の栄養成長期から生殖成長期までの期間中、４００〜５００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する青色光、及び６００〜７００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する赤色光のいずれか一以上の光を照射する。斯かる期間中に光照射することで、花に含まれる揮発性の二次代謝物質量が増加或いは減少する。花の揮発性の二次代謝物質量が変化する理由は明らかではないが、所定の光照射により、二次代謝物質の生成経路が刺激され、結果として花に蓄積される揮発性の二次代謝物質量が変化するものと考えられる。
【００１３】
木本性の種子植物の栄養成長期は、植物が発芽後、葉や茎等の栄養器官だけを分化、形成する時期である。植物では、様々な環境・内生要因を受けて、栄養成長から生殖成長への成長相の転換が起こる。この栄養成長から生殖成長への切り換えが花成（花芽形成）であり、生殖成長期では、花芽形成後、生殖器官を分化・形成し、開花・結実する。
本発明では、花の香り制御の点から、木本性の種子植物の栄養成長期の初期（幼苗期）から光照射することが好ましい。
また、生殖成長期の所定の時期に光照射を終了すればよいが、同様の点から、開花まで光照射することが好ましい。木本性の種子植物としてバラ目バラ科の植物を例にとると、バラの９段階の開花ステージ（宇田明・山中正仁・小山佳彦・福嶋啓一郎著、切り花の品質保持期間を表示するためのリファレンステスト法、１９９５年、園芸学会雑誌、ｖｏｌ．６４（別２）、ｐ．４９４−４９５）のうち、開花ステージ５又は６の開花状態まで光照射することが好ましい。
【００１４】
木本性の種子植物に照射する光は、４００〜５００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する青色光、及び６００〜７００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する赤色光のいずれか一以上の光である。青色光の波長領域は、好ましくは４３５〜４５５ｎｍである。また、赤色光の波長領域は、好ましくは６５０〜６７０ｎｍである。木本性の種子植物に照射する光の種類は所望する花に含まれる揮発性の二次代謝物質量に応じて適宜設定することができる。
後記実施例に示すように、青色光の照射によって花に含まれる揮発性の二次代謝物質量が増加し、香り強度が高まったことから、花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を増やし、強香の花を得る場合は青色光の単色光照射が好ましい。
他方、赤色光の照射又は青色光と赤色光の混合光照射によって花に含まれる揮発性の二次代謝物質量が減少したことから、花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を減らし、弱香の花を得る場合は赤色光の単色光照射或いは青色光と赤色光の混合光照射が好ましく、青色光と赤色光の混合光照射がより好ましい。
光源は、例えば、レーザー、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が挙げられ、好ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）である。光源は、木本性の種子植物全体に光照射されるように、植物の上方向、斜上方向、側方向等対象物の周囲に設置するのが好ましい。
【００１５】
光量は、光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ：ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｐｈｏｔｏｎ  ｆｌｕｘ  ｄｅｎｓｉｔｙ）として表される。照射する光の光合成有効光量子束密度は、植物成長の点から、好ましくは５０〜２５０μｍｏｌ  ｍ-2ｓ-1であり、より好ましくは１００〜２００μｍｏｌ  ｍ-2ｓ-1である。なお、青色光と赤色光を組み合わせて照射する場合は、その合計の光量を意味する。
【００１６】
青色光と赤色光を組み合わせて照射する場合、その光量比（ＰＰＦＤの比）は、花の香り制御の点から、好ましくは１：１〜１：３であり、より好ましくは１：１.５〜１：２．５である。
【００１７】
また、照射時間は、木本性の種子植物の栄養成長期から生殖成長期までの期間中、１日２４時間を周期として連続２４時間照射（２４時間日長）を行ってもよいが、明暗周期を設定することが好ましい。暗時間の設定は、花の香り制御の点から２時間以上８時間以内であることが好ましい。成長障害を避ける点から、光の照射時間は、好ましくは２０時間以内、より好ましくは１６時間以内である。光の照射は、パルス照射を行うこともできるが、連続して行うことが好ましい。
光照射の日数は、木本性の種子植物の種類、その成長の程度によって栄養成長期から生殖成長期までの期間が相違するものの、例えば、６０日以上１２０日以内である。
【００１８】
（栽培条件）
木本性の種子植物の栽培は、特に制限されず、土耕栽培、水耕栽培で行うことができる。微生物による汚染リスクが低い点から、好ましくは水耕栽培である。
栽培は、光条件の他、温度や相対湿度、二酸化炭素濃度等が制御された条件下で栽培することが好ましい。栽培条件は木本性の種子植物の種類によって適宜設定することができる。
例えば、栽培温度は、植物が生長する温度域であれば良く、好ましくは１０〜３５℃、より好ましくは１７〜２７℃である。
相対湿度は、好ましくは２０〜８０％、より好ましくは５５〜７５％である。
さらに、植物成長および二次代謝物質量の揮散制御の点から、雰囲気中の二酸化炭素濃度は、好ましくは２００〜２０００ｐｐｍであることが好ましい。
【００１９】
かくして、木本性の種子植物の花に含まれる揮発性の二次代謝物質量を制御することができる。
本発明方法により花に含まれる揮発性の二次代謝物質量が増加する場合は、温白色蛍光灯条件下で栽培して得られる花に含まれる揮発性の二次代謝物質量に対して、好ましくは２質量倍以上、より好ましくは３質量倍以上である。
他方、花に含まれる揮発性の二次代謝物質量が減少する場合は、温白色蛍光灯条件下で栽培して得られる花に含まれる揮発性の二次代謝物質量に対して、好ましくは０．７質量倍以下である。
揮発性の二次代謝物質は、好ましくは花から発散される香気成分である。
香気成分は、木本性の種子植物の種類によって相違するが、例えば、炭化水素類、アルコール類、フェノール類、アルデヒド類、ケトン類、エーテル類、エステル類、ラクトン類、酸類、フラン類、ピラン類、含窒素化合物、含硫化合物、複素環化合物等が挙げられる。なかでも、好ましくは炭化水素類、アルコール類、フェノール類、エステル類であり、より好ましくはモノテルペン、フェニルプロパノイド、酢酸エステルであり、更に好ましくはフェニルプロパノイドである。
モノテルペンとしては、ゲラニオール、ネロール、シトロネロール等が挙げられる。フェニルプロパノイドとしては、２−フェニルエチルアルコール、２−フェニルエチルアセテート等が挙げられる。酢酸エステルとしては、ヘキシルアセテート、シス−３−ヘキセニルアセテート等が挙げられる。
【実施例】
【００２０】
試験例１  ミニチュア・ローズの栽培試験
［試験方法］
ミニチュア・ローズ（Ｏｖｅｒｎｉｇｈｔ  Ｓｃｅｎｔｓａｔｉｏｎ）の鉢植え苗先端から葉が付いた状態となるように節の部分を避けて１０ｃｍ程度の長さに切断した。切断
した切り口は、枝が伸びる水平方向に対して切断面が直交せず、斜めになるように水中でさらに切断した後、水耕栽培溶液に浸した。栽培溶液に浸してから３週間から１ヶ月程度で発根し、さらに１週間程度保管して根の長さが同程度の挿し穂を実験に用いた。
＜育苗環境条件＞
光源：昼白色蛍光灯（Ｄａｙ  ｌｉｇｈｔ  ｗｈｉｔｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌａｍｐ：Ｐａｎａｓｏｎｉｃ  ＦＨＦ３２ＥＸ−Ｎ−Ｈ）
光量（光合成光量子束密度ＰＰＦＤ）：１００±１０μｍｏｌ  ｍ-2ｓ-1
明暗周期：１６時間／８時間
栽培溶液：ＯＡＴハウスＡ処方（ＯＡＴハウス１号と２号を３：２で混合させたもの）
水耕液の電気伝導度（ＥＣ）：１．０±０．５ｄＳ  ｍ-1
水耕液のｐＨ：６．０±０．５
【００２１】
前記育苗で選抜した幼苗をＬＥＤ照明付薄膜式水耕栽培装置に移植し、下記の栽培環境条件・光照射処理条件下で、花芽形成、開花後、後述する香気揮発量の測定日まで２〜３ヶ月間栽培を行った。試験区１では、温白色蛍光灯（Ｗａｒｍ  ｗｈｉｔｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌａｍｐ：ＨＩＴＡＣＨＩ  ＦＨＦ３２ＥＸ−ＷＷ−Ｊ、日立アプライアンス（株））を毎日照射し、試験区２〜４では、青色光、赤色光又は青色光＋赤色光を毎日照射した。青色光及び赤色光の光源には、ＬＥＤ（昭和電工アルミ販売（株））を使用した。
＜栽培環境条件・光照射処理条件＞
栽培室内温度：２３±２℃
栽培室内相対湿度：６５±１０％
栽培室内炭酸ガス濃度：下限値１０００ｐｐｍ
栽培溶液：ＯＡＴハウスＡ処方（ＯＡＴハウス１号と２号を３：２で混合させたもの）
水耕液の電気伝導度（ＥＣ）：１．５±０．５ｄＳ  ｍ-1
水耕液のｐＨ：６．０±０．５
光源及び照射時間：下記表１
光量（光合成光量子束密度ＰＰＦＤ）：１５０±１０μｍｏｌ  ｍ-2ｓ-1
【００２２】
【表１】
2018143204.tif 000002
【００２３】
［香気揮発量の測定］
バラの開花ステージ（宇田明・山中正仁・小山佳彦・福嶋啓一郎著、切り花の品質保持期間を表示するためのリファレンステスト法、１９９５年、園芸学会雑誌、ｖｏｌ．６４（別２）、ｐ．４９４−４９５）のうち、それぞれ開花ステージ６の開花状態にある花を選び、花が茎に接続した状態で、同日、同時刻、同条件で花の香気成分を吸着管で捕集し、ガスクロマトグラフ分析で比較定量した。
＜香気捕集方法＞
花びらが開いた側に、香気採取用の吸着管取り付け口がくるように花全体を１Ｌ  テドラーバッグ（Ｔｅｄｌａｒ：登録商標）のカバーで覆い、吸引ポンプで吸引して、吸着管に香気成分を捕集した。
吸引のためのカバーに用いたテドラーバッグは、片側に吸着管に接続するミニバルブ（バルブ径６ｍｍφ）が付いたものであり、ミニバルブが付いていないバッグの片隅に、直径１０ｃｍ程度の開口部を設けて、花を覆った。空気が流入する側のバルブには有機ガスサンプラー用活性炭チューブ（＃８０１５−０５４、柴田科学株式会社）を装着し、香気を捕集するバルブ側には吸着管（長さ１６ｃｍ；内径４ｍｍ）を装着し、捕集剤としてＴｅｎａｘ  ＴＡ樹脂（２００ｍｇ）を充填し、吸引ポンプを用いて花のヘッドスペースの空気を１００ｍＬ／ｍｉｎの吸気速度で３０分吸引捕集した。
＜ＧＣ／ＭＳ分析条件＞
加熱脱着装置：ＧＥＲＳＴＥＬ  Ｔｈｅｒｍｏ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ
ＧＣ／ＭＳ：Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ６８９０Ｎ
ＭＳ：Ａｇｉｌｅｎｔ  ｔｅｃｈｏｎｏｌｉｇｉｅｓ  ５９７５Ｂ  ｉｎｅｒｔ  ＸＬ  ＭＳＤ
香気を採取した吸着管から加熱脱着装置を用いて香気を加熱脱着し、ガスクロマトグラフ質量分析器（ＧＣ−ＭＳ）に導入した。
加熱脱着装置：ＧＥＲＳＴＥＬ  Ｔｈｅｒｍｏ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ
ＧＣ／ＭＳ：Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ６８９０Ｎ
ＭＳ：Ａｇｉｌｅｎｔ  ｔｅｃｈｏｎｏｌｉｇｉｅｓ  ５９７５Ｂ  ｉｎｅｒｔ  ＸＬ  ＭＳＤ
カラム：ＤＢ−ＷＡＸ（Ｊ＆Ｗ社製）長さ６０ｍ／内径０．２５ｍｍ／膜厚０．２５μｍ
昇温条件：４０℃（３ｍｉｎ保持）→６℃／ｍｉｎ→７０℃→２℃／ｍｉｎ→２４０℃（３０分保持）
得られたクロマトグラム（トータルイオンクロマトグラム）中の香気成分のピーク面積（ピークアバンダンス）を求め、香気揮発量を測定した。
ＧＣ分析による二次代謝物質の揮発量と変化率（試験区１の二次代謝物質の揮発量を１としたときの相対値）を表２に示す。
【００２４】
【表２】
2018143204.tif 000003
【００２５】
［香りの官能評価］
各試験区の花の香り強度を、下記に示す判断基準に従って専門パネル１名で行った。結果を表３に示す。
（香り強度評価基準）
５：とても強くにおう
４：強くにおう
３：におう
２：弱くにおう
１：あまりにおわない
０：全くにおわない
【００２６】
【表３】
2018143204.tif 000004
【００２７】
表２から明らかなように、温白色蛍光灯を照射した試験区１と比較して、青色光を照射した試験区２の花は二次代謝物質の揮発量が増加した。特に、フェニルプロパノイド（２−フェニルエチルアルコール、２−フェニルエチルアセテート）が約３倍に増加していた。他にもモノテルペン（ゲラニオール、ネロール、シトロネロール）、酢酸エステル（ｃｉｓ−３−ヘキセニルアセテート、ヘキシルアセテート）といったフレッシュなバラ香を特徴付ける香気成分が増加していた。また、表３に示すとおり、試験区２の花の香り強度は高かった。このことより、青色光の照射は、特にフェニルプロパノイド生合成経路を刺激し、花に含まれるフェニルプロパノイドを増加するものと考えられた。
他方、赤色光を照射しながら栽培した試験区３では、温白色蛍光灯を照射した試験区１と比較して、フェニルプロパノイド（２−フェニルエチルアルコール、２−フェニルエチルアセテート）が減少した。試験区３の香り強度は試験区１と著変なかった。
また、青色光：赤色光＝１：２を照射した試験区４の花では、温白色蛍光灯を照射した試験区１と比較して、フェニルプロパノイド（２−フェニルエチルアルコール、２−フェニルエチルアセテート）と酢酸エステル（ｃｉｓ−３−ヘキセニルアセテート、ヘキシルアセテート）が著減した。試験区４の香り強度もまた著減した。
これらの結果から、バラの栄養成長期から青色光、赤色光又はそれらの混合光を照射して栽培することによって、バラの二次代謝物質である香気成分量が増加或いは減少することが確認された。