(57)【要約】      （修正有）【課題】養液栽培法を用いて、効果的に植物体内のベタシアニン類含有量を高めることができる植物栽培方法を提供する。【解決手段】ベタシアニン類生成機構を有する蔬菜類を栽培する方法であって、金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質、および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種が、０．１ｍＭ以上５０．０ｍＭ以下、添加された養液を供給することを特徴とする。勾配をもたせた栽培ベッド５３の上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、該植え穴を通して苗根鉢を該栽培ベッド上に載置し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を栽培するようにしてもよい。【選択図】図３
2019135975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベタシアニン類生成機構を有する蔬菜類を栽培する方法であって、
金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質、および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種が０．１ｍＭ以上５０．０ｍＭ以下、添加された養液を供給する水耕栽培方法であって、
該金属補因子は、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、亜鉛イオン、銅イオン、モリブデンイオン、鉄イオン、セレン、およびカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする水耕栽培方法。
【請求項２】
前記糖類として、養液に二糖および／又は単糖を添加することを特徴とする請求項１に記載の水耕栽培方法。
【請求項３】
前記金属イオン補因子として、養液に乳酸カルシウムおよび／又は塩化カルシウムを添加することを特徴とする請求項１に記載の水耕栽培方法。
【請求項４】
勾配をもたせた栽培ベッドの上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、
該植え穴を通して苗根鉢を該栽培ベッド上に載置し、
該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を栽培する請求項１〜３のいずれかに記載の植物栽培方法。
【請求項５】
前記栽培ベッドの上面に、前記勾配方向に延在した凸条が複数設けられており、
該凸条は前記植え穴の下方に位置しており、
該凸条同士の間は凹条となっており、
前記苗根鉢を該凸条上に載置し、
前記凹条に前記養液を流すことを特徴とする請求項４に記載の植物栽培方法。
【請求項６】
前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置することを特徴とする請求項４又は５に記載の植物栽培方法。
【請求項７】
前記栽培ベッドが複数個設けられており、
栽培ベッドの前記勾配の上流部にそれぞれ養液を供給し、栽培ベッドの下流部から流出する養液を受け入れる子タンクが各栽培ベッドにそれぞれ設けられており、
親タンクから各子タンクに養液を供給し、各子タンク内の養液を各栽培ベッドに循環させて栽培を行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の植物栽培方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の植物栽培方法を用いて栽培される、高ベタシアニン類含有蔬菜類。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培方法に関し、特に植物体内のベタシアニン類含有量を増加させる植物栽培方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリフェノールやテルペノイドといったファイトケミカルは、植物中に存在する天然の化合物である。なかでも、ベタシアニン類は、鮮やかな赤色を呈し、天然の着色剤としての活用が見出されているほか、生体調節機能と深く関わっているとして注目されている。ベタシアニン類は、アカサトウダイコン（Ｂｅｔａ  ｖｕｌｇａｒｉｓ  ｖａｒ、ｒｕｂｒａ、別名  赤ビート）に含まれることが知られているが、産地が限られることや、単離精製が難しいことから、さまざまな方法で抽出や合成が試みられている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２０１１−０３６２１３号公報）には、ポリフェノールなどの抗酸化物質含有量を増加させるために、植物に対してストレスを与えて植物中の抗酸化性物質の含有量を増加させるための物質を含む微粒子液を発生させて放出する機能を有することを特徴とする植物育成装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２（特開２０１１−２１７６５６号公報）には、アマランサスの生育過程において有効量の金属塩を含む水溶液と接触させて栽培し、クロロフィルを減少させ相対的にベタシアニン含有量を増加させたことを特徴とする赤色アマランサスの水耕栽培方法が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３（特開２０１２−５５２０８号公報）には、各種キノコが含まれる担子菌類等の菌類由来のチロシナーゼ遺伝子およびオシロイバナ由来のＬ−３，４−ジヒドロキシフェニルアラニン（ＤＯＰＡ）４，５−ジオキシゲナーゼ遺伝子を、植物プロモーターの制御下で導入した形質転換植物細胞を用いたベタラミン酸の合成方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０３６２１３号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１７６５６号公報
【特許文献３】特開２０１２−０５５２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の［図７］に示されるように、従来の方法では、抗酸化物質の増加量はわずかに数％程度であった。また、特許文献２の方法では、ストレスによりクロロフィルの含有量を減少し、赤色が強まるものの、ベタシアニン類の含有量は増加していない。さらに、特許文献３のように、植物細胞を用いた工業的方法は、植物細胞培養の特殊技術が必要となり、実現が難しいものと考えられる。そこで、本発明は、実用可能な栽培技術において、効果的に植物体内のベタシアニン類含有量を高めることが可能な植物の栽培方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、赤茎ホウレンソウにベタシアニン類が含まれることを特定し、ベタシアニン類を含有するものとしてよく知られるアカサトウダイコン以外の栽培植物においても、ベタシアニン類生成機構を有する蔬菜類の栽培植物であれば、水耕栽培法において、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、亜鉛イオン、銅イオン、モリブデンイオン、鉄イオン、セレン、およびカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質、および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種を特定量添加した養液を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の植物栽培方法は、ベタシアニン類生成機構を有する蔬菜類を栽培する方法であって、金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質、および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種が０．１ｍＭ以上５０．０ｍＭ以下、添加された養液を供給する水耕栽培方法であって、該金属補因子は、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、亜鉛イオン、銅イオン、モリブデンイオン、鉄イオン、セレン、およびカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の高ベタシアニン類含有蔬菜類は、上記特定成分の少なくとも1種が０．１ｍＭ以上５０．０ｍＭ以下、添加された養液を供給する水耕栽培法を用いて栽培されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様では、勾配をもたせた栽培ベッドの上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、該植え穴を通して苗根鉢を該栽培ベッド上に載置し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を栽培する。
【００１２】
本発明の一態様では、前記栽培ベッドの上面に、前記勾配方向に延在した凸条が複数設けられており、該凸条は前記植え穴の下方に位置しており、該凸条同士の間は凹条となっており、前記苗根鉢を該凸条上に載置し、前記凹条に前記養液を流す。
【００１３】
本発明の一態様では、前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置する。
【００１４】
本発明の一態様では、前記栽培ベッドが複数個設けられており、栽培ベッドの前記勾配の上流部にそれぞれ養液を供給し、栽培ベッドの下流部から流出する養液を受け入れる子タンクが各栽培ベッドにそれぞれ設けられており、親タンクから各子タンクに養液を供給し、各子タンク内の養液を各栽培ベッドに循環させて栽培を行う。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の植物栽培方法によれば、金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質、および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種が０．１ｍＭ以上５０．０ｍＭ以下、添加された養液を供給することにより、効果的に蔬菜類に含まれるベタシアニン類含有量を高めることができる。また、本発明の高ベタシアニン類含有蔬菜類は、ポリフェノールの中でも抗酸化力が非常に高いベタシアニン類を多く含有するため、これを摂取することによれば、効果的に体内の抗酸化能を高めることができる。さらに、本発明の高ベタシアニン類含有蔬菜類は、ベタシアニン類の有する様々な生理活性機能により、がん細胞の増殖抑制効果や白血病細胞の増殖抑制効果が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】栽培ベッドの斜視図である。
【図２】図１の凸部の断面図である。
【図３】植物育成中の栽培ベッドの断面図である。
【図４】栽培施設を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明の効果を奏する範囲であれば、本発明は下記実施形態に制限されるものではない。
【００１８】
本発明の植物栽培方法で栽培する蔬菜類は、根菜類・茎菜類・葉菜類・果菜類・花菜類など、ベタシアニン類生成機構を有する植物種であれば、いずれにおいても適用可能である。具体的には、例えば、アカサトウダイコン（Ｂｅｔａ  ｖｕｌｇａｒｉｓ  ｖａｒ、ｒｕｂｒａ、別名  赤ビート）などの根菜類や、本発明者らがベタシアニン類の生成を特定した、赤茎ホウレンソウ（学名：Ｓｐｉｎａｃｉａ  ｏｌｅｒａｃｅａ）などの葉菜類が好ましく、特には、水耕栽培に適していることから葉菜類が好ましい。
【００１９】
ベタシアニン類生成機構を有する植物種は、ベタレインを含むものとして以下に記載するものが知られている。ベタレインは窒素を含む化合物で、大きくベタシアニン（赤紫色）とベタキサンチン（黄）に分類される。ベタレインは、細胞中では液胞に含まれ、赤系フラボノイドのアントシアニンとは排他的に存在する。
【００２０】
ベタレインを含む植物群はナデシコ科、イソマツ科、ザクロソウ科を除くナデシコ目（ツルムラサキ科・スベリヒユ科・ヒユ科・アカザ科・サボテン科・オシロイバナ科・ヤマゴボウ科、ツルナ科など）がある。本発明の植物栽培方法で栽培する植物種としては、いずれも適用可能であるが、なかでも、アカサトウダイコン（Ｂｅｔａ  ｖｕｌｇａｒｉｓ  ｖａｒ、ｒｕｂｒａ）、赤茎ホウレンソウ（学名：Ｓｐｉｎａｃｉａ  ｏｌｅｒａｃｅａ）、ハゲイトウ（Ａｍａｒａｎｔｈｕｓ  ｇａｎｇｅｔｉｃｕｓ）、赤色アマランサス（Ａｍａｒａｎｔｈｕｓ  ｔｒｉｃｏｌｏｒ  Ｌ）など、ヒユ科・アカザ科の植物群が好ましい。
【００２１】
ベタシアニンに属する赤色系の色素としては、ベタニンやイソベタニンが、ビート根の主色素成分の一つとして知られている。本発明において、ベタシアニン類は、ベタシアニンの類縁体も含む概念であって、ベタニン、２−デカルボキシ−ベタニン、１７−デカルボキシ−ベタニン、イソベタニン、２−デカルボキシ−イソベタニン、１７−デカルボキシ−イソベタニンなど、カルボキシル基が脱離した構造を有する化合物や、１４、１５位の炭素間が不飽和化された構造の化合物なども含み、ベタニジンのフェノール性水酸基に糖類がグリコシド結合した化合物群をいう。
【００２２】
本発明は、栽培技術を用いてベタシアニン類を多く含有する植物を提供するものであって、遺伝子組み換えなどの工業的手法を用いないため、消費者の健康や法的規制の観点から好ましく、作物として市場へ流通させやすいという利点がある。
【００２３】
本発明の植物栽培方法は、養液栽培法を用いる。これにより、植物が含有する様々な栄養素を管理しやすく、また、土壌での栽培で生じる病気の心配も少ないという利点がある。また、生育スピードの早さや再現性の高さから、安定した収量を得ることができる。
【００２４】
なお、養液栽培は３つの方式に大別される。第１の方式は水耕栽培で、土壌は一切使わずに作物は培養槽中の培養液からの栄養供給によって栽培されるものである。第２の方式は、噴霧栽培で培養液を根に噴霧することで作物を栽培するものである。第３は固形培地を介して培養液を作物に与えるもので、固形培地の緩衝作用により安定した生産を目指す方式である。本発明の植物栽培方法においては、養液中の成分分布をより均一にできることから、水耕栽培法を用いる。
【００２５】
また、酸素の供給や養液の循環が容易に行われることから、本発明の植物栽培方法における水耕栽培は、薄膜水耕型（ＮＦＴ）とすることがより好ましい。なお、酸素の供給や養液を効果的に行うための、栽培ベッドの好ましい形態については、後述する。
【００２６】
次に、本発明の植物栽培方法に用いられる養液について述べる。なお、本発明において、養液とは、肥料分を含む水や真水等のことをいう。本発明において、養液は、規定範囲内の金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種が添加されたものを用いる。
【００２７】
これまで、水替えが容易な切り花の養液においては、延命剤や栄養剤として各種オリゴ糖を加えることがなされてきた。しかしながら、養液に糖類を添加すると、微生物や細菌が増殖して養液が濁ったり、カビが発生したりしやすくなるため、延命剤等としては、クエン酸などの増殖抑制成分や殺菌成分を合わせて処方する組成物が一般的であった。一方、土を使わずに植物を栽培する水耕栽培法は、水質が重要であるため、細菌等の混入や発生を防ぐ観点から、養液に糖類などの有機物を添加しないことが好ましいとされている。特に、養液を循環させる場合、細菌等による汚染が同一循環系統の水系に広がってしまうため、養液が濁ったり、カビが発生したりすることにより、栽培植物の成長が阻害されたり、根腐れを起こしたりする。なかでも、スクロースやグルコースといった低分子の糖類は、細菌等の栄養基質とされやすく、水耕栽培用の養液に添加することは避けられてきた。
【００２８】
本発明においては、ベタシアニン類の産生に糖類の添加が大きく寄与することを見出すとともに、糖類を養液に添加することによる、細菌等の増殖や植物の生育阻害を防ぐために、糖類の添加量を切り花の養液に使用される１／１０〜１／１００程度に抑え、勾配をもたせた栽培ベッドを用いてある程度の流速を保ちつつ酸素の供給や養液の循環を行う薄膜水耕型（ＮＦＴ）を用いることにより、クエン酸などの増殖抑制成分を使わずとも細菌の増殖を軽減させつつ、植物を栽培し、ベタシアニン類の増加に成功した。
【００２９】
本発明において、養液に添加する糖類は、限定されず、いずれの単糖、二糖、オリゴ糖または多糖でもよい。なかでも、分子量が小さい糖類や水溶性の糖類は、植物組織間における移動が容易であって細胞内に取り込まれやすいため、本発明において、養液に添加する糖類としては、分子量が小さい単糖、二糖が好ましい。単糖、二糖としては、例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、スクロース、マルトース、ラクトースなどがある。
【００３０】
本発明において、糖類を養液に添加することにより、ベタシアニン類の含有量が増加するメカニズムは定かではないが、糖類がエネルギー源となり、植物体内における、ベタシアニン類合成経路が活性化されるものと考えられる。例えば、スクロースは、すべての高等植物の篩管液中に含まれており、篩管中を移動し、エネルギーを必要とする組織・細胞へと分配されることから、エネルギー源として、さまざまな合成酵素を活性化したり、植物細胞数を増加したりすることによると考えられる。したがって、本発明において、養液に添加する糖類としては、特には、スクロースが好ましい。スクロースは、グルコースとフルクトースがα−１，２−グリコシド結合した糖であり、二糖類の一種であって、ショ糖、サッカロースともいう。スクロースは、植物において、貯蔵糖のほか、光合成産物の転流形態として用いられる。
【００３１】
本発明において、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質は、合成経路上流物質であるチロシンから、ベタシアニン類が合成される前段階の物質をすべて包含する。ベタシアニン類合成経路においては、チロシンからドーパが合成され、その後ドーパミンまたはベタラミン酸が合成される。その後、ドーパミンまたはベタラミン酸を介してベタキサンチンが合成される。ベタラミン酸と、ドーパから酸化合成されるサイクロドーパとが縮合してベタシアニンが合成される。すなわち、本発明のベタシアニン類合成経路内の前駆物質として、チロシン、ドーパ、ドーパミン、ベタラミン酸、ベタキサンチンなどが挙げられる。
【００３２】
本発明において、養液に添加するベタシアニン類合成経路内の前駆物質は限定されないが、合成経路の下流物質であるドーパやドーパミンが好ましく、なかでも、ドーパミンが好ましい。ドーパは、ＤＯＰＡとも表記され、正式名称は、４−ジヒドロキシフェニルアラニンであり、ドーパミンは、カテコール基をもつカテコールアミンの一つであり、正式名称は、４−（２−アミノエチル）ベンゼン−１，２−ジオールであるが、本発明において、ドーパやドーパミンには、その異性体や塩などの類縁体も含まれる。
【００３３】
金属イオン補因子は、酵素の触媒活性に必要なタンパク質以外の無機分子である。本発明において、養液に添加する金属イオン補因子は、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、亜鉛イオン、銅イオン、モリブデンイオン、鉄イオン、セレン、およびカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも１種である。これらは、単独で用いても、複数の金属イオン補因子を用いてもよい。
【００３４】
また、金属イオン補因子を養液に添加する方法としては、例えば、乳酸カルシウム、塩化カルシウムなどの金属イオン化合物を添加することができる。
【００３５】
本発明の植物栽培方法において、養液に対するベタシアニン類合成経路内の前駆物質、金属イオン補因子および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加量を０．１ｍＭ以上、５０．０ｍＭ以下とする。ここで、養液における各成分の添加量は、養液中の含有量を意味するが、例えば、薄膜水耕型（ＮＦＴ）においては、添加直後に測定される養液タンク内における濃度を意味する。また、養液における各成分の添加量は、例えば、ＩＣＰ発光分析法で測定することができる。
【００３６】
本発明の植物栽培方法において、養液におけるベタシアニン類合成経路内の前駆物質、金属イオン補因子および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加量の下限値は０．１ｍＭ以上であるが、好ましく０．３ｍＭ以上、さらに好ましくは０．５ｍＭ以上である。本発明において、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質、金属イオン補因子および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加量を、上記下限値の範囲とすることによれば、効果的に植物体内のベタシアニン類を増加させることができる。また、本発明の植物栽培方法において、養液におけるベタシアニン類合成経路内の前駆物質、金属イオン補因子および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加量の上限値は５０．０ｍＭ以下であるが、好ましくは３０．０ｍＭ以下、さらに好ましくは２５．０ｍＭ以下である。本発明において、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質、金属イオン補因子および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加量を、上記上限値の範囲とすることによれば、植物体内の各成分濃度の急激な上昇や枯死を防ぐことができ、植物体の生育が健全となり収量を確保することができる。
【００３７】
金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加のタイミングは、限定されず、播種以降、収穫以前の任意のタイミングで行うことができる。特には、植物体の形態として、本葉が出た後や、根が十分に張って養分吸収能が高まった後に添加を行うことが好ましい。また、播種後、育苗して定植を行う場合は、定植の後に添加を行うことが好ましい。
【００３８】
金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加は、一度きりでも、間隔をあけて、複数回を行っても良い。金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加を複数回とし、上記の範囲の添加を２回以上行うことによれば、養液中の各種成分濃度が排水基準内であって、特別なろ過装置の設置などを必要とせずに、効果的に、養分を吸収させることができるため、より好ましい。
【００３９】
本発明において、金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加を行う以外の期間は、通常の栽培養液のみで栽培してもよい。この通常の養液とは、特に限定することは無く、一般的なものが使用可能である。例えば、三菱ケミカルアグリドリーム株式会社が販売している液肥「ハイテンポ」、ＯＡＴアグリオ株式会社製「ＯＡＴハウス肥料シリーズ」、住友化学株式会社製「住友液肥」などを使用することができる。
【００４０】
なお、本発明に使用する養液は、金属イオン補因子、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種以外に、少なくとも硝酸態窒素、リン酸およびカリウムを含有する養液であることが好ましい（ただし、養液に添加する金属イオン補因子がカリウムイオンの場合は、本発明に使用する養液に、金属イオン補因子以外に、少なくとも硝酸態窒素およびリン酸を含有する養液であることが好ましい）。また、養液中の添加量として、硝酸態窒素の含有量は８．０〜２５．０ｍｅ／Ｌの範囲であることが好ましく、１０．０〜２０．０ｍｅ／Ｌの範囲であることがより好ましい。リン酸の含有量は３．０〜７．０ｍｅ／Ｌの範囲であることが好ましく、４．０〜６．５ｍｅ／Ｌの範囲であることがより好ましい。また、カリウムの含有量は３．０〜１４．０ｍｅ／Ｌの範囲であることが好ましく、５．０〜１２．０ｍｅ／Ｌの範囲であることがより好ましい。養液に含有する硝酸態窒素、リン酸およびカリウムを上記の範囲とすることは、植物の生育に好ましい。
【００４１】
養液の与え方には循環式と非循環式があり、特に限定されないが、養液中の養分分布が均一になり、植物体の根に十分かつ均一に供給されるという理由から、本発明の植物栽培方法において、養液を循環させて栽培する栽培装置で栽培することが好ましい。
【００４２】
本発明において、栽培装置は、勾配をもたせた栽培ベッドを使用し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して植物を栽培する。
【００４３】
また、この栽培装置は、勾配をもたせた栽培ベッドの上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、該植え穴を通して苗根鉢を該栽培ベッド上に載置し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して植物を栽培する。
【００４４】
この際、該定植パネル板と栽培ベッド底面の間に空間ができるため、この空間は湿気空間となる。
【００４５】
好ましくは、前記栽培ベッドの上面に、前記勾配方向に延在した凸条が複数設けられており、該凸条は前記植え穴の下方に位置しており、該凸条同士の間は凹条となっており、前記苗根鉢を該凸条上に載置し、前記凹条に前記養液を流す。さらには、前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置し、前記栽培ベッドの底面の上面側に養液を供給して植物を栽培するよう構成されていることが好ましい。
【００４６】
このような栽培装置を使用することで、上記栽培ベッドの底面の上面側をある程度の流速で養液を循環させることができ、養液中の成分分布が均一になり、植物体の根に十分かつ均一に供給される。これにより植物の根に各成分を効率よく供給することができる。特に、糖類を添加する場合には、このような栽培装置を用いて、ある程度の流速で養液を循環させることにより、細菌等が繁殖しづらくなり、養液の汚染や栽培植物の生長阻害を防ぐことができるため好ましい。
【００４７】
また、前記栽培装置は、供給する養液を予め設定された温度範囲内に保持する温度調整手段と上記養液の濃度調整手段とを備えてもよい。
【００４８】
前記温度調整手段は、循環する養液の温度を、年間を通して予め設定された範囲内に保持することができる。この温度調整手段は、養液タンク内の温度を検出する温度センサと、養液タンク内に配置されて養液と熱交換する熱交換器と、この熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給ライン（温度調整ライン）と、この熱媒体供給ラインに介装されて温度センサからの検出信号により上記熱媒体の熱交換器への供給量を制御する制御弁等から構成することができる。
【００４９】
また、前記濃度調整手段は、互いに種類や濃度の異なる養液を貯留する複数の養液の原液タンクと、各々の原液タンク内の養液の原液をポンプによって養液タンクへ送る移送ラインと、これら移送ラインに介装された三方切換弁（開閉弁）等から構成することにより、循環する養液の濃度を調整することができる。
【００５０】
栽培ベッドの上面には、定植パネルの植え穴の下に、凸条が形成されていることが好ましい。凸条の幅は、使用される苗根鉢の径によって決められる。凸条の幅が苗根鉢の直径より狭いと、苗根鉢が畝状凸部からずれ落ちて傾く虞が生じる。好ましくは、凸条の幅は使用する苗根鉢の直径よりも大きく、苗根鉢の直径に対して４ｍｍ加えた幅よりも小さいことがより好ましい。
【００５１】
この栽培ベッドの上面を流れる養液は、栽培ベッドの凸条同士の間の凹条を流れる。植え穴に挿入された苗根鉢は、凸条の上面に載置される。苗根鉢が養液の流れに洗われないので、苗根鉢の培地が崩れたり、培地が流出したりすることが抑制される。
【００５２】
この栽培ベッドによると、水中で生育する水中根と、湿気空間に維持され多数の根毛を有する湿気中根の２つの異なった形態・機能を持った根を発生させることができる。水中根は主に養液中の肥料と水を吸収し、湿気中根は主に湿気空間から直接酸素を吸収する。
【００５３】
この栽培方法によれば、養液中の溶存酸素だけに頼らず植物を栽培することが可能であり、溶存酸素が不足しやすい高温期の栽培でも植物の根が酸素欠乏に陥ることがない。
【００５４】
この栽培ベッドの好適な構成について図１〜３を参照して説明する。また、この栽培ベッドを備えた栽培装置を図４に示す。
【００５５】
図１〜３の通り、軽量な発泡スチロールで成型される定植パネル板５１には多数の植え穴５２が穿設されている。定植パネル板５１の大きさは、１例を示すと幅６００ｍｍ、奥行き１０００ｍｍ，厚み３５ｍｍである。植え穴５２の形状は逆円錐形でもよいが、上下同径の円筒形とする方がよく、大きさは使用される苗根鉢５４の径よりも大きくする。植え穴５２の間隔は、作物栽培上適正な間隔に決める。例えばホウレンソウの場合は、定植パネル板５１の大きさが上記のとおりとすると、直径２７ｍｍの円筒状の植え穴５２を１１８ｍｍの間隔で総数４５個菱形状に配列する。
【００５６】
上記した定植パネル板５１，５１が上面に載置される栽培ベッド５３は、定植パネル板５１と同様、軽量な発泡スチロールにて成型される。図示の例では、栽培ベッド５３の両側辺部に形成した段部５９，５９と、上面の中央に形成した受承部６０とによって、２枚の定植パネル板５１，５１を支持している。栽培ベッド５３の大きさの１例を示すと、幅１２６０ｍｍ、奥行き１０００ｍｍ、側壁の高さ１００ｍｍである。
【００５７】
定植パネル板５１の植え穴５２の真下に当たる栽培ベッド５３の底面箇所に、長手方向に連続する凸条５６が複数列形成されている。凸条５６，５６間の凹条５５に養液Ｌが流下する。この凸条５６の高さは養液Ｌの液深との関係で決められ、凸条５６の幅は使用される苗根鉢５４の径によって決められる。凸条５６の高さが低すぎると、凸条５６の上に載置した苗根鉢５４が養液Ｌで洗われる虞が増すから好ましくなく、逆に高すぎると苗根鉢５４と養液Ｌの液面との距離が離れ過ぎて苗根鉢５４への水分供給が不足し勝ちとなって成育を遅らせるから好ましくない。凸条５６の幅が苗根鉢５４の直径より狭いと、苗根鉢５４が畝状凸条５６からずれ落ちて傾く虞が生じる。望ましくは、凸条５６の高さは養液Ｌの液深よりも約２〜３ｍｍ程度高いものであり、凸条５６の幅は使用する苗根鉢５４の直径よりも大きく、苗根鉢５４の直径に対して４ｍｍ加えた幅よりも小さいことがより好ましい。凸条５６の間隔は植え穴５２同士の間隔と等しい。
【００５８】
好ましくは、複数個の栽培ベッド５３を長手方向に連設し、約１／５０〜１／１５０程度の勾配となるように設置する。この場合、図２に示したように、連設された栽培ベッド５３の上面全体をプラスチックシート５７で被覆して各連設箇所の漏水を防止し、プラスチックシート５７上に、布、紙等の親水性シート５８を敷設するのが好ましい。この親水性シート５８は毛管作用によって液を汲み上げるためのものである。
【００５９】
図３に示すように、栽培ベッド５３に定植パネル板５１を被せ、苗根鉢５４を植え穴５２から落し込む。苗根鉢５４は、植え穴５２の真下に対峙する栽培ベッド５３の凸条５６上に載置される。ついで養液Ｌを栽培ベッド５３の上流側より下流側へ向けて凹条５５に流す。養液Ｌの流量が栽培ベッド当り１０リッター／分のときの溝内液面高さは略２〜３ｍｍとなる。これは凸条５６高さの約半分である。定植パネル板５１下面と溝内養液Ｌの液面との間には高さ２５ｍｍ程度の湿気空間が形成されることになる。
【００６０】
上記説明では、栽培ベッド５３は発泡合成樹脂製であるが、合成樹脂の波板プレートなど、凸条と凹条とが平行に交互に形成された各種の板状ないしは盤状の部材を用いてもよい。
【００６１】
本発明に使用できる栽培装置は、図４に例示されるように、希釈された養液を貯める親タンク８６を有し、この親タンク８６から養液を供給する少なくとも１つ以上の子タンク７３が配置され、子タンク７３から養液が供給される少なくとも１つの栽培ベッド５３を配置していることが好ましい。
【００６２】
この親タンク８６に、原液タンク（図示略）内の液肥原液と、水道水などの水が、供給制御弁８４ａ，８５ａ付き配管８４，８５から供給され、所定濃度の養液が調製される。親タンク８６で調製された所定濃度の養液がポンプ８７、配管８８、三方弁８９、流量計９０およびボールタップ９１を介して各子タンク７３に分配供給される。三方弁８９には、給水用配管９２が接続されており、該三方弁８９を切り替え操作することにより子タンク７３に配管９２からの水を供給できるよう構成されている。各子タンク７３内の液は、ポンプ７４および配管７５を介して各栽培ベッド５３に供給される。
【００６３】
図４では、前記栽培ベッド５３が複数個配置され、植物が栽培されている。この複数の栽培ベッド５３には、前記の子タンク７３を通して親タンク８６で調製された養液が供給される。これにより、各栽培ベッド５３に、親タンク８６で調製された均一の濃度の養液（希釈養液）を常に供給することができる。
【００６４】
図４では、複数の栽培ベッド５３を勾配をつけて１列に配列した栽培ベッド列６１を複数列（図示では４列）配列して栽培ベッド群６２としている。１つの栽培ベッド群６２に１個の子タンク７３が付随して設置されている。
【００６５】
図４の栽培装置では、ベタシアニン類合成経路内の前駆物質、金属イオン補因子および糖類からなる群より選ばれる少なくとも１種は好ましくは子タンク７３に添加される。
【００６６】
図４のように、栽培ベッド群６２毎に子タンク７３を設けることで、子タンク７３で栽培する養液を比較的に少量で管理することができる。収穫が終了すると、１つの栽培ベッド群６２に使用していた養液は廃棄され、新しい養液で栽培を開始することが好ましい。このような態様で栽培することにより、特に、養液に糖類を添加する場合は、細菌等の繁殖を抑えやすく、好ましい。
【００６７】
これにより、前期作の栽培によって養液内に流出した、根からの分泌物（有機酸など）や、根の表皮細胞の脱落などの影響を受けることがなく、次期で栽培される野菜も、安定して栽培が可能となる。
【００６８】
従来の方法では、共通のタンクにより各々の栽培ベッドに養液を供給して栽培しているため、使用している養液は、新しい養液を都度、つけ足ししながら養液を使いまわすことになり、根からの分泌物や、根の表皮細胞が蓄積され、栽培が繰り返されるにつれて自家中毒と呼ばれる生育阻害を発生させてしまう。
【００６９】
また、従来法の場合でも養液をすべて新しくすることはできるが、タンクと各々の栽培ベッドの養液をすべて同時に入れ替える作業となるため、大量の養液を同時に廃棄することが必要となり、さらにこの作業中は、すべての野菜栽培ができないことになる。この結果、この間は、野菜が出荷できず、定期的な野菜の出荷ができないという問題がある。
【００７０】
図４では、１つの栽培ベッド群６２で使用した養液を、配管７６を介して当該栽培ベッド群６２の各栽培ベッド５３に養液を供給した子タンク７３に戻して、養液を循環させる。子タンク７３内には、ボールタップ９１等によって親タンク８６から養液が追加供給され、子タンク７３内の養液は一定に保たれる。
【００７１】
図４では、一部の栽培ベッド群６２では栽培を続行している間に、他の栽培ベッド群６２では清掃（収穫が終了した後の清掃）を行うなど、栽培ベッド群６２ごとに、別々に工程を進めることができる。
【００７２】
また、１つの栽培ベッド群６２で病原菌が発生した場合にも、他の栽培ベッド群６２への病原菌の感染を抑制することができる。即ち、親タンク８６まで養液を戻さないので、養液を循環させる閉鎖回路（栽培ベッド群６２）内だけで汚染が止まる。
【００７３】
各子タンク７３へは、給水用配管９２および三方弁８９を介して水が導入可能である。各栽培ベッド群６２で栽培している植物の栽培後期において、養液の供給から水の供給へ切り替えることにより、子タンク７３と栽培ベッド５３を循環する養液の肥料濃度を低下させることができる。その結果、栽培後期において、植物体内の硝酸量を、徐々に削減させることが可能となり、硝酸量を減少させた状態で栽培植物の収穫を行うことができる。
【００７４】
植物体内の硝酸は、人体に取り込まれるとアミド態の窒素と結合して、ニトロソアミンを生成する。栽培後期に養液の肥料濃度を低くすることにより、植物体内の硝酸濃度を低減することができる。また、使用していた養液中の窒素、リン酸、カリも栽培後期において低濃度とすることにより、収穫が終了した後、養液の廃棄においても、環境への負荷を大幅に軽減することができる。
【実施例】
【００７５】
［基本条件］
基本条件として、勾配を１／１００に配置した図１〜３に示す栽培ベッドに、２７０の植え穴を穿設した定植パネル板を有し、前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置し、前記栽培ベッドの底面に、通常の栽培養液として、養液濃度：ＥＣ３．０ｄＳ／ｍ、養液温度：２０℃、硝酸態窒素；１４．０ｍｅ／Ｌ、リン酸：４．０ｍｅ／Ｌ、カリウム：１０．０ｍｅ／Ｌとした養液を、毎分１０リットルの流量で供給し、赤茎ホウレンソウの栽培を行った。
【００７６】
＜比較例１＞
赤茎ホウレンソウとして、タキイ種苗株式会社製の「早生サラダあかり」を使用して、播種後１１日間経過した苗を有する苗根鉢を栽培ベッドに定植し、前記基本条件で栽培し、播種後２２日目に収穫した。
【００７７】
＜実施例１−１〜１−４＞
各添加物質を、表１に示す添加時期および添加量として、養液（子タンク）に添加したこと以外は比較例１と同一条件で、赤茎ホウレンソウとして、タキイ種苗株式会社製の「早生サラダあかり」を栽培した。各添加物質は、以下を使用した。
・ドーパミン塩酸塩（３，４−ジヒドロキシフェネチルアミン塩酸塩）：和光純薬工業株式会社製
・スクロース：和光純薬工業株式会社製
・乳酸カルシウム：ナカライテスク株式会社製
・Ｌ−チロシン二ナトリウム二水和物：ナカライテスク株式会社製
【００７８】
＜比較例２＞
赤茎ホウレンソウとして、「晩抽赤茎ミンスター」（中原採種場株式会社輸入販売，デンマークのデンフェルト社製）を使用する以外は、比較例１と同様に栽培し、収穫した。
【００７９】
＜実施例２−１〜２−４＞
赤茎ホウレンソウとして、「晩抽赤茎ミンスター」（中原採種場株式会社輸入販売，デンマークのデンフェルト社製）を使用し、表１に示す添加時期および添加量として、養液（子タンク）に添加したこと以外は、比較例１と同様に栽培し、収穫した。
【００８０】
＜総ポリフェノール量の評価＞
収穫した赤茎ホウレンソウの総ポリフェノール量（ｍｇ／１００ｇ）は、２株×２回抜き取った４サンプル適量を破砕してフォリン−チオカルト法（Ｆｏｌｉｎ−Ｃｉｏｃａｌｔｅｕ法）（ＩＳＯ  １４５０２−１：２００５）により、Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒを用いて測定した。結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
2019135975.tif 000003
【００８２】
なお、表１のコントロールとの比較値は、抗酸化力の評価として、総ポリフェノール量（ｍｇ／１００ｇ）の値を比率で示したものであり、実施例１−１〜１−４の評価は、同じ栽培品種を用いた比較例１の値を１００として計算した。また、実施例２−１〜２−４の評価は、同じ栽培品種を用いた比較例２の値を１００として計算した。
また、表中の日数の記載は、いずれも播種からの日数とした。
表１に記載される各成分の添加量は、養液に各成分を添加した直後の、養液タンク（子タンク）内における濃度を測定したものである。
【００８３】
＜ベタニン含有量の評価＞
ベタシアニン類の含有量を評価するため、ベタシアニン類の一つであるベタニンの相対定量を行った。具体的には、各実施例および比較例より収穫した赤茎ホウレンソウのうち、２株×２回を抜き取った４サンプルを、高速液体クロマトグラフィーと三連四重極型質量分析計（株式会社島津製作所社製「ＬＣＭＳ８０６０」）のＵＶ検出器を用いて、標準養液にメルク社製ベタニン「Ｒｅｄ  ｂｅｅｔ  ｅｘｔｒａｃｔ  ｄｉｌｕｔｅｄ  ｗｉｔｈ  Ｄｅｘｔｒｉｎ」を用いて、波長５３８ｎｍにて検出した。結果を表２に示す。
【００８４】
【表２】
2019135975.tif 000004
【００８５】
表２に示すとおり、いずれの品種であっても、本発明の実施例の赤茎ホウレンソウは、ベタニンの含有量が増加することが分かった。特に、ドーパミンやスクロースを添加した例では、それぞれの品種の比較例と比べ、２．５倍〜４．８倍と、ベタニン含有量が格段に増加した。
【００８６】
さらに、表１に示すとおり、抗酸化力の評価から、いずれの品種であっても、本発明の実施例の赤茎ホウレンソウは総ポリフェノール含有量が高く、３３９．２〜７０８．９（ｍｇ／１００ｇ）であった。ポリフェノールを多く含有することで知られる赤ワインの総ポリフェノール含有量は、一般的に１００〜４００（ｍｇ／１００ｇ）といわれており、本発明の栽培方法によりえられる蔬菜類の、総ポリフェノール量が格段に多いことが明らかとなった。また、本発明の実施例と各品種の比較例と比べると、１２８〜２７０％も総ポリフェノール量が増加していることが分かった。このことから、本発明の栽培方法によりえられる蔬菜類の総ポリフェノール含有量が有意に増加していることが明らかである。特に、ドーパミンやスクロースを添加した例では総ポリフェノール含有量が格段に増加しており、「早生サラダあかり」を用いた実施例１−１，１−２は、比較例１と比べ２５０％以上、「晩抽赤茎ミンスター」を用いた実施例２−１，２−２においても、比較例２と比べ１９０％以上となった。
【００８７】
植物を育成するにあたり、ラジカル、過酸化水素が含まれる帯電微粒子によるストレスを与える従来の方法では、抗酸化物質の含有量が増加したとはいえ、数％程度であったことからも（特開２０１１−０３６２１３号公報、図７）、本発明における効果が格別であることが明らかである。
【００８８】
なお、上記実施例および発明者がこれまで行ってきた試験結果より、播種から１８日目にスクロースを９０．０ｍＭの１回、添加した場合は、添加量が多すぎて、微生物やその死骸が多く発生することによって養液が汚染したり、萎れたりすることが分かっている。
【符号の説明】
【００８９】
５３  栽培ベッド
６１  栽培ベッド列
６２  栽培ベッド群
７３  子タンク
８６  親タンク
９０  流量計
９１  ボールタップ
【図１】
2019135975.tif 000005
【図２】
2019135975.tif 000006
【図３】
2019135975.tif 000007
【図４】
2019135975.tif 000008