(57)【要約】  本発明は、ＵＶを用いた植物栽培方法及びこのための植物栽培システムに関する。本発明の実施例に係る植物栽培方法は、植物にＵＶＡを補光処理する段階と、植物の最大量子収率を測定する段階と、測定された最大量子収率によって植物の栽培段階を決定する段階とを含む。【選択図】図１
2021521892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物にＵＶＡ補光処理をする段階、
前記植物の最大量子収率を測定する段階、及び
前記測定された最大量子収率によって前記植物の栽培段階を決定する段階、
を含むＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項２】
前記植物の栽培段階を決定する段階において、
前記測定された最大量子収率が予め設定された範囲以内に含まれるようになったら、前記植物を収穫し、
前記測定された最大量子収率が予め設定された任意の範囲以内に含まれていない場合は、前記植物を生長させる段階を維持する、請求項１に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項３】
前記測定された最大量子収率が予め設定された任意の範囲以内に含まれていない場合は、
前記植物に追加ストレス処理を行う、請求項２に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項４】
前記追加ストレス処理は、前記ＵＶＡの波長帯、強度、持続時間などを変更する、請求項３に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項５】
前記追加ストレス処理は、前記植物に紫外線、温度（空気、根）、水分（欠乏、低酸素症）、光（光質、光度）、塩分、及びオゾンのうち少なくとも一つを用いたストレス処理である、請求項３に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項６】
前記最大量子収率の予め設定された任意の範囲は、前記植物の機能性物質の含量が平均以上であるときの範囲である、請求項２に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項７】
前記最大量子収率の予め設定された任意の範囲は０．６〜０．７２である、請求項６に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項８】
前記最大量子収率の予め設定された任意の範囲は０．６８〜０．６９である、請求項６に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項９】
前記植物の機能性物質の含量は、カロテノイド含量、フラボノイド含量、フェノール含量又は抗酸化度である、請求項６に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項１０】
前記植物は葉菜類又は薬用植物である、請求項１に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項１１】
前記ＵＶＡを放出する光源はＬＥＤである、請求項１に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項１２】
前記植物にＵＶＡを補光処理する段階において、
前記植物の生長が増加する、請求項１に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項１３】
植物が栽培される空間を提供する植物栽培室、
前記植物に可視光及び白色光のうち少なくとも一つを含む光を照射する光源部、
前記植物にＵＶＡを照射する補光部、及び
前記植物の最大量子収率を測定する量子収率測定部、
を含む植物栽培システム。
【請求項１４】
前記光源部は、１２時間の間隔で前記光を放出したり、又は前記光を放出しなかったりする、請求項１３に記載の植物栽培システム。
【請求項１５】
前記補光部は、ＵＶＡを放出するＬＥＤを含む、請求項１３に記載の植物栽培システム。
【請求項１６】
前記植物栽培室の温度を制御する温度制御部、及び
前記植物栽培室の湿度を制御する湿度制御部、
をさらに含む、請求項１３に記載の植物栽培システム。
【請求項１７】
前記植物に培養液を提供する培養液提供部をさらに含む、請求項１３に記載の植物栽培システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＶを用いた植物栽培方法及びこのための植物栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
植物は、光エネルギーを用いて二酸化炭素及び水から有機物を合成する光合成作用をする。植物は、光合成作用によって得られた有機物の化学エネルギーを生長などのための栄養分として使用している。
【０００３】
植物は、目的とする対象に効力を有する機能性物質を含んでいる。植物は、成長及び環境によって含有する機能性物質の数値が変わる。例えば、植物は、酸化ストレスによる損傷を防御するために、抗酸化物質を生成し、自らを保護する。人がこのような機能性物質を多く含有した植物を摂取すると、機能性物質は、人体に類似する作用をするようになる。よって、機能性物質を効率的に取得するためには、可能な限り機能性物質が多い状態であるときに植物を収穫しなければならない。
【０００４】
したがって、植物の生長状態及び機能性物質の含量を確認する必要がある。また、植物の生長及び機能性物質の含量を増大させる方法も必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、非破壊方式で植物の収穫時期を決定し、植物を収穫する方法及びこのためのシステムを提供することにある。
【０００６】
本発明が解決しようとする他の課題は、十分な有用物質が生成された状態の植物を収穫する方法及びこのためのシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例によると、ＵＶＡを補光処理し、植物を生長させる段階と、植物の最大量子収率を測定する段階と、測定された最大量子収率によって植物の栽培段階を決定する段階とを含むＵＶＡを用いた植物栽培方法が提供される。
【０００８】
本発明の他の実施例によると、植物が栽培される空間を提供する植物栽培室と、植物に可視光及び白色光のうち少なくとも一つを含む光を照射する光源部と、植物にＵＶＡを照射する補光部と、植物の最大量子収率を測定する量子収率測定部とを含む植物栽培システムが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施例に係る植物栽培方法及びこのためのシステムは、植物にＵＶＡ補光処理をし、植物の生長及び機能性物質の含量を増大させることができる。
【００１０】
また、本発明の実施例に係る植物栽培方法及びこのためのシステムは、植物の生長及び機能性物質の含量が十分な時点を、最大量子収率を用いて推測することができる。
【００１１】
また、本発明の実施例に係る植物栽培方法及びこのためのシステムは、最大量子収率を用いることによって、非破壊方式で機能性物質を増大させるためのＵＶＡ補光処理期間、及びそれによって機能性物質が多量に含有された状態の植物の収穫時期を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係るＵＶ照射と最大量子収率との関係を確認した結果を示した図である。
【図２】本発明の実施例に係るＵＶの照射強度及び照射期間による最大量子収率の変化を確認した結果を示した図である。
【図３】本発明の実施例に係る最大量子収率による機能性物質の含量の変化を確認した結果を示した図である。
【図４】本発明の実施例に係る最大量子収率による機能性物質の含量の変化を確認した結果を示した図である。
【図５】本発明の実施例に係る最大量子収率による機能性物質の含量の変化を確認した結果を示した図である。
【図６】本発明の実施例に係る最大量子収率による機能性物質の含量の変化を確認した結果を示した図である。
【図７】本発明の実施例に係る最大量子収率による機能性物質の含量の変化を確認した結果を示した図である。
【図８】本発明の実施例に係る最大量子収率による機能性物質の含量の変化を確認した結果を示した図である。
【図９】ケールにＵＶＡを３日間補光処理する間に測定した最大量子収率（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｙｉｅｌｄ；Ｆｖ／Ｆｍ）を示したグラフである。
【図１０】ＵＶＡ補光処理する間のケールの生体重を示したグラフである。
【図１１】ＵＶＡ補光処理する間のケールの最大量子収率を示したグラフである。
【図１２】ケールの最大量子収率による機能性物質の含量を示したグラフである。
【図１３】ケールの最大量子収率による機能性物質の含量を示したグラフである。
【図１４】ケールの最大量子収率による機能性物質の含量を示したグラフである。
【図１５】ケールの最大量子収率による機能性物質の含量を示したグラフである。
【図１６】ケールの最大量子収率による機能性物質の含量を示したグラフである。
【図１７】ケールの最大量子収率による機能性物質の含量を示したグラフである。
【図１８】アイスプラントのＵＶＡ補光処理時間による最大量子収率を示したグラフである。
【図１９】アイスプラントの生長に関するグラフである。
【図２０】アイスプラントの生長に関するグラフである。
【図２１】アイスプラントの生長に関するグラフである。
【図２２】アイスプラントの生長に関するグラフである。
【図２３】アイスプラントの光合成率を示したグラフである。
【図２４】アイスプラントのＰＡＬ活性を示したグラフである。
【図２５】アイスプラントの機能性物質の含量を示したグラフである。
【図２６】アイスプラントの機能性物質の含量を示したグラフである。
【図２７】ケールの生長を示したグラフである。
【図２８】ケールの生長を示したグラフである。
【図２９】ケールの生長を示したグラフである。
【図３０】ケールの生長を示したグラフである。
【図３１】ケールの葉面積を示したグラフである。
【図３２】ケールの葉厚指数を示したグラフである。
【図３３】ケールの総葉緑素含量を示したグラフである。
【図３４】ケールの総葉緑素含量を示したグラフである。
【図３５】ケールの機能性物質の含量に関するグラフである。
【図３６】ケールの機能性物質の含量に関するグラフである。
【図３７】ケールの機能性物質の含量に関するグラフである。
【図３８】ケールの機能性物質の含量に関するグラフである。
【図３９】ケールのＰＡＬ活性を示したグラフである。
【図４０】ケールのＰＡＬ活性を示したグラフである。
【図４１】本発明の実施例に係る植物栽培システムを示した例示図である。
【図４２】本発明の実施例に係る植物栽培方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付の各図面と連関する以下の詳細な説明及び好適な各実施例からさらに明白になるだろう。次に紹介する各実施例は、当業者に本発明の思想を十分に伝達するための例示として提供されるものである。よって、本発明は、以下で説明する各実施例に限定されなく、他の形態に具体化されてもよい。
【００１４】
本発明において、植物は、葉菜類又は薬用植物であることを特徴とする。例えば、植物は、ケール、白菜、レタス、フユアオイ、春菊、キャベツ、セロリ、ホウレンソウ、フダンソウ、チンゲンサイ、チコリー、アスパラガス、アイスプラント、包み野菜類又はハーブ類を含んでもよいが、これに限定されるのではない。
【００１５】
本発明者等は、前記のような要求によって導出されたものであって、植物のイメージ蛍光値（最大量子収率）を用いて機能性物質の含量を増進させるための植物のストレス決定方法を提供しようとする。
【００１６】
一実施例によると、本発明は、植物の機能性物質の含量を増進させるための植物のストレス決定方法を提供しようとするものであって、前記方法は、
（１）植物全体から葉緑素蛍光イメージを取得する段階、
（２）前記取得された蛍光イメージを用いて植物の光化学系ＩＩ（ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ  ＩＩ；ＰＳ  ＩＩ）から放出する葉緑素蛍光値を取得する段階、及び
（３）前記取得した蛍光値から機能性物質の含量を予測し、植物のストレス特性を決定する段階、を含んでもよい。
【００１７】
本発明に係る植物のストレス決定方法において、前記段階（１）の葉緑素蛍光イメージを取得する段階は、外部から光を遮断するチャンバーと、植物の蛍光を発光させる青色光源と、反射光から植物の葉緑素蛍光のみをろ過させるフィルターと、ろ過された葉緑素蛍光を撮影するカメラと、取得した映像情報を処理する映像処理機器とを含む葉緑素蛍光イメージの撮影装置を用いることを特徴とする。前記植物の蛍光を発光させる青色光源はＬＥＤ光源であってもよい。ＬＥＤ光源は、青色光源に限定されるのではなく、白色光源であってもよい。
【００１８】
本発明に係る植物のストレス決定方法において、前記段階（３）の植物のストレス特性を決定する段階は、段階（２）で取得したＦｖ／Ｆｍ値と機能性物質の含量との相関分析を含むことを特徴とする。一般に、蛍光値が相対的に低いほど、植物がストレスを受けたことを間接的に確認することができ、植物において適切な量のストレスが作用する場合（適正な葉緑素蛍光値である場合）、植物の機能性成分の含量が増進し得ると判断することができる。
【００１９】
本発明に係る植物のストレス決定方法において、前記ストレスは、紫外線、温度（空気、根）、水分（欠乏、低酸素症）、光（光質、光度）、塩分、及びオゾンを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る植物のストレス決定方法において、前記ストレス特性は、ストレス強度、持続時間、回数又は持続性を含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る植物のストレス決定方法において、前記方法は、
（４）機能性物質の含量を増大させるために、葉緑素蛍光値が０．６以上〜０．７５未満になるように植物のストレス特性を調節する段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る植物のストレス決定方法において、前記植物は、葉菜類又は薬用植物であることを特徴とする。例えば、前記葉菜類は、ケール、白菜、レタス、フユアオイ、春菊、キャベツ、セロリ、ホウレンソウ、フダンソウ、チンゲンサイ、チコリー、アスパラガス、包み野菜類又はハーブ類を含んでもよいが、これに限定されるのではない。
【００２３】
本発明に係る植物のストレス決定方法において、前記機能性物質は、カロテノイド、フラボノイド又はフェノールを含んでもよいが、これに限定されるのではない。
【００２４】
本発明の植物の機能性物質の含量を増進させるための植物のストレス決定方法によると、植物のイメージ蛍光値を通じて機能性物質の含量を予測することによって植物のストレス特性、例えば、強度、持続時間、回数又は持続性を決定できるので、植物の機能性物質の含量を増進させるにおいて、多様な植物に処理されるストレスの決定に有用である。
【００２５】
ケール
【００２６】
図１は、本発明の実施例に係るＵＶ照射と最大量子収率との関係を確認した結果を示す。
【００２７】
ＵＶＡ  ＬＥＤ（３６５ｎｍのピーク）を用いてケールに５０Ｗ／ｍ2で３時間にわたってＵＶＡを照射し、最大量子収率を測定した。
【００２８】
植物の葉緑素から放出される蛍光は、光合成の初期光化学反応に使用されていない光エネルギーの一部が再び光の形態で放出されることを示す。
【００２９】
最大量子収率は、光化学反応に対する量子収率の最大値を示す。すなわち、植物の最大量子収率は、植物が光エネルギーを用いて光合成を行える最大値である。
【００３０】
Ｆｍは、暗順応した植物が飽和光を通じて誘導された最大蛍光値である。すなわち、Ｆｍは、光合成に用いられた光エネルギーが０であるときに植物から放出された蛍光値である。
【００３１】
Ｆｖは、植物の減少した蛍光値である。Ｆｖは、最大蛍光値から、暗状態で光を照らしたときに瞬間的に増加してから一定の値に維持される基底蛍光値を引いた値である。
【００３２】
一般に、健康な植物は、最大量子収率が０．７５〜０．８３の値を有する。光化学系ＩＩの反応中心が損傷したり、又はストレス環境によって健康でなかったりする植物の場合、最大量子収率がこれより低い値に測定される。すなわち、最大量子収率の値によって植物のストレス程度を間接的に確認することができる。
【００３３】
本実施例において、ケールの最大量子収率は、葉緑素蛍光測定機を用いて測定した。
【００３４】
葉緑素蛍光測定機は、ケールの蛍光イメージを撮影し、取得した蛍光イメージを分析し、最大量子収率を測定する。
【００３５】
その結果、対照群（Ｃｏｎｔｒｏｌ）の場合は、０．７５〜０．８３の最大量子収率を示した一方で、ＵＶＡが照射されたケールの場合は、０．４〜０．７の最大量子収率を示した。
【００３６】
これによって、植物にＵＶＡを照射し、最大量子収率を測定することによって、植物が受けるストレスの程度を予測できることを確認することができる。
【００３７】
図２は、本発明の実施例に係るＵＶの照射強度及び照射期間による最大量子収率の変化を確認した結果を示す。
【００３８】
ＵＶＡ  ＬＥＤ（３６５ｎｍのピーク）を用いてケールに１０Ｗ／ｍ2、３０Ｗ／ｍ2及び５０Ｗ／ｍ2で３日間ＵＶを照射した。このとき、一つのケールの葉を地表面に対して平行に固定し、一つの葉にＵＶが均一に照射されるように処理し、１日目及び３日目に最大量子収率の変化を測定した。
【００３９】
その結果、ＵＶ照射強度が増加するほど（１０Ｗ／ｍ2＜３０Ｗ／ｍ2＜５０Ｗ／ｍ2）、最大量子収率が低くなることを確認することができる。
【００４０】
図３〜図８は、本発明の実施例に係る最大量子収率による機能性物質の含量の変化を確認した結果を示す。
【００４１】
イメージ蛍光値による機能性物質の含量の変化を確認するために、ＵＶＡ  ＬＥＤ（３６５ｎｍのピーク）を用いてケールに１０Ｗ／ｍ2、３０Ｗ／ｍ2、及び５０Ｗ／ｍ2で３日間ＵＶを照射した後、１日目及び３日目にケールの葉の最大量子収率を測定した。測定された最大量子収率を〜０．５５未満、０．５５以上〜０．６未満、０．６以上〜０．６５未満、０．６５以上〜０．７未満、０．７以上〜０．７５未満、０．７５以上〜０．８未満、及び０．８以上〜に分類し、前記範囲内でケール内の総フェノール含量及び抗酸化度を測定した。全体（ａｌｌ）、１日目及び３日目に測定された総フェノール含量及び抗酸化度をそれぞれ図３〜図８に示した。ここで、全体（ａｌｌ）は、１日目と３日目の結果を合わせたものである。
【００４２】
その結果、全体（ａｌｌ）で測定された総フェノール含量及び抗酸化度は、いずれも０．６以上〜０．６５未満の最大量子収率で有意に増大することが確認された（図３及び図４）。一方、１日目に測定された総フェノール含量及び抗酸化度は、いずれも０．７以上〜０．７５未満で有意に増加することを示し（図５及び図６）、３日目に測定された総フェノール含量及び抗酸化度は０．６以上〜０．６５未満で増加することを示した（図７及び図８）。１日目は、植物においてＵＶ光源がさらに強くストレスとして作用したために０．７以上〜０．７５未満で機能性物質の含量が増進したとすると、３日目は、植物がＵＶ照射に３日間露出していたことからその間にＵＶ照射環境に適応し、機能性物質を増進させるにおいてさらに強いストレス強度が必要であると判断される。
【００４３】
ケールの栽培１
【００４４】
ケールは、温度２０℃、湿度６０％の条件の密閉型植物生産システムで定植した後、３週間栽培された。また、ケールは、栽培時、１２時間ごとに１３０±５μｍｏｌ／ｍ2／ｓの光強度の白色光と赤色光の混合光をケールに照射した。このとき、混合光は、白色光：赤色光＝９：１である。また、栽培時に使用された培養液は、Ｈｏａｇｌａｎｄ  ＆  Ａｒｎｏｎの培養液であって、ｐＨ  ６．０、ＥＣ  １．０ｍＳ／ｃｍである。
【００４５】
植物生産システムでケールを栽培した後、ケールに紫外線を３日間補光処理した。ここで、紫外線はＵＶＡ波長帯の紫外線である。
【００４６】
図９は、ケールにＵＶＡを３日間補光処理する間に測定した最大量子収率（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｙｉｅｌｄ；Ｆｖ／Ｆｍ）を示したグラフである。
【００４７】
図９を参考にすると、紫外線を照射していないケールである対照群、１０Ｗ／ｍ2出力で紫外線が照射されたケールである第１実験群、３０Ｗ／ｍ2出力で紫外線が照射されたケールである第２実験群、及び５０Ｗ／ｍ2出力で紫外線が照射されたケールである第３実験群に対する最大量子収率を確認することができる。対照群、第１実験群〜第３実験群の最大量子収率は、ケールに６時間ＵＶＡ補光処理をした後、３時間ごとに測定した。
【００４８】
また、下記の＜表１＞は、図９のグラフの最大量子収率測定値を示した表である。
【００４９】
【表１】
2021521892.tif 000003
【００５０】
図９及び表１を参考にすると、対照群は、最大量子収率（Ｆｖ／Ｆｍ）が０．７５〜０．８の値を有する。対照群は、最大量子収率の最初測定値が０．８で、最後測定値が０．７９に減少した。また、第１実験群は、最大量子収率が０．７１〜０．７８の値を有する。第１実験群は、最大量子収率の最初測定値が０．７８で、最後測定値が０．７４に減少した。また、第２実験群は、最大量子収率が０．６３〜０．６８の値を有する。第１実験群は、最大量子収率の最初測定値が０．６８で、最後測定値が０．６６に減少した。
【００５１】
また、第３実験群は、最大量子収率が０．４４〜０．５９の値を有する。第１実験群は、最大量子収率の最初測定値が０．５９で、最後測定値が０．５３に減少した。
【００５２】
すなわち、植物に照射されるＵＶＡの強度が増加するほど、最大量子収率値が減少することが分かる。
【００５３】
図１０は、ＵＶＡ補光処理する間のケールの生体重を示したグラフである。また、図１１は、ＵＶＡ補光処理する間のケールの最大量子収率を示したグラフである。
【００５４】
図１０は、ＵＶＡ補光処理１日目及び３日目に測定されたケールの生体重を示す。
【００５５】
下記の表２は、紫外線照射１日目及び３日目のケールの植物当たりの生体重及び最大量子収率値を示したものである。
【００５６】
【表２】
2021521892.tif 000004
【００５７】
図１０及び表２を通じて、ＵＶＡ照射１日目及びＵＶＡ照射３日目の生体重の変化を確認することができる。対照群、第１実験群〜第３実験群は、ＵＶＡ照射前には生体重が６．１０である。対照群は、生体重がＵＶＡ照射１日目に５．６７で、ＵＶＡ照射３日目に７．７１である。対照群は、生体重がＵＶＡ照射１日目に０．４３だけ減少したが、ＵＶＡ照射３日目に２．０４だけ増加した。結局、対照群は、生体重がＵＶＡ照射３日目にＵＶＡ照射前より１．６１だけ増加した。
【００５８】
第１実験群は、生体重がＵＶＡ照射１日目に６．３５で、ＵＶＡ照射３日目に８．０６である。第１実験群は、生体重がＵＶＡ照射１日目に０．２５だけ増加し、ＵＶＡ照射３日目に１．７１だけ増加した。結局、第１実験群は、生体重がＵＶＡ照射３日目にＵＶＡ照射前より１．９６だけ増加した。
【００５９】
第２実験群は、生体重がＵＶＡ照射１日目に５．８５で、ＵＶＡ照射３日目に５．９３である。第２実験群は、生体重がＵＶＡ照射１日目に０．２５だけ減少し、ＵＶＡ照射３日目に０．０８だけ増加した。結局、第２実験群は、生体重がＵＶＡ照射３日目にＵＶＡ照射前より０．１７だけ減少した。
【００６０】
第３実験群は、生体重がＵＶＡ照射１日目に５．７４で、ＵＶＡ照射３日目に８．０６である。第３実験群は、生体重がＵＶＡ照射１日目に０．６３だけ減少し、ＵＶＡ照射３日目に０．０１だけ減少した。結局、第３実験群は、生体重がＵＶＡ照射３日目にＵＶＡ照射前より０．６４だけ減少した。
【００６１】
図１１及び表２を通じて、ＵＶＡ照射１日目及びＵＶＡ照射３日目の最大量子収率の変化を確認することができる。
【００６２】
対照群、第１実験群〜第３実験群は、ＵＶＡ照射前には最大量子収率が０．７７である。
【００６３】
対照群は、最大量子収率がＵＶＡ照射１日目に０．７８で、ＵＶＡ照射３日目に０．７７である。対照群は、最大量子収率がＵＶＡ照射１日目に０．１だけ増加したが、ＵＶＡ照射３日目に０．１だけ減少した。結局、対照群は、最大量子収率がＵＶＡ照射３日目にＵＶＡ照射前と同一であった。
【００６４】
第１実験群は、最大量子収率がＵＶＡ照射１日目に０．７３で、ＵＶＡ照射３日目に０．７３である。第１実験群は、最大量子収率がＵＶＡ照射１日目に０．０４だけ増加し、ＵＶＡ照射３日目に変化がなかった。結局、第１実験群は、最大量子収率がＵＶＡ照射３日目にＵＶＡ照射前より０．０４だけ減少した。
【００６５】
第２実験群は、最大量子収率がＵＶＡ照射１日目に０．６８で、ＵＶＡ照射３日目に０．６７である。第２実験群は、最大量子収率がＵＶＡ照射１日目に０．０９だけ減少し、ＵＶＡ照射３日目に０．０１だけ減少した。結局、第２実験群は、最大量子収率がＵＶＡ照射３日目にＵＶＡ照射前より０．１だけ減少した。
【００６６】
第３実験群は、最大量子収率がＵＶＡ照射１日目に０．６２で、ＵＶＡ照射３日目に０．６５である。第３実験群は、最大量子収率がＵＶＡ照射１日目に０．１５だけ減少し、ＵＶＡ照射３日目に０．０３だけ増加した。結局、第３実験群は、最大量子収率がＵＶＡ照射３日目にＵＶＡ照射前より０．１２だけ減少した。
【００６７】
図１０、図１１及び表２を検討すると、ケールにＵＶＡ補光処理をしたとき、生体重は、ＵＶＡ補光処理前より増加したり、有意味な減少がなかったりした。また、ケールにＵＶＡを補光処理したとき、最大量子収率はＵＶＡ照射前より減少した。
【００６８】
したがって、植物にＵＶＡを照射する場合、植物がストレスを受けたとしても、植物の成長が維持されたり、さらに良好になり得たりすることが分かる。
【００６９】
表３〜表５は、ケールのＵＶＡ補光処理前、ＵＶＡ補光処理１日目及びＵＶＡ補光処理３日目の最大量子収率、総フェノール含量及び抗酸化度を測定した値を示す。
【００７０】
各実験は４個のケールを用いて行われた。また、ＵＶＡ補光処理後には、１個のケールごとに２個のサンプルを採取し、最大量子収率、総フェノール含量及び抗酸化度をそれぞれ測定した。
【００７１】
【表３】
2021521892.tif 000005
【００７２】
【表４】
2021521892.tif 000006
【００７３】
【表５】
2021521892.tif 000007
【００７４】
図１２〜図１７は、ケールの最大量子収率による機能性物質の含量を示したグラフである。図１２及び図１３は、ケールのＵＶＡ補光処理をする全体期間の間の最大量子収率による総フェノール含量及び抗酸化度の平均的傾向を示したグラフである。ここで、全体期間は、ＵＶＡ補光処理１日目と３日目を合わせたものである。
【００７５】
図１２を参考にすると、ＵＶＡ補光処理をする全体期間の間、ケールの総フェノール含量が平均以上であるときの最大量子収率が約０．５８〜０．７４である。
【００７６】
また、図１３を参考にすると、ＵＶＡ補光処理をする全体期間の間、ケールの抗酸化度が平均以上であるときの最大量子収率が約０．６〜０．７２である。
【００７７】
すなわち、ケールにＵＶＡ補光処理をすると、ケールの総フェノール含量と抗酸化度がいずれも平均以上であるときの最大量子収率が約０．６〜０．７２になる。
【００７８】
図１４及び図１５は、ケールにＵＶＡ補光処理をしてから１日目の最大量子収率による総フェノール含量及び抗酸化度の平均的傾向を示したグラフである。
【００７９】
図１４を参考にすると、ＵＶＡ補光処理をしてから１日目に、ケールの総フェノール含量が平均以上であるときの最大量子収率が約０．６８〜０．７６である。
【００８０】
また、図１５を参考にすると、ＵＶＡ補光処理をしてから１日目に、ケールの抗酸化度が平均以上であるときの最大量子収率が約０．６７〜０．７６である。
【００８１】
すなわち、ＵＶＡ補光処理をしてから１日目に、ケールの総フェノール含量と抗酸化度がいずれも平均以上であるときの最大量子収率が約０．６８〜０．７６になる。
【００８２】
図１６及び図１７は、ケールにＵＶＡ補光処理をしてから３日目の最大量子収率による総フェノール含量及び抗酸化度の平均的傾向を示したグラフである。
【００８３】
図１６を参考にすると、ＵＶＡ補光処理をしてから３日目に、ケールの総フェノール含量が平均以上であるときの最大量子収率が約０．６１〜０．６９である。
【００８４】
また、図１７を参考にすると、ＵＶＡ補光処理をしてから３日目に、ケールの抗酸化度が平均以上であるときの最大量子収率が約０．６２〜０．６９である。
【００８５】
すなわち、ＵＶＡ補光処理をしてから３日目に、ケールの総フェノール含量と抗酸化度がいずれも平均以上であるときの最大量子収率が約０．６２〜０．６９になる。
【００８６】
図１２〜図１７を通じて、ケールにＵＶＡ補光処理をすると、機能性物質の含量が平均以上であるときの最大量子収率が約０．６８〜０．６９であることが分かる。
【００８７】
このように、植物の最大量子収率の測定のみでも、ケールの機能性物質が平均以上である時点を確認することができる。
【００８８】
アイスプラントの栽培
【００８９】
アイスプラントは、密閉型植物生産システム（温度２３℃、ＣＯ2  １０００μｍｏｌ／ｍｏｌ、光周期１２時間、ＰＰＦＤ  ２００μｍｏｌ／ｍ2／ｓ、赤色光：白色光：青色光＝８：１：１の混合光）の条件で播種してから３週間栽培した後、苗を定植した。また、苗は、定植後、３週間さらに栽培された。その後、アイスプラントに多様な波長帯のＵＶＡを３０Ｗ／ｍ2で１週間にわたって補光処理した。このとき、補光処理に使用された光源は、３６５ｎｍ、３７５ｎｍ、３８５ｎｍ及び３９５ｎｍの波長帯の光を放出するＵＶＡ  ＬＥＤ、及びＵＶＡ波長帯を含む広範囲な波長帯の光を放出するＵＶＡランプである。
【００９０】
図１８は、アイスプラントのＵＶＡ補光処理時間による最大量子収率を示したグラフである。
【００９１】
ＵＶＡ照射７日目を検討すると、３６５ｎｍのＬＥＤ及び３７５ｎｍのＬＥＤが、３９５ｎｍのＬＥＤ、３８５ｎｍのＬＥＤ及びＵＶＡランプより低い最大量子収率を有する。ここで、３６５ｎｍのＬＥＤが３７５ｎｍのＬＥＤより低い蛍光値を有し、３９５ｎｍのＬＥＤ、３８５ｎｍのＬＥＤ及びＵＶＡランプの蛍光値は互いに類似している。
【００９２】
そして、ＵＶＡを照射していないアイスプラント（ｃｏｎｔｒｏｌ）は、ＵＶＡを照射したアイスプラントより高い蛍光値を有することが分かる。
【００９３】
ここで、植物にＵＶＡを一定期間にわたって照射すると、ＵＶＡの種類に関係なく、植物がストレスを受け、ＵＶＡの波長帯が低いほど、さらに大きいストレスを受けることが分かる。
【００９４】
図１９〜図２２は、アイスプラントの生長に関するグラフである。
【００９５】
図１９は、アイスプラントの生体重を示す。図２０は、アイスプラントの乾物重を示す。図２１は、アイスプラントの葉面積を示す。また、図２２は、アイスプラントのＳＰＡＤ（葉緑素の含量）を示す。
【００９６】
生体重、乾物重及び葉面積を検討すると、一定期間にわたってＵＶＡ補光処理をすると、アイスプラントの生育が増大することが分かる。
【００９７】
ＵＶＡ補光処理１日目に、対照群に比べてアイスプラントの生育が減少する。これは、アイスプラントがＵＶＡによってストレスを受け、生育が減少したためである。しかし、ＵＶＡ処理５日目及び７日目を検討すると、ＵＶＡ補光処理をしたアイスプラントのほとんどの生育が、対照群に比べて有意に増加したり、対照群と類似する水準であったりすることが分かる。すなわち、アイスプラントにＵＶＡ補光処理をすると、最初はストレスで生育が減少するが、アイスプラントは時間の経過と共に回復し、対照群の水準又はそれ以上に成長することが分かる。
【００９８】
ＳＰＡＤを検討すると、ＵＶＡ補光処理５日目にアイスプラントのＳＰＡＤ数値が対照群に比べて増加したことを確認することができる。すなわち、アイスプラントは、ＵＶＡによって生育が増大することが分かる。特に、ＵＶＡランプ、３６５ｎｍのＬＥＤ及び３７５ｎｍのＬＥＤに比べて、３９５ｎｍのＬＥＤ及び３８５ｎｍのＬＥＤでアイスプラントのＳＰＡＤ数値が大きいことを確認することができる。
【００９９】
このように、植物にＵＶＡを一定期間にわたって照射すると、植物の生育が増加したり、植物にＵＶＡを照射しなかったときと少なくとも類似する水準であったりすることが分かる。
【０１００】
図２３は、アイスプラントの光合成率を示したグラフである。
【０１０１】
アイスプラントに３日間ＵＶＡ補光処理をした場合の昼と夜の条件での光合成率を示す。
【０１０２】
昼の条件は、アイスプラントに混合光とＵＶＡ補光処理をしたことを示し、夜の条件は、混合光は除いてＵＶＡ補光処理のみをしたことを示す。
【０１０３】
昼の条件でＵＶＡ補光処理をしたアイスプラントの光合成率は、対照群より高いかそれと類似する水準である。また、夜の条件でＵＶＡ補光処理をしたアイスプラントの光合成率は、いずれも対照群より高く表れる。これにより、可視光線は除いてＵＶＡが植物に照射されたとしても、植物の光合成に役立つことが分かる。すなわち、ＵＶＡが植物の生長に役立つことが分かる。また、光源がＵＶＡ  ＬＥＤである場合、ＵＶＡランプよりも植物の生長にさらに役立つことが分かる。
【０１０４】
図２４は、アイスプラントのＰＡＬ活性を示したグラフである。
【０１０５】
ＰＡＬは、光合成同化産物が植物の生長と連関した１次代謝産物になるのか、それとも、機能性物質などの防御物質と連関した２次代謝産物になるのかを決定する酵素である。すなわち、ＰＡＬの活性の増大は、２次代謝産物の増大を意味し得る。
【０１０６】
図２４を検討すると、ＰＡＬ活性は、対照群よりもＵＶＡ補光処理をしたアイスプラントでいずれも高い数値を有する。すなわち、植物にＵＶＡを照射すると２次代謝産物が増大することが分かり、その結果、機能性物質が増大し得ることを推測することができる。
【０１０７】
図２５及び図２６は、アイスプラントの機能性物質の含量を示したグラフである。
【０１０８】
図２５は、アイスプラントの総フェノール含量を示し、図２６は、アイスプラントの抗酸化度を示す。
【０１０９】
一定期間にわたってＵＶＡ補光処理をした場合、アイスプラントのフェノール含量及び抗酸化度が対照群より高いことが分かる。特に、ＵＶＡ補光処理５日目から、総フェノール含量及び抗酸化度が対照群より有意に高く表れた。
【０１１０】
アイスプラントを用いた実験結果を見ると、アイスプラントの生育と機能性物質の含量のパターンが類似していることが分かる。
【０１１１】
したがって、植物に一定期間にわたってＵＶＡを照射すると、植物の生育と機能性物質がいずれも増加することが分かる。
【０１１２】
また、光源がＵＶ  ＬＥＤであるときとＵＶランプであるときを比較してみると、ＵＶＡ  ＬＥＤを用いて植物に紫外線を照射するときに、ＵＶランプを用いるときよりも一部の期間を除いた期間にわたって生育及び機能性物質の含量の増大においてさらに良い結果が表れることが分かる。ＵＶＡランプの場合、ＵＶＡ波長帯の全体に対するＵＶＡが放出される。植物の光合成率の増加及び機能性物質の含量の増加などの特定機能は、ＵＶＡの特定波長帯の紫外線を必要とする。よって、ＵＶＡランプよりは、特定波長帯の紫外線を放出するＬＥＤを用いて植物に補光処理をし、植物の特定機能を向上させることができる。
【０１１３】
ケールの栽培２
【０１１４】
ケールは、種子成長パックに播種し、２週間育苗した後、育苗されたケールを低光量及び高光量の条件下でそれぞれ３週間栽培した。低光量は１２５μｍｏｌ／ｍ2／ｓで、高光量は２５０μｍｏｌ／ｍ2／ｓである。二つの光量の条件で栽培されたケールの葉厚は、低光の条件に比べて高光の条件でさらに厚くなった。
【０１１５】
このように、葉厚が異なるケールにＵＶＡ  ＬＥＤを用いてＵＶＡを１週間補光処理した。
【０１１６】
図２７〜図３０は、ケールの生長を示したグラフである。
【０１１７】
図２７は、多様な波長帯のＵＶＡが補光処理された二つの種類のケールの地上部生体重を示し、図２８は、多様な波長帯のＵＶＡが補光処理された二つの種類のケールの地下部生体重を示す。また、図２９は、多様な波長帯のＵＶＡが補光処理された二つの種類のケールの地上部乾物重を示し、図３０は、多様な波長帯のＵＶＡが補光処理された二つの種類のケールの地下部乾物重を示す。
【０１１８】
図２７〜図３０では、７日間多様な波長帯のＵＶＡを照射したときの二つの種類のケールと、ＵＶＡを照射していない対照群との間の生長を比較している。
【０１１９】
比較の結果、ＵＶＡ照射７日後、低光及び高光で栽培された二つの種類のケールのほとんどは、対照群より大きい値の生体重及び乾物重を有することを確認することができる。特に、ＵＶＡの波長帯が長いほど、ケールの生体重及び乾物重が対照群に比べて有意な差の大きい値を有することを確認することができる。
【０１２０】
図３１は、ケールの葉面積を示したグラフである。また、図３２は、ケールの葉厚指数を示したグラフである。
【０１２１】
図３１及び図３２は、低光及び高光で栽培された二つの種類のケールに７日間ＵＶＡ補光処理をしたときの葉面積及び葉厚の変化を示す。ここで、葉厚指数は、葉乾物重を葉面積で割った値である。よって、葉厚指数が大きくなるほど葉厚が厚い。
【０１２２】
二つの種類のケールの葉面積及び葉厚指数は、７日間ＵＶＡ補光処理をしたとき、対照群に比べて概して大きい値を有することが分かる。特に、ＵＶＡの波長が長いほど、二つの種類のケールの葉面積及び葉厚指数が対照群に比べて有意な差の大きい値を有することを確認することができる。
【０１２３】
このように、図２７〜図３２を通じて、植物にＵＶＡを照射すると植物の生長に役立ち、特に長い波長帯のＵＶＡの場合、植物の生長増進に役立つことが分かる。
【０１２４】
図３３及び図３４は、ケールの総葉緑素含量を示したグラフである。
【０１２５】
図３３は、低光で栽培されたケールの総葉緑素含量を示す。また、図３４は、高光で栽培されたケールの総葉緑素含量を示す。
【０１２６】
図３３を参考にすると、低光で栽培されたケールの場合、ＵＶＡ補光処理をしてから２日から６日目のケールで対照群より概して大きい総葉緑素含量が表れる。図３３では、グラフの理解を促進するために、対照群及び各波長帯のＵＶＡが補光処理されたケールの総葉緑素含量の誤差範囲を示していない。図示していない誤差範囲を考慮すると、低光で栽培されたケールは、３９５ｎｍ波長帯のＵＶＡを３日間処理したとき、総葉緑素含量が対照群に比べて有意な差の大きい値を有する。
【０１２７】
図３４を参考にすると、高光で栽培されたケールの場合、ＵＶＡ補光処理をしてから４日から７日目のケールで対照群より概して大きい総葉緑素含量が表れる。グラフに示していない総葉緑素含量の誤差範囲を考慮すると、高光で栽培されたケールの場合、３６５ｎｍ波長帯のＵＶＡを４日間処理したとき、総葉緑素含量が対照群に比べて有意な差の大きい値を有する。
【０１２８】
このような実験の結果を通じて、植物に一定期間にわたってＵＶＡ補光処理をすると、植物が光合成を行える可能性を増大できることが分かる。よって、ＵＶＡ補光処理により、植物が生長に役立つ光合成産物をさらに多く作り出せることが分かる。
【０１２９】
図３５〜図３８は、ケールの機能性物質の含量に関するグラフである。
【０１３０】
図３５は、低光で栽培されたケールの総フェノール含量を示し、図３６は、低光で栽培されたケールの抗酸化度を示す。また、図３７は、高光で栽培されたケールの総フェノール含量を示し、図３８は、高光で栽培されたケールの抗酸化度を示す。
【０１３１】
図３５及び図３６を検討すると、低光で栽培されたケールは、ＵＶＡ補光処理をした場合、いずれも対照群に比べて高い総フェノール含量及び抗酸化度を有することを確認することができる。特に、低光で栽培されたケールは、３７５ｎｍ、３８５ｎｍ及び３９５ｎｍの長い波長帯のＵＶＡを照射してから５日及び６日目に他の条件のケールよりも機能性物質（総フェノール含量及び抗酸化度）の含量が有意に高く表れた。
【０１３２】
図３７及び図３８を検討すると、高光で栽培されたケールは、ＵＶＡ補光処理をした場合、５日目以降から対照群に比べて高い総フェノール含量及び抗酸化度を有する。特に、高光で栽培されたケールは、３６５ｎｍの短い波長帯のＵＶＡを照射してから６日及び７日目に機能性物質の含量が他の条件のケールより有意に高く表れた。
【０１３３】
すなわち、機能性物質の含量を増加させるために、薄い葉の植物には小さいエネルギーを有する長い波長帯のＵＶＡが適しており、厚い葉の植物には相対的に大きいエネルギーを有する短い波長帯のＵＶＡが適していることが分かる。これにより、薄い葉の植物の場合は、短い波長帯のＵＶＡが非常に強いストレスとして作用し、さらに大きい機能性物質の含量の増加を誘導できないことが分かる。また、厚い葉の植物の場合は、機能性物質の含量を増加させるために薄い葉の植物の機能性物質の含量を増加できるエネルギーよりさらに強いエネルギーが要求されることが分かる。
【０１３４】
図３９及び図４０は、ケールのＰＡＬ活性を示したグラフである。
【０１３５】
図３９は、低光で栽培されたケールのＰＡＬ活性を示し、図４０は、高光で栽培されたケールのＰＡＬ活性を示す。
【０１３６】
図３９を参考にすると、低光で栽培されたケールのＰＡＬ活性は、ＵＶＡ照射４日以降にＵＶＡ補光処理をしたケールが対照群より高い数値を有する。特に、低光で栽培されたケールのＰＡＬ活性は、３９５ｎｍ波長帯のＵＶＡ補光処理をした場合、５日及び６日目で高く表れる。すなわち、葉が薄い植物に低いエネルギーを有する波長帯のＵＶＡを照射すると２次代謝産物が増大し、これは、植物の機能性物質の含量の増進に効果的であることが分かる。
【０１３７】
また、図４０を参考にすると、高光で栽培されたケールのＰＡＬ活性は、３６５ｎｍのＵＶＡをケールに照射してから６日及び７日目に対照群より高い数値を有する。すなわち、葉が厚い植物に高いエネルギーを有する波長帯のＵＶＡを照射すると２次代謝産物が増大し、これは、植物の機能性物質の含量の増進に効果的であることが分かる。
【０１３８】
アイスプラント及びケールを用いた実験を通じて、ＵＶＡが植物の生長及び機能性物質の含量を向上させることが分かる。また、特定波長帯のＵＶＡは、植物の機能性物質の含量の増進などの特定機能の向上に役立つ。よって、特定波長帯の紫外線を放出するＬＥＤを用いて植物に補光処理をすることによって、植物の特定機能を向上させることができる。
【０１３９】
図４１は、本発明の実施例に係る植物栽培システムを示した例示図である。
【０１４０】
図４１を参考にすると、植物栽培システム１００は、植物栽培室１１０、光源部１２０、補光部１３０、量子収率測定部１４０、温度制御部１５０、湿度制御部１６０及び培養液提供部１７０を含む。
【０１４１】
植物栽培室１１０は、植物が栽培される空間を提供する。
【０１４２】
光源部１２０は、植物の生長のために植物に光を照射する。光源部１２０の光は、可視光及び白色光のうち少なくとも一つを含む。例えば、光源部１２０の光は、白色光と赤色光を任意の比率で混合した混合光であってもよい。例えば、光源部１２０は、光を１２時間の間隔で植物に照射する。すなわち、光源部１２０は、１２時間にわたって植物に光を照射した後、１２時間にわたって植物に光を照射する動作を中断するという動作を繰り返すことができる。しかし、光源部１２０の光照射時間は、１２時間周期に限定されるのではなく、植物の種類に応じて変更されてもよい。例えば、光源部１２０は、光照射時間が１２時間以上になってもよい。又は、光源部１２０は、光を植物に持続的に照射することも可能である。
【０１４３】
補光部１３０は、植物にＵＶＡを照射する。補光部１３０のＵＶＡは、植物にストレスを与えて、植物が機能性物質を増大できるようにする。また、補光部１３０のＵＶＡは、植物の生長に役立つこともできる。補光部１３０は、ＵＶＡを放出するＬＥＤを含む光源装置であってもよい。
【０１４４】
量子収率測定部１４０は、植物の量子収率を測定する。量子収率測定部１４０を通じて植物の量子収率を測定し、植物の機能性物質の含量又は機能性物質の含量の増大の有無を確認することができる。
【０１４５】
温度制御部１５０は、植物栽培室１１０の温度を制御する。温度制御部１５０は、植物栽培室１１０を植物の成長に適正な温度に維持させることができる。
【０１４６】
湿度制御部１６０は、植物栽培室１１０の湿度を制御する。湿度制御部１６０は、植物栽培室１１０を植物の湿度に適正な温度に維持させることができる。
【０１４７】
培養液提供部１７０は、植物に培養液を提供する。培養液提供部１７０は、培養液を貯蔵しておき、必要に応じて植物に培養液を提供することができる。
【０１４８】
植物栽培システム１００の各構成部は、予め格納された設定によって自動で作動することができる。又は、植物栽培システム１００の各構成部は、ユーザーの必要に応じて手動で作動することも可能である。
【０１４９】
また、植物栽培システム１００は、光源部１２０、補光部１３０、温度制御部１５０、湿度制御部１６０及び培養液提供部１７０のうち少なくとも一つを用いて植物に追加的なストレス処理をすることができる。
【０１５０】
また、植物栽培システム１００は、図示していないが、植物に追加ストレス処理をするために塩分、オゾンなどを調節する別途の構成部をさらに含んでもよい。
【０１５１】
また、植物栽培システム１００は、植物栽培室１１０の二酸化炭素の濃度を制御する構成部、及び風の強さを制御する構成部をさらに含んでもよい。また、植物栽培システム１００は、植物栽培室１１０の環境を測定するためのセンサー、センサーの測定値によって植物栽培システム１００の各構成部の動作を制御するためのデータベース及び制御部をさらに含んでもよい。
【０１５２】
このように、図４１で示していない植物栽培システム１００の他の構成部は、当業者の選択によって追加されてもよい。また、当業者の選択によって、図４１に示した植物栽培システム１００の各構成部のうち一部は省略されてもよい。
【０１５３】
本実施例に係る植物栽培システム１００は、補光部１３０を用いて植物にＵＶＡで補光処理をし、植物の機能性物質の含量を増大させる。また、植物栽培システム１００は、ユーザーが量子収率測定部１４０を用いて植物の機能性物質の含量程度を予測できるようにし、それによって植物の収穫時期を決定することができる。量子収率測定部１４０は、ユーザーが望む場合に、手動又は自動で植物の量子収率を測定することができる。
【０１５４】
図４２は、本発明の実施例に係る植物栽培方法を示したフローチャートである。
【０１５５】
Ｓ１段階を参考にすると、植物を生長させる。ここで、植物を生長させるとき、ＵＶＡを照射し、補光処理をする。ＵＶＡ補光処理を含む植物の生長方法は、前記で説明したアイスプラント及びケールの生長方法を参考にすることができる。また、植物の生長方法は、植物の種類ごとに変更可能である。このとき、植物にＵＶＡ補光処理をすることによって、植物の生長のみならず、機能性物質の含量を増大させることができる。
【０１５６】
ＵＶＡ補光処理に使用される光源はＬＥＤである。ＬＥＤの場合、特定波長帯のＵＶＡを放出することが可能である。よって、光源としてＬＥＤを使用することによって、植物の種類及び状態に応じて特定波長帯のＵＶＡで植物に補光処理をすることが容易になる。
【０１５７】
Ｓ２段階を参考にすると、植物の最大量子収率を測定する。植物の最大量子収率は、葉緑素蛍光測定機を用いて測定することができる。葉緑素蛍光測定機は、ケールの蛍光イメージを撮影し、取得した蛍光イメージを分析し、最大量子収率を測定する。
【０１５８】
Ｓ３段階を参考にすると、測定された最大量子収率によって植物の栽培段階を決定する。測定された最大量子収率を予め設定された範囲と比較する。ここで、予め設定された任意の範囲は、植物の機能性物質の含量が平均以上であるときの最大量子収率範囲である。任意の範囲は、前記で説明した実験を通じて決定され得る。本発明では、ケール及びアイスプラントを用いて実験したが、植物の種類が変更されると、任意の範囲も、変更された植物を用いた実験を通じて変更され得る。
【０１５９】
測定された最大量子収率が任意の範囲以内に含まれたら、植物が含有している機能性物質の含量が平均以上であると判断され得る。また、前記の実験を通じて、ＵＶＡ補光処理を通じて植物の生長も向上することが分かる。
【０１６０】
Ｓ４段階では、測定された量子収率が任意の範囲以内に含まれた植物は、植物の生長及び機能性物質の含量が十分であると判断されて収穫される。例えば、任意の範囲は０．６〜０．７２であってもよい。さらに、任意の範囲は０．６８〜０．６９であってもよい。
【０１６１】
Ｓ３段階で測定された量子収率が任意の範囲に含まれていない場合、植物に追加ストレスを処理することができる（Ｓ５段階）。
【０１６２】
植物に追加ストレス処理をし、植物の機能性物質の含量を増大させることができる。
【０１６３】
このとき、追加ストレス処理は、ＵＶＡの波長帯を変更したり、強度を変更したり、又は持続時間を変更することであってもよい。又は、追加ストレス処理は、植物に紫外線、温度（空気、根）、水分（欠乏、低酸素症）、光（光質、光度）、塩分、及びオゾンのうち少なくとも一つを用いたストレス処理であってもよい。又は、追加ストレス処理は、このストレス処理方法のうち少なくとも二つの方法を混合したものであってもよい。
【０１６４】
又は、Ｓ３段階で測定された量子収率が任意の範囲に含まれていない場合、追加ストレス処理段階を省略することも可能である。すなわち、植物の最大量子収率が任意の範囲以内になるまで、ＵＶＡ補光処理をしながら植物を生長させる段階を持続することも可能である。
【０１６５】
本発明の実施例によると、植物の蛍光イメージを撮影し、これを分析することによって、植物の機能性物質の含有の度合いを確認することができる。よって、本発明によると、植物の生長及び機能性物質の含有量を考慮した時点で植物を収穫することが可能である。
【０１６６】
以上では、本発明に対してその好適な各実施例を中心に説明した。本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明が、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形した形態で具現され得ることを理解できるだろう。そのため、開示された各実施例は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮しなければならない。本発明の範囲は、上述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての相違点は本発明に含まれたものと解釈しなければならない。
【図１】
2021521892.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月4日(2021.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物にＵＶＡ補光処理をする段階、
前記植物の最大量子収率を測定する段階、及び
前記測定された最大量子収率によって前記植物の栽培段階を決定する段階、
を含むＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項２】
前記植物の栽培段階を決定する段階において、
前記測定された最大量子収率が予め設定された範囲以内に含まれるようになったら、前記植物を収穫し、
前記測定された最大量子収率が予め設定された任意の範囲以内に含まれていない場合は、前記植物を生長させる段階を維持する、請求項１に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項３】
前記測定された最大量子収率が予め設定された任意の範囲以内に含まれていない場合は、
前記植物に追加ストレス処理を行う、請求項２に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項４】
前記追加ストレス処理は、前記ＵＶＡの波長帯、強度、又は持続時間を変更するストレス処理である、請求項３に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項５】
前記追加ストレス処理は、前記植物に紫外線、温度、水分、光、塩分、及びオゾンのうち少なくとも一つを用いたストレス処理である、請求項３に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項６】
前記最大量子収率の予め設定された任意の範囲は、前記植物の機能性物質の含量が平均以上であるときの範囲である、請求項２に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項７】
前記最大量子収率の予め設定された任意の範囲は０．６〜０．７２である、請求項６に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項８】
前記最大量子収率の予め設定された任意の範囲は０．６８〜０．６９である、請求項６に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項９】
前記植物の機能性物質の含量は、カロテノイド含量、フラボノイド含量、フェノール含量又は抗酸化度である、請求項６に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項１０】
前記植物は葉菜類又は薬用植物である、請求項１に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項１１】
前記ＵＶＡを放出する光源はＬＥＤである、請求項１に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項１２】
前記植物にＵＶＡを補光処理する段階において、
前記植物の生長が増加する、請求項１に記載のＵＶを用いた植物栽培方法。
【請求項１３】
植物が栽培される空間を提供する植物栽培室、
前記植物に可視光及び白色光のうち少なくとも一つを含む光を照射する光源部、
前記植物にＵＶＡを照射する補光部、及び
前記植物の最大量子収率を測定する量子収率測定部、
を含む植物栽培システム。
【請求項１４】
前記光源部は、１２時間の間隔で前記光を放出したり、又は前記光を放出しなかったりする、請求項１３に記載の植物栽培システム。
【請求項１５】
前記補光部は、ＵＶＡを放出するＬＥＤを含む、請求項１３に記載の植物栽培システム。
【請求項１６】
前記植物栽培室の温度を制御する温度制御部、及び
前記植物栽培室の湿度を制御する湿度制御部、
をさらに含む、請求項１３に記載の植物栽培システム。
【請求項１７】
前記植物に培養液を提供する培養液提供部をさらに含む、請求項１３に記載の植物栽培システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
第３実験群は、生体重がＵＶＡ照射１日目に５．４７で、ＵＶＡ照射３日目に５．４６である。第３実験群は、生体重がＵＶＡ照射１日目に０．６３だけ減少し、ＵＶＡ照射３日目に０．０１だけ減少した。結局、第３実験群は、生体重がＵＶＡ照射３日目にＵＶＡ照射前より０．６４だけ減少した。
【国際調査報告】
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