(57)【要約】【課題】植物における色素の蓄積を簡易な方法で促進させる。【解決手段】植物栽培システム１００は、植物５０が栽培される空間において正イオンおよび負イオンを発生させるイオン発生装置１を含んでいる。【選択図】図１
2012135288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色素が蓄積されにくい栽培条件下で栽培される植物における色素の蓄積を促進する色素蓄積促進システムであって、
上記植物が栽培される空間において正イオンおよび負イオンを発生させるイオン発生装置を含むことを特徴とする色素蓄積促進システム。
【請求項２】
上記イオン発生装置が発生させた正イオンおよび負イオンを拡散させる送風装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項３】
太陽光に含まれる紫外線の少なくとも一部を遮断する透光部材を透過した光を利用して植物を栽培する植物栽培用構造体の内部に配されることを特徴とする請求項１または２に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項４】
上記透光部材は、ガラス材を含むことを特徴とする請求項３に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項５】
紫外線よりも長い波長を有する照明光を発する照明装置の照明光を利用して植物を栽培する植物栽培用構造体の内部に配されることを特徴とする請求項１または２に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項６】
上記照明光は、５００ｎｍ以上の波長を有するものであることを特徴とする請求項５に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項７】
上記色素には、ポリフェノール由来の色素が含まれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項８】
上記色素には、アントシアニン由来の色素が含まれることを特徴とする請求項７に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項９】
上記植物は、赤色色素を蓄積可能な葉菜類であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項１０】
上記植物の周囲の空間における上記正イオンおよび上記負イオンを含むイオンの平均濃度は、５万個／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項１１】
上記植物の周囲の空間における上記正イオンおよび上記負イオンを含むイオンの平均濃度は、１０万個／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項１０に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項１２】
植物を栽培する植物栽培用構造体の内部に配され、
上記植物栽培用構造体には、当該植物栽培用構造体の内部の空気を移動させる送風装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の色素蓄積促進システム。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の色素蓄積促進システムに含まれることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項１４】
色素が蓄積されにくい栽培条件下で栽培される植物における色素の蓄積を促進する色素蓄積促進方法であって、
正イオンおよび負イオンを上記植物に照射するイオン照射工程を含むことを特徴とする色素蓄積促進方法。
【請求項１５】
上記イオン照射工程は、上記植物の育苗後の栽培期間において連続的に行われることを特徴とする請求項１４に記載の色素蓄積促進方法。
【請求項１６】
上記イオン照射工程は、赤色色素を蓄積可能な葉菜類に対して行われることを特徴とする請求項１４または１５に記載の色素蓄積促進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物において色素の蓄積を促進する装置、システムおよび方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
計画的な農作物生産が望まれる中、天候などの影響を受けにくい施設栽培および植物工場への期待が高まっている。特にレタス等の葉菜類は、栽培に必要な光量が低く、施設栽培および植物工場での栽培が進んでいる。葉菜類の中でも、赤色系リーフレタスは、抗酸化物質の一種であるアントシアニンなどの機能性成分に富み、色取りも鮮やかであるため需要が多い。
【０００３】
しかし、施設栽培および植物工場での栽培では、アントシアニンが不足による着色不良が問題となっている。
【０００４】
植物（特に、葉菜類）の中には、環境からの刺激（環境ストレス）により色素の蓄積を促進させるものがある。上述の赤色系リーフレタスもそのひとつであり、アントシアニンの生合成は、環境ストレスによって促進される。アントシアニンの生合成を促進する環境ストレスとして、紫外線、低温ストレス、塩ストレス、渇水ストレス（乾燥ストレス）などが挙げられる。
【０００５】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、太陽光が遮断される栽培環境において色素の蓄積量が低下することを説明するための図である。赤色系リーフレタスを露地栽培した場合（図１３（ａ））には、太陽光に含まれる紫外線によってアントシアニンの蓄積が促進される。
【０００６】
一方、グリーンハウス（温室）を用いた施設栽培では、太陽光の一部が遮断され、栽培植物に照射される紫外線の量が減るため、露地栽培に比べてアントシアニンの蓄積量が減少する（図１３（ｂ））。さらに植物工場では、人工照明光を用いて栽培されるため、栽培植物に照射される紫外線はきわめて少ない。そのため、植物工場では、露地栽培に比べてアントシアニンの蓄積量がさらに減少する。
【０００７】
このような問題を解決するために、特許文献１の発明では、波長４００〜５００ｎｍの青色成分を含む光線をサニーレタスに照射して葉中のアントシアニンの合成を促進させている。
【０００８】
なお、特許文献２には、マイナスイオン（１日当たり３×１０３〜５×１０４個／ｃｃ）を照射することにより植物（イチゴ、なす、キュウリなど）の成長を促進する方法が開示されているが、植物の色素の蓄積に関する記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２０４７１８号公報（２００３年７月２２日公開）
【特許文献２】特開平１１−２３９４１８号公報（１９９９年９月７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記特許文献１に記載の構成では、強い青色光の照射により植物の生育が抑制されると考えられる。そのため、栽培期間が長くなるという問題が生じる。また、青色光を発する光源を設ける必要があるとともに、アントシアニンの蓄積を誘導するために特定の期間にのみ青色光を照射する必要があるため手間がかかるという問題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、色素が蓄積されにくい栽培条件下で栽培される植物における色素の蓄積を簡易な方法で促進させることができる色素蓄積促進システム、イオン発生装置および色素蓄積促進方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る色素蓄積促進システムは、上記の課題を解決するために、色素が蓄積されにくい栽培条件下で栽培される植物における色素の蓄積を促進する色素蓄積促進システムであって、上記植物が栽培される空間において正イオンおよび負イオンを発生させるイオン発生装置を含むことを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、イオン発生装置が発生させる正イオンおよび負イオンから活性酸素種である水酸基ラジカルが生じ、この水酸基ラジカルによって植物に酸化ストレスがかかると考えられる。この酸化ストレスによって、二次代謝産物であるポリフェノールの蓄積が誘導される。ポリフェノールは、色素源であり、ポリフェノールの増加により植物が色付く。ポリフェノールの中でも特にアントシアニンの蓄積が顕著であることが本発明の発明者によって確認されている。
【００１４】
正イオンおよび負イオンは、植物の成長に悪影響を及ぼさないことが確認されており、正イオンおよび負イオンの処理条件を厳密に設定する必要は必ずしもない。そのため、簡易な方法で植物において色素の蓄積を促進することができる。
【００１５】
また、正負イオンは、空気中の浮遊菌、浮遊ウイルス等を除菌・不活化する効果も有するため、植物栽培環境の除菌等もできるという付加的な効果も得られる。
【００１６】
また、上記色素蓄積促進システムは、上記イオン発生装置が発生させた正イオンおよび負イオンを拡散させる送風装置をさらに含むことが好ましい。
【００１７】
イオン発生装置が発生させた正イオンおよび負イオンを送風装置からの風により拡散させることによって、複数の植物に均一にイオンを照射することができる。
【００１８】
それゆえ、一部の植物体が必要以上に着色したり、一部の植物体が着色しなかったりするという個体間のばらつきを抑制することができる。
【００１９】
また、上記色素蓄積促進システムは、太陽光に含まれる紫外線の少なくとも一部を遮断する透光部材を透過した光を利用して植物を栽培する植物栽培用構造体の内部に配されてもよい。
【００２０】
また、上記透光部材は、ガラス材を含むものであってもよい。
【００２１】
太陽光が透光部材を透過することにより紫外線の少なくとも一部が遮断される。特に、この遮断効果は透光部材がガラスである場合に大きい。このような植物栽培用構造体で植物を栽培すると、植物に照射される紫外線が少なくなるため、露地栽培に比べて植物に蓄積する色素、特にアントシアニンの量が減少する。
【００２２】
そのため、上記色素蓄積促進システムは、太陽光の一部のみを利用する植物栽培用構造体の内部で栽培される植物の色素を蓄積誘導させるシステムとして好適に利用できる。
【００２３】
また、上記色素蓄積促進システムは、紫外線よりも長い波長を有する照明光を発する照明装置の照明光を利用して植物を栽培する植物栽培用構造体の内部に配されてもよい。
【００２４】
また、上記照明光は、５００ｎｍ以上の波長を有するものであってもよい。
【００２５】
紫外線や青色光よりも長い波長（例えば、５００ｎｍ以上の波長）を有する照明光を発する照明装置の照明光を利用して植物を栽培する場合には、植物の着色を促進する波長成分がほとんどないため、露地栽培に比べて植物に蓄積する色素、特にアントシアニンの量が減少する。
【００２６】
そのため、上記色素蓄積促進システムは、人工照明を利用する植物栽培用構造体の内部で栽培される植物の色素を蓄積誘導させるシステムとして好適に利用できる。
【００２７】
また、上記色素には、ポリフェノール由来の色素が含まれていてもよく、特に、アントシアニン由来の色素が含まれていてもよい。
【００２８】
正イオンおよび負イオンの照射によりポリフェノール、特にアントシアニンの蓄積量が増加することが本発明の発明者によって確認されている。ポリフェノールは、色素源であり、ポリフェノールの蓄積量を増加させることにより植物を着色することができる。
【００２９】
見方を変えれば、正イオンおよび負イオンの照射対象となる植物は、ポリフェノール、特にアントシアニンを多く含み得る植物であることが好ましい。
【００３０】
なお、ポリフェノール由来の色素とは、ポリフェノールそのものであってもよいし、ポリフェノールの前駆体やポリフェノールをもとに生合成された色素であってもよい。また、アントシアニン由来の色素とは、アントシアニンそのものであってもよいし、アントシアニンの前駆体やアントシアニンをもとに生合成された色素であってもよい。
【００３１】
また、上記植物は、赤色色素を蓄積可能な葉菜類であってもよい。
【００３２】
赤色系の葉菜類に正イオンおよび負イオンを照射することにより、赤色色素の蓄積を促進することができる。
【００３３】
また、上記植物の周囲の空間における上記正イオンおよび上記負イオンを含むイオンの平均濃度は、５万個／ｃｍ３以上であることが好ましく、１０万個／ｃｍ３以上であることがより好ましい。
【００３４】
酸化ストレスによる色素の蓄積誘導は、正イオンおよび負イオンの濃度に依存しており、その平均濃度（正イオンの濃度と負イオンの濃度との和）が５万個／ｃｍ３以上であれば、色素の蓄積が顕著に見られる。より顕著に色素を蓄積させるためには、上記平均濃度は、１０万個／ｃｍ３以上であることが好ましい。
【００３５】
なお、上記植物の周囲の空間とは、当該植物が栽培されている植物栽培用構造体の内部における空間全体を意味するものでは必ずしもない。少なくとも、上記植物の周囲の正イオンおよび負イオンの平均濃度が上述の濃度になっていればよい。
【００３６】
また、上記色素蓄積促進システムは、植物を栽培する植物栽培用構造体の内部に配され、上記植物栽培用構造体には、当該植物栽培用構造体の内部の空気を移動させる送風装置が設けられていてもよい。
【００３７】
植物栽培用構造体の内部の空気を移動（特に、循環）させる送風装置が植物栽培用構造体の内部に設けられている場合には、その送風装置を利用して、正イオンおよび負イオンを植物栽培用構造体の内部に均一に拡散させることができる。
【００３８】
また、上記色素蓄積促進システムに含まれるイオン発生装置も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３９】
本発明に係る色素蓄積促進方法は、上記の課題を解決するために、色素が蓄積されにくい栽培条件下で栽培される植物における色素の蓄積を促進する色素蓄積促進方法であって、正イオンおよび負イオンを上記植物に照射するイオン照射工程を含むことを特徴としている。
【００４０】
上記の構成によれば、照射された正イオンおよび負イオンから活性酸素種である水酸基ラジカルが生じ、この水酸基ラジカルによって植物に酸化ストレスがかかると推測される。この酸化ストレスによって、色素（例えば、アントシアニン）の蓄積が誘導される。
【００４１】
正イオンおよび負イオンは、植物の成長に悪影響を及ぼさないことが確認されており、正イオンおよび負イオンの処理条件を厳密に設定する必要は必ずしもない。そのため、簡易な方法で植物において色素の蓄積を誘導することができる。
【００４２】
また、正負イオンは、空気中の浮遊菌、浮遊ウイルス等を除菌・不活化する効果も有するため、植物栽培環境の除菌等もできるという付加的な効果も得られる。
【００４３】
また、上記イオン照射工程は、上記植物の育苗後の栽培期間において連続的に行われてもよい。
【００４４】
正イオンおよび負イオンは、植物の成長に悪影響を及ぼさないため、長期間のイオン照射が可能である。
【００４５】
また、上記イオン照射工程は、赤色色素を蓄積可能な葉菜類に対して行われてもよい。
【００４６】
赤色系の葉菜類に正イオンおよび負イオンを照射することにより、赤色色素の蓄積を促進することができる。
【発明の効果】
【００４７】
以上のように、本発明に係る色素蓄積促進システムは、色素が蓄積されにくい栽培条件下で栽培される植物における色素の蓄積を促進する色素蓄積促進システムであって、上記植物が栽培される空間において正イオンおよび負イオンを発生させるイオン発生装置を含む構成である。
【００４８】
本発明に係る色素蓄積促進方法は、色素が蓄積されにくい栽培条件下で栽培される植物における色素の蓄積を促進する色素蓄積促進方法であって、正イオンおよび負イオンを上記植物に照射するイオン照射工程を含む構成である。
【００４９】
それゆえ簡易な方法で植物において色素の蓄積を促進することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る植物栽培システムの構成を示す図である。
【図２】上記植物栽培システムに含まれるイオン発生装置が備えるイオン発生素子の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は施設栽培における植物栽培システムの作用効果を説明するための図であり、（ｂ）は植物工場における植物栽培システムの作用効果を説明するための図である。
【図４】本発明の別の実施の形態に係る植物栽培システムの構成を示す図である。
【図５】本発明のさらに別の実施の形態に係る植物栽培システムの構成を示す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図７】上記実施例の構成を写真で示す図である。
【図８】上記実施例で用いたイオン発生装置の外観を示す図である。
【図９】（ａ）は２４日間正イオンおよび負イオンで処理したロロロッサの葉の状態を示す図であり、（ｂ）は正イオンおよび負イオンを含まない風で処理した場合のロロロッサの葉の状態を示す図である。
【図１０】正負イオン処理を２７日間行ったロロロッサおよびコントロールのロロロッサの葉における総ポリフェノール含量を示すグラフである。
【図１１】正負イオン処理を２７日間行ったロロロッサおよびコントロールのロロロッサの葉における総アントシアニン含量を示すグラフである。
【図１２】正負イオン処理を２７日間行ったロロロッサおよびコントロールのロロロッサの根を含む植物全体の新鮮重を示すグラフである。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、太陽光が遮断される栽培環境において色素の蓄積量が低下することを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５２】
（植物栽培システム１００の構成）
図１は、本実施の形態の植物栽培システム（色素蓄積促進システム）１００の構成を示す図である。植物栽培システム１００は、植物５０を栽培するとともに、植物５０における色素の蓄積を促進するためのシステムである。図１に示すように植物栽培システム１００は、グリーンハウス（植物栽培用構造体）２０の内部に設けられている。
【００５３】
グリーンハウス２０は、ガラス材、ビニールなどからなる透光部材を有しており、太陽光の成分の一部は透光部材を透過して植物５０に照射され、太陽光の成分（特に、紫外線）の一部は遮断される。この透光部材とは、例えば、グリーンハウス２０がガラス温室である場合、その側面および／または天井のフレーム（窓枠）にはめ込まれたガラス板である。また、グリーンハウス２０が、いわゆるビニールハウスである場合には、ビニールハウスの骨格に張られたビニールである。
【００５４】
グリーンハウス２０は、太陽光の成分の一部を遮断する透光部材を透過した太陽光を利用して植物を栽培する構造体であればよく、その材質、形状および大きさは特に限定されない。
【００５５】
グリーンハウス２０の内部には、植物栽培システム１００を構成するイオン発生装置１、循環扇（送風機）２および、植物５０を栽培するための栽培容器５が設けられている。ただし、本発明において重要なのは、栽培中の植物５０を色付けることであって、栽培することではない。そのため、植物５０を栽培するために必要な部材であっても、植物５０を色付けることに関連していない部材は、本発明を構成する部材として認識される必要はない。例えば、栽培容器５、後述するＬＥＤ７に代表される光源は、本発明の構成要素から除外されてもよい。
【００５６】
イオン発生装置１は、正イオン３および負イオン４を発生させるイオン発生素子１０を含む装置である。イオン発生素子１０の詳細については後述する。なお、以下では、正イオンおよび負イオンを正負イオンと称することもある。
【００５７】
循環扇２は、グリーンハウス２０の内部の空気を循環させるための送風機である。イオン発生装置１が発生させた正イオンおよび負イオンがグリーンハウス２０の内部に拡散するように、イオン発生装置１は、循環扇２の送風口（吹き出し口）の近傍（例えば、前方）に設けられている。それゆえ、循環扇２は、イオン発生装置１が発生させた正イオン３および負イオン４を拡散させる送風装置として機能する。
【００５８】
正イオン３および負イオン４が循環扇２によって拡散されることにより、複数の植物５０に対して均一に正イオン３および負イオン４を照射することができる。
【００５９】
栽培容器５は、培養土または栽培用の固形培地（ウレタン、スポンジなど）を入れるためのプランターであってもよいし、植物５０を保持するとともに水耕栽培用の培養液を貯める水槽であってもよい。
【００６０】
植物５０は、例えば、レタス（レッドファイヤー、ロロロッサなど）、シソなどの赤色系葉菜類であるが、アントシアニン等の色素を蓄積する植物であれば特に限定されない。赤色系葉菜類とは、赤色色素を豊富に蓄積可能な葉菜類を意味する。換言すれば、赤色系葉菜類とは、一般的な露地栽培条件下で赤色色素を豊富に含む葉菜類である。ポリフェノールは植物における色素源であり、アントシアニンはポリフェノールの一種である。そのため、赤色系葉菜類とは、ポリフェノール（特に、アントシアニン）を豊富に含み得る植物であるといえる。
【００６１】
なお、栽培容器５において複数の植物体が栽培されるが、互いに異なる品種の植物を同時に栽培してもよい。
【００６２】
（イオン発生装置１の詳細）
図２は、イオン発生装置１が備えるイオン発生素子１０の構成を示す図である。図２に示すように、イオン発生素子１０は、誘電体１１、誘電電極１２、イオン発生電極１３、リード線１４および高圧パルス駆動回路１５を備えている。
【００６３】
誘電体１１は、イオン発生素子１０の表面に設けられており、この誘電体１１の裏側には誘電電極１２が設けられている。この誘電電極１２と対向するように、誘電体１１の表面にはイオン発生電極１３が設けられている。イオン発生電極１３の形状は網状である必要はなく、針型など公知の形状を有するものであってもよい。さらに、イオンをより効果的に発生させるために、電極パターン形状、エッジ形状および材料等を適宜定めることができる。
【００６４】
誘電電極１２とイオン発生電極１３とは、リード線１４を通じて高圧パルス駆動回路１５に接続されている。高圧パルス駆動回路１５は、イオン発生素子１０の内部に設けられている。
【００６５】
このようなイオン発生素子１０において、誘電電極１２とイオン発生電極１３との間に、正負電圧からなるピーク値が例えば、２．７ｋＶであるパルス電圧を印加することにより、正イオン３および負イオン４が空間に放出される。
【００６６】
上述のイオン発生素子１０の構成は、あくまで一例であり、所望の濃度の正負イオンを発生可能な素子であれば、イオン発生素子１０の構成は特に限定されない。
【００６７】
（植物栽培システム１００の作用効果）
ガラスに代表される透光部材は、太陽光に含まれる、紫外線の少なくとも一部を遮断する。図３（ａ）は、施設栽培における植物栽培システム１００（色素蓄積促進方法）の作用効果を説明するための図である。図３（ａ）に示すように、グリーンハウス２０では、ガラス、ビニールなどからなる透光部材を透過した太陽光を利用して植物５０を栽培する。太陽光が透光部材を透過することにより紫外線の少なくとも一部が遮断される。特に、この遮断効果は透光部材がガラスである場合に大きい。
【００６８】
このようなグリーンハウス２０で植物５０を栽培すると、植物５０に照射される紫外線が少なくなるため、露地栽培に比べて植物５０に蓄積するアントシアニンの量が減少する。すなわち、植物５０は、色素が蓄積されにくい栽培条件下で栽培される（または、既に一定期間栽培された）植物である。
【００６９】
イオン発生装置１をグリーンハウス２０の内部に設け、作動させることにより、イオン発生装置１から放出された正イオン３および負イオン４が、循環扇２から送られる風に乗ってグリーンハウス２０の内部に拡散する。正イオン３は、Ｈ＋（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）を主体とするイオンであり、負イオン４は、Ｏ2−（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）を主体とするイオンである。
【００７０】
これら正イオン３および負イオン４が空気中に同時に存在すると、下記の（１）〜（２）式に示すように化学反応して活性酸素種である水酸基ラジカル（・ＯＨ）が効率的に生成されると考えられる。
【００７１】
Ｈ＋（Ｈ2Ｏ）ｍ＋Ｏ2−（Ｈ２Ｏ）ｎ
→・ＯＨ＋１／２Ｏ２＋（ｍ＋ｎ）Ｈ２Ｏ    （１）
Ｈ＋（Ｈ2Ｏ）ｍ＋Ｈ＋（Ｈ2Ｏ）ｍ’＋Ｏ2−（Ｈ２Ｏ）ｎ＋Ｏ2−（Ｈ２Ｏ）ｎ’
→２・ＯＨ＋Ｏ２＋（ｍ＋ｍ’＋ｎ＋ｎ’）Ｈ2Ｏ    （２）
なお、正イオンのみまたは負イオンのみを空気中に放出した場合には、水酸基ラジカルは顕著には生成されず、正イオンおよび負イオンを同時に放出することで、水分子とクラスターを形成し安定化した正イオンと負イオンとが相互反応し、水酸基ラジカルの生成が顕著になると考えられる。
【００７２】
生成された水酸基ラジカルが植物５０の表面に到達すると、植物５０に酸化ストレスを与え、この酸化ストレスに応答してアントシアニンを代表とするポリフェノールなどの二次代謝産物の合成が誘導されると考えられる。
【００７３】
植物５０の栽培空間における正イオン３および負イオン４の平均濃度は、５万個／ｃｍ３以上であることが好ましく、１０万個／ｃｍ３以上であることがより好ましい。酸化ストレスによる色素の蓄積誘導は、正イオン３および負イオン４の濃度に依存しており、その平均濃度が５万個／ｃｍ３以上であれば、色素の蓄積が顕著に見られる。より顕著に色素を蓄積させるためには、正イオン３および負イオン４の平均濃度は、１０万個／ｃｍ３以上であることが好ましい。
【００７４】
なお、正負イオンは、複数の植物個体に均一に照射されることが好ましいが、植物５０の栽培空間の全てにおいて均一に正負イオンが分散している必要は必ずしもない。上述の正負イオン濃度は、個々の植物５０の周囲における好ましい濃度である。
【００７５】
また、正イオンおよび負イオンの濃度とは、正イオンの濃度と負イオンの濃度との和である。
【００７６】
現在市販されているプラズマクラスター（シャープ社製）のうち、高濃度の正負イオンを放出するものは、人間の居住空間に約２万５０００個／ｃｍ３の正負イオンを放出する。それゆえ、植物５０に照射される正負イオンの濃度は、菌またはウイルスの除菌・不活化等を目的として人間の居住空間に放出される正負イオンの濃度よりも高いものである。
【００７７】
正負イオンは、植物５０の生育を阻害しないため、育苗後の栽培期間を通じて正負イオンを照射することができる。すなわち、育苗後の植物５０に対して、特に照射時間帯または照射期間を設定せずに連続的に照射してもよい。そのため、正負イオンの照射時間帯および照射期間を細かく設定する必要はない。
【００７８】
また、正負イオンは、空気中の浮遊菌、浮遊ウイルス等を除菌・不活化する効果も有するため、植物栽培環境の除菌等もできるという付加的な効果も得られる。
【００７９】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図３〜４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。本発明の植物栽培システム（色素蓄積促進システム）は、紫外線を含まない人工照明を利用して植物を栽培する植物工場（人工気象室）の内部に配されてもよい。本実施形態では、照明装置の照明光を利用して植物を栽培する植物工場（植物栽培用構造体）２１の内部に配される植物栽培システム１１０について説明する。
【００８０】
図４は、植物栽培システム１１０の構成を示す図である。図４に示すように、植物栽培システム１１０では、イオン発生装置１は、エアコン（空気調節装置、送風装置）６の内部に配されている。エアコン６は、植物工場２１の内部の温度を調節するとともに、植物工場２１の内部の空気を循環（移動）させる送風装置である。
【００８１】
正イオン３および負イオン４は、エアコン６の送風口から、温度調整された空気とともに植物工場２１の内部空間に放出され、拡散される。それゆえ、エアコン６は、イオン発生装置１が発生させた正イオン３および負イオン４を拡散させる送風装置として機能する。
【００８２】
植物工場２１には、照明装置（光源）としてＬＥＤ（発光ダイオード）７が設けられている。このＬＥＤ７は、栽培容器５の上方に配されており、紫外線よりも長い波長を有する照明光を出射するものであり、より具体的には、５００ｎｍ以上の波長を有する赤色の照明光を出射する。赤色光は、葉緑素（クロロフィル）による吸収効率が高く、光合成が促進されることから、近年では赤色ＬＥＤを用いたレタスの栽培が行われている。
【００８３】
ただし、植物工場２１で利用される照明装置は、赤色照明に限定されず、白色照明光を出射するものであってもよく、波長範囲は特に限定されない。また、植物工場２１の照明装置は、ＬＥＤに限定されず、蛍光灯、ハロゲンランプ等、公知の光源を用いてもよい。
【００８４】
（植物栽培システム１１０の作用効果）
図３（ｂ）は、植物工場における植物栽培システム１１０の作用効果を説明するための図である。上述のように、植物工場内で植物を栽培する場合にも、紫外線の不足等により植物の葉における色素（特にアントシアニン）の蓄積が起こりにくいという問題が生じる。
【００８５】
そこで、植物栽培システム１１０を植物工場２１の内部で稼動させることによりこの問題を解決できる。すなわち、イオン発生装置１から放出される正負イオンによって、植物５０における色素の蓄積を促進することができる。
【００８６】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施形態について図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、植物工場２１の内部に配される植物栽培システム１２０について説明する。
【００８７】
図５は、植物栽培システム１２０の構成を示す図である。図４に示すように、植物栽培システム１２０では、イオン発生装置１は、エアコン６とは別の装置として設けられている。イオン発生装置１は、植物工場２１の床に配置されており、植物工場２１の天井に向けて（より正確には、斜め上方に）正イオン３および負イオン４を放出する。そのために、イオン発生装置１の内部に送風装置（不図示）が設けられている。
【００８８】
正イオン３および負イオン４が植物５０に直接照射されることは好ましくないため、植物工場２１の内部空間に均等に正イオン３および負イオン４が拡散するようにイオン発生装置１のイオン吹き出し口の向きが調整されている。
【００８９】
植物栽培システム１２０では、既存の植物工場および栽培施設をそのまま利用することができ、初期投資費用を軽減できる。
【００９０】
なお、植物栽培用構造体であるグリーンハウス２０および植物工場２１を本発明の構成要素として捉える必要はない。また、グリーンハウス２０または植物工場２１の内部において、植物５０の周囲の正負イオン濃度を高めるために、植物５０の周囲に閉鎖空間を形成する構造体を設け、イオン発生装置１から当該構造体の内部に正負イオンを送り込んでもよい。
【実施例】
【００９１】
本発明の一実施例について図６〜図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。ここでは、プラスティックボックス（植物栽培用構造体）３０を用いて閉鎖的空間を形成し、植物５０として赤色系レタス（ロロロッサ）の栽培を行った例について説明する。
【００９２】
（実験条件）
図６（ａ）および（ｂ）は、本実施例の構成を示す図である。図６（ａ）は、上方から見た場合の実施例の構成を示す図であり、図６（ｂ）は、側方から見た場合の実施例の構成を示す図である。図７は、本実施例の構成を写真で示す図である。
【００９３】
ロロロッサの種子をウレタンキューブには種し、白色蛍光灯を１１０μｍｏｌ／ｍ２／ｓの照射強度で、明期１６時間、暗期８時間の周期で点灯させて１０日間育苗した。そのときの気温は、明期では２５℃であり、暗期では１５℃である。
【００９４】
上述の条件で１０日間育苗した赤色系レタスの苗を、栽培容器５としてのプラスティックタッパーの上に直接載置し、培養液を給肥した。培養液として、大塚ハウスＡ処方の１／２単位を用いた。
【００９５】
光源として白色蛍光灯を用いており、白色蛍光灯は、プラスティックボックス３０の上方に配されている。光量は、１１０μｍｏｌ／ｍ２／ｓであり、光の波長は、約４００〜７００ｎｍである。明期１６時間、暗期８時間の周期で蛍光灯を点灯させた。
【００９６】
プラスティックボックス３０内の温度は、明期では２５℃であり、暗期では１５℃である。また、プラスティックボックス３０内の湿度は約１００％である。
【００９７】
図８は、本実施例で用いたイオン発生装置１の外観を示す図である。本実施例では、プラズマクラスターイオン発生器ＩＧ−Ｂ２０（シャープ社製）を用いた。イオン発生装置１は、プラスティックボックス３０の内部に、イオン吹き出し口を斜め上方に向けて、正イオン３および負イオン４を含む風が直接植物５０に照射されないように配置されている。このイオン発生装置１は、その内部に送風装置が設けられているものである。
【００９８】
正負イオン処理中は、プラスティックボックス３０を密閉しており、プラスティックボックス３０内の正イオンおよび負イオンの総濃度は、約１２８０００個／ｃｍ３である。イオン発生装置１は、育苗後の正負イオン処理期間中は常時作動させ、正イオンおよび負イオンの濃度を一定に維持した（イオン照射工程）。
【００９９】
なお、正負イオン濃度の測定には、市販のイオンカウンター（例えば、明興産業株式会社製イオンカウンターＮＫＭＨ−１０３）を用い、１ｃｍ３／Ｖ・ｓ以上の移動度を有するイオンを測定対象としている。そのとき、正イオンおよび負イオンの濃度をそれぞれ測定している。正イオンおよび負イオンは、ほぼ等量発生する。上述の濃度は、正イオンの濃度と負イオンの濃度との和である。
【０１００】
また、正負イオンを発生しないように改造したイオン発生装置を用いて、正負イオンを含まない風をロロロッサにあてた実験系をコントロールとして用意した。正負イオン以外の条件は、上述の条件と同一にした。
【０１０１】
（実験結果）
上述の条件で２４日間、ロロロッサを正負イオン処理した。図９（ａ）は２４日間正負イオンで処理したロロロッサの葉の状態を示す図であり、図９（ｂ）は正負イオンを含まない風で処理した場合のロロロッサの葉の状態を示す図である。
【０１０２】
図９（ａ）および（ｂ）の比較から分かるように、正負イオンで処理した場合には、葉において顕著に赤色の着色が認められたが、風コントロールでは着色はほとんど認められなかった。
【０１０３】
図１０は、正負イオン処理を２７日間行ったロロロッサおよびコントロールのロロロッサの葉における総ポリフェノール含量を示すグラフである。総ポリフェノール含量の測定には、ロロロッサの葉の先端部を用いた。総ポリフェノール含量の測定は、Folin-Denis法（植物環境工学（２００９）２１；５１−５８）に準じた方法で行った。
【０１０４】
図１０に示すように、正負イオン処理した場合には、風コントロールと比べて総ポリフェノール含量が約２倍に増加していた。栽培期間中の継続的な正負イオン処理により、栽培後期にロロロッサの葉で赤色の着色が生じたのは、植物の赤色色素源であるポリフェノールの蓄積量の増加によるものと考えられる。
【０１０５】
図１１は、正負イオン処理を２７日間行ったロロロッサおよびコントロールのロロロッサの葉における総アントシアニン含量を示すグラフである。総アントシアニン含量の測定には、ロロロッサの葉の先端部を用いた。総アントシアニン含量の測定は、Lee & Francis法（植物環境工学（２００９）２１；５１−５８）に準じた方法で行った。
【０１０６】
図１１に示すように、正負イオン処理した場合には、風コントロールと比べて総アントシアニン含量が約６倍に増加していた。栽培期間中の継続的な正負イオン処理により、栽培後期にロロロッサの葉で赤色の着色が生じたのは、ポリフェノールの一種であるアントシアニンの蓄積量の増加によるものと考えられる。
【０１０７】
図１２は、正負イオン処理を２７日間行ったロロロッサおよび風コントロールのロロロッサの根を含む植物全体の新鮮重を示すグラフである。図１２に示すように、正負イオン処理を施したロロロッサと風コントロールのロロロッサとでは、新鮮重に有意な差は認められなかった。
【０１０８】
このことから、栽培期間中の継続的な正負イオン処理による栽培後期でのロロロッサの葉におけるポリフェノールの蓄積は、植物の生育に顕著な影響を及ぼさないことが明らかとなった。この結果から、正負イオンを処理することで生育に顕著な影響を与えずにポリフェノール（特にアントシアニン）量を増加させることが可能であることが明らかとなった。
【０１０９】
なお、赤色の着色は、正負イオン処理後２０日前後、すなわち栽培後期から認められ始めた。この事実から、正負イオン処理によって誘導される色素の蓄積は、比較的穏やかなものであることが分かる。そのため、正負イオン処理が植物の生育に与える影響がほとんどないと考えられる。
【０１１０】
（効果）
青色光照射、低温処理、塩ストレス処理、渇水処理など、正負イオン処理以外のストレス処理によってもアントシアニンが誘導されると考えられるが、これらの処理は、植物の生育に悪影響を及ぼす可能性が高い。さらには、処理時間または処理濃度を誤れば、植物を枯らせてしまう可能性もある。
【０１１１】
これに対して、正負イオン処理は、植物の生育に与える影響はほとんどなく、処理時間および処理濃度を厳密に管理する必要もない。そのため、簡易な処理で植物に色素を蓄積させることができる。
【０１１２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１３】
例えば、太陽光と人工照明とを併用する栽培施設において上述の植物栽培システムを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、既存および新規の植物工場および栽培施設の内部で栽培される植物において色素の蓄積を促進する装置、システムおよび方法として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  イオン発生装置
２  循環扇（送風装置）
３  正イオン
４  負イオン
６  エアコン
７  ＬＥＤ
２０  グリーンハウス（植物栽培用構造体）
２１  植物工場（植物栽培用構造体）
３０  プラスティックボックス（植物栽培用構造体）
５０  植物
１００  植物栽培システム（色素蓄積促進システム）
１１０  植物栽培システム（色素蓄積促進システム）
１２０  植物栽培システム（色素蓄積促進システム）
【図１】
2012135288.tif 000003
【図２】
2012135288.tif 000004
【図３】
2012135288.tif 000005
【図４】
2012135288.tif 000006
【図５】
2012135288.tif 000007
【図６】
2012135288.tif 000008
【図１０】
2012135288.tif 000009
【図１１】
2012135288.tif 000010
【図１２】
2012135288.tif 000011
【図１３】
2012135288.tif 000012
【図７】
2012135288.tif 000013
【図８】
2012135288.tif 000014
【図９】
2012135288.tif 000015