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浦上財団研究報告書

Vol.31（2024）＜令和 2 年度助成＞

完全人工栽培による水ワサビ栽培体系の構築
一家

崇志（静岡大学 学術院農学領域 応用生命科学科 植物機能生理学研究室）

ワサビはアブラナ科に属する日本在来の作物であ完全人工型のワサビ栽培システムの構築を目指し、る。細胞内部には、ワサビ特融の品質成分で辛み成室内での実証試験を通じた問題点・改良点の精査と、分でもあるグリコシノレートを多く蓄積している。

ワサビ品質に及ぼす影響を明らかにするとともに、多くのワサビ研究は、これら辛み成分の機能性（抗これらの試験を通じて、水質とワサビ品質との関連酸化能力）などの健康面に関するものがほとんどで性や、現在は存在していないワサビ用の肥料の開発あり、ワサビ自体の植物学的な研究や、安定生産をや新規栽培体系の確立を試みた。

目指した栽培学的な研究は少なく、作物学的な知見もほとんどない。静岡県はワサビ栽培面積並びに産1．材料および方法出額が日本一を誇り、環境および地形的にも水ワサビの栽培に適している。一般的な知見として、良質

1-1．完全人工栽培法によるワサビ栽培

な水ワサビ栽培には年間通した一定量の水量、最適

静岡県浜松市新清掃工場天竜事務所内の屋内施設

な水温（12 ～ 13℃）、溶存酸素濃度（9.5 ppm 以上）内に、人工栽培装置を設置した（Fig. 1A）。ワサビが必要であることが知られている。また、水ワサビの完全人工栽培は、スイコー株式会社より市販され栽培では肥料等を必要とせず、上述したように大量ている農業用・土木用に設計された角型開放容器との水のみで栽培されている。つまり、地域間で見ら大型ポリタンク容器を加工し、これを単管パイプでれる栽培適用可能な品種、生育並びに品質といった形成した足場へ設置した。栽培に用いる光源は LED

多様性の一要因には、水質の違いによる影響が考えとし、栽培用水は静岡県浜松市の天竜川に由来するられている。しかしながら、ワサビの養分吸収特性地下水（井戸水）をポンプによりくみ上げて用いた。

やその他詳細な水質とワサビの生育や品質との関連

なお、この地下水の年間平均水温は 20℃以下であ性については明確な根拠がなく、栽培適用可能な品るが、夏場の温度上昇を制御するために、ヒートポ種情報や栽培のノウハウのほとんどが生産者の経験ンプ式の熱交換器を念のため設置し、常に 20℃以に基づいているのが現状である。さらに深刻な問題下となるように制御した。水量は 10 L/min とし、として、現在の地沢式や畳石式といった伝統的な水完全な室内で栽培を行った。容器に充填する砂（作ワサビの栽培体系の維持には莫大なコストがかか土）については、水ワサビ栽培に度々用いられていり、新規就農者が参入するハードルが高いことである天竜川上流の砂壌土を Control とし、ここにケイる。また、近年の大型台風の襲来により、多くのワ酸質 Slag（DM ケイカル）を体積比で 50％混合したサビ田が土石流により破壊され、莫大な修繕費が拠Slag 区とした。さらに、ワサビのミネラル吸収能力出できずに廃業に追い込まれるなど、現在のワサビを明らかにするため、栽培に用いる作土に天竜川上流生産は危機に瀕している。そのため、栽培の効率化・の砂壌土を用いて用水タンク中で Slag を通水させた

省力化や将来的な植物工場での栽培を見据えた、新Slag-water 区の計 3 処理区で試験を実施した（Fig. 1B）。

しい栽培体系の確立が望まれている。本研究では、日本国内で主に栽培されているワサビには多数の品

完全人工栽培による水ワサビ栽培体系の構築

Fig. 169

人工栽培ワサビ栽培システム。A は栽培風景、B はシステム概要を示す。

種が存在するが、本試験では圃場栽培では 1 年程度

1-2．ミネラル吸収能力の解明で十分な生育が見込まれる青系ワサビ品種の「鬼緑」

ミネラル吸収量（イオノーム）は以下の通り定量

幼苗を 2020 年 11 月に移植し、2022 年 1 月に収穫した。乾燥粉末試料 20 mg を酸分解用チューブ（15後、生育量を測定した。

mL 容 DigiTUBE, SCP SCIENCE）に秤量し、湿式灰化による前処理を行った。60％硝酸 2 mL を添加後、

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ヒートブロックを用いて 110℃下で 2 時間反応させ2019）を使用して実行した。イオノーム変動は主成た。放冷後、60％過塩素酸 2 mL を添加し、ヒート分分析（Principal component analysis ; PCA）によブロックを用いて 110℃下で 2 時間反応させた。放り評価した。PCA は R の prcomp 関数を使用して実行

冷後、超純水を用いて 10 mL に定容した後、定量用し、主成分スコアと Biplot は R パッケージ ggplot2

ろ紙を用いて前処理溶液をろ過し、ろ液を分析に供（Wickham, 2008）、cowplot（Wilke, 2018）、factoextra

した。無機元素含量類の分析は ICP 発光分光分析装

（Kassambara and Mundt, 2020）、および factoMineR

置（iCAP 7400, Thermo Fisher Scientific）を用いて（Husson et al., 2020）を使用してプロットした。

行い、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Na、Al、Cr の合計 13 種類を定量した。

1-3．AITC 含量の測定

2．結果および考察
我々の研究グループでは、ワサビ水耕栽培系につアリルイソチオシアネート（AITC）の定量分析は、いてスモール～ミドルスケールで確立済みで、栄養

静 岡 県 環 境 衛 生 科 学 研 究 所 の 研 究 報 告（ 竹 下 ら、条件と生育量といった関係性について評価してきた。

2016）を参考にガスクロマトグラフ質量分析計（GC/一連の栽培試験により、人工栽培においては水温制MS）（Agilent Technologies 7890A GC system,

御が重要であり、さらに、栽培土壌にケイ酸質肥料

Agilent Technologies ; JMS-T100GCv, 日本電子株式（ケイ酸カルシウム）を混合することで生育が向上会社）により分析した。カラムは InertCap Pure WAXする予備的な知見を得ているが、その効果の確証は（30 m × 0.25 mm internal diameter, 0.25 µm filmない。そこで本研究では、チラーを用いた栽培用水thickness ; ジーエルサイエンス株式会社）を用い、温度の徹底管理を実施し、栽培作土としてケイ酸質キャリアガスはヘリウムを用いた（流量 1 mL/min）。

資材であるスラグの混合またはスラグを通水させた注入口温度は 240℃とし、カラム温度プログラムは栽培用水による生育への影響を調査した。その結果、下記の通りとした ; 40℃（4 分保持）
、5℃ /min で栽培用水の温度管理により夏場においてもワサビ個100℃まで昇温、20℃ /min で 240℃まで昇温（8体の衰弱容態もなく、全ての処理区において順調な分保持）。スプリット比は 100：1 とし、イオン化は生育が確認できた（Fig. 1A、2）。また、Slag 区またEI ポジティブモードで行った。化合物の推定はトリ

は Slag-water 区において有意な生育量の増加がみらデカンおよび AITC（Sigma-Alderich）の各標準物質れた。との保持時間および質量スペクトルライブラリ

次に、2019 年 1 〜 3 月に静岡県内の青系ワサビ栽（NIST）との比較により行い、トータルイオンクロ培地域より入手した水ワサビ「鬼緑（または青系品マトグラムのピーク面積比から AITC 量を算出した。

種）」の品質成分値を基に、今回人工栽培したワサビ個体のミネラルと AITC 含量につて比較解析を行った。

1-4． 人 工 栽 培 ワ サ ビ と 路 地 栽 培 ワ サ ビ の 比較解析

まず、イオノーム情報に基づく PCA により、栽培地および処理区を反映した相関が確認された（Fig. 3）。

人工栽培ワサビの特性を明らかにするために、静また、Biplot 解析によりミネラル蓄積に顕著な差異

岡県内の青系ワサビ栽培地域（静岡市宇東木地域、がみられた。特に、Slag 処理により Fe や Mn など微伊豆市天城湯ヶ島地域）を対象に、路地栽培の水ワ量元素の蓄積が顕著であった。これは、Slag 資材にサビと人工栽培ワサビとの品質成分を比較した。な含まれる微量金属の溶出に起因すると示唆された。

お、露地栽培ワサビのデータについては、以前より

また、根茎の AITC 含量を比較したところ、人工栽培我々が保持している分析値を用いて検証した。デー

ワサビでは露地栽培ワサビの 1/6 程度しかなかった

タ 処 理 お よ び 統 計 解 析 は、R 3.6.1（R Core Team,（Fig. 4）。AITC は根茎の肥大により根茎に蓄積され、

完全人工栽培による水ワサビ栽培体系の構築

Fig. 2

Fig. 3

人工栽培ワサビの生育量。異なる字形間に有意差あり（n = 5、Tukey’s test, P < 0.05）。

露地栽培並びに人工栽培ワサビの葉（上段）または根茎（下段）における i イオノームの PCA 相関および Biplot 解析（n = 5）。

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さらに、ワサビの人工栽培に関する技術開発についても数例しか報告がない。今回、完全人工型のワサビ栽培試験を実施し、人工栽培に関するノウハウを育成することができた。また、人工栽培ワサビと静岡県内のワサビ田に生育する露地栽培ワサビの生育状況と品質成分特性との比較により、人工ワサビの養分吸収特性に関する基礎的知見を得ることができた。栽培期間に対する生育量については、露地栽培と比較すると極めて小さかったが、これは栽培用水中の肥料成分が露地環境と比較して圧倒的に少なかったことが要因と考えられる。そのため、人工栽培においては水中での溶出挙動を制御可能な低環境負荷型の水ワサビ専用肥料の利用・開発する課題がFig. 4

露地栽培並びに人工栽培ワサビにおける AITC 含量の差異（n = 5）。

みえた。生育量今回確認できた Slag 処理による効果の生理学的機構の詳細は不明であるが、本研究成果また、その蓄積量は古い器官ほど高い。人工栽培ワを応用することで、今後の人工ワサビ栽培の実現がサビの根茎サイズは生育スピードの違いに起因して期待できる。

小さく、比較的若い組織であることからも、本結果は妥当と判断した。

謝辞

現状の水ワサビ栽培では、栽培環境に適した（適本研究の遂行にあたり、研究助成を賜りました公

用可能な）情報のほとんどが生産者の経験に基づい益財団法人 浦上食品・食文化振興財団に厚く御礼をており、水ワサビの栽培生理的な研究例も少ない。

申し上げます。

Development of a completely artificial wasabi cultivation system

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Development of a completely artificial wasabi cultivation system
Takashi IKKA
College of Agriculture, Academic Institute, Shizuoka University

Wasabi (Wasabia japonica (Miq.) Matsum.) is a perennial plant that is native
to Japan and has been cultivated in Japan for more than a thousand years. Our
research group has already established small- to mid-scale hydroponic
cultivation systems for wasabi, and has evaluated the relationship between
nutritional conditions and growth. Preliminary findings from some cultivation
tests indicate that water temperature is important in artificial cultivation andthat mixing siliceous fertilizer in the growing soil improves growth. However,there is no evidence regarding the effect on growth. In this study, we attempted
art ificial cult ivat ion by manag i ng wat e r t e mp e r at ur e and mi x i ng sl ag , asiliceous material, into the growing soil. We observed stable wasabi growth for
all treatments, w ith no apparent weakness even through the summer, bycontrolling the water temperature. In the Slag and Slag-water treatments, there
was a significant increase in vegetative growth. A comparative analysis of themineral and AITC contents of artificial wasabi plants was performed based on
the chemical composition of the wasabi (cv., Onimidori) grown in Shizuoka
Prefecture, Japan. PCA based on ionomic informat ion indicated that thecorrelation reflected the cultivation sites and treatments. A biplot analysis
revealed significant differences in mineral accumulation. In particular, theaccumulation of minor elements such as Fe and Mn was remarkably higher with
Slag treatment. The AITC content of the rhizomes indicated that artificial
wasabi had a content of around 20% compared to field-grown wasabi. By
applying our findings, it will be possible to achieve artificial wasabi cultivationin the future.