植物⼯場における⾼付加価値植物の⽣産技術開発
研究期間：2004〜2024年

研究背景・⽬的
1. 概要
閉鎖空間における⼈⼯環境下において露地栽培では実現不可能な⾼付加価値植物の⽣産に必要な技術を開発しています。開発項⽬は環境制御技術および⽣体計測技術です。対象品種は葉菜および薬⽤植物です。
各種センサーからの⽣体情報を基に植物栽培に最適な環境制御を⾏うSpeaking Plant Approachを実践することを⽬標としています。

2. 新規性品質の指標として植物の概観だけではなく含有成分に着⽬し、薬⽤植物に含まれる薬効成分含量の増⼤と葉菜中の硝酸イオン濃度の低減を⽬指しています。内容成分濃度の新たな検出法として、近⾚外線分光法および光散乱画像計測法を使⽤した⾮破壊計測法を開発しています。トランスクリプトーム解析を実施し、⽣産植物の環境応答を詳細に解析しています。Speaking Plant Approachを実現すべく植物に必要な環境を適時与える次世代型植物⼯場の基盤技術とする予定です。

実験概要

⽩花蛇⾆草の栽培

結果と考察

サフランの栽培図1 ⼈⼯気象器内における薬⽤植物栽培

ハイパースペクトル画像撮影システム

ホウレンソウの硝酸イオン濃度分布計測例

図２ 葉⾯内硝酸イオン濃度分布計測

図３ レタス個体の近⾚外スペクトル測定

図４ 光散乱画像撮影装置

2024年現在、薬⽤植物の栽培研究を主に進めています（図１）。当研究室は2009年の植物⼯場第3次ブームの時代に野菜ではなく薬⽤植物の⽣産を提唱した数少ない研究機関です。現在では薬⽤植物を⽣産品種として研究する機関が増えてきました。野菜内硝酸イオン濃度の⾮破壊計測は葉内の1点、葉⾯全体および個体全体の3種のスケールで測定する⼿法を開発しました。葉⾯全体の濃度分布はハイパースペクトルカメラにより（図２）、他の2通りの測定は汎⽤の近⾚外分光計を使⽤します。
個体全体の測定では栽培期間中の連続測定を⾏いました（図３）。光散乱画像計測法は近⾚外線分光法では困難な球根内のデンプン濃度計測に適⽤しており、精度の⾼い⾮破壊計測を実現しました（図４）。最近ではサフラン⼦球のシンク強度を近⾚外線分光法によって⾮破壊計測し、その結果に応じて環境制御を実施する、 Speaking Plant
Approachの実践に挑戦しています。
植物⼯場は国策であるスマートフードチェーンに組み込まれ、バリューチェーンを構成する要素として認識されるようになっています。社会全体にデジタルトランスフォーメーションやグリーントランスフォーメーションが求められ、植物⼯場も持続可能なマーケットイン型の⽣産に対応することが求めれています。将来得られる研究成果は社会の要請に応える内容であり、国策の実現に貢献すると考えます。

神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 ⽣物⽣産情報⼯学研究室
伊藤 博通 連絡先：hitoh@kobe-u.ac.jp

発表論⽂
1. 伊藤博通， 「本学会のパラダイムと学術⽤語」（第⼗⼆回）植物⼯場技術の鍵となる植物⽣体計測，植物環境⼯学，34(4)，175-179，2022.
2. 伊藤博通， Speaking Plant Approach と⾮破壊計測，植物環境⼯学，32(2)，97-107，2020.
3. R. NATSUHARA, Y. UNO, S. KUROKI, N, KAJIKAWA, K. UMABA, K. ZAKO, T. NISHIMURA, H. ITOH,Development of a Non-destructive Starch Concentration Measurement Technique in Saffron(Crocus sativus L.) Corms Using Light Scattering Image Snalysis, Environmental Control in Biology,
58 (4), 105-113, 2020.
4. C. HANAWA, Y. UNO, S. KUROKI, K. HIGASHIUCHI, M. SHIBATA, T. MATSUI, C. W. WONG, P. C.
LEUNG, C. B. LAU, H. ITOH, Effect of Air Temperature during Light and Dark Periods on the IridoidGlycoside Content of Hedyotis diffusa, Environmental Control in Biology, 56 (2), 73-79, 2018.
5. N. KAJIKAWA, Y. UNO, S. KUROKI, S. MIYAGAWA, Y. YAMASHITA, Y. HAMAGUCHI, Y. UEDA, M.
KOBAYASHI, K. KAJI, H. ITOH, Effect of Far-red Light on Saffron (Crocus sativus L.) Growth andCrocin Yields, Environmental Control in Biology, 56 (2), 51-57, 2018.
6. K. Higashiuchi, Y. Uno, S. Kuroki, M. Hisano, T. Mori, C. W. Wong, P. C. Leung, C. B. Lau, H. Itoh,
Effect of Light Intensity and Light/Dark Period on Iridoids in Hedyotis diffusa, Environmental
Control in Biology, 54(2), 109-116, 2016.
7. H. Itoh, K. Nomura, N. Shiraishi, Y. Uno, S. Kuroki, K. Ayata，Continuous Measurement of Nitrate
Concentration in Whole Lettuce Plant by Visible-near-infrared Spectroscopy. Environmental
Control in Biology, 53(4), 205-215, 2015.
8. 宮川沙千，伊藤博通，宇野雄⼀，⿊⽊信⼀郎，宮地⼤樹，北秋広徳，植⽥賴親，⼩林眞⼟，鍛治研⼀，芽の数と気温がサフラン⼦球⽣産とクロシン総量に及ぼす影響， 植物環境⼯学，27(4)，204-212，2015
9. 伊藤博通, 友⽥⼩百合, ⼋⽥朋⼦, ⽩⽯⻫聖, 宇野雄⼀，ホウレンソウカルスの硝酸イオン濃度推定のためのハイパースペクトルイメージングシステムの開発，植物環境⼯学，24 (4), 233-243,2012.
10. H. Itoh, H. Tomita, Y. Uno, N. Shiraishi, Development of Method for Non-destructive
Measurement of Nitrate Concentration in Vegetable Leaves by Near-infrared Spectroscopy,
Reprints of the 18th IFAC World Congress, CD-ROM(６⾴), 2011.
11. H.Itoh, S. Kanda, H. Matsuura, N. Shiraishi, K. Sakai, A. Sasao, Measurement of Nitrate
Concentration Distribution in Vegetables by NearInfrared Hyperspectral Imaging, Environment
Control in Biology, 48(2), 31-43, 2010.
12. 松本拓也，伊藤博通，⽩居祐希，⽩⽯⻫聖，宇野雄⼀, 光質がレタス成⻑ と野菜中硝酸イオン濃度に及ぼす影響，植物環境⼯学，22 (3)，140-147, 2010.
学会発表
1. K. Muranaka, Y. Uno, S. Kuroki, S. Nakajima, T. Nishimura, H. Uoda, C. Tagami, R. Natsuhara, H.
Kobayashi, H. Itoh, Transcriptome Analysis of the Effect of Changes in Air Temperature on
Daughter Corms Development of Saffron, Proceedings of CIGR The XX CIGR World Congress
2022, 2022.
2. N. Morimoto, Y. Uno, S. Kuroki, S. Nakajima, T. Matsui, Y. Kuritani, T. Nishizima, H. Itoh, Nondestructive and Non-contact Measurement of Plant Growth of Hedyotis diffusa by Image Analysis,Proceedings of CIGR The XX CIGR World Congress 2022, 2022.
研究費（ JSPS科研費）
1. 気温と光量⼦束密度を⼊⼒とするサフラン⼦球シンク強度のシステム同定（2024〜2026年度）
2. スピーキングプラントアプローチによるサフラン⼦球の⽣育制御法解明（2021〜2023年度）
3. オミックス解析を援⽤したサフラン薬効成分の⽣合成促進のための⽣育制御法解明（20182020）
4.葉⾯内硝酸濃度分布計測法を援⽤した硝酸還元酵素活性を誘導するシグナル伝達物質同定 (20092011)