植物收获生物量的管理方法以及管理系统

申请号 CN201280052993.6 申请日 2012-10-30 公开(公告)号 CN103889211A 公开(公告)日 2014-06-25
申请人 独立行政法人科学技术振兴机构; 发明人 小川健一;
摘要 本 发明 提供一种 收获 时 生物 量的管理方法,其包括如下的工序,即,测定 植物 中的 脂肪酸 的含量,取得亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例,基于所取得的亚麻酸的比例来推定植物的收获时生物量。
权利要求

1.一种植物收获生物量的管理方法,其包括:
测定植物中的脂肪酸的含量的测定工序、
取得亚麻酸相对于测定出的总脂肪酸量的比例的取得工序、
基于所取得的亚麻酸的比例来推定植物的收获时生物量的推定工序。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,
所述测定工序在植物的花芽形成的时期或其以前进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,
在所述测定工序的前后维持收获时生物量被管理的植物的生长。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法,其中,
非破坏地进行所述测定工序。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法,其中,
通过利用光谱学的方法分析来自所述植物的反射光或透过光中所包含的近红外光来进行所述测定工序。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法,其还包括生物量的调整工序,其基于所述推定工序中推定出的收获时生物量,进行用于使植物的收获时生物量接近目标值的处置。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,
通过向植物供给生物量的调节剂来进行所述调整工序。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,
所述调节剂含有谷胱甘肽。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法,其中,
所述收获时生物量是植物的总结果量、或收获时植物的地上部总生物量。
10.一种管理植物的收获时生物量的系统,其具备:
用于测定植物中的脂肪酸的含量的测定单元、
取得亚麻酸相对于测定出的全部脂肪酸的比例的取得单元、
基于所算出的亚麻酸的比例来推定植物的收获时生物量的推定单元。
11.根据权利要求10所述的系统,其还具备诊断单元,其基于利用推定单元推定出的植物的收获时生物量,诊断用于使植物的收获时生物量接近目标值的处置。

说明书全文

植物收获生物量的管理方法以及管理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及基于植物中的亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例来管理植物的收获时生物量的方法、以及进行管理的系统。

背景技术

[0002] 植物不仅可以用作粮食用途,例如还可以用作观赏用途、燃料用途、或者纸及药品等工业材料用途等,与人类密切相关。调整·判断植物的发芽、生长、以及开花的时期,对于预测观赏用的花草、以及粮食用的蔬菜等的收获来说非常重要。另外,为了控制果树等的收获量,预测出果木结果多的年份(大年)是不可缺少的。
[0003] 一般来说,从经验上已知,农作物及果实的收获量很大程度上受天气因素等的左右。普遍认为天气因素与开花·结果量之间存在关联,在实际中以该相关关系为基础,对植物的生长状态进行着各种各样的预测。但是该预测的精度原本就不充分,而且无法充分地应对以近年来的异常天气为代表的气候变动,因而植物的生长状态的预测逐渐变得困难起来。
[0004] 基于上述的情况,迫切要求弄清与基于天气因素等的方法相比可以更加直接地反映植物的结果量等收获时生物量的因子并且开发出其利用方法。
[0005] 本发明人等制成拟南芥的突变体,利用小川等人的方法(非专利文献1)定性地检测了活性量,筛选出活性氧量比野生型多的个体。查明这些突变体在长日照并且低照度条件下比野生型先开花,如果活性氧过多,则植物会有早开花的趋势。另外,分析了该突变体,结果弄清,突变体的致病基因是亚麻酸合成酶(专利文献1)。亚麻酸是植物中所含的脂肪酸的一种。
[0006] 另外,本发明人等查明,作为植物开花的控制机制,除了与以往所认为的基于开花控制基因的路径以外,存在生物膜脂肪酸组成,更具体来说,存在亚麻酸在全部脂肪酸中所占的含有比率作为反映该路径的新型引发物。而且,基于该见解,通过在形成植物的花芽的时期测定叶子的亚麻酸含量,例如就可以在形成花芽之前高精度地预测该植物的开花时期(专利文献2)。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:日本专利公报专利第4094971号/日本公开专利公报特开2004-264245号(2004年9月24日申请公开)
[0010] 专利文献2:日本专利公报专利第4095112号/日本公开专利公报特开2008-70384号(2008年3月27日申请公开)
[0011] 非专利文献
[0012] 非专利文献1:Ogawa等2001Plant and Cell Physiology42:286-291(2001年3月公开)

发明内容

[0013] 发明所要解决的问题
[0014] 很早以前开始,在农业领域中,就期望有提前掌握生产性的技术。如果可以提前掌握生产性,就可以避免生产过剩及生产不足等,进一步提高收益性。但是,专利文献1及2中记载的方法虽然都可以用于掌握植物的生长状况、以及预测开花时期,然而却无法掌握植物的生产性本身。
[0015] 本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于,提供事先掌握植物的收获时生物量而进行管理的方法、以及进行管理的系统。
[0016] 用于解决问题的方法
[0017] 本发明人等对为了事先掌握植物的收获时生物量而可以利用的生物学的指标进行了深入研究。结果发现,如果基于植物中的亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例,则可以在较早的阶段并且高精度地掌握收获时生物量,适于作为上述指标。
[0018] 即,为了解决上述的问题,本发明的方法是植物的收获时生物量的管理方法,包括:测定植物中的脂肪酸的含量的测定工序、取得亚麻酸相对于所测定出的总脂肪酸量的比例的取得工序、基于所取得的亚麻酸的比例来推定植物的收获时生物量的推定工序。
[0019] 另外,本发明的系统是管理植物的收获时生物量的系统,具备:用于测定植物中的脂肪酸的含量的测定单元、取得亚麻酸相对于所测定出的全部脂肪酸的比例的取得单元、基于所算出的亚麻酸的比例来推定植物的收获时生物量的推定单元。
[0020] 发明的效果
[0021] 根据本发明,可以提供事先掌握植物的收获时生物量而管理该收获时生物量的方法及系统。附图说明
[0022] 图1是本发明的一个实施方式的管理系统的概略框图
[0023] 图2是表示近红外光区域的的吸收光谱、以及其二次微分处理后的波形的曲线图。
[0024] 图3是比较来自于亚麻酸的峰区域与来自于水的峰区域的曲线图。
[0025] 图4是表示近红外光区域的蜜柑树叶的吸收光谱的曲线图。
[0026] 图5是表示近红外光区域的蜜柑树叶的吸收光谱的二次微分处理后的波形的曲线图。
[0027] 图6是表示近红外光区域的蜜柑树叶的脂肪酸的吸收峰的图。
[0028] 图7是表示利用气相色谱分析亚麻酸含量不同的拟南芥中所含的脂肪酸量的结果的曲线图。
[0029] 图8是表示来自于3种针叶树中的脂肪酸的吸收峰的图。
[0030] 图9是表示对拟南芥施用的谷胱甘肽的施用效果的曲线图。
[0031] 图10是表示蜜柑的亚麻酸的含有比例与着花数的关系的图。
[0032] 图11是表示兴安落叶松中的亚麻酸的含有比例与结果球果量的关系的图。
[0033] 图12是表示兴安落叶松中的亚麻酸的含有比例与雄花/雌花比例的关系的图。
[0034] 图13是表示在近红外光区域中的、亚麻酸含量不同的拟南芥的叶子的吸收光谱的二次微分处理后的波形的曲线图。

具体实施方式

[0035] 〔1.植物的收获时生物量的管理方法〕
[0036] (管理方法的概要)
[0037] 本发明的植物的收获时生物量的管理方法是包括测定植物中的脂肪酸的含量的测定工序、取得亚麻酸相对于所测定出的总脂肪酸量的比例的取得工序、基于所取得的亚麻酸的比例来推定植物的收获时生物量的推定工序的方法。
[0038] 上述的管理方法根据需要也可以在上述推定工序后还包括判定工序,即,对推定工序中推定的收获时生物量与作为目标的收获时生物量(收获时生物量的目标值)进行比较,判定是否需要调整植物的收获时生物量。
[0039] 上述的管理方法根据需要也可以还包括生物量的调整工序,即,基于上述推定工序中推定的收获时生物量,进行用于使植物的收获时生物量接近目标值的处置。调整工序的一例是如下的工序,即,在进行推定工序及判定工序后,也继续使该植物生长,直至达到利用植物的时期为止,同时改变植物中的谷胱甘肽浓度,特别是该浓度的周日变化的模式。通过改变植物中的谷胱甘肽浓度,来调整植物的收获时生物量。调整工序的其他的例子是在判定工序后中止植物的生长而防止植物的生产过剩。以下,对本发明的各种工序等进行更详细的说明。
[0040] (测定工序)
[0041] 上述测定工序是测定植物中的脂肪酸的含量的工序。脂肪酸的含量的测定可以利用破坏的方法、或非破坏的方法进行。此后根据测定出的各种脂肪酸的含量,获得植物中的全部脂肪酸的含量。
[0042] 所谓借助破坏的方法的测定是如下的方法,即,从作为测定对象的植物中采集样品(植物体的一部分),优选直接地测定出该样品中所含的脂肪酸的含量。脂肪酸的含量例如可以利用气相色谱法、薄层色谱法、酸一滴定法等物理和化学的定量法来测定,其中优选气相色谱(也可以参照专利文献1及2的记载)。借助破坏的方法的脂肪酸的含量的测定具有可以进行直接的分析的优点。
[0043] 所谓借助非破坏的方法的测定是如下的方法,即,不破坏作为测定对象的植物(样品的采集并非必需的)而测定该植物中所含的脂肪酸的含量。脂肪酸的含量可以利用例如近红外光分析来测定。借助非破坏的方法的测定与借助破坏的方法的测定相比,在分析试样(样品)的制备及分析中,专业知识及设备的必要性较低,并且可以用较短的时期获得分析结果。另外,也不用担心因采集作为分析对象的植物试样时(样品切除)的伤害应等而使试样变质。此外,根据非破坏的方法,由于不是必须要采集样品,因此还有可以进行同一对象植物的经时的定点观测的优点。
[0044] 以下,对作为非破坏的方法的近红外光分析的一例进行具体的说明。适用于本发明的借助近红外光分析的非破坏测定法是非破坏地测定植物中的脂肪酸的含量的方法,是包括利用光谱学的方法来分析来自该植物的反射光当中的波长属于1.250μm以上且为2.600μm以下的范围内的波段的近红外光的至少一部分的工序的方法。该方法也可以利用自然光在植物的表面被反射或吸收这样的现象来进行,因此具有从上空(例如飞机或人造卫星等)也可以实施的优点。另外,也可以利用在向植物照射的光透过植物时也会有特定波长的光被吸收这样的现象,利用光谱学的方法来分析来自植物的透过光当中的波长属于1.250μm以上且为2.600μm以下的范围内的波段的近红外光的至少一部分。而且,虽然以下的说明中主要对来自植物的反射光的利用加以记载,然而可以使用的峰值波长等在利用反射光的情况下和利用透过光的情况下是相同的。
[0045] 本发明人等利用光谱学的方法详细地分析了来自植物的反射光当中的波长为1.250μm以上且为2.600μm以下的范围内的近红外光区域的吸收光谱,结果首次发现,在该区域中,实质上不受水所造成的吸收的影响,并且在脂肪酸中存在有特征性的峰。然后,通过分析该峰,可以不破坏植物而测定含有脂肪酸量、以及亚麻酸量在全部脂肪酸中所占的含有比例。这里,所谓吸收光谱,是表示向植物照射的光的波长(照射光波长)与吸收强度的关系的光谱。而且,可以将脂肪酸中特征性的峰当中受到水所造成的吸收的影响的峰不破坏植物而用于确定含有脂肪酸量、以及亚麻酸量在全部脂肪酸中所占的含有比例。但是,受到水(例如大气中的水蒸气)所造成的吸收的影响的峰优选以在接近植物的状态下利用来自植物的透过光的方式来使用。
[0046] 这里所说的“利用光谱学的方法的分析”由于是分析植物的吸光,因此是指对来自该植物的反射光当中波长属于1.250μm以上且为2.600μm以下的范围内的波段的近红外光的至少一部分进行光谱分析而获得吸收光谱,即进行利用近红外光谱法的分析。而且,如上所述,也可以对来自植物的透过光当中属于上述波段的近红外光的至少一部分进行光谱分析而得到吸收光谱。
[0047] 为了取得来自植物的反射光或透过光而照射的光既可以使用自然光,也可以使用包含波长属于1.250μm以上且为2.600μm以下的范围内的波段的近红外光的人造光。由于成为分析对象的属于1.250μm以上且为2.600μm以下的范围内的波段的近红外光在生物体(植物体)透过性方面出色,因此即使是从具有较大厚度的植物体中也可以取得有意义的信息。而且,从提高测定的精度的观点、或者在任何的环境下(例如黑暗条件)下都可以进行测定的观点考虑,优选使用人造光。
[0048] 而且,通过对利用光谱学的方法得到的吸收光谱进行二次微分处理,可以更加清楚地分析样品中所含的脂肪酸,然而也可以根据目的对通过光谱得到的吸收光谱直接进行比较分析。而且,利用二次微分处理得到的二次微分波形或峰的位置可能会随着测定对象中所含的物质的量、组成或微分条件等而变化,可以分别选择使用合适的条件。二次微分处理的方法没有特别限定,然而例如可以使用Savitzky-Golay法。
[0049] 另外,出于实质性地除去植物中所含的水分的影响的目的,优选使用属于选自波长为1.250μm以上且为1.340μm以下的范围内、波长为1.355μm以上且为1.390μm以下的范围内、波长为1.500μm以上且为1.750μm以下的范围内、波长为1.810μm以上且为1.880μm以下的范围内、波长为2.010μm以上且为2.380μm以下的范围内的至少一个波段(波段A)的照射光的吸收光谱的至少一部分,更优选使用属于波长为1.500μm以上且为1.750μm以下的范围内、或波长为2.010μm以上且为2.380μm以下的范围内的波段的照射光的吸收光谱的至少一部分。此外,进一步优选使用属于波长为1.690μm以上且为1.740μm以下的范围内的波段的照射光的吸收光谱的至少一部分。
[0050] 在总脂肪酸量的测定中,优选使用可以排除上述水的影响的波长区域内(波段A)中所含的吸收峰当中的来自于脂肪酸的吸收峰。更具体来说,更优选使用包括归属波长为 1.294μm、1.712μm、1.728μm、2.061μm、2.175μm、2.270μm、2.308μm、2.342μm、2.376μm的9个吸收峰的至少一部分,特别优选使用这些吸收峰的全部。
[0051] 获得上述吸收光谱的方法没有特别限定,然而从可靠地取得后述的来自于亚麻酸等脂肪酸的微细的峰的观点考虑,作为近红外光的扫描方式采用AOTF(声光可调滤波器)方式,检测的波长间隔(measurement slit width)设为2nm以下,优选设为0.5nm以上且为1.5nm以下,更优选设为0.8nm以上且为1.2nm以下。另外,从易于在室外观测的观点考虑,光谱分析中所用的光谱设备优选具有可以搬运的尺寸和形状。而且,对于实施上述近红外光谱法时的成为对象的植物与光谱设备的距离,只要是可以进行光谱分析的程度,就没有特别限定。
[0052] 为了实施上述借助近红外光谱的分析而必需的校准曲线的制作可以依照公知的方法来进行。即,可以使用亚麻酸、亚油酸等脂肪酸、或水等标准样品进行利用近红外光谱法的分析,制成校准曲线。作为一例,首先对成为标准的样品利用气相色谱进行分析、定量,然后,对相同的样品进行近红外光谱分析。另外,制作出植物中所含的主要脂肪酸的峰列表,从其中选择可以理想地不受水的影响的吸收峰。通过对它们的吸收强度利用多重回归分析的方法进行分析,与气相色谱的分析数据对照,就可以推定出总脂肪酸量。即,优选通过使用归属波长为1.294μm、1.712μm、1.728μm、2.061μm、2.175μm、2.270μm、2.308μm、2.342μm、2.376μm(来目于不受水的影响的脂肪酸的吸收峰)的全部、或其一部分的吸收峰来定量分析总脂肪酸量。这里所说的归属波长,是指特别指定吸收峰波长的中值附近的数值。最好在归属波长的使用中将±0.001μm、更优选为0.0005μm的误差考虑在内。
[0053] 另外,在作为脂肪酸分析植物内所含的亚麻酸的情况下,可以使用属于选自1.350μm以上且为1.420μm以下的范围内、1.690μm以上且为1.740μm以下的范围内、
1.750μm以上且为1.785μm以下的范围内、1.905μm以上且为1.920μm以下的范围内、
1.940μm以上且为1.950μm以下的范围内、2.150μm以上且为2.180μm以下的范围内、
2.190μm以上且为2.220μm以下的范围内、2.290μm以上且为2.310μm以下的范围内、
2.330μm以上且为2.350μm以下的范围内、2.370μm以上且为2.400μm以下的范围内的至少一个波段(波段B)的照射光的吸收光谱的至少一部分。另外,为了测定亚麻酸含量,最好使用作为不受水的影响的、亚麻酸中特有的峰的包括归属波长为1.712μm、2.175μm的2个吸收峰的两者或任意一者。这里所说的归属波长,是指特别指定吸收峰波长的中值附近的数值。在归属波长的使用中最好将±0.001μm、更优选为0.0005μm的误差考虑在内。
[0054] 另外,进行上述的测定工序的时期没有特别限定,然而从获得可以更好地反映收获时生物量的总脂肪酸量/亚麻酸量的观点考虑,优选包括植物的花芽形成的时期或其以前的对花芽形成有影响的时期(称作花芽形成前准备期)而进行,从以精度更高的管理为目标的观点考虑,更优选包含花芽形成前准备期而进行。特别是在作为植物的收获时生物量利用总结果量(干燥重量)、或收获时的植物的地上部总生物量(干燥重量)的情况下,优选包含植物的花芽形成的时期或花芽形成前准备期而进行测定工序。
[0055] 而且,在花芽形成的时期以前进行测定工序的情况下,只要根据设为测定对象的植物的特性来进行花芽形成前准备期的确定即可。例如在对于设为对象的植物大致上已知花芽形成前准备期为何时的情况下,只要依照已知的信息实施测定工序即可,或者也可以利用在花芽形成准备期和其前后的期间中亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例显示出特征性的变化的图案的现象,经时地进行本发明的测定工序及取得工序而容易地确定花芽形成准备期。
[0056] 另外,已经知道植物的花芽形成的时期与植物种类对应的关系,因此只要是本领域技术人员,就可以恰当地确定,然而通过与确定上述花芽形成准备期的情况相同地,经时地进行本发明的测定工序及取得工序,观察亚麻酸的比例,由此也可以容易地确定。或者,花芽形成的时期的确定例如只要通过观察植物的外观的特征,或以与花芽形成有关的基因(例如LEAFY基因及其相同基因等)的表达量等作为指标来进行即可。例如,如果作为植物以松树为例,则利用花芽形成的季节中的LEAFY的相同基因的表达量的增减、或外观的特征的观察,来确定或预计花芽形成的时期而进行测定工序。已知松树的花芽形成的时期是前年,而根据测定工序及取得工序中得到的亚麻酸的比例推定,花芽形成准备期是大前年,其结果是,可以将本发明用于2年后的季节的松树的收获时生物量的掌握(预测)。
[0057] 另外,虽然测定工序也可以通过单点观测来进行,然而更优选通过多点观测来进行。而且,所谓多点观测,在破坏的测定的情况下,是指以同一植物体中的不同场所作为对象同时期或不同时期地进行测定工序,在非破坏的测定的情况下,是指以同一植物体中的相同或不同的场所作为对象同时期地或不同时期地进行测定工序。在不同的时期进行测定工序的情况下,优选以使测定的任意一个都包含花芽形成的时期或花芽形成准备期的方式进行。而且,单点观测及多点观测也能以在实质上同一环境中生长的多个同种的植物作为对照来进行比较。
[0058] (取得工序)
[0059] 上述取得工序是取得亚麻酸相对于测定工序中测定出的总脂肪酸量的比例的工序。通过进行上述的测定工序而分别得到包括亚麻酸在内的总脂肪酸量的测定值、以及仅为亚麻酸的脂肪酸量的测定值。取得工序中,例如将仅为亚麻酸的脂肪酸量的测定值除以包括亚麻酸在内的总脂肪酸量的测定值,而取得亚麻酸相对于总脂肪酸量的含有比例(例如重量基准的含有比例(单位%))。例如,在利用上述的近红外光分析进行脂肪酸量的测定的情况下,通过将反映出亚麻酸量的峰面积除以反映出总脂肪酸量的峰面积,而取得亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例。而且,有时将植物中的亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例称作“亚麻酸/全部脂肪酸”比例。
[0060] (推定工序)
[0061] 上述推定工序是基于亚麻酸的比例来推定植物的收获时生物量的工序。植物不论种类如何,都有“亚麻酸/全部脂肪酸”比例越高则收获时总生物量越低的趋势。推定工序中,将取得工序中取得“亚麻酸/全部脂肪酸”比例与推定用的基准值比较,基于该比较的结果,推定植物的收获时生物量。而且,在以下的说明中,将推定工序中得到的收获时生物量的推定值称作“收获时生物量推定量”。
[0062] 用于进行上述推定的基准(推定用的基准值)可以在进行上述测定工序前预先准备出来。在准备推定用的基准值的一例中,形成多个组地预先取得与成为收获时生物量的推定对象的植物相同种类的植物(称作基准植物)的“亚麻酸/全部脂肪酸”比例与收获时生物量(实测值)的关系(基准值准备工序)。该基准值如果是不同的“亚麻酸/全部脂肪酸”比例,则最好包含与该差异对应地表示收获时生物量也发生变动的信息,因此作为基准植物,使用例如因生长环境不同等而预计收获时生物量不同的多个同种的植物,在多个植物间分别同时期地进行“亚麻酸/全部脂肪酸”比例及收获时生物量(实测值)的取得。另一方面,在成为收获时生物量的推定对象的植物为多年生的植物的情况下,也可以作为基准植物使用同一植物体(也可以是成为推定的对象的植物个体本身),跨越多年地在相同时期(不同年份的相同季节)成组地预先取得“亚麻酸/全部脂肪酸”比例与收获时生物量(实测值)的关系。该基准值优选为将“亚麻酸/全部脂肪酸”比例与收获时生物量的关系以多个绘点表示的二维散布图,更优选为根据二维散布图上的多个绘点算出的、表示“亚麻酸/全部脂肪酸”比例与收获时生物量的关系的回归直线。而且,在多重回归分析等中,利用加上了其他的因子的回归分析可以进一步提高预测的精度。
[0063] 此后,通过将取得工序中取得的“亚麻酸/全部脂肪酸”比例应用于上述二维散布图或回归直线等中而算出与该“亚麻酸/全部脂肪酸”比例对应的收获时生物量,就可以获得植物的收获时生物量推定量。
[0064] 而且,在基准值准备工序中,可以利用与上述测定工序及取得工序相同的方法得到“亚麻酸/全部脂肪酸”比例。另外,“收获时生物量(实测值)”可以通过在取得“亚麻酸/全部脂肪酸”比例的时刻起经过规定的期间后,进行收获物的重量(优选为干燥重量)测定来获得。而且,所谓规定的期间,是指所取得的“亚麻酸/全部脂肪酸”比例对收获时的生物量造成实质性的影响的收获前的期间。更具体来说,在植物为一年生草本植物的情况下,所谓规定的期间,是指从取得“亚麻酸/全部脂肪酸”比例起到收获时的期间。在植物为多年生的情况下,根据植物的种类来确定规定的期间。例如,在松树的种子的情况下,所谓规定的期间,是指取得“亚麻酸/全部脂肪酸”比例的下一年、以及2年后的季节的种子的收获时以前的期间。
[0065] (判定工序)
[0066] 上述的判定工序是如下的工序,即,对推定工序中得到的收获时生物量推定量与作为目标的收获时生物量(收获时生物量的目标值)进行比较,判定是否需要调整植物的收获时生物量。
[0067] 收获时生物量的目标值例如可以根据农林业的生产计划等适当地设定。另外,是否需要调整植物的收获时生物量,是基于该目标值与收获时生物量推定量的偏离是否在任意设定的容许范围内来确定的。
[0068] 如果举出判定的一例,则包含如下的选项,即,如果收获时生物量推定量是1)目标值±A%以内(A是任意地设定的数),则判定为不需要生物量的调整,如果是2)大于目标值+A%地偏离,则判定为需要沿降低生物量的方向调整,如果是3)小于目标值一A%地偏离,则判定为需要沿提高生物量的方向调整。而且,对于用于调整生物量的处置(调整工序)的详情在后面叙述。
[0069] (生物量的调整工序的一例:改变植物中的谷胱甘肽浓度的工序)
[0070] 本发明的收获时生物量的管理方法中,也可以在上述判定工序以后,并且在利用植物的时期之前,根据需要包含生物量的调整工序,即,基于收获时生物量推定量进行用于使植物的收获时生物量接近目标值的处置。调整工序的一例是如下的工序,即,在进行推定工序及判定工序后,也继续使该植物生长,直至达到利用植物的时期为止,同时改变植物中的谷胱甘肽浓度,特别是改变该浓度的周日变化的模式。
[0071] 而且,从更加有效地调整收获时生物量的观点考虑,本工序优选在上述判定工序以后、并且在植物的花芽形成的时期或其以前进行,更优选包括花芽形成的时期以前。而且,在花芽形成的时期以前进行本工序的情况下,更优选在对花芽形成造成影响的时期(花芽形成前准备期)进行。在特别希望稳定生产的情况下,通过事先利用调整工序中所用的那样的方法进行处理,经时地进行推定工序和判定工序,其结果是可以实现生产性的提高。
[0072] 改变植物中的谷胱甘肽浓度的方法没有特别限定,然而可以举出将参与谷胱甘肽的合成或分解代谢的多核苷酸导入植物中的方法、以及将对植物中的谷胱甘肽量造成影响的生物量的调节剂(前述的多核苷酸以外的化合物)向植物供给的方法等,其中更优选向植物供给生物量的调节剂的方法。
[0073] 作为参与谷胱甘肽的合成或分解代谢的多核苷酸,具体来说例如可以优选地例示出编码γ-谷酰半胱氨酸合成酶的多核苷酸(以下称作“GSH1基因”。)、编码谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸缩酶的多核苷酸(以下称作“FBA基因”。)。通过过度地表达这些基因,来提高植物中的谷胱甘肽浓度。而且,抑制这些基因的表达的反义RNA、siRNA等各种多核苷酸也可以作为参与谷胱甘肽的合成或分解代谢的多核苷酸的其他的例子而举出。
[0074] 作为GSH1基因的具体例没有特别限定,然而例如已知有百日草(Genbank accession:AB158510)、稻子(Genbank accession:AJ508915)、烟草(Genbank accession:DQ444219)等,它们也可以合适地用于本发明中。这些基因的翻译产物也与拟南芥同样地在N末端区域具有叶绿体运输信号肽。
[0075] 作为对植物中的谷胱甘肽量造成影响的生物量的调节剂,具体来说,例如可以例示出谷胱甘肽、谷胱甘肽缀合物、活性氧(例如过氧化氢等)、活性氮、多胺、氧化、茉莉酸、水杨酸、半胱氨酸、胱氨酸、重金属镉、离子。这些调节剂都可以通过与植物接触而使植物吸收,并且提高植物中的谷胱甘肽浓度。而且,多胺成为过氧化氢的原料。氧化钛利用光生成活性氧。半胱氨酸、胱氨酸是谷胱甘肽的前体。对于重金属镉、铁离子,优选过量投放。另外,这里例示的物质当中优选谷胱甘肽。另外,在谷胱甘肽中,有还原型谷胱甘肽(以下称作“GSH”。)及氧化型谷胱甘肽(以下称作“GSSG”),然而更优选物质稳定性好的GSSG。
[0076] 如果通过进行上述工序而使植物中的谷胱甘肽浓度的周日变化向最佳值(目标值)降低,则与未处置的情况相比可以抑制收获时生物量,如果将植物中的谷胱甘肽浓度的周日变化向最佳值(目标值)提高,则与未处置的情况相比收获时生物量提高。因而,可以恰当地管理植物的收获时生物量。而且,对于改变植物中的谷胱甘肽浓度的工序,也可以参照参考文献:国际公开WO2009/063806的记载。
[0077] (生物量的调整工序的其他的例子)
[0078] 本发明的收获时生物量的管理方法中,也可以在上述判定工序后还包括不将植物用于利用而中止其生长的工序。如果提前中止植物的生长,则除了防止生产过剩以外,还具有可以削减继续生长所需的劳力及成本的优点。此外,如果中止植物的生长而改种其他的植物,则可以带来耕种面积的利用的最佳化。
[0079] (利用植物的工序)
[0080] 本发明的收获时生物量的管理方法中,以使收获时的生物量适当的方式来管理及生长植物。所生长出的植物最终被用于利用。这里,所谓将植物用于利用,是指收获植物后用于规定的目的、以及不收获植物而利用。
[0081] (适用本发明的管理方法的植物)
[0082] 适用本发明的管理方法的植物的种类没有特别限定,不仅是野生植物,栽培植物也可以成为对象,然而出于管理收获时生物量的目的,优选为栽培植物。
[0083] 另外,虽然没有特别限定,然而上述植物优选为利用地上部的植物,在利用地上部的植物当中更优选为利用果实或种子的植物。作为利用地上部的植物,具体来说例如可以举出西红柿、青椒、茄子、圆白菜、莴苣、茼蒿、韭菜等蔬菜类;稻子、大麦、小麦、黑麦、毛豆、大豆、红豆、玉米等谷类及豆类;蜜柑(蜜柑类)、苹果、梨、日本栗、葡萄、桃子等果树类;杉树、扁柏、罗汉柏、桉树、剌槐、白杨等纸浆·木材用的树木类;薰衣草、蝴蝶兰、蜜柑等观赏用花卉·树木(园艺品种);油菜、向日葵、橡胶树、牧草、甘草、麻树、油棕树、甘蔗等所述以外的有用植物等。
[0084] 另外,虽然没有特别限定,然而从不借助本发明的方法进行收获时生物量的预测及管理更加困难的观点考虑,上述植物优选为多年生(包括二年生)的草本或木本植物,更优选为木本植物。
[0085] 而且,在上述植物中,包括在自然环境下或人工环境下生长的任意一种植物。这里所说的人工环境下,具体来说例如可以举出温室等室内的植物栽培、利用水耕法的植物栽培、室外的田地中的植物栽培、果树园中的植物栽培等。另外,所谓自然环境下,具体来说例如可以举出平地、山地、丘陵地、河川、湖沼、海等生长环境。
[0086] (收获时生物量)
[0087] 本发明中所谓植物的收获时生物量,是指利用植物的阶段中的该植物的生物量(干燥重量)。所谓利用植物的阶段,在收获后被利用的植物的情况下是指收获时,在不收获而被利用的植物的情况下是指该利用时。收获时生物量也可以是该植物的收获时的总生物量,然而在利用地上部的植物、特别是利用果实或种子的植物的情况下,优选为总结果量(干燥重量)、或收获时的植物的地上部总生物量(干燥重量)。而且,在植物体整体或植物体的地上部的充实程度与总结果量之间,可以看到较多的相关关系,因此总结果量与收获时的植物的地上部总生物量较为相关。
[0088] (本发明的效果的一例)
[0089] 根据本发明的管理方法,可以管理生物量的生产性(包括种子收获量。)。如果将该管理方法有效地用于特别大范围的植物生产管理中,则既可以有助于生产量的优化及流通的优化,也有助于基于节约成本及节能化的低社会的构建。另外,通过广范地进行农作物的生产量管理,作为管理生产量、流通量的技术的运用成为可能。
[0090] 随着所管理的生产体制的大规模化,采用本发明的管理方法的优点逐渐变大。例如,本发明的管理方法不仅会改善植物的生长性,而且在生长的早期阶段就会清楚植物的生产性(早期的生产预测)。其结果是,具有可以抑制生产体制整体的生产过剩、在弄清为生产过剩的情况下可以将面积的一部分尽早地换为其他的农作物等优点。由此,在将作为生产系统的收益性最佳化的IT(Information Techno1ogy)农业系统中可以采用本发明的管理方法。
[0091] 〔2.植物的收获时生物量的管理系统〕
[0092] 以下,基于图1对执行上述的植物的收获时生物量的管理方法的系统的一例进行具体的说明。
[0093] 如图1所示,管理系统10至少具备测定植物中的脂肪酸的含量的测定单元1、取得亚麻酸相对于全部脂肪酸的含有比例的取得单元2、以及推定·诊断单元3。管理系统10还具备显示单元4、以及存储单元5。而且,取得单元2、推定·诊断单元3、显示单元4、以及存储单元5分别是计算机6的一部分构成。而且,推定·诊断单元3具有推定植物的收获时生物量的推定单元、以及基于利用推定单元推定出的植物的收获时生物量来诊断用于使植物的收获时生物量接近目标值的处置的诊断单元的作用。
[0094] 测定单元1相当于执行上述〔1.植物的收获时生物量的管理方法〕的一栏中记载的测定工序的测定装置。即,所谓测定单元1,具体来说例如可以举出气相色谱装置、薄层色谱装置(在破坏的测定的情况下)、近红外光光谱分析装置(在非破坏的测定的情况下)、高光谱照相机(在非破坏的测定的情况下)等。测定单元1对存储单元5输出与植物中的脂肪酸的含量有关的测定数据。
[0095] 存储单元5存储由测定单元1输出的、与植物中的脂肪酸的含量有关的测定数据。另外,存储单元5还存储有在上述〔1.植物的收获时生物量的管理方法〕一栏中记载的推定工序中所用的推定用的基准值。
[0096] 取得单元2执行在上述〔1.植物的收获时生物量的管理方法〕一栏中记载的取得工序。更具体来说,取得单元2从存储单元5中取出植物中的各种脂肪酸的含量的测定数据,从该测定数据中提取植物中的全部脂肪酸含量的测定值和亚麻酸含量的测定值。取得单元2还将亚麻酸含量的测定值除以包含亚麻酸在内的全部脂肪酸含量的测定值,取得亚麻酸相对于总脂肪酸量的含有比例(例如重量基准的含有比例)。从取得单元2向推定·诊断单元3输出所得的亚麻酸相对于总脂肪酸量的含有比例。
[0097] 推定·诊断单元3执行上述〔1.植物的收获时生物量的管理方法〕一栏中记载的推定工序、以及判定工序,此外还执行在执行调整工序时采用的处置的诊断。更具体来说,推定·诊断单元3对从存储单元5中取出的推定用的基准值和从取得单元2中输出的亚麻酸相对于总脂肪酸量的含有比例进行比较,基于该比较的结果,推定植物的收获时生物量(推定工序的执行)。推定·诊断单元3还对推定工序中推定出的收获时生物量、和作为目标的收获时生物量(目标值)进行比较,判定是否需要调整植物的收获时生物量(判定工序的执行)。这里,在判定为需要调整植物的收获时生物量的情况下,推定·诊断单元3还从存放于存储单元5中的、用于进行调整工序的各种处置的候选当中,诊断用于使植物的收获时生物量接近目标值的处置(诊断工序的执行)并提取。推定·诊断单元3向显示单元4输出“推定出的收获时生物量(收获时生物量推定量)”、“是否需要调整收获时生物量的判断结果”、“为了使收获时生物量接近目标值而提取的处置的详情、诊断结果的详情”等各种处理结果。
[0098] 而且,所谓“诊断(或评价)用于使植物的收获时生物量接近目标值的处置”,包括根据收获时生物量推定量与收获时生物量的目标值的偏离的程度来诊断多个处置的候选分别是否合适、从多个处置的候选当中提取更加合适的处置、或者对在执行了所提取的处置的情况下使收获时生物量怎样变化(改善)进行模拟等。
[0099] 此外,通过将对植物执行对收获时生物量造成影响的各种处置时的收获时生物量的变化的实测数据与各处置相关联地存放在存储单元5中,就可以更高精度地执行这些诊断。
[0100] 显示单元4是装备在计算机6中的显示装置。显示单元4具体来说例如为液晶监视器等。显示单元4将从推定·诊断单元3中输出的处理结果以管理系统10的操作者可读的形式显示。
[0101] 而且,构成管理系统10的取得单元2及推定·诊断单元3的各模既可以由硬件逻辑构成,也可以如下所示地使用CPU利用软件来实现。
[0102] 即,管理系统10具备执行实现取得单元2及推定·诊断单元3的各功能的控制程序的命令的CPU(central processing unit)、存放有上述程序的ROM(read only memory)、展开上述程序的RAM(random access memory)、存放上述程序及各种数据的存储器等存储装置(记录介质)等。此外,也可以通过将以可以用计算机读取的方式记录有作为实现上述的功能的软件的管理系统10的控制程序的程序代码(可执行程序、中间代码程序、源程序)的记录介质提供给上述管理系统10,由该计算机(或者CPU、MPU)6读出记录在记录介质中的程序代码并执行,来达成本发明的目的。
[0103] 作为上述记录介质,例如可以使用磁带或盒式磁带等磁带系、包括Floppy(注册商标)盘/硬盘等磁盘或CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R等光盘的盘系、IC卡(包括内存卡)/光卡等卡片系、或者MaskROM/EPROM/EEPROM(注册商标)/Flash ROM等半导体存储器系等。
[0104] 另外,也可以将管理系统10以能与通信网络连接的方式构成,经由通信网络来提供上述程序代码。作为该通信网络,没有特别限定,例如可以利用因特网、局域网、外联网、LAN、ISDN、VAN、CATV通信网、虚拟专用网(virtual private network)、电话线路网、移动通信网、卫星通信网等。另外,作为构成通信网络的传输介质,没有特别限定,例如既能以IEEE1394、USB、电力线载波、有线电视线路、电话线、ADSL线路等有线的方式来利用,也能以IrDA或遥控器之类的红外线、Bluetooth(注册商标)、802.11无线、HDR、移动电话网、卫星线路、地面波数字网等无线的方式来利用。而且,本发明也能以利用电子的传输将上述程序代码具体化了的、嵌入载波中的计算机数据信号的形态来实现。
[0105] 在将管理系统10以能与通信网络连接的方式构成的情况下,也可以将由测定单元1输出的测定数据经由通信网络发送而存储在例如位于服务器上等的存储单元5中而构成。另外,取得单元2及推定·诊断单元3也可以经由通信网络与存储单元5(及测定单元1)相连。另外,也可以设为如下的构成,即,将用于测定处于不同的场所的植物的多个测定单元1经由通信网络与公共的存储单元5相连,可以将不同场所的植物的收获时生物量最佳化地进行总括管理。
[0106] 〔3.〕
[0107] 本发明的方法(1)是植物的收获时生物量的管理方法,包括:测定植物中的脂肪酸的含量的测定工序、取得亚麻酸相对于所测定出的总脂肪酸量的比例的取得工序、基于所取得的亚麻酸的比例来推定植物的收获时生物量的推定工序。
[0108] 本发明的方法(2)是在方法(1)中,在植物的花芽形成的时期或其以前进行所述测定工序。
[0109] 本发明的方法(3)是在上述方法(1)或(2)中,在所述测定工序的前后维持收获时生物量被管理的植物的生长。
[0110] 本发明的方法(4)是在上述方法(1)到(3)的任意一项中,非破坏地进行所述测定工序。
[0111] 本发明的方法(5)是在上述方法(1)到(4)的任意一项中,通过利用光谱学的方法分析来自所述植物的反射光或透过光中所包含的近红外光来进行所述测定工序。
[0112] 本发明的方法(6)是在上述方法(1)到(5)的任意一项中,还包括生物量的调整工序,其基于所述推定工序中推定出的收获时生物量,进行用于使植物的收获时生物量接近目标值的处置。
[0113] 本发明的方法(7)是在上述方法(6)中,通过向植物供给生物量的调节剂来进行所述调整工序。
[0114] 本发明的方法(8)是在上述方法(7)中,所述调节剂含有谷胱甘肽。
[0115] 本发明的方法(9)是在上述方法(1)到(8)的任意一项中,所述收获时生物量是植物的总结果量(重量)、或收获时的植物的地上部总生物量(重量)。
[0116] 另外,本发明的系统(1)是管理植物的收获时生物量的系统,具备:用于测定植物中的脂肪酸的含量的测定单元、取得亚麻酸相对于测定出的全部脂肪酸的比例的取得单元、基于算出的亚麻酸的比例来推定植物的收获时生物量的推定单元。
[0117] 本发明的系统(2)是在上述系统(1)中,还具备诊断单元,其基于利用推定单元推定出的植物的收获时生物量,来诊断用于使植物的收获时生物量接近目标值的处置。
[0118] 实施例
[0119] 以下举出参考例及实施例而对本发明进行更具体的说明,然而本发明并不仅限定于它们。
[0120] 〔参考例1〕不受水的吸收光谱的影响的区域的确定
[0121] 作为预备实验,进行了水的近红外光吸收光谱及其二次微分波形的分析。测定是使用近红外光谱仪AOTF-NIR Spectrometer Model:C(Infrared Fiber Systems,Inc.,USA),在以下的检测条件下测定出来自测定点的反射光。
[0122] 检测条件如下所示:
[0123] ·波长范围(Wavelength):1.300μm~2.500μm
[0124] ·检测间隔(Measurement slit width):1nm
[0125] ·扫描次数(Scan times):25次
[0126] ·检测时间(Time):12秒
[0127] 接下来,对所得的近红外光的吸收光谱利用波形分析软件32/AI(Gram公司)进行二次微分处理,得到图2中所示的表示波长-吸收强度的关系的曲线图。而且,二次微分处nd理利用Savitzky-Golay法进行,在上述软件中将函数的设定设为Derivative2 、Degree2、Points23来进行。
[0128] 如图2所示,由于波长为1.250μm以上且为2.500μm以下的范围内的5个部位(区域A·B间、区域B·C间、区域C·D间、区域D·E间、比区域E更长的波长区域)与水的吸收峰重叠,因此将其以外的区域A~E主要用于脂肪酸含量的分析中。该5个部位的区域A~E是实质上没有水的吸收的影响的区域。由此,无论使用区域A~E的任意的区域或全部区域的任一个,都可以不受水的吸收的影响地进行脂肪酸含量的分析。
[0129] 〔参考例2〕亚麻酸的吸收光谱的二次微分解析
[0130] 使用与上述参考例1相同的方法取得亚麻酸的标准试样(Aldrich公司USA,Code No.85,601—0)的近红外光吸收光谱,然后,利用波形分析软件32/AI(Gram公司)计算出该吸收光谱的二次微分波形。如图3所示,在波长为1.250μm以上且为2.400μm以下的范围内,至少可以找到10处亚麻酸的特征性的峰。具体来说,是分别存在于波长为1.350μm以上且为1.420μm以下的范围内、1.690μm以上且为1.740μm以下的范围内、1.750μm以上且为1.760μm以下的范围内、1.910μm以上且为1.920μm以下的范围内、1.940μm以上且为1.950μm以下的范围内、2.150μm以上且为2.180μm以下的范围内、2.190μm以上且为2.220μm以下的范围内、2.290μm以上且为2.310μm以下的范围内、2.330μm以上且为2.350μm以下的范围内、以及2.370μm以上且为2.400μm以下的范围内的峰。其中,在参考例1中举出的、不受水的吸收的影响的波长区域中所包含的吸收峰是分别存在于1.690μm以上且为1.740μm以下的范围内、2.150μm以上且为2.180μm以下的范围内、2.190μm以上且为2.220μm以下的范围内、2.290μm以上且为2.310μm以下的范围内、以及2.330μm以上且为2.350μm以下的范围内的峰。而且,在图3中,作为参考,还表示出水的吸收光谱的二次微分波形(图中涂成黑色)。
[0131] 〔参考例3〕蜜柑树叶中的亚麻酸的借助近红外光谱的非破坏测定
[0132] 作为植物材料,使用温州蜜柑(Citrus unshiu)非破坏地进行了脂肪酸含量的测定。温州蜜柑是和歌山县有田郡(和歌山县农林水产综合技术中心内)的橘园中栽培的树木,在2009年7月1日利用与上述参考例1相同的方法,使用AOTF-NIR Spectrometer Mode1:C(Infrared Fiber Systems,Inc.,USA)用于脂肪酸含量的测定。
[0133] 检测条件如下所示:
[0134] ·波长范围(Wavelength):1.25μm~2.5μm
[0135] ·检测间隔(Measurement slit width):1nm
[0136] ·扫描次数(Scan times):25次
[0137] ·检测时间(Time):10秒
[0138] 不切除叶子而连同树枝一起地进行了叶子的透过光的测定。在一片叶子中改变检测点,在3分钟以内检测了10点。在图4中表示出10条原始光谱。从所得的近红外光的吸收光谱中选出一个,利用波形分析软件32/AI(Gram公司)进行二次微分处理,得到图5中所示的表示波长-吸收强度的关系的曲线图。而且,二次微分处理利用Savitzky-Golaynd法进行,在上述软件中将函数的设定设为Derivative2 、Degree2、Points27来进行。以A、B、C表示不受水的干扰的波段。图6挑出了二次微分的结果显示出负值的场所。以K1~K9表示的9个峰是来自于脂肪酸的峰。它们的归属波长是K1(1.294μm)、K2(1.712μm)、K3(1.728μm)、K4(2.061μm)、K5(2.175μm)、K6(2.270μm)、K7(2.308μm)、K8(2.342μm)、K9(2.376μm)。在这9个峰中包含植物中的主要的脂肪酸(亚麻酸、亚油酸、油酸、棕榈酸等)。其中,K1、K3、K4、K6、K7、K8、K9是与亚油酸、油酸、棕榈酸等重复的峰,因此无法用于亚麻酸含量的测定。而另一方面,K2、K5是不与其他的脂肪酸重复的亚麻酸特有的峰。由于可以检测出K2或K5的峰,因此表明,即使是在植物的鲜叶中,也可以算出亚麻酸含量。
[0139] 亚麻酸的吸收光谱所归属的波长区域的确定是利用亚麻酸试剂(Aldrich公司USA,Code No.85,601—0)的检测来进行。作为除了亚麻酸之外植物所含有的脂肪酸,有亚油酸、油酸、棕榈酸等,对它们等也同样地进行了试剂检测(亚油酸(Aldrich公司USA Code No.85,776-9)、油酸(Aldrich公司USACode No.49,043—1)、棕榈酸(Aldrich公司USACode No.48,961-1))[没有显示出数据]。它们的结果是,显而易见,K2及K5是不与其他的脂肪酸的吸收峰重叠的亚麻酸特有的吸收峰。
[0140] 〔参考例4〕拟南芥的亚麻酸缺乏株、亚麻酸过量株、以及野生株的非破坏测定[0141] 对拟南芥的缺失了作为与亚麻酸生物合成路径有关的基因的FAD3、FAD7、FAD8的全部基因的三重突变体(fad3、fad7、fad8/亚麻酸缺乏株)、缺失了FAD7及FAD8的二重突变体(fad7、fad8/亚麻酸缺乏株)、FAD3过量表达体(35S-FAD3/亚麻酸过量株)、以及野生株(Col野生型)中所含的亚麻酸含量利用气相色谱法进行了检测。而且,亚麻酸缺乏株(三重突变体)、以及亚麻酸过量株与专利文献1(日本专利专利第4095112号)中记载的植株相同,亚麻酸缺乏株(二重突变体)与参考文献(PlantPhysiology106,1609—1614,1994)中记载的某种植物相同。
[0142] 将所使用的拟南芥的各株在光强度约为100μE·m-2·S-1下且将明暗设为16小时·8小时的循环、在22℃的管理环境下进行栽培,在处于栽培第4周(正在进行花芽形成的时期)的2008年5月23日将地上部(主要是叶片)用于测定。
[0143] 另外,作为亚麻酸量的非破坏分析法,与参考例1相同地使AOTF-NIRSpectrometer Model:C接触拟南芥的叶子,获得吸收光谱,利用波形分析软件32/AI(Gram公司)进行了二次微分分析。测定条件如下所示。
[0144] ·波长范围(Wavelength):1.3μm~2.5μm
[0145] ·检测间隔(Measurement slit width):1nm
[0146] ·扫描次数(Scan times):平均25次
[0147] ·检测时间(Time):12秒
[0148] 将平滑系数设定为79、11,将点数设定为17、19、23,对由此得到的二次微分波形,利用上述参考例等中记载的方法进行了亚麻酸量、以及植物中的总脂肪酸量的分析。
[0149] 图7表示出上述气相色谱分析的结果所得的拟南芥的各株中的亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例。其结果是,显示出与使用了借助吸收光谱分析的非破坏分析法的全部脂肪酸的亚麻酸的测定结果(图13)相同的趋势。而且,图13中的A是上述三重突变体,B是上述FAD3过度表达体,C是从上述野生株得到的吸收光谱的二次微分波形。从二次微分波形中看到,与亚麻酸有关的峰随着亚麻酸量而变化。作为发生变化的峰值波长的例子,可以举出1.396μm、1.783μm、1.906μm。
[0150] 〔参考例5〕:针叶树树叶中的亚麻酸的非破坏测定
[0151] 对不同的3种针叶树的树叶进行了分析。用于测定的3种是远东红皮杉(Picea glehnii)、兴安落叶松(Larix gmelinii)、日本落叶松(Larix kaempferi),都是北海道立林业试验场内(北海道美呗市)栽培的树木。在2008年6月8日进行测定,作为亚麻酸量的非破坏分析法,使用与参照例1相同的近红外光谱法,使AOTF-NIR Spectrometer Model:C接触树叶而分析波长2.600μm以前的近红外光区域的反射光。图8是表示对所得的吸收光谱进行二次微分而得的波长一吸光度的关系的图,对波长1.690μm~1.750μm放大后显示。如图8所示,在任意的种类中,都存在归属波长为1.712μm的吸收峰,表明可以检测到亚麻酸。另外可知,对于亚油酸、油酸等其他的脂肪酸也可以同样地测定。像这样可知,如果应用本发明的方法,则即使在拟南芥以外的植物(特别是针叶树)中,也可以分析亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例。
[0152] 〔实施例1〕对拟南芥的亚麻酸缺乏株、亚麻酸过量株、以及野生株的谷胱甘肽的施用
[0153] 本参考例中,对参考例4中使用的拟南芥的各株,进行了生物量的计量和由谷胱甘肽的施用所带来的生物量的调整效果的确认。
[0154] 将用于试验的拟南芥的各株在花盆中各种植3株,在光强度约为100μE·m-2·S-1下将明暗设为16小时·8小时的循环、在22℃的管理环境下,在从播种后到结出种子的期间(约2个半月~3个月)进行栽培。另外,除了对照组以外,从播种后第1周到第5周每周1次(共计5次)对拟南芥3株每个每次施用25mL的各种谷胱甘肽(GSH的2mM水溶液、或GSSG的1mM水溶液)。
[0155] 对最终得到的拟南芥收获地上部,在湿度5%、温度20℃的干燥库中干燥5天以上。然后,在进行充分的干燥后,计量出各花盆的地上部总生物量(地上部整体的干燥重量)、以及种子收获量(所收获的种子的干燥重量)。而且,对于亚麻酸缺乏株(三重突变体),仅计量出地上部总生物量。
[0156] 将结果表示于图9中,图9中的亚麻酸之比(%)对应于参考例4的分析结果。如图9所示,无论相对于全部脂肪酸来说的亚麻酸比的高低如何,被施用了谷胱甘肽的株与对照组相比,生物量显著增大。另外,由于亚麻酸之比(%)越高则地上部总生物量及种子收获量越少,因此证明可以基于亚麻酸比来推定收获时生物量。
[0157] 〔实施例2〕蜜柑中的亚麻酸的含有比例与着花数的关系
[0158] 作为植物材料,使用3株温州蜜柑(Citrus unshiu:品种名宫川早生),研究了亚麻酸的含有比例与着花数的关系。温州蜜柑是在橘园中栽培的树木,在2009年9月10日、10月9日、11月9日、以及12月9日从第1年的树枝中采集叶子,利用气相色谱法,测定叶子中所含的总脂肪酸量及亚麻酸量,算出亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例。另外,对这3株温州蜜柑,在2010年5月26日,通过目视计数了着花数。图10表示出亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例与每100节的着花总数及有叶花数的关系。
[0159] 如图10所示,可以看到亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例越低则着花总数及有叶花数都越增加的趋势。而且,由于已知有叶花会变为充实的果实,因此特别是有叶花数增加就意味着收获时生物量增加。而且,在蜜柑中,一般来说,9月~10月相当于花芽形成的初期阶段,在11月~12月也会继续进行花芽形成。
[0160] 〔实施例3〕松树中的亚麻酸的含有比例与结果球果量的关系
[0161] 作为植物材料,使用多株兴安落叶松,研究了亚麻酸的含有比例与结果球果量的关系。兴安落叶松是位于北海道立综合研究机构林业试验场美呗主场内的树木,在结果球果的观测年的2年前的8月~10月的各月各1次从1~3年生枝(主要是1年生枝)中采集叶子,利用气相色谱,测定叶子中所含的总脂肪酸量及亚麻酸量,算出亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例。
[0162] 另外,对这些兴安落叶松,在第二年的5月,测定花芽决定基因LFY的表达量,以将所有的测定值纳入0~1.8的范围内的方式换算为相对的表达量。此外,在花芽决定基因LFY的表达量的测定的再下一年,通过目视计数了兴安落叶松的结果球果量(个数)。图11表示出在8月~10月测定出的相对于全部脂肪酸的亚麻酸之比(%)与其下一年的花芽决定基因LFY的表达量的关系,各绘点与兴安落叶松的1株对应。
[0163] 如图11所示,亚麻酸相对于全部脂肪酸的比例越高,则下一年的花芽决定基因LFY的相对的表达量越大,其结果是,可以看到收获时生物量(结果球果的个数及合计重量)增加这样的显著的趋势。而且,虽然在同图中没有显示,然而花芽决定基因LFY的相对的表达量与其下一年的结果球果的个数显示出极好的正的相关性,另外,用于试验的兴安落叶松的个体间的结果球果1个的平均重量的波动是在统计学上大致可以忽略的程度。
[0164] 〔实施例4〕松树中的亚麻酸的含有比例与雄花/雌花比例的关系
[0165] 作为植物材料,使用多株兴安落叶松,研究了亚麻酸的含有比例与雄花/雌花比例的关系。兴安落叶松是以彼此靠近地栽种的树木为对象,从各个体中采集叶子,利用气相色谱法,测定叶子中所含的总脂肪酸量及亚麻酸量,算出亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例。
[0166] 另外,算出亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例,通过目视计数下一年的各个体的开花,求出雄花/雌花的比例(mf_ratio)。图12表示出亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例(%)与雄花/雌花的比例的关系,各绘点与兴安落叶松的1株对应。而且,同图中的A系(A-1~A-3:3个试验组)、B系(B-1~B-3:3个试验组)、以及C系(C-4~C-5:2个试验组)表示彼此不同的无性繁殖系,A系表示较易着果的无性繁殖系,B系是作为结果受到相当的限制的无性繁殖系而选择的无性繁殖系。
[0167] 雄花/雌花的比例是与结果球果量有关的指标,而如图12所示,与亚麻酸相对于总脂肪酸量的比例也很有关。而且,在进行多次相同的测定、对所得的测定结果进行多重回归分析的情况下,相关系数非常高,为0.7~0.9左右以上。
[0168] 产业上的可利用性
[0169] 根据本发明,可以提供事先掌握植物的收获时生物量而进行管理的方法、以及进行管理的系统。
[0170] 符号说明
[0171] 1 测定单元
[0172] 2 取得单元
[0173] 3 推定·诊断单元
[0174] 4 显示单元
[0175] 5 存储单元
[0176] 6 计算机
[0177] 10 管理系统
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