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In situ-embed sensor for the monitoring of internal mass transfer in plant body

用于监测植物体内内部传质的原位嵌入式传感器

基本信息

批准号：
22K19177
负责人：
高山弘太郎
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高精度な環境制御が可能な太陽光植物工場の生産性向上のためには，植物の生体情報計測とそれに基づいた栽培環境の適切な制御（Speaking plant approach）が不可欠になりつつある。本研究では，イオン濃度の面的分布のリアルタイム計測が可能なイオンイメージングセンサ技術を応用して，超小型イオンイメージングセンサを植物体内に挿入(embed)し，植物体内の物質移動を直接(in situ)モニタリングする技術を開発する。この技術が開発されれば，これまで極めて困難であった植物体内における物質移動のダイナミクス（物質種の大まかな同定，移動の向きと速度）を明らかにするキーテクノロジになるものと期待される。本年度は，植物体内差し込み用イオンイメージングセンサの動作検証，センサ装着後の植物体を対象とした高精度生体情報計測の動作検証を行った。具体的には，3mm×1mm(厚さ0.3mm)の領域に128×32ピクセルのセンサ素子を有するイオンイメージングセンサを植物体（茎側面）に挿入するためのプロトコルを確立し，センサー挿入後のセンシングデータの可視化が可能であることを確認した。また，従来の開放型光合成蒸散リアルタイムモニタリングシステムを植物１個体レベルでの計測が可能なシステムとして改良し，半閉鎖型光合成蒸散モニタリングシステムとして再構築した。これを用いて１個体レベルでの光合成蒸散の光環境応答のモニタリングを行うとともに，光合成速度・蒸散速度の光環境応答モデルを試作した。

High-precision environmental control is possible for solar plant production, and plant biological information measurement is essential for proper control of cultivation environment (Speaking plant approach). This study aims to develop a technology for measuring the spatial distribution of protein concentrations in plants, embedding ultra-compact protein concentrations in plants, and directly controlling the movement of substances in plants. This technology has been developed with great difficulty in the movement of matter in plants (the same size and speed of movement of matter species). This year, the plant body difference detection system was used to detect the activity of the plant body after the plant body was installed. Specifically, in the area of 128×32 mm(thickness: 0.3mm), the plant body (stem bottom) is inserted into the site and the visualization of the site is possible. In addition, the measurement of the open type photosynthetic evaporation system can be improved, and the semi-closed type photosynthetic evaporation system can be reconstructed. This is the first time that the light environment response to the photosynthetic evaporation has been tested.