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

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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。