Novel function control of plant and marine products by pulsed power and its scientifically deepening

本年度は、昨年度実施した電界・プラズマ作用場の創出およびその時空間制御やプロトタイプの反応場を用いて実施した生体反応の基礎的な特性の把握をもとに、植物の生体反応・生理活性やたんぱく質構造変化などの詳細の解明を進めた。電界・プラズマによる植物の活性制御とその機序解明では、これまで開発した低電力パルスパワー電源やプラズマリアクターを利用して 、パルス電場やプラズマ照射後の植物発芽・生長促進、また防病機構の活性化、光合成活性化などについて、種子や植物体のレドックス変移や発現遺伝子解析などを通して機序を調べた。その結果、種子へのプラズマ照射は抗酸化活性の増加、メチル化の抑制（エピジェネティクス）、クロロフィルの増加、光合成の増加、貯水性の向上、ATP合成増加、葉面積の増加に至ることがわかった。葉へのプラズマ照射は、葉へのストレスからタンパク質の修復のための酵素増産などで生長は減少することがわかった。葉への電界印加は、0.1kV/cmで生長促進、1.0kV/cmで生長阻害につながる。生長促進に最適な電界では葉の気孔開口度も優位に増加することがわかった。鮮度保持・食品機能性制御においては、卵白アルブミンを用いた実験により、パルス電界印加でエピトープの位置が変化して抗体との結合が増えるなど、構造変化を促すことが確認できた。またこの変化は二次構造の変化を伴わないこともわかった。魚介類を対象とした評価は、ホタテの心拍数が1.0kV/cmの電場環境下では有意に減少することなどが明らかになっている。これらの成果は、Nature Springer発刊の専門書や、学会が刊行する解説論文として周知するなど、社会還元も並行して進めている。

本年度は、昨年度実施した電界・プラズマ作用場の創出およびその時空間制御やプロトタイプの反応場を用いて実施した生体反応の基礎的な特性の把握をもとに、植物の生体反応・生理活性やたんぱく質構造変化などの詳細の解明を進めた。電界・プラズマによる植物の活性制御とその機序解明では、これまで開発した低電力パルスパワー電源やプラズマリアクターを利用して 、パルス電場やプラズマ照射後の植物発芽・生長促進、また防病機構の活性化、光合成活性化などについて、種子や植物体のレドックス変移や発現遺伝子解析などを通して機序を調べた。その結果、種子へのプラズマ照射は抗酸化活性の増加、メチル化の抑制（エピジェネティクス）、クロロフィルの増加、光合成の増加、貯水性の向上、ATP合成増加、葉面積の増加に至ることがわかった。葉へのプラズマ照射は、葉へのストレスからタンパク質の修復のための酵素増産などで生長は減少することがわかった。葉への電界印加は、0.1kV/cmで生長促進、1.0kV/cmで生長阻害につながる。生長促進に最適な電界では葉の気孔開口度も優位に増加することがわかった。鮮度保持・食品機能性制御においては、卵白アルブミンを用いた実験により、パルス電界印加でエピトープの位置が変化して抗体との結合が増えるなど、構造変化を促すことが確認できた。またこの変化は二次構造の変化を伴わないこともわかった。魚介類を対象とした評価は、ホタテの心拍数が1.0kV/cmの電場環境下では有意に減少することなどが明らかになっている。これらの成果は、Nature Springer発刊の専門書や、学会が刊行する解説論文として周知するなど、社会還元も並行して進めている。