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光合成活性評価プログラムおよび光合成活性評価装置 新技術説明会

国内特許コード P100000797
整理番号 507-995
掲載日 2010年7月2日
出願番号 特願2009-101126
公開番号 特開2010-246488
登録番号 特許第5263744号
出願日 平成21年4月17日(2009.4.17)
公開日 平成22年11月4日(2010.11.4)
登録日 平成25年5月10日(2013.5.10)
発明者
  • 高山 弘太郎
  • 仁科 弘重
  • 水谷 一裕
  • 有馬 誠一
  • 羽藤 堅治
  • 三好 譲
出願人
  • 国立大学法人愛媛大学
発明の名称 光合成活性評価プログラムおよび光合成活性評価装置 新技術説明会
発明の概要

【課題】この発明は、植物の蛍光の経時変化測定による光合成活性の自動的で正確な診断を育成中の植物に対して行うことができる光合成活性評価プログラムおよび光合成活性評価装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光合成活性評価装置1は、光合成活性評価プログラムと、コンピュータ2と、面光源3と、蛍光成分のみを通過させるロングパスフィルタと、ロングパスフィルタを通して植物体を撮影する撮影装置4とを有し、撮影装置4で取得した画像データがコンピュータに蛍光強度データとして送信され、光合成活性評価プログラムは、蛍光強度データd(t)を時系列に並べたときの最大値となる点Pにおける最大蛍光強度P=データd(t)を求め、点Pの後に現れる極小点Sと極大点Mの間の平均蛍光強度ave(S:M)を求め、最大蛍光強度Pと平均蛍光強度ave(S:M)の比P/ave(S:M)を求める。
【選択図】図3

従来技術、競合技術の概要


近年、さまざまなセンサを用いて植物の生体情報を計測して生育状態を診断し、それに基づいて生育環境を適切に制御するというSPA(Speaking Plant Approach)技術の植物工場への導入が検討されている。たとえば、特許文献1には葉の投影面積を測定することによって植物の水ストレスを診断することが記載されている。



また、これ以外にもクロロフィル(以下、Chlと略して表記する。)蛍光画像計測技術が、非破壊かつ非接触で植物体の光合成機能を評価できる手法であるため、SPAに利用可能な植物診断技術として特に注目されている。



図1はChl蛍光の発光メカニズムを示す模式図である。葉に光が入射すると、クロロフィルはこれを吸収して励起状態となる。この励起エネルギーのすべてが光合成に使用されるわけではなく、使用されなかったエネルギーは、熱エネルギーや光エネルギーとして放散される。この光エネルギーとして放散されたものがChl蛍光である。暗処理した葉に一定強度の励起光を照射する(暗期条件から明期条件にする)と、Chl蛍光強度が経時的に変化する現象が確認される。このChl蛍光強度の経時変化を対数時間軸に沿ってプロットした曲線をインダクションカーブとよぶ(非特許文献1、非特許文献2)。図2はインダクションカーブの例を示す模式図である。インダクションカーブの形状は、光合成能力の高低や種々のストレスの影響を受けて大きく変化する。そのため、インダクションカーブの形状の変化を解析することで植物診断が可能となる(非特許文献3)。そして、特許文献2および特許文献3にはChl蛍光強度の経時変化測定を植物診断に適用した例が記載されている。

産業上の利用分野


この発明は、植物に光を照射して、植物が発する蛍光を経時的に測定することによって、植物の状態を診断することに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
コンピュータを光合成活性評価装置として作用させるためのプログラムであり、
コンピュータに光を照射された植物体より発せられた蛍光強度データを取得させる手順と
コンピュータに異なる測定時間tにおいてこの蛍光強度データd(t)を取得して記憶装置に記憶させる手順と
コンピュータに蛍光強度データd(t)を時系列に並べたときの最大値となる点Pにおける最大蛍光強度P=データd(t)を求めさせる手順と
コンピュータに点Pの後に現れる極小点Sとさらにその後に現れる極大点Mの間の平均蛍光強度ave(S:M)を求めさせる手順と
コンピュータに最大蛍光強度Pと平均蛍光強度ave(S:M)の比P/ave(S:M)を求めさせる手順とを実行させることを特徴とする光合成活性評価プログラム。

【請求項2】
前記平均蛍光強度ave(S:M)を求めるために、その時間範囲の開始時間tsと終了時間teが定められており、コンピュータにこの開始時間tsと終了時間teの間の時間に対応する蛍光強度データd(t)の平均値を平均蛍光強度ave(S:M)として求めさせる手順とを実行させる請求項1に記載の光合成活性評価プログラム。

【請求項3】
前記最大蛍光強度Pを求めるために、最大値となる点Pを想定する時間Pが定められており、
コンピュータに時間Pにおける蛍光強度データd(P)を最大蛍光強度Pとして求めさせる手順とを実行させる請求項1または請求項2に記載の光合成活性評価プログラム。

【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載の光合成活性評価プログラムを有する光合成活性評価装置であり、
光合成活性評価プログラムを作動させるコンピュータと、
植物体に光を照射する面光源と、
植物体からの反射光より蛍光成分のみを通過させるロングパスフィルタと、
ロングパスフィルタを通して植物体を撮影する撮影装置と、を有し、
撮影装置で取得した画像データがコンピュータに蛍光強度データとして送信されるようになした光合成活性評価装置。

【請求項5】
コンピュータと面光源とロングパスフィルタと撮影装置を搭載する移動台車を有する請求項4に記載の光合成活性評価装置。
産業区分
  • 農林
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2009101126thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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