LDが植物成長促進／東大が発表

　東京大学は20日、赤色レーザーダイオード(以下、LD)を光源とすることで、植物の光合成と成長を飛躍的に促進できることを、世界で初めて明確に示したと発表した。同大学大学院農学生命科学研究科の矢守航准教授らの研究グループが明らかにした。植物工場の主な光源であるLEDの代替光源としてLDに着目したもので、葉の光合成効率、バイオマス量、葉面積といった複数の成長指標においてLEDを上回る効果を示し、顕著な成長促進が確認された。光エネルギーの変換効率を最大化する高精度な栽培用光源として、次世代植物工場や宇宙農業への応用が強く期待されるとしている。
　植物の室内栽培で主な光源となっているLEDは広い波長帯域で発光する(波長幅50nm程度)一方、LDは波長帯が極めて狭く発光する(同10nm未満)という特性があり、同研究では様々な赤色LED及びLDをタバコの葉に照射し、光合成速度・気孔の開き方・水の利用効率などを測定した結果、LD660nm光を当てた場合が最も光合成が活発で、同じ波長域のLED664nm光よりも約19%高い光合成速度が観察された。
　また、タバコ、シロイヌナズナ、レタスの3種類の植物を12日間、24時間連続でLED664nm光またはLD660nm光で照射した結果、LD660nm光で育てた植物の方が、乾燥重量・葉面積のいずれもLED664nm光より高い数値を示した。植物体の乾燥重量はタバコで1・75倍、シロイヌナズナで1・57倍、レタスで1・28倍となり、葉面積はそれぞれ2・10倍、2・28倍、1・70倍と大きくなっていた。これにより、LDの狭波長帯光を植物の主な光合成色素であるクロロフィルの吸収ピークに一致させることで、光合成における光エネルギー変換効率を最大化できることを実証した。
　同大学はLDについて、農業用の光源として▽クロロフィルの吸収に最適な波長を高精度で出力できる▽光合成活性を最適化することで植物の生育を促進▽2つの光化学系をバランスよく活性化▽小型・軽量でエネルギー効率に優れる▽光ファイバーを用いた柔軟な照射配置が可能▽発熱が少なく、植物への熱ストレスが軽減▽宇宙空間や閉鎖環境における植物の精密な栽培制御に応用できる―のメリットを持つとし、LDは空間効率や栽培環境の自由度を高める「次世代型光源」として機能すると指摘。特に宇宙農業への応用に向け最有力候補にあげた。
　今後は、青色など他波長のLDを組み合わせたマルチスペクトル照射や、トマトなど多様な作物への展開、長期間栽培における植物の応答などを調べながら、レーザーを活用した持続可能な農業の実現を目指していくとしている。