イメージセンシングで植物のストレス状況を瞬時に可視化 気候変動に伴う高ストレス環境下の食糧増産に道

イメージセンシングで植物のストレス状況を瞬時に可視化気候変動に伴う高ストレス環境下の食糧増産に道

2024年6月24日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇生命科学研究科　教授　彦坂幸毅

【発表のポイント】

农作物が生育の间に、どれだけのストレスを受けているのかを迅速に评価できれば、迅速な対応が可能となります。
光化学反射指数（笔搁滨）というリモートセンシング^（^注1)指标を使い、ハイパースペクトルカメラ^（^注2)による観测で植物の光合成速度やストレス状况を、叶の脱落や色素量の低下が起こる前に高精度かつ迅速に评価する手法を确立しました。
本手法を农业生产の场に活用することで、ストレスへの対処を可能にし、収量増加につながると期待されます。

【概要】

食糧増産のニーズが高まっていますが、農作物はストレスに脆弱で、例えば潅水不足では萎れ?枯れに至る前に光合成が低下してしまうため迅速な対応が必要とされています。国立大学法人東北大学大学院生命科学研究科の博士後期課程学生（社会人ドクター）兼ソニーグループ株式会社小川哲、沖縄県農業研究センター玉城麿上席主任研究員、臼井高江職員、東北大学大学院生命科学研究科の彦坂幸毅教授は、ハイパースペクトルカメラにより取得した画像から、植物のストレス状況を迅速かつ高精度で推定する手法を開発しました。

本研究では、光化学反射指数（笔搁滨）と呼ばれる反射スペクトル指数を利用しました。笔搁滨は、叶のストレス状况が悪化すると値が変化する指数ですが、野外の圃场における计测は実用化に至っていませんでした。本研究では、野外の笔搁滨计测を阻害する要因を特定し、植物のストレスを评価すべき叶を识别?抽出する方法を开発することで、叶が重なり土壌なども映るような圃场の计测において高精度なストレス推定を可能にしました。この手法を応用することにより、迅速なストレスへの対処を可能にし、収量増加につながると期待されます。

本論文は6月18日に科学誌Scientia Horticulturae電子版に掲載されました。

図1. 温室内で栽培したトマトをハイパースペクトルで撮影し、PRIの値を色で表した図。暖色から寒色になるにつれてストレスが高まることを示す。左は全画素を、右はストレスを評価すべき葉だけを抽出したもの。左図は一見カラフルであるが、防草シートやストレス評価に適さない影葉が含まれる。右図ではストレス評価に適した葉のみが抽出される。

【用语解説】

注1. リモートセンシング：遠隔から対象を観測する手法。

注2. ハイパースペクトルカメラ：各画素内の波長スペクトルを観測できるカメラ。

详细（プレスリリース本文）