（レーザー関連）東京大学／「レーザーの光で育てる未来の野菜」

――赤色レーザーダイオードが拓く次世代植物工場の光戦略――

発表のポイント

◆ 植物の室内栽培においては、これまで主に発光ダイオード(以下、LED)が人工光源として利用されてきましたが、本研究ではその代替光源として赤色レーザーダイオード(以下、LD)に着目しました。
◆ LDは、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、タバコ、シロイヌナズナ、レタスの3種すべてで顕著な成長促進が確認されました。
◆ LDは極めて狭い波長域で照射可能であり、クロロフィルの吸収ピークと高い一致性をもつ光を供給できることから、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、植物工場や宇宙農業への応用が強く期待されます。

概要

　東京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は、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ました(図1)。
　これまでの植物栽培では、発光ダイオード(以下、LED)が人工光源として主流でしたが、LEDは広い波長帯域(半値幅: 20〜50 nm)で発光する一方、LDは波長帯が極めて狭く発光するという特性があります(半値幅: 1〜5 nm以下)。本研究では、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ました。
　タバコ、シロイヌナズナ、レタスの3種を対象に行った比較実験では、いずれの植物においてもLD照射によって光合成効率および成長指標が大幅に向上しました。さらに、LED照射では24時間×12日間の連続照射により葉の黄化や光阻害が生じたのに対し、LD照射ではそれらのストレス症状はほとんど見られないことも明らかになりました。