赤色LDが拓く次世代植物工場の光戦 略植物の光合成と成長を飛躍的に促進 東京大学2025年5月27日
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（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（図1）。
図1：植物成長を加速する赤色レーザー光源による新たな栽培技術
天候に左右されず、都市部でも省スペースで作物を栽培できる植物工場が注目を集めている。これらのシステムでは、太陽光の代わりに人工光によって植物を育てるため、「光の質と量の最適化」が植物の成長と生産性を大きく左右する。
図2：発光ダイオード（LED）およびレーザーダイオード（LD）光源のスペクトル比較
これまで、人工光源としてはLEDが主流だったが、同研究では、より波長帯の狭いLDの可能性に注目（図2）。LEDとLDを比較することで、植物の光合成能力や成長にどのような違いが生まれるのかを検証した。
LEDは広い波長帯域（半値幅：20〜50nm）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る（半値幅：1〜5nm以下）。同研究では、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。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った。
この研究成果は、植物工場や閉鎖型環境、さらには宇宙農業といった先端的な栽培システムにおける次世代型の光戦略に革新をもたらす可能性を示すもの。今後は、青色など他波長のLDとの組み合わせや、より多様な作物への応用展開に向けた検証が期待される。
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