Sharma Vikas 農学研究科研究員、友部遼 東京工業大学助教、中島大賢 北海道大学助教、加藤洋一郎 東京大学教授らのグループは、弾性波を使うことで、飼料用トウモロコシの茎部ヤング率を非破壊的かつ迅速に、高精度で計測する新技術を開発することに成功しました。さらに物理数値シミュレーションと、ほ場試験により、新技術で得られたヤング率の妥当性を確認しました。
本研究グループは、地震工学に着想を得た超小型センサーアレイを开発し、物理数値シミュレーションと组み合わせることで、トウモロコシ品种の弾性係数のうち、ヤング率をハイスループットに评価する手法を提案しました。本研究では、トウモロコシ地际部を軽く叩いて発生させた弾性波を、トウモロコシの茎に取り付けたセンサーアレイにより観测し、その波形を解析することで、0.1秒以内に茎部のヤング率を计测しました。さらに、トウモロコシ个体全体を揺らす振动试験と、有限要素法に基づく再现シミュレーションを组み合わせて検証した结果、得られたヤング率の妥当性が确认されました。
これまでの穀実作物の耐倒伏性系统の选抜では、材料试験机を用いた破壊的検査が行われてきました。この従来法では、ほ场から个体単位で茎叶部を刈り出し、茎部断片を作成し、新鲜なうちに曲げ试験により强度を求める必要があるため、トウモロコシの育种への适用は困难でした。
本研究成果により、トウモロコシの茎の弾性係数を推定するための非破壊ハイスループットフェノタイピングが可能となったことで、今后、台风や豪雨に际しても倒れにくい饲料用トウモロコシ系统を迅速かつ非破壊的に选抜できると期待されます。
本研究成果は、2023年3月25日に、国際学術誌「Scientific Reports」にオンライン掲載されました。
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【书誌情报】
Taiken Nakashima, Haruka Tomobe, Takumi Morigaki, Mengfan Yang, Hiroto Yamaguchi, Yoichiro Kato, Wei Guo, Vikas Sharma, Harusato Kimura, Hitoshi Morikawa (2023). Non-destructive high-throughput measurement of elastic-viscous properties of maize using a novel ultra-micro sensor array and numerical validation. Scientific Reports, 13:4914.
