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JP7385880B2 - Plant drought stress diagnosis method - Google Patents
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Description

本発明は、植物の乾燥ストレス(水不足によるストレス、水分ストレス、水ストレス)を診断する技術に関する。詳しくは、植物体の地上部や生育環境等からの間接的な評価ではなく、植物根の乾燥ストレス状態を直接的に診断する技術に関する。 The present invention relates to a technique for diagnosing drought stress (stress due to water shortage, water stress, water stress) in plants. Specifically, the present invention relates to a technique for directly diagnosing the drought stress state of plant roots, rather than indirect evaluation from the above-ground parts of the plant or the growth environment.

植物の栽培における土壌水分の不足は、生育や生産性の低下を引き起こす原因となる。特に、根圏での水分不足は、植物体でのカルシウム欠乏やホウ素欠乏等を引き起こし、植物体の生理障害を助長する要因となる。また、地上部での縮れ症状の発現、免疫低下により疾患発症の原因にもなる。
農作物等の栽培において、植物根における乾燥ストレス状態を把握することは、生産性の向上や生理障害の回避において重要な技術と考えられるところ、一方、根は土中に埋まっているため、直接的に根の乾燥ストレス状態を診断することは難しい。
Lack of soil moisture during plant cultivation causes a decline in growth and productivity. In particular, water shortage in the rhizosphere causes calcium deficiency, boron deficiency, etc. in the plant, and is a factor that promotes physiological disorders in the plant. It can also cause symptoms of frizz in the above-ground parts and weaken the immune system, leading to the development of diseases.
In the cultivation of agricultural crops, understanding the drought stress state of plant roots is considered to be an important technique for improving productivity and avoiding physiological disorders. It is difficult to diagnose the drought stress condition of the roots.

そこで、当該技術分野の従来技術では、地上部に関する状態を把握することによって、根の状態を「間接的」に推定する手法が用いられてきた。
当該手法として最も簡便な手法としては、葉等の地上部を観察して、植物体の水分不足の症状が発現していないかを判定する手法が挙げられる。しかしながら、当該手法によって判定可能な状態は、根が強い乾燥ストレスを受け続けた結果として地上部に引き起こされる縮れ症状等の状態であり、まだ地上部に症状が発現していない早期段階の乾燥ストレスにある根の状態を検出することはできない。
また、植物体の水分状態を数値等として把握する手法としては、地上部の葉の水ポテンシャルを測定する手法、赤外線画像により葉面温度を測定する手法、近赤外線の反射スペクトル変化等を利用する手法、等を挙げることができる(特許文献1等)。しかしながら、これらはいずれも、その原理として植物体の葉等の「地上部」の状態を測定する技術であり、「地下部」である根の状態を直接把握できる技術ではなく、まだ地上部に影響が生じていない早期段階の根の乾燥ストレス状態を検出することはできない。また、これらの測定には、専用の測定装置を栽培現場に持ち出す必要があり、一般的な栽培現場において広く利用可能な手法とは認められない。
Therefore, in the prior art in this technical field, a method has been used to "indirectly" estimate the state of the roots by understanding the state of the above-ground part.
The simplest method is to observe the above-ground parts of the plant, such as leaves, to determine whether the plant exhibits symptoms of water shortage. However, the conditions that can be determined by this method are conditions such as curling symptoms caused in the above-ground parts as a result of the roots continuing to receive strong drought stress, and the conditions that can be determined by this method are conditions such as curling symptoms caused in the above-ground parts as a result of continued strong drought stress on the roots, and early stages of drought stress where symptoms have not yet appeared in the above-ground parts. It is not possible to detect the state of the roots in the area.
In addition, methods to understand the water status of plants as numerical values include methods that measure the water potential of above-ground leaves, methods that measure leaf surface temperature using infrared images, and changes in near-infrared reflection spectra. (Patent Document 1, etc.). However, all of these techniques are based on the principle of measuring the condition of the above-ground parts of the plant, such as leaves, and are not technologies that can directly grasp the condition of the roots, which are the ``underground part.'' It is not possible to detect drought stress conditions in roots at an early stage when no effects have occurred. Furthermore, these measurements require a dedicated measuring device to be taken to the cultivation site, and are not recognized as a method that can be widely used at general cultivation sites.

また、上記とは別の技術として、植物が栽培している環境の土壌中の水分量を測定して、植物体の乾燥ストレス状態を「間接的」に判定する手法が用いられている。
しかしながら、当該手法で把握できる値は栽培環境の土壌水分量に過ぎないため、栽培中の植物体が実際に受けている乾燥ストレス状態を直接的に診断できる手法とは認められない。
In addition, as a technique different from the above, a method is used to "indirectly" determine the drought stress state of a plant by measuring the amount of water in the soil in the environment in which the plant is cultivated.
However, since the value that can be ascertained by this method is only the soil moisture content in the cultivation environment, it is not recognized as a method that can directly diagnose the drought stress state that plants under cultivation are actually experiencing.

国際公開WO2007/129648号International publication WO2007/129648

本発明は、上記従来技術の事情に鑑みてなされたものでありその課題とする処は、植物体の乾燥ストレス状態の把握に関して、植物体の地上部や生育環境等からの間接的な評価ではなく、根の乾燥ストレスを直接的に診断する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances of the prior art, and the problem is that indirect evaluation from the above-ground parts of the plant, the growth environment, etc. is not possible with regard to understanding the drought stress state of the plant. The purpose of this study is to provide a technology that directly diagnoses root drought stress.

上記従来技術の状況において本発明者らは鋭意研究を重ねたところ、水分条件が異なる各種土壌環境にて農作物であるダイズの栽培を行ったところ、乾燥条件の土壌で栽培した植物体では水分を十分に含む土壌で栽培した植物体と比較して、根からの揮発性化合物の放出量が増加する現象を見出した。
本発明者らは検討を重ねたところ、乾燥土壌で栽培した植物体では、揮発性化合物として、アルコール類、アルデヒド類、及びケトン類の根からの気体としての放出量が増加することを見出した。同様に、乾燥土壌で栽培した植物根では、揮発性化合物として、セスキテルペン類の根からの気体としての放出量が増加することを見出した。
更に本発明者らは検討を重ねたところ、揮発性化合物のガス放出量の増減は、加湿と乾燥を変化させた栽培条件にした場合であっても、その時点の根圏の水分条件を反映して正確に変化する値であることを見出した。
これらの知見に基づいて、本発明者らは、植物根からの気体としての揮発性化合物の放出量を指標値(マーカー)として利用することによって、葉等の地上部では影響が確認されない初期の乾燥状態においても、植物の根の乾燥ストレスを直接的に診断することが可能となることを想到した。
In the situation of the prior art described above, the present inventors conducted intensive research and found that soybean, an agricultural product, was cultivated in various soil environments with different moisture conditions. We found that the amount of volatile compounds released from the roots increased compared to plants grown in soil with sufficient soil content.
After repeated studies, the present inventors found that in plants grown in dry soil, the amount of volatile compounds released as gases from the roots of alcohols, aldehydes, and ketones increases. . Similarly, we found that in plant roots grown in dry soil, the amount of volatile compounds released as gases from the roots of sesquiterpenes increased.
Furthermore, the inventors have conducted extensive studies and found that the increase or decrease in the amount of gas released from volatile compounds reflects the water conditions in the rhizosphere at that time, even when the cultivation conditions are changed between humidification and drying. It was found that the value changes accurately.
Based on these findings, the present inventors used the amount of volatile compounds released in the form of gases from plant roots as an index value (marker) to detect the early stage when no effects are observed on above-ground parts such as leaves. We have come up with the idea that it will be possible to directly diagnose drought stress in plant roots even in dry conditions.

本発明者らは上記知見に基づいて本発明を完成するに至った。本発明は具体的には以下に記載の発明に関する。
[項1]
診断対象である植物の乾燥ストレスを診断する方法であって、
(1)前記植物の根から気体として放出される揮発性化合物の放出量又は当該放出量に基づく値を指標値とする工程、
を含むことを特徴とする、植物の乾燥ストレス診断方法。
[項2]
前記(1)に記載の工程の後、
(2)診断対象植物における前記指標値を、陰性対照である保湿土壌で生育した植物での対応する値と比較して、指標値間の実質的な増加の有無又は増加の度合を判定する工程、
を含む、項1に記載の方法。
[項3]
前記揮発性化合物が、
炭素数5~8のアルコール類、アルデヒド類、若しくはケトン類である、;セスキテルペン類である、;又は、前記化合物から選ばれる1以上の化合物である、;
項1又は2に記載の方法。
[項4]
前記揮発性化合物が、
1-ヘキサノール、(Z)-3-ヘキセン-1-オール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、2-オクタノン、3-オクタノン、1-ペンテン-3-オール、ヘキサナール、若しくは3-ペンタノンである、;又は、前記化合物から選ばれる1以上の化合物である、;
項1~3のいずれかに記載の方法。
[項5]
前記診断対象である植物が、ダイズ属(Glycine)に属する植物である、項1~4のいずれかに記載の方法。
[項6]
植物の乾燥ストレスを検出するためのシステムであって、
前記システムが、ガス捕集部、除湿部、及び揮発性化合物検出手段を構成部材として含んでなるシステムであり、
(A)前記ガス捕集部が、土壌中からガスを取り込むための開口構造を備えた管状又は容器状の構造を含む部材であって、前記開口構造を介して根から放出された揮発性化合物を含む気体を捕集可能な部材であり、
(B)前記除湿部が、前記ガス捕集部と直接に又は他の通気可能な部材を介して通気可能なように接続された管状又は容器状の構造を含む部材であって、当該除湿部の内部の気体に含まれる水蒸気を除湿可能な部材であり、
(C)前記揮発性化合物検出手段が、前記除湿部を通過した気体に含まれる揮発性化合物、又は、前記除湿部を通過した気体から揮発性化合物吸着剤に吸着された揮発性化合物、を検出可能な装置又は機器である、
項1~5のいずれかに記載の方法を行うために使用する、植物の乾燥ストレス検出システム。
[項7]
項6に記載の植物の乾燥ストレス検出システムであって、
(A’)前記ガス捕集部が、土壌挿入が可能な先端部及びガスを取り込むための開口構造を備えた管状構造を含む部材である、
項1~5のいずれかに記載の方法を行うために使用する、植物の乾燥ストレス検出システム。
[項8]
項6又は7に記載の植物の乾燥ストレス検出システムであって、
前記システムが、気体吸引手段を構成部材として含むシステムであり、
(D)前記気体吸引手段が、前記接続された構成部材の末端に直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続された、通気流路内の気体流動を可能とする吸引ポンプである、
項1~5のいずれかに記載の方法を行うために使用する、植物の乾燥ストレス検出システム。
[項9]
項6~8のいずれかに記載の植物の乾燥ストレス検出システムであって、
前記システムが、揮発性化合物吸着剤を構成部材として含むシステムであり、
(E)前記揮発性化合物吸着剤が、前記除湿部と直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続された管状又は容器状構造体の内部に配置されたものであり、
(C’)前記揮発性化合物検出手段が、前記までの構成部材とは通気流路として接続されていない装置又は機器であって、前記揮発性化合物吸着剤に吸着された揮発性化合物を加熱脱離により検出可能な装置又は機器である、
項1~5のいずれかに記載の方法を行うために使用する、植物の乾燥ストレス検出システム。
[項10]
項1~5のいずれかに記載の方法を行うために使用する、植物の乾燥ストレスを検出するための装置であって、
項6~8のいずれかに記載のガス捕集部、除湿部、及び揮発性化合物検出手段を構成部材として備えてなる装置であり、
(C’’)前記揮発性化合物検出手段のセンサー部分が、前記除湿部と直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続された管状又は容器状構造体の内部に配置されたものであって、当該センサー部分にて気体中に含まれる揮発性化合物を検出可能な装置又は機器である、
植物の乾燥ストレス検出装置。
The present inventors have completed the present invention based on the above findings. The present invention specifically relates to the inventions described below.
[Section 1]
A method for diagnosing drought stress in a plant to be diagnosed, comprising:
(1) A step of using the amount of volatile compounds released as gas from the roots of the plant or a value based on the amount of release as an index value;
A method for diagnosing drought stress in plants, the method comprising:
[Section 2]
After the step described in (1) above,
(2) Comparing the index value of the plant to be diagnosed with the corresponding value of a negative control plant grown in moist soil to determine whether there is a substantial increase or the degree of increase between the index values. ,
The method according to item 1, comprising:
[Section 3]
The volatile compound is
is an alcohol, aldehyde, or ketone having 5 to 8 carbon atoms; is a sesquiterpene; or is one or more compounds selected from the above compounds;
The method according to item 1 or 2.
[Section 4]
The volatile compound is
1-hexanol, (Z)-3-hexen-1-ol, 6-methyl-5-hepten-2-one, 2-octanone, 3-octanone, 1-penten-3-ol, hexanal, or 3-pentanone or one or more compounds selected from the above compounds;
The method according to any one of Items 1 to 3.
[Section 5]
Item 5. The method according to any one of items 1 to 4, wherein the plant to be diagnosed is a plant belonging to the genus Soybean (Glycine).
[Section 6]
A system for detecting drought stress in plants, the system comprising:
The system includes a gas collection section, a dehumidification section, and a volatile compound detection means as constituent members,
(A) The gas collection section is a member including a tubular or container-like structure with an opening structure for taking in gas from the soil, and the volatile compound released from the roots through the opening structure. A member capable of collecting gas containing
(B) The dehumidification section is a member including a tubular or container-like structure connected to the gas collection section so as to be ventilated directly or through another ventilable member, and the dehumidification section A member that can dehumidify water vapor contained in the gas inside the
(C) The volatile compound detection means detects a volatile compound contained in the gas that has passed through the dehumidification section, or a volatile compound that has been adsorbed by a volatile compound adsorbent from the gas that has passed through the dehumidification section. is a device or equipment capable of
A plant drought stress detection system used for carrying out the method according to any one of Items 1 to 5.
[Section 7]
6. The plant drought stress detection system according to item 6,
(A') The gas collection section is a member including a tubular structure having a tip portion into which soil can be inserted and an opening structure for taking in gas;
A plant drought stress detection system used for carrying out the method according to any one of Items 1 to 5.
[Section 8]
The plant drought stress detection system according to item 6 or 7,
The system includes a gas suction means as a component,
(D) the gas suction means is connected to the end of the connected component in a ventilable manner, either directly or through another ventilable member, to enable gas flow in a ventilation channel; is a suction pump that
A plant drought stress detection system used for carrying out the method according to any one of Items 1 to 5.
[Section 9]
The plant drought stress detection system according to any one of items 6 to 8,
The system includes a volatile compound adsorbent as a component,
(E) The volatile compound adsorbent is disposed inside a tubular or container-like structure that is connected to the dehumidifying section so as to allow ventilation, either directly or through another ventilable member. can be,
(C') The volatile compound detection means is a device or equipment that is not connected as a ventilation flow path to the above-mentioned constituent members, and the volatile compound adsorbed by the volatile compound adsorbent is thermally desorbed. is a device or equipment that can be detected by remote control;
A plant drought stress detection system used for carrying out the method according to any one of Items 1 to 5.
[Section 10]
An apparatus for detecting drought stress in plants used for carrying out the method according to any one of Items 1 to 5, comprising:
An apparatus comprising the gas collection section, dehumidification section, and volatile compound detection means according to any one of items 6 to 8 as constituent members,
(C'') The sensor portion of the volatile compound detection means is located inside a tubular or container-like structure that is connected to the dehumidifier directly or through another ventilable member to allow ventilation. A device or device that is arranged in such a way that the sensor part can detect volatile compounds contained in the gas.
Plant drought stress detection device.

本発明は、植物体の乾燥ストレス状態の把握に関して、植物体の地上部や生育環境等からの間接的な評価ではなく、根の乾燥ストレスを直接的に診断する技術を提供することが可能となる。
より詳しくは、本発明では、根から放出される揮発性化合物を直接的に検出する技術であるため、土壌水分の不足による根のストレス状態を、葉等の地上部に影響が表れる前の初期段階にて検出することが可能となる。これにより、本発明では、土壌の水分不足による生育低下や生理障害に対する早期回避が可能となる。
また、本発明では、対象植物の根から発生する揮発性化合物を含む気体を直接捕集する態様を採用することで、植物体を非破壊にて診断することも可能となる。
The present invention makes it possible to provide a technology for directly diagnosing drought stress in the roots, rather than indirect evaluation from the above-ground parts of the plant or the growth environment. Become.
More specifically, since the present invention is a technology that directly detects volatile compounds released from roots, stress conditions in roots due to lack of soil moisture can be detected in the early stages before the effects appear on above-ground parts such as leaves. It becomes possible to detect in stages. As a result, in the present invention, it is possible to early avoid growth decline and physiological disorders due to lack of soil moisture.
Furthermore, in the present invention, by employing an embodiment in which gas containing volatile compounds generated from the roots of the target plant is directly collected, it is also possible to diagnose the plant body non-destructively.

実施例1に係る各処理を行った栽培試験において、各処理後の植物体の地上部の外観を撮影した写真像図である。FIG. 2 is a photographic image of the appearance of the above-ground part of a plant after each treatment in a cultivation test in which each treatment according to Example 1 was performed.

実施例1に係るGC/MS分析にて検出された揮発性化合物量の測定値を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing measured values of the amount of volatile compounds detected in GC/MS analysis according to Example 1.

実施例1に係るGC/MS分析にて検出された揮発性化合物量の測定値を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing measured values of the amount of volatile compounds detected in GC/MS analysis according to Example 1.

実施例1に係るGC/MS分析にて検出された揮発性化合物量の測定値を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing measured values of the amount of volatile compounds detected in GC/MS analysis according to Example 1.

本発明に係る植物の乾燥ストレス検出システムの一態様を示した概略図である。1 is a schematic diagram showing one embodiment of a plant drought stress detection system according to the present invention.

本発明に係る植物の乾燥ストレス検出システムに関して、除湿部(4)の別態様を示した概略図である。It is a schematic diagram showing another aspect of a dehumidification part (4) regarding a plant drought stress detection system concerning the present invention.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明に係る技術的範囲は、下記した構成を全て含む態様に限定されるものではない。また、本発明に係る技術的範囲は、下記に記載した構成以外の他の構成を含む態様を除外するものではない。 Embodiments of the present invention will be described in detail below. Note that the technical scope of the present invention is not limited to embodiments that include all of the configurations described below. Further, the technical scope of the present invention does not exclude aspects including configurations other than those described below.

1.植物の乾燥ストレス診断方法
本発明は、植物の乾燥ストレスを診断する技術であって、植物体の地上部や生育環境等からの間接的な評価ではなく、根が受けている乾燥ストレスを直接的に診断する技術に関する。
詳しくは、本発明には、診断対象である植物の乾燥ストレスを診断する方法であって、前記植物の根から気体として放出される揮発性化合物の放出量又は当該放出量に基づく値を指標値とする工程、を含むことを特徴とする、植物の乾燥ストレス診断方法に関する発明が含まれる。
1. Method for diagnosing drought stress in plants The present invention is a technology for diagnosing drought stress in plants, which directly evaluates the drought stress that the roots are experiencing, rather than indirectly assessing the above-ground parts of the plant or the growing environment. related to diagnostic techniques.
Specifically, the present invention provides a method for diagnosing drought stress in a plant to be diagnosed, in which the amount of a volatile compound released as a gas from the roots of the plant or a value based on the amount of release is set as an index value. The present invention includes an invention relating to a method for diagnosing drought stress in plants, which is characterized by including the steps of:

[診断対象]
本発明に係る方法は、植物体の生育状態に関して、根圏土壌の水分不足から受ける根の影響を指標値として評価して、植物体の乾燥ストレス状態に関する診断を可能とする方法である。
ここで、本明細書中、「乾燥ストレス」とは、診断対象である生育中の植物体に関して、生育環境の土壌の水分不足に起因した植物体に生じる生理的変化を指す。水ストレス、水分ストレス、等の用語と同義の内容を意味する。
また、本明細書中、「乾燥ストレスの診断」とは、診断対象である生育中の植物体について、生育環境の土壌の水分不足から受ける乾燥ストレスを指標値として数値化して評価する行為を指す。
[Target for diagnosis]
The method according to the present invention is a method that enables diagnosis of the drought stress state of a plant by evaluating, as an index value, the influence of roots affected by water shortage in the rhizosphere soil with respect to the growth state of the plant.
Here, the term "drought stress" as used herein refers to physiological changes that occur in a growing plant to be diagnosed due to lack of water in the soil of the growing environment. Means the same meaning as the terms water stress, moisture stress, etc.
Furthermore, in this specification, "diagnosis of drought stress" refers to the act of quantifying and evaluating, as an index value, the drought stress experienced by a growing plant to be diagnosed due to lack of moisture in the soil in the growing environment. .

本発明に係る方法では、診断対象となる植物体の根から発生する揮発性化合物を検出することによって、植物体の根が水分不足から受けている生理的影響(乾燥ストレス、乾燥ストレスを受けている状態)を直接的に把握することが可能となる。
即ち、本発明に係る方法では、植物体の根の乾燥ストレスを直接的に検出することが可能となる。また、植物体の根の乾燥ストレスの度合いを判定することも可能となる。また、葉等の地上部では影響が確認されない初期の乾燥状態においても、植物の根の乾燥ストレスを直接的に診断することが可能となる。
In the method according to the present invention, by detecting volatile compounds generated from the roots of the plant to be diagnosed, it is possible to detect This makes it possible to directly grasp the current state of the situation.
That is, the method according to the present invention makes it possible to directly detect drought stress in the roots of a plant. It also becomes possible to determine the degree of drought stress in the roots of a plant. Furthermore, it is possible to directly diagnose drought stress on plant roots even in early dry conditions where no effects are observed on above-ground parts such as leaves.

本発明に係る方法は、生育環境の土壌の水分不足に反応して根から揮発性化合物を気体として放出する植物であれば、如何なる種類の植物に対しても適用して行うことが可能である。
本発明に係る方法は、原理的には、乾燥ストレス応答に伴う脂質代謝や植物ホルモン等の活性化に起因する二次代謝産物を指標とする方法であるため、植物全般に広く適用可能な手法と認められる。例えば、このような特性を備える農作物、果樹、園芸植物等の植物を診断対象とすることが可能である。
本発明に係る診断対象の植物としては、根からの気体としての揮発性化合物の放出が好適な植物及び根での生理応答の共通性を考慮すると、マメ科植物属する植物を好適に挙げることができる。マメ科植物は根に根粒菌を有し、乾燥ストレス応答による脂質分解等の根への影響が出やすいと考えられる。特には、ダイズ属及びその近縁属に属する植物(インゲン連の植物)への適用を好適に挙げることできる。ここで、ダイズ属植物及びその近縁属としては、ダイズ属(Glycine)、ササゲ属(Vigna)、インゲン属(Phaseolus)、ブテア属(Butea)、キマメ属(Cajanus)、ナタマメ属(Canavalia)、デイゴ属(Erythrina)、ハーデンベルギア属(Hardenbergia)、フジマメ属(Lablab)、トビカズラ属(Mucuna)、クズイモ属(Pachyrhizus)、シカクマメ属(Psophocarpus)、クズ属(Pueraria)、タンキリマメ属(Rhynchosia)等を挙げることできる。
The method according to the present invention can be applied to any type of plant that releases volatile compounds as a gas from its roots in response to lack of moisture in the soil in the growing environment. .
The method according to the present invention is, in principle, a method that uses secondary metabolites resulting from activation of lipid metabolism and plant hormones associated with drought stress response as an indicator, so it is a method that can be widely applied to plants in general. It is recognized that For example, plants such as agricultural crops, fruit trees, garden plants, etc. that have such characteristics can be targeted for diagnosis.
Plants to be diagnosed according to the present invention include plants belonging to the leguminous family, considering the commonality of plants that release volatile compounds as gases from their roots and the physiological responses of their roots. can. Legumes have rhizobia in their roots, and are thought to be susceptible to effects such as lipid decomposition in response to drought stress. In particular, application to plants belonging to the genus Soybean and its closely related genera (plants of the French bean family) can be mentioned preferably. Here, soybean plants and their related genera include Glycine, Vigna, Phaseolus, Butea, Cajanus, Canavalia, Erythrina, Hardenbergia, Lablab, Mucuna, Pachyrhizus, Psophocarpus, Pueraria, Rhynchosia, etc. I can list many.

本発明に係る診断対象の植物としては、特に好ましくは、乾燥ストレスに対する根での応答に関する生理的機構の共通性の観点から、ダイズ属(Glycine)に属する植物への適用が最も好適である。ここで、ダイズ属(Glycine)に属する植物は、根での水分要求性が高いため、根での水分不足に対する生理応答反応が敏感と認められ、他の分類の植物では検出が難しい場合であっても、ダイズ属に関してはその検出感度が良好と認められる。
即ち、本発明に係る診断対象の植物としては、ダイズ属(Glycine)に属する植物を診断対象とすることが好適である。
ここで、ダイズ属に属する植物としては、ダイズ属に分類される植物種の植物を挙げることできる。また、ダイズ属に属する植物に由来する植物や品種・系統(ダイズ属に属する植物を用いた交配、突然変異、人為的な遺伝子操作等によって作出された植物や品種・系統)であって、上記特性備えたものも診断対象とすることができる。
また、本発明に係る方法では、特に好ましくは、上記特性に関するストレス応答の生理的メカニズムの共通性の観点から、ダイズ(Glycine max)に属する植物を診断対象とすることが最適である。ここで、ダイズに属する植物としては、Glycine maxに分類される植物や当該種に属する品種・系統の植物を挙げることができる。また、Glycine maxに属する植物に由来する植物や品種・系統であって、上記特性備えたものも診断対象とすることができる。
当該植物(個体)としては、例えば、Glycine maxに属する植物を用いた交配、突然変異、人為的な遺伝子操作等によって作出された植物(個体)を挙げることができる。
また、当該品種・系統としては、例えば、Glycine maxに属する植物を用いた交配、突然変異、人為的な遺伝子操作等によって作出された植物の形質を集団として備えた品種・系統を挙げることができる。
As plants to be diagnosed according to the present invention, plants belonging to the soybean genus (Glycine) are particularly preferably applied from the viewpoint of commonality in physiological mechanisms related to root responses to drought stress. Plants belonging to the soybean genus (Glycine) have a high water requirement in their roots, so it is recognized that their physiological response to water shortage in the roots is sensitive, which may be difficult to detect in plants of other classifications. However, the detection sensitivity for the soybean genus is recognized to be good.
That is, as a plant to be diagnosed according to the present invention, it is preferable to use a plant belonging to the soybean genus (Glycine) as a diagnostic target.
Here, examples of plants belonging to the genus Soybean include plants of plant species classified under the genus Soybean. In addition, plants, varieties, and lines derived from plants belonging to the genus Soybean (plants, varieties, and lines created through cross-breeding, mutation, artificial genetic manipulation, etc. using plants belonging to the genus Soybean), which are mentioned above. Things with characteristics can also be targeted for diagnosis.
Furthermore, in the method according to the present invention, it is particularly preferable to use plants belonging to soybean (Glycine max) as the diagnostic target from the viewpoint of commonality in the physiological mechanisms of stress responses related to the above-mentioned characteristics. Here, examples of plants belonging to soybean include plants classified as Glycine max and plants of varieties and lines belonging to this species. Furthermore, plants, varieties, and lines derived from plants belonging to Glycine max and having the above-mentioned characteristics can also be targeted for diagnosis.
Examples of the plants (individuals) include plants (individuals) produced by hybridization, mutation, artificial genetic manipulation, etc. using plants belonging to Glycine max.
In addition, such cultivars and lines include, for example, cultivars and lines that collectively have the characteristics of plants created by crossbreeding, mutation, artificial genetic manipulation, etc. using plants belonging to Glycine max. .

本発明に係る診断対象である植物は、生育や栽培を行っている環境土壌にて一定期間生育した状態にある植物体であることが望ましい。即ち、根が土壌中の水分に応じた生理応答が可能となっている植物体について、当該診断対象とすることが望ましい。例えば、移植等から少なくとも7日以上、好ましくは14日以上が経過して、当該環境土壌に適応して生育中であると認められる植物体であることが望ましい。 The plant to be diagnosed according to the present invention is preferably a plant that has been grown for a certain period of time in the environmental soil where it is grown or cultivated. That is, it is desirable to target plants whose roots are capable of physiological responses in accordance with the moisture in the soil. For example, it is desirable that at least 7 days or more, preferably 14 days or more have passed since transplantation, etc., and the plant is recognized to be adapted to the environmental soil and growing.

[分析]
本発明に係る方法では、診断対象の植物体の根から気体として放出される揮発性化合物を含む気体を捕集する工程を含む。また、本発明に係る方法では、前記捕集した気体から揮発性化合物を検出する工程を含む。
[analysis]
The method according to the present invention includes the step of collecting a gas containing a volatile compound released as a gas from the roots of a plant to be diagnosed. Furthermore, the method according to the present invention includes the step of detecting volatile compounds from the collected gas.

本発明に係る方法において、根から気体として放出される揮発性化合物を捕集する手法としては、一例としては、診断対象の植物の根を採取して、当該採取した根から気体として発生する揮発性化合物を捕集する手法を挙げることができる。当該根の採取態様としては、植物体の根の全体を採取する手法も可能であるが、植物体の生育に影響が少ないよう根の一部を採取して行うことが望ましい。
本発明に係る方法においては、採取してから数時間程度の状態であれば分析試料に供することも可能ではあるが、生育状態にある植物体から採取直後の根を分析に用いることが望ましい。
採取した根からの気体に含まれる揮発性化合物の分析は、通常の気体成分分析手法によって行うことが可能である。実施形態の一例(実施例1にて示した態様)としては、採取した根と揮発性化合物を吸着可能な吸着剤等を密閉容器や密閉袋状体(ガラス製容器、硬樹脂製容器、軟樹脂袋状物、フィルムバッグ等)の中に配置し、これらの内部空間中に気体として発生した揮発性化合物を捕集する手法が挙げられる。
なお、当該態様での気体捕集は、試料間比較の定量性が担保される手法にて行うことが好ましい。例えば、各試料からの気体捕集においては、根の採取量や採取部位、捕集条件(温度、時間等)、気体の捕集量などを同様の条件にして、捕集工程を行うことが望ましい。
In the method according to the present invention, an example of a method for collecting volatile compounds released as a gas from roots is to collect the roots of a plant to be diagnosed, and collect volatile compounds released as a gas from the roots. Examples include methods for collecting chemical compounds. Although it is possible to collect the entire root of the plant, it is preferable to collect a portion of the root so as to have less influence on the growth of the plant.
In the method according to the present invention, although it is possible to use roots for analysis as long as they have been harvested for several hours, it is preferable to use roots immediately after harvesting from plants in a growing state for analysis.
The analysis of volatile compounds contained in the gas from the collected roots can be carried out using ordinary gas component analysis techniques. As an example of an embodiment (the embodiment shown in Example 1), the collected roots and an adsorbent capable of adsorbing volatile compounds are placed in a sealed container or sealed bag-like body (glass container, hard resin container, soft resin container, etc.). An example of this method is to place the compound in a plastic bag (resin bag, film bag, etc.) and collect volatile compounds generated as a gas in the internal space of the container.
Note that gas collection in this embodiment is preferably performed using a method that ensures quantitative comparison between samples. For example, when collecting gas from each sample, it is possible to carry out the collection process under similar conditions such as the amount of roots to be collected, the sampling site, the collection conditions (temperature, time, etc.), and the amount of gas to be collected. desirable.

また、根からの気体捕集の別態様(実施例3にて示した態様)としては、生育中の植物体の土壌中の根の付近に、根から発生したガスを捕集可能な管状部材等を配置し、当該部材を介して揮発性化合物を含む気体を直接採取する手法を挙げることができる。当該態様では、植物体の植物根の採取を要さない手法であるため、診断対象である生育中の植物の植物体を非破壊にて診断することが可能となる。当該態様を実現する具体的な実施形態としては、下記段落2.に記載のガス捕集容器又はガス捕集管を利用したシステムや装置等を用いて行うことが可能である。
なお、当該態様での気体捕集は、試料間比較の定量性が担保される手法にて行うことが好ましい。例えば、土壌中からの気体吸引条件(流量、時間等)、気体採取部位(根から距離や深さ)などを同様の条件にして、捕集工程を行うことが望ましい。
In addition, as another embodiment of gas collection from the roots (the embodiment shown in Example 3), a tubular member capable of capturing gas generated from the roots is placed near the roots in the soil of a growing plant. For example, a method can be mentioned in which a gas containing a volatile compound is directly collected through the member. In this embodiment, since the method does not require collection of plant roots, it is possible to non-destructively diagnose the growing plant to be diagnosed. A specific embodiment for realizing this aspect is described in paragraph 2 below. This can be carried out using a system or device using the gas collection container or gas collection tube described in .
Note that gas collection in this embodiment is preferably performed using a method that ensures quantitative comparison between samples. For example, it is desirable to carry out the collection process under similar conditions for gas suction from the soil (flow rate, time, etc.), gas sampling site (distance from roots, depth), etc.

本発明の方法における揮発性化合物の検出は、上記のように捕集した気体を直接又は間接的手法にて分析に供することで行うことができる。ここで、捕集気体に含まれる揮発性化合物の検出は、気体成分分析にて用いられる通常の手法を用いて行うことが可能である。
例えば、i)気体中に含まれる揮発性化合物の分析が可能な装置や機器のセンサー等を用いて、気体中に含まれる揮発性化合物を直接検出して分析することが可能である(センサー等を用いた直接検出手法)。また、別態様としては、ii)捕集気体に含まれる揮発性化合物を吸着剤に吸着させた後、当該吸着剤から加熱脱離により揮発性化合物を気体としてヘッドスペース等に回収して、ここから揮発性化合物を分析することが可能である(吸着剤を用いた手法)。
ここで、揮発性化合物の検出やその量の測定は、診断対象である植物体と陰性対照との差異が検出可能な感度で揮発性化合物の量の測定が可能な手法であれば、如何なる手法を採用することも可能である。
例えば、下記段落2.に記載の揮発性化合物検出手段として説明した各種装置や機器を用いて行うことが可能である。また、揮発性化合物を吸着可能な吸着剤に関しても、下記段落2.に記載の揮発性化合物吸着剤を用いて行うことが可能である。
Detection of volatile compounds in the method of the present invention can be performed by subjecting the gases collected as described above to analysis using a direct or indirect method. Here, volatile compounds contained in the collected gas can be detected using a normal method used in gas component analysis.
For example, i) it is possible to directly detect and analyze volatile compounds contained in gas using a device or device sensor that can analyze volatile compounds contained in gas (sensors, etc.). direct detection method using In another embodiment, ii) after the volatile compounds contained in the collected gas are adsorbed on an adsorbent, the volatile compounds are recovered as a gas in a head space etc. by thermal desorption from the adsorbent, and then It is possible to analyze volatile compounds from (method using adsorbent).
Here, the detection of volatile compounds and the measurement of their amount can be carried out using any method as long as it is possible to measure the amount of volatile compounds with a sensitivity that can detect the difference between the plant to be diagnosed and the negative control. It is also possible to adopt
For example, paragraph 2 below. This can be carried out using the various devices and equipment described as volatile compound detection means described in . Regarding adsorbents capable of adsorbing volatile compounds, see paragraph 2 below. This can be carried out using the volatile compound adsorbent described in .

[指標値]
本発明に係る診断方法は、診断対象である植物における根から放出された揮発性化合物の放出量又は当該放出量に基づく値を指標値とする工程、を含む方法である。
本発明において指標値となる「揮発性化合物の放出量」は、根から放出された気体に含まれる揮発性化合物の量を表す値として求めることができる。ここで、当該放出量としては、根から発生する揮発性化合物の全量である必要はなく、試料間で比較可能な一定条件下において測定を行い、得られた測定値を試料間で比較可能な放出量(定量値)として求めることが可能である。
例えば、一定条件下において捕集された上記の気体や吸着剤から検出された揮発性化合物の測定値から、揮発性化合物の放出量の値を把握することが可能となる。
[Indicator value]
The diagnostic method according to the present invention is a method including the step of using as an index value the amount of volatile compounds released from the roots of a plant to be diagnosed or a value based on the amount of volatile compounds released.
The "volatile compound release amount" which serves as an index value in the present invention can be determined as a value representing the amount of volatile compounds contained in the gas released from the roots. Here, the release amount does not need to be the total amount of volatile compounds generated from the roots, but it should be measured under certain conditions that can be compared between samples, and the obtained measurement values can be compared between samples. It can be determined as a released amount (quantitative value).
For example, it is possible to determine the amount of volatile compounds released from the measured values of volatile compounds detected from the above-mentioned gas or adsorbent collected under certain conditions.

また、「揮発性化合物の放出量に基づく値」とは、上記の揮発性化合物の放出量から算出された値であって、当該放出量の多寡を多試料間で比較可能な指標値とできる値を指す。例えば、根から放出された揮発性化合物を含む気体を一定条件において採取し、当該採取した気体に含まれる揮発性化合物の量を測定し、得られた測定値を当該値(定量値)とすることも可能である。
ここで、当該放出量に基づく値としては、測定した絶対値以外にも試料間で当該放出量の比較が可能な相対値で表された値も含まれる。また、係数を乗じて算出した値や、定数を加減して算出した値も含まれる。
また、揮発性化合物の放出量に基づく値としては、2以上の揮発性化合物の放出量に基づく値を当該値とすることも可能である。2以上の揮発性化合物の放出量に基づく値としては、乾燥ストレスの影響によってその根からの放出量が増加挙動を示す2以上の揮発性化合物の合計量等を挙げることができる。また、これらの揮発性化合物の総量等も挙げることができる。
In addition, "a value based on the amount of volatile compound released" is a value calculated from the above-mentioned amount of released volatile compound, and the amount of released amount can be used as an index value that can be compared between multiple samples. refers to a value. For example, a gas containing volatile compounds emitted from roots is collected under certain conditions, the amount of volatile compounds contained in the collected gas is measured, and the measured value is taken as the value (quantitative value). It is also possible.
Here, the value based on the release amount includes, in addition to the measured absolute value, a value expressed as a relative value that allows comparison of the release amount between samples. It also includes values calculated by multiplying by coefficients and values calculated by adding and subtracting constants.
Furthermore, the value based on the amount of released volatile compounds may be a value based on the amount of released two or more volatile compounds. Examples of the value based on the amount of two or more volatile compounds released include the total amount of the two or more volatile compounds whose amount released from the roots increases due to the influence of drought stress. Further, the total amount of these volatile compounds can also be mentioned.

本発明に係る指標値又はその基礎値となる「揮発性化合物の放出量」としては、水分が不足した土壌環境(乾燥土壌)にて植物体が生育した場合において、水分を十分に含む土壌環境(潅水等を行った土壌)で生育した場合と比較して、実質的な増加による差異が検出される揮発性化合物の放出量を指すものである。
当該揮発性化合物の放出量の変動挙動は、乾燥土壌から受ける植物根の影響(乾燥ストレスに対する応答)による脂質代謝や植物ホルモン等の活性化に起因する二次代謝産物の変動を反映した量的結果である。従って、当該揮発性化合物の放出量の変動度合いは、乾燥に対するストレス応答による植物体の「根」での代謝反応の内因的な組成変動を反映した量的結果であると認められる。即ち、当該揮発性化合物の放出量の変動挙動の度合は、診断対象植物体の根における乾燥ストレス度合と相関する度合であると推定される。
従って、当該放出量の変動挙動の度合いは、土壌の乾燥からの影響が大きい程、陰性対照である水分を十分に含む土壌で生育した植物での放出量に対して増加変動が大きくなる傾向にあると認められる。
なお、当該揮発性化合物の放出量の変動挙動は、土壌中の水分含量から受ける影響を反映して、その時点の根圏の水分条件を反映して正確に変化する値であることが、下記の実施例にて実験結果として示されている。例えば、土壌の加湿と乾燥を交互に繰り返した栽培条件にした場合、当該揮発性化合物の放出量は、その時点の根圏の水分条件から受けているストレス状態を反映した値として検出される。
The index value according to the present invention or its basic value, ``amount of volatile compound released'', is defined as a soil environment containing sufficient moisture when a plant grows in a soil environment lacking moisture (dry soil). This refers to the amount of volatile compounds emitted that is detected as a substantial increase in the amount of volatile compounds that are detected compared to when grown in (irrigated soil).
The fluctuation behavior of the release amount of the volatile compound is a quantitative change that reflects the fluctuation of secondary metabolites caused by the activation of lipid metabolism and plant hormones due to the influence of dry soil on plant roots (response to drought stress). This is the result. Therefore, it is recognized that the degree of variation in the amount of volatile compounds released is a quantitative result that reflects the endogenous compositional variation of metabolic reactions in the "roots" of plants due to stress responses to drought. That is, it is estimated that the degree of fluctuation behavior in the amount of volatile compound released is a degree that correlates with the degree of drought stress in the roots of the plant to be diagnosed.
Therefore, the degree of fluctuation behavior in the release amount tends to be such that the greater the influence from drying of the soil, the greater the increase in fluctuation in release amount compared to the negative control of plants grown in soil containing sufficient moisture. It is recognized that there is.
The fluctuation behavior of the release amount of the volatile compound is a value that accurately changes to reflect the influence of the water content in the soil and the water conditions of the rhizosphere at that time, as shown below. This is shown as an experimental result in Example. For example, when the cultivation conditions are such that the soil is alternately moistened and dried, the amount of volatile compounds released is detected as a value that reflects the stress state being received from the moisture condition of the rhizosphere at that time.

[揮発性化合物]
本発明に係る診断方法では、水分を十分に含む土壌で生育した植物体と比較して、乾燥条件の土壌で生育した植物体では根からの揮発性化合物の放出量が増加する現象を利用する。即ち、本発明に係る診断方法では、当該植物根から発生する揮発性化合物の増加を検出することにより、植物根が土壌から受けている乾燥ストレスを検出することが可能となる。
[Volatile compounds]
The diagnostic method according to the present invention utilizes the phenomenon that the amount of volatile compounds released from the roots of plants grown in dry soil is increased compared to plants grown in soil containing sufficient moisture. . That is, in the diagnostic method according to the present invention, by detecting an increase in volatile compounds generated from the plant roots, it is possible to detect the drought stress that the plant roots are receiving from the soil.

本発明に係る診断方法においては、診断対象植物の植物体での根圏の水分不足に対する生理的応答として、根表面からガスとして放出される量が増加する揮発性化合物を指標化合物として利用する。
当該揮発性化合物としては、乾燥ストレス応答による過酸化脂質の生成促進によって分解された脂質分解物を挙げることができる。詳しくは、アルコール類、アルデヒド類、又はケトン類に属する化合物であって、根圏の水分不足に応答して根表面から気体として放出される量が増加する化合物を指標化合物として利用する態様が好適である。より詳しくは、本発明に係る診断方法では、炭素数C4~12のアルコール類、アルデヒド類、若しくはケトン類に属する化合物、又は、前記化合物から選ばれる1以上の化合物、を指標化合物として利用することが可能となる。より詳しくは、本発明に係る診断方法では、炭素数C5~8のアルコール類、アルデヒド類、若しくはケトン類に属する化合物、又は、前記化合物から選ばれる1以上の化合物、を指標化合物として利用することが可能となる。
本発明に係る診断方法では、より詳しくは、1-ヘキサノール、(Z)-3-ヘキセン-1-オール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、2-オクタノン、3-オクタノン、1-ペンテン-3-オール、ヘキサナール、3-ペンタノン、又は、前記化合物から選ばれる1以上の化合物、を指標化合物として利用することが好適である。
In the diagnostic method according to the present invention, a volatile compound whose amount is released as a gas from the root surface as a physiological response to water shortage in the rhizosphere of the plant to be diagnosed is used as an indicator compound.
Examples of the volatile compound include lipid decomposition products that are decomposed by promoting the production of lipid peroxide due to a dry stress response. Specifically, it is preferable to use a compound that belongs to alcohols, aldehydes, or ketones and whose amount is released as a gas from the root surface in response to a lack of water in the rhizosphere as an indicator compound. It is. More specifically, in the diagnostic method according to the present invention, a compound belonging to alcohols, aldehydes, or ketones having a carbon number of C4 to C12, or one or more compounds selected from the above compounds is used as an indicator compound. becomes possible. More specifically, in the diagnostic method according to the present invention, a compound belonging to alcohols, aldehydes, or ketones having a carbon number of C5 to C8, or one or more compounds selected from the above compounds is used as an indicator compound. becomes possible.
More specifically, in the diagnostic method according to the present invention, 1-hexanol, (Z)-3-hexen-1-ol, 6-methyl-5-hepten-2-one, 2-octanone, 3-octanone, 1- It is preferable to use penten-3-ol, hexanal, 3-pentanone, or one or more compounds selected from the above compounds as the indicator compound.

また、当該揮発性化合物としては、乾燥ストレス応答による植物ホルモン等の活性化に起因する二次代謝産物を挙げることができる。より詳しくは、セスキテルペン類に属する化合物であって、根圏の水分不足に応答して根表面から気体として放出される量が増加する化合物を指標化合物として利用する態様が可能である。
即ち、本発明に係る診断方法では、セスキテルペン類に属する化合物、又は、前記化合物から選ばれる1以上の化合物、を指標化合物として利用することが可能となる。
Further, examples of the volatile compounds include secondary metabolites resulting from activation of plant hormones and the like due to drought stress response. More specifically, it is possible to utilize as an indicator compound a compound belonging to the sesquiterpenes group whose amount released as a gas from the root surface increases in response to water shortage in the rhizosphere.
That is, in the diagnostic method according to the present invention, a compound belonging to sesquiterpenes or one or more compounds selected from the above compounds can be used as an indicator compound.

本発明に係る診断方法では、根圏土壌が加湿条件の場合と比較して乾燥条件に応答して大きく発生量が増加する揮発性化合物を選択して、当該化合物を指標化合物とすることが検出感度の点で好適である。即ち、本発明では、1-ヘキサノール、(Z)-3-ヘキセン-1-オール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、又は、前記化合物から選ばれる1以上の化合物、を指標化合物として利用することがより好適である。これらの化合物は、乾燥ストレスに応答した放出量の増加変動の度合が大きく、陰性対照植物に対する差異の検出が容易となる。 In the diagnostic method according to the present invention, detection is performed by selecting a volatile compound whose generation amount increases significantly in response to dry rhizosphere soil conditions compared to when the rhizosphere soil is humidified, and using this compound as an indicator compound. This is preferable in terms of sensitivity. That is, in the present invention, 1-hexanol, (Z)-3-hexen-1-ol, 6-methyl-5-hepten-2-one, or one or more compounds selected from the above compounds is used as an indicator compound. It is more suitable to use These compounds show a large degree of increase in release in response to drought stress, making it easier to detect differences relative to negative control plants.

本発明に係る診断方法では、これらの揮発性化合物の類似化合物であって同様の変動挙動を示す化合物を指標化合物とすることも可能である。当該類似化合物としては、上記揮発性化合物と同様の基本骨格を有する化合物であって、官能基の導入、酸化、還元、原子の置き換えなど基本骨格を大幅に変えない程度の改変を有する化合物を挙げることができる。
本発明に係る診断方法では、上記した揮発性化合物やその類似化合物には、これらのイオン化状態、各種平衡反応の状態にある化合物等も含まれる。
In the diagnostic method according to the present invention, compounds that are similar to these volatile compounds and exhibit similar fluctuation behavior can also be used as indicator compounds. Examples of similar compounds include compounds that have the same basic skeleton as the above-mentioned volatile compounds, but have undergone modifications that do not significantly change the basic skeleton, such as introduction of functional groups, oxidation, reduction, and substitution of atoms. be able to.
In the diagnostic method according to the present invention, the above-mentioned volatile compounds and their analogous compounds include compounds in their ionized states and in various equilibrium reaction states.

また、本発明に係る診断方法では、上記した乾燥ストレスの影響による根からの発生量が増加する揮発性化合物の2以上を選択して、これらの値を基にして指標値として算出することも可能である。 Furthermore, in the diagnostic method according to the present invention, two or more volatile compounds whose generation amount from roots increases due to the effects of drought stress described above may be selected, and an index value may be calculated based on these values. It is possible.

[陰性対照植物との差異の検出]
本発明に係る診断では、前記にて測定又は算出した指標値について、(a)診断対象である植物からの指標値と(b)保湿土壌で生育した植物からの指標値とを比較して、指標値間の実質的な差異の有無又は差異の度合いを判定する工程を行うものである。
即ち、本発明に係る診断方法では、前記記載の指標値化の工程の後、診断対象植物における前記指標値を、陰性対照である保湿土壌で生育した植物での対応する値と比較して、指標値間の実質的な増加の有無又は増加の度合を判定する工程、を含む。
[Detection of differences from negative control plants]
In the diagnosis according to the present invention, regarding the index values measured or calculated above, (a) the index values from the plant to be diagnosed and (b) the index values from the plants grown in moist soil are compared, This is a step of determining whether there is a substantial difference between index values or the degree of the difference.
That is, in the diagnostic method according to the present invention, after the step of creating an index value as described above, the index value in the plant to be diagnosed is compared with the corresponding value in a plant grown in moist soil as a negative control, The method includes the step of determining whether there is a substantial increase between index values or the degree of increase.

ここで、本明細書中「陰性対照植物」とは、診断対象植物からの指標値と比較するための対応値の情報を得るための植物を指し、根圏土壌が適度な水分を含む保湿土壌にて生育し乾燥ストレスを受けていない状態の植物を指す。
ここで、植物に乾燥ストレスを与えない「保湿土壌」に含まれる水分の含水率は、診断対象植物の種類等によって適宜設定することができる。一例としては、根圏pF値が1.5~2.3、好ましくは1.7~2.0となるように設定する態様が望ましい。
Here, the term "negative control plant" as used herein refers to a plant for obtaining information on corresponding values for comparison with index values from plants to be diagnosed, and is a plant whose rhizosphere soil is a moisturizing soil containing an appropriate amount of water. This refers to plants that are grown in a dry environment and are not exposed to drought stress.
Here, the moisture content of the "moisturizing soil" that does not give drought stress to plants can be appropriately set depending on the type of plant to be diagnosed. For example, it is desirable to set the rhizosphere pF value to 1.5 to 2.3, preferably 1.7 to 2.0.

本発明に係る診断方法では、好適な態様としては、乾燥ストレスの影響に由来する揮発性化合物の放出量の変化のみを精度よく検出できる態様にて行うことが望ましい。そのため、診断対象である植物体からの指標値と対照植物体からの対応値との比較において、当該影響以外の他の要因に由来する揮発性化合物の変化を可能な限り低減させ、当該影響以外の代謝産物等を比較する試料間にて均一又は実質的に均一にすることが望ましい。 Preferably, the diagnostic method according to the present invention is carried out in a manner that allows accurate detection of only changes in the amount of volatile compounds released due to the influence of drying stress. Therefore, when comparing the index value from the plant being diagnosed and the corresponding value from the control plant, changes in volatile compounds originating from other factors other than the relevant influence are reduced as much as possible, and changes other than the relevant influence are determined. It is desirable that the metabolites, etc. of the sample be uniform or substantially uniform between the samples being compared.

本発明に係る診断方法で用いる陰性対照植物としては、遺伝的背景が同じもの又は実質的に同じものを用いることが望ましい。そのため、当該陰性対照植物としては、診断対象植物が属する種類の同一種に属する植物を用いることが望ましい。特には、診断対象植物が属する種類の同一の品種系統に属する植物を用いることが好ましい。
また、本発明に係る陰性対照植物としては、診断対象と遺伝的背景が大きく異なる植物種等を用いた場合、ノイズが大きくなり正確な比較を行うことが困難となる傾向がある。但し、陰性対照植物が診断対象植物とある程度異なる遺伝的背景を有する場合であっても、実質的に同じ代謝変動挙動を示すと認められる近縁種又は同一種で異なる品種系統の植物からの値であれば、両者の比較判定を行うことも可能な場合がある。この点、本発明に係る診断方法では、陰性対照植物として、診断対象と異なる種類や品種系統の植物を採用して、差異を検出する態様を除外するものではない。
As the negative control plants used in the diagnostic method according to the present invention, it is desirable to use plants with the same or substantially the same genetic background. Therefore, it is desirable to use a plant belonging to the same species as the plant to be diagnosed as the negative control plant. In particular, it is preferable to use plants belonging to the same variety line as the plant to be diagnosed.
Furthermore, when a plant species whose genetic background is significantly different from that of the diagnostic target is used as a negative control plant according to the present invention, noise tends to increase and it becomes difficult to make accurate comparisons. However, even if the negative control plant has a genetic background that is somewhat different from the plant to be diagnosed, values from closely related species or plants of the same species but different cultivar lines that are recognized to exhibit substantially the same metabolic fluctuation behavior. If so, it may be possible to make a comparative judgment between the two. In this regard, the diagnostic method according to the present invention does not exclude a mode in which a plant of a type or variety line different from that of the diagnosis target is employed as a negative control plant to detect differences.

本発明に係る診断方法においては、陰性対照植物から得られた対応値としては、異なる生育環境から植物からの情報を用いる態様を除外するものではないが、判定及び診断精度の向上を考慮すると、診断対象植物の生育環境と水分条件以外は同一の生育環境で生育した植物からの情報であることが好適である。また、本発明に係る診断方法では、水分条件以外は実質的に同じ生育環境で生育した植物からの情報を、陰性対照植物からの情報として用いる態様が許容される。ここで、実質的に同じ生育環境とは、現実の栽培現場等にて実際に必要とされる差異の検出精度を考慮すると、同じ日時での試料採取等を必ずしも意味するものではなく、例えば、温度や光等の気象条件、土壌組成などの栽培環境が似通っている生育環境を挙げることができる。
また、本発明に係る診断方法では、異なる生育段階にある植物からの情報を用いる態様を除外するものではないが、診断対象植物と同じ生育段階と認められる植物から測定又は算出した値を用いることが好適である。
また、本発明に係る診断方法では、診断対象植物と実質的に同じ生育段階と認められる植物からの情報を、陰性対照植物からの情報として用いる態様が許容される。ここで、実質的に同じ生育段階とは、現実の栽培現場等にて実際に必要とされる差異の検出精度を考慮すると、同じ日時での試料採取等を必ずしも意味するものではなく、例えば異なる日時に採取する態様等も含まれる。
In the diagnostic method according to the present invention, the corresponding value obtained from the negative control plant does not exclude the use of information from plants from different growth environments, but in consideration of improving the determination and diagnostic accuracy, It is preferable that the information is from a plant grown in the same growth environment as the plant to be diagnosed except for the growth environment and moisture conditions. Furthermore, the diagnostic method according to the present invention allows an embodiment in which information from plants grown in substantially the same growth environment except for moisture conditions is used as information from negative control plants. Here, "substantially the same growth environment" does not necessarily mean that samples were collected at the same time and date, considering the accuracy of detecting differences that is actually required in actual cultivation sites, etc.; for example, Examples of growing environments include similar weather conditions such as temperature and light, and similar cultivation environments such as soil composition.
Furthermore, although the diagnostic method according to the present invention does not exclude the use of information from plants at different growth stages, it is possible to use values measured or calculated from plants that are recognized to be at the same growth stage as the plant to be diagnosed. is suitable.
Furthermore, the diagnostic method according to the present invention allows an embodiment in which information from a plant recognized to be at substantially the same growth stage as the plant to be diagnosed is used as information from a negative control plant. Here, "substantially the same growth stage" does not necessarily mean that samples were collected at the same date and time, considering the detection accuracy of differences that is actually required in actual cultivation sites, etc.; This also includes the manner in which the sample is collected on date and time.

本発明に係る診断方法においては、乾燥ストレスの状態を判定するための基準値を予め設定しておき、当該基準値と比較して乾燥ストレス状態を判定することも可能である。当該態様においては、診断対象の植物からの試料を分析に供するのみで、その植物と比較可能な対応するデータと比較して増加差異の検出及びストレス度合の判定を行うことが可能である。
当該態様における判定基準となる値としては、根圏が保湿土壌にある環境にて生育した植物から予め得ていた揮発性化合物放出の量の情報を利用することが可能である。即ち、本発明では、陰性対照である根圏が保湿土壌である環境の植物から予め測定しておいた値に基づいて、非ストレス状態であれば示すべき値を設定することが可能となる。当該態様では、「陰性対照植物における対応する値」として予め設定した判定基準値を採用することが可能となる。
また、当該態様における基準値としては、圃場等での対照植物のデータ情報を蓄積して診断対象植物との比較用のデータベースや判定表等を作成しておくことで、生育環境での対照植物を同時栽培することなく、より簡易に乾燥ストレスの診断等を行うことが可能となる。
In the diagnostic method according to the present invention, it is also possible to set a reference value in advance for determining the state of drought stress, and compare it with the reference value to determine the state of drought stress. In this embodiment, by simply subjecting a sample from a plant to be diagnosed to analysis, it is possible to detect an increased difference and determine the stress level by comparing it with corresponding data that can be compared with that plant.
As the value serving as the criterion in this embodiment, it is possible to use information on the amount of volatile compounds released that has been previously obtained from plants grown in an environment where the rhizosphere is in moist soil. That is, in the present invention, it is possible to set a value that should be shown in a non-stressed state based on a value previously measured from a negative control plant in an environment where the rhizosphere is moisturizing soil. In this embodiment, it is possible to employ a predetermined criterion value as the "corresponding value in the negative control plant."
In addition, as standard values in this aspect, by accumulating data information of control plants in the field etc. and creating a database or judgment table for comparison with the plants to be diagnosed, It becomes possible to more easily diagnose drought stress, etc., without cultivating both at the same time.

本発明に係る診断方法では、実質的な差異の検出を行う場合において、診断対象植物からの指標値と対照植物からの対応値との間での差異の存在の有無を以て、指標値間の実質的な差異の有無を判定することが好適である。ここで、指標値間の差異を検出してストレス状態を診断する手法としては、陰性対照植物からの値との比較を含む態様にて行うことが可能である。当該態様においては、 i)診断対象植物における当該指標とする値を、陰性対照である非ストレス状態の植物における対応する値と比較して、ii)これらの値の間で実質的な差異が検出される場合には前記診断対象植物が乾燥ストレス状態にあると判定することができる。また、これらの間で実質的な差異が検出されない場合には前記診断対象植物が乾燥ストレス状態にないと判定することができる。
また、ここで検出された指標値間の差異の度合は、植物の乾燥ストレスの度合いと相関する値であるため、当該差異の度合が大きい程、診断対象植物における乾燥ストレス状態が重度であると判定することが可能である。また、差異の度合が小さい程、乾燥ストレス状態が軽度であると判定することが可能である。
In the diagnostic method according to the present invention, when detecting a substantial difference, the presence or absence of a difference between the index value from the plant to be diagnosed and the corresponding value from the control plant is used to detect the substantial difference between the index values. It is preferable to determine the presence or absence of a physical difference. Here, the method of diagnosing the stress state by detecting the difference between index values can be carried out in a manner that includes comparison with values from negative control plants. In this embodiment, i) the indicator value in the plant to be diagnosed is compared with the corresponding value in a negative control non-stressed plant, and ii) a substantial difference is detected between these values. If so, it can be determined that the plant to be diagnosed is in a drought stress state. Furthermore, if no substantial difference is detected between them, it can be determined that the plant to be diagnosed is not in a drought stress state.
In addition, the degree of difference between the index values detected here is a value that correlates with the degree of drought stress in the plant, so the larger the degree of difference, the more severe the drought stress state in the plant to be diagnosed. It is possible to determine. Furthermore, the smaller the degree of difference, the milder the drought stress state can be determined.

また、本発明に係る診断方法においては、1種類の揮発性化合物の量に基づく値を指標値とした場合又は2種類以上の揮発性化合物の量の和等を1つの指標値とした場合では、単変量解析による統計解析を行うことによって、診断精度を向上させることが可能となる。ここで、統計解析としては、通常の手法を用いることができるが、例えば、標準誤差、標準偏差、t検定、X検定、ANOVA検定、Mann-Wihtney U検定、尤度比検定、Wald検定などを挙げることができる。
また、本発明に係る診断方法では、2種類以上の揮発性化合物に着目し、揮発性化合物のそれぞれの量に基づく2以上の指標値を算出して多変量解析を行うことによって、判定の精度を向上させることも可能である。ここで、多変量解析として既知の手法を採用して行うことができる。多変量解析としては、例えば、重回帰分析、判別分析、ロジスティック回帰分析、数量化I類分析、数量化II類分析、主成分分析、因子分析、クラスター分析、コレスポンデンス分析、数量化III類分析、多次元尺度構成法、決定木分析、ニューラルネットワーク分析等を挙げることができる。
また、当該多変量解析においては、陰性対照となる保湿土壌で生育した植物(乾燥ストレスを受けていない植物)の値と伴に、陽性対照となる乾燥土壌で生育した植物(乾燥ストレスを受けている植物)からの対応値を加えることによって、更に精度の高い判定及び診断を行うことも可能となる。例えば、クラスター分析等を行った場合では、階層クラスタリング樹形として判定結果を得ることができるため、乾燥ストレスの有無及び度合を更に精度良く判定することが可能となり好適である。
Furthermore, in the diagnostic method according to the present invention, when a value based on the amount of one type of volatile compound is used as an index value, or when a sum of the amounts of two or more types of volatile compounds is used as one index value, By performing statistical analysis using univariate analysis, it is possible to improve diagnostic accuracy. Here, standard methods can be used for statistical analysis, such as standard error, standard deviation, t-test, X2 test, ANOVA test, Mann-Wihtney U test, likelihood ratio test, Wald test, etc. can be mentioned.
In addition, the diagnostic method according to the present invention focuses on two or more types of volatile compounds, calculates two or more index values based on the amount of each volatile compound, and performs multivariate analysis, thereby improving the accuracy of determination. It is also possible to improve Here, multivariate analysis can be performed using a known method. Examples of multivariate analysis include multiple regression analysis, discriminant analysis, logistic regression analysis, quantification class I analysis, quantification class II analysis, principal component analysis, factor analysis, cluster analysis, correspondence analysis, quantification class III analysis, Examples include multidimensional scaling, decision tree analysis, and neural network analysis.
In addition, in the multivariate analysis, the values of plants grown in moist soil (plants not subjected to drought stress), which served as a negative control, and those of plants grown in dry soil (plants subjected to drought stress), which served as a positive control, were calculated. By adding the corresponding values from plants that are present in the plant, it becomes possible to perform even more accurate judgment and diagnosis. For example, when cluster analysis or the like is performed, it is possible to obtain the determination result as a hierarchical clustering tree, which is preferable since it is possible to determine the presence or absence and degree of drought stress with higher accuracy.

2.植物の乾燥ストレス検出システム、装置
本発明においては、上記段落1.に記載した原理を利用した乾燥ストレス診断を行うために使用するシステムに関する発明が含まれる。即ち、本発明には、上記に記載の植物の乾燥ストレスを診断する方法を行うために使用する、植物の乾燥ストレス検出システムに関する発明を含まれる。
2. Plant drought stress detection system and device In the present invention, the above-mentioned paragraph 1. This includes inventions related to systems used to perform drought stress diagnosis using the principles described in . That is, the present invention includes an invention relating to a plant drought stress detection system used for carrying out the above-described method for diagnosing drought stress in plants.

本発明に係る植物の乾燥ストレス検出システム(1)は、根から放出された揮発性化合物を含む気体を土壌中から直接捕集する工程を行うための部材、前記捕集された気体中に含まれる水蒸気分子を低減するための部材、及び、前記気体中に含まれる揮発性化合物を検出するための検出手段、を構成部材として含む。
即ち、本発明に係る植物の乾燥ストレス検出システム(1)は、ガス捕集部(2)、除湿部(4)、及び揮発性化合物検出手段(5)を構成部材として含んでなるシステムに関する発明である。本発明に係るシステム(1)を用いることで、栽培現場で生育中の植物の植物体を損傷することなく、非破壊にて植物の乾燥ストレスを診断することが可能となる。
The plant drought stress detection system (1) according to the present invention includes a member for performing a step of directly collecting gas containing volatile compounds released from roots from soil, and a member for performing a step of directly collecting gas containing volatile compounds released from roots, The components include a member for reducing water vapor molecules contained in the gas, and a detection means for detecting volatile compounds contained in the gas.
That is, the plant drought stress detection system (1) according to the present invention is an invention related to a system comprising a gas collection section (2), a dehumidification section (4), and a volatile compound detection means (5) as constituent members. It is. By using the system (1) according to the present invention, it becomes possible to non-destructively diagnose drought stress in plants without damaging the plants growing at the cultivation site.

[ガス捕集部]
本発明に係るシステム(1)は、根から放出された揮発性化合物を含む気体を土壌中にて直接捕集する工程を行うためのガス捕集部(2)を構成部材として含む。
本発明に係るガス捕集部(2)は、土壌中からガスを取り込むための開口構造(23)を備えた管状又は容器状の構造(22)を含む部材である。これにより、ガス捕集部(2)は、前記開口構造(23)を介して根から放出された揮発性化合物を含む気体を捕集可能な部材として機能する。
ここで、ガス捕集部(2)に関する本明細書中の説明においては、土壌挿入する方向の先端部(21)側を下側、本体の管状構造(22)側を上側として、水平方向や垂直方向の記載を用いて各形状等の説明をしているが、実際の使用態様がこれらの方向のみに限定される意図ではない。
[Gas collection section]
The system (1) according to the present invention includes, as a component, a gas collection unit (2) for performing a step of directly collecting gas containing volatile compounds released from roots in the soil.
The gas collection unit (2) according to the present invention is a member that includes a tubular or container-shaped structure (22) with an opening structure (23) for taking in gas from the soil. Thereby, the gas collection section (2) functions as a member capable of collecting gas containing volatile compounds released from the roots through the opening structure (23).
Here, in the description of the gas collection part (2) in this specification, the tip part (21) side in the direction of soil insertion is taken as the lower side, and the tubular structure (22) side of the main body is taken as the upper side. Although each shape, etc. is explained using the description in the vertical direction, it is not intended that the actual usage mode is limited only to these directions.

(管状又は容器状構造、先端部)
本発明に係るガス捕集部(2)は、具体的には、その部材構造に管状又は容器状の構造体を含むガス捕集管又はガス捕集容器(2)である態様が好適である。
ガス捕集管又はガス捕集容器(2)としては、土壌挿入が可能な先端部(21)及びガスを取り込むための開口構造(23)を備えた管状又は容器状構造(22)を含む部材であることが好適である。当該態様では、ガス捕集管又はガス捕集容器(2)を先端部(21)から土壌に挿入した際に、前記開口構造(23)を介して根から放出された揮発性化合物を含む気体が管状又は容器状構造(22)の内部空間に取り込まれ、土壌中からの気体を捕集可能な構成部材として機能させることが可能となる。
(tubular or container-like structure, tip)
Specifically, it is preferable that the gas collection unit (2) according to the present invention is a gas collection pipe or a gas collection container (2) that includes a tubular or container-like structure in its member structure. .
The gas collection pipe or gas collection container (2) is a member including a tubular or container-like structure (22) with a tip (21) into which soil can be inserted and an opening structure (23) for taking in gas. It is preferable that In this aspect, when the gas collection pipe or gas collection container (2) is inserted into the soil from the tip (21), the gas containing volatile compounds released from the roots through the opening structure (23). is taken into the internal space of the tubular or container-like structure (22), allowing it to function as a component capable of collecting gas from the soil.

ガス捕集部(2)は、その内部が中空状である管状又は容器状構造(22)を備える。当該管状又は容器状構造(22)は、その壁部に土壌中からガスを取り込むための開口構造(23)を備える。
ガス捕集部(2)を構成する部分のうち、管状又は容器状構造(22)は、開口構造(23)から取り込んだ気体を上側方向(気体流動の下流方向)に向かって、その内部空間を気体が通過可能な管状又は容器状の構造体部分を指す。管状又は容器状構造(22)の構造としては、壁面を有し且つその内部の通気が可能な中空状の構造を挙げることができる。
管状又は容器状構造(22)としては、土壌への穿孔に適した形状になるように、先端側を含む部分が細長い管状の形状であることが好適である。また、地上からの気体の混入を防ぐために、開口構造(23)と管状又は容器状の構造(22)の上端との間にある程度の距離を設けて、開口構造(23)から取り込まれた気体がその内部を通気可能な管状を含む形状であることが好適である。
即ち、ガス捕集部(2)としては、少なくともその一部が管状構造(22)を含む形状であることが好適である。また、ガス捕集部(2)の形状としては、その全体が管状構造(22)の形状であることが好適である。
The gas collection section (2) includes a tubular or container-like structure (22) that is hollow inside. The tubular or container-like structure (22) is provided with an opening structure (23) in its wall for taking in gas from the soil.
Among the parts constituting the gas collecting section (2), the tubular or container-like structure (22) directs the gas taken in from the opening structure (23) upwardly (downstream direction of gas flow) into its internal space. refers to a tubular or container-like structural part through which gas can pass. Examples of the structure of the tubular or container-like structure (22) include a hollow structure that has a wall surface and allows ventilation inside.
The tubular or container-like structure (22) preferably has an elongated tubular shape including the tip end so that it has a shape suitable for drilling into soil. In addition, in order to prevent gas from entering from the ground, a certain distance is provided between the opening structure (23) and the upper end of the tubular or container-like structure (22), so that the gas taken in from the opening structure (23) Preferably, the shape includes a tubular shape that allows air to flow through the inside.
That is, it is preferable that the gas collection section (2) has a shape in which at least a portion thereof includes the tubular structure (22). Moreover, as for the shape of the gas collection part (2), it is preferable that the entire shape is a tubular structure (22).

管状又は容器状構造(22)としては、その垂直方向(長手方向)に対する横断面が円状、楕円状、長円状、多角状(三角状、四角状、それ以上の角状等)、丸味を帯びた略多角状等の横断面が中空形状となる各形状を挙げることができる。特には、横断面が円状の中空形状を好適に挙げることができる。
管状又は容器状構造(22)が管状構造となる部分については、その横断面が円管状の管構造の形状であることが好適である。
管状又は容器状構造(22)の管状構造となる部分は、その一部に曲管や屈曲構造を含む形状であっても良いが、少なくともその一部に直管状の形状を含む構造であるものが好適である。また、管状又は容器状構造(22)としては、その全体が直管状の形状である構造のものが好適である。
また、管状又は容器状構造(22)としては、その内部の通気が確保される限りでは、弁や隔壁等を形成させた構造、フィルター等を充填して備えた構造を採用することも可能である。
The tubular or container-like structure (22) has a cross section in the vertical direction (longitudinal direction) that is circular, elliptical, elliptical, polygonal (triangular, square, more angular, etc.), or rounded. Examples include shapes such as a substantially polygonal shape with a hollow cross section. In particular, a hollow shape with a circular cross section is preferable.
Regarding the portion where the tubular or container-shaped structure (22) becomes a tubular structure, it is preferable that the cross section thereof is in the shape of a circular tubular structure.
The part of the tubular or container-like structure (22) that becomes the tubular structure may have a shape that includes a bent pipe or bent structure in a part thereof, but it is a structure that includes a straight pipe shape in at least a part of it. is suitable. Further, as the tubular or container-like structure (22), a structure whose entire shape is a straight tube is suitable.
Further, as the tubular or container-like structure (22), it is also possible to adopt a structure formed with valves, partitions, etc., or a structure filled with a filter, etc., as long as ventilation inside is ensured. be.

管状又は容器状構造(22)としては、土壌挿入するに際して、根から発生する土壌中のガスの捕集に適した位置にまで開口構造(23)の部分を挿入可能な垂直方向(長手方向)の長さを備えたものが好適である。
例えば、先端部(21)の下端から管状又は容器状構造(22)の上端までのガス捕集部(2)の垂直方向での全長(管状構造の場合の管長)が、5cm以上、好ましくは10cm以上の形状を挙げることができる。当該全長の上限としては、操作性やガスの捕集効率を考慮すると、50cm以下、好ましくは30cm以下の形状を挙げることができる。
管状又は容器状構造(22)の水平方向での幅(管状構造の場合の管幅)としては、内部の通気に適した管幅又は容器幅であれば特に制限はないが、採取気体の試料スケールを考慮すると、横断面の面積が大き過ぎない管状構造であることが望ましい。一例としては、横断面の内壁どうしの最大幅(円管の場合は内径)が、40mm以下、好ましくは20mm以下の幅の構造を挙げることができる。また、当該内壁どうしの最大幅(円管の場合は内径)の下限としては、ガスの回収効率を考慮すると5mm以上、好ましくは10mm以上を挙げることができる。
外壁どうしの最大幅(円管の場合は外径)としては、上記の内壁どうし最大幅と壁の厚さに応じて決定可能である。例えば、外壁どうしの最大幅(円管の場合は外径)が内壁どうしの最大幅より0.2~5mm程大きい幅である形状を挙げることができるが、特に制限されない。
また、管状又は容器状構造(22)の水平方向での幅(管状構造の場合の管幅)としては、その垂直方向の部分によって異なる管幅又は容器幅とすることも可能である。例えば、開口構造(23)のある下側部分の管幅又は容器幅を広くし、管状構造(22)の上側にフィルター等を配置するために上側部分の管幅又は容器幅を狭くする形状とすることも可能である。
The tubular or container-like structure (22) has a vertical (longitudinal) direction that allows the opening structure (23) to be inserted to a position suitable for collecting gas in the soil generated from the roots when inserting the soil. It is preferable to have a length of .
For example, the total length in the vertical direction of the gas collection part (2) from the lower end of the tip part (21) to the upper end of the tubular or container-like structure (22) (pipe length in the case of a tubular structure) is 5 cm or more, preferably Examples include shapes of 10 cm or more. The upper limit of the total length is 50 cm or less, preferably 30 cm or less, considering operability and gas collection efficiency.
The horizontal width of the tubular or container-like structure (22) (pipe width in the case of a tubular structure) is not particularly limited as long as the pipe width or container width is suitable for internal ventilation; Considering the scale, it is desirable to have a tubular structure whose cross-sectional area is not too large. An example is a structure in which the maximum width of the inner walls in cross section (inner diameter in the case of a circular tube) is 40 mm or less, preferably 20 mm or less. Further, the lower limit of the maximum width between the inner walls (the inner diameter in the case of a circular pipe) is 5 mm or more, preferably 10 mm or more, considering the gas recovery efficiency.
The maximum width between the outer walls (outer diameter in the case of a circular pipe) can be determined according to the maximum width between the inner walls and the thickness of the walls. For example, a shape may be mentioned in which the maximum width between the outer walls (outer diameter in the case of a circular pipe) is about 0.2 to 5 mm larger than the maximum width between the inner walls, but there is no particular limitation.
Further, the width of the tubular or container-like structure (22) in the horizontal direction (tube width in the case of a tubular structure) may be different depending on its vertical portion. For example, the width of the tube or container in the lower part where the opening structure (23) is located is widened, and the width of the tube or container in the upper part is narrowed in order to arrange a filter or the like above the tubular structure (22). It is also possible to do so.

管状又は容器状構造(22)を構成する部材としては、その壁構造が(特に内壁が)、気体透過性が低く、表面に有機物を吸着しにくい材質のものが好適である。また、当該材質に由来する揮発性化合物の発生が生じ難いものが好適である。また、管状又は容器状構造(22)の材質としては、管や容器の支持体として機能する観点から、土壌挿入等に十分な物理的強度を有する材質のものが望ましい。当該材質の例としては、硬性樹脂、セラミック、金属、ガラス等の硬質性の材質を挙げることができる。
管状又は容器状構造(22)を構成する材質として、より具体的には、ポリプロピレン樹脂、フッ化炭素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、アクリル樹脂、等の材質のものを好適に用いることができる。
管状又は容器状構造(22)を構成する材質として特に好適な態様としては、気体非透過性や物理的強度等の観点から、ポリプロピレン樹脂製、フッ化炭素樹脂製のものを用いることが最も好適である。フッ化炭素樹脂の一例としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム(FKM)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)等を好適に挙げることができる。
The member constituting the tubular or container-like structure (22) is preferably made of a material whose wall structure (particularly the inner wall) has low gas permeability and whose surface does not easily adsorb organic substances. Further, it is preferable that the material is unlikely to generate volatile compounds derived from the material. Further, the material of the tubular or container-like structure (22) is preferably a material that has sufficient physical strength for insertion into soil, etc. from the viewpoint of functioning as a support for the pipe or container. Examples of the material include hard materials such as hard resin, ceramic, metal, and glass.
More specifically, as the material constituting the tubular or container-like structure (22), materials such as polypropylene resin, fluorocarbon resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polymethylpentene resin, acrylic resin, etc. are preferably used. Can be used.
From the viewpoint of gas impermeability and physical strength, it is most preferable to use polypropylene resin or fluorocarbon resin as the material constituting the tubular or container-like structure (22). It is. Examples of fluorocarbon resins include polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber (FKM), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. Preferred examples include (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), and the like.

ガス捕集容器又はガス捕集管(2)の下端である先端部(21)としては、土壌挿入に適した先端形状であることが好適である。
先端部(21)としては、当該先端部に土壌に向かって下方向に押力を加えた際に、抵抗が少なく当該部材の挿入や穿孔に適した形状や構造を採用することが好適である。
例えば、先端部(21)の形状としては、先端部分の頂点を下端とした円錐形状、角錐形状、棒状、ドリル状、針状等の形状を好適に挙げることができる。また、下端がフラットで上方向に向かってテーパー状に広がる形状(断頭円錐状、断頭角錐状等)を先端部にする態様も可能である。また、下端に丸味を有するこれらの形状(略円錐形状、略角錐形状等)も含まれる。
なお、ガス捕集容器又はガス捕集管(2)の管幅が狭い細長い形状の場合であれば、下端である先端がフラットな形状であってもそのまま先端部(21)とすることも可能である。
The tip (21), which is the lower end of the gas collection container or gas collection pipe (2), preferably has a tip shape suitable for insertion into soil.
It is preferable that the tip (21) adopts a shape and structure that provides little resistance when a downward force is applied to the tip toward the soil and is suitable for insertion and drilling of the member. .
For example, the shape of the tip (21) may preferably include a cone shape, a pyramid shape, a rod shape, a drill shape, a needle shape, etc. with the apex of the tip portion as the lower end. It is also possible to adopt a configuration in which the lower end is flat and the tip portion has a shape that tapers upward (truncated conical shape, truncated pyramid shape, etc.). Further, these shapes having a rounded lower end (approximately conical shape, approximately pyramidal shape, etc.) are also included.
In addition, if the gas collection container or gas collection tube (2) has an elongated shape with a narrow pipe width, even if the tip, which is the lower end, is flat, it can be used as the tip (21) as it is. It is.

ガス捕集容器又はガス捕集管(2)の先端部(21)は、先端部(21)と管状又は容器状構造(22)を予め一体化成形して形成することが可能である。この場合の先端部(21)を構成する材質としては、上記した管状又は容器状構造(22)を構成する材質と同じものを用いることができる。
また、先端部(21)としては、土壌挿入により適した機能を付与するために、管状又は容器状構造(22)を別途に製作した後、管状又は容器状構造(22)の下部に接続等して形成することも可能である。当該態様の先端部(21)としては、土壌挿入等に十分な物理的強度を有する材質を採用することが好適である。例えば、金属、硬性樹脂、セラミック等の土壌挿入により適した硬質性の材質を採用することができる。
The tip (21) of the gas collection container or gas collection tube (2) can be formed by integrally molding the tip (21) and the tubular or container-like structure (22) in advance. In this case, the material constituting the tip portion (21) can be the same as the material constituting the tubular or container-like structure (22) described above.
In addition, in order to give the tip part (21) a function more suitable for soil insertion, a tubular or container-shaped structure (22) is separately produced and then connected to the lower part of the tubular or container-shaped structure (22). It is also possible to form it by As the tip portion (21) in this embodiment, it is preferable to use a material having sufficient physical strength for insertion into soil, etc. For example, a hard material suitable for soil insertion such as metal, hard resin, or ceramic can be used.

(開口構造)
ガス捕集部(2)は、管状又は容器状構造(22)の管壁に土壌中からガスを取り込むための開口構造(23)を備える。
開口構造(23)としては、土壌から管内への気体の取り込みが可能なように壁を連通した構造であれば特に制限はないが、一例としては、管状又は容器状構造(22)の管壁に開口部を開けて形成された孔構造、管壁を穿って形成された孔構造、等の形態を挙げることができる。また、管状又は容器状構造(22)の作製に際して、成形時に予め開口構造となるように管壁を成形して、開口構造(23)を形成させることも可能である。
また、管状又は容器状構造(22)の管壁に別の管状部材、リング状部材、メッシュ部材等を埋設し、その開口部を開口構造(23)とすることも可能である。
(Opening structure)
The gas collection section (2) includes an opening structure (23) in the wall of a tubular or container-like structure (22) for taking in gas from the soil.
The opening structure (23) is not particularly limited as long as the walls are connected so that gas can be taken in from the soil into the pipe, but as an example, a pipe wall of a tubular or container-like structure (22) is used. Examples include a hole structure formed by opening an opening in the tube, a hole structure formed by drilling a tube wall, and the like. Further, when producing the tubular or container-like structure (22), it is also possible to form the open structure (23) by molding the tube wall in advance so as to have an open structure during molding.
It is also possible to embed another tubular member, a ring-shaped member, a mesh member, etc. in the tube wall of the tubular or container-shaped structure (22), and make the opening part the open structure (23).

開口構造(23)の形成位置としては、土壌や固形物等が管内に入り込みにくいよう、管状又は容器状構造(22)の側面壁に位置することが好適である。即ち、管状又は容器状構造(22)における開口構造(23)の位置としては、管状又は容器状構造(22)を垂直方向に土壌に挿入した際に、その挿入方向と直交する向きにて管壁に形成されたものが好適である。
また、開口構造(23)の形成位置としては、地上からの気体混入を防ぎ且つ土壌への挿入操作時に開口構造(23)の深度を調整可能なように、管状又は容器状構造(22)の上端からある程度の距離を有する位置に形成されたものが好適である。例えば、管状又は容器状構造(22)の上端から下側方向に3cm以上、好ましくは5cm以上、より好ましくは7cm以上離れた位置に、開口構造(23)を形成することが望ましい。
また、開口構造(23)の形成位置としては、先端部(21)の近傍に位置することが望ましい。例えば、先端部(21)と管状又は容器状構造(22)の境界から上側方向に4cm以内、好ましくは2cm以内に位置するように、開口構造(23)を形成することが望ましい。
The opening structure (23) is preferably formed on the side wall of the tubular or container-like structure (22) so that soil, solid matter, etc. cannot easily enter the pipe. That is, the position of the opening structure (23) in the tubular or container-like structure (22) is such that when the tubular or container-like structure (22) is vertically inserted into the soil, the opening structure (23) is positioned perpendicularly to the insertion direction. Preferably, it is formed on a wall.
In addition, the opening structure (23) is formed in a tubular or container-like structure (22) so as to prevent gas from entering from the ground and to adjust the depth of the opening structure (23) during insertion into the soil. It is preferable that it be formed at a certain distance from the upper end. For example, it is desirable to form the opening structure (23) at a position downwardly away from the upper end of the tubular or container-like structure (22) by 3 cm or more, preferably 5 cm or more, more preferably 7 cm or more.
Furthermore, it is desirable that the opening structure (23) is formed near the tip (21). For example, it is desirable to form the opening structure (23) so as to be located within 4 cm, preferably within 2 cm, in the upward direction from the boundary between the tip (21) and the tubular or container-like structure (22).

開口構造(23)の形状としては、土壌や固形物の管内への取り込みを防ぐために、必要以上に大きな孔を有しない形状であることが好適であり、微細な孔構造である態様が好適である。孔の形状としては特に制限はないが、例えば、円状、楕円状、長円状、多角状(三角状、四角状、それ以上の角状等)、丸味を帯びた略多角状等を挙げることができる。特には、円状等の孔構造を好適に挙げることができる。
開口構造(23)のサイズとしては、孔の最大幅(開口構造が円状の場合は直径)が10mm以下、好ましくは6mm以下のものが好適である。最適には、当該孔の最大幅が5mm以下のものが望ましい。下限としては特に制限はないが、例えば0.1mm以上を挙げることができる。
開口構造(23)の配置態様としては、微細な孔構造を複数形成して配置させる態様が好適である。孔の配置数としては適時決定することができるが、実施形態としては2以上、好ましくは3以上を好適に挙げることができる。
開口構造(23)としては、土壌からの気体の取り込み効率等を考慮すると、当該開口構造の孔部分の総面積が50mm以上、好ましくは70mm以上、より好ましくは200mm以上となるように、開口構造を配設することが好適である。上限としては特に制限はないが、例えば当該孔部分の総面積が500mm以下となるように、開口構造を配設することが好適である。
As for the shape of the opening structure (23), in order to prevent soil and solid matter from being taken into the pipe, it is preferable to have a shape that does not have larger pores than necessary, and it is preferable that the opening structure has a fine pore structure. be. There are no particular restrictions on the shape of the hole, but examples include circular, elliptical, elliptical, polygonal (triangular, square, more angular, etc.), rounded substantially polygonal, etc. be able to. In particular, a circular pore structure can be mentioned preferably.
As for the size of the opening structure (23), it is preferable that the maximum width of the hole (the diameter if the opening structure is circular) is 10 mm or less, preferably 6 mm or less. Optimally, the maximum width of the hole is preferably 5 mm or less. The lower limit is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 mm or more.
As a mode of arrangement of the opening structure (23), a mode in which a plurality of fine hole structures are formed and arranged is suitable. The number of holes to be arranged can be determined at any time, but in an embodiment, it is preferably 2 or more, preferably 3 or more.
The opening structure (23) is designed so that the total area of the pores of the opening structure is 50 mm 2 or more, preferably 70 mm 2 or more, and more preferably 200 mm 2 or more, considering the efficiency of gas intake from the soil. , it is preferable to provide an opening structure. Although there is no particular upper limit, it is preferable to arrange the opening structure so that the total area of the hole portion is 500 mm 2 or less, for example.

開口構造(23)の配置位置としては、壁の一方向に偏在するように開口構造を配置する態様も可能であり、管や容器の全方向に対応するように、開口構造を均等に配置する態様も可能である。
また、開口構造(23)の別態様としては、例えば、網目状、メッシュ状、スリッド状、格子状、ハニカム状、等の各種模様状に形成された開口構造を採用することができる。また、複数の連通孔の集合、微細孔状の連通孔の集合として、全体として大きな開口構造が形成された態様とすることもできる。
また、開口構造(23)としては、土壌や固形物の管内への取り込みを防ぐために、孔の部分に通気性を備えたフィルター等を設けた態様とすることも可能である。
Regarding the arrangement position of the opening structure (23), it is also possible to arrange the opening structure so that it is unevenly distributed in one direction of the wall, and the opening structure can be arranged evenly so as to correspond to all directions of the pipe or container. Aspects are also possible.
Further, as another aspect of the opening structure (23), for example, an opening structure formed in various patterns such as a net shape, a mesh shape, a slid shape, a lattice shape, a honeycomb shape, etc. can be adopted. Further, it is also possible to adopt an embodiment in which a large opening structure is formed as a whole as a set of a plurality of communicating holes or a set of microscopic communicating holes.
Further, the opening structure (23) may have a configuration in which a filter or the like with air permeability is provided in the hole portion in order to prevent soil and solid matter from being taken into the pipe.

(その他の構造)
管状又は容器状構造(22)の開口構造(23)より上部側(気体の流れの下流側)には、本発明に係るシステム(1)を構成する下流側の次の構成部材に接続するための接続部(24)を備える。
接続部(24)としては、開口構造(23)より上部側(気体の流れの下流側)であれば、管状又は容器状構造(22)の管壁のいずれの位置に形成させることも可能である。例えば、管状又は容器状構造(22)の管壁のいずれかに開口部を設けて、当該開口部を接続部(24)とすることが可能である。
接続部(24)としては、管状又は容器状構造(22)の上端(気体の流れの最も下流側)に位置することが好適である。例えば、管状又は容器状構造(22)の中空構造の上端(気体の流れの最下流)が開放構造である場合には、その開口部をそのまま接続部(24)とすることが可能である。
また、接続部(24)としては、管状又は容器状構造(22)が上端壁(最末端の壁)を有する場合には、当該末端の壁に開口部を設けて、当該開口部を接続部(24)とすることが可能である。
(Other structures)
Above the opening structure (23) of the tubular or container-like structure (22) (downstream side of the gas flow), there is a structure for connecting to the next downstream component constituting the system (1) according to the present invention. A connecting portion (24) is provided.
The connection part (24) can be formed at any position on the pipe wall of the tubular or container-like structure (22) as long as it is above the open structure (23) (downstream side of the gas flow). be. For example, it is possible to provide an opening in either the tube wall of the tubular or container-like structure (22), which opening serves as the connection (24).
The connecting portion (24) is preferably located at the upper end (the most downstream side of the gas flow) of the tubular or container-like structure (22). For example, when the upper end of the hollow structure of the tubular or container-like structure (22) (the most downstream end of the gas flow) is an open structure, the opening can be used as it is as the connection part (24).
In addition, as the connection part (24), when the tubular or container-like structure (22) has an upper end wall (the most distal wall), an opening is provided in the end wall and the opening is used as the connection part. (24) is possible.

接続部(24)としては、本発明に係るシステム(1)を構成する下流側の次の構成部材との接続に適した構造等を備えた構造とすることも可能である。例えば、気密性を確保するためのルアーコネクター等を介した係合係止構造、螺旋溝を備えた構造等を採用することが可能である。また、ゴム等の軟樹脂製の被覆部材で接続部分を被覆して、接続部(24)と下流側の管構造とを接続する態様とすることも可能である。また、金属や樹脂等の針状部材を穿孔して装着可能な密着性を有する軟樹脂製の部材を管状又は容器状構造(22)の壁の開口部に埋め込み、当該軟樹脂製の部材の部分を接続部(24)とする態様も可能である。 The connecting portion (24) may have a structure suitable for connection with the next component on the downstream side that constitutes the system (1) according to the present invention. For example, it is possible to employ an engagement/locking structure using a luer connector or the like to ensure airtightness, a structure provided with a spiral groove, or the like. It is also possible to connect the connecting portion (24) and the downstream pipe structure by covering the connecting portion with a covering member made of a soft resin such as rubber. In addition, a soft resin member with adhesive properties that can be attached by piercing a needle-like member made of metal or resin is embedded in the opening of the wall of the tubular or container-like structure (22), and the soft resin member is An embodiment in which the portion is a connecting portion (24) is also possible.

ガス捕集管又はガス捕集容器(2)は、管状又は容器状構造(22)の外壁の中間部や上側部分は、土壌挿入の際の把持部として利用することができる。また、管状又は容器状構造(22)の上側の外壁に、グリップや取手等の把持部を備える構造とすることも可能である。 In the gas collection pipe or gas collection container (2), the middle or upper part of the outer wall of the tubular or container-like structure (22) can be used as a gripping part when inserting soil. Moreover, it is also possible to have a structure in which a gripping part such as a grip or a handle is provided on the upper outer wall of the tubular or container-like structure (22).

[フィルター部]
本発明に係るシステム(1)は、土壌中から捕集された気体に含まれる微粒子や粉塵等を除去するために、ガス捕集部(2)の下流側にフィルター構造を備える態様とすることが好適である。
当該フィルター構造としては、ガス捕集部の管状又は容器状構造(22)の内部に配置する態様も可能であるが、ガス捕集部(2)とは別途の構成部材として、ガス捕集部(2)の下流側にフィルター部(3)を設ける態様が可能である。
即ち、本発明に係るシステム(1)としては、前記ガス捕集部(2)と直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように通気が可能なように接続されたフィルター部(3)を構成部材として含む態様が好適である。
フィルター部(3)の接続位置としては、ガス捕集部(2)の下流側の位置であって、揮発性化合物検出手段のセンサー部分(51)又は揮発性化合物吸着剤(53)の上流側であれば、任意のいずれかの位置に接続して配設することが可能である。好ましくは、除湿部(4)が土壌からの微粒子等で汚れるのを防ぐために、除湿部(4)よりも上流側に接続して配設することが望ましい。
また、本発明に係るシステム(1)では、フィルター部(3)を2以上配設する態様も可能である。例えば、複数のフィルター部(3)を異なる任意の位置に配設する態様も可能である。
[Filter section]
The system (1) according to the present invention is configured to include a filter structure downstream of the gas collection section (2) in order to remove particulates, dust, etc. contained in the gas collected from the soil. is suitable.
Although the filter structure may be arranged inside the tubular or container-like structure (22) of the gas collection section, the gas collection section may be arranged as a separate component from the gas collection section (2). It is possible to provide a filter section (3) downstream of (2).
That is, the system (1) according to the present invention includes a filter that is connected to the gas collection section (2) in a ventilated manner directly or through another ventilable member. An embodiment including part (3) as a constituent member is preferable.
The connection position of the filter part (3) is downstream of the gas collection part (2) and upstream of the sensor part (51) of the volatile compound detection means or the volatile compound adsorbent (53). If so, it is possible to connect and arrange it at any arbitrary position. Preferably, in order to prevent the dehumidifying part (4) from becoming contaminated with fine particles from the soil, it is desirable to connect and arrange the dehumidifying part (4) upstream of the dehumidifying part (4).
Furthermore, in the system (1) according to the present invention, an embodiment in which two or more filter sections (3) are provided is also possible. For example, it is also possible to arrange a plurality of filter sections (3) at different arbitrary positions.

フィルター部(3)の態様としては、気体流入口と気体排出口を備えた容器状又は管状の構造体(32)に、通気性を有し且つ微粒子や粉塵等の除去が可能であるフィルター(31)等を充填して配置した構成部材を挙げることができる。当該構造においては、気体流入口からフィルター部の容器状又は管状構造体(32)に導入された気体は、フィルター(31)を通過する過程で微粒子や粉塵等が物理的に取り除かれ、気体排出口を介してフィルター部(3)の下流に接続された次の構成部材に清浄化された気体を供給することが可能となる。 The filter part (3) has a container-like or tubular structure (32) equipped with a gas inlet and a gas outlet, and a filter (32) that has air permeability and is capable of removing particulates, dust, etc. 31) etc. can be mentioned. In this structure, the gas introduced from the gas inlet into the container-like or tubular structure (32) of the filter part is physically removed from fine particles and dust during the process of passing through the filter (31), and the gas is discharged. Via the outlet it is possible to supply purified gas to the next component connected downstream of the filter part (3).

フィルター部(3)は、容器状又は管状構造体(32)の気体流入口と気体排出口の間のいずれかの位置にフィルター素材(31)を充填配置してなる。好適には、容器状又は管状構造体(32)の気体流入口と気体排出口の間の気流の流れを妨げるようにフィルター素材(31)を充填配置してなる。
フィルター部(3)に充填配置されるフィルター素材(31)としては、通常のフィルター素材を使用することが可能である。例えば、ポリプロピレン系、ポリカーボネート系、グラス系、等の材質のフィルター素材を用いることが可能である。フィルター(31)の形状としては特に制限はないが、繊維状、フィルター状、ディスク状、等の形状のものを好適に挙げることができる。一態様としては、物理的な粒子の除去作用と目詰まり等での閉塞防止および揮発性ガスに及ぼす影響が少ないなどの観点から、繊維フィルター(特にはガラス繊維フィルター)を用いる態様が好適である。
フィルター部(3)の容器状又は管状構造体(32)の一態様としては、気体流入口と気体排出口を備え且つ壁面の気密性が確保された容器状又は管状の構造体を挙げることができる。好ましくは、壁面構造が部材の物理的な支持体となっている容器状又は管状の構造体を挙げることができる。また、チューブ状やフィルムバッグ状の態様を挙げることもできる。
容器状又は管状構造体(32)を構成する材質としては、特に制限はないが、気体非透過性や物理的強度等に優れた材質のものを用いることが好適である。例えば、上記したガス捕集部の管状又は容器状構造(22)と同様の材質を採用することが可能である。
The filter part (3) is formed by filling a filter material (31) in a position between a gas inlet and a gas outlet of a container-like or tubular structure (32). Preferably, the filter material (31) is filled and arranged so as to obstruct the flow of air between the gas inlet and the gas outlet of the container-like or tubular structure (32).
As the filter material (31) filled in the filter part (3), it is possible to use a normal filter material. For example, it is possible to use a filter material made of polypropylene, polycarbonate, glass, or the like. The shape of the filter (31) is not particularly limited, but suitable shapes include fibrous, filter, and disc shapes. As one embodiment, it is preferable to use a fiber filter (especially a glass fiber filter) from the viewpoints of physical particle removal, prevention of clogging due to clogging, and less influence on volatile gases. .
One embodiment of the container-like or tubular structure (32) of the filter part (3) is a container-like or tubular structure that is provided with a gas inlet and a gas outlet and whose wall surface is airtight. can. Preferably, a container-like or tubular structure in which the wall structure serves as a physical support for the member can be mentioned. Moreover, a tube-like or film bag-like embodiment can also be mentioned.
Although there are no particular restrictions on the material constituting the container-like or tubular structure (32), it is preferable to use a material that is excellent in gas impermeability, physical strength, and the like. For example, it is possible to employ the same material as the tubular or container-like structure (22) of the gas collection section described above.

[除湿部]
本発明に係るシステム(1)では、検出対象である揮発性化合物が疎水性傾向を示す化合物が多いため、土壌中から捕集された気体に含まれる水蒸気の濃度を揮発性化合物の検出に支障のない濃度に低減させることが望ましい。そのため、本発明に係るシステム(1)としては、検出感度の向上の観点から、除湿部(4)を構成部材として含む態様が好適である。
即ち、本発明に係るシステム(1)としては、ガス捕集管(2)の下流側に直接に、又は、フィルター部(3)等の他の構成部材を介して、接続配置された除湿部(4)を構成部材として含むことが好適である。
[Dehumidification section]
In the system (1) according to the present invention, since many of the volatile compounds to be detected tend to be hydrophobic, the concentration of water vapor contained in the gas collected from the soil may interfere with the detection of volatile compounds. It is desirable to reduce the concentration to a level where no Therefore, from the viewpoint of improving detection sensitivity, it is preferable for the system (1) according to the present invention to include the dehumidifying section (4) as a component.
That is, the system (1) according to the present invention includes a dehumidifying section connected to the downstream side of the gas collection pipe (2) directly or via another component such as a filter section (3). It is preferable to include (4) as a constituent member.

本発明に係るシステム(1)では、除湿部(4)は、前記ガス捕集部(2)と直接に又は他の通気可能な部材を介して通気可能なように接続された容器状又は管状の構造(42)を含む部材であって、当該除湿部の内部の気体に含まれる水蒸気を除湿可能な部材である。
除湿部(4)の気体流入口から除湿部(4)の本体である容器状又は管状構造体(42)に導入された気体は、容器状構造体又は管状構造体(42)を通過する過程で気体に含まれる水蒸気が除去される作用が働き、除湿された乾燥した気体が気体排出口を通過して除湿部(4)の下流に接続された次の構成部材に供給される。
本発明では除湿部(4)の態様に関して、その内部を通過する気体の水蒸気を除湿する手段に応じて異なる態様を採用することが可能である。
In the system (1) according to the present invention, the dehumidifying section (4) has a container-like or tubular shape that is ventilably connected to the gas collecting section (2) directly or through another ventilable member. It is a member including the structure (42), and is a member capable of dehumidifying water vapor contained in the gas inside the dehumidifying section.
The gas introduced from the gas inlet of the dehumidifying part (4) into the container-like or tubular structure (42) that is the main body of the dehumidifying part (4) passes through the container-like structure or the tubular structure (42). The dehumidified dry gas is supplied to the next component connected downstream of the dehumidifying section (4) through the gas outlet.
In the present invention, it is possible to employ different aspects of the dehumidifying section (4) depending on the means for dehumidifying the water vapor of the gas passing through the interior thereof.

(除湿作用を有する管壁を用いる態様)
本発明に係る除湿部(4)の一態様としては、気体流入口と気体排出口を備えた管状構造体(具体的には、チューブ状構造体)(42a)を備え、当該管状構造体(42a)の管壁の材質が備える選択的な水蒸気透過作用を利用して、内壁から外壁の方向に水蒸気を透過させることを可能とする除湿部(4)の態様を採用することができる。
当該態様の除湿部(4)では、管状構造体(42a)において気体流入口から気体排出口に向かって気体が通過するに伴い、導入された気体に含まれていた揮発性化合物等の高分子は壁を透過することなく管の内部に保持されながら管内を通過するところ、水蒸気分子に関しては外部環境との湿度差によって水蒸気分子が管壁を透過して外部に放出される。そのため、当該管状構造体(42a)の排出口にまで通過した気体では、その水蒸気濃度がGS/MS分析やセンサー等で揮発性化合物の検出に支障のない濃度まで低下させることが可能となる。
即ち、当該管状構造体(42a)の内壁と接触した気体中に含まれる水蒸気は、管壁の作用によって外部に選択的に除去され、内部の気体に含まれる水蒸気の除湿が達成される。
(Embodiment using a pipe wall with a dehumidifying effect)
One embodiment of the dehumidifying section (4) according to the present invention includes a tubular structure (specifically, a tubular structure) (42a) having a gas inlet and a gas outlet; It is possible to adopt an embodiment of the dehumidifying section (4) that allows water vapor to permeate from the inner wall to the outer wall by utilizing the selective water vapor permeation effect of the material of the tube wall in 42a).
In the dehumidifying section (4) of this embodiment, as the gas passes from the gas inlet to the gas outlet in the tubular structure (42a), polymers such as volatile compounds contained in the introduced gas are removed. While water vapor molecules pass through the tube while being retained inside the tube without passing through the walls, water vapor molecules pass through the tube wall and are released to the outside due to the humidity difference with the external environment. Therefore, the water vapor concentration of the gas that has passed through to the outlet of the tubular structure (42a) can be reduced to a concentration that does not interfere with the detection of volatile compounds by GS/MS analysis, sensors, etc.
That is, the water vapor contained in the gas that has come into contact with the inner wall of the tubular structure (42a) is selectively removed to the outside by the action of the tube wall, thereby achieving dehumidification of the water vapor contained in the internal gas.

当該態様における除湿部の管状構造体(42a)を構成する材質としては、管内の気体に含まれる揮発性化合物等を透過することなく、内外の湿度差によって水蒸気分子を内壁から外壁に透過する性質を備える材質を採用することができる。特には、非多孔質の中空糸膜の材質にて構成させた管壁を採用することが好適である。より好ましくは、フッ素系非多孔質の中空糸膜の材質にて構成させた管壁を採用することが好適である。
なお、管壁の構造としては、外壁からの水蒸気の放出を阻害するものでなければ、他の材質との複合構造とする態様も可能である。例えば、外壁を水蒸気透過が可能な樹脂製材質にて被覆して、管状構造体(42a)の物理的強度を確保した構造とすることも可能となる。また、被覆等の複合構造とする場合には、管状構造体(42a)がフレキシブルな折り曲げ等が可能なよう柔軟性を備えた材質を用いることが好適である。
In this embodiment, the material constituting the tubular structure (42a) of the dehumidification section has a property of allowing water vapor molecules to pass from the inner wall to the outer wall due to the difference in humidity between the inside and outside, without allowing volatile compounds contained in the gas inside the pipe to pass through. It is possible to adopt a material having the following properties. In particular, it is preferable to employ a tube wall made of a non-porous hollow fiber membrane material. More preferably, the tube wall is made of a fluorine-based non-porous hollow fiber membrane material.
Note that the structure of the tube wall may be a composite structure with other materials as long as it does not inhibit the release of water vapor from the outer wall. For example, it is possible to coat the outer wall with a resin material that allows water vapor to pass through, thereby ensuring the physical strength of the tubular structure (42a). Further, in the case of forming a composite structure such as a covering, it is preferable to use a flexible material so that the tubular structure (42a) can be flexibly bent.

当該態様においては、除湿部の管状構造体(42a)は、その管壁の材質の作用によって除湿作用が発揮される管状構造体の形状となるため、ある程度の管長を備えた態様が好適である。例えば、15cm以上、好ましくは30cm以上の管長のものが好適である。また、管長の上限としては特に制限はないが、例えば100cm以下を挙げることができる。また、管状構造体(42a)の気体流入口と気体排出口の形成位置は、除湿部の管状構造体(42a)の両端に設けられた形状が好適である。 In this embodiment, the tubular structure (42a) of the dehumidifying section has a shape that exhibits a dehumidifying effect due to the action of the material of the tube wall, so it is preferable that the tubular structure has a certain length. . For example, a pipe length of 15 cm or more, preferably 30 cm or more is suitable. Further, there is no particular restriction on the upper limit of the pipe length, but it can be, for example, 100 cm or less. The gas inlet and gas outlet of the tubular structure (42a) are preferably formed at both ends of the tubular structure (42a) of the dehumidifying section.

当該管状構造体(42a)の形状としては、その内部の通気が可能であれば特に制限は無いが、横断面が円状、楕円状、長円状、多角状(三角状、四角状、それ以上の角状等)、丸味を帯びた略多角状等、通常の管として採用可能な中空の断面形状を挙げることができる。特には、横断面が円状である円管状の管構造のものが好適である。
管状構造体(42a)としては、管の横断面の形状が一定形状である管状構造体が好適である。特には、直径が一定の円状である円管状の管構造のものが好適である。
また、その内部の通気が確保される限りは、管の横断面の形状や面積が部分によって異なる管構造のもの、弁や隔壁等を形成させた管構造のものを用いることも可能である。
管状構造体(42a)の管幅としては、内壁の気体と接触効率を考慮すると、ある程度の細い管状であることが望ましい。一例としては、管の横断面の内壁どうしの最大幅(円管の場合は内径)が、4mm以下、好ましくは2mm以下の管幅の構造を挙げることができる。また、当該内壁どうしの最大幅(円管の場合は内径)の下限としては特に制限はないが、通気流量を考慮すると、例えば0.2mm以上、好ましくは0.5mm以上を挙げることができる。
The shape of the tubular structure (42a) is not particularly limited as long as its interior can be ventilated, but the cross section may be circular, elliptical, oval, polygonal (triangular, square, etc. Examples of hollow cross-sectional shapes that can be used as ordinary pipes include the above-mentioned angular shapes, rounded substantially polygonal shapes, and the like. Particularly suitable is a tube structure having a circular cross section.
The tubular structure (42a) is preferably a tubular structure whose cross section has a constant shape. Particularly suitable is a tube structure having a circular tube shape with a constant diameter.
Further, as long as ventilation inside the pipe is ensured, it is also possible to use a pipe structure in which the cross-sectional shape and area of the pipe differs depending on the part, or a pipe structure in which valves, partition walls, etc. are formed.
As for the tube width of the tubular structure (42a), it is desirable that the tubular structure (42a) has a somewhat narrow tubular shape, considering the efficiency of contact with the gas on the inner wall. An example is a tube width structure in which the maximum width between the inner walls of the cross section of the tube (the inner diameter in the case of a circular tube) is 4 mm or less, preferably 2 mm or less. Further, the lower limit of the maximum width between the inner walls (the inner diameter in the case of a circular pipe) is not particularly limited, but in consideration of the ventilation flow rate, it may be, for example, 0.2 mm or more, preferably 0.5 mm or more.

(除湿剤を用いる態様)
本発明に係る除湿部(4)の別の態様としては、除湿部(4)は、気体流入口と気体排出口を備えた容器状又は管状構造体(42b)を備え、当該容器状又は管状構造体(42b)に充填配置された除湿剤(43)によって水蒸気を吸着させる態様を挙げることができる。
当該態様の除湿部(4)としては、気体流入口と気体排出口を備えた容器状又は管状の構造体(42b)に、通気性を有し且つ水分の吸着が可能である除湿剤(43)を充填して配置した構成部材を挙げることができる。当該態様では、気体流入口から容器状又は管状構造体(42b)に導入された気体は、除湿剤(43)を通過する過程で水分子が物理的に吸着除去され、当該容器又は管を通過した気体の水蒸気濃度をGS/MS分析やセンサー等で揮発性化合物の検出に支障のない濃度まで低下させることが可能となる。
(Aspect using dehumidifier)
As another aspect of the dehumidifying part (4) according to the present invention, the dehumidifying part (4) includes a container-shaped or tubular structure (42b) having a gas inlet and a gas outlet, An example may be an embodiment in which water vapor is adsorbed by a dehumidifier (43) filled in the structure (42b).
The dehumidifying section (4) in this embodiment includes a container-like or tubular structure (42b) equipped with a gas inlet and a gas outlet, and a dehumidifier (43) that has air permeability and is capable of adsorbing moisture. ) can be mentioned. In this aspect, water molecules are physically adsorbed and removed from the gas introduced into the container-like or tubular structure (42b) from the gas inlet during the process of passing through the dehumidifier (43), and the gas passes through the container or pipe. It becomes possible to reduce the water vapor concentration of the gas to a concentration that does not interfere with the detection of volatile compounds by GS/MS analysis, sensors, etc.

当該態様の除湿部(4)では、容器状又は管状構造体の気体流入口と気体排出口の間のいずれかの位置に除湿剤(43)を配置してなる。好ましくは、容器状又は管状構造体(42b)の気体流入口と気体排出口の間の気流の流れを妨げるように除湿剤(43)を充填配置してなる態様が好適である。
当該態様にて配置される除湿剤(43)としては、高分子を吸着し難く且つ水蒸気分子を吸着する性質を示す乾燥剤を使用することが可能である。一態様としては、過塩素酸マグネシウム等を挙げることができるが、特にこれに制限されない。除湿剤(43)の形状に関する態様としては、特に制限はないが、効率的な吸着のための表面積の確保と通気の確保の観点からフィルター状、粒子状担体を充填した状態、小型のリング型円筒状担体を充填した状態、メンブレン状、ディスク状、等の態様を好適に挙げることができる。
In the dehumidifying section (4) of this embodiment, a dehumidifying agent (43) is disposed at any position between the gas inlet and the gas outlet of the container-like or tubular structure. Preferably, the dehumidifier (43) is filled and arranged so as to obstruct the flow of air between the gas inlet and the gas outlet of the container-like or tubular structure (42b).
As the dehumidifier (43) arranged in this manner, it is possible to use a desiccant that is difficult to adsorb polymers and exhibits the property of adsorbing water vapor molecules. One embodiment includes magnesium perchlorate, but is not particularly limited thereto. There are no particular restrictions on the shape of the dehumidifier (43), but from the viewpoint of securing a surface area for efficient adsorption and ensuring ventilation, it may be filter-shaped, filled with particulate carrier, or small ring-shaped. Preferred embodiments include a state filled with a cylindrical carrier, a membrane shape, a disk shape, and the like.

当該態様の除湿部(4)を構成する容器状又は管状構造体(42b)としては、一態様としては、気体流入口と気体排出口を備え且つ壁面の気密性が確保された容器状又は管状の構造体を挙げることができる。好ましくは、壁面構造が部材の物理的な支持体となっている容器状又は管状の構造体を挙げることができる。具体的には、円筒形状や角筒形状の容器状構造体を挙げることができる。また、チューブ状やフィルムバッグ状等の袋状体の態様とすることも可能である。
容器状又は管状構造体(42b)を構成する材質としては、特に制限はないが、気体非透過性や物理的強度等に優れた材質のものを用いることが好適である。例えば、上記したガス捕集部の管状又は容器状構造(22)と同様の材質を採用することが可能である。
In one embodiment, the container-shaped or tubular structure (42b) constituting the dehumidification section (4) of this embodiment is a container-shaped or tubular structure that is provided with a gas inlet and a gas outlet and whose wall surface is airtight. The following structure can be mentioned. Preferably, a container-like or tubular structure in which the wall structure serves as a physical support for the member can be mentioned. Specifically, a container-like structure having a cylindrical shape or a rectangular tube shape can be mentioned. Further, it is also possible to take the form of a bag-like body such as a tube-like shape or a film bag-like shape.
Although there are no particular limitations on the material constituting the container-like or tubular structure (42b), it is preferable to use a material that is excellent in gas impermeability, physical strength, and the like. For example, it is possible to employ the same material as the tubular or container-like structure (22) of the gas collection section described above.

[揮発性化合物検出手段]
本発明に係るシステム(1)は、土壌中から捕集された気体に含まれる揮発性化合物を検出するための揮発性化合物検出手段(5)を構成部材として含む。即ち、本発明に係るシステム(1)としては、前記除湿部(4)を通過した気体に含まれる揮発性化合物、又は、前記除湿部(4)を通過した気体から揮発性化合物吸着剤に吸着された揮発性化合物、を検出可能な装置又は機器(5)を構成部材として含む。
本発明では、揮発性化合物検出手段(5)の態様に関して、その検出手段の原理に応じて異なる態様を採用することが可能である。
[Volatile compound detection means]
The system (1) according to the present invention includes as a component a volatile compound detection means (5) for detecting volatile compounds contained in gases collected from soil. That is, in the system (1) according to the present invention, volatile compounds contained in the gas that has passed through the dehumidification section (4) or from the gas that has passed through the dehumidification section (4) are adsorbed onto the volatile compound adsorbent. It includes as a component a device or device (5) capable of detecting volatile compounds.
In the present invention, different embodiments of the volatile compound detection means (5) can be adopted depending on the principle of the detection means.

(直接的に検出を行う態様)
本発明に係るシステム(1)における揮発性化合物検出手段(5)の一態様としては、上記除湿部(4)から排出された気体に含まれる揮発性化合物を、直接に検出することを可能とする揮発性化合物検出手段(5)を備える態様が挙げられる。
当該態様における本発明に係るシステム(1)では、上記除湿部(4)から排出された気体に含まれる揮発性化合物を検出するために、除湿部(4)の下流側に揮発性化合物を検出可能な装置又は機器(5)を直接に配置して備える。
即ち、当該態様における本発明に係るシステム(1)では、前記揮発性化合物検出手段のセンサー部分(51)が、前記除湿部(4)と直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続された管状又は容器状構造体(52)の内部に配置されたものであって、当該センサー部分(51)にて気体中に含まれる揮発性化合物を検出可能な装置又は機器を含む態様とすることができる。
(Direct detection mode)
One embodiment of the volatile compound detection means (5) in the system (1) according to the present invention is capable of directly detecting volatile compounds contained in the gas discharged from the dehumidification section (4). An embodiment includes a volatile compound detection means (5) for detecting a volatile compound.
In the system (1) according to the present invention in this aspect, in order to detect volatile compounds contained in the gas discharged from the dehumidifying part (4), volatile compounds are detected downstream of the dehumidifying part (4). Directly located and provided with possible devices or equipment (5).
That is, in the system (1) according to the present invention in this aspect, the sensor portion (51) of the volatile compound detection means is vented to the dehumidifying section (4) directly or through another ventilable member. A device or device that is arranged inside a tubular or container-like structure (52) that is connected to the sensor part (51) to detect volatile compounds contained in the gas. The embodiment can include the following.

当該態様の揮発性化合物検出手段(5)としては、例えば、除湿部(4)から排出された気体に含まれる揮発性化合物の検出や測定を栽培現場等の野外で行うことを可能とする、携行又は携帯可能な小型の機器や装置を採用することができる。当該態様としてより具体的には、検出感度や測定精度を考慮すると、赤外レーザーを利用した微量ガス分析装置、膜型表面応力を利用した微量ガス成分検出装置、等を用いて行う態様を好適に挙げることができる。
当該態様では、生育中の植物の栽培現場にてリアルタイムに揮発性化合物を検出する工程を行うことが可能となる。
The volatile compound detection means (5) of this embodiment is, for example, capable of detecting and measuring volatile compounds contained in the gas discharged from the dehumidification section (4) outdoors, such as at a cultivation site. Portable or portable small devices and devices can be employed. More specifically, in consideration of detection sensitivity and measurement accuracy, it is preferable to use a trace gas analyzer using an infrared laser, a trace gas component detector using film-type surface stress, etc. can be mentioned.
In this aspect, it becomes possible to perform the step of detecting volatile compounds in real time at the cultivation site of growing plants.

当該態様における本発明に係るシステム(1)では、上記除湿部(4)から供給された気体に含まれる揮発性化合物の検出を確実にするために、揮発性化合物検出手段のセンサー部分(51)を容器状又は管状構造体(52)の内部の空間内に配置した態様とすることが好適である。また、当該検出装置自体が小型の場合には、センサー部分(51)を含む揮発性化合物検出手段(5)の装置や機器の全体を、容器状又は管状構造体(52)の内部にそのまま配置した態様とすることも可能である。
当該態様の容器状又は管状構造体(52)は、除湿部(4)の下流側に直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続される。当該態様においては、容器状又は管状構造体(52)の気体流入口と気体排出口の間のいずれかの位置に、揮発性化合物検出手段のセンサー部分(51)を配置することが可能である。好ましくは、容器状又は管状構造体(52)の気体流入口と気体排出口の間の気流の通り道に、揮発性化合物検出手段のセンサー部分(51)を配置することが好適である。
In the system (1) according to the present invention in this aspect, in order to ensure the detection of volatile compounds contained in the gas supplied from the dehumidification section (4), the sensor section (51) of the volatile compound detection means It is preferable to arrange the container-like or tubular structure (52) in the interior space thereof. In addition, if the detection device itself is small, the entire device or equipment of the volatile compound detection means (5) including the sensor portion (51) is placed inside the container-like or tubular structure (52) as it is. It is also possible to adopt such an embodiment.
The container-like or tubular structure (52) of this embodiment is connected to the downstream side of the dehumidifying section (4) so as to be ventilable directly or via another ventilable member. In this embodiment, it is possible to arrange the sensor part (51) of the volatile compound detection means at any position between the gas inlet and the gas outlet of the container-like or tubular structure (52). . Preferably, the sensor part (51) of the volatile compound detection means is disposed in the path of the air flow between the gas inlet and the gas outlet of the container-like or tubular structure (52).

容器状又は管状構造体(52)の態様としては、気体流入口と気体排出口を備え且つ壁面の気密性が確保された容器状又は管状の構造体を挙げることができる。好ましくは、壁面構造が部材の物理的な支持体となっている容器状又は管状の構造体を挙げることができる。また、チューブ状やフィルムバッグ状の態様を挙げることもできる。
容器状又は管状構造体(52)を構成する材質としては、特に制限はないが、気体非透過性や物理的強度等に優れた材質であることが好適である。例えば、上記したガス捕集部の管状又は容器状構造(22)と同様の材質を採用することが可能である。
Examples of the container-like or tubular structure (52) include a container-like or tubular structure that is provided with a gas inlet and a gas outlet and whose wall surface is airtight. Preferably, a container-like or tubular structure in which the wall structure serves as a physical support for the member can be mentioned. Moreover, a tube-like or film bag-like embodiment can also be mentioned.
The material constituting the container-like or tubular structure (52) is not particularly limited, but it is preferably a material with excellent gas impermeability, physical strength, etc. For example, it is possible to employ the same material as the tubular or container-like structure (22) of the gas collection section described above.

(揮発性化合物吸着剤を用いる態様)
本発明に係る揮発性化合物検出手段(5)の別の態様としては、上記除湿部(4)から排出された気体に含まれる揮発性化合物を揮発性化合物吸着剤(53)に吸着させた後、当該吸着剤(53)に吸着された揮発性化合物を検出可能とする揮発性化合物検出手段(5)を用いる態様が挙げられる。
当該態様における本発明に係るシステム(1)では、上記除湿部(4)から排出された気体に含まれる揮発性化合物を検出するために、除湿部(4)の下流側に揮発性化合物吸着剤(53)を配置し、当該吸着剤(53)に吸着された揮発性化合物を検出する。
即ち、当該態様における本発明に係るシステム(1)では、除湿部(4)の下流側に揮発性化合物検出手段(5)を配設せずに、上記除湿部(4)から排出された気体に含まれる揮発性化合物を捕集するために、除湿部(4)の下流側に揮発性化合物吸着剤(53)を配置した態様とすることができる。
(Embodiment using volatile compound adsorbent)
Another aspect of the volatile compound detection means (5) according to the present invention is that after the volatile compounds contained in the gas discharged from the dehumidifying section (4) are adsorbed on the volatile compound adsorbent (53), , an embodiment using a volatile compound detection means (5) that enables detection of volatile compounds adsorbed on the adsorbent (53).
In the system (1) according to the present invention in this aspect, a volatile compound adsorbent is provided on the downstream side of the dehumidifying part (4) in order to detect volatile compounds contained in the gas discharged from the dehumidifying part (4). (53) is placed, and volatile compounds adsorbed on the adsorbent (53) are detected.
That is, in the system (1) according to the present invention in this aspect, the volatile compound detection means (5) is not disposed downstream of the dehumidification part (4), and the gas discharged from the dehumidification part (4) is In order to collect volatile compounds contained in the air, a volatile compound adsorbent (53) may be arranged downstream of the dehumidification section (4).

当該態様の揮発性化合物検出手段(5)は、前記までの構成部材とは通気流路として接続されていない装置又は機器であって、前記揮発性化合物吸着剤に吸着された揮発性化合物として検出可能な装置又は機器が用いられる。
当該態様の揮発性化合物検出手段(5)としては、揮発性化合物吸着剤(53)から回収した気体から揮発性化合物を検出可能な手法であれば、如何なる手法を採用することも可能である。例えば、ガスクロマトグラフィーや質量分析装置を用いた各種手法を採用することが可能である。検出感度や測定精度を考慮すると、GC/MS等の質量分析装置を用いて行う態様が好適である。
当該態様では、栽培現場において生育中の植物の根から揮発性化合物吸着剤(53)に分析試料となる揮発性化合物を吸着させる工程を行うため、揮発性化合物検出手段(5)として用いる機器や装置等を栽培現場や屋外に持ち出す必要はない。即ち、当該態様では、揮発性化合物検出手段(5)を他の構成部材にて形成された通気管構造に接続して用いる必要がないため、当該吸着剤(53)からの揮発性化合物の加熱脱離及び分析工程を屋内に設置された装置や機器を用いて精密に行うことが可能となる。
The volatile compound detection means (5) of this embodiment is a device or equipment that is not connected as a ventilation channel to the above-mentioned constituent members, and detects volatile compounds adsorbed by the volatile compound adsorbent. Any possible device or equipment is used.
As the volatile compound detection means (5) in this embodiment, any method can be adopted as long as it is capable of detecting volatile compounds from the gas recovered from the volatile compound adsorbent (53). For example, various techniques using gas chromatography or mass spectrometry can be employed. Considering detection sensitivity and measurement accuracy, it is preferable to use a mass spectrometer such as GC/MS.
In this embodiment, in order to perform a step of adsorbing volatile compounds to be analyzed by the volatile compound adsorbent (53) from the roots of the growing plants at the cultivation site, the equipment and devices used as the volatile compound detection means (5) are used. There is no need to take equipment etc. to the cultivation site or outdoors. That is, in this embodiment, there is no need to connect the volatile compound detection means (5) to a vent pipe structure formed of other constituent members, so that heating of the volatile compound from the adsorbent (53) is not necessary. It becomes possible to perform the desorption and analysis steps precisely using equipment and equipment installed indoors.

当該態様にて用いられる揮発性化合物吸着剤(53)としては、検出対象である揮発性化合物は疎水性傾向を示す化合物が多いことを考慮すると、疎水性を示す吸着剤(疎水性吸着剤)を用いることが感度向上の点で好適である。当該吸着剤としては、例えば、芳香族系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、疎水性シリコーン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、フェノール系樹脂、等の吸着樹脂を用いて形成された担体を挙げることができる。
また、吸着樹脂としては、これらに修飾を施した修飾樹脂を用いることも可能である。また、これらに属する2以上の化合物を用いて重合した共重合樹脂を用いることも可能である。
揮発性化合物吸着剤(53)に用いる樹脂の種類としては、上記に属する樹脂を2以上用いることも可能である。
The volatile compound adsorbent (53) used in this embodiment may be an adsorbent that exhibits hydrophobicity (hydrophobic adsorbent), considering that many volatile compounds to be detected tend to be hydrophobic. It is suitable to use from the viewpoint of improving sensitivity. Examples of the adsorbent include aromatic resins, methacrylic resins, polycarbonate resins, styrene resins, polyester resins, polyimide resins, hydrophobic silicone resins, polyphenylene sulfide resins, phenolic resins, etc. Mention may be made of carriers formed using adsorption resins.
Furthermore, as the adsorption resin, it is also possible to use modified resins obtained by modifying these resins. It is also possible to use a copolymer resin polymerized using two or more compounds belonging to these.
As for the types of resin used for the volatile compound adsorbent (53), it is also possible to use two or more of the resins listed above.

また、揮発性化合物吸着剤(53)としては、上記した各種疎水性樹脂を構成するポリマー自体を固相として吸着剤担体とする態様が可能である。また、固相担体としてシリカゲル、アルミナ、フロリジル、又はセルロース等を用い、これらの固相担体の表面に上記した各種疎水性樹脂を結合した吸着剤担体とする態様が可能である。
また、固相担体としてシリカゲル、アルミナ、フロリジル、又はセルロース等を用い、固相担体の表面に疎水性を示す各種官能基を結合させた吸着剤担体とする態様も可能である。当該態様としては、例えば、シリカゲルの表面に疎水性を示す各種官能基を結合させた吸着剤担体を好適に挙げることができる。また、オクタデシル基での修飾(ODS修飾、オクタデシルシリル化)されたシリカゲル担体を吸着剤担体とする態様を好適に挙げることができる。また、オクチル基、フェニル基、シアノプロピル基、アミノプロピル基等で修飾されたシリカゲル担体を吸着剤担体とする態様を挙げることができる。また、PDMS(ポリジメチルシロキサン)修飾されたシリカゲル担体を吸着剤担体とする態様を挙げることができる。
また、これらにカーボンや活性炭を含有させた吸着剤とする態様も可能である
Further, as the volatile compound adsorbent (53), an embodiment is possible in which the polymer itself constituting the various hydrophobic resins described above is used as a solid phase as an adsorbent carrier. Further, it is possible to use silica gel, alumina, florisil, cellulose, or the like as a solid phase carrier, and to form an adsorbent carrier in which the various hydrophobic resins described above are bonded to the surface of the solid phase carrier.
Further, it is also possible to use silica gel, alumina, florisil, cellulose, or the like as a solid phase carrier, and form an adsorbent carrier in which various hydrophobic functional groups are bonded to the surface of the solid phase carrier. A suitable example of this embodiment is an adsorbent carrier in which various hydrophobic functional groups are bonded to the surface of silica gel. Moreover, an embodiment in which a silica gel carrier modified with an octadecyl group (ODS modification, octadecyl silylation) is used as the adsorbent carrier can be preferably mentioned. Further, an embodiment may be mentioned in which a silica gel carrier modified with an octyl group, a phenyl group, a cyanopropyl group, an aminopropyl group, etc. is used as the adsorbent carrier. Another example is an embodiment in which a silica gel carrier modified with PDMS (polydimethylsiloxane) is used as an adsorbent carrier.
It is also possible to use these as adsorbents containing carbon or activated carbon.

揮発性化合物吸着剤(53)の態様としては、疎水性化合物の吸着特性に優れ、吸着成分の加熱脱離が可能な吸着剤を選択して用いることが好適である。例えば、シリカモノリス構造(高純度シリカゲルの均一な3次元網目構造)を固相として、多孔質構造の表面を疎水性の官能基で修飾した吸着剤を好適に用いることができる。また、疎水性の吸着樹脂をそのまま担体として用いる吸着剤の態様も可能である。
揮発性化合物吸着剤(53)の態様としては、効率的な吸着のための表面積の確保の点から、粒子状担体を充填した状態、フィルター状、ディスク状、小型の円筒型リング状担体を充填した状態、等を好適に挙げることができる。
As for the volatile compound adsorbent (53), it is preferable to select and use an adsorbent that has excellent adsorption properties for hydrophobic compounds and is capable of thermally desorbing adsorbed components. For example, an adsorbent in which a silica monolith structure (uniform three-dimensional network structure of high-purity silica gel) is used as a solid phase and the surface of the porous structure is modified with a hydrophobic functional group can be suitably used. Further, an embodiment of the adsorbent is also possible in which the hydrophobic adsorption resin is used as a carrier as it is.
From the viewpoint of securing a surface area for efficient adsorption, the volatile compound adsorbent (53) may be filled with a particulate carrier, filter-shaped, disk-shaped, or filled with a small cylindrical ring-shaped carrier. Preferred examples include a state in which:

当該態様における本発明に係るシステム(1)では、上記除湿部(4)から排出された気体に含まれる揮発性化合物の検出をより確実にするために、揮発性化合物吸着剤(53)を容器状又は管状構造体(52)の内部に配置する態様が好適である。即ち、当該態様では、揮発性化合物吸着剤(53)が、前記除湿部(4)と直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続された管状又は容器状構造体(52)の内部に配置されたものとなる。
当該態様の容器状又は管状構造体(52)は、除湿部(4)の下流側に直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続されたものとなる。当該態様の場合、容器状又は管状構造体(52)の気体流入口と気体排出口の間のいずれかの位置に揮発性化合物吸着剤(53)を配置することが可能である。好適には、容器状又は管状構造体(52)の気体流入口と気体排出口の間の気流の通り道に、揮発性化合物吸着剤(53)を配置することが好適である。より好適には、容器状又は管状構造体の気体流入口と気体排出口の間の気流の流れを妨げるように、揮発性化合物吸着剤(53)を充填配置してなる態様が好適である。
In the system (1) according to the present invention in this aspect, in order to more reliably detect volatile compounds contained in the gas discharged from the dehumidification section (4), the volatile compound adsorbent (53) is placed in a container. A preferred embodiment is that it is disposed inside a shaped or tubular structure (52). That is, in this embodiment, the volatile compound adsorbent (53) is connected to the dehumidifying section (4) directly or through another ventilable member to allow ventilation. (52).
The container-like or tubular structure (52) of this embodiment is connected to the downstream side of the dehumidifying section (4) directly or via another ventilable member so as to allow ventilation. In the case of this embodiment, it is possible to arrange the volatile compound adsorbent (53) at any position between the gas inlet and the gas outlet of the container-like or tubular structure (52). Preferably, a volatile compound adsorbent (53) is disposed in an air flow path between a gas inlet and a gas outlet of the container-like or tubular structure (52). More preferably, a volatile compound adsorbent (53) is filled and arranged so as to impede the flow of air between the gas inlet and the gas outlet of the container-like or tubular structure.

容器状又は管状構造体(52)の態様としては、気体流入口と気体排出口を備え且つ壁面の気密性が確保された容器状又は管状の構造体を挙げることができる。好ましくは、壁面構造が部材の物理的な支持体となっている容器状又は管状の構造体を挙げることができる。具体的には、円筒形状や角筒形状の容器状構造体を挙げることができる。また、チューブ状やフィルムバッグ状等の態様を挙げることもできる。
容器状又は管状構造体(52)を構成する材質としては、特に制限はないが、気体非透過性や物理的強度等に優れた材質であることが好適である。例えば、上記したガス捕集部の管状又は容器状構造(22)と同様の材質を採用することが可能である。
Examples of the container-like or tubular structure (52) include a container-like or tubular structure that is provided with a gas inlet and a gas outlet and whose wall surface is airtight. Preferably, a container-like or tubular structure in which the wall structure serves as a physical support for the member can be mentioned. Specifically, a container-like structure having a cylindrical shape or a rectangular tube shape can be mentioned. Moreover, embodiments such as a tube shape and a film bag shape can also be mentioned.
The material constituting the container-like or tubular structure (52) is not particularly limited, but it is preferably a material with excellent gas impermeability, physical strength, etc. For example, it is possible to employ the same material as the tubular or container-like structure (22) of the gas collection section described above.

[気体吸引手段]
本発明に係るシステム(1)は、接続された構成部材の下流側のいずれかの位置に気体吸引手段(6)を備える態様が好適である。即ち、本発明に係るシステム(1)は、気体吸引手段(6)を構成部材として含む態様とすることが好適である。
[Gas suction means]
The system (1) according to the present invention preferably includes a gas suction means (6) at any downstream position of the connected structural members. That is, the system (1) according to the present invention preferably includes the gas suction means (6) as a component.

本発明に係る気体吸引手段(6)は、前記接続された構成部材の末端に直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続された、通気流路内の気体流動を可能とする吸引ポンプである。
本発明に係るシステム(1)における気体吸引手段(6)の接続位置としては、当該システムを構成する接続された構成部材の最も下流側の構成部材として、気体吸引手段(6)を備えることが好適である。
気体吸引手段(6)の接続位置として、より具体的には、揮発性化合物検出手段のセンサー部分(51)又は揮発性化合物吸着剤(53)が配置された管状又は容器状構造体(52)の下流側に直接に又は他の通気可能な部材を介して、気体吸引手段(6)を接続することが好適である。
The gas suction means (6) according to the present invention provides gas flow in a ventilation channel that is connected to the end of the connected structural member directly or through another ventilable member so as to allow ventilation. This is a suction pump that allows
As for the connection position of the gas suction means (6) in the system (1) according to the present invention, the gas suction means (6) may be provided as the most downstream component of the connected components constituting the system. suitable.
More specifically, the connection position of the gas suction means (6) is the sensor part (51) of the volatile compound detection means or the tubular or container-like structure (52) in which the volatile compound adsorbent (53) is arranged. It is preferred to connect the gas suction means (6) directly or via another ventilable member to the downstream side.

気体吸引手段(6)は、本発明に係るシステム(1)における気体流動を駆動させるための吸引力発生手段を含む構成部材である。気体吸引手段(6)の駆動により、ガス捕集管の開口構造(23)から管内に土壌中の気体が吸引され、各種部材の内部と通気管内に気体の流れが発生し、土壌から揮発性化合物を含む気体が、揮発性化合物検出手段のセンサー部分(51)又は揮発性化合物吸着剤(53)が配置された管状又は容器状構造体(52)の内部を通過し、最終的に気体吸引手段の排気口(61)から気体が排出される。
気体吸引手段(6)としては、吸引ポンプ、真空ポンプ、アスピレーター、減圧ポンプ、等の吸引駆動を実現できる装置や機器を用いることができる。
気体吸引手段(6)の性能としては、例えば、1~50mL/分、好ましくは5~10mL/分の吸引量の達成が可能な気体吸引手段を用いることが望ましい。
気体吸引手段(6)として、好ましくは、試料間の比較における定量性を確保する観点から、流量調整が可能な気体吸引手段を用いることが望ましい。より好ましくは、一定の気体流量が維持されるように流量制御機能を有する気体吸引手段を用いることが更に好ましい。
The gas suction means (6) is a component including suction force generation means for driving the gas flow in the system (1) according to the present invention. By driving the gas suction means (6), gas in the soil is sucked into the pipe from the opening structure (23) of the gas collection pipe, and a gas flow is generated inside various members and the ventilation pipe, and volatile gas is removed from the soil. A gas containing a compound passes through a sensor part (51) of a volatile compound detection means or a tubular or container-like structure (52) in which a volatile compound adsorbent (53) is arranged, and finally the gas is sucked. Gas is exhausted from the exhaust port (61) of the means.
As the gas suction means (6), devices and equipment capable of realizing suction drive, such as a suction pump, a vacuum pump, an aspirator, and a decompression pump, can be used.
Regarding the performance of the gas suction means (6), it is desirable to use a gas suction means that can achieve a suction amount of, for example, 1 to 50 mL/min, preferably 5 to 10 mL/min.
As the gas suction means (6), it is preferable to use a gas suction means whose flow rate can be adjusted from the viewpoint of ensuring quantitativeness in comparison between samples. More preferably, it is even more preferable to use a gas suction means having a flow rate control function so that a constant gas flow rate is maintained.

[その他の構成部材]
本発明に係るシステム(1)としては、上記構成部材以外にも各種構成部材を含む態様とすることが可能である。
本発明に係るシステム(1)においては、各種構成部材間の一部又は全部を接続するために通気管(7)を用いることが可能である。通気管(7)は、その菅内での気体移動を可能とするための管状部材である。本発明に係るシステム(1)では、ガス捕集管(2)の開口構造(23)から導入された土壌気体が各種構成部材内の内部を通過して、最下流の構成部材の排出口から排気されるところ、種構成部材間の一部又は全部を接続するために通気管(7)を用いることができる。通気管(7)としては、気体非透過性や適度な物理的強度を備えたものが好適である。また、接続部位によっては、柔軟性を備えた材質のものを用いることが可能である。また、接続部位によっては針状の細い通気管を用いることも可能である。
[Other components]
The system (1) according to the present invention may include various constituent members in addition to the above-mentioned constituent members.
In the system (1) according to the present invention, it is possible to use a vent pipe (7) to connect some or all of the various components. The ventilation pipe (7) is a tubular member that allows gas to move within the tube. In the system (1) according to the present invention, soil gas introduced from the opening structure (23) of the gas collection pipe (2) passes through the interior of various structural members and then exits from the discharge port of the most downstream structural member. Vent pipes (7) can be used to connect some or all of the seed components where they are evacuated. As the ventilation pipe (7), one that is gas impermeable and has appropriate physical strength is suitable. Further, depending on the connection portion, it is possible to use a material made of a flexible material. Further, depending on the connection site, a needle-like thin ventilation pipe may be used.

また、本発明に係るシステム(1)においては、各構成部材との接続に適した構造等を備えた接続部材を用いることが可能である。例えば、各部材の通気構造を接続するための係合係止構造、螺旋溝を備えた構造、気密性を確保するためのО-リング、等を用いることが可能である。また、ゴム等の軟樹脂製の被覆部材で接続部分を被覆して、接続部と下流側の管構造とを接続する態様とすることも可能である。
また、本発明に係るシステム(1)では、通気流量の調整手段として、外部からの手動操作や電気信号等によって開閉調整が可能なバルブ状構造、弁状構造(電磁弁)、栓構造等を接続して配置することも可能である。また、本発明に係るシステム(1)では、通気流量を自動的に一定に制御するための通気流量制御手段を設ける態様も可能である。
Further, in the system (1) according to the present invention, it is possible to use a connecting member having a structure suitable for connection with each component. For example, it is possible to use an engagement and locking structure for connecting the ventilation structures of each member, a structure with a spiral groove, an O-ring for ensuring airtightness, etc. Further, it is also possible to cover the connecting portion with a covering member made of soft resin such as rubber to connect the connecting portion and the downstream pipe structure.
In addition, in the system (1) according to the present invention, a valve-like structure, a valve-like structure (electromagnetic valve), a plug structure, etc., which can be adjusted to open and close by external manual operation or electric signals, etc., are used as means for adjusting the ventilation flow rate. It is also possible to arrange them in a connected manner. Further, in the system (1) according to the present invention, it is also possible to provide an embodiment in which a ventilation flow rate control means is provided to automatically control the ventilation flow rate to a constant value.

本発明に係るシステム(1)の各構成部材間の接続態様における「他の通気可能な部材を介して」とは、例えば、上記した通気管(7)、接続部材、通気流量調整手段、通気流量制御等の部材や上記したフィルター部(3)等の部材を用いることが可能であるが、特にこれらに制限されない。 In the connection mode between each component of the system (1) according to the present invention, "via another ventable member" means, for example, the above-mentioned vent pipe (7), connection member, ventilation flow rate adjustment means, ventilation Although it is possible to use members such as flow rate control members and members such as the above-mentioned filter section (3), the present invention is not particularly limited thereto.

[装置の態様]
本発明においては、上記システムの構成部材が一つの装置となるように接続されて備える装置態様とすることが可能である。即ち、本発明においては、上記に記載の植物の乾燥ストレスを診断する方法を行うために使用する装置に関する発明が含まれる。
本発明に係る植物の乾燥ストレスを検出するための装置は、ガス捕集管(2)、除湿部(4)、及び揮発性化合物検出手段(5)を構成部材として備えてなる装置である。本発明に係る装置を用いることで、栽培現場で生育中の植物の植物体を損傷することなく、非破壊にて植物の乾燥ストレスを診断することが可能となる。
[Aspects of the device]
In the present invention, it is possible to provide a device embodiment in which the constituent members of the system are connected to form one device. That is, the present invention includes an invention relating to an apparatus used for carrying out the above-described method for diagnosing drought stress in plants.
A device for detecting drought stress in plants according to the present invention is a device comprising a gas collection pipe (2), a dehumidifying section (4), and volatile compound detection means (5) as constituent members. By using the device according to the present invention, it becomes possible to non-destructively diagnose drought stress in plants without damaging the plants growing at the cultivation site.

本発明に係る装置の構成部材や態様としては、上記したシステムに関する説明を参照して採用することができる。
本発明の装置として具体的には、揮発性化合物検出手段(5)として、前記除湿部(4)の下流側に直接に又は他の通気可能な部材を介して配置された、揮発性化合物検出手段のセンサー部分(51)を含む装置の態様を挙げることができる。当該装置の構成や態様は、上記したシステムに関する揮発性化合物検出手段(5)の態様のうち、「直接的に検出を行う態様」の記載を参照して採用することができる。
当該装置の態様では、野外等の現場で使用可能な小型の機器や装置として用いることが可能となる。また、生育中の植物の栽培現場にてリアルタイムに揮発性化合物を検出することが可能となり、植物の乾燥ストレスの診断をその場で行うことが可能となる。
Components and aspects of the device according to the present invention can be adopted with reference to the above description regarding the system.
Specifically, the device of the present invention includes, as a volatile compound detection means (5), a device for detecting volatile compounds disposed directly downstream of the dehumidifying section (4) or via another ventilable member. Mention may be made of embodiments of the device which include a sensor part (51) of the means. The configuration and aspect of the device can be adopted with reference to the description of "a mode in which direct detection is performed" among the modes of the volatile compound detection means (5) regarding the above-described system.
In this aspect of the device, it can be used as a small-sized device or device that can be used on-site, such as outdoors. Additionally, volatile compounds can be detected in real time at the cultivation site of growing plants, making it possible to diagnose drought stress in plants on the spot.

[使用態様]
本発明に係るシステム及び装置の使用態様として、以下の態様を挙げることができる。また、下記の説明において、「システム」の用語を「装置」に置き換えて読むことが可能である。
[How to use]
The following aspects can be mentioned as usage aspects of the system and device according to the present invention. Furthermore, in the following description, the term "system" can be read as "device".

本発明に係るシステム(1)は、診断対象となる植物の植物体の基部(82)付近の土壌にガス捕集管の先端部(21)を挿入し、ガス捕集管の開口構造(23)が根の近傍に配置される位置に埋め込んだ状態にて用いる。
本発明に係るシステム(1)では、ガス捕集管(2)を土壌に挿入する手法として、診断対象である植物の根から発生した気体を捕集可能な位置にガス捕集管の開口構造(23)を土壌中に配置した状態で用いる手法であれば、特に制限なく使用することができる。
The system (1) according to the present invention inserts the tip (21) of the gas collection tube into the soil near the base (82) of the plant to be diagnosed, and the opening structure (23) of the gas collection tube. ) is used in a state where it is embedded in a position placed near the root.
In the system (1) according to the present invention, as a method of inserting the gas collection pipe (2) into the soil, the opening structure of the gas collection pipe is placed at a position where gas generated from the roots of the plant to be diagnosed can be collected. Any method using (23) placed in soil can be used without any particular restrictions.

より詳細な使用形態としては、植物体の基部(82)から20cm以内、好ましくは10cm以内の位置にてガス捕集管の先端部(21)から垂直に挿入し、ガス捕集管の開口構造(23)又はその付近が、診断対象の植物体の根と接する又は3cm以内(好ましくは1cm以内)の極めて近い位置となるように土壌中に埋め込んだ状態で用いることが望ましい。より好適には、ガス捕集管の開口構造(23)が、診断対象の植物体の根と接する位置となるように土壌中に埋め込んだ状態で用いることが望ましい。
本発明に係るシステム(1)の使用態様としては、気体吸引手段(6)を作動させて、ガス捕集管の開口構造(23)から管内に土壌中の気体を吸引し、各種部材の内部と通気管内に気体の流れが発生させることが望ましい。特に、一定の気体流量にて一定時間の当該動作を行った場合、土壌からの気体の捕集及び揮発性化合物の検出を定量的に行うことが可能となり、試料間の比較精度が向上して好適である。
気体吸引の態様としては、土壌中からの気体を緩やかに管内に取り込む流量が好ましい。例えば、1~50mL/分、好ましくは5~10mL/分の流量の範囲で行うことが望ましい。
In more detail, the gas collection tube is inserted vertically from the tip (21) within 20 cm, preferably within 10 cm, from the base (82) of the plant, and the opening structure of the gas collection tube is It is desirable to use it in a state where it is embedded in soil so that (23) or its vicinity is in contact with or very close within 3 cm (preferably within 1 cm) to the roots of the plant to be diagnosed. More preferably, the gas collection tube is used in a state where the opening structure (23) is embedded in the soil so as to be in contact with the roots of the plant to be diagnosed.
The system (1) according to the present invention is used by activating the gas suction means (6) to suck the gas in the soil into the pipe through the opening structure (23) of the gas collection pipe, and It is desirable to generate a gas flow within the ventilation pipe. In particular, when this operation is performed for a certain period of time at a constant gas flow rate, it becomes possible to quantitatively collect gas from soil and detect volatile compounds, improving the accuracy of comparison between samples. suitable.
The mode of gas suction is preferably a flow rate that slowly draws gas from the soil into the pipe. For example, it is desirable to carry out at a flow rate of 1 to 50 mL/min, preferably 5 to 10 mL/min.

本発明に係るシステムの揮発性化合物検出手段(5)として、前記除湿部(4)の下流側に直接に又は他の通気可能な部材を介して揮発性化合物検出手段のセンサー部分(51)を配置して用いる態様では、揮発性化合物の検出を生育中の植物の栽培現場にて直接行うことが可能となる。
一方、本発明に係るシステムの揮発性化合物検出手段(5)として、除湿部(4)の下流側に揮発性化合物吸着剤(53)を配置して用いる態様では、揮発性化合物吸着剤(53)に揮発性化合物を吸着させ、当該吸着剤(53)から加熱脱離等の手法により揮発性化合物を気体として回収し、当該気体から揮発性化合物の検出を行う。当該態様では、揮発性化合物検出手段(5)を他の構成部材にて形成された通気管構造に接続して用いる必要がないため、当該吸着剤(53)からの加熱脱離及び分析工程を、屋内に設置された装置や機器を用いて精密に行うことが可能となる。
As the volatile compound detection means (5) of the system according to the present invention, the sensor part (51) of the volatile compound detection means is provided downstream of the dehumidification section (4) directly or through another ventilable member. In the arrangement and use mode, volatile compounds can be detected directly at the cultivation site of growing plants.
On the other hand, in an embodiment in which a volatile compound adsorbent (53) is arranged downstream of the dehumidification section (4) as the volatile compound detection means (5) of the system according to the present invention, the volatile compound adsorbent (53) is used. ), the volatile compound is recovered as a gas from the adsorbent (53) by a method such as thermal desorption, and the volatile compound is detected from the gas. In this embodiment, there is no need to connect the volatile compound detection means (5) to a vent pipe structure formed of other components, so that the thermal desorption and analysis steps from the adsorbent (53) are not necessary. , it becomes possible to perform the process precisely using equipment and equipment installed indoors.

本発明に係るシステム又は装置を用いて検出された揮発性化合物の測定値は、根から放出された気体に含まれる揮発性化合物の量を反映した値であるため、本発明に係る診断方法で指標値となる「揮発性化合物の放出量」又は「揮発性化合物の放出量に基づく値」として用いることができる。
本発明では、当該システム又は装置を用いて得られた指標値を用いることによって、上記段落1.に記載のようにして植物の乾燥ストレス状態を診断することが可能となる。
The measured value of volatile compounds detected using the system or device according to the present invention is a value that reflects the amount of volatile compounds contained in the gas released from the roots. It can be used as the "volatile compound release amount" or "value based on the volatile compound release amount" as an index value.
In the present invention, by using the index value obtained using the system or device, the above-mentioned paragraph 1. It becomes possible to diagnose the drought stress state of plants as described in .

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明の範囲はこれらにより限定されるものではない。 The present invention will be explained below with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

[実施例1]『根から発生する揮発性化合物と乾燥ストレスとの相関について』
ダイズに乾燥ストレスを付与した条件にて栽培を行った場合において、根から放出される揮発性化合物の検出を行った。
[Example 1] “Correlation between volatile compounds generated from roots and drought stress”
Volatile compounds released from the roots of soybeans were detected when they were cultivated under drought stress conditions.

(1)乾燥ストレス付与栽培
ポット栽培中のダイズ(品種:サチユタカ)の苗を準備し、潅水量を調節して根圏水分量が異なる下記各処理区での栽培を行った。
(処理区)
処理区1-1: 根圏に十分に加湿(pF値:1.7~2.0)を行って2週間の通常保湿土壌での栽培を行った(対照区:保湿区)。
処理区1-2: 根圏pF値を2.7に設定して2週間の乾燥栽培を行った(乾燥区)。
処理区1-3: 根圏が水に浸った湛水状態で2週間の栽培を行った後、処理区1-1と同様の栽培を2週間行った(湛水後保湿区)。
処理区1-4: 根圏が水に浸った湛水状態で2週間の栽培を行った後、処理区1-2と同様の栽培を2週間行った(湛水後乾燥区)。
各処理区での栽培を行った後、植物体の地上部の外観を観察したところ、地上部での外観の大きな差異は認められなかった(図1)。
(1) Cultivation with drought stress Soybean (variety: Sachiyutaka) seedlings grown in pots were prepared and cultivated in the following treatment plots with different rhizosphere water content by adjusting the amount of watering.
(treatment area)
Treatment plot 1-1: The rhizosphere was sufficiently humidified (pF value: 1.7 to 2.0) and cultivation was carried out in normally moisturized soil for two weeks (control plot: moisturized plot).
Treatment plot 1-2: Dry cultivation was carried out for 2 weeks with the rhizosphere pF value set at 2.7 (dry plot).
Treatment area 1-3: After 2 weeks of cultivation under a flooded condition in which the rhizosphere was submerged in water, the same cultivation as in treatment area 1-1 was carried out for 2 weeks (post-flooding moisturizing area).
Treatment area 1-4: After 2 weeks of cultivation in a flooded state where the rhizosphere was submerged in water, the same cultivation as in treatment area 1-2 was carried out for 2 weeks (dry area after flooding).
After cultivation in each treatment area, the appearance of the above-ground parts of the plants was observed, and no major differences were observed in the appearance of the above-ground parts (Figure 1).

(2)揮発性化合物の検出
各処理区での栽培後の根を1L容のガラスチャンバー内に入れ、シリカモノリス構造の多孔質構造にPDMS修飾が施された吸着剤(MonoTrap RGPS TD、GLサイエンス)と伴に1時間静置することによって、根から放出された揮発性化合物を当該吸着剤に吸着させ、これを加熱脱着法を用いたGC/MS分析に供した。当該GS/MS分析は、下記の機器及び条件にて行った。
吸着剤に採集された揮発性成分(VOC)は加熱脱着ユニット(TDU、ゲステル社製)を用いて加熱脱着した。加熱脱着の条件は、40℃で30秒間保持した後、12℃/秒で240℃まで昇温して5分間保持し、スプリットレスモードでキャリアガス(ヘリウム)を流した。加熱脱着ユニットとクールドインジェクションシステムのトランスファーラインは300℃とした。昇温気化型注入口を予め-40℃に冷却し、加熱脱着時間中はソルベントベントモード、流速60ml/分で揮発性成分(VOC)をクライオフォーカスした。
加熱脱着終了後、GCの分析開始と同時に、注入口を12℃/秒で240℃まで急速昇温し、5分間保持し揮発性成分(VOC)をGC/MSシステムに導入した。
(2) Detection of volatile compounds The roots after cultivation in each treatment area were placed in a 1L glass chamber, and the roots were placed in a 1L glass chamber using an adsorbent (MonoTrap RGPS TD, GL Science) whose porous silica monolith structure was modified with PDMS. ) for 1 hour, the volatile compounds released from the roots were adsorbed onto the adsorbent, which was then subjected to GC/MS analysis using a thermal desorption method. The GS/MS analysis was performed using the following equipment and conditions.
The volatile components (VOC) collected on the adsorbent were thermally desorbed using a thermal desorption unit (TDU, manufactured by Gestel). The thermal desorption conditions were as follows: After being held at 40°C for 30 seconds, the temperature was raised to 240°C at a rate of 12°C/second and held for 5 minutes, and carrier gas (helium) was flowed in splitless mode. The thermal desorption unit and the transfer line of the cooled injection system were set at 300°C. The temperature-programmed vaporization inlet was cooled in advance to −40° C., and volatile components (VOCs) were cryofocused in solvent vent mode at a flow rate of 60 ml/min during the thermal desorption time.
After completion of thermal desorption and at the same time as the start of GC analysis, the temperature of the injection port was rapidly raised to 240°C at a rate of 12°C/sec and held for 5 minutes to introduce volatile components (VOC) into the GC/MS system.

(GS/MS分析の各種条件)
ガスクロマトグラフ質量分析計:Agilent 5973(アジレント・テクノロジー社製)
分析用カラム:DB-Wax(60m length、0.25mm i.d.、0.25μm df)
オーブン温度:40℃で1分間保持後、4℃/分で240℃まで昇温させ8分間保持
キャリアガス流量:27cm/分(コンスタントフロー)
質量分析計:m/zが20~400の範囲をスキャン
イオン化電圧:70eV
(Various conditions for GS/MS analysis)
Gas chromatograph mass spectrometer: Agilent 5973 (manufactured by Agilent Technologies)
Analytical column: DB-Wax (60m length, 0.25mm i.d., 0.25μm df)
Oven temperature: Hold at 40°C for 1 minute, then raise the temperature to 240°C at 4°C/min and hold for 8 minutes Carrier gas flow rate: 27cm/min (constant flow)
Mass spectrometer: scans m/z range from 20 to 400 Ionization voltage: 70eV

GS/MS分析にて得られたクロマトグラムを比較して、通常の土壌保湿を行った対照区(処理区1-1)に対して乾燥区(処理区1-2)にて増加する揮発性化合物を探索した。結果を下記表及び図2~4に示した。表中の「N.D.」は、測定値が検出限界以下であることを示す。
その結果、根圏が水分不足の状態で栽培した乾燥区(処理区1-2)の植物体では、十分に土壌保湿を行った条件にて通常栽培した対照区(処理区1-1)の植物体よりも、根からガスとして放出される揮発性化合物の量が有意に多いことが示された。
詳しくは、図2~4に示す10種類の揮発性化合物の放出量に関して、十分に土壌保湿を行った条件にて栽培した対照区(処理区1-1)の植物体よりも、水分不足の状態で栽培した乾燥区(処理区1-2)の植物体において、根からガスとして放出される揮発性化合物の量が有意に多いことが示された。
また、これらの揮発性化合物の放出量は、水に浸った状態の湛水後に通常の保湿土壌での栽培を行った栽培区(処理区1-3)では、対照区(処理区1-1)と同程度以下に低い値を示した。一方、水に浸った状態の湛水後に乾燥栽培を行った栽培区(処理区1-4)では、これらの揮発性化合物の放出量は対照区(処理区1-1)より高い値を示した。
Comparing the chromatograms obtained by GS/MS analysis, it was found that the volatility increased in the dry plot (treated plot 1-2) compared to the control plot (treated plot 1-1) in which normal soil moisture was applied. We searched for compounds. The results are shown in the table below and Figures 2 to 4. "N.D." in the table indicates that the measured value is below the detection limit.
As a result, the plants in the dry plot (treated plot 1-2), which were grown with a lack of water in the rhizosphere, were compared to the control plot (treated plot 1-1), which was grown normally under conditions with sufficient soil moisture retention. Significantly more volatile compounds were released as gases from the roots than from the plants.
In detail, regarding the amount of released 10 types of volatile compounds shown in Figures 2 to 4, plants in the control plot (treated plot 1-1) grown under conditions with sufficient soil moisture retention were found to be more susceptible to water deprivation. It was shown that the amount of volatile compounds released as gases from the roots was significantly higher in the plants grown in the dry plot (treated plot 1-2).
In addition, the amount of release of these volatile compounds was lower in the cultivation area (treated area 1-3) where cultivation was carried out in normal moisturizing soil after being submerged in water, and in the control area (treated area 1-1). ) showed a value as low as or lower than that of the previous year. On the other hand, in the cultivation plots (treated plots 1-4) where dry cultivation was performed after submergence in water, the amount of release of these volatile compounds was higher than in the control plot (treated plots 1-1). Ta.

これら10種類の揮発性化合物のうちの8種類は、1-ヘキサノール、(Z)-3-ヘキセン-1-オール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、2-オクタノン、3-オクタノン、1-ペンテン-3-オール、ヘキサナール、3-ペンタノン(ジエチルケトン)と同定された。これらは、炭素数C5~8のアルコール類、アルデヒド類、又はケトン類に属する化合物であり、過酸化脂質の生成促進によって分解された脂質分解物であると推測された。特に、これらのうちの1-ヘキサノール、(Z)-3-ヘキセン-1-オール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オンでは、保湿条件と比較して乾燥条件で著しい増加が認められた。
また、これら10種類の揮発性化合物のうちの2種類は、RI値(保持時間指標)が1680と1748にピークを有するセスキテルペンに属する化合物と同定された。これらは、上記分析条件におけるRT値(保持時間)では、それぞれ32.46分と34.28分に相当するピークである。セスキテルペン類は、植物ホルモン等の活性化に起因する二次代謝産物である化合物が知られていることから、これらは乾燥ストレス応答に起因して発生した代謝産物であると推測された。
Eight of these ten volatile compounds are 1-hexanol, (Z)-3-hexen-1-ol, 6-methyl-5-hepten-2-one, 2-octanone, 3-octanone, It was identified as 1-penten-3-ol, hexanal, and 3-pentanone (diethyl ketone). These are compounds belonging to alcohols, aldehydes, or ketones having a carbon number of C5 to C8, and are presumed to be lipid decomposition products decomposed by promoting the production of lipid peroxide. In particular, a significant increase in 1-hexanol, (Z)-3-hexen-1-ol, and 6-methyl-5-hepten-2-one was observed under dry conditions compared to moist conditions. .
Furthermore, two of these ten types of volatile compounds were identified as compounds belonging to sesquiterpenes having peaks at 1680 and 1748 in RI value (retention time index). These are peaks corresponding to 32.46 minutes and 34.28 minutes, respectively, in terms of RT values (retention times) under the above analysis conditions. Since sesquiterpenes are known to be compounds that are secondary metabolites resulting from the activation of plant hormones, it was assumed that these are metabolites generated due to drought stress response.

以上の結果から、植物体の生育において根圏が水分不足の状態となった場合、根からの揮発性化合物の放出量が増加することが示された。植物体の乾燥ストレスと根からの揮発性化合物の放出量に相関があるという知見は、本試験によって初めて明らかになった知見である。
詳しくは、炭素数C5~8のアルコール類、アルデヒド類、及びケトン類に属する化合物が生成され、根圏が保湿状態にある栽培条件と比較して、根からのガスとしての放出量が大幅に増加することが示された。また、セスキテルペンに関しても、根圏が保湿状態にある栽培条件と比較して、根からのガスとしての放出量が大幅に増加することが示された。
これらの揮発性化合物のガス放出量の増減は、水に浸っている湛水を経た栽培条件(処理区1-3、処理区1-4)にした場合であっても、その後の時点の根圏の水分条件を反映して正確に変化することが示された。
The above results indicate that when the rhizosphere is in a water-deficient state during plant growth, the amount of volatile compounds released from the roots increases. This study revealed for the first time that there is a correlation between drought stress in plants and the amount of volatile compounds released from roots.
Specifically, compounds belonging to alcohols, aldehydes, and ketones with a carbon number of C5 to C8 are produced, and the amount released as gas from the roots is significantly greater than under cultivation conditions where the rhizosphere is kept moist. was shown to increase. Regarding sesquiterpenes, it was also shown that the amount released as gas from the roots increased significantly compared to cultivation conditions where the rhizosphere was kept moist.
Increases and decreases in the amount of gas released from these volatile compounds can be seen even when the cultivation conditions are submerged in water (Treatment Area 1-3, Treatment Area 1-4). It was shown that it changes accurately reflecting the moisture conditions of the area.

これらの知見から、植物の根からガスとして発生する上記揮発性化合物の量を測定して指標とすることによって、植物体の地上部では影響が確認されない初期の乾燥状態においても、根の乾燥ストレスを直接的に検出できることが示された。即ち、根から気体として発生するこれらの揮発性化合物は、植物体の受けている乾燥ストレスを直接的に診断するためのマーカーとして利用できることが明らかになった。
特に、1-ヘキサノール、(Z)-3-ヘキセン-1-オール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オンは、保湿条件と比較して乾燥条件で著しい増加が認められる揮発性化合物であることから、乾燥ストレスによる増加量を検出することに適しており、当該診断マーカーとして有効な指標化合物であると認められた。
Based on these findings, by measuring the amount of the above-mentioned volatile compounds emitted as gas from plant roots and using it as an index, it is possible to detect drought stress in the roots even in early dry conditions where no effects are observed on the aboveground parts of the plant. It was shown that it is possible to directly detect In other words, it has been revealed that these volatile compounds emitted as gas from the roots can be used as markers for directly diagnosing the drought stress that plants are experiencing.
In particular, 1-hexanol, (Z)-3-hexen-1-ol, and 6-methyl-5-hepten-2-one are volatile compounds that show a significant increase under dry conditions compared to moist conditions. Therefore, it was recognized that it is suitable for detecting the increased amount due to drought stress and is an effective indicator compound as a diagnostic marker.

Figure 0007385880000001
Figure 0007385880000001

[実施例2]『検証実験』
上記実施例の結果について、ダイズの別品種を用いた検証を行った。
[Example 2] “Verification experiment”
The results of the above examples were verified using different varieties of soybeans.

ポット栽培中のダイズ(品種:フクユタカ)の苗を用いて、実施例1と同様にして乾燥ストレスを付与する条件での栽培を行い、根から放出される揮発性化合物の検出を行った。
(処理区)
処理区2-1: 根圏に十分に加湿(pF値:1.7~2.0)を行って2週間の通常保湿土壌での栽培を行った(対照区:保湿区)。
処理区2-2: 根圏pF値を2.7に設定して2週間の乾燥栽培を行った(乾燥区)。
Using soybean (variety: Fukuyutaka) seedlings grown in pots, cultivation was performed under conditions that imparted drought stress in the same manner as in Example 1, and volatile compounds released from the roots were detected.
(treatment area)
Treatment plot 2-1: The rhizosphere was sufficiently humidified (pF value: 1.7 to 2.0) and cultivation was carried out in normally moisturized soil for two weeks (control plot: moisturized plot).
Treatment plot 2-2: Dry cultivation was carried out for 2 weeks with the rhizosphere pF value set at 2.7 (dry plot).

その結果、実施例1とは別の植物の栽培においても、根圏が水分不足の状態で栽培を行った乾燥区(処理区2-2)では、通常の保湿栽培を行った対照区(処理区2-1)と比較して、実施例1にて検出された10種類の揮発性化合物の根からの発生量が増加した値を示した。
当該結果から、根から気体として放出される揮発性化合物の量を指標とすることによって、植物の乾燥ストレス状態を検出できることが示された。また、当該実施例においても、実施例1にて検出された10種類の揮発性化合物を指標化合物とすることが好適であることが示された。
As a result, even in the cultivation of plants other than those in Example 1, in the dry plot (treated plot 2-2), where the cultivation was carried out with the rhizosphere deficient in moisture, the control plot (treated Compared to Ward 2-1), the amount of the 10 types of volatile compounds detected in Example 1 generated from the roots increased.
These results showed that the drought stress state of plants can be detected by using the amount of volatile compounds released as gas from the roots as an index. Further, in this example as well, it was shown that it is suitable to use the 10 types of volatile compounds detected in Example 1 as indicator compounds.

[実施例3]『植物の乾燥ストレス検出システムの構築』
土壌中の植物根から揮発性化合物を捕集可能なガス捕集管を作製し、除湿チューブ、及び揮発性化合物検出手段等と組み合わせて、生育中の植物体の乾燥ストレスを直接検出可能とする検出システムを構築した。
[Example 3] “Construction of a plant drought stress detection system”
By creating a gas collection tube that can collect volatile compounds from plant roots in the soil and combining it with a dehumidification tube and volatile compound detection means, it is possible to directly detect drought stress in growing plants. A detection system was constructed.

土壌に挿入して土壌中の気体回収が可能なガス捕集部(2)としてガス捕集管を製作し、当該部材を利用した乾燥ストレス検出システム(1)の構築を行った。当該システムの概略を図5に示した。
当該ガス捕集管(2)は、円錐状の先端部(21)を備えた横断面が円状の円管形状の管状部材である。ガス捕集管(2)は全長が12cmであり、本体である管状構造(22)は内径14mm及び外径17mmの管状部材である。ガス捕集管(2)は先端部(21)と管状構造(22)が一体成型された部材で、その壁部はガス成分を吸着せず且つ土壌挿入等に十分な物理的強度を有するポリプロピレン製の材質にて形成されてなる。
ガス捕集管(2)の下端は、土壌挿入に適した円錐形状の先端部(21)を備え、その上部の管状構造(22)の下側(先端円錐部分(21)と本体円管部分(22)の境界の上側1cmの位置)には、土壌中の気体を取り込むことが可能な開口構造(23)を3つ備える。当該開口構造(23)は、管状構造(22)の横断面から見て、管壁の円周上に等間隔(管の中心から120°間隔)にて形成された、直径5mmの小さな円状の孔構造である。
当該ガス捕集管(2)の上端の壁の中央部分には、軟樹脂製の接続部(24)が埋設されてなる。当該接続部(24)には、外部から針状の通気管(7)が挿入接続されてなる。当該通気管(7)は、ガラス繊維フィルター(31)を充填配設した樹脂製の円筒容器構造(32)にて形成されたフィルター部(3)に接続されてなる。土壌から採取された気体は、当該フィルター部(3)を通過することにより、粉塵や微粒子等が物理的に取り除かれる。
A gas collection tube was manufactured as a gas collection part (2) that can be inserted into soil to collect gas in the soil, and a dry stress detection system (1) using this member was constructed. An outline of the system is shown in Figure 5.
The gas collection tube (2) is a tubular member with a circular cross section and a conical tip (21). The gas collection tube (2) has a total length of 12 cm, and the main body, the tubular structure (22), is a tubular member with an inner diameter of 14 mm and an outer diameter of 17 mm. The gas collection pipe (2) is a member in which the tip part (21) and the tubular structure (22) are integrally molded, and the wall part is made of polypropylene that does not adsorb gas components and has sufficient physical strength for insertion into soil, etc. It is made of a manufactured material.
The lower end of the gas collection tube (2) is equipped with a conical tip (21) suitable for soil insertion, and the lower end of the upper tubular structure (22) (the tip conical part (21) and the main body circular part) Three opening structures (23) capable of taking in gas in the soil are provided at positions 1 cm above the boundary of (22). The opening structure (23) is a small circular shape with a diameter of 5 mm formed on the circumference of the tube wall at equal intervals (120° intervals from the center of the tube) when viewed from the cross section of the tubular structure (22). It has a pore structure.
A soft resin connection part (24) is embedded in the center of the upper wall of the gas collection pipe (2). A needle-shaped ventilation pipe (7) is inserted and connected to the connection part (24) from the outside. The ventilation pipe (7) is connected to a filter section (3) formed of a resin cylindrical container structure (32) filled with a glass fiber filter (31). The gas collected from the soil passes through the filter section (3) to physically remove dust, particulates, and the like.

フィルター部(3)は、除湿部(4)である除湿チューブ(42a)を介して、ガラス製の容器(52)に接続されてなる。
除湿チューブ(42a)としては、管長30cm、内径1mm、及び外径2mmの膜式乾燥チューブ(アクアドライブ、サンセップ、AGCエンジニアリング社製)を用いた。除湿チューブ(42a)の壁部分は、フッ素系非多孔質の中空糸膜の材質にて形成されてなる。当該壁を構成する材質の特性により、当該管内を気体が通過する際に、除湿チューブ(42a)に導入された気体に含まれていた揮発性化合物等の高分子は壁を透過することなく水蒸気分子が管壁を透過して外部に放出される。除湿チューブ(42a)を通過した気体は、水蒸気濃度をGS/MS分析やセンサー等で揮発性化合物の検出に支障のない濃度まで低下する。
除湿チューブ(42a)を介して接続された容器(52)の中には、揮発性化合物吸着剤(53)が充填配置されてなる。当該吸着剤(53)としては、シリカモノリス構造の多孔質構造にPDMS修飾が施された担体(Monotrap RGPS TD、GLサイエンス)が充填配置されてなる。また、別態様としては、疎水性を示す樹脂である2.6-Diphenyl-p-phenylene Oxideの多孔質ポリマー担体(TenaxTR、メルク社製)や前記疎水性を示す多孔質ポリマーにグラファイトカーボンを配合した担体(TenaxGR、メルク社製)を充填配置する態様も可能となる。
容器(52)の下流側には、更に通気管(7)が接続されてなり、当該通気管には気体吸引手段(6)である吸引ポンプが接続されてなる。
The filter section (3) is connected to a glass container (52) via a dehumidifying tube (42a) which is a dehumidifying section (4).
As the dehumidification tube (42a), a membrane drying tube (Aqua Drive, Sunsep, manufactured by AGC Engineering) with a tube length of 30 cm, an inner diameter of 1 mm, and an outer diameter of 2 mm was used. The wall portion of the dehumidifying tube (42a) is made of a fluorine-based non-porous hollow fiber membrane material. Due to the characteristics of the material that makes up the wall, when the gas passes through the tube, volatile compounds and other macromolecules contained in the gas introduced into the dehumidifying tube (42a) do not pass through the wall and become water vapor. Molecules pass through the tube wall and are released to the outside. The gas that has passed through the dehumidifying tube (42a) reduces the water vapor concentration to a concentration that does not interfere with detection of volatile compounds by GS/MS analysis or sensors.
A volatile compound adsorbent (53) is filled in a container (52) connected via a dehumidifying tube (42a). The adsorbent (53) has a porous silica monolith structure filled with a PDMS-modified carrier (Monotrap RGPS TD, GL Science). In addition, as another embodiment, a porous polymer carrier of 2.6-Diphenyl-p-phenylene Oxide (TenaxTR, manufactured by Merck & Co., Ltd.), which is a resin exhibiting hydrophobicity, and a carrier in which graphite carbon is blended with the porous polymer exhibiting hydrophobicity are also available. (TenaxGR, manufactured by Merck & Co.) is also possible.
A vent pipe (7) is further connected to the downstream side of the container (52), and a suction pump serving as gas suction means (6) is connected to the vent pipe.

ガス捕集管(2)は、植物体の基部(82)から横に7cm付近の根近傍にて、当該管の先端部(21)の円錐形状の頂点側から垂直方向に土壌に挿入して用いられる。ガス捕集管(2)を垂直方向に挿入した状態では、開口構造(23)は、根の一部と極めて近い位置に配置された状態となる。
当該システム(1)では、吸引ポンプ(6)を作動させて土壌中の気体を吸引することで、ガス捕集管(2)の開口構造(23)を介して、根から発生した揮発性化合物を含む気体のガス捕集を行うことが可能となる。動作時間としては、例えば、5~10mL/分の気体流量にて0.5時間の吸引を行う態様が可能である。当該捕集したガスに含まれる揮発性化合物は、容器(52)の中の揮発性化合物吸着剤(53)に吸着される。
当該システム(1)では、吸引ポンプ(6)の動作終了後、容器(52)内の揮発性化合物吸着剤(53)を1L容のガラス容器内に回収し、実施例1に記載の方法と同様にして加熱脱離法によるGS/MS分析を行うことで、根から発生した揮発性化合物を検出することが可能となる。
即ち、当該システム(1)を用いて揮発性化合物の発生量を測定することによって、対象植物の根の乾燥ストレスを検出することが可能となり、植物体の乾燥ストレス状態を診断することが可能となる。
The gas collection tube (2) is inserted vertically into the soil from the conical apex side of the tip (21) of the tube near the roots, about 7 cm laterally from the base (82) of the plant. used. When the gas collection tube (2) is vertically inserted, the opening structure (23) is placed very close to a portion of the root.
In the system (1), by activating the suction pump (6) and suctioning the gas in the soil, volatile compounds generated from the roots are removed through the opening structure (23) of the gas collection pipe (2). This makes it possible to collect gases containing gases. As for the operation time, for example, it is possible to carry out suction for 0.5 hours at a gas flow rate of 5 to 10 mL/min. The volatile compounds contained in the collected gas are adsorbed by the volatile compound adsorbent (53) in the container (52).
In the system (1), after the operation of the suction pump (6) is completed, the volatile compound adsorbent (53) in the container (52) is collected into a 1 L glass container, and the method described in Example 1 is performed. By similarly performing GS/MS analysis using the thermal desorption method, it becomes possible to detect volatile compounds generated from the roots.
That is, by measuring the amount of volatile compounds generated using the system (1), it is possible to detect drought stress in the roots of the target plant, and it is possible to diagnose the drought stress state of the plant body. Become.

本発明では、植物の乾燥ストレスを早期段階にて正確に診断することが可能となる。そのため、本発明では、植物栽培における水分不足による生育低下や生理障害の早期回避が可能となり、農産物等の生産性向上に繋がる技術として利用されることが期待される。
According to the present invention, it is possible to accurately diagnose drought stress in plants at an early stage. Therefore, the present invention enables early avoidance of growth decline and physiological disorders due to water shortage in plant cultivation, and is expected to be used as a technology that will lead to improved productivity of agricultural products.

1. 植物の乾燥ストレス検出システム 1. Plant drought stress detection system

2. ガス捕集部、ガス捕集管又はガス捕集容器
21. 先端部
22. 管状又は容器状構造、管状構造
23. 開口構造
24. 接続部
2. Gas collection unit, gas collection pipe or gas collection container 21. Tip part 22. Tubular or container-like structure, tubular structure 23. Opening structure 24. connection part

3. フィルター部
31. フィルター素材、ガラス繊維フィルター
32. 容器状又は管状構造体
3. Filter part 31. Filter material, glass fiber filter 32. Container-like or tubular structure

4. 除湿部
42. 容器状又は管状構造体
42a.管状構造体、除湿チューブ
42b.容器状又は管状構造体
43. 除湿剤
4. Dehumidification section 42. Container-like or tubular structure 42a. Tubular structure, dehumidification tube 42b. Container-like or tubular structure 43. dehumidifier

5. 揮発性化合物検出手段
51. センサー
52. 容器状又は管状構造体
53. 揮発性化合物吸着剤
5. Volatile compound detection means 51. Sensor 52. Container-like or tubular structure 53. Volatile compound adsorbent

6. 気体吸引手段、吸引ポンプ
61. 排気口
6. Gas suction means, suction pump 61. exhaust port

7. 通気管 7. ventilation pipe

8. 植物体
81. 茎及び葉(地上部)
82. 植物体の基部
83. 根(地下部)
8. Plant body 81. Stems and leaves (aerial part)
82. Base of plant 83. Roots (underground)

9. 土壌 9. soil

Claims (8)

診断対象である植物の乾燥ストレスを診断する方法であって、
(1)前記診断対象である植物の根から気体として放出される揮発性化合物の放出量又は当該放出量に基づく値を指標値とする工程、
を含むことを特徴とする、植物の乾燥ストレス診断方法であって、

前記診断対象である植物が、ダイズ(Glycine max)に属する植物であり、

前記揮発性化合物が、根圏土壌の水分不足に応答してダイズ(Glycine max)に属する植物の根からの気体としての放出量が増加する揮発性化合物であり、

前記揮発性化合物が、1-ヘキサノール、(Z)-3-ヘキセン-1-オール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、2-オクタノン、3-オクタノン、1-ペンテン-3-オール、ヘキサナール、若しくは3-ペンタノンである、又は、これらの揮発性化合物から選ばれる1以上の揮発性化合物である、

前記植物の乾燥ストレス診断方法
A method for diagnosing drought stress in a plant to be diagnosed, comprising:
(1) A step of using the amount of volatile compounds released as gas from the roots of the plant to be diagnosed or a value based on the amount of release as an index value;
A method for diagnosing drought stress in plants, the method comprising:
;
The plant to be diagnosed is a plant belonging to soybean (Glycine max),
;
The volatile compound is a volatile compound whose amount released as a gas from the roots of plants belonging to soybean (Glycine max) increases in response to water shortage in the rhizosphere soil,
;
The volatile compound is 1-hexanol, (Z)-3-hexen-1-ol, 6-methyl-5-hepten-2-one, 2-octanone, 3-octanone, 1-penten-3-ol, Hexanal or 3-pentanone, or one or more volatile compounds selected from these volatile compounds,
;
The method for diagnosing drought stress in plants .
前記揮発性化合物が、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、2-オクタノン、3-オクタノン、1-ペンテン-3-オール、若しくは3-ペンタノンである、又は、これらの揮発性化合物から選ばれる1以上の揮発性化合物である、 The volatile compound is 6-methyl-5-hepten-2-one, 2-octanone, 3-octanone, 1-penten-3-ol, or 3-pentanone, or is selected from these volatile compounds. one or more volatile compounds,
;
請求項1に記載の植物の乾燥ストレス診断方法。 The method for diagnosing drought stress in plants according to claim 1.
前記(1)に記載の工程の後、
(2)前記診断対象である植物における前記指標値を、陰性対照である保湿土壌で生育したダイズ(Glycine max)に属する植物での対応する値と比較して、指標値間の実質的な増加の有無又は増加の度合を判定する工程、
を含む、請求項1に記載の植物の乾燥ストレス診断方法。
After the step described in (1) above,
(2) Comparing the index value in the plant to be diagnosed with the corresponding value in a plant belonging to soybean (Glycine max) grown in moist soil as a negative control, and determining a substantial increase between the index values. a step of determining the presence or absence or degree of increase;
The method for diagnosing drought stress in plants according to claim 1, comprising:
前記(1)に記載の工程が、
「土壌中の気体から揮発性化合物を検出するシステム」を用いて、前記診断対象である植物の根から放出された気体を土壌中にて捕集し、当該気体の水蒸気濃度を低減して前記揮発性化合物の検出を行う、ことを含む工程であって、

前記「土壌中の気体から揮発性化合物を検出するシステム」が、ガス捕集部、除湿部、及び揮発性化合物検出手段を構成部材として含んでなるシステムであり、
(A)前記ガス捕集部が、土壌中からガスを取り込むための開口構造を備えた管状又は容器状の構造を含む部材であって、前記開口構造を介して根から放出された揮発性化合物を含む気体を捕集可能な部材であり、
(B)前記除湿部が、前記ガス捕集部と直接に又は他の通気可能な部材を介して通気可能なように接続された管状又は容器状の構造を含む部材であって、当該除湿部の内部の気体に含まれる水蒸気を除湿可能な部材であり、
(C)前記揮発性化合物検出手段が、前記除湿部を通過した気体に含まれる揮発性化合物、又は、前記除湿部を通過した気体から揮発性化合物吸着剤に吸着された揮発性化合物、を検出可能な装置又は機器である、

請求項1に記載の植物の乾燥ストレス診断方法
The step described in (1) above,
Using a "system for detecting volatile compounds from gases in soil," the gas released from the roots of the plant to be diagnosed is collected in the soil, the water vapor concentration of the gas is reduced, and the Detecting a volatile compound, the step comprising:
;
The "system for detecting volatile compounds from gas in soil" is a system comprising a gas collection section, a dehumidification section, and a volatile compound detection means as constituent members,
(A) A member in which the gas collection section includes a tubular or container-like structure with an opening structure for taking in gas from the soil, and the volatile compound released from the roots through the opening structure. A member capable of collecting gas containing
(B) The dehumidifying section is a member including a tubular or container-like structure connected to the gas collecting section so as to be ventilated directly or through another ventilable member, and the dehumidifying section A member that can dehumidify water vapor contained in the gas inside the
(C) The volatile compound detection means detects a volatile compound contained in the gas that has passed through the dehumidification section, or a volatile compound that has been adsorbed by a volatile compound adsorbent from the gas that has passed through the dehumidification section. is a device or equipment capable of
;
The method for diagnosing drought stress in plants according to claim 1 .
請求項4に記載の植物の乾燥ストレス診断方法にて用いる「土壌中の気体から揮発性化合物を検出するシステム」に関して、

前記(A)に記載のガス捕集部が、土壌挿入が可能な先端部及びガスを取り込むための開口構造を備えた管状構造を含む部材である、

請求項4に記載の植物の乾燥ストレス診断方法
Regarding the "system for detecting volatile compounds from gas in soil" used in the method for diagnosing drought stress of plants according to claim 4,
;
The gas collection unit according to (A) is a member including a tubular structure having a tip portion into which soil can be inserted and an opening structure for taking in gas.
;
The method for diagnosing drought stress in plants according to claim 4 .
請求項4に記載の植物の乾燥ストレス診断方法にて用いる「土壌中の気体から揮発性化合物を検出するシステム」に関して、

前記システムが、気体吸引手段を構成部材として含むシステムであり、
(D)前記気体吸引手段が、前記接続された構成部材の末端に直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続された、通気流路内の気体流動を可能とする吸引ポンプである、

請求項4に記載の植物の乾燥ストレス診断方法
Regarding the "system for detecting volatile compounds from gas in soil" used in the method for diagnosing drought stress of plants according to claim 4,
;
The system includes a gas suction means as a component,
(D) the gas suction means is connected to the end of the connected component in a ventilable manner, either directly or through another ventilable member, to enable gas flow in a ventilation channel; is a suction pump that
;
The method for diagnosing drought stress in plants according to claim 4 .
請求項4に記載の植物の乾燥ストレス診断方法にて用いる「土壌中の気体から揮発性化合物を検出するシステム」に関して、

前記システムが、揮発性化合物吸着剤を構成部材として含むシステムであり、
(E)前記揮発性化合物吸着剤が、前記除湿部と直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続された管状又は容器状構造体の内部に配置されたものであり、

前記(C)に記載の揮発性化合物検出手段が、前記までの構成部材とは通気流路として接続されていない装置又は機器であって、前記揮発性化合物吸着剤に吸着された揮発性化合物を加熱脱離により検出可能な装置又は機器である、

請求項4に記載の植物の乾燥ストレス診断方法
Regarding the "system for detecting volatile compounds from gas in soil" used in the method for diagnosing drought stress of plants according to claim 4,
;
The system includes a volatile compound adsorbent as a component,
(E) The volatile compound adsorbent is disposed inside a tubular or container-like structure that is connected to the dehumidifying section so as to allow ventilation, either directly or through another ventilable member. can be,
;
The volatile compound detection means described in (C) above is a device or equipment that is not connected as a ventilation channel to the above-mentioned constituent members, and is capable of detecting volatile compounds adsorbed by the volatile compound adsorbent. A device or device that can be detected by thermal desorption;
;
The method for diagnosing drought stress in plants according to claim 4 .
請求項4に記載の植物の乾燥ストレス診断方法にて用いる「土壌中の気体から揮発性化合物を検出するシステム」に関して、

前記(C)に記載の揮発性化合物検出手段に関して、当該揮発性化合物検出手段のセンサー部分が、前記除湿部と直接に又は他の通気可能な部材を介して通気が可能なように接続された管状又は容器状構造体の内部に配置されたものであって、当該センサー部分にて気体中に含まれる揮発性化合物を検出可能な装置又は機器である、

請求項4に記載の植物の乾燥ストレス診断方法
Regarding the "system for detecting volatile compounds from gas in soil" used in the plant drought stress diagnosis method according to claim 4,
;
Regarding the volatile compound detection means described in (C) above, the sensor portion of the volatile compound detection means is connected to the dehumidifying section so as to allow ventilation directly or through another ventilable member. A device or device that is placed inside a tubular or container-like structure and is capable of detecting volatile compounds contained in gas at the sensor portion.
;
The method for diagnosing drought stress in plants according to claim 4 .
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