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農学部 農学部門動植物資源生命科学領域 |
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論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Zushi K., Yamamoto M., Matsuura M., Tsutsuki K., Yonehana A., Imamura R., Takahashi H., Kirimura M.
Journal of the Science of Food and Agriculture 105 ( 2 ) 1159 - 1169 2024年9月
担当区分：責任著者 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Journal of the Science of Food and Agriculture
BACKGROUND: Strawberry is a rich source of antioxidants, including ascorbic acid (ASA) and polyphenols, which have numerous health benefits. Antioxidant content and activity are often determined manually using laboratory equipment, which is destructive and time-consuming. This study constructs a prediction model for antioxidant compounds utilizing machine learning (ML) and multiple linear regression based on environmental, plant growth and agronomic fruit quality-related parameters as well as antioxidant levels. These were studied in three farms at two-week intervals during two years of cultivation. RESULTS: During the ML model screening, artificial neural network (ANN)-boosted models displayed a moderate coefficient of determination (R2) at 0.68–0.78 and relative root mean square error (RRMSE) at 3.8–4.8% in polyphenols and total ASA levels, as well as a high R2 of 0.96 and low RRMSE at <3.0% in antioxidant activity. Additionally, we developed variable selection models regarding the antioxidant activity, and variables two and five (environmental parameters and leaf length, respectively) with high accuracy were selected. The linear regression analysis between the actual and predicted data of antioxidants in the ANN-boosted models revealed high fitness with all parameters in almost all training, validation and test sets. Furthermore, environmental parameters are essential in developing such reliable models. CONCLUSION: We conclude that ANN-boosted, stepwise and double-Lasso regression models can predict antioxidant compounds with enhanced accuracy, and the relevant parameters can be easily acquired on-site without the need for any specific equipment. © 2024 Society of Chemical Industry.
DOI： 10.1002/jsfa.13906
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Postharvest changes in texture profiles and pectin metabolism in salt-stressed tomato 査読あり
Zushi K., Hojima M., Higashijima M.
Scientia Horticulturae 336 2024年10月
担当区分：責任著者 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Scientia Horticulturae
In tomato cultivation, applying salt stress has been found to enhance organoleptic qualities. The texture of the tomato fruit is a crucial factor in determining quality and shelf life. However, postharvest changes in fruit texture of tomato grown under salt stress have not been studied. The study aimed to explore these changes and their relationship with pectin content and the activity of pectin-metabolizing enzymes. Salt stress was induced through addition of 100 mM NaCl to the nutrient solution, and ripe fruits were stored at 5 °C for 14 days. The loss of fruit weight after storage was consistent in both control and salt-stressed fruits, salt stress reduced the loss of fruit firmness by 36 % compared to control fruit. Salt-stressed fruits exhibited minor postharvest changes in several texture profiles compared to control fruits. Moreover, the mitigation of postharvest texture softening in salt-stressed fruits varied across different fruit tissues. Salt stress 40 % to 100 % increased the pectin content, which remained high during storage. Additionally, pectin-metabolizing enzymes like pectin methylesterase (PME) and polygalacturonase (PG) activities were 140 % and 80 % increased by salt stress, respectively; however, PG activity decreased during storage in salt-stressed fruits. The adhesiveness of the pericarp tissue was correlated with water-soluble pectin, PME, and PG. Therefore, we conclude that salt stress may mitigate postharvest texture softening, and the higher pectin content and pectin-metabolizing enzymes may contribute to this reduction in texture softening during storage in salt-stressed fruits. These findings suggest that salt stress could be a viable method for enhancing the texture and shelf life of tomatoes.
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Nakamura T., Zushi K.
Acta Horticulturae 3 ( 1404 ) 841 - 848 2024年9月
担当区分：最終著者 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Acta Horticulturae
Lutein is an antioxidant known to promote good health, and it is found in high concentrations in spinach leaves. Spinach is grown specifically for frozen processing in certain regions of Japan. However, there is a limited understanding of variation factors that affect the lutein content of spinach for frozen processing. Therefore, to gain a better understanding of these factors, we analyzed the relationship between the lutein content of spinach, environmental conditions, growth traits (flower bud differentiation, leaf numbers, plant height and weight, SPAD value, and sugar content), and chlorophyll a fluorescence OJIP transients to identify the factors that influence the lutein content. During the cultivation period (October 13, 2020 to April 1, 2021), lutein content, growth traits, and OJIP parameters were measured every month until flowering. Air temperature, solar radiation, and photoperiod increased from February until the end of the measurement period. Lutein content was approximately 6.6 mg 100 g-1 from November to January, but it decreased significantly to 3.5 mg 100 g-1 in February and March. Although the lutein content did not correlate with all of the growth traits, the period during which the lutein content decreased was coincident with the period from the flower bud differentiation of an apical meristem to bolting. Furthermore, the maximum fluorescence intensity in the OJIP was the highest in February, and the energy dissipation flux of the OJIP parameters was the highest in February. Therefore, the development of flower buds and the high energy dissipation in the photosynthetic apparatus with increased solar radiation may decrease in lutein content in February and March. In conclusion, we found that the development of flower buds may contribute to the decrease in lutein content and that the OJIP parameter may serve as an indicator of variation in the lutein content of spinach for frozen processing.
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Zushi K., Suehara C., Shirai M.
Environmental Control in Biology 62 ( 2 ) 49 - 56 2024年4月
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Environmental Control in Biology
Ascorbic acid (AsA) is an essential phytonutrient, and tomatoes are an important dietary source. Tomato fruit AsA content is regulated by light conditions and is cultivar-dependent, but their regulations is unknown about the role of source–sink relationships. This study was designed to compare the light/dark-controlled regulation of AsA between intact (plant-attached fruits with source–sink relationships) and in vitro culture (plant-detached fruits without source–sink relationships) tomato fruits of five cultivars. Compared with fruits grown under light conditions, AsA content was lower in both intact and in vitro fruits grown in the dark; however, the decrease in AsA in the dark treatment was markedly lower in intact fruits (17–29%) than in vitro fruits (44–74%) and was dependent on the cultivar. Antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation were lower under the dark condition in in vitro fruits (30–90%) but not intact fruits. Therefore, the reduction of AsA content under darkness occurred due to decreased in situ biosynthesis and antioxidant system activity in fruit without source–sink relationships. Furthermore, the reduction of AsA content induced by darkness was mitigated by source–sink relationships, as indicated by the intact fruit results, and their effects depend on cultivars.
DOI： 10.2525/ecb.62.49
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加工・業務用ホウレンソウにおいて気象条件と生育ステージがルテイン含量に及ぼす影響
中村 剛, 圖師 一文
園芸学研究 23 ( 4 ) 261 - 269 2024年
担当区分：最終著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：一般社団法人 園芸学会
加工・業務用ホウレンソウのルテイン含量を安定させる栽培技術の開発に必要な知見を得るために，秋播きおよび冬播き栽培において，播種から開花までのルテイン含量と気象条件および生育ステージとの関係を検討した．また，OJIP誘導期現象によるルテイン含量との関係についても検討した．ルテイン含量は，気温（平均気温，平均最高気温および平均最低気温）と有意な負の相関関係があり，生育が停滞する低温期に増加し，生育が旺盛となる生育適温期に減少した．また，生育に伴うルテイン含量の変化には，増加期および減少期が存在した．さらに，ルテイン含量の変化に伴い生育とOJIPパラメータに特徴的な変化が認められた．ルテイン含量増加期には，気温の低下に伴い生育が停滞し，同時に光化学系IIの酸素発生中心の活性程度を表すFv/Foが低下すること，ルテイン含量減少期には，2か月以上の低温ストレスにより光合成の電子伝達系への電子の流れ（Φ<sub>Eo</sub>）が低下し，余剰な光エネルギーは蛍光および熱（Ψ<sub>Do</sub>）として放散され，その結果，光合成効率を表すPIやFv/Fmは低下することが明らかになった．さらに，ルテイン含量減少期と花茎伸長期が一致することが明らかになった．以上より，ホウレンソウのルテイン含量の変化には，気温の影響が大きく，さらに，花茎の伸長はルテイン含量の減少に関与している可能性が考えられた．また，OJIP誘導期現象は，ホウレンソウのルテイン含量の変化を簡便・迅速に把握する手法として有効であると考えられた．
DOI： 10.2503/hrj.23.261
書籍等出版物 【 表示 ／ 非表示 】
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機能性成分が秘めるビジネスチャンス 各社事例から学ぶ成分向上手法/事業活用例
圖師一文（ 担当： 単著 , 範囲: 塩ストレスによるトマト内ポリフェノール向上）
株式会社情報機構 2016年3月
記述言語：日本語 著書種別：学術書
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総合生活学 女性の視点から見た現代社会
大羽 宏一 編（ 担当： 共著 , 範囲: 時代の変化と食生活の変化）
法律文化社 2007年10月
記述言語：日本語 著書種別：教科書・概説・概論
MISC 【 表示 ／ 非表示 】
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養液栽培における根への環境ストレスの応用による野菜の高付加価値化
北野雅治, 日高功太, 圖師一文, 荒木卓哉
植物環境工学 20 210 - 218 2008年12月
記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌） 出版者・発行元：日本生物環境工学会
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高品質トマト生産のための塩利用
圖師一文
日本海水学会誌 62 179 - 186 2008年8月
記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌） 出版者・発行元：日本海水学会
講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】
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長期栽培トマトにおけるテクスチャーおよびペクチン代謝の季節変動
圖師一文、西村圭、青木咲樹、山添瑚夏、高橋ひろみ
日本生物環境工学会2024年度九州支部会
開催年月日： 2024年12月8日
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
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塩ストレスがトマト果実のテクスチャーに与える影響の季節間差
宮﨑陽馬、黒木千夜子、小原颯一郎、佐藤美結、三原理子、圖師一文
日本生物環境工学会2024年度九州支部会
開催年月日： 2024年12月8日
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
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水分・塩ストレス処理とトマト栽培 招待あり
圖師一文
日本砂丘学会第69回全国大会
開催年月日： 2024年9月26日 - 2024年9月27日
記述言語：日本語 会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）
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塩ストレスが長期栽培したトマトの貯蔵に伴う食味およびテクスチャーの変化に及ぼす影響とネットワーク分析による関連性評価
圖師一文, 黒田仁美, 山添瑚夏, 三原理子
日本生物環境工学会九州支部 2023 年北九州大会シンポジウム
開催年月日： 2023年12月16日
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
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長期多段取り栽培がミニトマト果実の貯蔵中の食味，テクスチャーに及ぼす影響
三原理子, 圖師一文
日本生物環境工学会九州支部 2023 年北九州大会シンポジウム
開催年月日： 2023年12月16日
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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ベストプレゼンテーション賞
2024年12月 日本生物環境工学会九州支部
宮﨑陽馬、黒木千夜子、小原颯一郎、佐藤美結、三原理子、圖師一文
受賞区分：国内学会・会議・シンポジウム等の賞
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園芸学会九州支部賞学術賞
2019年8月 園芸学会九州支部 塩ストレスを利用したトマトの高品質化に関する研究
圖師一文
受賞区分：国内学会・会議・シンポジウム等の賞 受賞国：日本国
科研費（文科省・学振・厚労省）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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栽培履歴が野菜貯蔵中の機能性成分含量に及ぼす影響と変動予測モデルの構築
研究課題/領域番号：23K21249 2024年04月 - 2025年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費基金 基盤研究(B)
担当区分：研究代表者
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栽培履歴が野菜貯蔵中の機能性成分含量に及ぼす影響と変動予測モデルの構築
研究課題/領域番号：21H02319 2021年04月 - 2025年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究(B)
担当区分：研究代表者
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農業ビッグデータ活用によるトマト機能性成分の高含有化条件の探索と予測モデルの 構築
研究課題/領域番号：18K05907 2018年04月 - 2021年03月
科学研究費補助金 基盤研究(C)
担当区分：研究代表者
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良食味・高ポリフェノール含有トマト作出のための栽培環境と変動機構の解明
研究課題/領域番号：15K07669 2015年04月 - 2018年03月
科学研究費補助金 基盤研究(C)
担当区分：研究代表者
様々な栽培環境下におけるポリフェノール含量・組成の変化と変動メカニズムを明らかにするとともに，食味との関連性も調べ，良食味・高ポリフェノール含有トマトの作出を目指す.
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環境ストレス下のトマトにおける高品質安定生産に向けたネットワーク分析の応用
研究課題/領域番号：24780245 2012年04月 - 2015年03月
科学研究費補助金 若手研究(B)
担当区分：研究代表者
ネットワーク分析は，社会学や生物学等の分野において要因間の関連性を明らかにするために用いられている．本研究は，ネットワーク分析を用いた全く新しいアプローチにより，環境ストレス下におけるトマトの高品質安定生産に向けた環境調節技術の基盤技術を得ることを目的とする．具体的には，さまざまな環境ストレス下のトマトにおけるストレス指標や果実品質構成要素のネットワーク分析を行い，相互作用の可視化とそのメカニズムを明らかにするとともに，高品質安定生産のための品質予測技術を確立する．