研究情報
Research information

生物再生生命維持システム(BLSS)は、地球からの物資供給の要求を減らす上で長期的な宇宙ミッションにおいて不可欠となる。これらのBLSSの多くは、宇宙飛行士が必要とする酸素（O₂）、水、食料を生成すると同時に、大気中の二酸化炭素（CO₂）を吸収する作物を含むことになる。これまでの研究では、植物は最適なミネラル栄養条件下で栽培された場合にはこれらの機能を果たすことが示されてきたが、O₂、水、食料の生成量やCO₂回収の減少がBLSSにおいて長期的な影響を及ぼす可能性があることから、植物の最適でない栄養状態での影響も調べることが重要であると考えた。この目的のために、ナポリ・フェデリコII大学にある欧州宇宙機関の植物特性評価ユニット(PCU)で4つの作物試験を実施し、栄養溶液への塩化ナトリウム(NaCl)の添加およびカリウム(K)の削減がレタス(Lactuca sativa L.)に与える影響を調べた。標準栄養溶液組成を用いた対照処理は、PCU作物試験の再現性を調べるために2回(Control_1とControl_2)実施された。実験中の植物成長は、作物試験を通じてO₂と水の生成量、予測される葉面積、樹冠温度を定量化することでモニターした。収穫時に、光合成に関連するパラメータ(Fv/Fm、SPAD、気孔伝導度、蒸散速度)を収集、葉、茎、根の重量を計量し、総元素組成を分析した。最適でないミネラル栄養の植物に与える影響の評価は、各試験における植物間の高い変異性によって困難であった。さらに、2つの対照処理で植物の生育に大きな違いが観察された。事前の類似実験との比較により、Control_2が対照処理として実際に合った様態を示すことが示唆された。Control_2との比較で、栄養溶液に27 mM NaClを加えても、バイオマス生成量や収穫時の光合成関連パラメータに有意な減少は見られなかった。純水とO₂の生成量も、Control_2で観測されたものと同等であった。しかし、予測葉面積からはControl_2と比較して植物の発育低下が示された。葉の予測面積や、発芽乾燥バイオマスの20%減少に反映されるように、栄養溶液中のKの減少は植物の発育を阻害した。これにより、Control_2に比べてPCUのO₂および水の生成量が減少した。私たちの結果は、植物のニーズに適応していない栄養戦略がBLSSにおける植物のパフォーマンス低下につながる可能性があることを示す。このような低下が、長期有人宇宙ミッションの持続可能性に与える影響については、さらなる研究が必要である。
© 2026 Pellegri, Pannico, Gatti, Jakobsen, Kirchgessner, De Pascale and Frossard.　Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0).
https://doi.org/10.3389/fspas.2026.1687731