微重力環境と寒天培地が植物に与える影響

実験１

この実験では寒天培地を使用するにあたり、二十日大根に対する寒天培地の有用性を確かめるため複数の条件下で二十日大根を栽培し、観察する実験を行った。

準備物

・寒天培地・液体肥料 ・500mlペットボトル・二十日大根の種

手順１

寒天の作成時に寒天の粉の量を調節し、硬め、普通、柔めの３種類の硬さの寒天培地を作成した。また、液体肥料を用い、与える量を調節することで０，1.2，1.5ｍｌの3種類の培地、計9種類の寒天培地を用意した。

手順２

 9種類の寒天培地に同じ種類の二十日大根を埋め、無菌状態、温度一定の環境下で育て１週間ごとに成長の経過を観察、記録し、それを合計６０日間続けた。

図.１柔らかくした寒天培地

図２.標準硬度の寒天培地

図３.硬くした寒天培地

実験２

微重力環境を作り出す装置である『三次元クリノスタット』の作成を行った。クリノスタットとは、２つの軸を別方向に回転させることで重力の方向を連続で変化させ、中心の試料にかかる重力を分散させて微小重力を作り出すことができる装置である。

図５.クリノスタット作成途中

手順１

土台・支柱・枠の木材を用意し、釘や接着剤で固定した。また、同じ種類のモーターを２つ用意し、枠の上部と支柱に固定した。

手順２

 枠の上下の重さを揃えるため、モーターとは反対の部分に粘土でおもりをつけた。また、回転をスムーズにするためモーターの部分にそれぞれベアリングを設置した。

結果　（実験１）

＜７日目＞

・すべての実験体において発芽が確認できた

・すべての実験体間において成長の速度に違いが見られた。しかしこの時点において肥料の濃度と寒天の濃度とに関連性は見られなかった。

・栄養を集中させるため間引きをし、１容器に１本の苗に残した。

図６．7日目

 <14日目>

・３種類にすべてに成長が見られた。

・肥料が０mlの二十日大根の成長がよく見られた。

・根本に大根らしきものは確認できなかった。

図７.１４日目

＜２１日目＞

・肥料０mlの二十日大根が弱ってきた。

・全体的に弱ってきた。

＜２８日目＞

・成長に変化は見られなかった。

・根本に赤いふくらみが見られた。

・それ以降、背の高さに成長は見られなかった。

図８．２８日目  　

＜６０日目＞

・寒天培地の二十日大根には大根はできなかった。

 ・寒天培地と同じ条件下の土で作った二十日大根には小さい大根が完成した。また、寒天培地で育てた、　　　二十日大根にも同じような二十日大根が完成した。

図９．土で育てた二十日大根

 図10．寒天培地での栽培で根本が膨らんだもの

時間経過と成長速度をグラフに表わすと以下のようになる。

グラフ１.柔らかくした寒天培地

グラフ２.ふつう寒天

グラフ３.固い寒天

結果（実験２）

装置は完成したが、外部指導の方の指摘により改良点が多く見つかったため、実験を行うことはまだできなかった。

図1１．クリノスタットの略図

改良点とその理由

・木材は強度が足りないため、Ｌ字フックで固定する必要がある。

 ・今までは中のコードが回転する際に絡まるのを防ぐために電池を用いて回していたが、すぐに電池切れになり、長時間電力を供給できないという問題点からスリップリング装置を用いる必要がある。

図12．スリップリング装置の略図

・スリップリング装置とは、回転体に外部から電力・電気信号を伝達することができる回転コネクタであり、回転体に配置された金属製リングとブラシを介して電力や信号を伝達する装置である。

考察

成長が止まるまでにかなりの時間を要したにもかかわらず二十日大根が育ちきることはなかった。このことから、寒天培地に栄養不足、また寒天培地などの硬さなどに何かしらの問題があったと考えられる。クリノスタットについては試作を重ね完成することができ、二方向への回転を行うことが出来た。しかし、安全面、耐久面、持続性では課題が見つかり、改良していく必要がある。