Способ управления и система управления урожаем биомассы растений

Способ управления и система управления урожаем биомассы растений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу и системе управления урожаем растительной биомассы (урожаем биомассы растений) на основании процентного содержания линоленовой кислоты в растении по отношению к общему количеству жирных кислот в растении.

Уровень техники

Растения широко применяются людьми в качестве еды, а также, например, в качестве декоративных растений, топлива и технических материалов, таких как бумага, химические реагенты и т.д. Регулирование и определение времени прорастания, созревания и цветения растений очень важны при оценке урожая декоративных растений и продовольственных растений, таких как овощи. Кроме того, в целях регулирования урожайности плодов и т.д. важно узнать год, в котором деревья приносят большое количество плодов (год хорошего урожая).

Из опыта известно, что урожайность зерновых культур и плодов в значительной степени зависит от метеорологических факторов и т.д. Как известно, существует связь между метеорологическими факторами и количеством распустившихся цветков и плодов, и на практике были выполнены различные оценки условий выращивания растений на основании этой зависимости. Тем не менее, эти оценки сами по себе не достаточно точны, а также не могут быть адаптированы в достаточной степени к недавним изменениям климата, таким как все более и более частым случаям аномальной погоды. Таким образом, все труднее оценивать условия выращивания растений.

В связи с данными обстоятельствами необходимы строгие требования к (i) определению фактора, который более точно отражает урожай растительной биомассы (например, количество плодов на растении) по сравнению со способами с применением метеорологических факторов и т.д., и (ii) разработке способа, в котором применяется этот фактор.

Авторы настоящего изобретения получили варианты Arabidopsis thaliana, качественно определяли количество активного кислорода методом Огавы (Ogawa) и соавт. (Непатентный источник 1) и выбрали варианты, содержащие большие количества активного кислорода, чем дикий тип. Эти варианты зацветали раньше, чем дикий тип в условиях длинного дня, низкой освещенности. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что растения, как правило, цветут раньше, когда они содержат избыточное количество активного кислорода. Кроме того, исследование вариантов показало, что ген, ответственный за варианты, представляет собой синтетазу линоленовой кислоты (Патентный источник 1). Линоленовая кислота представляет собой вид жирной кислоты, содержащейся в растениях.

Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили существование неизвестного ранее механизма управления цветением растений. Так, авторы настоящего изобретения обнаружили, что присутствие в биомембранах композиции жирных кислот является новым триггером экспрессии в ходе развития цветка, которое, как считается, происходит под контролем гена, контролирующего цветение. Композиция жирных кислот в биомембранах представляет собой, в частности, процентное содержание линоленовой кислоты по отношению к общему количеству жирных кислот. На основе обнаружения этого факта авторы настоящего изобретения, путем измерения количества линоленовой кислоты, содержащейся в листьях в период формирования бутонов растения, сделали возможной точную оценку времени цветения растения до формирования бутонов (Патентный источник 2).

Список использованных источников

Патентные источники

Патентный источник 1

Патент Японии №4094971 В / Публикация заявки на патент Японии, Токукай, №2004-264245 А (Дата публикации: 24 сентября 2004 г)

Патентный источник 2

Патент Японии №4095112 В / Публикация заявки на патент Японии, Токукай, №2008-70384 А (Дата публикации: 27 марта 2008 г)

Непатентные источники

Непатентный источник 1

Ogawa et al. 2001 Plant and Cell Physiology 42: 286-291 (Опубликовано в марте 2001 г)

Краткое описание изобретения

Техническая проблема

В области сельского хозяйства наблюдается высокая потребность в технических приемах, которые заранее позволяют узнать продуктивность. Заблаговременное знание продуктивности позволит избежать перепроизводства и недостаточного производства и т.д., и тем самым, добиться дальнейшего улучшения рентабельности. Однако, ни один из способов, описанных в Патентных документах 1 и 2, не дает прямого ответа о продуктивности растений, хотя их можно использовать для определения условий роста растений и оценки времени цветения растений.

Настоящее изобретение было выполнено с учетом этих проблем, и задачей настоящего изобретения является создание способа и системы для заблаговременного определения урожая растительной биомассы и управления растительной биомассой.

Решение проблемы

Авторы настоящего изобретения провели тщательное исследование биологического индикатора, который можно применять для заблаговременного определения урожая растительной биомассы. В результате авторы изобретения обнаружили, что урожай растительной биомассы можно точно определить на относительно ранней стадии на основании процентного содержания линоленовой кислоты в растении по отношению к общему количеству жирных кислот в растении, и что это процентное содержание линоленовой кислоты можно использовать в качестве индикатора.

То есть, для решения указанной выше задачи, способ, в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой способ управления урожаем растительной биомассы, включающий стадии: а) измерение количества жирных кислот, содержащихся в растении (ях);b) получение процентного содержания линоленовой кислоты по отношению к общему количеству жирных кислот, которые найдены при измерении; и с) оценку урожая растительной биомассы на основании полученного таким образом процентного содержания линоленовой кислоты.

Система в соответствии с настоящим изобретением представляет собой систему управления урожаем растительной биомассы, включая: средство измерения для измерения количества жирных кислот, содержащихся в растении (ях); средство расчета для получения процентного содержания линоленовой кислоты по отношению к общему количеству жирных кислот, которые найдены при измерении; и средство оценки для оценки урожая растительной биомассы на основании полученного таким образом процентного содержания линоленовой кислоты.

Полезные эффекты изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает способ и систему для заблаговременного определения урожая растительной биомассы и управления растительной биомассой.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 представляет собой блок-схему, схематически иллюстрирующую систему управления в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фигура 2 представляет собой график, демонстрирующий спектр поглощения воды в ближней инфракрасной области и сигнал, полученный путем дифференцирования второго порядка спектра.

Фигура 3 представляет собой график, позволяющий сравнение площади пика, полученного из линоленовой кислоты, и площади пика, полученного из воды.

Фигура 4 представляет собой график, показывающий спектры поглощения в ближней инфракрасной области в листе мандаринового дерева.

Фигура 5 представляет собой график, изображающий сигнал, полученный путем дифференцирования второго порядка спектра поглощения в ближней инфракрасной области в листе мандаринового дерева.

Фигура 6 представляет собой график, показывающий пики поглощения жирных кислот в ближней инфракрасной области в листе мандаринового дерева.

Фигура 7 представляет собой график, отображающий результаты, полученные при анализе с помощью газовой хроматографии, количества жирных кислот в отдельных растениях Arabidopsis thaliana, содержащих различное количество линоленовой кислоты.

Фигура 8 представляет собой график, демонстрирующий пики поглощения, полученные из жирных кислот от трех видов хвойных деревьев.

Фигура 9 представляет собой график, показывающий эффективность применения глутатиона на Arabidopsis thaliana.

На фигуре 10 представлена зависимость между процентным содержанием линоленовой кислоты в мандариновом дереве и количеством цветков на мандариновых деревьях.

На фигуре 11 представлена зависимость между процентным содержанием линоленовой кислоты в даурской лиственнице и количеством шишек на даурских лиственницах.

На фигуре 12 представлена зависимость между процентным содержанием линоленовой кислоты в даурской лиственнице и соотношением мужских цветков/женских цветков на даурских лиственницах.

Фигура 13 представляет собой график, показывающий сигнал, полученный путем дифференцирования второго порядка спектра поглощения в ближней инфракрасной области от листьев Arabidopsis thaliana, содержащих различное количество линоленовой кислоты.

Подробное описание изобретения

[1. Способ управления урожаем растительной биомассы]

(Обзор способа)

Способ управления урожаем растительной биомассы в соответствии с настоящим изобретением включает в себя стадии: измерение количества жирных кислот, содержащихся в растении (ях); получение процентного содержания линоленовой кислоты по отношению к общему количеству жирных кислот, которые найдены при измерении; и оценку урожая растительной биомассы на основании полученного таким образом процентного содержания линоленовой кислоты.

Способ может дополнительно включать, при необходимости, стадию решения, после стадии оценки. На стадии решения сравнивают расчетный урожай биомассы, полученный на стадии оценки, с целевым урожаем биомассы (целевая величина урожая биомассы), и принимают решение о необходимости регуляции урожая растительной биомассы.

Способ может дополнительно включать, при необходимости, стадию управления биомассой. На основе расчетной урожая биомассы на стадии оценки, на стадии управления выполняется процесс, позволяющий получить урожай растительной биомассы ближе к целевому значению. Одним из примеров стадии управления является изменение концентрации глутатиона в растении, в частности, изменение суточной концентрации глутатиона во время роста растения, даже после стадии оценки и стадии решения, до момента использования растения. Урожай растительной биомассы регулируется путем изменения концентрации глутатиона в растении. Другой пример стадии управления представляет собой остановку роста растения после стадии решения, чтобы тем самым предотвратить перепроизводство растений. Ниже более подробно описаны каждая стадия и тому подобное в соответствии с настоящим изобретением.

(Стадия измерения)

Стадия измерения представляет собой стадию разрушающего или неразрушающего измерения количества жирных кислот, содержащихся в растении. Измеряется количество каждой жирной кислоты, содержащейся в растении, и таким образом измеряется общее количество жирных кислот, содержащихся в растении, путем определения суммы этих жирных кислот.

Разрушающее измерение представляет собой способ (I) отбора образца анализируемого растения (часть тела растения), и (II) измерение, предпочтительно напрямую, количества жирных кислот, содержащихся в образце. Количество жирных кислот можно измерить, например, физико-химическими методами, такими как газовая хроматография, тонкослойная хроматография или кислотно-основное титрование. Из них газовая хроматография является предпочтительной (см. также описания Патентных документов 1 и 2). Разрушающее измерение количества жирных кислот имеет преимущество, т.к. можно выполнять прямой анализ.

Неразрушающие измерение представляет собой способ измерения количества жирных кислот, содержащихся в анализируемом растении, без разрушения растения (т.е. отбора образца не требуется). Количество жирных кислот можно измерить, например, с помощью ближней инфракрасной спектроскопии. По сравнению с разрушающим измерением, неразрушающее измерение требует относительно меньше опыта и специальных инструментов при пробоподготовке и анализе образцов, и можно получать результаты анализа в течение относительно короткого периода времени. Кроме того, при неразрушающем измерении минимум шансов, что анализируемый образец испортится из-за стресса, вызванного повреждением при отборе (вырезании) образца из растения. Неразрушающее измерение имеет преимущество также в том, что оно не требует отбора образцов, и возможно выполнять измерения с фиксированной точкой на отдельных растениях в течение некоторого периода времени.

В нижеследующем описании более подробно обсуждается пример ближней инфракрасной спектроскопии, которая является одними из видов неразрушающих способов. Неразрушающее измерение с помощью ближней инфракрасной спектроскопии, которое применяется в настоящем изобретении, представляет собой неразрушающее измерение количества жирных кислот, содержащихся в растении. Этот способ включает в себя стадию спектрального анализа света, отраженного от растений, по меньшей мере в части ближнего инфракрасного спектра (который лежит в диапазоне длин волн не менее чем 1,250 мкм, но не более 2,600 мкм). Этот способ можно осуществлять также посредством использования явления, при котором естественный свет отражается или поглощается поверхностью растения, и, следовательно, имеет преимущество в том, что его можно выполнять на высоте (например, из самолета или искусственного спутника). В качестве альтернативы, можно применять способ, использующий явление, при котором определенные длины волны света поглощаются, также когда свет, излучаемый на растение, проходит через него, т.е. способ включающий стадию спектрального анализа света, прошедшего через растение по меньшей мере в части ближнего инфракрасного спектра (который лежит в диапазоне длин волн не менее чем 1,250 мкм, но не более 2,600 мкм). Следует отметить, что хотя последующее описание главным образом основывается на случае, когда используется свет, отраженный от растения, используемые пиковые длины волн и т.д. такие же, как и в случае, когда используется свет, отраженный от растения, и когда используется свет, прошедший через растение.

Авторы настоящего изобретения провели детальный спектральный анализ света, отраженного от растений, в области спектра поглощения в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн от не менее 1,250 мкм, но не более 2,600 мкм. В результате, авторы настоящего изобретения впервые обнаружили, что в этом диапазоне есть характеристические пик (и) жирных кислот и существенно незатронутые поглощением воды. На основе этого открытия, авторы показали, что при анализе этих пиков можно измерять количество жирных кислот, содержащихся в растении, и процентное содержание линоленовой кислоты по отношению к общему количеству жирных кислот, при этом не разрушая растение. Обратите внимание, что спектр поглощения представляет собой зависимость между длиной волны света, которым облучают растение (длина волны света), и поглощением. Следует отметить, что характеристические пик(и) жирных кислот, которые подвергаются воздействию от поглощения воды, также можно использовать для определения (I) количества жирных кислот, содержащихся в растении, и (II) процентного содержания линоленовой кислоты по отношению к общему количеству жирных кислот, при этом не разрушая растение. Однако, пики, подвергающиеся влиянию от поглощения воды (например, паров воды в воздухе), предпочтительно используют в варианте реализации, при котором анализируют свет, прошедший через растение на близком расстоянии от растения.

«Спектральный анализ» означает получение спектра поглощения, путем выполнения спектрального анализа света, отраженного от растения, по меньшей мере в части ближнего инфракрасного спектра (который лежит в диапазоне длин волн не менее чем 1,250 мкм, но не более 2,600 мкм) с целью анализа поглощения света растением. То есть, «спектральный анализ» означает анализ посредством спектроскопии в ближней инфракрасной области спектра. Как упоминалось выше, спектр поглощения, можно получить путем выполнения спектрального анализа света, прошедшего через растение, по меньшей мере в части ближнего инфракрасного спектра (который принадлежит к вышеуказанному диапазону длин волн).

Свет, отраженный от растения, или свет, прошедший через растение, можно получить из естественного света или искусственного света, который содержит ближнюю инфракрасную область спектра, лежащую в диапазоне длин волн не менее 1,250 мкм, но не более 2,600 мкм. Свет ближней инфракрасной области спектра, который принадлежит к диапазону длин волн не менее 1,250 мкм, но не более 2,600 мкм, необходимый для анализа, хорошо проходит через тело живого организма (тело растения). Таким образом, возможно получать полезную информацию даже из относительно толстого растительного организма. Следует отметить, что с точки зрения улучшения точности измерений или возможности измерений при любых условиях (например, в условиях темноты), предпочтительным является искусственный свет.

Полученный спектроскопически спектр поглощения можно дважды дифференцировать (дифференцирование второго порядка), таким образом этот спектр более четко указывает на жирные кислоты, содержащиеся в образце. Тем не менее, в зависимости от целей, спектроскопически полученный спектр поглощения можно непосредственно подвергать сравнительному анализу. Сигнал, полученный дифференцированием второго порядка, и позиции пиков, полученные путем дифференцирования второго порядка, могут сильно зависеть от количества веществ, содержащихся в исследуемом образце, состава образца и условий дифференцирования и т.д. Подходящие условия могут быть выбраны в зависимости от ситуации. Способ дифференцирования второго порядка особенно не ограничен, например, можно применять способ Савицкого-Голея (Savitzky-Golay).

Для того чтобы существенно уменьшить влияние воды, содержащейся в растении, предпочтительно выполнять измерение на основе, по меньшей мере, части спектра поглощения, полученного путем облучения растения светом, который находится в диапазоне длин волн А. Диапазон длин волн А представляет собой, по крайней мере, один диапазон, выбранный из группы, состоящей из: диапазон длин волн не менее 1,250 мкм, но не более 1,340 мкм; диапазон длин волн не менее 1,355 мкм, но не более 1,390 мкм; диапазон длин волн не менее 1,500 мкм, но не более 1,750 мкм; диапазон длин волн не менее 1,810 мкм, но не более 1,880 мкм; и диапазон длин волн не менее 2,010 мкм, но не более 2,380 мкм. Более предпочтительно выполнять измерение на основе, по меньшей мере, части спектра поглощения, полученного путем облучения растения светом, который принадлежит диапазону длин волн не менее 1,500 мкм, но не более 1,750 мкм, или диапазону длин волн не менее 2,010 мкм, но не более 2,380 мкм. Еще более предпочтительным выполнять измерение на основе, по меньшей мере, части спектра поглощения, полученного путем облучения растения светом, который принадлежит диапазону длин волн не менее 1,690 мкм, но не более 1,740 мкм.

Общее количество жирных кислот измеряется предпочтительно на основе жирных кислот, полученных из их пиков поглощения в диапазоне длин волн (диапазон длин волн А), в котором влиянием воды можно пренебречь. В частности, предпочтительно, выполнение измерений основе, по меньшей мере, некоторых из девяти пиков поглощения, которые включают заданные длины волны 1,294 мкм, 1,712 мкм, 1,728 мкм, 2,061 мкм, 2,175 мкм, 2,270 мкм, 2,308 мкм, 2,342 мкм и 2,376 мкм, соответственно. Наиболее предпочтительно, выполнение измерений на основе всех этих пиков поглощения.

Способ получения спектра поглощения особо не ограничен. Для того, чтобы обязательно получить минутные пики от жирных кислот, таких как линоленовая кислота (описана ниже), то предпочтительно, применение способа AOTF (акустико-оптического настраиваемого фильтра) в качестве способа сканирования в ближней инфракрасной области спектра света. Измерение выполняют в интервале длин волн (размер ширины щели) не более 2 нм, предпочтительно не менее 0,5 нм, но не более 1,5 нм, и более предпочтительно не менее 0,8 нм, но не более 1,2 нм. Для удобства проведения наблюдений на открытом воздухе, предпочтительно, чтобы спектрограф для спектрального анализа имел размеры и форму, удобные для переноски. Расстояние между исследуемым растением и спектрографом при спектроскопии в ближней инфракрасной области не ограничено особым образом, при условии, что спектральный анализ можно выполнить.

Стандартную кривую, необходимую для анализа с помощью ближней инфракрасной спектроскопии, можно получить в соответствии с известным способом. В частности, чтобы получить стандартную кривую, можно выполнять анализ с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области спектра на стандартном образце жирной кислоты, такой как линоленовая кислота или линолевая кислота, или воде и т.д. Один из примеров описан ниже. Во-первых, стандартный образец заранее анализируют и количественно характеризуют с помощью газовой хроматографии. Далее, этот образец исследуют с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области спектра. Также получают список пиков, соответствующих основным жирным кислотам, содержащихся в растении, и из перечисленных пиков выбирают пик (и) поглощения, которые предпочтительно незатронуты водой. Поглощение, соответствующие пикам, анализируют с помощью множественного регрессионного анализа и затем сравнивают с данными, полученными на основе анализа газовой хроматографии. Таким образом, можно оценить общее количество жирных кислот. В частности, предпочтительно, количественное определение общего количества жирных кислот на основе всех или части пиков поглощения с заданными длинами волн 1,294 мкм, 1,712 мкм, 1,728 мкм, 2,061 мкм, 2,175 мкм, 2,270 мкм, 2,308 мкм, 2,342 мкм и 2,376 мкм (т.е. пики поглощения жирных кислот незатронутые влиянием воды). В настоящем документе, «заданная длина волны» означает приблизительную среднюю величину длин волн пика поглощения. Предпочтительно, чтобы у заданной длины волны допустимый предел погрешности составлял ±0,001 мкм, более предпочтительно ±0,0005 мкм.

В случае анализа линоленовой кислоты, содержащейся в растении, которая является жирной кислотой, анализ можно выполнять измерение на основе, по меньшей мере, части спектра поглощения, полученного путем облучения растения светом, который находится в диапазоне длин волн В. Диапазон длин волн В представляет собой, по крайней мере, один диапазон, выбранный из группы, состоящей из: диапазон длин волн не менее 1,350 мкм, но не более 1,420 мкм; диапазон длин волн не менее 1,690 мкм, но не более 1,740 мкм; диапазон длин волн не менее 1,750 мкм, но не более 1,785 мкм; диапазон длин волн не менее 1,905 мкм, но не более 1,920 мкм; диапазон длин волн не менее 1,940 мкм, но не более 1,950 мкм; диапазон длин волн не менее 2,150 мкм, но не более 2,180 мкм; диапазон длин волн не менее 2,190 мкм, но не более 2,220 мкм; диапазон длин волн не менее 2,290 мкм, но не более 2,310 мкм; диапазон длин волн не менее 2,330 мкм, но не более 2,350 мкм; и диапазон длин волн не менее 2,370 мкм, но не более 2,400 мкм. Для измерения количества линоленовой кислоты, наиболее предпочтительно выполнение измерения на основе обоих или одного из двух пиков поглощения, характерных для линоленовой кислоты и незатронутых влиянием воды. Два пика включают заданные длины волн 1,712 мкм и 2,175 мкм, соответственно. Обратите внимание, что в настоящем документе «заданная длина волны» означает приблизительную среднюю величину длин волн пика поглощения. Предпочтительно, чтобы у заданной длины волны допустимый предел погрешности составлял±0,001 мкм, более предпочтительно ±0,0005 мкм.

Выполнение стадии измерений особо не ограничено. Для того чтобы получить общее количество жирных кислот и количество линоленовой кислоты, которые могут лучше отражать урожай биомассы, предпочтительно выполнить стадию измерения в такой период, который перекрывает (i) период образования бутонов или (ii) период, который предшествует периоду образования бутонов и связан с образованием бутонов растением (период (ii) в дальнейшем называется как подготовительный период до образования бутонов, или подготовительный период перед бутонизацией). Для выполнения управления с более высокой точностью, более предпочтительно выполнять стадию измерения в такой период, который перекрывает подготовительный период перед бутонизацией. В частности, в случае когда общее количество плодов при сборе урожая (сухой вес) или общий урожай биомассы надземных частей растения (сухой вес) применяется как урожай растительной биомассы, предпочтительно, выполнять стадию измерения в такой период, который перекрывает период бутонизации или подготовительный период перед бутонизацией.

В случае, когда стадия измерения должна быть выполнена до начала периода бутонизации, подготовительный период перед бутонизацией можно определить в соответствии с характеристиками анализируемого растения. Например, в случае, когда подготовительный период перед бутонизацией приблизительно известен для целевого растения, стадию измерений можно выполнять на основе этой известной информации. В качестве альтернативы, можно легко определить подготовительный период перед бутонизацией, используя следующее явление, выполняя стадию измерения и стадию расчета в соответствии с настоящем изобретением в динамике: процент линоленовой кислоты по отношению к общему количеству жирных кислот показывает характерную картину изменений, когда подготовительный период перед бутонизацией начинается и когда он заканчивается.

Периоды бутонизации растений приблизительно известны для каждого вида растений. Таким образом, если необходимо, то специалисты в данной области могут определять этот период. Период бутонизации также можно легко определить, таким же образом, как и в случае подготовительного периода перед бутонизацией, выполняя стадию измерения и стадию расчета в соответствии с настоящим изобретением и изучением процентного содержания линоленовой кислоты в динамике. Кроме того, период бутонизации можно определить, например, проверкой внешнего вида растения или, например, из уровня экспрессии гена, ответственного за образование бутонов (например, гена LEAFY и генов, гомологичных ему). Например, в случае, когда растение представляет собой сосну, стадию измерения выполняют в следующем порядке: период бутонизации определяют или оценивают путем мониторинга изменений в уровне экспрессии генов, гомологичных LEAFY, или путем проверки внешнего вида дерева в период бутонизации. Период бутонизации сосны, как известно, это год, предшествующий году цветения. Было приблизительно рассчитано из процентного содержания линоленовой кислоты, полученного на стадии измерения и стадии расчета, что подготовительный период перед бутонизацией представляет собой год, предшествующий году бутонизации. Этот результат показывает, что настоящее изобретение можно применять, чтобы узнать (оценить) биомассу сосны в момент сбора урожая, который будет через два года.

Стадию измерения выполняют в одной точке (измерение в фиксированной точке), но более предпочтительно выполнение в нескольких точках (многоточечные измерения). Многоточечное измерение в случае разрушающего измерения означает выполнение стадии измерения на одной части или различных частях отдельного растения в одно и то же время или разное время. Многоточечное измерение в случае неразрушающего измерения означает выполнение стадии измерения на одной части или различных частях отдельного растения в одно и то же время или разное время. В случае, когда стадию измерения выполняют в разное время, каждую стадию предпочтительно проводят в такой период, который перекрывает период бутонизации или подготовительный период бутонизации. Измерение в фиксированной точке и многоточечное измерение можно проводить для целей сравнения на множестве растений одного вида (некоторые из них служат в качестве контролей), которые в основном растут в таких же условиях среды.

(Стадия расчета)

Стадия расчета представляет собой стадию получения процентного содержания линоленовой кислоты по отношению к общему количеству жирных кислот, измеренных на стадии измерения. Измеренное значение общего количества жирных кислот, включая линоленовую кислоту, и измеренные значения жирной кислоты (например, только линоленовой кислоты), можно получить путем выполнения вышеупомянутой стадии измерения. На стадии расчета, например, процентное содержание (например, массовые проценты) линоленовой кислоты по отношению к общему количеству жирных кислот получают путем деления измеренного значения количества жирной кислоты (например, только линоленовой кислоты) на измеренное значение общего количества жирных кислот, включая линоленовую кислоту. Например, в случае, когда количество жирных кислот измеряют вышеупомянутой спектроскопией в ближней инфракрасной области, процентное содержание линоленовой кислоты по отношению к общему количеству жирных кислот получают путем деления площади пика, который отражает количество линоленовой кислоты на площадь пика, который отражает общее количество жирных кислот. Следует отметить, что процентное содержание линоленовой кислоты в растении по отношению к общему количеству жирных кислот в растении может упоминаться как процентное соотношение «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот».

(Стадия оценки)

Стадия оценки представляет собой стадию оценки урожая растительной биомассы на основе процентного содержания линоленовой кислоты. Общий урожай биомассы любого растения, как правило, становится ниже при повышении процентного соотношения «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот». На стадии оценки, процентное соотношение «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот», полученное на стадии расчета, сравнивают с эталонным значением для оценки, и на основании результата сравнения оценивают урожай растительной биомассы. Следует отметить, что оценка урожая биомассы, найденная на стадии оценки, в дальнейшем именуется как «оценочная урожай биомассы».

Эталон, применяемый для оценки (эталон для оценки), можно получить заранее до стадии измерения. Например, множество значений процентного соотношения «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» и соответствующий им урожай биомассы (фактически измеренное значение) растения (далее именуется как эталонное растение), которое является растением того же вида, урожай биомассы которого оценивают, получают заранее (эту стадию называют стадией подготовки эталона). Предпочтительно, чтобы эти эталоны содержали информацию, указывающую на то, что различные процентные соотношения «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» приводят к соответствующим различным уровням урожая биомассы. Таким образом, эталонные растения, упомянутые здесь, представляют собой множество растений того же вида, которые, как предполагается, имеют разные уровни урожая биомассы из-за разных условий роста и т.д. С помощью этих эталонных растений процентное соотношение «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» и соответствующие уровни урожая биомассы (фактически измеренные значения) множества растений получают одновременно. С другой стороны, в случае, если необходимо оценить урожай биомассы многолетнего растения, также можно заранее получить множество значений процентного соотношения «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» и соответствующий им урожай биомассы (фактически измеренное значение) с использованием одного эталонного растения (это может быть растение, для которого можно оценить биомассу) путем получения этих данных в одно время каждый год (в один и тот же сезон в разные годы) в течение нескольких лет. Эталонные значения предпочтительно наносят на двумерную диаграмму разброса данных как множество отметок, показывающих зависимость между процентным соотношением «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» и урожаем биомассы, и более предпочтительно представляют в виде линии регрессии, которая показывает зависимость между процентным соотношением «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» и урожаем биомассы, полученных из нескольких отметок на двумерной диаграмме разброса данных. Следует отметить, что оценку можно провести более точно с помощью регрессионного анализа с учетом других факторов, например с помощью множественного регрессионного анализа.

Далее из двумерной диаграммы разброса данных или линии регрессии и т.д., находят биомассу сборе урожая, соответствующую процентному соотношению «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот», полученному на стадии расчета. Найденное таким образом значение урожая биомассы используют в качестве оценочного урожая биомассы растения.

Следует отметить, что на стадии подготовки эталона процентное соотношение «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» можно найти тем же самым способом, как на стадии измерения и стадии расчета. «Урожай биомассы (фактически измеренное значение)» можно получить путем измерения массы (предпочтительно сухой массы) собранных продуктов после определенного периода времени с момента определения процентного соотношения «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот». «Определенный период времени» означает период с момента определения процентного соотношения «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» до момента сбора урожая, когда полученное процентное соотношение «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» имеет существенное влияние на урожай биомассы. В частности, в случае однолетнего растения, «определенный период времени» означает период с момента определения процентного соотношения «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» до момента сбора урожая. В случае многолетнего растения, «определенный период времени» определяют в зависимости от типа растения. Например, в случае семян сосны, «определенный период времени» представляет собой период с момента определения процентного соотношения «линоленовая кислота/общее количество жирных кислот» до следующего года или времени сбора урожая семян, происходящего через два года.

(Стадия решения)

Стадия решения представляет собой стадию принятия решения о необходимости регулирования урожая растительной биомассы, и осуществляется путем сравнения оценочной урожая биомассы, полученной на стадии оценки, с целевым урожаем биомассы (целевым значением урожая биомассы).

Целевой урожай биомассы устанавливают соответствующим образом в зависимости, например, от плана производства в области сельского и лесного хозяйства. Необходимость управления урожаем растительной биомассы находят на основании разницы между целевой биомассой и оценочным урожаем биомассы, находящимся в пределах определенного допустимого диапазона.

Один из примеров стадии решения состоит в следующем. 1) принимают решение, что не нужно регулировать биомассу, если оценочная урожай биомассы находится в пределах ±А% целевого значения (А представляет собой любое число, которое устанавливается в зависимости от конкретного случая), 2) принимают решение, что нужно уменьшить биомассу, если оценочная урожай биомассы больше, чем целевая биомасса более чем А%, или 3) принимают решение, что нужно увеличить биомассу, если оценочная биомасса меньше, чем целевая биомасса более чем А%. Способ управления биомассой (стадия управления) более подробно будет описан ниже.

(Один из примеров стадии управления биомассой: Стадия изменения концентрации глутатиона в растении)

Способ управления урожаем биомассы в соответствии с настоящим изобретением может включать, при необходимости, после стадии решения, но до использования растения, стадию управления биомассой, на основании оценочного урожая биомассы, и тем самым получая урожай растительной биомассы ближе к целевому значению. Один из примеров стадии управления представляет собой стадию изменения концентрации глутатиона в растении, в частности, изменение суточной концентрации глутатиона в растении, пока растение продолжает расти, даже после стадии оценки и стадии решения, и до момента использования растения.

Для более эффективного управления урожаем биомассы, стадию управления, предпочтительно, проводят после стадии решения, но во время или до п