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特許6485850植物の活力診断方法、並びにこれに用いられる計測システム及び診断システム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6485850

(24)【登録日】2019年3月1日

(45)【発行日】2019年3月20日

(54)【発明の名称】植物の活力診断方法、並びにこれに用いられる計測システム及び診断システム

(51)【国際特許分類】

G01N 21/64 20060101AFI20190311BHJP

G01N 21/27 20060101ALI20190311BHJP

【ＦＩ】

G01N21/64 B

G01N21/27 Z

【請求項の数】7

【全頁数】47

(21)【出願番号】特願2014-99313(P2014-99313)

(22)【出願日】2014年5月13日

(65)【公開番号】特開2014-240831(P2014-240831A)

(43)【公開日】2014年12月25日

【審査請求日】2017年2月7日

(31)【優先権主張番号】特願2013-105085(P2013-105085)

(32)【優先日】2013年5月17日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山健一

(74)【代理人】

【識別番号】100176773

【弁理士】

【氏名又は名称】坂西俊明

(72)【発明者】

【氏名】今西純一

(72)【発明者】

【氏名】勝又政和

(72)【発明者】

【氏名】小林祐子

【審査官】横尾雅一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００７／０９７３４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００−００２６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００−２１４０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１８２８２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６４０２９８６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】今西純一、外２名，樹木のストレス状態に応じた遅延蛍光曲線の変化，第５３回日本植物生理学会年会要旨集，２０１２年３月９日，第５３回，第２５５頁、ＰＦ０２５

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ２１／００−２１／８３

Ａ０１Ｇ５／００− ７／０６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）診断対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域における遅延発光量のデータを得るステップと、
（ｂ）得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、
予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として診断するか、又は
予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として診断する、ステップと、
を含み、
遅延発光量のデータが、葉の水ポテンシャルと遅延発光量との相関係数の絶対値が、葉の水ポテンシャルとクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値よりも大きくなる時間領域におけるものである、植物の活力診断方法。

【請求項2】

（ａ）診断対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域における遅延発光量のデータを得るステップと、
（ｂ）得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、
予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として診断するか、又は
予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として診断する、ステップと、
を含み、
ステップ（ｂ）において、データの処理を下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）のいずれかにより行う、植物の活力診断方法。
（ｉ）遅延発光量に基づいてデータに順位付けする
（ｉｉ）正規分布を仮定して、予め設定された上限閾値又は下限閾値に対応する予測区間を計算し、当該予測区間に基づいてデータを分別する
（ｉｉｉ）ブートストラップ法により、予め設定された上限閾値又は下限閾値に対応するパーセンタイル値の信頼区間を計算し、当該信頼区間に基づいてデータを分別する

【請求項3】

（ａ’）診断対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、励起光照射後１０〜５０秒の時間領域における遅延発光量のデータを得るステップと、
（ｂ’）得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、
予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として診断するか、又は
予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として診断する、ステップと、
を含み、
遅延発光量のデータが、頂枝成長量と遅延発光量との相関係数の絶対値が、頂枝成長量とクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値よりも大きくなる時間領域におけるものである、植物の活力診断方法。

【請求項4】

（ａ’）診断対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、励起光照射後１０〜５０秒の時間領域における遅延発光量のデータを得るステップと、
（ｂ’）得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、
予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として診断するか、又は
予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として診断する、ステップと、
を含み、
ステップ（ｂ’）において、データの処理を下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）のいずれかにより行う、植物の活力診断方法。
（ｉ）遅延発光量に基づいてデータに順位付けする
（ｉｉ）正規分布を仮定して、予め設定された上限閾値又は下限閾値に対応する予測区間を計算し、当該予測区間に基づいてデータを分別する
（ｉｉｉ）ブートストラップ法により、予め設定された上限閾値又は下限閾値に対応するパーセンタイル値の信頼区間を計算し、当該信頼区間に基づいてデータを分別する

【請求項5】

遅延発光量のデータが、励起光照射後０．０１秒〜５秒の時間領域において取得されたものである、請求項１又は２に記載の活力診断方法。

【請求項6】

（ｃ）植物の葉のクロロフィル量を測定し、クロロフィル量データを得るステップと、
（ｄ）ステップ（ａ）で得られた遅延発光量のデータを所定の面積あたりのクロロフィル量で補正して補正遅延発光量のデータを算出するステップと、
を更に含み、
ステップ（ｂ）において、遅延発光量のデータに代えて補正遅延発光量のデータを使用する、請求項１又は２に記載の活力診断方法。

【請求項7】

活力が急性ストレス又は慢性ストレスの影響を反映したものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の活力診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物の活力診断方法、並びにこれに用いられる計測システム及び診断システムに関する。

【背景技術】

【0002】

樹木、園芸植物、野菜等の農産品植物について、その生育状態を診断して、病変、老化又は枯死等の変異を早期に判別することや、適度なストレスを負荷する栽培によって高付加価値の農産品（例えば、高糖度トマト）を生産することが、環境保全、農業、農産加工業等にとって重要な課題になってきている。

【0003】

従来、これら植物の生育状態を診断する手法としては、目視等の経験による主観的な手法が一般的である。そこで、客観的な指標に基づき生育状態を診断する手法の実現が望まれる。

【0004】

例えば、特許文献１には、植物の緑葉に光を照射し、緑葉からのその反射光又は透過光を捕捉してその反射光又は透過光の各波長の分光輝度を照射光の基準となる物体からの反射光又は透過光の同じ波長の分光輝度でもって除した分光率の分光率特性を経時的に複数回測定し、各分光率特性に対して赤色の可視光域の低い分光率から近赤外域の高い分光率へと分光率が大きく増加する変化波長域を検出し、同変化波長域の経時的変動を求め、同変化波長域の変動において短波長側への推移が大きい程植物が受けているストレスが大きいものとなっていると評価する、植物の受けるストレスの測定方法が記載されている。

【0005】

また、特許文献２には、光合成作用光の非存在下、植物の光合成器官に飽和光パルスを間欠照射し、これによって引き起こされる光合成の光阻害のレベルを測定して植物の光ストレス耐性を評価することを含む、植物の環境ストレス耐性能力を評価する方法が記載されている。

【0006】

さらに、非特許文献１及び非特許文献２には、樹木のストレス状態の違いによって、葉の遅延発光曲線のパターンが変化する様子が観察されたことが記載され、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域に対応する遅延発光量である第一の遅延発光量を葉の所定の面積あたりのクロロフィル量で補正した第一の補正遅延発光量に対して、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が減少する時間領域に対応する遅延発光量である第二の遅延発光量を葉の所定の面積あたりのクロロフィル量で補正した第二の補正遅延発光量をプロットすることにより、対照群と渇水ストレス群とが識別できることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５−３０８７３３号公報

【特許文献2】特開２００５−３２６２４１号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】第５３回日本植物生理学会年会要旨集（２０１２年３月），ｐ．２５５

【非特許文献2】第５３回日本植物生理学会年会ポスター（２０１２年３月），ＰＦ０２５（０４８９）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

環境保全、農業、農産加工業等のため、野外で樹木、園芸植物、野菜等の農産品植物の生育診断を行うには、簡便に、短時間で、非破壊にかつ精度良く植物の生育状態を診断できる方法、及び計測装置が必要である。

【0010】

特許文献１及び特許文献２に記載の方法は、それぞれ分光率の変化、及びクロロフィル蛍光に基づく方法である。分光率の変化はクロロフィル濃度や葉の構造の変化に由来する現象で、光合成系の状態を反映する指標ではない。また、クロロフィル蛍光は、励起光下で観察される蛍光であり、遅延発光と比べて、光合成に関して間接的な情報しか得られない。すなわち、遅延発光は光合成プロセスからの逆反応の結果、光化学系ＩＩから微弱な発光が生じる現象で、励起光下で観察されるクロロフィル蛍光よりも、直接的に光合成に関わる情報が得られる。このため、特許文献１及び特許文献２に記載の方法では、精度が充分とはいえない。

【0011】

一方、非特許文献１及び２に記載の方法は、遅延蛍光を利用しているため、精度がより高いものであるが、上記第一及び第二の補正遅延発光量を測定及び算出する必要がある。このため、計測時間の短縮という点で、改良の余地があった。

【0012】

そこで本発明は、簡便に、短時間で、非破壊にかつ精度良く植物の活力を診断する方法の提供を目的とする。本発明はまた、当該活力診断方法に用いられる計測システム及び活力診断システムの提供も目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明者らは、植物の葉の遅延発光パターンにおいて、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が減少する時間領域に対応する遅延発光量である第二の遅延発光量は個体差が大きいのに対し、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域に対応する遅延発光量である第一の遅延発光量は比較的個体差が小さく、遅延発光量と渇水ストレスの程度との間の相関が高くなりうることを見出し、この知見に基づいて本発明に到った。

【0014】

すなわち、本発明は、（ａ）診断対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域における遅延発光量のデータを得るステップと、（ｂ）得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として診断するか、又は予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として診断する、ステップと、を含む、植物の活力診断方法を提供する。

【0015】

上記活力診断方法は、上記所定の遅延発光量に基づいて植物の生育状態を診断するものであるため、簡便に、短時間で、非破壊にかつ精度良く、活力診断を行うことが可能になる。特に、本発明の活力診断方法によれば、計測初期の遅延発光によって植物の生育状態を判定することができるので、短時間に多量のサンプルを処理することが可能になり、従来法と比べて計測時間の短縮効果が顕著である。

【0016】

本発明者らは、更に、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域において、遅延発光量と渇水ストレスの程度との間の相関が、光合成の活性状態を反映する一般的な指標として知られるクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）と渇水ストレスとの間の相関と比べて、著しく良好な相関を示す時間領域が存在することを見出した。したがって、遅延発光量のデータを当該時間領域において測定することにより、従来法よりも高い精度での活力診断が可能となる。

【0017】

上記活力診断方法では、遅延発光量のデータは、励起光照射後０．０１秒〜５秒の時間領域におけるものであることが好ましい。上記範囲内の遅延発光量データを用いることによって、より高い精度での診断が可能となる。

【0018】

上記活力診断方法は、（ｃ）植物の葉のクロロフィル量を測定し、クロロフィル量データを得るステップと、（ｄ）ステップ（ａ）で得られた遅延発光量のデータを所定の面積あたりのクロロフィル量で補正して補正遅延発光量のデータを算出するステップと、を更に含み、ステップ（ｂ）において、遅延発光量のデータに代えて補正遅延発光量のデータを使用してもよい。クロロフィル量で補正することにより、より一層高い精度での診断が可能となる。

【0019】

本発明者らはまた、別の態様では、植物の葉の遅延発光パターンにおいて、特定の時間領域における遅延発光量が、ストレスの程度との相関が高い場合があることを見出した。

【0020】

すなわち、本発明は、（ａ’）診断対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、励起光照射後１０〜５０秒の時間領域における遅延発光量のデータを得るステップと、（ｂ’）得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として診断するか、又は予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として診断する、ステップと、を含む、植物の活力診断方法を提供する。

【0021】

上記活力診断方法によれば、所定の遅延発光量に基づいて植物の生育状態を診断するものであるため、簡便に、短時間で、非破壊にかつ精度良く、植物の活力診断を行うことが可能になる。

【0022】

遅延発光量のデータは、葉の水ポテンシャル（浸透ポテンシャルは０に近いことから、木部圧ポテンシャルは水ポテンシャルとみなすことができる。）又は頂枝成長量と遅延発光量との相関係数の絶対値が、葉の水ポテンシャル又は頂枝成長量とクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値よりも大きくなる時間領域におけるものであることが好ましい。

【0023】

上記活力診断方法は、ステップ（ｂ）又は（ｂ’）において、データの処理を下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）のいずれかにより行ってもよい。
（ｉ）遅延発光量に基づいてデータに順位付けする
（ｉｉ）正規分布を仮定して、予め設定された上限閾値又は下限閾値に対応する予測区間を計算し、当該予測区間に基づいてデータを分別する
（ｉｉｉ）ブートストラップ法により、予め設定された上限閾値又は下限閾値に対応するパーセンタイル値の信頼区間を計算し、当該信頼区間に基づいてデータを分別する

【0024】

（ｉ）によれば、所定数の個体を選抜することができるため、所定数の生育良好な又は生育不良な個体を選抜する場合に有利である。（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）によれば、データのばらつきも加味されるため、植物群の生育状態の特徴付けも併せて行うことができるという利点がある。データの処理は、（ｉ）、（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）のいずれか一つにより行ってもよく、いずれか二つ又は三つを併用して行ってもよい。

【0025】

本発明はまた、診断対象とする植物について、励起光照射後ｘ秒及びｙ秒（ただし、ｘ及びｙは正の実数であり、かつｘ≠ｙである。）の葉の遅延発光量を測定し、２つの遅延発光量データＤ_ｘ１及びＤ_ｘ２を得るステップと、Ｄ_ｘ１及びＤ_ｘ２を用いて下記式（１）、（２）又は（３）により演算値を得るステップと、得られた演算値と所定の閾値とを比較することによって、植物の活力状態を診断するステップと、を含む、植物の活力診断方法を提供する。
Ｏ＝Ｄ_ｘ１／Ｄ_ｘ２・・（１）
Ｏ＝Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２・・（２）
Ｏ＝（Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２）／（Ｄ_ｘ１＋Ｄ_ｘ２）・・（３）
［式（１）、（２）及び（３）中、Ｄ_ｘ１は励起光照射後ｘ秒の遅延発光量データを示し、Ｄ_ｘ２は励起光照射後ｙ秒の遅延発光量データを示し、Ｏは演算値を示す。］

【0026】

上記活力診断方法によれば、所定の遅延発光量に基づいて植物の活力生育状態を診断するものであるため、簡便に、短時間で、非破壊にかつ精度良く、植物の活力診断が可能になる。また、２つの遅延発光量データの関係性を示す演算値を用いることにより、計測器の違いによる誤差及び測定ノイズの影響を軽減する効果を奏する。また、上記（１）又は（３）によって演算値を得る場合には、サンプルごとに異なるクロロフィル濃度の影響を軽減する効果があるため、より一層高い精度での診断が可能となる。

【0027】

上記活力診断方法において、ｘ及びｙが、励起光照射後０．２〜３００秒の時間領域にあることが好ましい。上記時間領域における遅延発光量データを用いて得られる演算値と活力指標との相関関係が特に高いため、より一層高い精度での診断が可能となる。

【0028】

本発明はまた、診断対象とする植物について、予め設定した時間領域中の複数の点における葉の遅延発光量を測定し、複数の遅延発光量データを得るステップと、上記複数の遅延発光量データを使用し、励起光照射後の経過時間Ｘと、それに対応する遅延発光量Ｙとの関係を、曲線の近似式で近似し、近似式中の定数からなる群から選択される少なくとも１つの値を係数値として得るステップと、得られた係数値と所定の閾値とを比較することによって、植物の活力状態を診断するステップと、を含む、植物の活力診断方法を提供する。

【0029】

上記活力診断方法によれば、所定の遅延発光量に基づいて植物の生育状態を診断するものであるため、簡便に、短時間で、非破壊にかつ精度良く、植物の活力診断を行うことが可能になる。また、時間領域中の複数の点における遅延発光量データを用いて得た係数値を用いることにより、計測器の違いによる誤差及び測定ノイズの影響を軽減する効果を奏する。

【0030】

上記係数値は、下記式（４）、（５）及び（６）中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びλからなる群から選ばれる１つ以上の値とすることができる。
Ｙ＝ａ・ｂ^Ｘ・・（４）
Ｙ＝ａ・ｅ^{（−λ・Ｘ）} ・・（５）
Ｙ＝ｃ＋ｄ・Ｘ＋ｅ・Ｘ^２・・（６）
［式（４）、（５）及び（６）中、Ｘ及びＹは、予め設定した時間領域における励起光照射後の経過時間Ｘと、それに対応する遅延発光量Ｙである。］

【0031】

上記係数値を用いることにより、より精度の高い診断が可能となる。また、ｂ又はλを係数値として用いる場合には、サンプルごとに異なるクロロフィル濃度の影響を軽減する効果があるため、より一層高い精度での診断が可能となる。

【0032】

上記活力診断方法において、時間領域が、励起光照射後０．１〜３００秒の範囲内に含まれることが好ましい。この範囲の時間領域における遅延発光量データは、得られる係数値と、活力指標との相関が特に高いため、より一層高い精度での診断が可能となる。

【0033】

上記診断するステップにおいては、データの処理を下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）のいずれかにより行ってもよい。
（ｉ）得られた演算値又は係数値に基づいてデータに順位付けする
（ｉｉ）正規分布を仮定して、予め設定された上限閾値又は下限閾値に対応する予測区間を計算し、当該予測区間に基づいてデータを分別する
（ｉｉｉ）ブートストラップ法により、予め設定された上限閾値又は下限閾値に対応するパーセンタイル値の信頼区間を計算し、当該信頼区間に基づいてデータを分別する

【0034】

上記活力診断方法では、上記植物の葉のクロロフィル量を測定し、クロロフィル量データを得るステップと、得られた遅延発光量のデータを所定の面積あたりのクロロフィル量で補正して補正遅延発光量のデータを算出するステップと、を更に含み、上記処理結果を得るステップにおいて、遅延発光量データに代えて補正遅延発光量データを使用することもできる。クロロフィル量で補正することにより、より一層高い精度での診断が可能となる。

【0035】

上記活力診断方法において、活力は急性ストレス又は慢性ストレスの影響を反映したものであることが好ましい。

【0036】

本発明はまた、開閉自在の開口部を有する、植物の葉の一部又は全部を遮光するための暗処理具と、上記開口部に着脱可能な集光部、植物の葉に光を照射するための光源部、及び上記光源部が照射する光によって生じる上記植物の葉の遅延発光を検出する遅延発光検出部を有する計測装置と、を備える、植物の活力を診断するための計測システムを提供する。

【0037】

本発明の計測システムによれば、このような構成を採用することにより、簡便に、短時間で、非破壊にかつ精度良く、植物の活力診断を行うことが可能となる。特に、暗処理具を備えることにより、樹木の個葉を切除せずに個葉全体又は一部に暗処理を施すことが可能となり、判定精度の向上と計測時間の短縮化が可能になる。本発明の計測システムは、本発明の活力診断システムに好適に用いられる。

【0038】

上記計測システムは、上記暗処理具を複数備えることが好ましい。

【0039】

上記暗処理具を複数備えることによって、複数の葉を予め暗処理することができ、暗処理済みの個葉を随時計測することが可能となるため、計測時間が大幅に短縮される。

【0040】

上記計測装置は、上記光源部が照射する光によって生じる上記植物の葉のクロロフィル量を反映する光を検出する光検出部、並びに上記遅延発光検出部によって検出した上記遅延発光に対応する遅延発光量のデータ、及び上記光検出部によって検出した上記クロロフィル量を反映する光に対応するクロロフィル量データを記録する記録部を更に有していてもよい。

【0041】

これにより、クロロフィル量での補正が可能となる。

【0042】

本発明はまた、植物の葉の遅延発光量データを取得する取得手段と、取得した遅延発光量データを処理して指標値を算出する演算手段と、指標値と所定の閾値とを比較することにより植物の活力を診断する診断手段と、診断結果をユーザーに提示する表示手段と、を有し、上記演算手段は、下記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）からなる群から選ばれる１つ以上の演算方法により得られる値を指標値として算出する、植物の活力診断システムを提供する。
（Ａ）励起光照射後予め設定された一定時間経過後における遅延発光量の値を指標値とする方法
（Ｂ）下記式（１）、（２）又は（３）で表される値を指標値とする方法
Ｄ_ｘ１／Ｄ_ｘ２・・（１）
Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２・・（２）
（Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２）／（Ｄ_ｘ１＋Ｄ_ｘ２）・・（３）
［式（１）、（２）及び（３）中、Ｄ_ｘ１は励起光照射後ｘ秒の遅延発光量を示し、Ｄ_ｘ２は励起光照射後ｙ秒の遅延発光量を示す。ただし、ｘ及びｙは正の実数であり、かつｘ≠ｙである。］
（Ｃ）励起光照射後の経過時間Ｘと、それに対応する遅延発光量Ｙとの関係を近似した曲線の近似式中の定数からなる群から選択される少なくとも１つの値を指標値とする方法

【0043】

本発明の活力診断システムによれば、このような構成を有することにより、簡便に、短時間で、非破壊にかつ精度よく植物の活力診断を行うことが可能である。

【0044】

上記（Ｃ）における指標値は、下記式（４）、（５）及び（６）中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びλからなる群から選ばれる１つ以上の値とすることができる。
Ｙ＝ａ・ｂ^Ｘ・・（４）
Ｙ＝ａ・ｅ^{（−λ・Ｘ）} ・・（５）
Ｙ＝ｃ＋ｄ・Ｘ＋ｅ・Ｘ^２・・（６）
［式（４）、（５）及び（６）中、Ｘ及びＹは、予め設定した時間領域における励起光照射後の経過時間Ｘと、それに対応する遅延発光量Ｙである。］

【0045】

上記活力診断システムにおいて、上記閾値は、予め設定されたものとすることができる。

【0046】

上記活力診断システムは、植物の活力指標を入力する入力手段を更に有し、上記演算手段が、更に、上記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）からなる群から選ばれる２つ以上の演算方法により算出された指標値と、入力された活力指標との相関係数を算出し、最も高い相関係数を示す演算方法を決定し、上記表示手段が、更に、当該演算方法をユーザーに提示するものとすることができる。

【0047】

活力診断システムがこのような構成を有することにより、より簡便に精度よく診断を行うことができる。

【0048】

上記活力診断システムにおいて、上記活力指標は、水ポテンシャル（木部圧ポテンシャル）、枝成長量、幹成長量、専門家による活力評価ランク（専門家による活力評価結果を定量的に表した値）であることが好ましい。

【0049】

上記活力診断システムは、上記計測システムと、上記計測システムにより得られた遅延発光量データを出力し、当該遅延発光量データを上記取得手段に入力するデータ転送手段とを更に備えるものとしてもよい。診断システムがこのような構成を有することにより、遅延発光量の計測と植物の活力診断とを一体的に行うことができる。

【0050】

また、上記活力診断システムは、上記計測システムと、上記計測システムにより得られた遅延発光量データ及びクロロフィル量データを出力し、当該遅延発光量データ及びクロロフィル量データを上記取得手段に入力するデータ転送手段とを更に備え、上記演算手段が、得られた上記遅延発光量データを所定の面積あたりのクロロフィル量で補正することにより補正遅延発光量データを算出し、当該補正遅延発光量データを上記遅延発光量データに代えて使用するものとすることもできる。

【発明の効果】

【0051】

本発明によれば、短時間で、非破壊にかつ精度良く、植物の活力を診断することが可能な方法が提供される。また、本発明によれば、当該活力診断方法に用いられる計測システム及び活力診断システムが提供される。本発明の計測システムによれば、個葉を切除せずに暗処理を施せる暗処理具を備えるため、非破壊に計測を行うことでき、判定精度の向上と計測時間の短縮化が可能になる。本発明の活力診断システムによれば、短時間で、非破壊にかつ精度よく、植物の活力を診断することが可能である。

【0052】

街路樹、公園樹、庭園樹の管理において、樹木の生育診断は、樹木を健全に育成してその価値を高めることや、倒木を未然に防ぐ安全管理において欠かせない。また園芸植物、野菜等の農産品植物についても、その生育状態を診断して、病変、老化又は枯死等の変異を早期に判別することや、適度なストレスを負荷する栽培によって高付加価値の農産品（例えば、高糖度トマト）を生産することは重要な課題になっている。しかし、現在これらの植物の生育診断は経験的に判定されることが多い。例えば行政による樹木の保全では、調査員の主観的判断による個人差が生じやすく、貴重な樹木や並木の保全の予算化を積極的に進めることが難しい。世界的な気候変化や大気汚染、土壌汚染によって、樹木の衰退や農産品植物の変異は多く発生すると予想され、簡便に、短時間で、非破壊にかつ精度良く、植物の生育状態を診断でき、植物の選抜が可能である本発明に係る活力診断方法、計測システム及び活力診断システムは有用性が期待される。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】実施例１における、対照群とストレス群の遅延発光量の時間変化を示すグラフである（ヤマザクラ）。

【図2】実施例１における、計測時間毎の遅延発光量と水ポテンシャルとの相関係数を示すグラフである。

【図3】実施例１における、生育良好又は不良サンプルの識別方法（方法３−１及び方法３−２）を説明する図である。

【図4】実施例２における、頂枝成長量と計測開始（励起光の照射終了直後）から０〜５秒の間の遅延発光量との関係を示すプロット図である。

【図5】実施例２における、遅延発光量と頂枝成長量との相関係数を示すグラフである。

【図6】実施例２における、頂枝成長量と計測開始（励起光の照射終了直後）から３０秒後の遅延発光量との関係を示すプロット図である。

【図7】（ａ）は実施例１における、除算型ストレス指標と水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフであり、（ｂ）は実施例１における、減算型ストレス指標と水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフである。

【図8】実施例１における、正規化差分型ストレス指標と水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフである。

【図9】（ａ）は実施例１における、式（４）で表される指数関数の係数ａと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフであり、（ｂ）は実施例１における、式（４）で表される指数関数の係数ｂと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフである。

【図10】実施例１における、式（５）で表される指数関数の係数λと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフである。

【図11】（ａ）は実施例１における、式（６）で表される２次関数の係数ｃと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフであり、（ｂ）は実施例１における、式（６）で表される２次関数の係数ｄと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフである。

【図12】実施例１における、式（６）で表される２次関数の係数ｅと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフである。

【図13】一実施形態に係る暗処理具を示す模式図である。

【図14】一実施形態に係る暗処理具の使用方法を示す説明図である。

【図15】一実施形態に係る暗処理具の使用方法を示す説明図である。

【図16】一実施形態に係る計測システムの使用方法を示す説明図である。

【図17】一実施形態に係る計測装置を示す模式図である。

【図18】計測装置の複数の実施形態を示す模式図である。

【図19】一実施形態に係る計測装置を示す模式図である。

【図20】活力診断システムのハードウェア的構成を示す概要図である。

【図21】活力診断システムの機能的構成を示す概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0054】

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0055】

本発明の第１実施形態に係る植物の活力診断方法は、（ａ）診断対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域における遅延発光量のデータを得るステップと、（ｂ）得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として診断するか、又は予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として診断する、ステップと、を含む。

【0056】

第１実施形態に係る植物の活力診断方法は、（ｂ）ステップにおける「予め設定された閾値」が、急性ストレスを反映した活力指標に基づいて設定された閾値である場合、より一層高い精度で活力の診断が可能となる。すなわち、第１実施形態に係る植物の活力診断方法は、植物の急性ストレス評価方法であってもよい。急性ストレスとしては、例えば、水ポテンシャル（木部圧ポテンシャル）の急激な変動に伴う水ストレス、渇水ストレス等が挙げられる。

【0057】

本発明の第２実施形態に係る植物の活力診断方法は、（ａ’）診断対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、励起光照射後１０〜５０秒の時間領域における遅延発光量のデータを得るステップと、（ｂ’）得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として診断するか、又は予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として診断する、ステップと、を含む。

【0058】

第２実施形態に係る植物の活力診断方法は、（ｂ’）ステップにおける「予め設定された閾値」が、慢性ストレスを反映した活力指標に基づいて設定された閾値である場合、より一層高い精度で活力の診断が可能となる。すなわち、第２実施形態に係る植物の活力診断方法は、植物の慢性ストレス評価方法であってもよい。慢性ストレスとしては、例えば、頂枝成長量等の枝成長量、幹成長量、専門家による活力評価ランク等が挙げられる。

【0059】

＜第１実施形態、（ａ）ステップ＞
本発明の第１実施形態に係る活力診断方法では、（ａ）所定の遅延発光量のデータを取得するステップで、診断対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域における遅延発光量のデータを得る。

【0060】

診断対象とする植物群としては、例えば、ある地域に生育している植物群、所定の間隔で植えられた街路樹群等の一定の生育環境で生育している同種の植物群が挙げられる。

【0061】

第１実施形態では、ステップ（ａ）において取得する遅延発光量のデータは、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域（以下、「時間領域Ａ」ともいう。）におけるものである。例えば、図１に示すように、木部圧ポテンシャルを変化させてヤマザクラの葉の遅延発光パターンをみた場合、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域とは（Ａ）の領域である。この時間領域Ａは、植物の種類によって異なる。植物の種類に応じて、木部圧ポテンシャルを変化させることで、その植物に固有の時間領域Ａを決めることが可能である。また、ストレスを受けていることが明確なサンプル群と、適正な生育であると判断できるサンプル群についてあらかじめ計測した結果を参考に、より最適な時間領域Ａを設定することもできる。

【0062】

ステップ（ａ）において取得する遅延発光量のデータは、時間領域Ａにおいて取得されたものであればよく、例えば、時間領域Ａ内の特定の点（例えば、励起光照射後０．４秒）における遅延発光量のデータであってもよく、時間領域Ａ内の特定の時間の間（例えば、励起光照射後０．１秒〜２秒の間）に測定された遅延発光量の累積データであってもよい。遅延発光量データは、励起光照射後０．０１〜５秒の時間領域において取得されたものを用いることが好ましい。上記時間領域内の遅延発光量データを用いることによって、より高い精度での活力診断が可能となる。特に、上記時間領域内の遅延発光量データを用いることによって、より高い精度での急性ストレスの評価が可能となる。

【0063】

ステップ（ａ）において取得する遅延発光量のデータは、葉の水ポテンシャル等の植物の活力状態を示す活力指標と遅延発光量との相関係数の絶対値が、活力指標とクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値よりも大きくなる時間領域（以下、「時間領域Ｂ」ともいう。）におけるものであることが好ましい。例えば、図２に示すように、１つの態様では、葉の水ポテンシャルと遅延発光量との相関係数の絶対値は、計測初期に極大値をとる。この極大値近辺の相関係数の絶対値は、実施例において後述するように、葉の水ポテンシャルとクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値よりも大きくなる。クロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）は、常法に従って測定することができる。例えば、パルス変調クロロフィル蛍光測定装置（例えば、ＦｌｕｏｒＰｅｎ１００、ＰｈｏｔｏｎＳｙｓｔｅｍｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）によって測定することができる。Ｆｍは蛍光強度の最大値で、Ｆｏが蛍光強度の最小値、ＦｖはＦｍ−Ｆｏである。Ｆｖ／Ｆｍは光合成の最大収率を示し、高等植物では、最適条件で０．８０〜０．８３程度の値になることが一般的に知られている（園池公毅，光合成研究法（４章分光測定３部パルス変調蛍光），低温科学，第６７巻，２００８年，北海道大学低温科学研究所・日本光合成研究会共編，５０７頁参照）。

【0064】

この時間領域Ｂは、植物の種類によって異なる。植物の種類に応じて、葉の水ポテンシャルと遅延発光量との相関係数の絶対値、及び葉の水ポテンシャルとクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値を比較することで、その植物に固有の時間領域Ｂを決めることが可能である。

【0065】

時間領域Ｂは、例えば、励起光照射後０．０１秒〜５秒の時間領域としてもよい。時間領域Ｂにおける遅延発光量のデータとしては、例えば、時間領域Ｂ内の特定の点（例えば、０．４秒）における遅延発光量のデータであってもよく、時間領域Ｂ内の特定の時間の間（例えば、０．１秒〜５秒の間）に測定された遅延発光量の累積データであってもよい。時間領域Ｂは、励起光照射後０．０５秒〜４秒の時間領域、０．１秒〜３秒の時間領域、０．１秒〜２秒の時間領域であってもよい。また、極大値をとる時間を中心とし、±１秒の時間領域とするのが好ましく、±０．５秒の時間領域とするのがより好ましく、±０．１秒の時間領域とするのが更に好ましい。

【0066】

（第２実施形態、（ａ’）ステップ）
本発明の第２実施形態に係る活力診断方法では、（ａ’）所定の遅延発光量のデータを取得するステップで、診断対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、励起光照射後１０〜５０秒の時間領域における遅延発光量のデータを得る。

【0067】

診断対象とする植物群としては、第１実施形態と同様の植物群を対象とすることができる。

【0068】

第２実施形態では、ステップ（ａ’）において取得する遅延発光量のデータは、励起光照射後１０〜５０秒の時間領域において取得されたものであればよく、例えば、当該範囲内の特定の点（例えば、励起光照射後３０秒）における遅延発光量のデータであってもよく、当該範囲内の特定の時間の間（例えば、励起光照射後２５秒〜３５秒の間）に測定された遅延発光量の累積データであってもよい。特に、励起光照射後２０〜４０秒の時間領域において取得された遅延発光量のデータを用いることが好ましい。また、極大値をとる時間を中心とし、±１０秒の時間領域とするのが好ましく、±５秒の時間領域とするのがより好ましく、±１秒の時間領域とするのが更に好ましい。

【0069】

ステップ（ａ’）において取得する遅延発光量のデータは、頂枝成長量等の植物の活力状態を示す活力指標と遅延発光量との相関係数の絶対値が、活力指標とクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値よりも大きくなる時間領域（時間領域Ｂ）におけるものであることが好ましい。第２実施形態に係る診断方法においては、例えば、図５に示すように、慢性ストレスを反映した活力指標である頂枝成長量と遅延発光量との相関係数の絶対値は、計測の比較的後期に極大値をとる。この例では、相関係数の絶対値は、励起光照射後の約１秒から急激に相関係数が上昇し、３０秒前後に極大値を示し、それ以降減少傾向となり、約３００秒には再び相関係数が下がる。この極大値近辺の相関係数の絶対値は、頂枝成長量等の慢性ストレスを反映した活力指標とクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値よりも大きくなる。

【0070】

この時間領域Ｂは、植物の種類によって異なる。植物の種類に応じて、慢性ストレスを反映した活力指標と遅延発光量との相関係数の絶対値、及び慢性ストレスを反映した活力指標とクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値を比較することで、その植物に固有の時間領域Ｂを決めることが可能である。

【0071】

第２実施形態に係る活力診断方法は、例えば、フィールドにおける長期的な生育指標との相関に基づいて植物の活力を診断することに適していると考えられる。長期とは例えば、月単位、季節単位、年単位である。このような生育指標とは、例えば枝成長量、幹成長量、専門家による活力評価ランク等である。第２実施形態に係る活力診断方法において、長期的な生育指標としては、慢性ストレスを反映した活力指標であってもよい。慢性ストレスを反映した活力指標は、好ましくは頂枝成長量である。頂枝成長量は、１つ又は複数の頂枝の当年に成長した長さを測定することによって得ることができる。

【0072】

第１及び第２実施形態に係る活力診断方法においては、遅延発光を測定する際、葉は植物から採取したものを用いてもよいし、植物に生えている葉を直接用いてもよい。

【0073】

遅延発光の測定における温度条件は、測定中一定であれば特に制限はないが、５〜３５℃が好ましく、２０〜３０℃がより好ましい。

【0074】

遅延発光の測定は、公知の装置及び方法、例えば、国際公開第２００５／０６２０２７号に記載の装置及び方法により、行うことができる。より具体的には、例えば、植物の葉に暗処理を施し、励起光を照射した後、暗黒条件下で上記植物の葉が発する微弱発光を測定する方法が挙げられる。このような装置としては例えば、励起光源と光電子増倍管を備えた微弱発光計測装置又は高感度カメラシステムなどを用いることができる。

【0075】

上記植物の葉に暗処理を施す時間は、５〜１２００秒間が好ましく、１５０〜６００秒間がより好ましい。

【0076】

上記植物の葉に照射する励起光の波長は、２８０〜９００ｎｍが好ましく、４００〜７５０ｎｍがより好ましい。

【0077】

上記植物の葉に励起光を照射する時間は、０．１〜６０秒間とすることができ、０．５〜２０秒間とすることもできる。また、２０〜３００秒間とすることもでき、３０〜１００秒とすることもできる。

【0078】

遅延発光の測定において、遅延発光の検出器に対する葉の露出面積は、所定の面積であることが好ましい。上記所定の面積は、特に制限はないが０．１５〜８０ｃｍ^２が好ましく、０．５〜１０ｃｍ^２がより好ましい。

【0079】

＜第１実施形態、（ｂ）ステップ＞
本発明の第１実施形態に係る活力診断方法において、（ｂ）得られた複数のデータを処理し、一部の植物個体を生育良好又は生育不良な個体として診断するステップでは、得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として診断するか、又は予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として診断する。生育良好又は生育不良な個体として診断することにより、それらの個体を生育不良又は生育良好な個体として選抜するステップとしてもよい。

【0080】

上述のとおり、ステップ（ａ）で得られる遅延発光量は、葉の水ポテンシャルと負の相関がある。すなわち、遅延発光量が高い場合、葉の水ポテンシャルは低く、逆に、遅延発光量が低い場合、葉の水ポテンシャルは高い。したがって、選抜対象とする植物群の中で、遅延発光量が高い個体（群）は、生育状態が不良な傾向にあり、遅延発光量が低い個体（群）は、生育状態が良好な傾向にある。

【0081】

このような観点から、遅延発光量のデータを処理（分析）する方法としては、遅延発光量が予め設定した上限閾値以上の個体、又は予め設定した下限閾値以下の個体を識別可能となるような方法であれば、制限されない。上限閾値及び下限閾値は、データの処理（分析）方法や選抜の目的等に応じて、適宜設定される。

【0082】

遅延発光量のデータを処理（分析）し、植物個体を選抜するか、又は診断する方法の例として、これに限定されるものではないが、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の方法が挙げられる。

【0083】

（ｉ）順位付け
遅延発光量に基づいてデータに順位付けし、上位Ｘ％（例えば、遅延発光量が多い順に順位付けした場合の上位１０％）、又は下位Ｘ％（例えば、遅延発光量が多い順に順位付けした場合の下位１０％）の範囲にある個体を識別し選抜するか、又は診断する。例えば、遅延発光量が多い順に順位付けした場合、上位１０％を生育不良な個体として識別し選抜すること、又は診断することができる。また、下位１０％を生育良好な個体として識別し選抜すること、又は診断することができる。この場合の上限閾値及び下限閾値は、それぞれ上位１０％及び下位１０％である。この方法では、必ず規定数のサンプルが選抜、又は診断されるため、森林や農場において、決まった数の生育良好又は不良サンプルを識別する場合、例えば間伐、間引きの場合や、商品として生育良好な苗木、成木、作物を選抜したい場合に有効である。

【0084】

（ｉｉ）正規分布の利用
母集団においてデータが正規分布に従うことを仮定して、Ｙ％の予測区間（将来観察されるであろう標本値がどの範囲に収まるかを予測した範囲）を計算する。これまでの測定値がＹ％の予測区間に収まっていない場合、その個体を生育良好又は不良な個体として識別し選抜するか、又は診断する。例えば、Ｙ＝８０の時、両端の予測区間外はそれぞれ１０％となり、これまでの測定値が８０％の予測区間に収まっていない場合、そのサンプルを生育良好（上位１０％）又は不良（下位１０％）として識別し選抜すること、又は診断することができる。

【0085】

（ｉｉｉ）ブートストラップ法の利用
ブートストラップ法（１つの標本から復元抽出を繰り返して大量の標本を生成し、それらの標本から推定値を計算し、母集団の性質やモデルの推測の誤差などを分析する方法）により、母集団のＺ_１パーセンタイル値（例えば、１０パーセンタイル値）及びＺ_２パーセンタイル値（例えば、９０パーセンタイル値）の、それぞれの信頼区間（例えば、９５％信頼区間）を推定する。これまでの測定値が、Ｚ_１パーセンタイル値の信頼区間とＺ_２パーセンタイル値の信頼区間に挟まれる区間に収まっていない場合に、そのサンプルを生育良好（上位１０％）又は不良（下位１０％）な個体として識別し選抜するか、又は診断する。

【0086】

（ｉｉｉ）の方法では、例えば、１０パーセンタイル値（又は９０パーセンタイル値）の９５％信頼区間内にある個体も含んで生育良好又は不良な個体を識別してもよく（図３のＡの矢印で示した範囲）、１０パーセンタイル値（又は９０パーセンタイル値）の９５％信頼区間内にある個体は含めずに生育良好又は不良な個体を識別してもよい（図３のＢの矢印で示した範囲）。

【0087】

（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の方法では、データのばらつきを見ながら生育良好及び不良を識別するため、計測したサンプル群によっては、生育良好又は不良として選抜又は診断される数が変化するが、データのばらつきから群の特徴を調べることができる。例えば、ある地域での植物の生育状態の特徴づけを併せて行いたい場合に有効である。

【0088】

上記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の方法は、いずれか二つ又は三つ全てを併用してもよい。併用した全ての方法において生育良好又は不良と識別された個体を選抜又は診断すれば、より顕著に生育良好又は不良な個体を選抜又は診断することが可能となる。

【0089】

（第２実施形態、（ｂ’）ステップ）
本発明の第２実施形態に係る活力診断方法において、（ｂ’）得られた複数のデータを処理し、一部の植物個体を生育良好又は不良な個体として診断するステップでは、得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として診断するか、又は予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として診断する。生育良好又は生育不良な個体として診断することにより、それらの個体を生育良好又は生育不良な個体として選抜するステップとしてもよい。

【0090】

ステップ（ａ’）で得られる遅延発光量は、頂枝成長量と正の相関がある。すなわち、遅延発光量が高い場合、頂枝成長量は大きく、逆に、遅延発光量が低い場合、頂枝成長量は小さい。したがって、選抜対象とする植物群の中で、遅延発光量が高い個体（群）は、生育状態が良好な傾向にあり、遅延発光量が低い個体（群）は、生育状態が不良な傾向にある。

【0091】

第２実施形態において、遅延発光量のデータを処理（分析）する方法としては、遅延発光量が予め設定した上限閾値以上の個体、又は予め設定した下限閾値以下の個体を識別可能となるような方法であれば、制限されない。上限閾値及び下限閾値は、データの処理（分析）方法や選抜の目的等に応じて、適宜設定される。

【0092】

遅延発光量のデータを処理（分析）し、植物個体を診断又は選抜する方法の例としては、上記第１実施形態における（ｉ）〜（ｉｉｉ）の方法を用いることができる。例えば（ｉ）の方法では、遅延発光量に基づいてデータに順位付けし、上位Ｘ％を生育良好な個体として識別し診断又は選抜し、下位Ｘ％を生育不良な個体として識別し診断又は選抜する他は、第１実施形態の場合と同様に行うことができる。

【0093】

植物の活力はストレスの影響を受けて低下する。ストレスとしては、渇水、高温、凍結、貧栄養、微量元素欠乏、塩類障害、病虫害等が挙げられる。第１実施形態に係る活力診断方法では、上記活力が急性ストレス、特に渇水ストレスの影響を反映したものであることが好ましい。第２実施形態に係る活力診断方法では、上記活力が慢性ストレスの影響を反映したものであることが好ましい。

【0094】

上記第１実施形態に係る活力診断方法は、（ｃ）植物の葉のクロロフィル量を測定し、クロロフィル量データを得るステップと、（ｄ）ステップ（ａ）で得られた遅延発光量のデータを所定の面積あたりのクロロフィル量で補正して補正遅延発光量のデータを算出するステップと、を更に含んでいてもよい。ステップ（ｃ）及びステップ（ｄ）を含む場合、ステップ（ｂ）において、遅延発光量のデータに代えて補正遅延発光量のデータを使用することが好ましい。

【0095】

ステップ（ｃ）では、上記植物の葉のクロロフィル量を測定し、クロロフィル量データを取得する。

【0096】

クロロフィル量を測定する方法は公知の方法であれば特に制限はないが、特開２０１１−３８８７９号公報に記載の、上記植物の葉に光を照射して得られる反射光を利用した方法やＳＰＡＤ−５０２葉緑素計（コニカミノルタ社製）等のような、上記植物の葉に光を照射して得られる透過光を利用した方法が好ましく用いられる。

【0097】

反射光又は透過光を利用してクロロフィル量を測定する場合、反射光や透過光の検出器に対する葉の露出面積は、所定の面積であることが好ましい。このようにすることで、ステップ（ｄ）をより簡便に行える。上記所定の面積は、特に制限はないが、０．０６〜８０ｃｍ^２が好ましく、０．５〜１０ｃｍ^２がより好ましい。

【0098】

ステップ（ｄ）では、ステップ（ａ）で得られた遅延発光量のデータを所定の面積あたりのクロロフィル量で補正して補正遅延発光量のデータを算出する。

【0099】

補正遅延発光量のデータは、例えば、植物の葉の所定の面積あたりのクロロフィル量で除することによって補正する。また、補正遅延発光量のデータ（Ｓ）は以下の式から算出してもよい。

【数1】

Ｔ：遅延発光量
Ｕ：所定の面積あたりのクロロフィル量
ｅ，ｇ：遅延発光量とクロロフィル量の値の重み付け
ｆ，ｈ：遅延発光の測定値及びクロロフィル量の測定値のベースライン

【0100】

（第３、第４実施形態）
本発明の第３実施形態に係る植物の活力診断方法は、診断対象とする植物について、励起光照射後ｘ秒及びｙ秒（ただし、ｘ及びｙは正の実数であり、かつｘ≠ｙである。）の葉の遅延発光量を測定し、２つの遅延発光量データＤ_ｘ１及びＤ_ｘ２を得るステップと、Ｄ_ｘ１及びＤ_ｘ２を用いて下記式（１）、（２）又は（３）により演算値を得るステップと、得られた演算値と所定の閾値とを比較することによって、植物の活力状態を診断するステップと、を含む。
Ｏ＝Ｄ_ｘ１／Ｄ_ｘ２・・（１）
Ｏ＝Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２・・（２）
Ｏ＝（Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２）／（Ｄ_ｘ１＋Ｄ_ｘ２）・・（３）
［式（１）、（２）及び（３）中、Ｄ_ｘ１は励起光照射後ｘ秒の遅延発光量データを示し、Ｄ_ｘ２は励起光照射後ｙ秒の遅延発光量データを示し、Ｏは演算値を示す。］

【0101】

第３実施形態に係る植物の活力診断方法は、「所定の閾値」が、急性ストレスを反映した活力指標に基づいて設定された閾値である場合であっても、慢性ストレスを反映した活力指標に基づいて設定された閾値である場合であっても、より一層高い精度で活力の診断が可能となる。すなわち、第３実施形態に係る植物の活力診断方法は、植物の急性ストレス評価方法であってもよく、植物の慢性ストレス評価方法であってもよい。

【0102】

本発明の第４実施形態に係る植物の活力診断方法は、診断対象とする植物について、予め設定した時間領域中の複数の点における葉の遅延発光量を測定し、複数の遅延発光量データを得るステップと、複数の遅延発光量データを使用し、励起光照射後の経過時間Ｘと、それに対応する遅延発光量Ｙとの関係を、曲線の近似式で近似し、近似式中の定数からなる群から選択される少なくとも１つの値を係数値として得るステップと、得られた係数値と所定の閾値とを比較することによって、植物の活力状態を診断するステップと、を含む。

【0103】

第４実施形態に係る植物の活力診断方法は、「所定の閾値」が、急性ストレスを反映した活力指標に基づいて設定された閾値である場合であっても、慢性ストレスを反映した活力指標に基づいて設定された閾値である場合であっても、より一層高い精度で活力の診断が可能となる。すなわち、第４実施形態に係る植物の活力診断方法は、植物の急性ストレス評価方法であってもよく、植物の慢性ストレス評価方法であってもよい。

【0104】

（第３実施形態、遅延発光量のデータを得るステップ、指標値を得るステップ）
本発明の第３実施形態に係る活力診断方法では、所定の遅延発光量のデータを得るステップにおいて、診断対象とする植物について、励起光照射後ｘ秒及びｙ秒（以下、それぞれ「第１の時刻」及び「第２の時刻」ともいう。ｘとｙは逆の順であってもよい。）の葉の遅延発光量を測定し、２つの遅延発光量データＤ_ｘ１及びＤ_ｘ２を得る。ｘ及びｙは正の実数であり、かつｘ≠ｙである。Ｄ_ｘ１及びＤ_ｘ２は同一の植物個体における遅延発光量データである。

【0105】

遅延発光量を測定する時間領域は、励起光照射後、遅延発光を測定できる時であればいずれの時間領域であってもよい。例えば、第１の時刻を、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域（時間領域Ａ）とし、第２の時刻を時間領域Ａ経過後とすることができ、第１及び第２の時刻の両方を、時間領域Ａ内としてもよく、第１及び第２の時刻の両方を時間領域Ａ経過後としてもよい。したがって、遅延発光を測定する時刻を選択するために、時間領域Ａを特定する必要はない。時間領域Ａが特定されており、かつ急性ストレスを反映した活力指標に基づいて活力診断を行う場合には、第１の時刻を時間領域Ａ内とし、第２の時刻を時間領域Ａ経過後とするか、又は第１及び第２の時刻をともに時間領域Ａ内とすることが好ましく、第１及び第２の時刻をともに時間領域Ａ内とすることがより好ましい。測定時刻をこれらの時間領域とすることで、より診断の精度を高めることができる。

【0106】

遅延発光量を測定する時刻としては、急性ストレスを反映した活力指標に基づいて活力診断を行う場合には、上記ｘ及びｙを励起光照射後０．２〜１００秒の時間領域にあるものとすることができ、例えば０．８〜２０秒の時間領域にあるものとすることができる。ｘ及びｙは、励起光照射後０．８〜５秒の時間領域にあることが好ましい。慢性ストレスを反映した活力指標に基づいて活力診断を行う場合には、上記ｘ及びｙが励起光照射後１０〜３００秒の時間領域にあることが好ましい。測定時刻を上記時間領域の範囲内とすることで、より診断の精度を高めることができる。

【0107】

第３実施形態に係る活力診断方法においては、遅延発光量の測定の具体的な方法は、上述のとおり測定する時刻を調整する他は、第１又は第２実施形態に係る活力診断方法における測定方法と同様のものとすることができる。

【0108】

第３実施形態に係る活力診断方法では、上記得られたＤ_ｘ１及びＤ_ｘ２の２つの遅延発光量データを用いて、それらを除算、減算又は正規化差分型演算を行うことにより、演算値を指標値として得る。各演算方法を示す計算式は下記式（１）、（２）又は（３）のとおりである。

【0109】

Ｏ＝Ｄ_ｘ１／Ｄ_ｘ２・・（１）
Ｏ＝Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２・・（２）
Ｏ＝（Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２）／（Ｄ_ｘ１＋Ｄ_ｘ２）・・（３）
［式（１）、（２）及び（３）中、Ｄ_ｘ１は励起光照射後ｘ秒の遅延発光量データを示し、Ｄ_ｘ２は励起光照射後ｙ秒の遅延発光量データを示し、Ｏは演算値を示す。］

【0110】

診断対象とする植物は個体単独であってもよく、植物群中の複数の植物であってもよい。

【0111】

上記各式によって得られる演算値は、同一の植物個体について２つの異なる時刻において測定された遅延発光量データ間の関係を示しており、当該植物の遅延発光量の、特定の時間領域における減衰速度又は減衰量を示すものである。このように、元となる遅延発光量のデータから演算値を得る過程で、ノイズによる測定値のばらつき、用いる装置間の測定感度の差、出力値の絶対誤差等の問題を軽減することができる。そのため、必ずしも複数の植物における相対評価を行う必要がなく、植物を個体単独で診断することが可能であり、多数のサンプルのデータを収集する手間を必ずしも要しない。

【0112】

（第４実施形態、遅延発光量のデータを得るステップ、指標値を得るステップ）
本発明の第４実施形態に係る活力診断方法では、所定の遅延発光量のデータを得るステップにおいて、診断対象とする植物について、予め設定した時間領域中の複数の点における葉の遅延発光量を測定する。

【0113】

遅延発光量を測定する時間領域は、励起光照射後、遅延発光を測定できる時であればいずれの時間領域であってもよい。例えば、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域（時間領域Ａ）内の一部の時間領域としてもよく、時間領域Ａ経過後の一部の時間領域としてもよく、時間領域Ａから時間領域Ａ経過後にまたがる時間領域としてもよい。したがって、遅延発光を測定する時間領域を選択するために、時間領域Ａを特定する必要はない。時間領域Ａが特定されており、かつ急性ストレスを反映した活力指標に基づいて活力診断を行う場合には、時間領域Ａ内の一部の時間領域、又は時間領域Ａから時間領域Ａ経過後にまたがる時間領域とすることが好ましく、時間領域Ａ内の一部の時間領域とすることがより好ましい。測定する時間をこれらの時間領域とすることで、より診断の精度を高めることができる。

【0114】

遅延発光量を測定する時間領域は、急性ストレスを反映した活力指標に基づいて活力診断を行う場合には、励起光照射後０．１〜１００秒の範囲内に含まれる時間領域とすることができ、例えば０．８〜２０秒の範囲内に含まれる時間領域とすることができる。遅延発光量を測定する時間領域は、励起光照射後０．７〜５秒の範囲内に含まれる時間領域とすることが好ましい。慢性ストレスを反映した活力指標に基づいて活力診断を行う場合には、遅延発光量を測定する時間領域は、励起光照射後１０〜３００秒の時間領域にあることが好ましい。測定する時間領域を上記範囲内とすることで、より診断の精度を高めることができる。

【0115】

第４実施形態に係る活力診断方法においては、遅延発光量の測定の具体的な方法は、上述のとおり測定する時間領域を調整する他は、第１又は第２実施形態に係る活力診断方法における測定方法と同様のものとすることができる。

【0116】

第４実施形態に係る活力診断方法では、指標値を得るステップにおいて、得られた複数の遅延発光量データを使用し、励起光照射後の経過時間Ｘと、それに対応する遅延発光量Ｙとの関係を、曲線の近似式で近似し、近似式中の定数からなる群から選択される少なくとも１つの値を係数値として得るステップとすることができる。

【0117】

上記係数値は、例えば、下記式（４）、（５）及び（６）中の定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びλからなる群から選ばれる１つ以上の値とすることができる。
Ｙ＝ａ・ｂ^Ｘ・・（４）
Ｙ＝ａ・ｅ^{（−λ・Ｘ）} ・・（５）
Ｙ＝ｃ＋ｄ・Ｘ＋ｅ・Ｘ^２・・（６）
［式（４）、（５）及び（６）中、Ｘ及びＹは、予め設定した時間領域における励起光照射後の経過時間Ｘと、それに対応する遅延発光量Ｙである。］

【0118】

データを上記近似式に近似して係数値を得る方法としては、例えば統計ソフトウェアＲのｇｌｍ関数を用いることができる。

【0119】

診断対象とする植物は個体単独であってもよく、植物群中の複数の植物であってもよい。

【0120】

上記近似式によって得られる係数値は、遅延発光量の一定時間内の減衰の特徴を表すものである。このように、元となる遅延発光量のデータから係数値を得る過程で、ノイズによる測定値のばらつき、用いる装置間の測定感度の差、出力値の絶対誤差等の問題を軽減することができる。よって、必ずしも複数の植物における相対評価を行う必要がなく、植物を個体単独で診断することが可能であり、多数のサンプルのデータを収集する手間を必ずしも要しない。

【0121】

第３及び第４実施形態に係る活力診断方法では、指標値として得られた上記演算値又は係数値を、所定の閾値と比較することによって、植物の活力を診断する。

【0122】

所定の閾値としては、例えば、上限閾値、下限閾値又はこれらの組み合わせを設定することができる。閾値と比較して診断する方法は、遅延発光量自体の代わりに遅延発光量データを用いて得られた演算値又は係数値を用いる以外は、上記第１又は第２実施形態に係る診断方法と同様に行うことができる。すなわち、例えば、予め設定した上限閾値以上の演算値又は係数値を持つ個体を、生育良好又は生育不良な個体として識別し、診断又は選抜することができ、予め設定した下限閾値以下の演算値又は係数値を持つ個体を、生育良好又は生育不良な個体として識別し、診断又は選抜することができる。生育良好な個体として識別するか、生育不良な個体として識別するかは、木部圧ポテンシャル、頂枝成長量等の活力指標と、その演算値又は係数値（指標値）とが正の相関を有するか、負の相関を有するかによって異なる。正の相関を有する場合には、指標値が高い程、より生育が良好であることを示し、負の相関を有する場合には、指標値が高い程、より生育が不良であることを示す。

【0123】

指標値に基づいて、植物個体を識別し、診断又は選抜する際には、これに限定されるものではないが、上記第１又は第２実施形態に係る診断方法と同様に、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の方法を用いることができる。

【0124】

上記閾値を設定する方法としては、例えば、ある植物群について遅延発光量データとともに木部圧ポテンシャル、頂枝成長量等の植物の活力指標を予め測定しておき、遅延発光量データを用いて各指標値を算出した上で、上記活力指標と指標値との相関を調べ、所望の活力を有する又は有さないレベルの指標値を算出することによって、設定することができる。

【0125】

植物の活力はストレスの影響を受けて低下する。ストレスとしては、渇水、高温、凍結、貧栄養、微量元素欠乏、塩類障害、病虫害等が挙げられる。第３及び第４実施形態に係る診断方法では、上記活力が、急性ストレスの影響を反映したものであってもよく、慢性ストレスの影響を反映したものであってもよい。

【0126】

上記第３又は第４実施形態に係る活力診断方法は、急性ストレスの影響を反映した活力指標を用いる場合には、植物の葉のクロロフィル量を測定し、クロロフィル量データを得るステップと、得られた遅延発光量のデータを所定の面積あたりのクロロフィル量で補正して補正遅延発光量のデータを算出するステップと、を更に含んでいてもよい。補正遅延発光量のデータを算出する場合、演算値又は係数値を得るステップにおいて、遅延発光量のデータに代えて補正遅延発光量のデータを使用することが好ましい。

【0127】

本発明に係る活力診断方法において、上記各実施形態のいずれの方法により活力診断を行うかは、対象植物の種類、活力指標の種類等に応じて、適宜設定することができる。また、例えば、対象植物について、上記各実施形態に係る方法の複数又は全部を予め実施し、活力指標と相関の高い方法を選択してもよい。具体的な例として、活力指標を木部圧ポテンシャル（水ポテンシャル）とした場合、クスノキ、ヤブツバキ、ヤマボウシ、ヤマザクラ、トマトでは、第３実施形態に係る方法（特に、減算型の演算値（式（２））を指標値とする方法）が最も相関が高く、ソメイヨシノでは、第１実施形態に係る方法（木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域における遅延発光量のデータを指標とする方法）が最も相関が高い。

【0128】

〔計測システム〕
本実施形態に係る植物の活力を診断するための計測システム（以下、単に「計測システム」ともいう。）は、暗処理具と、計測装置と、を少なくとも備える。暗処理具は、複数あることが好ましい。

【0129】

暗処理具は、開閉自在の開口部を有し、植物の葉の一部又は全体を遮光する。暗処理具は、植物の個葉を切除せず、個葉の一部又は全体に暗処理を施せるものであることが好ましい。開閉自在の開口部としては、例えば、シャッター機構であってもよい。

【0130】

図１３は、一実施形態に係る暗処理具を示す模式図である。図１４及び図１５は、図１３に示す暗処理具の使用方法を示す説明図である。

【0131】

図１３に示す暗処理具１００は、本体部２０と、軽量なシャッター機構から構成されるシャッター開口部１０とを有している。暗処理具１００は、本体部２０で個葉の一部又は全体を覆って遮光する。本体部２０は、遮光性の高い素材で形成されている。本体部２０を形成する素材としては、例えば、樹脂板や軽量な金属の薄板、紙製や木製の板、アルミホイルが挙げられる。これらは外光を通さないように黒色に塗装されていると更によい。さらに、本体部２０の葉を挟む内面の全域、又は葉の計測部位に相当するシャッター開口部１０の周辺は、遮光性を有しながら、柔軟であり、植物表面との密着性を高め、かつ植物を損傷しない素材を使用することが好ましい。これには、例えば発泡ウレタンやゴム素材を使用したり、さらに同様の素材のパッキンを計測部位を取り巻くように配置したり、そのパッキンをヒダ状に多重にしたり、さらに、同様の素材で迷路状の構造を作り遮光性を高めたりすることで実現できる。

【0132】

図１４に示すように、暗処理具１００は、本体部２０を折り畳んで個葉の全部（図１４（ａ））又は一部（図１４（ｂ））を覆うように用いられる。本体部２０を折り畳んだ後、本体部２０の端部２１を折り返して固定してもよい。このとき、シャッター開口部１０が個葉の計測部位に位置するようにする。計測システムは、必要に応じて、計測対象である個葉及びその周辺の葉、枝等を覆うことによって遮光する遮光手段（図示せず）をさらに備えていてもよい。遮光手段を備えていることによって、例えば、外光の強い屋外で計測する場合に、計測対象の個葉周辺の光の強さを室内程度まで下げることができる。遮光手段は、例えば、暗幕、黒色の袋などの遮光性のある袋であってもよい。

【0133】

図１５に示すように、暗処理具１００を樹木の個葉に保持するために、枝や幹にまきつけるための治具３０及び３１（図１５（ａ）及び（ｂ））、又は地面に固定する治具３０及び３２（図１５（ｂ）及び（ｃ））を更に備えていてもよい。

【0134】

暗処理具１００で個葉を遮光し、暗処理（例えば、３００秒間）を行った後、計測装置の集光部とシャッター開口部１０とを接続して、遅延発光の計測を行う。計測装置とは別に暗処理具１００は複数個用意してあるのが好ましい。これにより、計測装置で遅延発光を計測している間に、次の測定対象となる個葉の暗処理を行うことができ、ある個葉における計測が終了して直ぐに次の個葉の計測を開始することができるため、計測時間の大幅な短縮が可能となる。

【0135】

計測装置は、暗処理具の開口部に着脱可能な集光部、植物の葉に光を照射するための光源部、及び光源部が照射する光によって生じる植物の葉の遅延発光を検出する遅延発光検出部を有する。集光部と遅延発光検出部は一体でもよいし、以下に述べるように分離していてもよい。

【0136】

図１６は、一実施形態に係る計測システムの使用方法を示す説明図である。図１７は、一実施形態に係る計測装置を示す模式図である。図１８は、計測装置の複数の実施形態を示す模式図である。図１９は、一実施形態に係る計測装置を示す模式図である。

【0137】

図１６（ａ）に示す計測システムは、暗処理具１００と計測装置２００とを備える。計測装置２００は、集光部５０と、集光部５０に配置された光源部６０と、遅延発光検出部８０と、を有する。また、遅延発光検出部８０で測定されたデータを記録する記録部、測定データの処理を行う演算部、処理方法を入力する入力部及び光源部６０や遅延発光検出部８０等の動作を制御する制御部を有していてもよい。記録部、演算部、入力部及び制御部は、例えば、これらの機能を備えるコンピューターを使用してもよい。コンピューターは、計測装置２００内に組み込まれていてもよいし、外部から接続されていてもよい。

【0138】

集光部５０は、暗処理具１００のシャッター開口部１０と接続できるようになっており、接続後は計測に影響のある光漏れが無く一体化した計測装置と見なすことができる（図１６（ｂ）参照）。集光部５０とシャッター開口部１０を接続し、シャッターを開けることにより計測可能な状態となる。このとき、シャッターは計測者が手動で開けてもよいし、又は接続されることにより自動的にシャッターが開く機構を備えていてもよい（図１６（ｃ）及び図１６（ｄ）参照）。シャッターが開いた状態では、葉の所定の形状、面積のみを露出させるようになっている。

【0139】

集光部５０は、遅延発光を発生させるための励起光源（光源部６０）を備えている。光源部６０は、複数の波長が照射可能な単一又は複数の光源から構成されている。すなわち、ハロゲンランプのように多波長の光源やそれに波長選択フィルターを組み合わせたもの、また異なるピーク波長のＬＥＤの集合体などである。

【0140】

光源部６０は、個葉に所定の波長の光を照射するものであって、その波長は、４００ｎｍ〜１０００ｎｍである。ここで、光源部６０は、単色光源であっても、複数の光源を組み合せた光源であってもよい。光源部６０の発光は、所定時間連続してもよいし、任意のパターンでパルス点灯させてもよい。同一又は異なる波長特性を有する複数の光源を順番に発光させたり、複数の光源を同時に発光させたりしてもよい。また、光源の残光をカットするため、光源の点灯及び消灯と同期して開閉するシャッターを組み合わせてもよい。

【0141】

図１８及び図１９に示すように、光源部６０から照射された光により葉が励起され、葉から発生した遅延発光は遅延発光検出部８０に配置された光検出器８５へと導かれる。この際に遅延発光を光検出器８５へ効率よく届けるように、集光用のレンズ５５を備えたり、さらに遅延発光を長距離中継できる光ファイバーやリレー光学系７０を使用することができる。遅延発光を長距離中継できる光ファイバーやリレー光学系７０を採用することにより、集光部５０と遅延発光検出部８０を分離することが可能となり、集光部５０が小型・軽量化され、個葉に取付けられた暗処理具１００と連結して計測する作業をより効率よく実施することができる。

【0142】

遅延発光検出部８０に配置される光検出器８５には、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオード、シリコンフォトダイオード等を用いることができる。光検出器８５の前には、励起光の入射を防ぐためのシャッター８１を配置してもよい（図１８（ａ）及び（ｂ）参照）。また、光検出器８５が励起光照射時に受光しないように制御する事によりシャッターを省略することが可能である（図１８（ｃ）参照）。

【0143】

光検出器８５の前に更に集光レンズ８２を配置して集光効率を高めることもできる（図１８（ａ）参照）。集光レンズ８２を配置すると、光ファイバーやリレー光学系７０を使用した場合に有効である。

【0144】

図１９に示すように、遅延発光検出部８０は、計測時の情報を表示するための表示部８３や、計測装置を操作するためのボタンなどによる入力部８４を有していてもよい（図１９（ａ）参照）。計測装置は持ち運び可能なように小型、軽量であれば計測者が装着して、移動しながら計測を行うことができる。そのために、集光部や検出部には装着用のベルトやストラップを取付けてもよい（図１９（ｂ）参照）。

【0145】

計測装置は、例えば、信頼精度高く識別可能な数のデータが収集されるまでは、データが足りないことをメッセージで出力する機構を有していてもよい。

【0146】

計測装置は、上記構成に加え、光源部が照射する光によって生じる上記植物の葉のクロロフィル量を反映する光を検出する光検出部、並びに遅延発光検出部によって検出した遅延発光に対応する遅延発光量のデータ、及び光検出部によって検出したクロロフィル量を反映する光に対応するクロロフィル量データを記録する記録部を更に有していてもよい。また、これら光検出部及び記録部は、計測装置とは独立の装置であってもよい。

【0147】

上記のような複数の葉を予め暗処理できる暗処理具と、持ち運び可能な小型、軽量な計測装置により、植物の個葉を切除することなく短時間での遅延発光計測が可能になり、切除することにより誤差が生じる問題を解決することができる。

【0148】

（活力診断システム）
活力診断システム３００の構成について説明する。図２０は活力診断システム３００のハードウェア的構成を示す概要図であり、図２１は活力診断システム３００の機能的構成を示す概要図である。

【0149】

図２０に示すように、活力診断システム３００は、物理的には、ＣＰＵ等の演算処理装置３１１、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の主記憶装置３１２、キーボード及びマウス等の入力デバイス３１３、ディスプレイ等の出力デバイス３１４、例えば無線機能を備えたスマートフォンなどのポータブルデバイスや、ＵＳＢ接続しているコンピューターとの間でデータの送受信を行うためのネットワークカード等の通信モジュール３１５、ハードディスク等の補助記憶装置３１６などを含む通常のコンピューターとして構成される。後述する活力診断装置の各機能は、演算処理装置３１１、主記憶装置３１２等のハードウェア上に、所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、演算処理装置３１１の制御の下で入力デバイス３１３、出力デバイス３１４、通信モジュール３１５を動作させるとともに、主記憶装置３１２や補助記憶装置３１６におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

【0150】

図２１に示すように、活力診断システム３００は、機能的構成要素として、取得手段３０１、演算手段３０２、診断手段３０３及び表示手段３０４を備える。

【0151】

取得手段３０１は、植物の葉の遅延発光量データを取得するものである。演算手段３０２は、取得した遅延発光量データを処理して指標値を算出するものである。診断手段３０３は、得られた指標値と所定の閾値とを比較することによって植物の活力を診断するものである。表示手段３０４は、得られた診断結果をユーザーに提示するものである。

【0152】

演算手段３０２は、下記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）からなる群から選ばれる１つ以上の演算方法によって得られる値を指標値として算出する。
（Ａ）励起光照射後予め設定された一定時間経過後における遅延発光量データを指標値とする方法
（Ｂ）下記式（１）、（２）又は（３）で表される値を指標値とする方法
Ｄ_ｘ１／Ｄ_ｘ２・・（１）
Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２・・（２）
（Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２）／（Ｄ_ｘ１＋Ｄ_ｘ２）・・（３）
［式（１）、（２）及び（３）中、Ｄ_ｘ１は励起光照射後ｘ秒の遅延発光量を示し、Ｄ_ｘ２は励起光照射後ｙ秒の遅延発光量を示す。ただし、ｘ及びｙは正の実数であり、かつｘ≠ｙである。］
（Ｃ）励起光照射後の経過時間Ｘと、それに対応する遅延発光量Ｙとの関係を近似した曲線の近似式中の定数からなる群から選択される少なくとも１つの値を指標値とする方法

【0153】

（Ｃ）における指標値は、例えば、下記式（４）、（５）及び（６）中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びλからなる群から選ばれる１つ以上の値とすることができる。
Ｙ＝ａ・ｂ^Ｘ・・（４）
Ｙ＝ａ・ｅ^{（−λ・Ｘ）} ・・（５）
Ｙ＝ｃ＋ｄ・Ｘ＋ｅ・Ｘ^２・・（６）
［式（４）、（５）及び（６）中、Ｘ及びＹは、予め設定した時間領域における励起光照射後の経過時間Ｘと、それに対応する遅延発光量Ｙである。］

【0154】

演算手段３０２は、上記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）からなる群から選ばれる任意の１つの演算方法を行うものとしてもよく、２つ以上の演算方法を行うものとしてもよい。

【0155】

診断手段３０３は、演算手段３０２によって得られた指標値と所定の閾値とを比較することにより植物の活力を診断する。指標値を閾値と比較するための処理方法として、例えば、上述の診断方法における（ｉ）〜（ｉｉｉ）の方法を用いることができる。

【0156】

診断手段３０３において用いられる所定の閾値は、予め設定されたものであってもよい。予め設定される閾値は、植物種、植物の生育地域等の条件によって異なるものとしてもよく、これらの複数の閾値が設定されていてもよい。診断対象とする植物の種類や生育地域等の条件によって最もふさわしい閾値を診断時に選択することもできる。

【0157】

活力診断システム３００は、入力手段を更に有していてもよい（図示せず）。入力手段は、植物の活力指標を入力するものである。植物の活力指標は、例えば、頂枝成長量、木部圧ポテンシャル、専門家による活力評価ランクとすることができ、その他の生育指標であってもよい。急性ストレスの評価を目的とする場合、活力指標としては、水ポテンシャル（木部圧ポテンシャル）であることが好ましい。また、慢性ストレスの評価を目的とする場合、活力指標としては枝成長量、幹成長量又は専門家による活力評価ランクであることが好ましい。枝成長量としては例えば当年の頂枝の枝成長量を用いることができる。活力指標として複数種を用いてもよい。活力診断システム３００が入力手段を有する場合、演算手段３０２は、更に上記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）からなる群から選ばれる２つ以上の演算方法により算出された指標値と、入力された活力指標との相関関係数を算出し、最も高い相関係数を示す演算方法を決定するものであってもよい。表示手段３０４は、決定された演算方法をユーザーに提示することができる。

【0158】

演算手段３０２は、上記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の全ての演算方法により指標値を算出することが好ましい。最も相関係数の高い最適な演算方法は、診断対象の植物の種類や生育地域等の条件ごとに決定することもできる。診断対象とする植物の最適な演算方法を一度決定した後は、ユーザーは、その後の診断時に当該方法を利用して植物の活力診断を行うことができる。また、植物の活力指標の種類、植物の種類、植物の生育地域等の条件によって、ユーザーが閾値を診断時に決定することもできる。一度閾値を決定した後は、当該閾値をその後の診断において所定の閾値として用いることもできる。

【0159】

活力診断システム３００は、更に上述の計測システムを有していてもよい。この場合、活力診断システム３００は、更にデータ転送手段を備えるものであってもよい。データ転送手段は、計測システムにより得られた遅延発光量データを出力し、当該遅延発光量データを取得手段３０１に入力するものである。また、計測システムが、クロロフィル量データを記録する上記記録部を更に有するものであってもよい。この場合、演算手段３０２は、遅延発光量データを所定の面積当たりのクロロフィル量で補正することにより補正遅延発光量データを算出し、当該補正遅延発光量データを遅延発光量データに代えて使用することができる。

【0160】

本発明は、以下の実施形態とすることもできる。

【0161】

〔活力診断に基づく植物の選抜法〕
本実施形態に係る活力診断に基づく植物の選抜法（以下、単に「選抜法」ともいう。）は、（ａ）所定の遅延発光量のデータを得るステップと、（ｂ）得られた複数のデータを処理し、生育良好又は生育不良な個体を選抜するステップと、を含む。

【0162】

（ａ）所定の遅延発光量のデータを取得するステップでは、選抜対象とする植物群の各植物について葉の遅延発光を測定し、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域における遅延発光量のデータを得る。

【0163】

選抜対象とする植物群としては、例えば、ある地域に生育している植物群、所定の間隔で植えられた街路樹群等の一定の生育環境で生育している同種の植物群が挙げられる。

【0164】

ステップ（ａ）において取得する遅延発光量のデータは、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域（以下、「時間領域Ａ」ともいう。）におけるものである。例えば、図１に示すように、木部圧ポテンシャルを変化させてヤマザクラの葉の遅延発光パターンをみた場合、木部圧ポテンシャルを下げた場合に遅延発光量が増加する時間領域とは（Ａ）の領域である。この時間領域Ａは、植物の種類によって異なる。植物の種類に応じて、木部圧ポテンシャルを変化させることで、その植物に固有の時間領域Ａを決めることが可能である。また、ストレスを受けていることが明確なサンプル群と、適正な生育であると判断できるサンプル群についてあらかじめ計測した結果を参考に、より最適な時間領域Ａを設定することもできる。

【0165】

ステップ（ａ）において取得する遅延発光量のデータは、時間領域Ａにおいて取得されたものであればよく、例えば、時間領域Ａ内の特定の点（例えば、０．４秒）における遅延発光量のデータであってもよく、時間領域Ａ内の特定の時間の間（例えば、０．１秒〜２秒の間）に測定された遅延発光量の累積データであってもよい。

【0166】

ステップ（ａ）において取得する遅延発光量のデータは、葉の水ポテンシャルと遅延発光量との相関係数の絶対値が、葉の水ポテンシャルとクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値よりも大きくなる時間領域（以下、「時間領域Ｂ」ともいう。）におけるものであることが好ましい。例えば、図２に示すように、葉の水ポテンシャルと遅延発光量との相関係数の絶対値は、計測初期に極大値をとる。この極大値近辺の相関係数の絶対値は、実施例において後述するように、葉の水ポテンシャルとクロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）との相関係数の絶対値よりも大きくなる。クロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）は、常法に従って測定することができる。例えば、パルス変調クロロフィル蛍光測定装置（例えば、ＦｌｕｏｒＰｅｎ１００、ＰｈｏｔｏｎＳｙｓｔｅｍｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）によって測定することができる。Ｆｍは蛍光強度の最大値で、Ｆｏが蛍光強度の最小値、ＦｖはＦｍ−Ｆｏである。Ｆｖ／Ｆｍは光合成の最大収率を示し、高等植物では、最適条件で０．８０〜０．８３程度の値になることが一般的に知られている（園池公毅，光合成研究法（４章分光測定３部パルス変調蛍光），低温科学，第６７巻，２００８年，北海道大学低温科学研究所・日本光合成研究会共編，５０７頁参照）。

【0167】

【0168】

時間領域Ｂは、例えば、励起光の照射後０．０１秒〜５秒の時間領域としてもよい。時間領域Ｂにおける遅延発光量のデータとしては、例えば、時間領域Ｂ内の特定の点（例えば、０．４秒）における遅延発光量のデータであってもよく、時間領域Ｂ内の特定の時間の間（例えば、０．１秒〜５秒の間）に測定された遅延発光量の累積データであってもよい。時間領域Ｂは、励起光の照射後０．０５秒〜４秒の時間領域、０．１秒〜３秒の時間領域、０．１秒〜２秒の時間領域であってもよい。また、極大値をとる時間を中心とし、±１秒の時間領域とするのが好ましく、±０．５秒の時間領域とするのがより好ましく、±０．１秒の時間領域とするのが更に好ましい。

【0169】

遅延発光を測定する際、葉は植物から採取したものを用いてもよいし、植物に生えている葉を直接用いてもよい。

【0170】

遅延発光の測定における温度条件は、測定中一定であれば特に制限はないが、５〜３５℃が好ましく、２０〜３０℃がより好ましい。

【0171】

遅延発光の測定は、公知の装置及び方法、例えば、国際公開第２００５／０６２０２７号に記載の装置及び方法により、行うことができる。より具体的には、例えば、植物の葉に暗処理を施し、励起光を照射した後、暗黒条件下で上記植物の葉が発する微弱発光を測定する方法が挙げられる。

【0172】

上記植物の葉に暗処理を施す時間は、５〜１２００秒間が好ましく、１５０〜６００秒間がより好ましい。

【0173】

上記植物の葉に照射する励起光の波長は、２８０〜９００ｎｍが好ましく、４００〜７５０ｎｍがより好ましい。

【0174】

上記植物の葉に励起光を照射する時間は、０．１〜６０秒間が好ましく、０．５〜２０秒間がより好ましい。

【0175】

【0176】

（ｂ）得られた複数のデータを処理し、生育良好又は生育不良な個体を選抜するステップでは、得られた複数の遅延発光量のデータを処理し、予め設定された上限閾値以上の遅延発光量を示した植物を生育不良な個体として選抜するか、又は予め設定された下限閾値以下の遅延発光量を示した植物を生育良好な個体として選抜する。

【0177】

【0178】

【0179】

遅延発光量のデータを処理（分析）し、植物個体を選抜する方法の例として、これに限定されるものではないが、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の方法が挙げられる。

【0180】

（ｉ）順位付け
遅延発光量に基づいてデータに順位付けし、上位Ｘ％（例えば、遅延発光量が多い順に順位付けした場合の上位１０％）、又は下位Ｘ％（例えば、遅延発光量が多い順に順位付けした場合の下位１０％）の範囲にある個体を識別し、選抜する。例えば、遅延発光量が多い順に順位付けした場合、上位１０％を生育不良な個体として識別し選抜することができる。また、下位１０％を生育良好な個体として識別し選抜することができる。この場合の上限閾値及び下限閾値は、それぞれ上位１０％及び下位１０％である。この方法では、必ず規定数のサンプルが選抜されるため、森林や農場において、決まった数の生育良好又は不良サンプルを識別する場合、例えば間伐、間引きの場合や、商品として生育良好な苗木、成木、作物を選抜したい場合に有効である。

【0181】

（ｉｉ）正規分布の利用
母集団においてデータが正規分布に従うことを仮定して、Ｙ％の予測区間（将来観察されるであろう標本値がどの範囲に収まるかを予測した範囲）を計算する。これまでの測定値がＹ％の予測区間に収まっていない場合、その個体を生育良好又は不良な個体として識別し、選抜する。例えば、Ｙ＝８０の時、両端の予測区間外はそれぞれ１０％となり、これまでの測定値が８０％の予測区間に収まっていない場合、そのサンプルを生育良好（上位１０％）又は不良（下位１０％）として識別し選抜することができる。

【0182】

【0183】

【0184】

（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の方法では、データのばらつきを見ながら生育良好及び不良を識別するため、計測したサンプル群によっては、生育良好又は不良として選抜される数が変化するが、データのばらつきから群の特徴を調べることができる。例えば、ある地域での植物の生育状態の特徴づけを併せて行いたい場合に有効である。

【0185】

上記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の方法は、いずれか二つ又は三つ全てを併用してもよい。併用した全ての方法において生育良好又は不良と識別された個体を選抜すれば、より顕著に生育良好又は不良な個体を選抜することが可能となる。

【0186】

植物の活力はストレスの影響を受けて低下するが、ストレスとしては、渇水、高温、凍結、貧栄養、微量元素欠乏、塩類障害、病虫害等が挙げられる。本実施形態に係る選抜法では、上記活力が渇水ストレスの影響を反映したものであることが好ましい。

【0187】

本実施形態に係る選抜法は、（ｃ）植物の葉のクロロフィル量を測定し、クロロフィル量データを得るステップと、（ｄ）ステップ（ａ）で得られた遅延発光量のデータを所定の面積あたりのクロロフィル量で補正して補正遅延発光量のデータを算出するステップと、を更に含んでいてもよい。ステップ（ｃ）及びステップ（ｄ）を含む場合、ステップ（ｂ）において、遅延発光量のデータに代えて補正遅延発光量のデータを使用することが好ましい。

【0188】

ステップ（ｃ）では、上記植物の葉のクロロフィル量を測定し、クロロフィル量データを取得する。

【0189】

クロロフィル量を測定する方法は公知の方法であれば特に制限はないが、特開２０１１−３８８７９号公報に記載の、上記植物の葉に光を照射して得られる反射光を利用した方法やＳＰＡＤ−５０２葉緑素計（コニカミノルタ社製）等の様な、上記植物の葉に光を照射して得られる透過光を利用した方法が好ましく用いられる。

【0190】

反射光又は透過光を利用してクロロフィル量を測定する場合、反射光や透過光の検出器に対する葉の露出面積は、所定の面積であることが好ましい。このようにすることで、ステップ（ｄ）がより簡便に行える。上記所定の面積は、特に制限はないが０．０６〜８０ｃｍ^２が好ましく、０．５〜１０ｃｍ^２がより好ましい。

【0191】

【0192】

【数2】

【0193】

【0194】

【0195】

図１３は、一実施形態に係る暗処理具を示す模式図である。図１４及び図１５は、図１３に示す暗処理具の使用方法を示す説明図である。

【0196】

図１３に示す暗処理具１００は、本体部２０と、軽量なシャッター機構から構成されるシャッター開口部１０とを有している。暗処理具１００は、本体部２０で個葉の一部又は全体を覆って遮光する。本体部２０は、遮光性の高い素材で形成されている。本体部２０を形成する素材としては、例えば、樹脂板や軽量な金属の薄板、紙製や木製の板が挙げられる。これらは外光を通さないように黒色に塗装されていると更によい。さらに、本体部２０の葉を挟む内面の全域、又は葉の計測部位に相当するシャッター開口部１０の周辺は、遮光性を有しながら、柔軟であり、植物表面との密着性を高め、かつ植物を損傷しない素材を使用することが好ましい。これには、例えば発泡ウレタンやゴム素材を使用したり、さらに同様の素材のパッキンを計測部位を取り巻くように配置したり、そのパッキンをヒダ状に多重にしたり、さらに、同様の素材で迷路状の構造を作り遮光性を高めたりすることで実現できる。

【0197】

図１４に示すように、暗処理具１００は、本体部２０を折り畳んで個葉の一部（図１４（ａ））又は全体（図１４（ｂ））を覆うように用いられる。本体部２０を折り畳んだ後、本体部２０の端部２１を折り返して固定してもよい。このとき、シャッター開口部１０が個葉の計測部位に位置するようにする。

【0198】

【0199】

【0200】

【0201】

【0202】

【0203】

【0204】

【0205】

【0206】

図１７及び図１８に示すように、光源部６０から照射された光により葉が励起され、葉から発生した遅延発光は遅延発光検出部８０に配置された光検出器８５へと導かれる。この際に遅延発光を光検出器８５へ効率よく届けるように、集光用のレンズ５５を備えたり、さらに遅延発光を長距離中継できる光ファイバーやリレー光学系７０を使用することができる。遅延発光を長距離中継できる光ファイバーやリレー光学系７０を採用することにより、集光部５０と遅延発光検出部８０を分離することが可能となり、集光部５０が小型・軽量化され、個葉に取付けられた暗処理具１００と連結して計測する作業をより効率よく実施することができる。

【0207】

【0208】

【0209】

図１９に示すように、遅延発光検出部８０は、計測時の情報を表示するための表示部８３や、計測装置を操作するためのボタンなどによる入力部８４を有していてもよい（図１９（ａ）参照）。計測装置は持ち運び可能なように小型、軽量であれば計測者が装着して、移動しながら計測を行うことが出来る。そのために、集光部や検出部には装着用のベルトやストラップを取付けてもよい（図１９（ｂ）参照）。

【0210】

【0211】

【0212】

上記のような複数の葉を予め暗処理できる暗処理具と、持ち運び可能な小型、軽量な計測装置により、植物の個葉を切除することなく短時間での遅延発光計測が可能になり、切除することにより個体差が生じる問題を解決することができる。

【実施例】

【0213】

以下、本発明について、実施例を挙げて更に詳細に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【0214】

実施例１：急性渇水ストレス負荷試験
〔個葉に対する急性渇水ストレス負荷試験方法〕
１日１回十分に潅水している対象植物の葉を採取し、湿潤暗黒条件で直ちに実験室に輸送し、次のプロトコールに従って測定を行った。まず、葉をプレッシャーチャンバー（大起理化社製、商品名：ＤＩＫ−７０００）に入れ、高圧窒素ガスにより自然状態の木部圧ポテンシャルを測定した。なお、浸透ポテンシャルは０に近いことから、木部圧ポテンシャルを水ポテンシャルとみなした。次に、葉を微弱発光測定装置（浜松ホトニクス社製、ＴＹＰＥ−６１００Ａ、マスク付きリーフアダプター）に入れ、３００秒間の暗処理を施し、１０秒間励起光（６８０ｎｍ、１０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）を照射した後、暗黒条件下で４００秒間微弱発光を測定した。この時、検出器に対して露出する葉の面積が直径７ｍｍの円形部分２個が、葉の中央の葉脈（主脈）を挟んで対称に露出するようにした。その後、クロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）、蒸散速度（ＥＴ）、葉緑素計値（ＳＰＡＤ）、分光反射率の測定を順次行った。なお、Ｆｖ／Ｆｍは、パルス変調クロロフィル蛍光測定装置（ＦｌｕｏｒＰｅｎ１００、ＰｈｏｔｏｎＳｙｓｔｅｍｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）で測定した。また、蒸散速度はポロメーターＡＰ４（Ｄｅｌｔａ−ＴＤｅｖｉｃｅｓ社製）で、葉緑素計値は葉緑素計ＳＰＡＤ−５０２（ミノルタ社製）で、分光反射率は分光反射計ＦｉｅｌｄＳｐｅｃＨａｎｄＨｅｌｄ及び専用リーフクリップ（ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＳｐｅｃｔｒａｌＤｅｖｉｃｅｓ社製）で測定した。同様に、プレッシャーチャンバーで木部圧ポテンシャルが−２．０ＭＰａ、−３．０ＭＰａになるまで脱水して、上記のプロトコールに従って測定を行った。１０個体から３枚ずつの合計３０枚測定を繰り返した。

【0215】

対象植物として、生育良好なヤマザクラ、ヤブツバキの野外植栽木と、クスノキ、ヤマザクラ、ソメイヨシノ、ヤマボウシ、トマトの鉢植え苗を用いた。ヤマザクラの野外植栽木は、他の対象植物（２０１２年実施）の前年の２０１１年に試験を行い、プレッシャーチャンバーでの−２．０ＭＰａの脱水はせず、−３．０ＭＰａの脱水のみ、合計６０枚測定を繰り返した（以下、「ヤマザクラ２０１１」と示す）。また、トマトは微弱発光の測定時間が１５０秒間で、プレッシャーチャンバーによる脱水は−１．５ＭＰａまで行い、１５個体から２枚又は３枚ずつの合計３２枚測定を繰り返した。

【0216】

〔鉢植え苗に対する急性渇水ストレス負荷試験方法〕
ヤマザクラの鉢植え苗を２８個体用意し、対照群１４個体については１日１回、自動潅水装置で朝４時頃潅水し、処理群１４個体については潅水を停止し、潅水停止から０，２，５，９日目に以下のように測定した。対照群、処理群の各個体から葉を採取し、葉をプレッシャーチャンバー（大起理化社製、商品名：ＤＩＫ−７０００）に入れ、高圧窒素ガスにより自然状態の木部圧ポテンシャルを測定した。微弱発光測定装置（浜松ホトニクス社製、ＴＹＰＥ−６１００Ａ、マスク付きリーフアダプター）に入れ、３００秒間の暗処理を施し、１０秒間励起光（６８０ｎｍ、１０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）を照射した後、暗黒条件下で４００秒間微弱発光を測定した。この時、検出器に対して露出する葉の面積が直径７ｍｍの円形部分２個が、葉の中央の葉脈（主脈）を挟んで対称に露出するようにした。その後、クロロフィル蛍光（Ｆｖ／Ｆｍ）、葉緑素計値（ＳＰＡＤ）、分光反射率の測定を順次行った。なお、これらの測定は、上記の装置、方法によって行った。対照群の内１個体は、測定時に葉にコナジラミ類の害が観察されたため、解析から除外したので、解析対象となったのは対象群１３個体、処理群１４個体の２７個体である。

【0217】

〔結果〕
（渇水ストレスによる遅延発光パターンの変化）
対象植物の葉に渇水ストレスを与えたストレス群は、渇水ストレスを与えていない対照群に対して、計測初期の時間領域で遅延発光量が増加した。図１に、一例として、ヤマザクラの葉における、対照群とストレス群（ストレス小：木部圧ポテンシャル−２．０ＭＰａ、ストレス大：木部圧ポテンシャル−３．０ＭＰａ）の遅延発光量の時間変化（「遅延発光パターン」ともいう。）を示す。計測初期の時間領域、例えば０．７秒後で、脱水により水ポテンシャルが下がったストレス群は、対照群に比べて遅延発光量が増加することがわかる。なお、渇水ストレスにより遅延発光パターンは変化し、対照群の遅延発光パターンとストレス群の遅延発光パターンが交わる点（クロスポイント）ができる。ストレス群では、クロスポイントより前の時間領域では、対照群に比べて遅延発光量が増加し、クロスポイントより後の時間領域では対照群に比べて遅延発光量は減少する。

【0218】

（遅延発光量と水ポテンシャルとの相関係数）
図２に計測時間毎の遅延発光量と水ポテンシャルとの相関係数を示す。図２中、縦軸は、対象植物の葉の各計測時間での遅延発光量と水ポテンシャルの相関係数（Ｐｅａｒｓｏｎ’ｓｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を示し、横軸は、計測時間を示す。計測値が飽和したデータについては、そのデータのみデータなしとして解析した。なお、ヤマザクラ２０１１は、対照群と、水ポテンシャル−３．０ＭＰａのストレス群について、計測時間毎の遅延発光量と水ポテンシャルの相関係数を示しており、比較のためヤマザクラＸも示した。ヤマザクラＸは、ヤマザクラのデータから水ポテンシャル−２．０ＭＰａのデータを除いたものである。図２から、全ての対象植物について、計測開始（励起光の照射終了直後）から０．１秒後〜２秒後で相関係数の絶対値が大きくなり、水ポテンシャルとの相関が強いことがわかる。

【0219】

各対象植物において、相関係数の絶対値が極大となる時間は、例えば、ヤマザクラでは１秒、クスノキでは０．４秒、ヤブツバキでは０．２秒、ソメイヨシノでは１．４秒、ヤマボウシでは０．５秒、トマトでは０．６秒である（図２参照）。

【0220】

次に、遅延発光量（ＤＦ）、ＳＰＡＤ値、ＳＰＡＤＩＮＤ、Ｆｖ／Ｆｍ又は蒸散速度（ＥＴ）と水ポテンシャルとの相関係数を表１に示す。ＳＰＡＤＩＮＤは、ストレス状態のＳＰＡＤを、同サンプルの対照群のＳＰＡＤに置き換えたデータである。

【0221】

【表1】

【0222】

表１では、遅延発光量と水ポテンシャルとの相関係数は、計測開始（励起光の照射終了直後）から０．３秒後又は０．７秒後の遅延発光量に対する値を用いた。遅延発光量の水ポテンシャルとの相関係数の絶対値は他の変数の水ポテンシャルとの相関係数に比べて大きく、水ポテンシャルとの相関が比較的強いことがわかる。特に光合成の活性状態を反映する一般的な指標として知られるＦｖ／Ｆｍより水ポテンシャルとの相関が強いことは、遅延発光量が植物の生育診断や光合成研究に有効であることを示している。

【0223】

（遅延発光量データからのサンプルの選抜）
上述の〔鉢植え苗に対する急性渇水ストレス負荷試験方法〕における対象植物の葉について、潅水停止から５日目のストレス群と対照群の計測開始（励起光の照射終了直後）から０．３秒後の遅延発光量の分布から、以下の３つの選抜法により、生育良好又は不良サンプルを識別した。

【0224】

方法１．順位による識別
遅延発光量が多い順にサンプルに順位をつけて、上位１０％及び下位１０％の範囲にあるサンプルを識別した。上位１０％が生育良好サンプル、下位１０％が生育不良サンプルである。

【0225】

方法２．正規分布を仮定した予測区間の計算による識別
母集団においてデータが正規分布に従うことを仮定して、８０％の予測区間を計算した。このとき、両端の予測区間外はそれぞれ１０％となる。測定値が８０％の予測区間に収まっていない場合、そのサンプルを生育良好（上位１０％）または不良（下位１０％）として識別した。

【0226】

方法３．ブートストラップ法による信頼区間の計算による識別
ブートストラップ法により、母集団の１０パーセンタイル値及び９０パーセンタイル値それぞれの９５％信頼区間を推定した。測定値が、１０パーセンタイル値の９５％信頼区間と９０パーセンタイル値の９５％信頼区間に挟まれる区間に収まっていない場合に、そのサンプルを生育良好（上位１０％）又は不良（下位１０％）として識別した。このとき、９５％信頼区間内にある個体について、下記方法３−１又は方法３−２により識別した。
方法３−１．１０パーセンタイル値（又は９０パーセンタイル値）の９５％信頼区間内にある個体も含んで生育良好・不良個体を識別した（図３参照）。
方法３−２．１０パーセンタイル値（又は９０パーセンタイル値）の９５％信頼区間内にある個体は含めずに生育良好・不良個体を識別した（図３参照）。

【0227】

上記の方法１、方法２及び方法３により、対象植物の葉について、計測開始（励起光の照射終了直後）から０．３秒後の遅延発光量の分布から、上位１０％及び下位１０％を識別し、それぞれ生育良好、不良と識別した結果を表２に示す。生育良好を○、不良を×、どちらにも識別されなかったサンプルを空欄で示した。方法１では、サンプル数に応じて決められた数の生育良好及び不良が識別された。方法２及び方法３では、サンプル群の遅延発光量の分布に応じて生育良好及び不良と識別されるサンプル数は異なった。方法３−１では生育良好及び不良の範囲が広めなので、対照群の中で生育不良と識別されたり、ストレス群の中で生育良好と識別されたものが見られた。識別される範囲はそれぞれの方法で異なるが、生育良好又は不良が顕著なサンプルは、全ての方法で共通して生育良好又は不良と識別される。

【表2】

【0228】

（演算値と水ポテンシャルとの相関係数）
２点の測定時刻の遅延発光量データを用いて得られる演算値と、水ポテンシャルとの相関を検討した。上記実施例１で得られた遅延発光量データを用いて、除算型、減算型又は正規化差分型の演算を行うことにより演算値を得、演算値と水ポテンシャルとの相関係数を算出した。図７及び図８は、実施例１において測定された遅延発光量データを用いて演算することにより得られた演算値と水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフである。グラフに示された値は鉢植えヤマザクラ以外の７つの植物データの平均値である。

【0229】

図７（ａ）に、測定時刻による、除算型演算、すなわち下記式（１）によって得られた演算値Ｏと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示す。各植物種について、最も高い相関係数が得られる測定時刻とその相関係数を表３に示す。
Ｏ＝Ｄ_ｘ１／Ｄ_ｘ２・・（１）

【0230】

【表3】

【0231】

図７（ｂ）に、測定時刻による、減算型演算、すなわち下記式（２）に示す計算によって得られた演算値Ｏと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示す。各植物種について、最も高い相関係数が得られる測定時刻とその相関係数を表４に示す。
Ｏ＝Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２・・（２）

【0232】

【表4】

【0233】

図８に、測定時刻による、正規化差分型演算、すなわち下記式（３）に示す計算によって得られた演算値Ｏと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示す。各植物種について、最も高い相関係数が得られる測定時刻とその相関係数を表５に示す。
Ｏ＝（Ｄ_ｘ１−Ｄ_ｘ２）／（Ｄ_ｘ１＋Ｄ_ｘ２）・・（３）

【0234】

【表5】

【0235】

従来技術であるクロロフィル蛍光のＦｖ／Ｆｍ値の、水ポテンシャルとの相関係数の絶対値（７つの植物データの平均値）は０．３５１であり、図中に太線で示されている。上記演算方法においては、いずれの方法であっても、クロロフィル蛍光のＦｖ／Ｆｍ値を指標として用いる場合よりも高い相関係数を示し得ることが分かった。

【0236】

１時刻の遅延発光量と水ポテンシャルとの相関係数を表６に示す。

【0237】

【表6】

【0238】

（係数値と水ポテンシャルとの相関係数）
一定時間の測定時刻Ｘにおける遅延発光量Ｙのデータについて、下記の近似式を得、近似式中の係数と水ポテンシャルとの相関係数を算出した。図９〜１２は、測定時刻による、各種係数値と水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示すグラフである。グラフに示された値は鉢植えヤマザクラ以外の７つの植物データの平均値である。

【0239】

図９（ａ）に、測定時刻による、式（４）で表される指数関数中の係数ａと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示す。各植物種について、最も高い相関係数が得られる測定時刻とその相関係数を表７に示す。
Ｙ＝ａ・ｂ^Ｘ・・（４）

【0240】

【表7】

【0241】

図９（ｂ）に、測定時刻による、式（４）で表される指数関数中の係数ｂと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示す。各植物種について、最も高い相関係数が得られる測定時刻とその相関係数を表８に示す。

【0242】

【表8】

【0243】

図１０に、測定時刻による、式（５）で表される指数関数中の係数λと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示す。各植物種について、最も高い相関係数が得られる測定時刻とその相関係数を表９に示す。
Ｙ＝ａ・ｅ^{（−λ・Ｘ）} ・・（５）

【0244】

【表9】

【0245】

図１１（ａ）に、測定時刻による、式（６）で表される２次関数中の係数ｃと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示す。各植物種について、最も高い相関係数が得られる測定時刻とその相関係数を表１０に示す。
Ｙ＝ｃ＋ｄ・Ｘ＋ｅ・Ｘ^２・・（６）

【0246】

【表10】

【0247】

図１１（ｂ）に、測定時刻による、式（６）で表される２次関数中の係数ｄと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示す。各植物種について、最も高い相関係数が得られる測定時刻とその相関係数を表１１に示す。

【0248】

【表11】

【0249】

図１２に、測定時刻による、式（６）で表される２次関数中の係数ｅと水ポテンシャルとの相関係数の絶対値を示す。各植物種について、最も高い相関係数が得られる測定時刻とその相関係数を表１２に示す。

【0250】

【表12】

【0251】

クスノキ、ヤブツバキ、ヤマボウシ、ヤマザクラ及びトマトの５種においては、上記演算方法のうち、減算型演算値が最も水ポテンシャル（急性ストレスを反映した活力指標）との相関が強く、活力診断の指標値として最も良好であった。ソメイヨシノは、第１の実施形態に係る診断方法である、時間領域Ａ内の１点の時刻の遅延発光量データを指標値とする方法が、最も水ポテンシャルとの相関が高かった。よって、診断システムにおいて、例えば、上記５種の植物の診断においては、最適な指標値を減算型の演算値とし、ソメイヨシノでは遅延発光量データとすることによって、より精度の高い診断を行うことができる。

【0252】

実施例２：フィールドでの計測（ヤマザクラ）
フィールド（野外）に生育するヤマザクラ（Ｃｅｒａｓｕｓｊａｍａｓａｋｕｒａｖａｒ．ｊａｍａｓａｋｕｒａ）の樹頂部の頂枝を採取し、傷つけないよう注意して計測場所まで運搬し、次のプロトコールに従って測定を行った。運搬された頂枝の枝成長量を測定し、その頂枝の葉の中で外見上代表的である葉２枚を選定し、その２枚を直ちに微弱発光を測定した。微弱発光の測定は、計測時間が３００秒である点を除き、その他の条件は実施例１と同一の条件で行った。ここでいう頂枝成長量は、その年の春先から計測時にかけての当年の枝の伸長量のことで、対象植物の生育状態を表す指標であり、慢性ストレスを反映した活力指標でもある。１０２個体の樹木から採取した計２０４枚の葉の内、頂枝成長量が短い下位１０％の群と頂枝成長量が長い上位１０％の群について、その頂枝成長量と計測開始（励起光の照射終了直後）から０〜５秒の間の（累積）遅延発光量を図４に示した。

【0253】

図４（ａ）は、上位１０％の群と下位１０％の群について、頂枝成長量と遅延発光量との関係を示すプロット図であり、図４（ｂ）は、頂枝成長量と補正遅延発光量（各遅延発光量を各クロロフィル量で除した値）との関係を示すプロット図である。クロロフィル量による補正なしでは、下位１０％と上位１０％に遅延発光量の違いはあまりないが、クロロフィル量による補正を行うことにより、下位１０％の一部で上位１０％に比べて遅延発光量が多くなった。

【0254】

実施例２において、励起光照射直後からの、頂枝成長量と遅延発光量との相関係数の経時的変化を図５に示す。相関係数は励起光照射後３０秒で最大の０．４８８となった。実施例２の結果から、励起光照射後数十秒後の遅延発光量は、より長期的な生育指標である頂枝成長量（慢性ストレスを反映した活力指標）と関連していると考えられる。

【0255】

実施例２の、上記と同じ１０２個体の樹木から採取した計２０４枚の葉の内、頂枝成長量が短い下位１０％の群と頂枝成長量が長い上位１０％の群について、その頂枝成長量と計測開始から３０秒の遅延発光量を図６に示した。

【0256】

図６（ａ）は、上位１０％の群と下位１０％の群について、頂枝成長量と遅延発光量との関係を示すプロット図であり、図６（ｂ）は、頂枝成長量と補正遅延発光量（各遅延発光量を各クロロフィル量で除した値）との関係を示すプロット図である。励起光照射後３０秒の遅延発光量では、クロロフィル量による補正なしでも、頂枝成長量が長い群（上位１０％）と頂枝成長量が短い群（下位１０％）のプロットは分離されていた。慢性ストレスの評価においては、クロロフィル量による補正の効果は特に見られなかった。

【符号の説明】

【0257】

１０…シャッター開口部、１５…シャッター、２０…本体部、２１…端部、３０，３１，３２…治具、５０…集光部、５５…レンズ、６０…光源部、７０…光ファイバー又はリレー光学系、８０…遅延発光検出部、８１…シャッター、８２…集光レンズ、８３…表示部、８４…入力部、８５…光検出器、１００…暗処理具、２００…計測装置、３００…活力診断システム。

【図1】