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Scientific Reports volume 13、記事番号: 1976 (2023) この記事を引用

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私たちは、異なる波長の発光ダイオードに対する定常期の初期における大腸菌の生理学的およびトランスクリプトーム応答を調査しました。 大腸菌 O157:H7 の増殖と代謝変化を 465、520、および 625 nm の照射光の影響下で調べました。 465 nm の照明下では、520 nm および 625 nm の照明および非照明の対照と比較して、大腸菌 O157:H7 の増殖が大幅に遅延しました。 代謝変化は、トランスクリプトーム読み取りに基づいて、これらの照明条件下および非照明条件下で検査されました。 520 nm および 625 nm でのトランスクリプトーム応答は、いくつかのアップレギュレーションおよびダウンレギュレーション遺伝子を除いて、コントロールとほぼ同様のままでした。 炭水化物代謝トランスクリプトーム読み取りは、520 nm および 625 nm 照明および非照明対照と比較して、465 nm 照明下で大幅に下方制御され、指数関数期における唯一のエネルギー源としてのグルコースの枯渇を示しました。 fadレギュロン関連遺伝子などの脂肪酸分解は、465 nmの照明下で細胞内​​で上方制御され、定常期初期に新たな炭素エネルギー源として脂肪酸を使用するように細胞が移行していることが明らかになった。 大腸菌 O157:H7 細胞を 465 nm の照明光に曝露すると、hlyA、hlyB、hlyC、stx1A、stx2B、paa、bdm などの病原性因子遺伝子が下方制御されました。 465 nm 照明のストレス下では、ストレスと鞭毛運動関連遺伝子の発現が上方制御され、エネルギーの消費と細胞増殖の減少が引き起こされました。 また、酸化的リン酸化トランスクリプトームリードは、おそらく定常期初期の細胞増殖の減少に関与する可能性のある ROS の生成により、465 nm 照明下で上方制御されました。 これらの結果は、病原性大腸菌 O157:H7 が、この研究で使用された発光ダイオードの異なる波長に対して異なる反応を示すことを示しています。

クリーンで精密な制御環境での有機野菜の生産や、土地資源や環境要因との闘いを考慮し、人工発光ダイオードを用いた屋内植物生産が近年大きな注目を集めています1。 トマト、ジャガイモ、唐辛子、キャベツ、レタスなど、さまざまな種類の野菜が屋内工場で栽培されています1。 光、温度、湿度、空気、栄養は植物の成長にとって最も重要な要素です。 管理された環境下にある屋内植物工場は、従来の園芸と比較して生産の可能性が高く、利点があります。 気候変動が食料生産の大幅な損失に関与していることがすでに報告されている2,3。 さらに、自然災害を伴う気候変動は主要な農作物生産に悪影響を及ぼしており、中国東北部のトウモロコシ作物生産量は 1997 年から 2017 年にかけて半減しました4。これらの極端な気象変化は、深刻な食糧不足と 170 人の飢餓につながる可能性があると推定されています。 2080年までに100万人に達する5,6。

食糧不足に対処するには、植物の光合成に人工光を必要とする屋内植物生産が最良の代替アプローチと考えられています。 人工照明の中でも、発光ダイオード (LED) は、低圧水銀灯 (LPM) がないこと、小型、長寿命、非熱性、さらに栄養価を高めるために効率的に使用できることなど、いくつかの利点を備えた最良の選択肢であると考えられています。植物や野菜の微生物数を制御します7,8。 さまざまな波長の LED の効果は、野菜や果物に対する LED の影響を調査するために以前に研究されています。 660 nm LED などは、温州ミカンのカロテノイド (β-cry) の主な蓄積に効果的でした9。 さらに、エンドウ豆の苗に青色 (465 nm) と赤色 (625 nm) の LED を照射すると、クロロフィルと β-カロテンの含有量が増加しました 10。