垂直農法条件下におけるツボクサ（Centella asiatica）の生長とセンテロサイド生合成に対する光周期の最適化

なぜ光のスケジュールが治癒力のある薬草に重要なのか

ツボクサ（ゴツコラとも呼ばれる）は、創傷治癒や血行促進をうたったスキンクリームや伝統的な療法で広く知られています。需要の拡大に伴い、光、温度、水分を厳密に制御できる屋内でこの繊細な薬草を栽培する方法を農家や企業が模索しています。本研究はシンプルだが重要な問いを投げかけます：垂直型の屋内農場でツボクサを栽培する際、植物の生長、薬効成分、エネルギー効率の最適な組み合わせは、1日あたり何時間の光と暗闇が最適か、という点です。

横に広げるのではなく上に育てる

垂直農場では棚状に植物を配置し人工光の下で育てるため、都市部や厳しい気候でも年中収穫が可能です。しかし照明は成長の原動力であると同時に主要なコストでもあります。光が不足すれば植物は小さいまま、過剰なら電気代が跳ね上がり葉が損傷することもあります。研究者たちは白色LEDランプを同じ照度で4週間点灯し、日長だけを変えて四つの条件を比較しました：非常に長い日照（20時間光／4時間暗）、長い日照（16/8）、昼夜同数（12/12）、短日（8/16）。照度を一定にしたため、日長を変えることは植物が1日あたり受ける総光量も変わることを意味します。

異なる日長での生長トレードオフ

チームは植物の大きさ—地上部と根の生鮮重・乾燥重、葉の面積、葉数やランナー（匍匐茎）の数—を計測しました。一般に最も短い日長ではツボクサの生長は芳しくありませんでした：1日8時間の光条件では地上部、根、葉面積が最小でした。日長が延びるにつれて成長は改善しましたが、単純な直線的な増加ではありませんでした。地上部は12時間日で最も重く、16時間と20時間ではやや減少しており、一定点を超えて光を増やしても地上成長がさらに上がるわけではないことを示唆します。根はやや異なる挙動を示し、最も重かったのは20時間日でした。しかし16時間と20時間の条件では葉の暗化、葉縁の反り、葉先の枯死といったストレスの兆候が見られ、光投与量が健康な発達には過剰になりつつある警告を示しました。

薬効成分と天然の防御

ツボクサはセンテロサイド（マデカソシド、アジアチコシド、およびそれらに関連する酸類）や抗酸化作用を持つ他の天然化合物で価値づけられています。研究者たちは葉を採取して総フェノール、フラボノイド、抗酸化能、そして主要な4種のセンテロサイドを測定しました。総じて、日長が長くなるとフェノール、フラボノイド、抗酸化活性は上昇し、20時間日で最も高く、8時間日で最も低くなりました。センテロサイドの応答はより微妙でした。糖が結合した形（化粧品や製薬で好まれるマデカソシドとアジアチコシド）は日長が12～16時間に達すると高くなり、一方で酸型は短日（8時間）で最も多く見られました。このパターンは、中程度から長めの日長が植物の代謝を化粧品的に好ましい穏やかなサポニン系へと偏らせ、短日が別の経路枝を優勢にすることを示唆します。

生長と電気代のバランス

屋内栽培は電力で運営されるため、どの光スケジュールが単位光量・単位電力量あたりの生産物を最大にするかも評価しました。彼らは光利用効率（与えられた光量当たりの乾物質生産量）とエネルギー利用効率（電力と時間当たりの生物量）を算出しました。総バイオマスは一般に日長の延長とともに増える傾向がありましたが、全体のバランスが最も良かったのは12時間日でした。この設定では植物は元気に育ち、価値あるセンテロサイドを十分に生産し、非常に短日や非常に長日よりも光と電力を効率よく使いました。12時間を超えて光を長くすると一部の抗酸化指標はさらに上昇しましたが、可視的なストレスとエネルギー効率の低下を招きました。

将来の屋内薬草栽培への要点

垂直農場で高品質なツボクサを生産しようとする生産者に向けて、本研究は単純な目安を示します：白色LEDの中程度の照度下で、1日あたりおよそ12時間の光と12時間の暗闇を目標にすることです。この条件では植物は健全な大きさに達し、葉には求められるセンテロサイドが豊富に蓄積され、短日や極端に長い日と比べて電力をより効率的に使います。つまり、この治癒力のある薬草にとって、昼夜を均等に分けることが植物の健康、製品品質、エネルギー節約が調和する最適点となります。

引用: Yang, GS., Kang, IJ., Sim, HS. et al. Optimizing photoperiod for growth and centellosides biosynthesis in Centella asiatica under vertical farming conditions. Sci Rep 16, 14537 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44883-w

キーワード: 垂直農法, ツボクサ（Centella asiatica）, 光周期, 薬用植物, LED照明