Producción de vegetales nutritivos en una fábrica de … · •Incrementa la sensibilidad a la...
51
Producción de vegetales nutritivos en una fábrica de plantas Hiroshi Shimizu Escuela de Postgrado de Agricultura, Universidad de Kyoto Traducido al español por: Eduardo Pittí – FCA – UP
Transcript of Producción de vegetales nutritivos en una fábrica de … · •Incrementa la sensibilidad a la...
Producción de vegetales nutritivosen una fábrica de plantas
Hiroshi ShimizuEscuela de Postgrado de Agricultura, Universidad de Kyoto
Traducido al español por: Eduardo Pittí – FCA – UP
Nú
me
roto
tal d
e f
ábri
cad
e p
lan
tas
Op
era
das
com
erc
ialm
en
tee
n J
apó
n
106125
165185
0
50
100
Fábrica de Plantas en Japón (2014)
Más de 200 fábricas de plantas son operadas comercialmente en Japón
250
200
150
21
2012
28
2013
33
2014
33
2015
FP híbrida FP luz artificial
Apariencia de fábrica de plantastipo bodega
Producción de lechugasfrondosas dentro de FP
1. 6 capas de camas de cultivo2. Estructura de dos pisos3. 21,000 lechugas por día
“Spread” (FP operada comercialmente)
Mirai
Panasonic
Efecto de la Calidad de la Luzen el Crecimiento de la Planta y
Biosíntesis de Componentes Nutricionales
7
Efecto de la Luz Azul en el Crecimiento de Lechuga (1)(Universidad de Tamagawa, Japón)
Efecto de la calidad de la luz en el peso húmedo de lechuga
(modificado de Oshima et al., 2011)8
Red FireLuz mezclada Roja y AzulPPF: 200mmol m-2 s-1
PP: 16 horasPeso húmedo
Efecto de la Luz Azul en el Crecimiento de Lechuga(2)(Universidad de Tamagawa, Japón)
Efecto de la calidad de la luz en el contenido de antocianinas y ácido ascórbico(modificado de Oshima et al., 2011) 9
Red FireComponentes funcionales
B0 suppress biosynthesis
PPF: 200mmol m-2 s-1
PP: 16 horas
Ácido ascórbicoAntocianinas
Efecto de la Luz Azul en el Crecimiento de Lechuga (3)(Instituto de Investigación Central de la Industria de Potencia Eléctrica [CRIEPI], Japón)
Efecto de luz azul en el contenido de ácido ascórbido en espinaca japonesa (Brassica rapa)(modificado de Kitazaki et al., 2011)
10
KomatsunaEspinacajaponesa
PPF: 200mmol m-2 s-1
PP: 24 horas8 diferentes fuentes de luzEspecíficamenterespuestas debajo de405 nm
Efecto de la Luz Azul en el Crecimiento de Lechuga (4)(CRIEPI, Japón)
Efecto de la calidad de la luz en el contenido de ácido clorogénico y ácido cicórico(modificado de Shoji et al., 2011)
Ácido clorogénico Ácido cicórico
11
RedfirePPF: 300mmol m-2 s-1
Efecto de la Luz Azul en el Crecimiento de Lechuga (5)(CRIEPI, Japón)
Efecto de la calidad de la luz en el total de polifenoles(modificado de Shoji et al., 2011)
Total de Polifenoles
12
RedfirePPF: 300mmol m-2 s-1
Festival de Ingeniería 2012
Lipoxigenasa （LOX)
Mejora de Resistencia a Enfermedades por la Luz Verde(Shikoku Research Institute Inc., Japón)
Resistencia a enfermedades↑ ← Ácido Jasmónico ← AOS, LOX（Biosíntesis con participación de genes）
Aleno óxido sintasa（AOS)
Azul Verde Amarillo
TratamientoNum.
1 hora 2 horas 3 horas
TratamientoNum.
Tratamientoinductor
AOS
rRNA
Nú
mer
od
e le
sio
nes
SHIKOKU RESEARCH INSTITUTE INC.
Efecto de Antracnosis
Fotoirradiación
Azul Rojo Amarillo
Mejora de Resistencia a Enfermedades por la Luz Verde(Shikoku Research Institute Inc., Japón)
VerdeTratamientoNúm.
TratamientoNúm. Azul Rojo Amarillo Verde
SHIKOKU RESEARCH INSTITUTE INC.
Mejora de Resistencia a Enfermedades por la Luz Verde(Shikoku Research Institute Inc., Japón)
Activación de la Función Inmune por Luz UV(Panasonic, Japón)
From Panasonic’s website
Activación de la Función Inmune por Luz UV(Panasonic, Japón)
Modificado del sitio web de Panasonic
Irradiación con luz deuna longitud de ondaespecífica.
Supresión de la incidencia demildiú polvoriento
Activación de la función immune por un estímulo moderado.
Activación
Activación de la Función Inmune por Luz UV(Panasonic, Japón)
Incidencia de Mildiúpolvoriento.
Casi no se observóMildiú polvoriento.
Modificado del sitio web de Panasonic
Parcela de control Parcela de Luz UV
Inci
den
cia
de
mild
iúp
olv
ori
ento
(%)
Modificado del sitio web de Panasonic
Activación de la Función Inmune por Luz UV(Panasonic, Japón)
Comparación de la incidencia de Mildiú polvoriento
Cultivar: Toyonoka
ControlLuz UV durante el díaLuz UV durante la noche
Abril 2 Abril 7 Abril 12 Abril 17 Abril 22 Abril 27 Mayo 2 Mayo 7
Nu
mb
er o
f le
sio
n
Intensity of UV-B (mW cm-2)
No irradiation
3 hours irradiation
10.5 hours irradiation
Rust disease of Chrysanthemum
MAFF Research Project
Irradiation of 10 (mW cm-2) UV-B
Whole night 5 hours after sunset
5 Hours before sunrise
non-irradiation
Nu
mb
er o
f ad
ult
inse
cts
(p
er 2
0 le
aves
)
Spider mite in CarnationMAFF Research Project
Gray mold disease in Cut Rose Arrow indicates a point of disease
No irradiation for 3 days
Continuous irradiation of UV-B for
3 days
12 hoursirradiati
on of UV-B
for 3 days
8 hoursirradiati
on of UV-B
for 3 days
8 hoursirradiation
of UV-B for 1 day
No irradiation for 3 days
/no infection
No irradiation for 3 days
Nu
mb
er o
f le
sio
n
MAFF Research Project
Efecto de la temperatura de la soluciónen la biosíntesis de componentes
Nutricionales
Mejora del Componente Nutricional por tratamientofrío en el área radicular (Universidad de Kyoto, Japón)
Ácido ascórbico Concentración del ion de nitrato
T.Fujiwara,et al., Hort. Res. 4:347-352.2005
Variaciones por temporada en el contenido de ácido ascórbicoy ácido nítrico en cultivo abierto de espinaca
Chiller(Sol.Temp. Cont)
Solution Tank
LED200 μmolm-2 s-1
pH : 6.0±0.2EC : 1.20±0.2 dSm-1
23℃/18℃ (D/N)
Air Temperature
LED
Plant material
Cultivar “Active”
Solution Controller
LED (Shibasaki, NE02-000089)
Materials and Methods
PPFD : 200 μmolm-2 s-1
Métodos y Materiales
Control Low Temperature
Low temp18℃
Control Low Temperature
Temperature (D/N) 23/18 ℃ 23/18 ℃
Photoperiod 14 h 14 h
Light Intensity（PPFD） 200 μmolm-2 s-1 200 μmolm-2 s-1
Solution Temperature 18 ℃ 4, (6, 10, 14) ℃
Duration (days)
28 0
26 2
24 4
23 5
22 6
21 7
Experimental Conditions
Temperature (oC)Durations at low temperature
0 2 4 5 6 7
4
6
10
14
Spinach plant roots were exposed to different low temperature conditions for the respective durations of 0, 2, 4, 5, 6 and 7 days.
24 conditions (n=5)
Effect of the duration of root area chilling at 4oC (A), 6oC (B), 10oC (C), and 14oC (D) on the ascorbic acid content of spinach.
Results
The chilling duration that first showed a significant change in ascorbic acid content was 4 days at 4oC, 5 days at 6oC, 6 days at 10oC, and 7 days at 14oC.
The arrows indicate the days that the ascorbic acid content increased significantly for the first time.
La gráfica 3D muestra el efecto de la temperatura de la solución y la duraciónen el contenido de ácido ascórbico
Resultados
Bajo todas las condiciones, la concentración del ion nitrato disminuyósignificativamente después de dos días de enfriamiento continuo.
Resultados
Efecto de la duración del enfriamiento del área de la raíz a 4oC (A), 6oC (B), 10oC (C),y 14oC (D) en la concentración del ion nitrato en espinaca.
Resultados
La gráfica 3D muestra el efecto de la temperatura de la solución y la duraciónen el contenido del ion nitrato
La duración de enfriamiento a la cual cambió significativamente el contenido desólidos solubles fue a los 4 días at 4oC, 5 días at 6oC, 6 días at 10oC y 7 días a 14oC.
ResultadosEfecto de la duración del enfriamiento del área de la raíz a 4oC (A), 6oC (B), 10oC
(C), y 14oC (D) en el Brix de la espinaca.
Resultados
La gráfica 3D muestra el efecto de la temperatura de la solución y la duraciónen el contenido de sólidos solubles
Resultados
Las gráficas 3D muestran el efecto de la temperatura de la solución y la duraciónen el contenido del ácido ascórbico y del contenido de sólidos solubles
Du
rati
on
of
roo
tar
ea
chill
ing
(day
)C
hill
ing
days
tosta
rtin
cre
asin
gin
co
nte
ntofA
sA
and
brix𝒍𝟏: 𝒚 = 𝟎.𝟐𝟖𝟖𝒙 + 𝟑.𝟎𝟓
0
y = 0.288x + 3.058
7
6
5
4
3
2
1
000
22
44
6 8 106 8 10
Temperatura de la solución (℃)
1212
1414
1616
La relación de la temperatura de la solución, duración de enfriamientoy la cantidad de cada componente
Solución de la temperature (oC)
La expresión relacional para la temperature de la solución, la duración del enfriamientodel área dela raíz y el contenido de ácido ascórbido y de contenido de sólidos solubles
𝑦 = 0.288𝑥 + 3.05
Resultados
Producción deMateria Prima para Medicina
con Cultivos Modificados Genéticamente
Producción de Materiales Útiles conCultivos Modificados Genéticamente
Instituto Nacional de Ciencia Industrial Avanzada y Tecnología (AIST)
有用物質生for （イヌインターフェロン）Interferon 産 dogÁrea de cultivoÁrea Farmacéutica
• Fresa modificada genéticamente• Produce 300 kg de frutos de fresa por año• Manufactura del medicamento veterinario
Interferon para un millón de perros.
http://nippon.com/ja/features/c00503/
ンフルエン ワクチン
http://innoplex.org/archives/6828
Papa modificada genéticamente puedeproducir una vacuna de administraciónoral para la influenza
Efecto del Componente de la Solución enla Biosíntesis de los Componentes
Nutricionales
Valor normal 3.5-5.0mEq/L
Valor anormal
Hypokalemia <3.5mEq/L
Hyperkalemia >5.5mEq/LmEq : mili equivalente(1 mEq for K = 39 mg )
Cuando el potasio es mayor a 6mEq / L, hay un riesgode paro cardíaco. La sobredosis de potasio por la dietaen una persona saludable es excretada.
Sin embargo, el contenido de potasio en la sangre depacientes de diálisis incrementa porque no puedenexcretar el potasio. Para pacientes de diálisis, el potasioes uno de los electrolitos a los que hay que prestarlemás atención.
Lechuga baja en PotasioDr. Vegetable Japan Co., Ltd.
Paciente de Diálisis
K
KK
Vegetal Nutritivo “Doctor Vegetable”
Lechuga de Cultivo regular
Lechuga deCultivo regular
De Dr. VegetableLechuga baja en
Potasio
El contenido de potasio fue
reducido86% comparado
al cultivo normal de lechuga.
/100g FW
Comparación del contenido de potasio
Producción de Suplementos DietéticosComponente Nutricional de Plantas
Chiro-inositol
Incremento de glucagón sintasa
Aceleración del metabolismo de glucosa
Mejora del nivel de glucosa
Pinitol
Anémona de tierra(Mesembryanthemum crystallinum)
Pinitol
• Incrementa la sensibilidad a la insulina
→ controla el nivel sanguíneo de glucosa• Efecto inhibitorio en la acumulación de
grasa.
100
50
0
mg/100g FW
200
150
Normalcultivation
Developedcultivation
mg/100g FW
4000
3000
2000
1000 rooibostea
0
drysoybean
ice plant
Pinitol de Mesembryanthemum crystallinum´ Advanced Agri. Co. ,Ltd., Japan
Las “células vejiga” son célulaspara aislar minerales como lassales. El efecto osmótico producecélulas vejiga que son brillantes.
Cultivado desarrollado
cosecha
secado y
extracción
proceso de molido
Proceso de ManufacturaAdvanced Agri. Co. ,Ltd., Japan
semillero
Pinitol＋Ácido Fólico de M. crystallinumKANSAI TEKKO Co. ,Ltd., Japan
Pinitol
Vitamin C Vitamin E
Vitamin B12
Folic AcidRooibos
Materia Prima proveniente de Fábricade Plantas para Cosméticos
Producción de Material Cosmético en FP
Producción en Fábrica de Plantas
• Seguro y sano
• Cosecha estable• Costo estable
Cultivo ensayo de manzanilla
Conclusiones
La Fábrica de Plantas es considerada a ser impulsada en el futuro comoun nuevo estilo de producción de vegetales.
La Fábrica de Plantas puede producir vegetales de alto valor añadido que noson posibles en cultivos a cielo abierto.
Sin embargo, el conocimiento sobre las condiciones de ambiente ópticoes muy poco.
Actualmente, la producción de verduras de hoja solo tiene un sentido comer-cial. Es necesario incrementar las especies vegetales para las fábricas deplantas, y necesitamos promover enormemente el ahorro energético parapoder lograrlo.
La Fábrica de Plantas últimamente ha generado un mayor interés como elsistema de producción de materia prima para medicinas y cosméticos.
47
1.
2.
3.
4.
5.
¡Graciaspor su atención!
