日本主導：この研究は、筆頭著者・責任著者、または著者の主要所属が日本の研究機関である研究です。

掲載誌：Frontiers in Space Technologies

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

火星で作物を育てるには、地表を覆う砂や岩くず（レゴリス）を栽培用の土として使えるかが課題になります。研究チームは、火星の地表物質を模して作られた模擬土壌「MGS-1」に、加工を最小限にとどめた白クローバーの乾燥植物体を混ぜることが、作物の定着と生育の改善に役立つかを調べました。先行研究では、玄武岩質の模擬土壌でアルファルファを育て、その植物体を肥料としてカブやラディッシュ、レタスの栽培に使った例が報告されています。今回の研究は、植物由来の材料で模擬土壌を「生物的に整える」という考え方を、火星の模擬土壌で検証するものです。

何を、どのように調べたか

材料には、短期間で収穫できる日本の二十日大根の品種を使いました。根が出始めた種子を4種類の土に移し、室内の栽培テントでLED照明（16時間点灯・8時間消灯）のもと21日間育てました。土は、ピートを主体とした園芸用の土（比較の基準）、何も加えないMGS-1、重量で5%の白クローバー乾燥体を混ぜたMGS-1、そして以前に栽培で一度使ったMGS-1の4種類です。全体で168の植え付け単位を28トレイに分け、各土に7トレイを割り当てました。中心となる比較は、何も加えないMGS-1とクローバーを混ぜたMGS-1の間で行われ、再利用したMGS-1は栽培・乾燥・保管の履歴が異なるため、探索的な比較として扱われました。

植え付けから7日、14日、21日目に、地上に生きた緑の組織が見えるかを記録しました。21日目は収穫日にあたり、このときに各単位を生存か枯死かで最終判定しています。あわせて、生き残った株の草丈、葉の緑の濃さを示す相対クロロフィル値（SPAD値）、食べられる部分の重さ、そして食べられる部分に含まれる色素アントシアニンの濃度とトレイ当たりの総量を測りました。アントシアニンは、ストレスへの反応を探る指標として探索的に調べられました。

主な報告結果

21日目の最終生存率は、何も加えないMGS-1で9.5%だったのに対し、クローバーを混ぜたMGS-1では78.6%でした。再利用したMGS-1は26.2%、園芸用の土は95.2%です。何も加えないMGS-1では、7日目に90.5%の単位で生きた組織が見られたものの、14日目には35.7%に減り、多くの株が育ち続けられませんでした。一方、クローバーを混ぜたMGS-1は7日目76.2%、14日目78.6%とほぼ安定していました。論文によると、21日目に生存する見込み（オッズ）は、クローバーを混ぜたMGS-1が何も加えないMGS-1の約35倍で、園芸用の土との差は統計的に意味のある差とはなりませんでした。

生き残った株の草丈も、クローバーを混ぜたMGS-1が何も加えないMGS-1を、7日目で約2.2cm、14日目で約3.3cm、21日目で約4.2cm上回ったと推定されました。ただし21日目には、何も加えないMGS-1で草丈を測れる株が残っていたのは1トレイだけでした。21日目のクローバーを混ぜたMGS-1の平均草丈は4.55cmで、園芸用の土の6.04cmより低い値でした。

一方で、食べられる部分の重さは、クローバーを混ぜたMGS-1でも園芸用の土に比べて大幅に少ないままでした。葉の緑の濃さ（SPAD値）は、クローバーを混ぜたMGS-1が平均59.23で、園芸用の土（37.70）や再利用したMGS-1（43.12）より有意に高いという結果でした。

アントシアニンの濃度は、園芸用の土、クローバーを混ぜたMGS-1、再利用したMGS-1の順に高くなる傾向がありました。統計的に有意な差が出たのは、再利用したMGS-1と園芸用の土の間だけです。トレイ当たりのアントシアニン総量の中央値は、園芸用の土の2.667mgに対し、クローバーを混ぜたMGS-1は0.196mg、再利用したMGS-1は0.092mg、何も加えないMGS-1は0mgでした。MGS-1の土では、組織当たりの濃度が高くても、収穫量が少ないために総量は少なくなっていました。

この報告が示すこと

研究チームは、5%というわずかな量のクローバー乾燥体を混ぜるだけで、模擬土壌での栽培が「ほぼ全滅」から「多くの株が生き続ける」状態へ変わった点を重視しています。ただし、生き残ることと十分な収穫が得られることは別の問題でした。そのため著者らは、クローバーを混ぜたMGS-1を、通常の栽培用土の代わりになるものではなく「部分的に整えられた土」と位置づけています。そのうえで、レゴリスを土に変える過程は一度に完了するものではなく、まず作物が生き続けられる段階を経て、次に効率よく育つ段階へ進むという、段階的な考え方を示しました。また著者らは、宇宙での農業において、植物由来の材料を少量混ぜることが、扱いやすい最初の土づくりの手段になりうると述べています。

限界として、効果が生じた仕組みは特定されていません。土の化学的性質や水の保ち方、クローバーの栄養成分は測定されておらず、栄養の供給や保水性の変化などのうち何が効いたのかは分からないとされています。水やりの量も土の状態に合わせて調整されたため、水の扱いの違いを効果から切り分けることはできません。アントシアニンの結果は土によって植物の状態が異なることを示すものの、クローバーがストレスを和らげたことを単独で証明するものではないとされています。また、再利用したMGS-1との比較は、仮説を立てるための探索的な位置づけです。

原著論文の著者・所属：Gilbert Cauthorn（Blue Marble Space Institute; Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program; University of North Dakota Department of Space Studies）、Rafael Loureiro（Department of Biological Sciences, Winston-Salem University）、Kristen Miller（Department of Space Studies, The American Public University System）、Dennis Terry Trevino（Department of Space Studies, The American Public University System; University of North Dakota Department of Space Studies）、Keith Crisman（University of North Dakota Department of Space Studies）、Emi Chu（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Sui Ogawa（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Yuna Hashimoto（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Tomoka Nagao（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Soyo Yagami（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Siteng Lin（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Yuki Kento（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Sara Kitada（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Yumeka Yonehara（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Tsukiko Ohashi（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Mari Jensen（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Youja Shi（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Ayaka Nakagawa（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Ameena Matsuoka（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Kiyara Wickramasinghe（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Sumire Hiwasa（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Sakura Kagami（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）、Hinata Komoto（Osaka Prefecture Suito Kokusai Senior High School Astrobotany Research Program, Osaka, Japan）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Gilbert Cauthorn, Rafael Loureiro, Kristen Miller, et al. White-clover biomass amendment as a biological conditioning strategy for radish cultivation in Mars global regolith simulant. Frontiers in Space Technologies（出版社：Frontiers Media） 2026-11-13. DOI: 10.3389/frspt.2026.2013462. 原著ライセンス：CC BY.