植物システム制御の数理モデリング

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Integrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes
• Project/Area Number: 22119011
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 佐竹 暁子 北海道大学, 地球環境科学研究科(研究院), 准教授 (70506237)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 植物 / モデル化 / 生理学 / 遺伝子 / 環境

Outline of Annual Research Achievements

植物は，光のある昼に得られた同化産物の一部をデンプンという形で葉緑体内に貯め込み，夜にはそれをショ糖に分解し様々な器官へ分配することで昼夜を問わず成長を続けている．ショ糖は生命維持と成長に必要でありショ糖が短期間枯渇するだけで成長は停止する．このデンプン蓄積と分解の日周変化はほぼ線形であり，季節の進行によって生じる昼の長さの変化に関わらず夜明けには同じ量のデンプンが残るよう調節されている．これまで開発したデンプン代謝モデルの解析により，デンプンの日周変化にみられる線形性は，葉内のショ糖量をほぼ一定に保つホメオスタシスの結果として実現されることが明らかとなった．また，デンプン分解速度は夜明けにピークを持つ双曲線関数で与えられるときに，ショ糖量は昼夜問わずほぼ一定に維持され，デンプン変化の線形性が実現されることが予測された．さらに，このデンプン分解速度がショ糖量に応答した概日時計の位相変化によって制御されると考えると，多様な日長においてもショ糖量を枯渇させず成長し続けると予測された．本研究によって，ショ糖に応答して朝には概日時計の位相が前進し夜には後退するという実証データの意義を，ショ糖ホメオスタシスの見解から説明することが可能となる．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

植物の成長に必須なデンプン管理の数理モデルの解析や，ショ糖の篩部輸送モデルの開発を行い，論文とりまとめまでこぎつけた．

Strategy for Future Research Activity

これまでどおりにモデルの解析をすすめ，論文としてとりまとめる．