2014 Fiscal Year Annual Research Report
フェムト秒レーザーを駆使した植物細胞の局所操作と刺激法の開発
| Project Area | Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses |
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| Project/Area Number |
22120010
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
細川 陽一郎 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 准教授 (20448088)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ﾌｪﾑﾄ秒ﾚｰｻﾞｰ / 植物細胞 / ﾚｰｻﾞｰﾏｲｸﾛﾀﾞｲｾｸｼｮﾝ / ﾚｰｻﾞｰ細胞操作 / ﾚｰｻﾞｰ衝撃波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
AFMとレーザーを用いた植物細胞組織の堅さの評価：これまでに、顕微鏡下でAFM探針をシロイヌナズナの根の先端に押し当て、フェムト秒レーザー衝撃力を作用させ、根の過渡的な振動応答を検出することに成功している。本年度はこの振動応答が微小植物試料の如何なる機械特性を意味しているかを明らかにすることを目的とし、ゴム製の多孔質ハニカムフィルムを用いて実験を行い、その振動挙動を検出することに成功した。
レーザー誘起衝撃力による植物個体からの抽出液の氷化誘導：シロイヌナズナやライムギからの抽出液を過冷却状態にし、そこにレーザー誘起衝撃力を作用させて氷結晶の発生を誘導し、氷結晶の成長過程を観察した。これらの抽出液からは純水中とは異なる６分岐以上の樹上結晶が発生し、その成長速度は純水中よりも遅かった。さらに低温に馴化させた試料の方がこの傾向が強く、また糖水溶液中でも同様の現象が観察された。これらの結果より、植物が低温馴化する際に糖の濃度を上昇させ、細胞間隙で氷結晶が発生した際に細胞への損傷を抑制させる機構が、凍結耐性の一つとして示唆された。本研究は、上村松生班（計画研究イ）との共同研究である。
フェムト秒レーザーによる植物細胞への遺伝子導入：昨年度、浸透圧調整した植物細胞に対してレーザーを集光照射することにより、植物細胞へGFP遺伝子を導入することに成功したと思われたが、細胞からの蛍光がGFPの発現によるものではなく、自家蛍光であることが分かった。動物細胞で実現しているレーザー遺伝子導入が植物で難しい理由として、細胞壁による遮蔽を考えられ、細胞壁を酵素処理により緩く変性させて、プラスミドと同程度の大きさ(> Mega Dalton)のDextranの導入をおこなった。その結果、導入が成功したと考えらえる結果が得られた。本研究は、長谷あきら班（計画研究ア）らとの共同研究である。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Physical interaction between peroxisomes and chloroplasts elucidated by in situ laser analysis2015
Author(s)
Kazusato Oikawa, Shigeru Matsunaga, Shoji Mano, Maki Kondo, Kenji Yamada, Makoto Hayashi, Takatoshi Kagawa, Akeo Kadota, Wataru Sakamoto, Shoichi Higashi, Masakatsu Watanabe, Toshiaki Mitsui, Akinori Shigemasa, Takanori Iino, Yoichiroh Hosokawa & Mikio Nishimura
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Journal Title
Nature Plants
Volume: 1
Pages: 15035
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Introduction of megadalton molecule into single plant cell and ice crystal formation of plant extract solution induced by femtosecond laser impulse2015
Author(s)
Daisuke Katagiri, Tatsuya Kono, Sayaka Sakaguchi, Shinya Ryutaro, Takanori Iino, Hitoshi Endo, Arata Yoneda, Taku Demura, Yu Yoshi Miki, Daisuke Takahashi, Yukio Kawamura, Akira Nagatani,ichiroh Hosokawa
Organizer
The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
Place of Presentation
AIST Tokyo Waterfront Annex（東京都江東区）
Year and Date
2015-03-13 – 2015-03-15
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[Presentation] Elucidation of Explosive Phenomena of Water Medium Induced by Femtosecond Laser Impulse and its Action to Micro-sized Plant Object2015
Author(s)
T. Yamakawa, A. Maruyama, A. Shigemasa, H. Uedan, T. Iino, K. Oikawa, S. Mano, K. Yamada, M. Nishimura, T. Murai, Y. Hosokawa
Organizer
The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
Place of Presentation
AIST Tokyo Waterfront Annex（東京都江東区）
Year and Date
2015-03-13 – 2015-03-15
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