2014 Fiscal Year Research-status Report
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26520207
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
今村 寿子(滝川寿子) 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30523790)
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| Project Period (FY) |
2014-07-18 – 2017-03-31
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| Keywords | 数理モデル / 植物細胞壁 / 葉表皮細胞 / 形態形成 / 座屈 / 曲げ弾性 / シロイヌナズナ / 画像解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナの葉表皮細胞がジグソーパズル状に変形するメカニズムについて、数理モデルを用いた研究を行った。細胞成長に伴いlateral側の細胞壁が伸展し座屈する（力学的に折れ曲がる）ことにより、湾曲が生じる可能性を考えた。この仮説を表現するため、細胞を質点の集合としてモデル化し、細胞壁には曲げ弾性を仮定して、張りのある構造を保つものとした。質点を増加させることで細胞成長をシミュレートしたところ、次第に細胞壁の湾曲が起こり、自発的に細胞の突出と陥入が生じることを再現できた。細胞成長の異方性を仮定した場合には、湾曲構造の振幅が小さくなり、葉柄細胞様の形状が得られた。また細胞壁の曲げ弾性を変えると、柔らかい場合には湾曲構造の波長が短くなり細胞形状が複雑化するが、極端に柔らかい場合には細胞壁が細かく縮み細胞形状が単純化することが分かった。3つの細胞が接する細胞壁の交点では、細胞壁がほぼ120度ずつ交わるが、細胞壁が極端に柔らかい場合にはこの均衡が崩れた。これらの結果は、実験的にシロイヌナズナの細胞壁を軟化処理した場合の細胞形状の特徴と一致した。さらに、細胞壁の湾曲部位には強いストレスがかかっていることもモデルから明らかとなり、ジグソーパズル状の細胞形状により力学的不均一性が生じる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
提案していた２つのモデルのうち、力学モデルの方が生物学的により妥当と判断し、こちらのモデルの検討に絞って研究を進めました。当該年度は、葉表皮細胞が示す多様な形態のそれぞれを、力学モデルによって再現できることを明らかに出来ました。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は形状定量化によって、シロイヌナズナの葉表皮細胞パターンとモデル結果を比較します。さらに、気孔を成す孔辺細胞ついても、本モデルから仮説提唱できる見込みが得られ、葉表皮上のパターンを包括的に扱うモデルとして発展を目指します。
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| Causes of Carryover |
出張費が予定よりかからなかった。研究打ち合わせの多くをビデオ会議で行ったこと、共同研究者を呼ぶ際や学会参加の際にも、当方からの支出が無かったことに因る。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究成果をまとめる段階になってきたため、直接対面しての研究打ち合わせの機会が豊富に必要であり、支出が増えると見込んでいる。
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Research Products
(2 results)
