| 研究領域 | 植物の力学的最適化戦略に基づくサステナブル構造システムの基盤創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
18H05493
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
細川 陽一郎 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20448088)
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| 研究分担者 |
安國 良平 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (40620612)
三村 徹郎 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (20174120)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
72,020千円 (直接経費: 55,400千円、間接経費: 16,620千円)
2022年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2021年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
2020年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2019年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
2018年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
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| キーワード | キーワード / 原子間力顕微 / フェムト秒レーザー / フォースマッピング / 顕微細胞操作 / 液胞制御 / 原子間力顕微鏡 / 原子間力顕 |
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| 研究成果の概要 |
原子間力顕微鏡（AFM）をもちいて植物細胞の力学構造の理解をすすめ、AFM計測により得られる外力に対する細胞の力学特性の解析に、従来法（ヘルツの接触理論）とは異なる、膨圧と細胞壁のたわみを考慮した解析理論（シェル理論）を、建築工学における構造力学の取り扱いを参考に構築し、細胞壁の弾性率と膨圧を導く方法を考案した。この方法を適用することで、AFMによる細胞形状計測とAFMによるインデンテーション試験による細胞壁のひずみ曲線（フォースカーブ）で決定されるパラメーターを用いて、これまで他の方法で推定が難しかった細胞壁の弾性率と膨圧を導くことができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
建築工学における構造力学の理論に基づき、外力による細胞の力学応答と外力が無い場合の膨圧による細胞壁形状のひずみを定式化し、細胞壁の弾性率と膨圧を導く方法を確立することができた。本研究で提案された方法を適用することで、AFMによる細胞形状計測とAFMによるインデンテーション試験による細胞壁のひずみ曲線（フォースカーブ）で決定されるパラメーターを用いて、これまで他の方法で推定が難しかった細胞壁の弾性率と膨圧を導くことができた。本研究により、植物細胞の持つ複雑な構造に起因する力学特性がひも解かれ、植物の力学構造を微視的な観点から理解するための新たな道筋を拓くことができた。
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