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ホルモンを介した非線形相互作用による植物の群生発生機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 12834011
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究機関九州大学

研究代表者

岡部 弘高  九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (90221142)

研究分担者 甲斐 昌一  九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20112295)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2001年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2000年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード植物 / 周緑効果 / アレロパシー / 群生 / 非線形相互作用 / 植物ホルモン / パターン / 周期性 / 周縁効果
研究概要

本研究の目的は、従来はあまり省みられなかった植物ホルモンを仲介物質とした植物間の相互作用が群生などの生態パターンへどのように影響し、我々によって見出された成長時期に依存したホルモンへの敏感生(これを感受性と呼ぶことにする)が生態パターンを形成する場合にどのような役割を果たすかを非線形方程式の時間発展のシミュレーションによって明らかにすることである。
我々はこれまでに発芽・発根期のアズキにおいて生長のよい根がクラスターを作ったり、群生の端において特異な生長をするという現象を報告してきた。このような群生における植生パターンは生長した植物においては光や水・養分など資源の獲得をめぐる個体間の競争によるものとされているが、根の発芽・発根期においては養分は種子から供給されるのでこのような効果は考え難い。そこで我々は,このような根におけるクラスター化の原因として植物ホルモンによる相互作用が重要な役割を果たしているのではないかと考え、培地の拡散の効果や植物ホルモンの作用を実験的に明らかにしてきた。これを基にして拡張されたチューリング型モデルを提案し、その数値シミュレーションを行った。その過程において、植物ホルモンや環境ストレスに対する植物の感受性が成長初期ほど大きいということを実験によって見出し、その効果をシミュレーションによって検証した。
その結果、ホルモンの拡散速度と感受率の生長に伴う変化がクラスターの大きさを決定する重要なパラメータであることが明らかとなった。これらのパラメータはホルモンが生長に促進的、あるいは抑制的に働くかによって、クラスターの成長に対する働き方も変化し、自然界において様々な群生パターンを生み出すもととなっている可能性が示唆された。
さらに、植物の根が地中で張り巡らされる効果を取り入れたシミュレーションを行った結果、群生において周期的パターンが発生する可能性が示唆された。そこで側根を考慮したより実際に近いモデルで詳細なシミュレーションを行った。その結果、側根の広がりとホルモンの拡散によって成長の良いクラスターの大きさが決定されたり、クラスターが成長せず、相互作用が働かない場合がることが分かった。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (12件)

  • [文献書誌] S.Kawaguchi, M.Mimura, T.Ohya, H.Okabe, S.Kai: "Hormone-Dependent Model on Seed Germination Sensitive to Growth Stage"Journal of the Physical Society of Japan. 69. 1234-1244 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ohya, H.Kurashige, H.Okabe, S.Kai: "Early Detection of Salt Stress Damage by Biophotons in Red Bean Seedling"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 3696-3700 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 川畑龍三, 大矢智幸, 岡部弘高, 甲斐昌一: "強塩ストレス下におけるアズキ根の生物フォトン応答"九州大学工学集報. 74. 41-46 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kawaguchi, M.Mimura, T.Ohya: "Hormone-mediated pattern formation in seedling of plants : a competitive growth dynamics model"Journal of the Physical Society of Japan. 70. 3155-3160 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Kawaguchi, M. Mimura, T. Ohya, H. Okabe, S. Kai: "Hormone-Dependent Model on Seed Germination Sensitive to Growth Stage"Journal of the Physical Society of Japan. 69. 1234-1244 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Ohya, H. Kurashige, H. Okabe, S. Kai: "Early Detection of Salt Stress Damage by Biophotons in Red Bean Seedling"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 3696-3700 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R. Kawabata, T. Ohya, H. Okabe, S. Kai: "Biophoton Response of Red Bean Root under High Salinity (in Japanese)"Technology Reports of Kyushu University. 74. 41-45 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Kawaguchi, M. Mimura, T. Ohya, H. Okabe, S. Kai: "Hormone-mediated pattern formation in seedling of plants: a competitive growth dynamics model"Journal of the Physical Society of Japan. 70. 3155-3160 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kawaguchi, M.Mimura, T.Ohya, N.Oikawa, H.Okabe, S.Kai: "Hormone-mediated pattern formation in seedling of plants : a competitive growth dynamics model"Journal of the Physical Society of Japan. 70・10. 3155-3160 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Kawaguchi,M.Mimura,T.Ohya,H.Okabe,S.Kai: "Hormone-Dependent Model on Seed Germination Sensitive to Growth Stage"Journal of the Physical Society of Japan. 69・4. 1234-1244 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ohya,H.Kurashige,H.Okabe,S.Kai: "Early Detection of Salt Stress Damage by Biophotons in Red Bean Seedling"Japanese Journal of Applied Physics. 39・6A. 3696-3700 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 川畑龍三,大矢智幸,岡部弘高,甲斐昌一: "強塩ストレス下におけるアズキ根の生物フォトン応答"九州大学工学集報. 74・1. 41-46 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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