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酸素プラズマに対する植物の酸化ストレス応答機構の解明と動物細胞活性制御への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16J07133
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 プラズマエレクトロニクス
研究機関九州大学

研究代表者

小野 大帝  九州大学, 総合理工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード大気圧プラズマ / 誘電体バリア放電 / 活性酸素種 / シロイヌナズナ / カルス / 成長促進 / 肝星細胞 / 抗線維化 / 低圧酸素プラズマ / 成長促進効果 / 一重項励起酸素分子 / チオール化合物 / 遺伝子発現解析 / 植物ホルモン
研究実績の概要

本年度は,(1)プラズマ中の活性酸素種によって誘導される植物の成長促進のメカニズム解明,(2)プラズマ中の活性酸素種による動物細胞の活性制御に関する研究を行った.
(1)同植物個体間で生じる成長のばらつきといった個体差を小さくするために,理研BRCから提供された未分化植物細胞塊のカルスを使用し,植物の成長促進のメカニズム解明を行った.誘電体バリア放電によって生成した活性酸素種を30-120秒間照射したシロイヌナズナのカルス(細胞株名:gnom)の重量は,未照射時の約105-120%となった.活性酸素種を60秒間照射したカルスに対して遺伝子発現解析を行った結果,植物ホルモンの1つであるブラシノステロイドの産生後から生理作用に至るまでのシグナル伝達経路内に存在し,細胞伸長に関係する遺伝子の発現量が,未照射時のものと比べて有意に増加していた.従って,プラズマ中の活性酸素種を用いたカルスの成長促進の要因の1つは,ブラシノステロイドに関係する遺伝子の発現量増加によって誘導される細胞伸長であると考えられる.(2)プラズマを用いた植物の成長促進の研究で得た知見をもとに,プラズマ中の活性酸素種による肝臓の線維化に関係する肝星細胞(細胞株名:LX-2)の活性制御を行った.肝星細胞を含む培養液DMEMに対して,誘電体バリア放電によって生成した活性酸素種を5-10分間照射し,培養24時間後の遺伝子発現量を定量PCRによって定量化した.その結果,肝星細胞の線維化マーカーであるα-SMA及びCollagen1A1の各照射時間における発現量が,未照射時の40%未満となった.この結果から,プラズマ中の活性酸素種の照射によって,肝星細胞の抗線維化(活性化抑制)が誘導されることが示された.本研究で得られた抗線維化の結果は,線維化疾病に対する新しい治療法の確立とプラズマ応用の新しい可能性を示すものである.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Growth Enhancement and Gene Expression of Arabidopsis irradiated by active oxygen species2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Watanabe, Reoto Ono, Nobuya Hayashi, Kousuke Tashiro, Satoru Kuhara, Asami Inoue, Kaori Yasuda, and Hiroko Hagiwara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 号: 7S2 ページ: 07LG10-07LG10

    • DOI

      10.7567/jjap.55.07lg10

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 大気圧プラズマで生成した活性酸素種を用いたシロイヌナズナのカルスへの影響2017

    • 著者名/発表者名
      小野 大帝, 渡辺 哲史, 林 信哉
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川県 パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Clarification of mechanism for callus growth enhancement induced by active species in DBD plasma2017

    • 著者名/発表者名
      R. Ono, N. Hayashi
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Applied Plasma Science (ISAPS’17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 誘電体バリア放電で生成した活性種を用いたカルスへの影響2017

    • 著者名/発表者名
      小野 大帝,林 信哉
    • 学会等名
      第70回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Identification of mechanism of callus growth enhancement by active species generated by DBD plasma2017

    • 著者名/発表者名
      R. Ono, N. Hayashi
    • 学会等名
      The 39th International Symposium on Dry Process (DPS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanism for Plant Growth Enhancement Induced by Active Species in Atmospheric Plasma Using Callus2017

    • 著者名/発表者名
      R. Ono, N. Hayashi
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology (APSPT10)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Suitable Gas Species for Growth Enhancement of Arabidopsis Thaliana Callus Induced by DBD Plasma Irradiation2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺 哲史,松本 光司,小野 大帝,林 信哉
    • 学会等名
      第26回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      神奈川県 産業貿易センタービル
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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