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遊泳微細藻の重力・流れ・光応答の解明に向けた数理と実験の循環的アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 17K15154
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 動物生理・行動
研究機関豊橋技術科学大学 (2018-2019)
東北大学 (2017)

研究代表者

鹿毛 あずさ  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10748809)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード重力走性 / 低レイノルズ数 / マイクロスイマー / 原生生物 / 遊泳 / gyrotaxis
研究成果の概要

本研究は遊泳微細藻クラミドモナスの重力応答を中心に、流れ応答・光応答との相互作用の解明を目指した。負の重力走性について、実験とシミュレーションの両面から、その基本メカニズムは細胞の形態非対称性であることを明らかにし、鞭毛の波形転換もしくは2本の鞭毛間の同期特性の変化による急激な方向転換が負の重力走性を強めるはたらきをすることを示唆した。走光性・走流性については研究の進展が不十分にとどまったものの、走流性についてはマイクロ流体デバイスを用いたアプローチの有効性を示すことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

遊泳微細藻類は自然界において赤潮を発生させるなど、人類の生活との関わりも大きい。本研究ではモデル微細藻クラミドモナスの負の重力走性に着目し、実験とシミュレーションの両面からその力学的メカニズムを明らかにした。さらに、負の重力走性が力学的に起こるだけでなく、生理的に調節されていることを示唆した。負の重力走性については流体力学の分野で理論研究が多数行われていたものの、メカニズムは実験的に明らかになっていなかった。本研究の成果は流体力学と生理学の両方の発展に貢献するものである。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] The shape effect of flagella is more important than bottom-heaviness on passive gravitactic orientation in Chlamydomonas reinhardtii2020

    • 著者名/発表者名
      Azusa Kage, Toshihiro Omori, Kenji Kikuchi and Takuji Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Biology

      巻: 223

    • DOI

      10.1242/jeb.205989

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Collective swimming of living spinners2019

    • 著者名/発表者名
      鹿毛 あずさ, 鳥澤 嵩征, 目戸 綾乃, 永井 健
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanisms of negative gravitaxis in free-swimming Chlamydomonas reinhardtii2019

    • 著者名/発表者名
      鹿毛 あずさ, 大森 俊宏
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クラミドモナスの負の重力走性における方向転換の役割2019

    • 著者名/発表者名
      鹿毛 あずさ, 大森 俊宏
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 方向転換からみたクラミドモナスの負の重力走性2019

    • 著者名/発表者名
      鹿毛 あずさ, 大森 俊宏
    • 学会等名
      第13回クラミドモナス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クラミドモナスの重力走性行動における方向転換2019

    • 著者名/発表者名
      鹿毛 あずさ, 大森 俊宏
    • 学会等名
      第9回分子モーター討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クラミドモナスida変異株の重力走性2019

    • 著者名/発表者名
      鹿毛あずさ
    • 学会等名
      2019年生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 単細胞緑藻クラミドモナスの集団運動2018

    • 著者名/発表者名
      鹿毛あずさ
    • 学会等名
      日本分子生物学会第41回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生きた回転子の集団運動2018

    • 著者名/発表者名
      鹿毛あずさ,鳥澤嵩征,目戸綾乃, 永井健
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会11.0
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic structural changes in collective motion of the microalga Chlamydomonas reinhardtii: connecting individual and collective behavior2018

    • 著者名/発表者名
      Azusa Kage
    • 学会等名
      Micro and Nanoengineering Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravitaxis of "Chlamydomonas model species" in hydrodynamics2018

    • 著者名/発表者名
      鹿毛あずさ
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クラミドモナス単鞭毛変異体の集団運動2018

    • 著者名/発表者名
      鹿毛あずさ,目戸綾乃,永井健,鳥澤嵩征
    • 学会等名
      2018年生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] The role of inner dynein arm components in collective swimming of Chlamydomonas reinhardtii2017

    • 著者名/発表者名
      Azusa Kage
    • 学会等名
      Dynein 2017 International Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emergent collective motion of the unicellular green alga Chlamydomonas: 2-body swimming and beyond2017

    • 著者名/発表者名
      鹿毛あずさ,鳥澤嵩征,永井健
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クラミドモナス細胞壁欠損株の遊泳特性2017

    • 著者名/発表者名
      鹿毛あずさ,菊地謙次,石川拓司
    • 学会等名
      日本動物学会 第88回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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