| 研究課題/領域番号 |
17H03843
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
吉田 正人 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30242845)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | プローブ顕微鏡 / レーザー顕微鏡 / 細胞壁 / 日周性 / セルロースミクロフィブリル |
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| 研究実績の概要 |
細胞壁二次壁は日周性をもって形成する。申請者は近年、二次壁にナノ周期をもつ物性差が存在することを見つけた。細胞壁に存在するナノ周期物性差の全容に迫る以下の研究成果を得た。
表面形状分析レーザー顕微鏡を用いて細胞壁を観察した。そこには、反射レーザ強度が強い部分と弱い部分が同心円状の縞状構造が存在した。反射光量の強弱が生じる原因として、レーザーの干渉、試料表面形状、試料成分の差の３つの可能性が考えられ、これらの原因をそれぞれ検討した。まず、干渉を起こす試料を調整して観察したところ、光量の増減に伴い高さ情報も上下に変化し、正しい高さ情報を得られないことが分かった。また、同一成分で高さが異なる試料を調整して観察したところ、高低と光量は連動しないことがわかった。ヒノキの細胞壁を観察すると、光量と高さ情報は連動しなく、干渉の影響が主原因ではないことがわかった。また、光量が大きく減少する部位において、形状の高低差が見られないことから、形状による影響も主原因でないとわかった。以上から、細胞壁における反射光量の違いは、主に細胞壁成分の性質の違いに依ることがわかった。
人工気象器で昼夜周期を人為的に変えた試料を生育し、走査型プローブ顕微鏡の位相差モードで観察したところ、夜長の試料では、細胞壁と同心円状な層状構造が観察された。一方、昼長の試料では、層状構造が不明瞭になった。さらに細胞壁ないのセルロース領域とマトリクス領域を位相差で認識すると、昼長の試料の方がセルロースミクロフィブリル束が大きいものが頻繁に現れる斑状構造を発見した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
生育の光周期環境が、セルロースミクロフィブリルの凝集、束化が影響をうけている新しい発見を確かなものにした。また、レーザー顕微鏡とプローブ顕微鏡らとのコリレーション解析を実施できる経験を積み、ツールとしての利用を確立した。細胞壁二次壁に斑状構造が存在することを明らかにしたことが、期待以上の成果である。
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| 今後の研究の推進方策 |
明らかになった細胞壁の斑状構造の全容解明をすすめる。
生育環境の光周期が細胞壁のナノ周期構造と斑状構造にどうのように影響するのか、セルロースミクロフィブリルの束化はマトリクスによって阻害されるのか、プローブ顕微鏡とレーザー顕微鏡による形状と物性観察から解析する。
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