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ルシフェラーゼ遺伝子を利用した時計遺伝子発現モニタ技術を用いてサーカディアンリズムを計測すると、植物の葉に様々な時空間パターンを観察することができる。特に、スパイラル波の集団の挙動(位相特異点群の挙動)を解明することで、葉脈という長距離結合ネットワークが植物システムにおいてどのような影響力を持っているのかを明らかにすることができると思われる。前年度までに、遺伝子組換えシロイヌナズナCCAL::LUCの切除した葉に位帽特異点を人工的に発生させることに成功している。
そこで本年度は、実験手法の改良による実験効率と精度の向上、ならびに、数値シミュレーションによる位相特異点群の生成消滅ダイナミクスの特性解明の研究を行った。具体的な研究内容は以下のとおりである。1.連続暗黒条件における葉サンプルの劣化は早い。劣化を遅らせる手法を確立することが計測精度向上に繋がる。そこで、葉サンプルの作製手法の改良を行った。その結果、サンプルによっては劣化を大きく遅らせることができたが、その成功率はあまり高くなかった。今後は、成功率が上がるように更なる改良が必要である。
2.葉に発生した2つの互いに逆回転するスパイラル波のダイナミクスについて、数値シミュレーションを用いて調べた。その結果、(1)スパイラル波のコア、すなわち位相特異点は、葉脈に束縛される傾向があること、(2)位相特異点は葉脈に沿って移動する傾向があること、が分かった。これらは、位相特異点鮮の生成・消滅ダイナミクスを解明する上で重要な知見である。
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