菌根の拡大・生長の光学的手法による高精度計測とそれによる大気汚染影響評価

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本研究においては、研究代表者らが独自に開発した超高密度非接触変位計測法である「統計干渉法」による植物のナノメータレベルの動きの計測を行い、同時にすでに従来技術であるデジタル画像相関法の応用として、植物の動きの3次元解析を新たに提案した。統計干渉法による実験では、これまで誰も見たことがない新規な現象として「ナノメータゆらぎ」を発見した。さらに、この現象が環境負荷に対して敏感に応答するという新しい知見を得た。以下にこれらの成果を要約する。1)植物の茎および根が成長過程で回線運動をすることは古くから知られているが、本研究においては、デジタル画像相関法により、3次元的な運動をサブミリメータレベルの精度で定量解析した。2)植物の成長を「統計干渉法」によって秒レベルのサンプリング間隔でナノメータレベルの分解能で計測したところ、健康な植物においては、不規則な伸縮を繰り返す「ナノメータゆらぎ」現象が新規に確認された。3)植物の大気環境ストレス応答実験として、オゾンシロイヌナズナへのオゾン暴露実験をおこなったところ、ナノメータゆらぎが短時間に減衰し、注意報レベルのオゾン濃度で十分敏感に反応することが確認された。4)アカマツの根のナノメータレベルの動きは、菌根との共生に大きく依存することが、統計干渉法による計測の結果から確認された。以上、統計干渉法によって観察される「植物のナノメータゆらぎ」は、植物学の分野にこれまでにない全く新しい計測手段を提供し、また環境センシングという意味においても、新しい指標となる可能性を秘めており、新しい研究分野の萌芽として、今後の研究の進展を予感させる興味深い成果が得られた。