Researches on the diversity of growing patterns in biological systems

生物系统生长模式多样性研究

基本信息

  • 批准号:
    11214205
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Bacteria form characteristic and diverse colonies according to variation of environmental conditions such as nutrient concentration and substrate hardness. This implies that bacteria live actively by interacting collectively or multicellularly with their environment, instead of living unicellularly and passively. In order to elucidate this kind of collective behavior of biological organisms we have studied the growth mechanism and morphological change in colony formation of bacteria both microscopically and macroscopically. We have established morphological diagrams when varying both nutrient concentration and substrate softness. We have also elucidated the growth conditions and characteristics of various colony patterns for species Bacillus subtilis and Proteus mirabilis. Theoretically we have thoroughly investigated how well we can describe our experimental observations from the reaction-diffusion approach. All these results contribute not only to the study of colony formation of bacteria but also to the enlargement of experimental and theoretical studies on pattern formation of the population of biological organisms in general. The species Proteus mirabilis forms macroscopically almost perfect concentric-ring like colonies with approximately equal spacing by repeating collective migration and rest alternately. We have elucidated phenomenological mechanism for the repeated interface growth of the concentric-ring like colonies.
细菌根据营养物质浓度、基质硬度等环境条件的变化,形成具有特色和多样性的菌落。这意味着细菌通过集体或多细胞与环境相互作用来积极地生活,而不是单细胞被动地生活。为了阐明生物有机体的这种集体行为,我们从微观和宏观两方面研究了细菌菌落形成的生长机制和形态变化。我们建立了营养物浓度和基质柔软度变化时的形态图。我们还阐明了枯草芽孢杆菌和奇异变形杆菌各种菌落模式的生长条件和特点。从理论上讲,我们已经彻底研究了用反应-扩散方法如何很好地描述我们的实验观察。这些结果不仅有助于细菌菌落形成的研究,而且有助于扩大一般生物种群模式形成的实验和理论研究。奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)通过重复的集体迁移和交替休息,形成宏观上几乎完美的同心圆状菌落,菌落间距近似相等。我们阐明了同心圆状菌落重复界面生长的现象学机制。

项目成果

期刊论文数量(27)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
M.Mimura: "Dynamics of travelling breathers arising in reaction-diffusion systems-ODE modelling approach-"Hiroshima Math.J.. 30. 221-256 (2000)
M.Mimura:“反应扩散系统中产生的移动呼吸动力学 - ODE 建模方法 -”Hiroshima Math.J.. 30. 221-256 (2000)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Kawaguchi: "Hormon-mediated pattern formation in seeding of plants : a competitive growth dynamics model"J.Phys.Soc.Jpn.. 70. 3155-3160 (2001)
S.Kawaguchi:“植物播种中激素介导的模式形成:竞争性生长动力学模型”J.Phys.Soc.Jpn.. 70. 3155-3160 (2001)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Mimura: "Reaction-Diffusion Modeling of Bacterial Colony Patterns"Physica A. 282. 283-303 (2000)
M.Mimura:“细菌菌落模式的反应扩散模型”Physica A. 282. 283-303 (2000)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M. Mimura: "Reaction-diffusion modelling of bacterial colony Patterns"Physica A,. 282. 283-303 (2000)
M. Mimura:“细菌菌落模式的反应扩散模型”Physica A,。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
J.Wakita: "Periodic Colony Formation by Bacterial Species Bacillus subtilis"J.Phys.Soc.Jpn.. 70・3. 3701-3709 (2001)
J.Wakita:“枯草芽孢杆菌的周期性菌落形成”J.Phys.Soc.Jpn.. 70・3701-3709 (2001)。
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  • 资助金额:
    $ 8.32万
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