植物振動子ネットワークにおける位相特異点群の生成消滅ダイナミクス

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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。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CCA1::LUCの切除した葉に位相特異点を人工的に発生させることに成功している。本年度は、位相特異点群の自発的な生成・消滅ダイナミクスの観察と理論的考察を行う。具体的な研究内容は以下のとおりである。1.まず、これまでの実験で得た実験ノウハウを活かしながら、安定な実験条件(数週間に渡って安定にサーカディアンリズムを刻む実験条件)の確立を目指した。しかし、切除葉の活性を安定に保つ手法の開発は不完全であり、今後さらなる研究が必要である。2.長期間計測によって、葉組織の劣化(老化)に伴うスパイラル群の生成過程の観察し、解析を行った。3.劣化過程に伴うスパイラル群の自発生成現象を記述する数理モデルの構築とコンピュータ・シミュレーションを試みた。4.プロジェクタを用いた画像投影による初期位相の操作を行い、スパイラル波集団の人工生成を試みた。また、人工スパイラル群の生成・消滅ダイナミクスを観察し、構築した数理モデルにおけるコンピュータ・シミュレーションとの比較を試みた。5.植物におけるスパイラル群ダイナミクスの特性、特に、葉脈構造から受ける影響について定性的について整理した。