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

利用光学方法高精度测量菌根扩张和生长以及空气污染影响评估

基本信息

批准号：
15651009
负责人：
豊岡了
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15651009/
关键词：
統計干渉法植物のナノメータゆらぎデジタル画像相関法シロイヌナズナの回旋運動アカマツの菌根菌との共生オゾン暴露実験高感度環境センシングビデオ観察デジタル相関法動的ESPI 菌根菌シロイヌナズナ回旋運動統計的干渉法 DESPI 生長計測生長速度のゆらぎレーザ誘起蛍光法

项目摘要

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。

在这项研究中，我们使用主要研究者开发的超高密度非接触式位移测量方法测量了植物的纳米级运动，同时我们提出了对植物运动的3D分析作为数字图像相关方法的应用，这已经是一种常规技术。在使用统计干涉法的实验中，我们发现“纳米波动”是一种以前从未见过的新现象。此外，我们已经获得了新的知识，即这种现象对环境影响有敏感性。这些结果总结在下面。 1）早就知道，植物的茎和根在生长过程中会经历线的运动，但是在这项研究中，使用数字图像相关性，用亚毫米水平的准确度定量分析了三维运动。 2）使用纳米级分辨率的“统计干涉法”以秒的抽样间隔测量植物的生长，在健康植物中，新证实了“纳米波动”现象。 3）在对植物的空气环境应力反应做出反应的实验中，我们进行了一项实验，将臭氧暴露于臭氧拟南芥，并证实纳米的波动在很短的时间内衰减，并且警告水平的臭氧浓度足够敏感。 4）统计干涉法的结果证实，红松根的纳米水平运动在很大程度上取决于与菌根的共生。通过统计干涉法观察到的上述“植物纳米纳米波动”在植物学领域提供了一种全新的测量方法，并且也有可能在环境传感方面成为一个新的指标，作为一个新的研究领域，这产生了有趣的结果，可以预测未来研究的进展。