力学ネットワークモデルを用いた植物細胞内における原形質流動場の研究

利用机械网络模型研究植物细胞内原生质流场

基本信息

批准号：
16740246
负责人：
三橋和彦
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Sasebo National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16740246/
关键词：
原形質流動車軸藻光ピンセット粘弾性

项目摘要

本年度は、昨年度に引き続き光ピンセット光学系の調整を行うとともに、原形質の逆流現象に関する研究を行った。光ピンセット光学系のレーザー光の位置安定性が不十分であったため、本補助金によって光学台と光学部品を購入し光学系の剛性向上をはかった。さらに、ビームの角度調整によってレーザースポットを焦点面上で容易に操作するため、小型ジンバルミラーを導入した。その結果、顕微鏡視野内で縦横方向に±20μm程度スポット位置を移動させることが可能となった。一方、顆粒の逆走現象を数多く観測したところ、葉緑体が剥がれ落ちた領域において顆粒の走行方向が反転する傾向があることが判明した。アクチン束が配列する壁面が修復される際に、局所的に配向性が乱されたまま固定されることによって顆粒が逆走したと推測される。また、葉緑体脱落領域周辺においては、逆走以外にも流れを横断する顆粒や数μm四方の円環状に周回する顆粒も新たに観察された。これらも、修復途中のアクチン束が乱れたまま固定されたことによって生じたと推察される。他方、アクチン配列の損傷程度が軽い領域では逆走は殆ど観察されないことが分かった。これは、原形質中で合成されたアクチン繊維が壁面のアクチン端に結合する際、原形質の粘性抵抗によりアクチン束の下流側に偏って結合するためであると考えられる。その結果、配向性が高まり流動方向もより安定化されると解釈できる。この様に、原形質に生じたレオロジー的な応力がアクチン束の配向性を高めそれがさらに流速の上昇を促す「相互フィードバック」効果を生み出している可能性が示唆された。今後、数値計算によって原形質内のアクチン繊維のレオロジーを含め運動性顆粒の力学状態をシミュレートし、原形質流動の物理学的本質を明らかにする予定である。

今年继去年之后，我们继续调整光镊光学系统，并对原生质回流现象进行研究。由于光镊光学系统中激光束的位置稳定性不够，我们用这笔资金购买了光具座和光学元件，以提高光学系统的刚性。此外，还引入了一个小型万向镜，可以通过调整光束角度轻松操纵焦平面上的激光点。结果，可以在显微镜视野内沿垂直和水平方向将光点位置移动约±20μm。另一方面，在观察了许多反向颗粒运动的情况后发现，在叶绿体剥落的区域，颗粒运动的方向往往会反转。推测当肌动蛋白束排列的壁表面被修复时，颗粒以局部扰乱的方向被固定，导致颗粒向后迁移。此外，除了反向运动之外，在叶绿体脱落区域周围还新观察到了横穿流的颗粒和以数μm见方的环状循环的颗粒。推测这些也是由于修复过程中肌动蛋白束固定在无序状态造成的。另一方面，发现在肌动蛋白阵列损伤程度较轻的区域几乎观察不到反向迁移。这被认为是因为，当在原生质中合成的肌动蛋白纤维与壁表面的肌动蛋白末端结合时，由于原生质的粘性阻力，它们偏向肌动蛋白束的下游侧结合。结果，可以解释为取向性改善并且流动方向变得更加稳定。这些结果表明，原生质中产生的流变应力可能会增强肌动蛋白束的方向，产生“互反馈”效应，进一步促进流速的增加。未来，我们计划利用数值计算来模拟运动颗粒的力学状态，包括原生质内肌动蛋白纤维的流变学，并阐明原生质流的物理性质。