hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
精巣における低温ショック蛋白質の機能と臨床的意義に関する研究

1.CIRPに結合するRNAの解析。酵母を用いて、CIRPに結合するRNAをスクリーニングしたが、特異的なものは得られなかった。系の改良が必要である。2.CIRPに結合する蛋白質の解析。酵母を用いて、CIRPに結合する蛋白質をスクリーニングしたところ、3種の蛋白質を同定した。内1種は低温でmRNAレベルの上昇がみられた。3.CIRP遺伝子を欠失したノックアウトマウスの解析。CIRP遺伝子をホモに欠損したマウスを作製したところ、精巣の発生に異常を認めなかった。現在さらに解析中である。4.CIRP遺伝子の特異的転写因子の解析。低温でCIRP遺伝子の発現を促進させるのに必要なゲノムDNA配列を同定した。次いで、そこに結合する蛋白を酵母の系を利用して検索したが、転写因子ではないものが複数かかった。現在解析中である。5.低温ショック蛋白質の新たな同定。cDNAサブトラクション法とマイクロアレー法とを利用して、32度で発現の亢進する低温ショック蛋白質を新たに数種同定した。
可視光応答性の半導体接合型ナノ光触媒の自己集積

太陽光を利用できる光触媒機能材料として,狭いバンドギャップを有するAuriVillius相をキー物質とし,これに種々の半導体化合物並びに吸着機能材料を複合化・接合化した材料について検討した。これまでの成果に基づきAurivillius相でn型のBi_2WO_6, p型のBiOIを組合せ,それにナノチューブ状カーボン及びグラフェン酸化物の還元体(rGO)等を用いて, Bi_2WO_6/BiOI/rGO複合体を液相沈積法で合成した。その結果, rGO含有率を増やすにつれ, UV照射下でのメチレンブルー(MB)分解が速くなり, 2mass%で最大となった。rGOによる比表面積の増加, MB分子とのπ-πコンジュゲート形成による吸着能の向上が関係していると考えた。貴金属ナノ粒子(NMNP)は可視光を吸収し,表面プラズモン共鳴(SPR)を生じる。このSPRによる可視光に対する光触媒能の活性向上を期待し,様々なNMNPを用いてNMNP/cappedBiOI複合体を調製し,それらの光触媒活性を評価した。その結果, NMNP〈10nmのPd/cappedBiOI複合体が非常に高い活性を示すことが分かった。Pdナノ粒子が電子を捕捉し, charge-carrier分離を効率化したための効果と考察した。この系は今後さらなる活性向上が期待できる有望な系と言える。天然の種々の粘土鉱物は多少なりともFeイオンを含んでいる。これを光触媒の活性向上に活用できるのではないかと考えた。Feを含む種々の粘土鉱物の中でスメクタイトを中心に粘土/Bi_2WO_6複合体を調製して検討した。その結果,粘土中のFeイオンの一部が液相中に溶出し,均一系触媒的にFenton類似反応を生じ,全体として可視光に対する活性向上が確認できた。これまで,アロフェン/BiOl/Bi_2WO_6,アロフェン/eVO_4/Bi_2WO_6において同様に活性向上効果が見られたのには,この作用が付加していたと考察できる。以上,様々な複合体を調製し,可視光に対する活性向上を目指した結果, Aurivillius相をキー一成分とし, p-nヘテロ接合を有する複合体に第三相を効果的に選ぶことで可視光活性を向上できた。(抄録なし)ZnWO_4の光触媒特性を向上させるため,030mol%の範囲で種々割合Bi_2WO_6を加えた階層的なヘテロ組織を有する複合材を構造指向剤を用いることなく-段階水熱法で作製した.作製した複合材は,XRDとRaman分光で構成相のキャラクタリゼーションを行い,SEMとTEMで組織観察した.また,UV-visスペクトルも測定した.その結果,XRDとRaman分光でZnWO_4とBi_2WO_6の生成が同定され,Bi_2WO_6量の増加とともにその生成量が増加することも確認できた.SEMとTEM観察からは,球状のZnWO_4表面に米粒形状のBi_2WO_6ナノ粒子が自己集積している組織を取ることが分かった.UV-visスペクトルでは,Bi_2WO_6の増加とともに吸収端が355nmから450nmまで連続的にシフトすることが明らかとなった.光触媒特性はバッチ式の反応容器を用いてUV照射下でのアセトアルデヒドの分解挙動から評価した.その結果,ZnWO_4/Bi_2WO_6複合材は,それぞれの単身試料及びそれらの機械的混合試料よりも明らかに高い分解能を示した.この特性向上には,複合化により電荷分離特性が向上し,また,その再結合確率を低下できたためと考えられた.Aurivillius族の中で最もシンプルなBi_2WO_6は2.84eVのバンドギャップを有するη型半導体である.これに可視光応答能のあるp型半導体であるBiOIとCeVO_4を組み合わせ,p-nヘテロ接合を有する複合光触媒を作製した,この構成により形成される内部電場により,光励起された電子-正孔対は効果的に電荷分離できるものと期待できる.この他,光触媒反応を効率的に進行させるためには吸着特性を持つ材料との共存も有用と考えられるので,それらの特性が優れた天然素材であるallophaneをBi_2WO_6,BiOIまたはCeVO_4とin-situに水熱合成して,Bi_2WO_6/BiOI,Bi_2WO_6/BiOI/allophane,Bi_2WO_6/CeVO_4,Bi_2WO_6/CeVO_4/allophaneなどの複合材を作製した.XRDでは,目的とする結晶相とallophaneによるハロー図形が確認されている.今後,SEM,TEM,UV-visスペクトル測定,及び比表面積や光電圧測定などでの評価を予定している.太陽光を利用できる光触媒機能材料として,狭いバンドギャップを有するAurivillius相をキー物質とし,これに種々の半導体化合物並びに吸着機能材料を複合化・接合化した材料について検討している。Aurivillius相のBi_2WO_6と複合化する半導体化合物としてCa_<10>V_6O_<25>を選択し,その合成を試みた。その結果,合成温度120180°C,合成時間1248h,pH≧12.5の範囲で単相が得られた。目的物の形態はこれらの合成条件により大きく変化し,サブミクロンサイズで大きさが比較的均一な球状粒子は180°C,48h,pH=12.5の条件下でのみ合成できることが分かった。UV-vis拡散

反射スペクトルでは,その吸収端は380nmに見られた。また,VSMにより磁気特性を調べたところ,超常磁性を示すことが分かった。今後,このCa_<10>V_6O_<25>を第2相としたCa_<10>V_6O_<25>/Bi_2WO_6複合体を合成し,その光触媒特性について調査する予定である。半導体のp-n接合による可視光応答型光触媒能材料として,p型のBiOIとCeVO_4,n型のBi_2WO_6を用いた複合体に,分解対象物の吸着機能を有するアロフェン(1-2SiO_2Al_2O_3nH_2O)を第3相として付加した複合体BiOI/Bi_2WO_6,アロフェン/BiOI/Bi_2WO_6,CeVO_4/Bi_2WO_6,アロフェン/CeVO_4/Bi_2WO_6を,180°Cで12h水熱処理して,合成した。その結果,UV-visスペクトルで吸収端の可視光領域へのシフトを確認した。また,アロフェンを第3相に加えると,明らかに比表面積が拡大した。これらの複合体の光触媒能を可視光照射下でのアセトアルデヒドの気相分解挙動から調査した結果,p型半導体相とアロフェンの存在割合を増やすと特性が向上した。これにより,本研究テーマを設定した際の仮説が正しいことを明らかにできた。今後,新たな系としてグラフェンを用いた複合体系についても検討し,あわせて,光電流特性,電気化学インピーダンススペクトル測定などを通して,これらの複合体で光触媒能が向上する機構を詳しく検討する。太陽光を利用できる光触媒機能材料として,狭いバンドギャップを有するAuriVillius相をキー物質とし,これに種々の半導体化合物並びに吸着機能材料を複合化・接合化した材料について検討した。これまでの成果に基づきAurivillius相でn型のBi_2WO_6, p型のBiOIを組合せ,それにナノチューブ状カーボン及びグラフェン酸化物の還元体(rGO)等を用いて, Bi_2WO_6/BiOI/rGO複合体を液相沈積法で合成した。その結果, rGO含有率を増やすにつれ, UV照射下でのメチレンブルー(MB)分解が速くなり, 2mass%で最大となった。rGOによる比表面積の増加, MB分子とのπ-πコンジュゲート形成による吸着能の向上が関係していると考えた。貴金属ナノ粒子(NMNP)は可視光を吸収し,表面プラズモン共鳴(SPR)を生じる。このSPRによる可視光に対する光触媒能の活性向上を期待し,様々なNMNPを用いてNMNP/cappedBiOI複合体を調製し,それらの光触媒活性を評価した。その結果, NMNP〈10nmのPd/cappedBiOI複合体が非常に高い活性を示すことが分かった。Pdナノ粒子が電子を捕捉し, charge-carrier分離を効率化したための効果と考察した。この系は今後さらなる活性向上が期待できる有望な系と言える。天然の種々の粘土鉱物は多少なりともFeイオンを含んでいる。これを光触媒の活性向上に活用できるのではないかと考えた。Feを含む種々の粘土鉱物の中でスメクタイトを中心に粘土/Bi_2WO_6複合体を調製して検討した。その結果,粘土中のFeイオンの一部が液相中に溶出し,均一系触媒的にFenton類似反応を生じ,全体として可視光に対する活性向上が確認できた。
共鳴非弾性X線散乱による電荷の時間空間相関の研究-強相関電子系を中心にして-

共鳴非弾性X線散乱法の高度化として、(1)高エネルギー分解能化、(2)偏光解析法の確立、(3)マルチアナライザー化、に成功した。(1)ではスイスの放射光施設のグループと共同で新しく2次元検出器を開発し、入射X線エネルギー10keVで約70meVの分解能を達成することに成功した。(2)では、検出器直前に偏光解析装置を導入しKCuF3における軌道励起に対応するd-d励起の観測に成功した。これらにより銅酸化物におけるバンド内励起の分散関係の観測に成功した。これまで3d遷移金属酸化物を対象に行っていたRIXSを5d遷移金属であるIrの酸化物を対象としたRIXS実験として開始した。この系は、スピン-軌道相互作用が大きく、これが原因でモット・ギャップを超える励起の運動量依存性が小さいといった特徴をRIXSによって明らかにした。また、RIXSの高エネルギー分解能化で重要な検出器開発に関しては、EIGER検出器用読み出し集積回路素子(ピクセルサイズ75ミクロン、ピクセル数256×256)を1素子搭載したプロトタイプ検出器に実際にX線を照射し、シリコンセンサーの感度特性、回路の閾値機能のテスト、時間応用特性などの基本特性の評価を行った。また、本研究で実機として用いる4素子搭載型検出器(有感面積2cm×8cm、ピクセル数256×1024)の設計を完了した。その他に、1.RIXS実験および中性子非弾性散乱実験に用いる銅酸化物超伝導体と金属反強磁性体の単結晶を育成した。2.銅酸化物超伝導体における磁性不純物が磁性と伝導に及ぼす効果を、RIXS・偏極中性子散乱・μSR・XAFSといった量子ビームを使って調査した。銅酸化物超伝導オーバードープ相において、磁性Fe不純物が磁気相関・電気伝導に及ぼす効果をFe濃度を系統的に変化させて調査した。3.Fe置換と共に格子非整合磁気相関が誘起されるが、それは金属におけるRKKY相互作用の発現として理解できる。アンダードープ相に特徴的なストライプ秩序での磁性不純物効果と質的に異なることから、ホールキャリアの局在性・遍歴性がホールドープレベルによって大きく変化していることが推察される。4.RIXSの理論分野での成果として、梯子格子銅酸化物Sr_<14>Cu_<24>O_<41>に対するバンド内励起に対応する共鳴非弾性X線散乱スペクトル強度が温度とともに減少するのは、梯子格子上の運動できるホールが減少しているためであることを明らかにした。本研究は、強相関電子系における電荷揺らぎ、特にスピン秩序や電荷秩序の衣を引きずった電荷励起を観測し、電子相関を定量的に測定しそれらが示す物性・機能発現の機構を解明するために以下の研究を行った。共鳴非弾性X線散乱(RIXS)によって高温超伝導体関連物質である(Sr,Ca)_<14>Cu_<24>O_<41>の高圧下での共鳴非弾性X線散乱を行い、電荷秩序状態に対応する電子励起の観測に成功した。電荷秩序を示すLuFe_2O_4の電荷ゆらぎをRIXSで観測することによって電荷秩序の原因となっている電子相関をエネルギー、運動量空間で議論した。中性子非弾性散乱およびRIXS実験用に、反強磁性金属(Mn,Fe)3Siの大型単結晶を育成した。中性子非弾性散乱実験から、単純なスピン波磁気励起とストーナー励起だけでは、その一般化帯磁率を説明できないことを明らかにした。この結果は、バルク物性に現れる異常との関連を強く示唆する。中性子非弾性散乱の最大の弱点である弱い散乱強度を克服するため、中性子モノクロメータ・アナライザー単結晶の改良に取り組んだ。複数の単色中性子を取り出せるGe単結晶モノクロメータと、塑性変形Si/Ge単結晶ウェーハをエレメントとする新型モノクロメータを開発した。銅酸化物のNi不純物及びNi酸化物の銅不純物に対する共鳴非弾性X線散乱実験及びそれに対する理論計算を行い、不純物サイトの非占有状態の情報が共鳴非弾性X線散乱により得られることを明らかにした。不純物効果の新しい実験手段としての有効性を実験的に示した。実験手法の高度化にかかわる2次元検出器開発に関しては、実機として用いるフルモジュール型EIGER検出(ピクセルサイズ75ミクロン、ピクセル数512×1024)を製作し、循環冷却水他の周辺装置の整備を行った。本研究は、強相関電子系における電荷揺らぎ、特にスピン秩序や電荷秩序の衣を引きずった電荷励起を観測し、電子相関を定量的に測定しそれらが示す物性・機能発現の機構を解明することを目的とした。

本研究の装置開発の中心であった新検出器であるピクセルサイズ75μm、ピクセル数512×1024、有感面積4cm×8cmの実機を完成させ、SPring-8のBL-11XUにおいてエネルギー校正、感度特性評価を行い、研究計画に掲げた高空間分解能型のEIGER検出器実機を完成させた。Cu K-吸収端でのエネルギー分解能は約80 meVを観測した。EIGER検出器の放射光実験への実応用は共同開発を行ったSwiss Light Sourceでも未だなされておらず本研究が世界初の試みである。またもう一つの開発要素であったマルチアナライザー化も完成し、それを使った触媒材料の共鳴非弾性X線散乱実験を行い、従来の3倍の高効率実験が可能となった。銅酸化物高温超伝導体におけるバンド内キャリヤー励起の運動量依存性の観測に初めて成功した。これにより、母物質に導入された超伝導発現に関わる電子、及びホールが同じような分散関係を持つことを実験的に明らかにした(Phys. Rev. B 87, 104511 (2013))。理論サイドからは、鉄系高温超伝導体の母物質である二次元反強磁性金属BaFe2As2と典型的な反強磁性金属であるCrのL端共鳴非弾性X線散乱スペクトルを、乱雑移送近似と高速衝突近似を用いて計算し、スピン波励起の強度とともに軌道に関わる励起強度を明らかにした。さらに、銅酸化物高温超伝導体のL端共鳴非弾性X線散乱スペクトルで観測されたスピン励起ダイナミクスに関する理論的考察を行い、t-J模型に欠けている3サイト項の重要性を指摘した。共鳴非弾性X線散乱の高エネルギー分解能化にとって重要な2次元ピクセルアレイ検出器の開発を行っており、それが順調に進んでいる。また、アナライザー結晶の高度化も順調に進んでいる。それらを利用した研究も論文化が順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在開発を行っている2次元検出器を完成させ、それと新規に作製したアナライザーとを組み合わせることによって、RIXSの高エネルギー分解能を行い、電荷フラストレーションが在り電荷がスピンの自由度と強くカップルした新しい概念の強誘電体(電子強誘電体)として注目され、電荷の揺らぎが電子強誘電性を安定化しているとも考えられているLuFe_2O_4の電荷秩序の集団励起の観測、その励起の運動量依存性にマルチフェロイックの原因となるスピンとの相互作用を反映したスペクトルを観測する。また、ホールドープ系における電荷ダイナミックスをエネルギー・運動量空間で解析し電荷秩序の発現機構や電荷秩序と超伝導の関係を明らかにする。
脳アミロイド物質の組織傷害性に関する免疫組織化学的・微細構造学的研究

脳のアミロイド物質の沈着に伴う組織傷害性を検討した。彌漫性老人班がアミロイド形成の初期段階であることに着目し、免疫組織化学およびメセナミン銀法を応用した電子顕微鏡検索を行い、βアミロイドないしはプレアミロイドを観察した。その結果、この構造物は短い線維の集まった小さな束で、その一部は線維状ではなく無形状であった。これらの線維状あるいは無形状のプレアミロイドの多くは内部構造に乏しい小突起構造の間に沈着していた。プレアミロイドが存在する周囲の小突起は構造が不明瞭となっており、膜構造も変化していた。この事実はプレアミロイドの出現により周囲組織に傷害が招来されるか、あるいは組織の変性が最初に起こり、その結果プレアミロイドの産生がおこるかのいずれかである。痴呆の成立に重要な関与タンパクであり、アミロイドの性質を持つ神経原線維変化(NFT)の組織傷害性を知るために、細胞外NFTを観察した。細胞外NFTは老人班アミロイドと同様に補体タンパクに加えて補体活性化フラグメントの存在が免疫組織化学的に示されたが、これは細胞外NFTが貧食作用を受けていることを示している。さらに細胞外NFTにはミクログリアの関与とアストロサイトの突起の著明な侵入と周囲を取り囲む変性神経突起が認められる。細胞外NFTは細胞内NFTに比して免役組織化学的にタウ蛋白のN,C両端のエピトープが失われており、微細構造学的にもNFTを構成する細管の密度は著しく低くなり、また個々の細管も細くなっている。これらの一連の所見はNFTの組織傷害性とそれに対する組織の防衛機序を示しておりβアミロイドと共通する性質であることが示された。彌漫性老人斑のアミロイドの微細構造は、線維の一部に無形状物を伴う構造で構成されており、組織の反応を殆ど伴わないことからアミロイド出現の初期段階のプレアミロイドと考えられている。痴呆を伴わない老人脳ではアルツハイマー病脳に比して変性所見が少なく、従って組織の損傷も少ないのでアミロイド形成の初期像を観察するのに適していると考え、彌漫性老人斑を大量に伴う痴呆のない老人脳とアルツハイマー病脳の両者を免疫組織化学およびメセナミン銀法を応用した電子顕微鏡検索を行った。その結果、メセナミン銀顆粒の特異的に沈着により彌漫性老人班のプレアミロイドに相当する構造が観察された。この構造物は短い線維の集まった小さな束で、その一部は線維状ではなく無形状であった。この構造物を通常の切片で観察すると、これらの線維状あるいは無形状のプレアミロイドの多くは内部構造に乏しい小突起構造の間に沈着しており、この小突起からプレアミロイドが析出してくると考えられたが、この小突起が神経突起であるのかグリア突起であるのかその由来は同定できなかった。しかし、一部のプレアミロイドはシナプス前終末周囲に存在しており、この所見はニューロン起源を示唆するものである。この事実はプレアミロイドの出現により周囲組織に傷害が招来されるか、あるいは組織の変性が最初に起こり、その結果プレアミロイドの産生がおこるかのいずれかであることを示している脳のアミロイド物質の組織傷害性について、アルツハイマー病でアミロイドbetaタンパクと並んで重要な意味を持つ異常タンパクであり、アミロイドの性質を有する神経原線維変化(NFT)の組織傷害性を検討した。NFTの組織

傷害性はニューロン内にある時は判定し難いが、ニューロンが崩壊し、NFTが細胞膜外に放出され細胞外NFTとなると様々な組織反応を引き起こし、その様相はアミロイド出現に伴っておこる組織反応(老人斑形成過程)と酷似していることからbetaタンパクと同様な組織傷害性が想定されたが、そのプロセスについて明らかにした。細胞外NFTには細胞内NFTと異なり老人斑アミロイドと同様に補体タンパクに加えて補体活性化フラグメントの存在が免疫組織化学的に示されたが、これは細胞外NFTが貧食作用を受けていることを示す証拠である。事実、免疫二重染色で細胞外NFTにミクログリアの関与が確認されたがこれは細胞外NFTが異物として認識されミクログリアの清掃機転を受けているものと考えられる。さらに細胞外NFTにはアストロサイトの突起の著明な侵入と周囲を取り囲む変性神経突起が認められるがこれらの所見も有害物質に対する組織の防衛反応と考えられる。NFTの主要構成要素である異常燐酸化タウについてみると、細胞外NFTは細胞内NFTに比して免疫組織化学的にタウ蛋白のN,C両端のエピトープが失われており、微細構造学的にもNFTを構成する細管の密度は著しく低くなり、また個々の細管も細くなっている。これらの一連の所見はNFTの組織傷害性とそれに対する組織の防衛機序を示しておりbetaアミロイドと共通する性質であることを明らかにした。
逆流性・非逆流性拡張尿管における膀胱尿管接合部の水力学的-組織学的研究

(1)膀胱尿管接合部における尿管内圧測定により、非逆流尿管と逆流尿管において機能的膀胱壁内尿管長や圧差の間には差がみられなかった。一方、基線が膀胱内圧と同等になってから尿管口までの距離、すなわち非機能的粘膜下尿管は逆流尿管では非逆流尿管のそれと比較して2倍の長さを有しており、尿通過性の抵抗という観点から膀胱尿管接合部の堅牢さの指標として粘膜下トンネルの長さの重要性が確認された。(2)明らかな器質的、機能的下部尿路通過障害を有さない、膀胱尿管逆流を有する新生児では、胎生期の下部尿路閉塞を示唆する所見を示す例が臨床的に見られる。1.マイクロチップカテーテル型圧トランスデューサ(miller)を用いた尿管内圧測定。膀胱尿管逆流症の幼児に対して、全身麻酔下内視鏡を用いて逆行性に圧トランスデューサ(3Fre)を挿入した。中程度(Grade 3)の逆流尿管では尿管口より56cm頭側の中部尿管では810cmH_2O・2秒間隔の尿管収縮圧が記録される。この収縮圧は膀胱内を貫く壁内尿管でも観察されるが膀胱の静止内圧が干渉するのか振幅が12cmH_2Oの低下を示した。また、正常尿管やGrade12の逆流尿管では極細径に近い3Freでも尿の停滞の影響をうけ、静止圧、収縮圧、ともに高値を示す傾向にあった。この状態は壁内尿管でも同様であり、圧変化の判定は不能であった。以上のように逆行性カ-テル型圧トランスデューサを挿入する尿管内圧測定は尿管自体の口径の差、利尿状態によって大きく変化する。拡張の強い尿管では壁内尿管において圧差が生じ、本来の目的である壁内尿管の長さの測定の可能性を示唆する所見を得た。2.抗PGP抗体による組織化学染色を用いた尿管神経密度の検討。尿管は発生学的に尿管芽が頭側に伸び後腎組織と出会うことにより尿路形成する。したがって、尿管を完全に切断することでそれより頭側(腎臓側)の尿管の神経密度は低下を示す。現在、乳児期拡張尿管で一時的尿管皮膚瘻となった症例のundiversionの際に得られた頭側/尾側の尿管の神経密度を現在検討中である。・膀胱尿管接合部における尿管内圧測定1997年3月1998年2月迄の1年間に7例の小児にて尿管内圧測定を行ない、機能的膀胱壁内尿管長(FIUL)、圧差(FIUP)および非機能的粘膜下尿管(NFSU)を計測した。非逆流尿管では1尿管を除き、5尿管の壁内尿管で尿管の蠕動収縮波がみられず、基線の上昇が観察され、FIUL:612(平均8.8)mm、FIUP:1128(平均22)mmHg、NFSU:06(平均3.6)mmであった。一方、逆流尿管ではFIUL:1214(平均13)mm、FIUP:944(平均27)mmHgと非逆流尿管との比較で有意な差はみられなかったが、NFSUは610(平均7)mmと2倍の長さであった。
細胞融合による細胞質因子置換に関する研究

これまでのプロトプラスト融合技術を用い、ダイズとイネの雑種カルスを得、種々の形質を調査した結果、細胞質因子特に葉緑体DNAの置換カルスを得ることが出来た。しかし再生能力がなく植物体に戻すことが出来なかった。そこでマメ科作物の中でカルスからの植物体再生の可能なアルファルファおよびバーズフット・トレフォイルとイネの細胞融合を試みた。予備実験としてアルファルファとバーズフット・トレフォイルのカルスおよびプロトプラストからの植物体再生能力を調査したところ、アルファルファでは品種によって、また同一品種の個体の違いによって再生能力に大きな違いがあることが判明した。すなわち品種や各個体の遺伝子型に大きく左右されることが解った。バーズフット・トレフォイルは胚軸からのカルス形成能に差異が認められたが、カルス形成能の良好な品種は植物体再生能力が良くアルファルファのような個体間の大きな差異は認められなかった。アルファルファとイネの細胞融合により、性状が両親と異る黒紫色カルスを得、継代を重ねたところ、このカルスからダイズとイネの場合と類似の緑色と黄白色のカルスが分離してきた。現在これらのストレプトマイシン反応を調べ、細胞質因子置換型カルスかどうか調査中である。またこれらのカルスからの再生を試みているが今のところ成功していない。バーズフット・トレフォイルとイネの細胞融合は雑種カルスをその性状あるいは再生能力とヨードアセトアミド処理による細胞分裂の不活化の性質を利用して選抜を行った。同じく黒紫色のカルスを得たが、これからは緑色・黄白色のカルスは分離してこなかった。ホルモンフリーの培地に移植したところ茎葉を分化したが、肥厚した葉を持つ奇形性のものであった。雑種であるかどうかは確実に証明されていないが、もし雑種であるとすると、このような遠縁植物間では核と細胞質のバランスがとれず奇形化する場合が多いと思われる。
慢性期の生活を視座に入れた脳卒中急性期患者の廃用症候群予防プログラムの開発

本研究は、脳卒中発症急性期から慢性期の状況を視座した、脳卒中発症直後から、看護師が患者の廃用症候群予防を念頭に置いた日常生活支援のプログラムの実施をすることで、廃用症候群の予防ができると考えた。SCUと急性期病棟で、脳卒中発症直後の患者を対象に、1週間の筋肉量と関節可動域を調査した。結果は、関節可動域は麻痺側上肢の外旋が縮小し、筋肉量は麻痺側上肢の筋肉量の低下に有意差が認められた(P<0.05)今後、廃用症候群予防プログラムを論文発表する予定である。この研究は、看護師が脳卒中急性期患者に廃用症候群予防プログラムを実施し、同時に患者のモチベーションが落ちないような心理的支援を継続的に行い、急性期脳卒中患者の日常生活の安静や生活度の管理(ケアの実施と心理支援)をひとつの看護技術として確立していくことが目的である。平成21年度は、脳卒中患者の廃用症候群予防プラグラム開発のための情報収集と文献検討を行った。情報収集については、カナダトロントで5/2327に行われた第9回WFNN(国際脳神経外科看護学会)に参加し情報収集を行うともに、トロント市内にあるSt.Michael's Hospitalへの施設訪問に参加した。発症早期より、ほとんどのすべての患者に可能な範囲内のヘッドアップがなされていた。この時期の日本で流行が懸念された新型インフルエンザの影響で、予定していたモントリオール神経研究所は残念ながら中止せざろうえなかった(南川)。その他の情報収集として心理的支援方法および評価方法の習得を目的に、8/8に東京で行われたSEI-QoL研修会および11月に参加し、実施方法の習得と最新の情報を得ることができた(南川)。また、9/1920に札幌で行われた第36回日本脳神経看護研究学会で田村が、11/28に第29回日本看護科学学会で市原・桑村がそれぞれの学会において情報収集を行った。現在収集した文献により、廃用症候群予防プログラムの内容の構築と脳卒中患者へのモチベーションインタビューの適応の可能性に関して、検討中である。この研究は、看護師が脳卒中急性期患者に対して廃用症候群予防プログラムを実施すると同時に患者のモチベーションが落ちないような心理支援を継続的に行い、急性期脳卒中患者の日常生活の中での廃用症候群プログラムを開発する研究である。平成21から22年度は情報収集と文献検討を行った。当初は下肢の廃用性筋委縮の予防を中心としたプログラムの開発を予定していた。しかし「脳卒中治療ガイドライン2009」の普及に伴い、脳卒中患者の早期からの離床・歩行の促進が行われるようになってきたのと、文献検討の結果、脳卒中患者の上肢については、患者の日常生活の自立に与える影響が大きいにもかからわず、上肢に対しての廃用症候群予防のための研究が少ないことが明らかになった。加えて、脳卒中発症直後の急性期からの上肢の廃用症候群に対する介入の研究はほとんどなかった。そのため、入院直後からベッドサイドで観察・ケアにあたる看護師による、安全な急性期脳卒中患者への上肢への廃用症候群の予防対策を構築してゆく必要性が示唆された。文献検討に基づき、看護師が実施可能な急性期からの廃用症候群予防プログラムを作成し、文献検討の成果の一部をベルギー(Blankenberge)で行われたWFNN(European Association Neurosciences Nurses)で発表した(平成22年度繰越金使用)。今後はその上肢と肩の廃用症候群予防プログラムによる介入を行い、臨床での効果を確認する予定である。脳卒中患者発症後の、慢性期の患者に起こっている様々な問題の中でも、廃用症候群による2次的な障害によって生活に支障を期待きたしている患者がたいへん多い。そのため本研究では、脳卒中発症急性期から慢性期の状況を視座し、脳卒中発症当初から患者にかかわる機会が医療職者の中で最も多い看護師が、患者の廃用症候群予防を念頭に置いた日常生活の支援のプログラムの開発・実施を行うことで、慢性期で問題となる廃用症候群の予防ができる可能があると考えた。文献検討で日本での脳卒中患者の急性期から回復期の廃用症候群予防の方法を確認したところ、廃用症候群予防目的で看護師が実施して、廃用症候群の改善が認められたケアとしては、ポジショニング、ROM訓練、腹臥位療法、足浴、入浴、可動域訓練などであったが、いずれも慢性期になってからのケアであった。また、急性期や回復期の早い段階から看護ケアの中にROM訓練を組み入れた、関節拘縮の予防を試みているものの、RCT研究はなされていなかった。(平成23年度Blankenbergeで行われたEuropean Association Neurosciences Nursesにおいて発表)。当初の研究予定では、下肢の廃用性筋委縮の予防を中心としたプログラムの開発を予定していたが、「脳卒中ガイドライン2009」の普及に伴い、早期からの離床・歩行が行われるようになったことと、上肢は日常生活に大きな影響があるにもかかわらず、下肢と比べて研究されていないことが文献検討の結果明らかになった。

そこで、今年度の研究では、様々な廃用症候群の中から、上肢の廃用性筋委縮と関節拘縮に着目し、まず脳卒中患者のSCUと急性期病棟において、廃用症候群予防に関する介入研究を試みている。平成25年3月にその成果の一部をAmerican Association Neurosciences Nursesで発表する予定である。
Ataxia-telangiectasiaファミリーによるミトコンドリアDNAの維持機構

1.atl-1欠損による酸化ストレス線虫C.elegansにおいて、atl-1欠損変異体では、酸化ストレスが上昇していることを明らかにした。さらに、試薬処理により酸化ストレスを与えるとミトコンドリアDNAのコピー数が減少したことから、atl-1欠損によるミトコンドリアDNAの低下は、酸化ストレスにより引き起こされている可能性が示唆された。加えて、atl-1欠損変異体では、寿命の延長が見られた。線虫においては軽度の酸化ストレスは寿命の延長をもたらすことから、atl-1欠損変異体では軽度な酸化ストレスが生じていることが示唆された。2.ATRの過剰発現により引き起こされる細胞質の空胞化と非アポトーシス性細胞死ATRをヒト培養細胞(U20S, HeLa, HCT116細胞)に過剰発現させると、細胞質の著しい空胞化を引き起こすことを発見した。また、空胞化細胞の減少に伴い死細胞が増加したことから、ATRの過剰発現は、まず初めに細胞質の空胞化を生じ、その後、細胞死を引き起こすと考えられた。更に、この細胞死はp53非依存的であったことから、非アポトーシス性の細胞死(2型細胞死)であると考えられた。2型細胞死は、オートファジックな変性により生じるため、オートファジーのマーカーとして、LC3-IからLC3-IIへの変換を解析した結果、ATRの過剰発現はLC3-IIへの変換を促進した。加えて、原がん遺伝子Rasの阻害は、ATRの過剰発現による細胞質の空胞化、および、細胞死を抑制した。最後に、欠損変異体の解析から、ATRのHEAT repeats domainが空胞化には重要であることを見出した。以上の結果から、ATRの過剰発現は、そのHEAT repeats domainがRasの活性化に関与し、その結果、細胞質の空胞化、および、非アポトーシス性である2型細胞死を引き起こすことを解明した。線虫において、atl(-/-)では、ミトコンドリアDNAのコピー数の低下に加えて、活性酸素種が増加している可能性を示した。atl(-/-)では、活性酸素種の発生の指標となる5種類のスーパーオキシドジスムターゼ(sod-15)のうち、3種類の発現が特異的に上昇していた。現在、ミトコンドリアDNAの酸化損傷の解析を進めている。ヒト培養細胞において、hATRは通常状態においてもミトコンドリアに局在していることを明らかにし、さらにストレスによる局在の変化の解析を行った。その結果、ミトコンドリアから活性酸素を発生させる試薬を添加することによって、hATRがさらにミトコンドリアへ移行することを明らかにした。さらに、hATRがミトコンドリアDNAの複製に関与するタンパク質Xと相互作用することを明らかにした。加えて、タンパク質Xが通常状態の細胞で一部リン酸化されていることを明らかにした。hATRの機能を解析する目的で、全長hATRに何種類かのタグをつないだプラスミドの作製を行った。それらのプラスミドを用いてhATRをU20S細胞とHeLa細胞に過剰発現させたところ、細胞質においてもhATRが重要な役割を担っていることを明らかにした。そこで現在、hATRの複数の欠損変異体を作製し、hATRと結合する全タンパク質の同定と、その結合に必要な部位の決定を進めている。
実時間動き補償用メモリ混載型低消費電力プロセッサの開発

本研究では、動き補償処理のハードウェアの面積及び消費電力を削減するために、新たにアルゴリズムやアーキテクチャ、回路設計手法などを開発した。また、提案したアーキテクチャおよび手法の実験的な評価を行なうために、動きベクトル処理用LSIの設計、製造を行なった。本研究の成果を以下にまとめる。1.動画像動き補償向け省メモリ型プロセッサアーキテクチャ。これには、メモリの面積およびアクセスの回数を減らすための動き補償アルゴリズムを変更し、新しい2次元アレー型のアーキテクチャを提案した。画像メモリの分散と共有を組み合わせた概念によって、メモリ量が従来の半分で済むこのアーキテクチャはHDTVフォーマットにおいても実現が可能となる。必要総メモリ量の減少と入力ピン数の減少によって、チップの少面積化に大きく貢献できる。2.消費電力低減を重視した適応型動き補償アルゴリズムとアーキテクチャ手法。ここでは、画像圧縮においてアーキテクチャのレベルでアルゴリズム的に消費電力を削減する手法いくつか検討し、それぞれ手法についてその効果を検証した。また、低消費電力向き動き補償において適応型動きベクトル検出アルゴリズムの提案した。このアルゴリズムは画像内容の変化によって動き補償の計算の複雑さを動的に調整し、全探索ブロックマッチングと比較すると、同等の画質を維持しながら4分の1以下の計算回数しか必要としない.3.消費電力を減少する回路設計手法の開発。ここで、動き補償のみならず、画像の状況に応じたデータ長可変手法を検討し、論理構造の変更により信号遷移確率の低減を図る手法を開発した。本手法は、下位ビットおよび上位ビットにおける組合せ省略減算手法であり、減算回路で信号状態遷移確率を70%までに削減できることが明らかになった。4.動画像動きベクトル抽出用LSI回路。ここでは、動作レベル検出処理用省メモリ型プロセッサアレイのアーキテクチャに基づいて試作回路の設計開発を行なった。プロセッサの動作を確かめるために、回路の測定および評価を行った。平成10年度の計画は概ね予定通りに行なわれた.本研究では,動き補償処理のハードウェアの面積及び消費電力を削減するために,新たにアルゴリズムとアーキテクチャの開発を行なった.本研究の成果を以下にまとめる.1.消費電力低減を重視した動き補償アルゴリズム.低消費電力向き動き補償において適応型ブロック検出アルゴリズムを開発した.このアルゴリズムは画像内容の変化によって動き補償の計算の複雑さを動的に調整する新しいブロックマッチングのアルゴリズムである.このアルゴリズムを組み込むことにより,全探索ブロックマッチングと化較すると、同等の画質を維持しながら4分の1以下の計算回数しか必要としない.2.メモリ混載型低消費電力プロセッサアーキテクチャの開発.これには、メモリアクセスの回数を減らすための動き補償アルゴリズムを変更し,新しい2次元アレー型のアーキテクチャを提案した.画像メモリの分散と共有を組み合わせた概念によって,メモリ量が従来の半分で済むこのアーキテクチャはIIDTVフォーマットにおいても実現が可能となる.必要総メモリ量の減少と入力ピン数の減少によって,チップの少面積化に大きく貢献できる.3.低消費電力回路設計手法の開発.ここで、動き補償のみならず、画像の状況に応じたデータ長可変手法を検討し,論理構造の変更により信号遷移確率の低減を図る手法を開発した.この手法は、符号拡張演算方式を用いて絶対値を求める回路で信号状態遷移確率を1/2以下に削減できることが明らかになった.4.メモリロジック混載設計手法の開発.ここでは、低消費電力メモリベースプロセッサの構成手法を確立した。メモリとロジックの接続手法を提案した.また,符号拡張演算方式を用いて回路の設計も行なった.論理シミュレーションによって提案した手法の論理検証を行なった.本年度は、平成10年度に明らかにした動きベクトル検出用低消費電力省メモリ型プロセッサアレイのアーキテクチャに基づいて試作回路を設計し、東京大学集積システム設計教育研究センター(VDEC)よりLSIの製造を行った。さらに、消費電力を低減する回路手法を検討した。

1.動画像動きベクトル抽出用LSIの設計およびその製造.動作レベルのハードウェア記述をレジスタ転送レベルの記述に変換して、論理合成、配置配線を行い、回路設計を行った.回路上での電圧変化回数と配線容量を減少させるのに有効な回路設計技術の応用、レイアウトの最適化を行った。また、面積を最小化し性能を最大限に発揮させるために、ハードウェア記述に内包される規則性の抽出を行い、そのデータによる論理合成および配置配線の最適化を行なった。2.システムの構築,および評価動ベクトル処理用LSIを搭載した簡単なプロセッサボードの設計を行い,これを製作した。このプロセッサボードを用いて、評価用ソフトウエアの開発をし、回路の測定および評価を行った。3.低消費電力回路設計手法の開発ここで、昨年に開発した低消費電力回路設計手法を基づいて、入力データに応じたデータ長可変手法の検討を行なった。本手法は、下位ビットおよび上位ビットにおける組合せ省略減算手法であり、減算回路で信号状態遷移確率を70%までに削減できることが明らかになった。
角膜移植における組織適合抗原のDNA解析

臓器移植の中でも角膜移植の予後が良好であるが、拒絶反応による移植片の喪失が2530%に上がっている。今研究では、他臓器移植で行われている組織適合性抗原(HLA)のマッチングが、角膜移植においても有用であるかをHLAのタイピングにより検討した。本研究ではまず、眼組織を材料としてDNAタイピングが可能であるかについて検討、水晶体と硝子体を除く全ての組織よりDNAの抽出、HLA抗原のPCR法による増幅、RFLP法によるHLAタイピングが行え得ることを明かにした。次に上記方法に基づいて角膜組織でのHLAクラスIIタイピングを実際に移植を行った症例について施行した。これまでに全体で54例の臨床サンプルをドナー.レシピエント双方について調べた。そのうち29例は以前に移植を行った症例があるか、角膜内に2象限以上にわたって血管新生のある、いわゆる拒絶反応のハイリスクの症例で、残りの25例はこうしたリスクを持たない非ハイリスクの症例であった。その結果非ハイリスクの症例では、解析を行ったDRB1、DQB1、DPB1の各抗原のマッチングの程度と拒絶反応の発症頻度の間に有意の相関を認めなかった。一方.ハイリスクの症例では.DRB1、DPB1抗原のマッチングが全くない19例のうち、11例(579%)で拒絶反応が発症したが、マッチングが1または2抗原あった10例では1例(10%)に発症したのみであった(カイ2乗検定.P<0.05)。また本年度において初めてHLAクラスI抗原のHLA-A抗原の解析をドナー、レシピエントあわせて45例に行った。症例数が少ないため拒絶反応との関連は明かにはできなかったが、今後例数を増やして解析することによって新たな知見が得られる可能性が示された。1.移植に適さない提供眼球5眼を用いて、どの眼組織がHLAのDNAマッチングの材料として適しているか検討した。その結果、水晶体と硝子体を除く結膜、角膜、眼筋、虹彩、脈絡膜、網膜、視神経の各組織から、DNAを抽出してPCR法により増幅することに成功した。ただし、虹彩と脈絡膜は抽出したDNAにメラミンに由来すると思われる色素が混入しており、そのためか抽出液を50-100倍に希釈して初めて増幅を行い得た。この結果より、通常アイバンクより送られる強角膜片のうち、移植に用いない周辺部角膜を材料としてタイピングが行い得る事が確認された。2.実際に移植に使用した角膜片の周辺部(ドナー)と取り除いたレシピエント角膜の一部を冷凍保存したものを材料に、HLAクラスIIのタイピングを行った。これまで解析を行ったのは23眼で、うち5眼で臨床的に拒絶反応を生じていた。HLA-DP、DQ抗原は全例で解析可能であった。DP抗原ではマッチング数0であった15眼のうち4眼で拒絶反応を生じており、マッチング数1もしくは2の6症例中拒絶反応を起こしたのは1例のみであった。DQ抗原ではマッチング数0の17例中5例で拒絶反応を生じており、マッチング数1もしくは2で拒絶反応を生じた例はなかった。これらのことより、眼組織を材料としてHLAのDNAマッチングが全例で行いえること、およびマッチングの程度が角膜移植の成績に影響を及ぼす可能性があることが示された。今後HLA-DR抗原の解析を行うと共に、さらに症例数を増やして検討を行う予定である。平成6年度は、それまでに確立した方法に基づいて角膜組織でのHLAクラスIIタイピングを実際に移植を行った症例について行った。

材料としては、ドナーは搬送された強角膜片のうち、角膜移植に使用した中央部を除いた周辺角膜および強膜の一部を用い、レシピエントは、手術のために除去した中央部角膜の一部を用いた。これらのサンプルよりDNAを抽出した後、RFLP-PCR法によりタイピングを行った。これまでに全体で54例の臨床サンプルをドナー、レシピエント双方について調べた。そのうち29例は以前に移植を行った症例があるか、角膜内に2象限以上にわたって血管新生のある、いわゆる拒絶反応のハイリスクの症例で、残りの25例はこうしたリスクを持たない非ハイリスクの症例であった。その結果、非ハイリスクの症例では、解析を行ったDRB1,DQB1,DPB1の各抗原のマッチングの程度と拒絶反応の発症頻度の間に有意の相関を認めなかった。一方、ハイリスクの症例では、DRB1,DQB1抗原では相関を認めなかったものの、DQB1抗原では拒絶反応発症との関連を認めた。すなわち、DQB1抗原のマッチングが全くない19例のうち、11例(57.9%)で拒絶反応が発症したが、マッチングが1または2抗原あった10例では1例(10%)に発症したのみであった(カイ2乗検定、P<0.05)。また、本年度において初めてHLAクラスI抗原のHLA-A抗原の解析をドナー、レシピエントあわせて45例に行った。症例数が少ないため拒絶反応との関連は明らかにはできなかったが、今後例数を増やして解析することによって新たな知見が得られる可能性が示された。
幼稚園における保育者の「環境を構成する」力量形成に関する研究

本研究は、若手保育者が段階的・継続的に保育環境を構成する力量を身に付けていくことができるような、ビデオ教材およびブックレットを開発することを目的としている。平成30年度は、前年度に作成した子どもの遊びや保育環境の理解を促すための保育漫画に関連するアンケート結果について、平成30年5月の日本保育学会にて発表した。また、前年度に作成したビデオ教材及びワークシートについてのアンケート結果についても、平成30年5月の日本保育学会にて発表した。さらに、これらをふまえ、また新たに保育環境を理解するための写真を用いた学びを促すページを追加し、平成31年1月に「保育の環境構成ラーニングブックレット」を発行した。保育の環境構成を行う力量を形成するためのラーニングブックレットと、ウェブ上で視聴するビデオ教材を発行することができた。今後は、発行したラーニングブックレットと、ウェブ上で視聴するビデオ教材の有効性を検証するために、現在、教育委員会の研修や大学の講習、園内研修会等で利用し、アンケート調査を実施する計画を進めている。平成28年度は、幼稚園で保育観察とカンファレンスを重ね、ベテラン保育者が保育の環境を構成する際の具体的観点とそのプロセスを明確化するという課題に取り組んだ。カンファレンスの中では、ベテラン保育者の事例も含め、フレッシュからミドル、ミドルリーダーといったさまざまなキャリアの保育者の実践事例を取り上げた。いくつかの事例の比較や考察の結果、例えば、「子どもの心の動きを読み取る」「今ここで子どもが取り組むべき課題(保育のねらい)を考える」「身近にある環境の持つ性質や特徴を知って、遊びの素材を提供する」などの観点から、ベテラン保育者は保育環境を構成していることが明らかになった。また、ベテラン保育者は協働性・同僚性を発揮して、子どもの姿の理解や環境の構成の具体について、他の保育者と常に話し合い、協力して保育をしていることも明らかになった。さらに、若手保育者が保育の環境構成についてどのようなことに困難を感じているのか、ということを明らかにするために、8人の若手保育者を対象にインタビュー調査を行った。インタビューから得たデータはグラウンディッド・セオリー・アプローチの手法を用いて現在分析中である。この調査結果は、平成29年5月の日本保育学会にて発表予定である。ベテラン保育者が保育の環境を構成する際の具体的観点とそのプロセスについては、いくつかの観点が明らかになった。来年度以降も事例の収集とカンファレンスを継続し、さらに観点を整理する予定である。若手保育者が保育環境ついてどのようなことに困難を感じているか、ということについては、現在インタビュー調査で得たデータを分析中であるが、平成29年5月の日本保育学会で発表予定である。平成29年度は、幼稚園において保育観察とカンファレンスを重ね、ベテラン保育者が遊びや保育環境をどのようにとらえ、子どもにかかわっているのかということを伝える媒体として、ブックレット掲載予定の保育漫画の作成に取り組んだ。作成した保育漫画について、現職幼稚園教員や保育所保育士、養成校の学生等に広くアンケート調査を行った。この調査結果については、平成30年5月の日本保育学会にて発表予定である。また、ビデオ教材及びワークシートの試行版の開発にも取り組んだ。ビデオ教材は、さまざまなICT機器でも視聴することができ、使用者の利便性に資すると共に、セキュリティにも留意したものを開発中である。ワークシートは、ビデオ教材を視聴しながら使用者が自学自習できるものの試行版を作成した。これらを養成大学の学生に対して使用を促し、アンケート調査を行った。この調査結果についても、平成30年5月の日本保育学会にて発表予定である。さらに、昨年度行った若手保育者の保育の環境構成についてのインタビュー調査の内容と比較するために、ベテラン保育者に対しても、保育の環境構成についてインタビューを行った。インタビューから得たデータは、グラウンディッド・セオリー・アプローチの手法を用いて現在分析中である。保育の環境構成を行う力量を形成するためのビデオ教材およびブックレットの試行版の開発を進めるために、保育漫画の作成やアンケート調査を行うことができた。調査結果については平成30年5月の日本保育学会にて発表予定である。ベテラン保育者の環境構成と、若手保育者の環境構成の比較についても、インタビュー調査のデータをもとに、現在分析を進めることができている。ベテラン保育者の保育環境の構成の観点について、継続的に事例収集とカンファレンスを行うと共に、さらに精緻な考察を行っていく。

整理したこれらの観点をもとに、若手保育者のためのビデオ教材およびブックレットの開発を行う予定である。ビデオ教材およびブックレット開発のために、継続的に事例収集とカンファレンスを行うとともに、アンケート調査やインタビュー調査の結果をもとに、試行版の改良を重ねていく。今後は、発行したラーニングブックレットと、ウェブ上で視聴するビデオ教材の有効性を検証するために、現在、教育委員会の研修や大学の講習、園内研修会等で利用し、アンケート調査を実施する計画を進めている。
受精における種間障壁のメカニズム解明とその打破

植物の受精過程には、2つの主要な種間障壁(2セットの重要な鍵と鍵穴)が存在することが示唆されている。我々は、そのうちの一つ、受精のために分泌される花粉管誘引物質「LUREペプチド」を発見した。残された主要な障壁は、花粉管から精細胞を放出させるステップにある。LUREの作動原理の解明に加え、こうした分子の同定と制御、さらにはゲノム倍化を効率良く行う分子の開発により、種間障壁の理解と制御を達成する。(1)花粉管誘引におけるLUREおよびその受容体複合体の作動実態解明:トレニアとシロイヌナズナのLUREにおけるドメインスワッピングから、種認証に重要な3アミノ酸を特定した。また、シロイヌナズナと、その近縁種セイヨウミヤマハタザオの組み合わせをモデルとして、実際に交雑授粉を行った場合の種間障壁の解析を進めた。LURE1およびPRK6の役割、LURE1とは異なる他の助細胞由来の誘引物質の関与、長距離ガイダンスの役割について、解析を進めている。PRKファミリーの作動原理の解析も進めている。(2)精細胞放出における鍵と鍵穴分子の同定および動態解明:シロイヌナズナとセイヨウミヤマハタザオを用いて、種認証過程をライブセル解析する系の確立を進めた。カルシウムイメージングにより、交雑時の助細胞ー花粉管の細胞間コミュニケーションについて解析を進めた。また、種認証に関わる候補遺伝子について、スワップにより障壁が打破されるか、準備を進めた。(3)種の壁の理解:配偶子融合で働く受精装置の構成的な解析に向け、動物培養細胞を用いた実験系の確立を進めた。また、雌雄の細胞の稔性を向上させる分子を見出し、有機合成化学を駆使した解析を進めた。種間交雑の効率を向上させるためにも重要な分子と期待され、特許申請を行った。生殖における多くの鍵と鍵穴をひらく、重要な分子と期待される。本課題では、植物受精における種間障壁のメカニズム解明とその打破を目的とし、シロイヌナズナおよびトレニア、そしてそれらの近縁種を複数用いた解析を実施している。種間障壁を担う鍵と鍵穴分子の同定およびその解析が計画通りに進展しており、さらにこれらの鍵と鍵穴分子の多くを上流で制御するマスター因子を、当初の想定を超えた進展として発見した。本領域の目指す有機合成化学との異分野融合研究により、論文発表の準備のみならず、特許の出願を達成した。なお、こうした進展にともない、本課題の実験材料である、トレニア、セイヨウミヤマハタザオ、ウリクサ、アゼトウガラシといった、「非モデル植物」を用いた解析の必要性が増している。明視野像や蛍光像など、様々な画像を高解像度で取得できるカラーカメラ、組織培養を伴う遺伝子組換え実験のためのクリーンベンチ、これらの植物からの遺伝子のクローニングが、解析の律速となっている。これらのための機器を購入し、本課題の想定を超えた解析をさらに加速させ、受精における種間障壁のメカニズム解明とその打破を大きく進展させることにした。(1)花粉管誘引におけるLUREおよびその受容体複合体の作動実態解明LUREは約70アミノ酸からなり、システイン残基も複数持つため、ペプチドの合成は容易ではない。我々は短いペプチド鎖をつなぐ独自のKAHAライゲーション(Bode; Nat.Chem. 2014a, 2014b, 2015)により、LUREの効率的合成や、ペプチド鎖の組合せを変えるスワッピングを実現している。トレニア、シロイヌナズナ、および各近縁種でのドメインスワッピング、ミューテーション解析、非天然のダウンサイズLUREの作製を進め、同定した種特異性に重要な3アミノ酸について発表する(金岡、Bode)。さらに、シロイヌナズナLURE1の受容体であることを証明したPRK6について(Nature 2016; Nat.Commun. 2017)、近縁種A. lyrataとの主要な障壁分子として働いているのか、実際の雌しべ内での障壁を深部イメージングで確認するとともに、詳細なin vitro実験により明らかにする。(東山)(2)精細胞放出における鍵と鍵穴分子の同定および動態解明近縁種A. lyrataの花粉をシロイヌナズナに授粉した場合、胚珠への花粉管誘引ステップ、精細胞放出のステップの両者において効率が下がることが明らかとなっている。確立したカルシウムイメージングの実験系を基盤に、異種花粉管に対する助細胞の応答や、鍵・鍵穴分子の候補をシロイヌナズナで発現することで種間障壁が打破されるものがないか調べる。(東山)(3)種の壁の理解:種間障壁の打破による異質倍数体ハイブリッドの作出異種間受精から高効率で異質倍数体を確立するために、効率良く初期発生においてゲノム倍加を誘導する化合物スクリーニングを継続する。(東山)(1)花粉管誘引におけるLUREおよびその受容体複合体の作動実態解明:トレニア、シロイヌナズナ、および各近縁種でのドメインスワッピング、ミューテーション解析、非天然のダウンサイズLUREの作製を進めた。その結果、LUREの特定の部分配列が種の認証に重要な役割を果たすことが明らかとなった。また、シロイヌナズナのLURE1とPRK6の相互作用および花粉管誘引に重要なアミノ酸の同定に成功した。これらの成果の一部は投稿準備中、また一部は投稿中である。また、化学合成によるAMORの構造活性相関を明らかにし、発表した(Jiao et al., Plant Physiol.)