hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミトコンドリア・レトログレード・シグナリングの機構解明と育種的利用

ミトコンドリアから発せられ、核遺伝子の発現に影響を及ぼすシグナルは、ミトコンドリア・レトログレード・シグナル(MRS)と呼ばれる。本研究では、近縁野生種ミトコンドリアゲノムを持つ細胞質置換コムギ系統における雄ずいの雌ずい化(pistillody)および花成(栄養成長から生殖成長への移行)遅延がMRSによって引き起こされることを明らかにした。本研究の成果は、ミトコンドリアゲノムを利用するミトコンドリア育種の展開につながる。ミトコンドリアから発せられ、核遺伝子の発現に影響を及ぼすシグナルは、ミトコンドリア・レトログレード(RTG)・シグナルと呼ばれる。本研究の目的は、細胞質置換コムギ系統で誘発される1) pistillody(雄ずいの雌ずい化)および2)出穂性改変という2つの現象をモデルケースとし、植物(コムギ)におけるRTGシグナリングの分子遺伝機構を解明し、育種的利用の可能性を検証することである。ミトコンドリア原因遺伝子orf260と核のMADSボックス遺伝子を結ぶRTGシグナリングに関与する遺伝子群を網羅的に同定するため、コムギ38Kマイクロアレイを用いて、マイクロアレイ解析を行った。その結果、カルモジュリン結合タンパク質遺伝子がpistillody系統の幼穂で特異的に発現上昇することが明らかとなった。これは、RTGシグナリングにカルシウムイオンが関与することを示唆する。また、orf260の作用を抑制する核遺伝子(Rfd1)の単離に向けた高密度マッピングのために、これまでに作成した分離集団を用いて、PCRマーカーを開発した。さらに、pistillodyの育種的利用として、ハイブリッドコムギ品種を作出するため、これまでに育成した優良PCMS(日長感応性細胞質雄性不稔)系統に花粉親を人工交配し、F1植物を作出した。2)出穂性改変人工気象器を用いた栽培試験の結果、細胞質置換系統は細胞質(ミトコンドリア)ゲノムの影響により低温要求性が増大し、かつ純粋早晩性が遅延することが明らかとなった。遺伝子発現解析から、これらの形質の変化には、VRN1置伝子およびWFT遺伝子の関与が示唆された。一方、このRTGシグナリングを利用したコムギの出穂性の改変の実用性を検討するため、代表的な日本コムギ品種13品種と細胞質置換系統とを人工交配し、F1植物を作出した。本研究の目的は、細胞質置換コムギ系統で誘発される1)pistillody(雄ずいの雌ずい化)および2)出穂性改変という2つの現象をモデルケースとし、植物(コムギ)におけるRTGシグナリングの分子遺伝機構を解明し、育種的利用の可能性を検証することである。ミトコンドリア原因遺伝子orf260と核のMADSボックス遺伝子を結ぶRTGシグナリングに関与する遺伝子群を網羅的に同定するため、マイクロアレイ解析を行った。その結果、カルモジュリン結合タンパク質遺伝子、タンパク質キナーゼ遺伝子など、いくつかの遺伝子がpistillody系統の幼穂で特異的に発現上昇することが明らかとなった。また、ORF260タンパク質の機能を解析するため、大腸菌系での発現プラスミドを構築した。一方、pistillodyの育種的利用として、ハイブリッドコムギ品種を開発するため、これまでに育成した優良PCMS(日長感応性細胞質雄性不稔)系統に花粉親を人工交配して得たF1植物の調査を行った。2)出穂性改変人工気象器を用いた栽培試験および遺伝子発現解析の結果、細胞質置換系統は細胞質(ミトコンドリア)ゲノムの影響による低温要求性の増大は、VRN1遺伝子発現の抑制によることが、また、純粋早晩性の遅延は、WFT遺伝子発現の抑制によることが明らかとなった。一方、このRTGシグナリングを利用したコムギの出穂性の改変の実用性を検討するため、代表的な日本コムギ品種13品種と細胞質置換系統とを人工交配し、BC1植物を得た。酵母や哺乳類細胞において、ミトコンドリアから発せられ核遺伝子の発現に影響を及ぼすシグナルの存在が明らかとなり、ミトコンドリア・レトログレード(RTG)・シグナルと呼ばれている。本研究の目的は、細胞質置換コムギ系統で誘発される1)pistllody(雄ずいの雌ずい化)および2)出穂性改変という2つの現象をモデルケースとし、植物(コムギ)におけるRTGシグナリングの分子遺伝機構を解明し、育種的利用の可能性を検証することである。マイクロアレイ解析により、ミトコンドリア原因遺伝子orf260と核のクラスBMADSボックス遺伝子を結ぶRTGシグナリングに関与すると思われるカルモジュリン結合タンパク質遺伝子(WCBP1)を同定し、詳細な解析を行った。その結果、植物のRTGシグナリング:においてもカルシウム・シグナルが重要な要因であることが示唆された。

また、ORF260タンパク質の機能を解析するため、大腸菌系を用いてORF260タンパク質の機能解析を行った。その結果、ORF260は膜結合タンパク輩であることが示唆された。一方、pistllodyの育種的利用として、ハイブリッドコムギ品種を開発するため、これまでに育成した優良PCMS(日長感応性細胞質雄性不稔)系統に花粉親を人工交配して得たF1植物の調査を行い、優良F1組合せを特定した。2)出穂性改変人工気象器を用いた栽培試験および遺伝子発現解析の結果、細胞質置換系統は細胞質(ミトコンドリア)ゲノムの影響は、低温処理によるVRN1遺伝子発現挿制の解除の阻害という形で現れることが明らかとなった。一方、このRTGシグナリングを利用したコムギの出穂性の改変の実用性を検討するため、代表的な日本コムギ品種13品種と細胞質置換系統とを人工交配し、細胞質置換系統(BC2植物)を得た。ミトコンドリアから発せられ核遺伝子の発現に影響を及ぼすシグナルはミトコンドリア・レトログレード・シグナル(MRS)と呼ばれる。本研究の目的は、細胞質置換コムギ系統で誘発される1) pistillody(雄ずいの雌ずい化)および2)出穂性改変という2つの現象をモデルケースとし、植物(コムギ)におけるMRSの分子遺伝機構を解明し、育種的利用の可能性を検証することである。マイクロアレイ解析により得られたpistillody関連遺伝子候補のカルモジュリン結合タンパク質遺伝子(WCBP1)について、RT-PCRおよびin situハイブリダイゼーションによる詳細な発現解析を行った。その結果、WCBP1が関与するMRSが存在することが示唆された。また、pistillodyの原因ミトコンドリア遺伝子orf260craの機能を調べるため、大腸菌をミトコンドリアのモデルとして、ORF260craタンパク質の細胞内局在や大腸菌の増殖阻害を解析した。その結果、ミトコンドリアにおけるORF260craタンパク質の蓄積がMRSに関係することが示唆された。一方、pistillodyの育種的利用として、これまでに育成した優良PCMS(日長感応性細胞質雄性不稔)系統に花粉親を人工交配して得たF1植物の農業形質調査と特性解析を行った。その結果、優良なハイブリッドコムギ候補を2系統見出した。2.出穂性改変ミトコンドリア原因遺伝子の作用により発現パターンが変化するVRN1遺伝子について、A、B,D各ゲノムに座乗する個々の同祖遺伝子の発現の変化を明らかにした。一方、このMRSを利用したコムギの出穂性の改変の実用性を検討するため、代表的な日本コムギ品種の細胞質置換系統の農業形質調査と特性解析を行った。その結果、北海道品種「春よ恋」の花成遅延系統が品種として有望であることが判明した。1)pistillodyミトコンドリア原因遺伝子orf260と核のMADSボックス遺伝子を結ぶRTGシグナリングに関与する新規カルモジュリン結合タンパク質遺伝子(WCBP1)を同定した。優良F1組合せを特定した。2)出穂性改変日本コムギ品種13品種の細胞質置換系統を作出した。24年度が最終年度であるため、記入しない。1)pistllody細胞質置換コムギ
海運ネットワークの構造と進化の実証分析

本研究は、20世紀に発生した主要なイベントを用いて、その前後で海運ネットワークに生じた変化を定量的に示すことで複数均衡の可能性を実証的に分析することが主要な目的である。初年度は計画通り基幹データセットの構築と資料収集を行った。本研究で用いる基幹データはロイズインデックス(1890-2000年)である。これは雑誌刊行物であり、画像ファイルとしてデジタル化したものをテキストデータ化することで初めて分析可能な状態となる。抽出データ(5年に1度の数巻)については多少の準備で分析可能な状態であるが、非抽出データ(全巻)については膨大な量の画像ファイルであり、OCR作業とデータとしての整形作業などが時間的にも技術的にも困難であることが判明した。そのため、ひとまず前者を用いた分析を行うこととした。準備段階として、主要なイベントをそれぞれ挙げたうえで、予測されるデータの挙動とそのメカニズムについて議論を行った。メインテーマとしては第三次中東戦争によるスエズ運河の閉鎖とし、メンバー全員で取り組むこととし、フランスにあるアーカイブデータを収集し始めている。また、アフリカの沿岸貿易に関する植民地統計についても収集を始めた。予備段階的考察としては、データが全世界をカバーしていることから、大域的な分析および局所的な分析の両方が可能である点、港湾間競争および階層性の存在などが明らかとなっている。研究代表者と研究分担者はそれぞれの担当分野について相互理解を深めると共に今後の研究課題の設定ができた。また、世界の国際海上コンテナ輸送のサービス単位のネットワークデータ(1969-1995の各年)について、日本郵船資料に基づき、電子化を行った。いくつかの課題について2019年度には発表の準備ができた点と、アフリカ大陸をめぐる海運構造の変化について、2019年度中に一定の成果を出すことを目標として掲げることができた点も含めれば、順調な進捗状況であると言える。IAME(International Association of Maritime Economists)・関連する学会・スエズ運河庁でのセミナーなどにおいて、研究代表者および分担者がこれまで行ってきた関連研究を発表する。また、英領植民地の貿易統計・仏領植民地の貿易統計などの関係資料も適宜収集を行う。そのうえで、各人の研究成果を随時共有しながら、遅滞なく研究を進めていきたい。計画していた現地調査を取りやめたことと、PC機器の購入をまだ済ませていないことから、未使用額が生じた。どちらも来年度に繰越し、未使用額はその経費に充てることとする。
生物の新規鉄結合蛋白質を介した酸素耐性機構の解明

Dpr分子がどのように酸素耐性を付与しているか明らかとするため、dpr遺伝子産物の取得と解析を行った。好気的に培養したS.mutansの菌体約10gから、精製度で約50倍、精製標品として約2.4mgのDpr蛋白質を得た。Dpr分子は、SDS-PAGEで20kDa、沈降平衡法で223kDaを示し、12量体からなる複合体を形成していた。また、Dpr分子は電子顕微鏡で図1に示したような直径約10nMの球状の粒子として観察され、鉄結合蛋白質であるFerritin(直径12.5nM)と類似した形状であった。ICP-MASSを用いて、金属元素種の同定と定量を行った結果、精製したDpr分子には複合体当たり鉄と亜鉛がそれぞれ27.8、10.5個含まれていた。さらに、その最大積載量を推定したところ、鉄が複合体当たり480個、亜鉛が9.6個であった。Dprはそのアミノ酸の相同性からDpsファミリーに属する蛋白質であると考えられる。そこで大腸菌のDps報告されているDNAとの結合能についてDpr分子でも検討したが、DNAとの結合能は認められなかった。また、抗酸化酵素活性である、SOD活性とカタラーゼ活性についても検討したが、いずれの活性も検出されなかった。以上の結果から、Dpr分子はいわゆるFerritinのよつな鉄結合蛋白質の一種であると考えられた。鉄イオンは、フェントン反応(H2O2+Fe2+→・OH+OH_<->+Fe3+)で知られるように、最も反応性の高い活性酸素種であるヒドロキシルラジカル(・OH)の生成を触媒する。従って、推定されるDpr分子の機能は、生体内の遊離の鉄イオンのキレート作用によるヒドロキシルラジカルの生成抑制である。そこで、Dpr分子が鉄イオンに依存したヒドロキシルラジカルの生成を抑制しうるかどうかin vitroの実験系を用い検討した。その結果、10mMのFe2_+の添加によって引き起こされるヒドロキシルラジカルの産生をDpr分子は非常に効果的に抑制しうることが明らかとなった。口腔内連鎖球菌Streptococcus mutansをはじめとする乳酸菌は、カタラーゼを持たないにも拘わらず酸素の存在下で生育できるが、その酸素耐性機構については解明されていなかった。私どもは、S.mutansの酸素耐性機構、特に過酸化物耐性機構について以下の事実を明らかにした。(2)従って、S.mutansの過酸化物耐性機構は、AhpRの発見により解明されたかに見えたが、S.mutansのahpC,nox-1両遺伝子欠損株を作製し酸素耐性を調べた結果、本欠損株は好気条件下で野性株と同様生育できるだけでなく、過酸化物耐性能も完全に保持していることが判明した。(3)これらの事実から私どもは、S.mutansには未知の過酸化物耐性因子が存在すると確信し、その遺伝子のスクリーニングを行った。その結果、S.mutansのゲノムから過酸化物耐性に関与するdpr(Dps like peroxide resistance gene)と名付けた新規遺伝子を得た。作製した一連のdpr欠損株は、顕著な酸素感受性を示すことが明らかとなった。(4)本遺伝子産物(Dpr)は好気条件下で発現し、その発現量は菌体総蛋白質の5%に達し、強力な鉄結合能を有した。Dpr分子は遊離の鉄イオンを分子内に取り込み、生体内の遊離鉄イオン濃度を極めて低く保つことで、フェントン反応を介したヒドロキシルラジカルの発生を防ぎ、酸素耐性を付与していることが判明した。

そこで、Dpr分子が鉄イオンに依存したヒドロキシルラジカルの生成を抑制しうるかどうかin vitroの実験系を用い検討した。その結果、10mMのFe2_+の添加によって引き起こされるヒドロキシルラジカルの産生をDpr分子は非常に効果的に抑制しうることが明らかとなった。
InAlN系多接合タンデム太陽電池の研究

InN系タンデム太陽電池に関する基礎技術を確立するために、InAlN、InGaNおよびInAlN/InGaNヘテロ構造のMOVPE成長について検討した。常圧MOVPE成長を採用し、成長温度とTMI/(TMI+TMA)供給比の最適化により、In組成10.5のInAlN単結晶膜を実現した。成長膜は室温でも強いフォトルミネッセンスを示すことがわかった。一方、InGaNについても、成長温度とTMI/(TMI+TEG)供給比の最適化により、全組成域の単結晶膜を実現した。Cp_2MgをMg源として用い、InGaNへのMgドーピングについて検討し、In組成0,25までのInGaNのp形化を実現した。これらの成果を基に、n-In_<0.3>Al_<0.7>N/p-In_<0.2>Ga_<0.8>Nヘテロ構造素子を初めて実現し、光起電力を確認した。InAlNはAl組成のみを変化させることにより禁止帯幅を0.7eVから6.2eVまで大幅に変化させることができることからタンデム太陽電池用材料として最適の材料である。Al組成の異なるInAlNサブセルを10層程度積層することにより50%を超える高効率が実現できる可能性がある。本研究は、InAlN系多接合太陽電池の中心材料であるIn-rich InAlNについて、高品質薄膜結晶の作製、pn接合形成、少数キャリア寿命評価に関する基本技術を確立することにより、超高効率タンデム太陽電池実現の可能性を明らかにする。本研究はInAlN系のタンデム太陽電池実現のための基盤技術を確立することを目的としている。最初に、InAlN系タンデム太陽電池の出力特性を理論的に検討し、In組成が10.55のInAlNから成る10接合タンデム太陽電池が実現できれば、50%以上の変換効率と10V以上の開放端電圧が得られる可能性があることを明らかにした。続いて、横型反応管方式の有機金属気相エピタキシ(MOVPE)装置を用いてIn組成10.55のInAlN薄膜の成長について検討した。原料にトリメチルアルミニウム(T漁)、トリメチルインジウム(TMI)、アンモニア(MI_3)を、キャリアガスに窒素(N_2)を用い、成長圧力730Torr、成長温度600-700°Cでサファイア(0001)基板上にInAlN膜を成長させた。InAlN膜中のAl組成は、成長温度の上昇とともに、また、サセプター上の下流位置ほど、顕著に低下することを見出した。その原因は、TMAとNH_3との中間反応であると考えられる。成長温度およびサセプター上の基板位置を適当に選ぶことにより、相分離のない単結晶InAlN膜(10.55)を得ることができた。InAlN膜のX線ロッキングカーブ半値幅はAl組成の増加とともに増大した。このような結晶性の低下は、組成の不均一性よりもc軸配向性の低下によって起こっていることがわかった。今回成長させたIn組成10.55のInAlN膜は組成に対応した光吸収端を示すことを確認した。さらに、それらの膜は、室温でもフォトルミネッセンスを示し、In組成0.55の場合でも、その強度はInN膜のそれに比べて大きな遜色はみられなかった。本研究はInAlN系タンデム太陽電池の実現に向けて、その基盤技術を確立することを目的としている。本年度は、常圧MOVPE法によるIn-rich InAlN成長膜の高品質化と成長膜の走査型近接場顕微鏡(SNOM)による評価、および、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CP_2Mg)を用いたInAlNへのMgドーピングに関する検討を行った。In-rich InAlNのMOVPE成長に関しては、成長温度、TMI/(TMI+TMA)気相比、およびサセプタ上の基板位置を最適化することにより、常圧成長でもAl組成043%のInAlN単結晶膜が得られることを明らかにした。さらに、Al組成約30%までのInAlN膜については室温でも観測できるPLスペクトルを示ことがわかった。また、SIMS分析の結果、InAlN膜中へのGaの混入は10^<18>cm^<-3>以下と低く問題がないことがわかった。常圧MOVPE法で作製したInAlN膜の光学的均一性をSNOMにより評価した。

まず、SNOMにおける発光強度分布、発光波長分布の解析に相関関数を導入することにより、不均一性を定量的に解析できることを明らかにした。相関関数を用いた解析の結果、Al組成が8%程度以下の試料ではPLピーク波長分布はランダムであるが、それ以上のAl組成の膜ではAl原子の凝集が起こり始めていることがわかった。A1組成10%のInAlN膜へのMgドーピングを検討した。その結果、キャリア濃度はMgドーピングを行ってもほとんど変化せず、MgドープInNの場合と類似の結果となった。なお、少量のMgの添加がInAlNの結晶性を向上させる効果を有することを見出した。本研究はInAlN系タンデム太陽電池の実現に向けて、その基盤技術を確立することを目的としている。これまで、常圧MOVPE法によるIn-rich InAlN成長膜の薄膜成長とMgドーピング、および、それらの評価について検討を行ってきた。その結果、常圧MOVPE成長InAlN膜では、ガス流方向のAl組成分布が大きく、また、最適成長条件の幅が著しく狭いという問題があった。これらの問題の原因解明と解決のために、本年度はMOVPE法によるInAlN膜成長における成長圧力の効果について検討した。その結果、InAlNのMOVPE成長においても、AlN成長において問題とされているTMAとNH_3とのparasitic反応が膜成長に大きな影響を与えていることがわかった。特に、常圧成長ではparasitic反応が著しく、ガス流量の僅かな変化が成長膜の相分離やAl組成に顕著な影響を与えることがわかった。圧力の低下とともに、parasitic反応によるアダクト形成部が下流側に移行し、0.1気圧付近では基板上でのアダクト形成はほとんど起こらないことがわかった。さらに圧力の低下とともに、成長膜中のAl組成が増加するとともに、そのガス流方向の分布も緩やかになることがわかった。これは、成長圧力の低下とともに、アダクト形成が抑制され、アダクト形成のために消費されるTMAが減少するためである。上記の技術によりAl組成0.030.8のInAlNが形成できたので、それらについてRamanスペクトルの組成依存性を調べた。その結果、InAlN中ではA_1(LO)フォノンが2モード挙動を示し、従来の解釈が間違っていることを明らかにした。InAlNタンデム太陽電池への応用をねらいとして、MOVPE法によるInAlN/InGaNヘテロ構造の作製について検討した。最初に、InGaNについてIn組成約0.7までの混晶膜に対して単結晶成長を実現した。続いて、Cp_2Mgを用いたMgドーピングの検討を行い、In組成約0.4までのInGaN膜に対してp型化を実現した。これらの結果を受けてIn_<0.57>Al_<0.43>N/In_<0.4>Ga_<0.6>Nヘテロ構造の形成を検討した。その結果、In_<0.4>Ga_<0.6>N上にIn_<0.57>Al_<0.43>Nを形成した場合にはほぼ予想どおりの構造が形成されているのに対し、逆にIn_<0.57>Al_<0.43>N上にIn_<0.4>Ga_<0.6>Nを形成した場合には、In_<0.4>Ga_<0.6>N成長中にIn_<0.57>Al_<0.43>Nが熱劣化することがわかった。
作物の環境応答と物質分配のダイナミックス,そのシミュレーションと成長戦略

植物における栄養獲得・物質分配システムのタイナミクスを明らかにする目的で,研究を行った。とくに,光合成同化炭素ならびに窒素の動態を,炭素.窒素安定同位体を用いて定量的に解析しようとし,以下の点が明らかとなった。1.物質分配システム;(1)水稲根への光合成同化炭素の分配特性からみた窒素欠乏に対する反応が,生育段階によってまた根の節位によって異なることが示された。(2)生殖生長期間を通じて,窒素欠乏処理により,呼吸基質としての新規固定炭素依存割合が高まる。(3)水稲では幼穂形成期出穂期において上位根が光合成同化産物のシンクとして活発に機能しており,上位根での呼吸における新規固定炭素の利用が窒素栄養によって大きく左右される。(4)遮光処理による短期間の光合成量の低下によって,水稲における光合成同化産物の分配が大きく変化することが定量的に示された。ソース器官からの新規固定炭素の供給減少を契機として,根においては新規の発生の低下による新たなシンク形成を抑制するいっぽう,すでに存在する古根への同化産物の供給を優先する体制を形成する。以上のように,光合成同化産物の分配と利用は,生育段階,窒素栄養ならびに光環境の変化に動的に応答し変化することが定量的に示された。2.栄養獲得システム;(1)アルファルファ幼植物における窒素吸収は,硝酸態よりもアンモニア態で活発であり,それは根系の発達形態の違いと関連していた。(2)非マメ科植物であるヤシャブシ林における窒素固定能を^<15>N法で調査した結果,ヘクタール当たり年間55-58kgと推定される。以上のように,植物における窒素獲得戦略の多様性の一端が定量的に示された。今年度の研究では、とくに根の活性の維持と密接な関係を持つ窒素栄養との関連に着目して、^<13>Cで標識した同化炭素の体内での流れと、エイジ別に分けた根の呼吸消費の様相を定量的に把握する目的で行ない、以下の点を明かにした。1.生殖生長期の前期にあたる幼穂形成期では、窒素欠乏により上位根への光合成同化炭素の分配の減少が顕著であったが、いっぽう生殖生長期の後期にあたる乳熟期では、窒素欠乏により上位根よりも中・下位根での光合成同化炭素の分配の減少が顕著であった。2.根の呼吸に用いられる新規固定炭素の割合(RSA)は、窒素欠乏処理によってとくに中・下位根でのRSAの低下が顕著であり、呼吸基質として新規固定炭素よりも貯蔵炭素に依存する割合が高くなると推察された。出穂期、乳熟期でもこれと同様の傾向が認められた。3.根への同化炭素の分配と呼吸によって放出される炭素のRSAの、窒素欠乏への応答を比較すると、生育時期によりまた根のエイジによって特徴的に異なることが明かとなった。すなわち幼穂形成期の中・下位根では窒素欠乏処理によって同化炭素の分配の減少が比較的少ないにもかかわらず、吸呼のRSAは顕著に低下した。しかし乳熟期の中・下位根では、上位根と同様に窒素欠乏処理により同化炭素の分配と呼吸中のRSAがともに減少した。こられのことから生殖生長期においては、時期によりまた窒素栄養条件により、水稲の地上部から根への新規固定炭素の分配とその呼吸基質としての利用率が、ダイナミックに変化することが定量的に示された。ソース器官における光合成同化産物供給量の減少に対する,シンク各器官への同化産物の分配と利用システムの短期的応答を解析した。密閉チャンバ内に水稲幼植物を入れ,定濃度定比活性の^<13>CO_2を8時間供与した.供与終了後材料を経時的に採取するとともに,地上部と根の呼吸量および^<13>C濃度を経時的に測定した.この際,実験開始2日前から光強度を対照区の30%に減少した遮光区をもうけた。同化終了直後における全植物体の^<13>

取り込み量は遮光区において対照区の約33%てあった。遮光処理はシンク器官への分配率を変化させた。根と分げつへの分配はそれぞれ8%と80%減少し,新葉では23%増加した.また葉鞘への分配の減少が認められた。新根への分配は78%減少したが,古根では64%増加した。これは新根の新たな発生が遮光により抑制されたためである。呼吸中の新規固定炭素割合(RSA)は同化終了後の暗期中では対照区の約68%であったが,引き続く明期の終わりには82%となった。このことは遮光処理による新規固定炭素の供給量の減少によって,貯蔵炭素に由来する呼吸割合が増加することを示している。また同化終了後の暗期中ではRASは新根において30%,古根で36%,地上部で32%低下した。このように地上部と地下部で大きな差は認められなかった。いっぽう全呼吸量は新根で63%,古根で4%地上部で38%低下した。新規固定炭素の供給減少を契機として、根においては新根の発生の低下による新たなシンクの形成を抑制するいっぽう、すでに存在する古根への同化産物の供給を優先させる体制を形成すると考えられた。以上のように,光合成同化産物の分配と利用は,光環境の短時間の悪化に対応して動的に変化することが示された。窒素栄養と光環境の変化が,水稲体内の物質分配とその利用にどのような影響を及ぼすかを調べ,体内の物質分配システムのダイナミクスを明らかにする目的で,研究を行った。とくに,光合成同化炭素の動態を,炭素安定同位体を用いて定量的に解析しようとし,以下の点が明らかとなった。1.根への光合成同化炭素の分配特性からみた窒素欠乏に対する反応が,生育段階によってまた根の節位によって異なることが示された。つまり,窒素欠乏により幼穂形成期出穂期では上位根への同化炭素の分配の減少と下位根への分配の増加が,乳熟期では逆に上位根への分配の増加と下位根への分配の減少が顕著である。2.生殖成長期間を通じて,根の呼吸に用いられる新規固定炭素割合は,窒素欠乏処理により特に下位根で顕著に低下し,呼吸基質として新規固定炭素よりも貯蔵炭素に依存する割合が高まる。3.水稲では幼穂形成期出穂期において上位根が光合成同化産物のシンクとして活発に機能しており,上位根での呼吸における新規固定炭素の利用が窒素栄養によって大きく左右される。いっぽう登熟期では上位根のシンク能が低下し,窒素欠乏の影響は下位根により強く現れるようになる。4.遮光処理による短期間の光合成量の低下によって,水稲における光合成同化産物の分配が変化することが明らかとなった。ソース器官からの新規固定炭素の供給減少を契機として,根においては新根の発生の低下による新たなシンク形成を抑制するいっぽう,すでに存在する古根への同化産物の供給を優先する体制を形成することが示された。5.新規固定炭素の供給量の減少によって,貯蔵炭素に依存する呼吸の割合が高まった。この傾向は,地上部,新根,古根間で同じであった。以上のように,光合成同化産物の分配と利用は,生育段階,窒素栄養ならびに光環境の変化に動的に応答し変化することが定量的に示された。
構文とコミュニケーション行動に関するコーパス横断的研究

本研究の計画は、具体的には次の2つの段階に分けられる。【I.既存の言語コーパスの整理】既存の複数の言語コーパスについて、書き言葉コーパスについてはジャンル、話し言葉コーパスについては場面に関する特性を、いずれもコミュニケーション行動の観点から統一的に整理する。【II.構文と発話機能の分析の発展】従来の日本語学の成果において、類似する発話機能としてまとめられている構文を取り上げ、共起する語彙や文法形式をコーパス調査することで、どのようなコミュニケーション行動と結び付くのか提示する。具体的には、「モダリティ形式」類、「助詞・複合辞」類、「複文・焦点化構造」類の3つの構文類を対象とする。
アメリカ日系移民一世の強制収容所における伝統短詩文学の包括的研究

アメリカ日系移民一世が詠んだ俳句・短歌を包括的に研究する。アメリカに渡り、ほぼ日本語しか出来なかった一世移民が母国語で伝統韻文を詠んだ際、彼らの言語表象からうかがえる「日本」とはいかなるものだったのか、また当時のアメリカにおける日系移民を取り巻く生活状況等がいかに表現され、何が表現されなかったかを研究する。特に太平洋戦争勃発後、強制収容所に隔離された日系移民一世に注目して研究する。
ヒト幼児と霊長類の社会的知性に関する比較認知科学的研究

他者の意図を理解するためには社会的文脈を理解することが必要である。そこで本研究では,リスザル(Saimiri sciureus)とフサオマキザル(Cebus apella)が,ヒト訓練者と同種他個体とのコミュニケーションを観察することにより,ヒト訓練者の次の行動を予測して自分に有利な行動をとることができるのかどうか,また,被験体はヒト訓練者と自分とのコミュニケーションから,ヒト訓練者の次の行動を予測することができるのかを検討した。実験は,サル3個体とヒト訓練者が一度に対面する状況において,期待違反試行手続きを用いて行った。まず,馴化試行として,ヒト訓練者がある個体に呼びかけて,その個体の注意を引いた後に餌を与える,という試行を3試行行った。その後,テスト試行として,馴化試行とは逆側の個体に呼びかけた後,その個体に餌を与える試行(期待試行)と,馴化試行時に呼びかけた個体に呼びかけた後,逆側の個体に餌を与える試行(期待違反試行)を行った。テストの結果,リスザル,フサオマキザルともに,ヒト訓練者と同種他個体間のコミュニケーションを観察することにより,ヒト訓練者の次の行動を予測して,自身に有利な行動をとるという結果を得ることはできなかった。しかしながら,相手個体に注意が向けられた後,相手個体に餌がわたる場面(期待試行)よりも,ヒト訓練者の注意が自分に向けられた後,相手個体に餌がわたる場面(期待違反試行)の方が,ヒト訓練者に対する注視時間の割合が高くなった。これは,被験体が,他者と自分との間に生じた社会的な文脈の違いを理解していることを示唆する結果であると考えられる。本実験の結果より,フサオマキザルは,他者同士のコミュニケーションから,他者の次の行動を予測することは難しいが,自分に向けられたコミュニケーションから他者の次の行動を予測することは可能であることが示唆された。
新規な有用脂肪酸エステルライブラリーの作製とその利用

Streptomyces sp.X9およびS.avermitilis由来のCHE遺伝子を単離し、互いに相同性が高いことを見出した。これらのCHEのオルソログは、S griseus、S.lavendulaeといった他の放線菌に見出されるがその他の生物には見出されない放線菌に特異的に広く分布する酵素であると考えられた。系統解析の結果から、Streptomyces属細菌由来のCHEを新たなCHEファミリーとして提案した。一方、本CHEのエステル合成反応を利用したコレステロールエメテルの合成を検討した。X9株のCHEの粗精製画分を用いて、cholesteryl linoleateの酵素合成を試みた。まず、2-propanolを含んだ反応液中でcholesterolとlinoleiaaeidとのエステル化を試みた。反応後の反応液をTLCに供したところ、市販のcholesteryl linoleateと同じRf値を示ずスポットが確認されたことから、本CHEを用いてcholesteryl linoleateを合成できることが示された。次に、反応液中に含まれるアルコールの濃度と種類を検討し、反応条件を最適化した。また、本反応系を利用して、他の脂肪酸やステロールから様々なステロールエステルが合成できたStreptomyces sp.X9およびS.avermitilis由来のCHE遺伝子を単離し、互いに相同性が高いことを見出した。また、本反応系を利用して、他の脂肪酸やステロールから様々なステロールエステルが合成できた本研究では、好熱性微生物を主対象にCHE生産菌のスクリーニングを行った。土壌試料などをスクリーニング源として、45°Cから65°Cの中程度の好熱性微生物生育温度で、リノール酸コレステロールを単一炭素源とする集積培養を行った。45°Cで土壌サンプルから細胞外にCHEを分泌する菌株を一株取得できた。なお、他の生育温度では目的の菌を取得できなかった。得られた菌株の至適生育温度は45°Cで、形態と生理生化学的な特徴及び16S rDNAの塩基配列の解析により菌株の同定を行った結果、本菌はStreptomyces sp.X9株(X9株)と命名された。X9株はリノール酸コレステロール或いはパルミチン酸を唯一炭素源として生育し細胞外にCHEを生産したことから、本菌はCHEを細胞外に分泌生産することによりコレステロールを炭素源として利用していると考えられた。興味深いことに、本菌によるCHEの生産は、各種コレステロールエステルだけでなく、酵素反応産物である脂肪酸によっても誘導されることが示された。そこで、パルミチン酸を炭素源として本菌を大量培養し、得られた培養上清よりCHEを硫安分画・各種カラムクロマトグラフィーを用いてSDS-PAGEで単一バンドを示すまで精製した。得られたCHEの分子量は23,600であった。一方、ゲル濾過によって推定された分子量は163,000であったことから、得られたCHEはオリゴマー酵素であると考えられた。また、精製したCHEの諸性質を検討したところ、市販のCHEに比べて水溶液中での常温安定性が非常に高いことが明らかとなった。本CHEの常温安定性はこれまで調べられたCHEの中で最も高いことから、今後の診断薬への利用が期待される。コレステロールエステラーゼ(CHE)はコレステロールエステルの3位のエステル結合を加水分解する酵素である。これまでに我々は、放線菌Streptomyces sp.X9株(X9株)を分離し、本菌から放線菌以外のCHEとは一次構造上の相同性を示さない極めてユニークなCHEを見出した。本年度は、さらに、S.avermitilis及びS.griseusのCHEを精製したところ、これらのCHEの性質はX9株のそれと類似していた。S.avermitilis由来のCHE遺伝子は、X9株由来CHEのオルソログであると考えられた。本研究で見出されたCHEのオルソログは、S.griseus、S.lavendulaeといった他の放線菌に見出されるがその他の生物には見出されない放線菌に特異的に広く分布する酵素であると考えられた。一方、本CHEのエステル合成反応を利用したコレステロールエステルの合成を検討した。まず、2-propanolを含んだ反応液中でcholesterolとlinoleic acidとのエステル化を試みた。

反応後の反応液をTLCに供したところ、市販のcholesteryl linoleateと同じRf値を示すスポットが確認されたことから、本CHEを用いてcholesteryl linoleateを合成できることが示された。次に、反応液中に含まれるアルコールの濃度と種類を検討し、反応条件を最適化した。また、本反応系を利用して、他の脂肪酸やステロールから様々なステロールエステルが合成できた水酸化脂肪酸は、生分解性ポリマー、香料、医薬品などの工業原料として利用価値の高い化合物である。一方、カビFusarium oxysporumのチトクロムP450foxy(P450foxy)は、脂肪酸の亜末端(ω-1ω-3位)の水酸化酵素であり、P450還元酵素との融合酵素であることから反応が迅速だという特徴をもつ。本研究では、P450foxyを利用した各種脂肪酸誘導体の発酵生産を試みた。P450foxyを発現させた組み換え大腸菌を、ラウリン酸(LA)を添加した培地で培養したところ、培地中に11-hydroxy LA、10-hydroxy LA、9-hydroxy LAや、これらのα-ケトール誘導体が生成した。生産量の最も多かった11-hydroxy LAでは、150mg/1(収量25%)の効率で生産できた。炭素数1016の脂肪酸についてもそれぞれの(ω-1ω-3)monohydroxy脂肪酸に変換できた。また、同菌は、廃油中の脂肪酸を14-hydroxyおよび13-hydroxyパルミチン酸に変換できた。本生産系は脂肪酸誘導体の生産系として有用であると考えられる。一方、コレステロールエステラーゼ(CHE)はコレステロールエステルの3位のエステル結合を加水分解する酵素である。本研究では、放線菌Streptomyces sp.X9株(X9株)を分離し、本菌から放線菌以外のCHEとは一次構造上の相同性を示さない極めてユニークなCHEを見出した。また、X9株のCHEの粗精製画分を用いて、cholesteryl linoleateの酵素合成を試みた。反応液中に含まれるアルコールの濃度と種類を検討し、反応条件を最適化し、本反応系を利用して、他の脂肪酸やステロールから様々なステロールエステルが合成できた。
活性酸素産生酵素NOX1による新しい心臓の線維化誘導機序の解明と治療への応用

本研究では、心筋細胞傷害後に誘導される心線維化にNOX1/NADPHoxidaseが関わることを遺伝子欠損マウスおよびゲノム編集により作製した遺伝子欠損細胞を用いて明らかにした。NOX1欠損マウスではドキソルビシンによる心線維化が抑制された。傷害を受けた心筋細胞由来因子が心筋細胞のNOX1遺伝子の発現を上昇させた。心筋細胞のNOX1は心線維芽細胞の増殖作用を有するS100A1の遺伝子発現を調節することを見出した。NOX1が心傷害後の心線維化において新たな治療ターゲットとなる可能性が示された。本申請の目的はCRISPR/Casによるゲノム編集を用い新たに遺伝子組換えマウスを作製し、心線維化おける活性酸素産生酵素NOX1/NADPHオキシダーゼの役割を解明することである。申請者は最近アントラサイクリン系抗腫瘍薬のドキソルビシン投与による心線維化がNOX1の遺伝子欠損マウスで抑制されるという実験結果を得た。平成27年度は、細胞特異的NOX1欠失が可能なNOX1と黄色蛍光蛋白(venus)の共発現マウスを作製しNOX1の局在および心線維化に関わる分子機序を明らかにすることを目的とした。Nox1エクソン13の終始コドン上流の配列をターゲットとしてsingle guide RNA (sgRNA)配列候補をCRISPRデザインツールにより決定した。導入するDNA配列として、sgRNAのターゲット配列の上および下流配列のそれぞれ500bpの相同領域でIRES (internal ribosome entry site)-venus-polyA配列を挟んだ2本鎖DNAを作製する。またNox1エクソン13の上流と下流にloxP配列を挿入しターゲティングベクターとした。sgRNA,Cas9発現ベクターおよびターゲティングベクターをマウス線維芽細胞株(NIH-3T3)に遺伝子導入することにより、相同組み換えによるターゲティングベクターの遺伝子導入に成功した。現在はin vitro transcriptionにより作製したsgRNAおよびCas9、およびターゲティングベクターの受精卵への導入を実施している。受精卵を偽妊娠マウスの卵管に移植し産仔を得る予定である。また心筋培養細胞株(H9c2)を用いた検討では、心筋死細胞由来物質が心筋生細胞におけるNox1遺伝子の発現を上昇させることを見出しており、心筋障害時におけるNox1の誘導機構を明らかにした。当初の計画通り組織特異的NOX1欠失が可能なNOX1と黄色蛍光蛋白(venus)の共発現マウスを作製の作製に着手しており、培養細胞株を用いた予備検討ではCRISPR/Casによるゲノム編集を用い相同組み換えによる目的遺伝子の導入に成功している。既に受精卵を用い実験を行っており、マウスの出産が確認できれば27年度に予定していた新たな遺伝子改マウスの作製の達成となる。当該年度では作製したマウスを用いてNox1の発現局在を予定していたため、新たな遺伝子改変マウスの作製は予定より若干遅れていると考えられるが、当初28年度以降に予定していた心筋細胞培養株を用いた心筋障害におけるNox1遺伝子の発現誘導機構の解明が予定より早く達成できていること、またマウスの横行大動脈縮窄術およびストレプトゾトシンによる高血糖による心繊維化モデルの作製にも着手しており概ね予定通りの進捗状況であると思われる。平成28年度は、平成27年度に引き続き細胞特異的NOX1欠失が可能なNOX1と黄色蛍光蛋白(venus)の共発現マウスを作製しNOX1の局在および心線維化に関わる分子機序を明らかにすることを目的とした。また心筋培養細胞株(H9c2)を用いた検討では、心筋死細胞由来物質がTLR4受容体を介し心筋細胞におけるNox1遺伝子の発現を上昇させることを、さらにH9c2死細胞由来物質は心線維芽細胞(CF)の増殖を誘導することを見出した。一方、ゲノム編集によりNOX1を欠損したH9c2の死細胞由来物質ではCF増殖の誘導が有意に抑制された。野生型およびNOX1欠損マウス由来CFでは増殖能に差違は認められなかった。以上から死細胞由来物質により心筋細胞で発現誘導されたNOX1が、CF増殖因子の量もしくは活性を調節していると考えられる。既に受精卵を用い実験を行っている。

当該年度では作製したマウスを用いてNox1の発現局在を予定していたため、新たな遺伝子改変マウスの作製は予定より若干遅れていると考えられるが、予定していた心筋細胞培養株を用いた心筋障害におけるNox1遺伝子の発現誘導機構の解明が予定より早く達成できていること、心筋細胞におけるNOX1がCF増殖因子の量もしくは活性を調節していることを新たに見出していること、またマウスの横行大動脈縮窄術およびストレプトゾトシンによる高血糖による心線維化モデルの作製についても検討を行ったことから、概ね予定通りの進捗状況であると思われる。本申請の目的は心線維化おける活性酸素産生酵素NOX1/NADPHオキシダーゼの役割を解明することである。申請者は最近アントラサイクリン系抗腫瘍薬のドキソルビシン投与による心線維化がNOX1の遺伝子欠損マウスで抑制されるという実験結果を得た。平成29年度は、心筋培養細胞株(H9c2)を用い検討を行い、心筋死細胞由来物質がTLR4受容体を介し心筋細胞におけるNox1遺伝子の発現を上昇させることを、さらにH9c2死細胞由来物質は心線維芽細胞(CF)の増殖および細胞外マトリックスであるコラーゲンIIIa (col IIIa)遺伝子の発現を誘導することを見出した。一方、ゲノム編集によりNOX1を欠損したH9c2の死細胞由来物質ではCF増殖およびcol IIIa遺伝子発現が有意に抑制された。野生型およびNOX1欠損マウス由来CFでは増殖能に差違は認められなかった。以上から死細胞由来物質により心筋細胞で発現誘導されたNOX1が、CF増殖因子の量もしくは活性を調節していると考えられた。そこでNOX1により調節されるCF増殖因子の探索を行った。H9c2の死細胞由来物質によるCF増殖の誘導はTLR4受容体を介していることを見出し、TLR4受容体のリガンドとなるダメージ関連分子パターン(DAMPs)の候補分子を欠損させたH9c2をゲノム編集法により作製したところ、S100A1を欠損した死細胞由来物質ではCF増殖が抑制されることを見出した。さらにNOX1を欠損したH9c2ではS100A1の遺伝子発現が減少していた。以上の結果から心筋細胞のNOX1はS100A1発現を介し、心筋細胞傷害後の心線維化を誘導することが明らかとなった。本研究では、心筋細胞傷害後に誘導される心線維化にNOX1/NADPHoxidaseが関わることを遺伝子欠損マウスおよびゲノム編集により作製した遺伝子欠損細胞を用いて明らかにした。NOX1欠損マウスではドキソルビシンによる心線維化が抑制された。傷害を受けた心筋細胞由来因子が心筋細胞のNOX1遺伝子の発現を上昇させた。心筋細胞のNOX1は心線維芽細胞の増殖作用を有するS100A1の遺伝子発現を調節することを見出した。NOX1が心傷害後の心線維化において新たな治療ターゲットとなる可能性が示された。受精卵へのマイクロインジェクションによる遺伝子導入は専門的な手技習得が不可欠であるが、受精卵の相同組み換え効率は低いため多数の受精卵への注入が必要となると考えられる。近年、簡便かつ大量の受精卵への遺伝子導入がエレクトロポレーション法にて可能となってきている。必要であれば、遺伝子導入を新たに開発されたエレクトロポレーション法で行う。
地圧制御・地下環境制御のための予測解析・モニタリングエキスパートシステムの開発

岩盤開発を実践する技術者自身がパソコンとの対話を通じて最適の調査方法,予測解析方法,監視方法を選び,つぎにそれらの方法を用いて実際に調査や設計を行い,開発中や開発後の監視を行い得るように支援する知識データベースの提供をめざして,地下掘削等の設計や地下環境制御の設計の際に必要となる調査や予測解析の方法,予測解析に用いられる解析プログラム,開発が始まったあとのモニタリングの方法,モニタリングシステムの具体的な仕様など,多くの情報を収集した。これらを知識データベースとしてフロッピーディスクに集録し,つぎにこれらの知識データベースをバックグラウンドとして,エキスパートシステムを構築した。本システムには,調査,予測および監視のための方法を選択するシステムとそれを実際に行うのを支援するシステムとが備わっているが,情報を収集した段階では,予測解析に用いられる各種プログラムがオリジナルコードそのままの形で数多く収録されていて,それが飛び抜けて大きな知識データベースであるにもかかわらず,最も使い勝手の悪いものになっていた。そこで,変数名を統一し,かつ同一のスタイルで整理・統合し,各プログラムのバージョンアップを行った。また,不連続性岩盤に適用できる境界要素法による3次元弾性解析コード,すなわち,3角形要素分割による仮想応力法-変位くい違い法組み合わせ解析コードを組み込んだ。さらに,地下に大空洞を掘削する過程で問題となる対流をも考慮に入れた坑内気象予測解析コードを組み込んだ。これらの解析プログラムは,世界で初めて,本研究において開発されたものである。筆者らは,古くから,岩盤掘削の設計や地下環境制御の設計に必要となる種々の予測解析システムを開発してきており,今着度も新たに3角形面要素を用いた変位くい違い法による3次元境界要素法を開発した。本研究においては,それらを整備し,その他の種々の手法に関する情報を収集して,現在までに開発されているほとんどすべての予測解析プログラムをデ-タベ-スとしてすでにフロッピ-ディスクに収録している。また,動燃と情報数理研究所とで開発されたPCー9800シリ-ズ用評価エキスパ-トシェル「コギト」を用いて,上記のデ-タベ-スをバックグラウンドとして,岩盤開発の条件や目的に応じて最適の予測解析手法を選択するためのエキスパ-トシステムを開発した。このシステムを利用すれば,技術者自身がパソコンとの会話を通じて最適の方法やシステムを選び,それらを用いて実際の設計に役立つための予測計算を行うことができる。解析コ-ドなどのデ-タベ-スは,コンピュ-タ-,数値解析などに関する知識があまりない人でも簡単に使えるように,すべて対話形式になっていて,ディスプレイ上の質問に答えるだけでデ-タの入力ができる。一方,掘削を始めてからの岩盤挙動を監視するシステムについても,新たにいくつか開発し,実際に住友セメント(株)小倉事業所の坑内採掘現場に適用して,それらの性能を確かめている。また現在までに開発されているその他の種々のモニタリングシステムに関する情報を収集し,それらをデ-タベ-スとして収録しつつある。そこで,つぎには,現場の条件に応じて最適の計測システムを選択するためのエキスパ-トシステムを作成する予定である。なお,出来上ったシステムは,入力デ-タを保存するル-チンや修正するル-チンも備えていて,かなりユ-ザ-フレンドリ-になっている。岩盤開発を実践する技術者自身がパソコンとの対話を通じて最適の調査方法,予測解析方法,監視方法を選び,つぎにそれらの方法を用いて実際に調査や設計を行い,開発中や開発後の監視を行い得るように支援するデータベースの提供をめざして,地下掘削等の設計や地下環境制御の設計の際に必要となる調査や予測解析の方法,予測解析に用いられる解析プログラム,開発が始まったあとのモニタリングの方法,モニタリングシステムの具体的な仕様など多くの情報を収集した。これらをデータベースとしてフロッピーディスクに集録し,つぎにこれらのデータベースをバックグラウンドとして,エキスパートシステムを構築した。

本システムは形の上では,一応,調査,予測および監視のための方法を選択するシステムとそれらを実際に行うのを支援するシステムとが完備されているが,現状では,予測解析に用いられる各種解析プログラムがオリジナルコードそのままの形で数多く収録されていて,それが飛び抜けて大きな知識ベースであるにもかかわらず,最も使い勝手の悪いものになっている。今後は変数名を統一するなどして,それらを整理・統合し,かつ各プログラムのバージョンアップをしていく必要がある。また,不連続性岩盤に適用できる境界要素法による3次元弾性解析コード,すなわち,3角形面要素分割による仮想応力法ー変位くい違い法連成解析コードを組み込むことが望ましい。この解析コードは世界で初めて,本研究において開発されたものである。なお,エキスパートシエルとしては動燃事業団と数理解析研究所が開発した「コギト」システムが用いられている。岩盤開発を実践する技術者自身がパソコンとの会話を通じて最適の調査方法、予測解析方法、監視方法を選び、つぎにそれらの方法を用いて実際に調査や設計を行い、開発中や開発後の監視を行い得るように支援する知識データベースの提供をめざして、地下掘削等の設計や地下環境制御の設計の際に必要となる調査や予測解析の方法、予測解析に用いられる解析プログラム、開発が始ったあとのモニタリングの方法、モニタリングシステムの具体的な仕様など、多くの情報を収集した。これらの知識データベースをバックグランドとして、エキスパートシステムを構築した。本システムには、調査、予測および監視のための方法を選択するシステムとそれを実際に行うのを支援するシステムとが備っているが、情報を収集した段階では、予測解析に用いられる各種プログラムがオリジナルコードそのままの形で数多く収録されていて、それが飛び抜けて大きな知識データベースであるにもかかわらず、最も使い勝手の悪いものになっていた。そこで、変数名を統一し、かつ同一のスタイルで整理・統合し、各プログラムのバージョンアップを行った。また、不連続性岩盤に適用できる境界要素法による3次元弾性解析コード、すなわち、3角形要素分割による仮想応力法-変位くい違い法組み合わせ解析コードを組み込んだ。さらに、地下に大空洞を掘削する過程で問題となる対流をも考慮に入れた坑内気象予測解析コードを組み込んだ。これらの解析プログラムは、世界で初めて、本研究において開発されたものである。