hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食料危機における地域経済統合の食料安全保障上の有効性・問題点に 関する研究

2007-08年の食料危機におけるEUやNAFTA加盟国の主要農産物の需給や貿易動向をみる限り、地域経済統合や自由貿易協定は、地域内の食料安全保障を確保する意味で、加盟国間では有効に機能していたと考えられる。しかし、地域経済統合や自由貿易協定は、EUのトウモロコシの域外輸入の急増や小麦の域外輸出の減少、米国のメキシコへのトウモロコシ輸出の増加とそれに伴うアフリカへの同輸出の減少など、食料危機において域外の農産物輸入国へ負の影響を与える可能性がある。200708年の食料危機における貿易構造の変化について、統計データを用いて分析を行った。以下、トウモロコシに関する研究成果の概要とその重要性について説明する。FAOSTATによれば、2007年度の世界におけるトウモロコシ生産量は90年年代後半から2000年代半ばまでの平均値より25%増加している。その増加率の50%はアメリカでの増産が寄与したが、EUにおける生産量の低下(約26%)は、世界の農業主要国・地域のなかでも唯一、マイナス7%もの寄与率で増産の足かせとなった。その背景として、EU加盟を目指し農業改革を進めてきた東欧新興国(ルーマニアやハンガリー)における生産量の低下が挙げられる。こうした状況の中、EUの域内輸入が増加したが、2007年にスペインとポルトガルはEU域外から、特にブラジルやアルゼンチンからトウモロコシ輸入を急増させた。その結果、1990年代後半から約2030%で推移していたEUの域外輸入比率は、20072008年では45%まで上昇した。2007年度の世界におけるトウモロコシ輸入量(EU域内貿易含む)は90年年代後半から2000年代半ばまでの平均値より約3割増加したが、それに対するEU輸入の寄与率は4割を超える水準であり(含まない場合、4割弱)、EUへの輸出が急増したことがわかる(このほか、寄与率の大きい国々は、メキシコ10%前後、イラン5%強、コロンビア5%前後、なお旧ソ連邦・インドはほぼ0%である)。食料危機の原因として、天候不良、石油価格の高騰、バイオエタノール、新興経済国による需要の増加、輸出規制等が挙げられるが、それらに加えて、その背景の一部としてEU統合をめぐる新興国の農業政策やそれに伴う既存のEU加盟国の貿易動向に注目することが重要である。今後、食料危機における地域経済統合の食料安全保障上の有効性・問題点という観点から、これらの研究成果をまとめていく予定である。先行研究によれば、200708年の食料危機の原因のひとつとして、ASEAN諸国、NIEs(新興工業諸国)に加え、BRICs(新興経済4カ国)、NEXT11(新興経済発展国家群:イラン、インドネシア、エジプト、韓国、トルコ、ナイジェリア、パキスタン、バングラディシュ、フィリピン、ベトナム、メキシコ)等の経済発展・所得増大に伴う食料消費水準の高度化による穀物の需要増加が挙げられている。しかし、この両年の食料危機における世界のトウモロコシの輸入需要増加(過去7年間平均比24%増、翌年同15%増)に関して、EU諸国の影響が大きかった点、新興国の中でもスペイン語圏諸国等(スペイン・メキシコ・ポルトガル)の影響が強かった点、新興国以外で着目すべき南米諸国は、コロンビア・チリ・ペルー・ベネズエラであった点を認識しておくことが重要である。ゆえにASEAN、NIEs、NEXT11の新興諸国が、食料危機下で一様にトウモロコシの輸入需要を増加させたわけではない。トウモロコシの輸出面をみると、2008年の中国の輸出規制によって、主な中国の輸出先である韓国は米国からの輸入を前年比72%で急増させたが、NAFTAのもと米国からメキシコへも輸出が増加したため、北アフリカ諸国への輸出が前年比約50%で減少した。暴動が起きた同地域への影響が窺える。世界の小麦の輸入需要増加に関しては、トウモロコシほどに伸びたわけではない(同9%増、翌年同8%増)が、NEXT11が両年において50%、67%で輸入増加に寄与した。しかし小麦の場合、トウモロコシのように、食料危機の短期間に地域統合や共通言語を通じたグループ諸国が同調して輸入を増加させている状況は観察できない。ただし中長期的には、例えば米国の小麦輸出は中南米諸国を中心に伸びている。今後、日本農業経済学会や日本フードシステム学会等で発表及び投稿の予定である。2010年10月、世界の主要食料価格指数が過去最高値の2008年6月の水準に迫った。FAOの報告書には、主要因としてロシアでの干ばつと小麦輸出規制による国際価格の上昇が挙げられた。ただし、その背景として、食料危機後の小麦価格の下落やパーム油・大豆の国際価格高騰が、小麦輸出国の小麦生産量の伸び悩みにつながっている側面もある。中国・インド・EUのパーム油の輸入増加を背景に2008年の食料危機の直後から、パーム油の国際価格が再び上昇し、それと相まって大豆油の国際価格上昇も見られた。

また同国のトウモロコシ収穫面積が急増するなか、大豆の生産量は伸びず、大豆の輸入増加を背景に大豆の国際価格が上昇し、大豆油や大豆飼料の国際価格上昇につながった。一方、小麦の最大輸出国の米国では、トウモロコシと大豆の国際的な需要増加を背景に2009・10年度にトウモロコシの収穫面積は増加し、大豆の収穫面積も過去最高水準に達した。食料危機後の2009年度、米国国内ではトウモロコシ価格が前年比で9%、大豆価格が5%下落したが、小麦価格は34%も下落した。これを背景に、米国の小麦収穫面積は2009・10年度に減少し(1960年代の水準)生産量は伸び悩んだ。ただし2009年度に世界の期末在庫が十分回復していたため、10年度は07年度ほどには事態は悪化しなかった。他方、小麦の最大生産地域であるEUでは、小麦域外輸出比率は2000年代平均で約37%あるが、平年作の2009・10年度に40%以上の比率で域外輸出が行われた。しかし、不作の2007年度では小麦の域外輸入及び域内輸出入はともに例年水準であったが、域外輸出比率は28%まで落ち込んた。このように、2007年度の不作時はEU域外への小麦輸出が抑制され、域外輸入を確保しつつ域内貿易が優先的に行われており、一種の地域経済統合がEU加盟国間には有効に機能したと考えられる。2011年、米国の大豆生産量減少(前年比ー8%)に伴い、同国の大豆輸出が19%減少した。世界全体では2%の減産となった。同年、大豆の国際価格は2008年の食料危機の史上最高値を上回った。米国の大豆輸出の8割は、東アジア(7割)・NAFTA加盟国(1割)であり、これらの国々への輸出減少は7%、10%に留まったが、中東(近隣国含む)・アフリカ・南米の国々への輸出は、それぞれ57%、32%、51%減少した。この大豆価格高騰の中で、米国の中東に対する輸出価格は、同国の輸出平均価格を約8%上回った。トルコの場合、米国からの大豆輸入が前年比で60%減少し、ブラジル・アルゼンチンからの輸入はそれほど伸びず、消費量(在庫処分量を除く)は25%減少した。トルコの大豆輸入先は、パラグアイ・ブラジル・アメリカ・ウクライナ、アルゼンチンの5ヵ国に分散されているが、このように不安定な状況が露見された。一方、NAFTA加盟のメキシコ(一人当たりGDPと大豆油生産量がトルコと近い水準)の場合、米国からの輸入減少率は12%で、在庫処分量を除く消費量は10%の減少で留まった。またカナダの場合、同国への米国の輸出価格は米国の輸出平均価格を4%下回り、輸入は増加した。トルコは、米国にとって世界で13番目に多い大豆輸出先であるが、メキシコのようにほぼ100%米国から輸入できれば、米国にとって5番目(中国、メキシコ、日本、台湾に次ぐ)に重要な輸出先になりうる。輸入先を多国に分散し過ぎることで1国当たりの取引量が減少してしまうと、その輸入国に対する輸出国から見た重要性が低下すると考えられる。その場合、不測の事態においてどの国からも重要視されなくなる恐れがある。食料安全保障を目的に輸入先を分散する場合、他の輸入国と比べて十分な取引規模を重要輸入先との間で維持した上で、他の輸入先を確保していくことが重要であろう。2007年・2008年の食料危機と比較する上で2010年の価格高騰に関するデータが重要となるが、各国統計の公表の関係で、その入手が進んでいない面がある。
小鳥の歌学習における大脳基底核ニューロンの機能的役割

従来、ソングバードの大脳基底核がさえずりの学習に必須であり、基底核ニューロンがさえずりに関連した神経活動を示すことは知られていたが、睡眠中どのような神経活動を示すか不明であった。本研究により、(1)幼鳥基底核ニューロンは、さえずり行動中に示した神経活動と同様の活動を睡眠中に示し、(2)成鳥基底核の局所電場電位(LFP)は睡眠中にガンマオシレーションを示すことが明らかになった。さえずり行動中だけでなく、睡眠中における大脳基底核の自発的神経活動が、さえずりの学習や既に学んださえずり行動の維持に関わる可能性がある。小鳥の歌学習系は記銘内容が容易に定量可能で、しかも学習のために特化した神経回路が脳内に明瞭に存在することから、記憶・学習の神経メカニズムを理解するうえですぐれたモデルのひとつである。本研究では、この歌学習の神経メカニズムを探るアプローチのひとつとして、さえずり行動中と睡眠中の大脳基底核の神経活動に着目し、睡眠中における小鳥の大脳基底核ニューロンの神経活動が歌学習に必須の脳内過程であるか否か、その因果関係の検証を試みた。本年度は、まず、歌学習期における幼鳥の大脳基底核ニューロン群がさえずり関連活動を示し、しかもその後の睡眠中においても同じニューロン群がさえずり行動中に見られたような強い活動の上昇を示すことが記録された基底核ニューロンのほとんどで観察され、非常に再現性のよい現象であることが確認できた。さらに、歌学習期を過ぎた成鳥においても、さえずり関連活動を示す基底核ニューロンが睡眠中においても活動の上昇を示すことが明らかになった。このことから、さえずり行動中及び睡眠中における神経活動の一過的な上昇は、幼鳥における歌学習だけでなく、成鳥における既に学習した歌の維持に重要な役割を果たす可能性がある。今後は、社会的隔離による歌学習の阻害が睡眠中やさえずり行動中における基底核ニューロンの神経活動にどのような影響を与えるか検討する。さらに、睡眠中における大脳基底核の神経活動の擾乱によって歌学習が阻害されるか否か検討する予定である。これまでに、さえずり学習の臨界期における大脳基底核area Xのニューロン群がさえずり行動特異的な神経活動を示し、しかも睡眠中において間欠的な活動の上昇を示すことを見出した。研究実施計画に従い、この睡眠中における基底核ニューロンの特徴的な神経活動が学習臨界期にのみに見られる現象か、または学習を終えた成鳥においても見られる現象か否か検討をおこなった。正常な学習を終え定型的なさえずりをおこなうキンカチョウ成鳥において、大脳基底核の単一ニューロン活動と局所電場電位(Local filed potentia1 : LFP)を自由行動中において同時記録し、覚醒中、さえずり行動中、睡眠中の活動を解析した。その結果、さえずり関連活動を示す基底核ニューロンは、徐波睡眠中においてしばしば間欠的な活動の上昇を示し、しかもこの時、基底核におけるLFPがガンマオシレーションを示すことを見出した。このLFPのガンマ帯域におけるパワーと単一ニューロンの発火頻度との間には有意な正の相関が認められ、しかも、単一ニューロンが生成する個々のスパイクがLFPのガンマオシレーションと位相同期を示す例がしばしば観察された。同時に複数のニューロン活動を記録した例においても、記録されたすべてのニューロンはさえずり関連活動を示し、かつ徐波睡眠中において位相同期した活動を示すことが確認された。成鳥における大脳基底核の細胞群はさえずり行動中だけでなく徐波睡眠中においてもしばしば互いに同期した神経活動を繰り返すことが明らかになった。この徐波睡眠中において見られる大脳基底核の特徴的な神経活動が、さえずり行動や学習に対しどのような機能的意義をもつのか、今後さらに詳細な解析を進めてゆく予定である。近年、睡眠が記憶・学習に重要な役割を果たすことを示唆する多くの知見が蓄積されつつある。しかし、学習臨界期における睡眠の機能に関する知見は数少ない。臨界期における睡眠中の脳内神経活動の機能を探るため、発声行動を学習するソングバードを用い、行動中と睡眠中の神経活動の比較をおこなった。ソングバードの歌学習に必須である大脳基底核のニューロン群ば、striatal typeとpallidal typeの細胞に大別できることが知られている。実際、行動中における幼鳥の基底核ニューロンの活動記録からも、自発活動の発火頻度の明瞭な違いから、それぞれstriatal type、pallidal typeと考えられるニューロン活動が同定できた。この基底核における出力細胞と考えられるpallidalニューロンの発火特性について詳細な解析をおこない、以下の知見を得た。覚醒中、pallidalニューロンは高頻度の自発発火を示し、さえずり行動特異的に発火頻度がさらに上昇する。睡眠中、このタイプのニューロンは間欠的に自発発火活動の上昇を繰り返す。同一ニューロンの覚醒中、さえずり行動中、睡眠中における活動を発火の様々なパラメータについて比較した。

その結果、睡眠中における自発発火活動に、さえずり行動特異的な発火様式の存在が確かめられた。麻酔下における研究から、視床に投射するpallidalニューロンはfiringdeceleration(発火頻度の減速)によって基底核から視床へ情報を伝える可能性が指摘されている。本研究により、実際にさえずり行動をおこなっている際にも、pallidalニューロンがfiringdecelerationを示すことも分かった。さらに、睡眠中においても同様の活動が見られたことから、さえずりに関連する情報が睡眠中に基底核から視床へ伝播することが示唆された。
小腸レチノール結合たん白質TypeIIの生理作用に関する研究

研究成果の概要は次の通り1)ニワトリ発達過程におけるCRBP(II)とRXRのmRNA発現:ニワトリ小腸のCRBP(II)のmRNA発現は孵化前後から増大しそのタンパク質の誘導と平行し、RXRmRNAは発達過程で一定量発現している事が解った。2)ニワトリ小腸器官培養系によるCRBP(II)遺伝子の発現とそのタンパク質の誘導に及ぼすビタミンAの影響を解明:孵化前の16日胚の十二指腸の器官培養実験より、サイロキシン(T_3)とレチノールの同時添加がCRBP(II)を多く誘導した。核内レチノイドxレセプター(RXR)のリガンドの9-cisレチノイン酸がCRBP(II)mRNAを著しく発現させ、9-cisレチノイン酸が結合したホロRXR量の増加によるCRBP(II)発現が示唆された。3)ビタミンA(A)過剰摂取に対する小腸CRBP(II)量の応答を解明:A欠乏ラットに過剰のAを7日間投与した。CRBP(II)量は10倍過剰摂取まで増加したが、それ以上の過剰摂取に応答せず小腸内に遊離レチノール量が増加した。レチノールのエステル化酵素LRAT活性は1000倍過剰により増加した。A過剰摂取の毒性を防ぐCRBP(II)の生理的役割に限界があると判断された。4)加齢に伴う小腸CRBP(II)量の変動を解明:50-600日齢ラットは加齢に伴い小腸CRBP(II)量は減少傾向にありA吸収能の低下が示唆された。5)CRBP(II)およびレシチン:レチノールアシル転移酵素(LRAT)の腸絨毛内分布の解明:ラット空腸組織の絨毛をクリオスタットを用いて連続凍結切片に分画して、CRBP(II)mRNA量、L-RAT活性を測定した。crypt部と絨毛基部の境界領域でCRBP(II)mRNAは出現し絨毛先端に向かって増加し、CRBP(II)は吸収細胞の成熟過程で誘導され、LRAT活性は絨毛基部で低く絨毛中央部で最も高くCRBP(II)と同じ分布を示した。6)食餌性脂質によるCRBP(II)及びRXRαのmRNA発現を解明:長鎖不飽和脂肪酸を主組成の高脂肪食摂取によるラット空腸のCRBP(II)とそのmRNA、RXRαのRNA量の増大を発見した。CRBP(II)の遺伝子発現が脂肪酸代謝関連の遺伝子調節因子との何らかの関連が示唆された。1.小腸器官培養系によるCRBP(II)の誘導について:孵化直前のニワトリ十二指腸の器官培養により、培養液へのレチノールまたはレチノイン酸の添加によるCRBP(II)量の増加の有無を、ニワトリCRBP(II)抗体を用いた酵素免疫測定法により検討した。レチノイン酸よりレチノールの添加の場合にCRBP(II)は誘導された。またサイロキシン(T_3)とレチノールを同時に添加した場合にCRBP(II)は多く誘導された。

2.β-カロテン摂取による小腸CRBP(II)の誘導:ビタミンA無添加食にβ-カロテンを添加してラットを飼育し、小腸CRBP(II)が誘導されるかどうかを検討したところ、CRBP(II)mRNAとCRBP(II)タンパク質量は有意な変動を示さなかった。しかし、L-RAT活性は増大する傾向を示した。3.CRBP(II)とレチノイドxレセプター(RXR)のcDNAプローブの作製:ニワトリCRBP(II)のN末端のアミノ酸配列をもとにしてCRBP(II)cDNAを初めてクローニングした。塩基配列の解析より、ラットCRBP(II)よりニワトリのCRBP(II)はC末端側が26アミノ酸残基だけ伸長していた。ニワトリのRXRのヌクレオチド配列をもとにして、RXRmRNAの中央部のBamHIサイトと3'末端のオリゴヌクレオチドを合成し、polymerase chain reaction(PCR)により690bpのcDNAプローブを作製した。このものはニワトリのRXRγであることが確認された。4.ニワトリ発達過程におけるCRBP(II)mRNAとRXRmRNAの誘導:ニワトリの小腸のCRBP(II)のmRNAは孵化前後から急激に増大し、この発現はCRBP(II)タンパク質の誘導と平行していた。ニワトリ小腸のRXRmRNAは孵化前から孵化後までほぼ一定量だけ発現していた。CRBP(II)とRXRのcDNAプローブを用いて、現在in situ hybridizationを検討中である。1.組織培養系によるCRBP(II)遺伝子の発現に及ぼすビタミンAの影響:ニワトリヒナの孵化直後に起こるCRBP(II)の誘導には、核内のレチノイドXレセプター(RXR)の関与が考えられる。そこで、まだCRBP(II)が誘導されない時期(16日)のニワトリ胚の十二指腸を器官培養し、培養液へRXRのリガンドである9-cisレチノイン酸添加によりCRBP(II)mRNAが著しく発現した。それらの発現はレチノール添加でも起こるが9-cisレチノイン酸による発現量よりも小さかった。9-cisレチノイン酸とのホロRXR量の増加によるCRBP(II)発現が示唆された。2.レシチン・レチノールアシル転移酵素(L-RAT)のcDNAクローニング: L-RATタンパク質の一部のアミノ酸配列を決定してL-RATのcDNAをクローニングする実験は予定が遅れ、目下進行中である。3.ビタミンA過剰摂取の場合の小腸CRBP(II)量の応答:ビタミンA欠乏ラットに、過剰摂取レベルまで段階的に増加したレチニルアセテートを餌に含ませて7日間投与した。小腸CRBP(II)量は10倍過剰摂取に応答して増加したが、それ以上の過剰摂取に応答せず、ビタミンA過剰摂取に対するCRBP(II)の応答に限界が見られた。レチノールのエステル化酵素のL-RAT活性は1000倍過剰により上昇し、小腸内の遊離レチノール量が増加した。レベビタミンAの過剰摂取の毒性を防ぐCRBP(II)の生理的役割には限界があることが判明した。4.小腸CRBP(II)の発現調節と脂質の関連:高脂肪(コーン油)食摂取によるラット小腸CRBP(II)量とその遺伝子量の増加を初めて明かにし、その誘導にはリノール酸あるいはその代謝物の関与が示唆された。5.加齢に伴う小腸CRBP(II)量の変化: 50日から600日齢のラットでは、雌雄とも加齢に伴い小腸CRBP(II)量は減少傾向にあり、雌老齢ラットがその傾向が大きく、加齢に伴うビタミンAの吸収能の低下が示唆された。
孤発性筋萎縮性側索硬化症の薬剤治療法の確立

孤発性ALS運動ニューロンではAMPA受容体サブユニットGluR2のQ/R部位におけるADAR2のRNA編集活性が低下し、未編集型GluR2を発現することでAMPA受容体からのカルシウムイオンの過剰な流入が運動ニューロン死を引き起こしていると考えられる。本研究では、薬剤投与によりADAR2活性を賦活することでこの分子異常を正常化し、治療法としての確立を目的とし,複数のADAR2活性賦活候補薬剤を野生型マウスおよびラットに短期間投与したところ、脊髄前角におけるADAR2 mRMA量を増加させる薬剤を得た。孤発性筋萎縮性側索硬化症(ALS)運動ニューロンではRNA編集酵素であるadenosine deaminase acting on RNA 2 (ADAR2)活性低下により、AMPA受容体サブユニットであるGluR2のQ/R部位のRNA編集効率が低下し、AMPA受容体のカルシウムイオン透過性亢進が運動ニューロン死を引き起こしていると考えられる。本研究では、薬剤投与によりADAR2活性を賦活することでこの分子異常を正常化し、治療法としての確立を目的とした。培養細胞実験系を用いた薬剤投与実験(一次スクリーニング)により得られた複数のADAR2活性賦活候補薬剤を野生型マウスおよびラットに短期間(1-2週間)投与したところ、脊髄前角におけるADAR2 mRMA量を増加させる薬剤を得た。投与方法においても薬剤の特性に合わせた持続投与方法を検討し、髄注が適切であるとの結果を得た。また、薬剤効果を投与マウスの行動変化で評価するための強制・自発運動量の測定システムを、加速式ロータロッドおよび圧電マットを用いて確立した。治療薬剤を効果的に運動ニューロンへ送達するためのBBB透過性作用薬剤の投与についても検討し、最適な投与方法を確立した。今後は孤発性ALSモデル動物(運動ニューロン選択的ADAR2コンディショナルノックアウトマウス;AR2マウス)にこのADAR2活性賦活薬剤を長期投与し、細胞死抑制効果を検討することで治療薬としての妥当性を評価する。また、BBB透過性作用薬剤を組み合わせて投与するなど、薬剤の送達効率を高めることの効果についても検討していく予定である。本研究では、この分子異常を再現する孤発性ALSモデル動物(運動ニューロン選択的ADAR2コンディショナルノックアウトマウス;AR2マウス)を用いて、薬剤投与によりADAR2活性を賦活することでこの分子異常を正常化し、治療法としての確立を目的としている。本年度は、これまでに培養細胞実験系を用いた薬剤投与実験(一次スクリーニング)により得られた複数のADAR2活性賦活候補薬剤を野生型マウスおよびラットに投与したところ、脊髄前角におけるADAR2 mRMA量を増加させる薬剤を得た。また、薬剤効果を投与マウスの行動変化で評価するための強制・自発運動量の測定システムを確立した。投与方法においてもそれぞれの薬剤の特性に合わせた持続投与方法を検討し、最適な条件を得た。次年度では、本年度の研究結果により得られたADAR2活性賦活候補薬剤・投与方法および薬剤効果評価システムを用いてAR2マウスへの投与実験をおこない、さらなるスクリーニングを進め、最終的なADAR2活性賦活薬剤の投与方法の確立をおこなう。本年度では野生型マウスを用いたスクリーニングによりADAR2 mRNA発現量を上昇させるADAR2活性賦活薬剤候補を得た。また、薬剤効果を投与マウスの行動変化で評価するための強制・自発運動量の測定システムを確立し、薬剤投与方法についてもそれぞれの薬剤の特性に合わせた投与方法を検討し、最適な条件を得ている。本年度の解析で野生型マウスを用いてADAR2 mRNA発現量を上昇させる薬剤候補を得たので、今後はAR2マウスを用いて薬剤投与実験をおこなう。効果は本年度で確立した行動変化測定システムや、ADAR2 mRNA量の変化や脊髄前根軸索数の測定により評価し、最終的なADAR2活性賦活薬剤のスクリーニングをおこなう。得られた孤発性筋萎縮性側索硬化症の薬剤治療法の確立について、得られた結果を取りまとめ、成果発表をおこなう。前年度に引き続き、薬剤投与実験を行うのに必要な試薬・マウスなどの購入に用いる。また、得られた結果を取りまとめ、成果発表をおこなうのに必要な旅費等にも用いる。
近代都市における中等教育機会の基礎的研究-個票データを用いた実業層の再生産戦略-

神戸一中の個票データベースの完成により、先行研究である鶴岡中学の共同研究との地域間比較が可能となった。地方都市(鶴岡中)と比較することにより、近代都市(神戸一中)としての中等教育機関の社会的機能が明らかになった。神戸一中の個票データを分析することにより、近代都市における神戸一中の利用層は士族ではなく、平民が学校を積極的に戦略的に利用していたことを証明することができたのである。さらに我々は戦前における旧来型の中学校モデルと近代的中学校モデルの併存、衝突、近代型に収斂するプロセスを明らかにし、教育の担い手としての近代実業層の存在と学校利用戦略を実証した。平成20年度本研究の目的は、旧制中学校の『学籍簿』等の個票データをデータベース化し、そのデータベースを用いて中等教育機関にどのような社会背景をもった子弟が中等教育機関をどのように利用したかを明らかにすることである。その手始めとして本年度は、個票データをデータベース化する際に発生する問題点等の見極め作業の過程を考察し、データの有効性と方向性を議論した。『学籍簿』などの個票データを用いた分析の多くは、分析の遡及可能性、再現性に対する配慮がほとんど行われていなかったといえる。現在、質問紙調査を用いた分析に関しては、データ・アーカイヴなどにより、一定のルールに基づいたデータの再利用、公開などが可能となりつつあるが、個票データを用いた歴史研究においてはこのような点では大きく遅れをとっていると言わざるを得ない。将来の第三者の分析に対しても開かれたデータベースとして加工するためには、『学籍簿』『参考簿』などの原簿冊にもう一度立ち返り、それらがどのようにして編成されてきたのかということを確認する必要があった。これらを踏まえ、データを入力する際の注意事項を確認し、データベース作成のための準備を整えた。平成21年度本研究の目的は、兵庫県立神戸第一中学校の個票データベースを分析し、「実業層」の学校利用と再生産戦略が実際にどのように結びついていたのか、その構造的な解明をする。その方法として学籍簿・参考簿の項目をデータベース化しなければならない。そのため平成21年度はこの作業に時間を費やすこととなった。結果、明治後期から昭和初期(190534)にかけての兵庫県立神戸第一中学校の学籍簿及び同窓会誌(個票)のデータ8割が入力することができた。データベース分析にむけ準備を整えた。平成21年度は、兵庫県立神戸第一中学校の個票データベースを分析し、「実業層」の学校利用と再生産戦略が実際にどのように結びついていたのか、その構造的な解明をする。その方法として学籍簿・参考簿の項目をデータベース化しなければならない、そのため平成21年度はこの作業に時間を費やすこととなった。本年度は参考簿をメインにデータ入力を進めた。個票データを用いた分析の多くは、分析の遡及可能性、再現性に対する配慮がほとんど行われていなかったといえる。そのため我々は、参考簿をデータベース化する際に、まずデータを入力する事項を確認し入力するために決まり事を設けなければならなかった。それは年代ごとに簿冊表の形式が異なっており、記入すべき項目も増減していたからである。さらに個表にある項目の家族構成、現住所、入学以前の経歴等は特に注意しなければならなかった。なぜなら、これらの項目は、常に変動する項目であったからである。例えばある生徒の現住所が移転すれば以前の住所は線で削除され、その削除された住所の横に新しい住所が書き加えられていたからである。このような一個人が移動したという足跡は、地域移動の分析対象となる。つまり書き換えられる以前の記述と、新しく書き加えられた記述をデータとして判別できるように入力する作業は、重要な作業となるのである。入力作業をするグループでこれらの注意点を確認し、参考簿の入力作業を進めていった。結果、明治後期から昭和初期(190534)にかけての兵庫県立神戸第一中学校の学籍簿・参考簿等の薄冊等と同窓会誌(個票)の入力作業の8割を完了させ、データベース分析にむけ準備を整えることができた。平成22年度は、兵庫県立神戸第一中学校の個票データベースを完成させた。個人情報保護を背景に学籍簿や同窓会名簿等の利用が困難になりつつあるので、旧制中学校の個票データの希少性はますます高まることが予想される。本研究で整備する神戸一中データベースは教育機会と社会移動の歴史研究にとって貴重な財産となるであろう。神戸一中の個票データベースの完成により次の点において研究の可能性が広がった。まず先行研究である鶴岡中学の共同研究との地域間比較が可能となった。神戸モデルの構築だけでなく、鶴岡モデルもより大きな枠組の中で再評価される。それにより教育社会学の歴史研究の再活性化に貢献する。

次に実業層の学校利用と再生産戦略の関係の実態とその変容パターンを分析することで、「新中間層」中心の教育社会史・階層移動研究と「実業層」中心の社会経済史・企業経営史研究を接続するような学際領域が確立され、研究交流が活性化されるはずである。さらに地域間比較によるモデル構築は、都市の規模や伝統や近代化のパターンなどから実業層の性格の差異を説明する可能性を開くであろう。具体的には、鶴岡中学の研究成果を参照しながら、実業層の学校利用と職業移動の地域間比較をおこない、鶴岡モデルと神戸モデルを仮説的に構築する。鶴岡よりも大規模な地方都市である金沢と和歌山の事例研究から、鶴岡/神戸モデルを検証して、より汎用性の高い説明モデルへと精緻化する。モデル化には明治後期昭和初期の実業層の学校利用と職業移動の変容パターン分析も含む。このように神戸一中の個票データのデータベース化の完成は、中等教育機関の社会的機能の全体像を把握するために必要不可欠な要素となったのである。
分散凝集技術を利用した無毒性画像医療診断ナノカプセルの精密合成法の開発

発光性半導体ナノ粒子(量子ドット、QD)は蛍光イメージング用の蛍光マーカーとしての利用が期待されている。QDに含まれるCdの毒性を軽減する方法の一つとして、QD粒子をシリカ等の無毒な材料によって覆う方法が挙げられる。また、発光特性とCT造影特性を併せ持つ材料が実現できれば、複数の検査装置を組み合わせて診断を行うことが可能になる。本研究では、QD粒子のシリカカプセル化法の開発に成功した。また、X線造影材料としてAu粒子に着目し、QD/SiO2粒子表面にAu粒子を担持する方法を開発した。さらにQD/SiO2/Au粒子のシリカカプセル化の方法も開発した。本研究の目的は、コロイド科学を基盤技術とし、無毒な造影用ナノカプセルの作製法の開発を行うことであり、対象としている造影能を有する試薬は、CdSe、Au、Agl、Gd化合物(GdC)等のナノ粒子である。今年度はおもにそれぞれのナノ粒子のシリカナノカプセル化の可能性について検討し、予備実験としてナノカプセルコロイド溶液の造影能の調査を行った。一例として、GdCナノ粒子について成果を述べる。GdC粒子はGd(NO_3)_3と尿素の混合水溶液を80°Cで加熱する手順、すなわち均一沈殿法により調製した。この際、安定化剤としてethylenediaminetetraacetic acid(EDTA)を用いた。シリカカプセル化はEtOH溶媒に置換したGdC粒子コロイドにtetraethoxysilane(TEOS)とNaOH水溶液を順に添加し、24h反応させることにより行った(Gdc/siO_2ナノカプセル)。Gdc粒子のTEM観察によると、いずれもほぼ球状の粒子が観察された。EDTA濃度を0から3.0×10^<-4>Mに増加させることにより粒径は221.2から29.7mlの間で変化可能であった。EDTAを添加することにより、EDTA無添加の試料に比べ、粒径の顕著な縮小が見られた。これはEDTAとの錯形成によりGdイオンが安定化されたためと推察される。GdC/siO_2ナノカプセルのTEM観察によると、数個の粒子の癒着が見られたものの、Gd粒子の周囲にシリカシェル(シェル厚:24.1nm)が形成されている様子が認められた。また濃縮操作を行った後もコアシェル構造は維持された。Gd/siO_2ナノカプセルコロイド溶液のT1強調画像を撮影したところ、Gd^<3+>濃度の増加と共に画像のコントラストがより明瞭になる様子が確認できた。以上より、Gd/siO_2ナノカプセルコロイド溶液はMRI特性を発現することが示された。しかしながら、造影効果は実用化を考えた場合十分とはいえない。今後の検討が待たれる。発光性半導体ナノ粒子は高い蛍光強度や強い耐光性を持つことから、蛍光イメージング用のマーカーとしての利用が期待されている。現在市販されている発光性半導体ナノ粒子の主なものはCdSe, CdTe化合物系を主成分とした量子ドット(QD粒子)であり、実用化の際にはCdの毒性が懸念される。この問題の解決策として、QD粒子をコアとし、生体不活性物質であるシリカをシェルとするコア-シェル型粒子の作製が挙げられる。また、さらなる毒性の軽減および分散性の向上のために粒子の表面修飾が提案される。本研究では、QD/SiO2粒子の作製およびその粒径制御を行った。さらに、粒子の血液内における滞留性の向上を目的として、生体適合剤であるpolyethylene glycol(PEG)の粒子表面への導入を試みた。QD粒子、H2O、TEOSおよびNaOHの各初期濃度を適切に設定することにより粒径の異なるQD/SiO2粒子を作り分けることに成功した。QD/SiO2粒子の粒径は大粒径のものは59.1 nm、小粒径のものは粒径20.4 nmであった。また、PEG導入後もシリカカプセル化構造は維持された。QD/SiO2-PEG粒子の等電点は約2であり、QD/SiO2粒子の等電点約3と比較して低pH側にシフトした。このことから、QD/SiO2粒子表面の状態が変化したと考えられ、これはPEG導入によるものと推察される。各粒子コロイド溶液のIVIS蛍光画像から、QD粒子濃度が大きくなるにつれて蛍光強度が高くなることが確認された。また、シリカカプセル化およびPEG化後も蛍光は維持された。既に、本グループでは本法を応用してAuナノ粒子表面にPEG鎖を担持し、マウス内の血液滞留性を改善することに成功している。よって本研究で開発した蛍光ナノ粒子による蛍光造影診断への応用が期待される。

発光性半導体ナノ粒子は高い蛍光強度や強い耐光性を持つことから、蛍光イメージング用の蛍光マーカーとしての利用が期待されている。現在市販されている発光性半導体ナノ粒子はCdSeやCdTe系を主成分とした量子ドット(QD)が主であり、実用化の際にはCdの毒性が懸念される。毒性を軽減する方法の一つとして、QD粒子をシリカ等の無毒な材料によって覆う方法が挙げられる。これにより、QD粒子と生体との接触を制限して、その毒性を低下させることが可能である。一方、材料の複合化は単にそれぞれの材料の機能を加法化するだけでなく、新たな特性を引き出すという要素を含んでいる。たとえば、発光特性とCT造影特性を併せ持つ材料が実現できれば、複数の検査装置を組み合わせて診断を行いながら手術を進行させる手法が可能になり、病変組織範囲の特定がより高精度になる。本研究では、液相中での生成粒子核や超微粒子の分散凝集プロセスを利用して、QD粒子のシリカカプセル化法の開発を行った(QD/SiO2粒子)。また、X線造影材料としてAu粒子に着目し、QD/SiO2粒子表面にAu粒子を担持させた(QD/SiO2/Au粒子)。さらにQD/SiO2/Au粒子のシリカカプセル化(QD/SiO2/Au/SiO2多層型粒子)の方法を開発することも目的とした。カプセル化時の各種条件(試薬濃度、反応温度、添加のタイミング等)を最適化することにより、QD/SiO2粒子の作製に成功し、蛍光マーカーとして利用可能であることがわかった。また、QD/SiO2粒子をAu粒子と複合することより、蛍光造影能およびX線造影能を有した多機能造影剤の開発に成功した。各種課題が見出されたため、今後はより実用化に向けた検討が待たれる。26年度が最終年度であるため、記入しない。化学工学、材料化学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究成果を学術雑誌6報および学会発表5件という形で公表できたことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。各種造影粒子のナノカプセル化の際の各種操作条件(試薬濃度、反応温度等)が得られるナノカプセルの形態に与える影響についてある程度理解することができた。この成果は各種ナノカプセルの作製法を確立するのにきわめて有用な知見であるため、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。これまでのところ、本研究はおおむね順調に進展しているので、当初の計画通り研究を遂行する予定である。実用化に向けた特性評価平成26年度は、おもにこれまでの開発研究により得られたナノカプセルを用いて、医療検査用ナノカプセルの実用化に向けた特性評価を行う。以下に特性評価方法を示す。なお、東北大学大学院医学系研究科の権田幸祐講師および大内憲明教授に連携研究者として本研究に加わっていただき、本評価を協力して行う。1発光造影:CdSe系ナノカプセルコロイド溶液を用いる。あらかじめ、遠心により高濃度に濃縮しておく。次に、ラットにジエチルエーテル蒸気を吸入させ、麻酔をかける。足部の体毛を剃り、得られた高濃度ナノカプセルコロイド溶液を皮下注射する。所定の時間経過後、外部からレーザーを照射し、発光造影特性を調べる。それぞれの試験の後、生体組織を分析し、毒性についても調べる。2X線造影:AgI系ナノカプセルコロイド溶液を用いる。
次世代バイオマス資源の高選択的変換に有効に働く固体触媒の創製

緑藻類アオサ属の海藻はウルバンと呼ばれる硫酸化グルクロンラムナン多糖類を約40C%含む。本研究では、DNA既知の標本株を培養した海藻を用いて、不純物の少ないウルバンの効率的な抽出法、及び、加水分解に有効に働く固体触媒の開発を行った。その結果、温和な熱水条件下で固体酸触媒によりラムノースなどの単糖を高選択的にえることに成功した。また、固体酸触媒の触媒活性の順序は、多糖類の種類に依存することを明らかにした。海洋性の海藻は、収穫サイクル、炭水化物含有率、リグニンを含まない、扱いやすいサイズ、淡水利用と競合しないなど多くの利点を有し、次世代バイオマス資源の中心の1つになると期待される。本研究では、バイオマス資源としての海藻の化学変換プロセス開発に必要な知見の獲得を行う。特に、海藻固有のオリゴ糖および単糖生成に有効に働く新規な固体触媒の創製を目指す。今年度は、海藻の種類として、成長速度の極めて高いミナミアオノリを中心に行った。この種は、四国原産種であるが、本実験では再現性を重視し、我々が既に開発した胞子集塊化法により水槽で海藻を養殖培養することにより、化学研究グレードの海藻サンプルを生産した。得られた海藻から、エタノール沈殿法により海藻固有多糖(ウルバン)を抽出した。ここで遊離無機イオンの残存が問題となったが、海藻の洗浄により簡便に純度をHPLCグレードに向上できることを見出した。そして得られたウルバンは、硫酸化ラムノースとグルクロン酸が主にβ型結合でつながった分子量70万程度の多糖であることを物性評価した。この海藻多糖(ウルバン)は、200°C以下の水熱反応(無触媒)では加水分解されにくく、単糖収率は低かった。そこで、これまでのセルロース糖化などの知見をもとに、種々の固体触媒を用いた触媒水熱法によるウルバン加水分解を試みた。その結果、スルホ基を有するスチレン系樹脂触媒が、金属酸化物系の固体酸触媒やスルホン化活性炭などのスルホ基を有するグラフェン系固体酸触媒よりも高い触媒活性・単糖選択性を示すことを確認した。本年度の検討により、高い再現性でミナミアオノリから海藻多糖(ウルバン)を得られること、130°C程度の温和な水熱条件において樹脂系固体触媒を用いてほぼ化学量論収率で単糖のラムノースを得られることを示し、藻類の生産・多糖抽出・単糖変換プロセスの実現が期待できることを示した。H27年度において検討を行った項目は以下の3点であり、研究実施計画はほぼ達成していると考えている。(1)胞子集塊化法によるミナミアオノリの陸上培養、(2)簡便な方法によるミナミアオノリからウルバン(多糖)の抽出・精製・物性評価、(3)ウルバンの水熱反応挙動の解明および固体触媒を用いた選択的加水分解。具体的な成果を以下に示す。既知のミナミアオノリ株を,胞子集塊化法による浮遊式育成法により1t水槽で培養し,湿重量で20kg以上のミナミアオノリを得た.それを,真水による洗浄-多糖の温水抽出-エタノール沈殿により,ウルバンを抽出した.得られたウルバンを,触媒水熱法により加水分解した.ウルバン水溶液(0.5%)に触媒を加え,マイクロウェーブ反応装置により100-180oCの所定温度・時間で加熱した.得られた水溶液は,HPLC(RIおよびUV), TOC, ICにより分析した.反応物および樹脂系触媒は,CHNS元素分析を行った.酸性質を有する様々な固体触媒を用いて,ウルバンの触媒水熱反応を行った.130oC, 30分の結果を示す.無触媒では,ほとんど反応が起こらず,反応温度180oCでもウルバンは水熱安定性が高く、加水分解生成物のラムノースはほとんど得られなかった.次に固体触媒として,ゼオライトなどの金属酸化物系触媒を用いたところ,触媒活性が低かった.カルボキシル基を表面に多く有する活性炭触媒は,反応後の溶液中のTOC値の減少から吸着が確認されたものの,加水分解活性は低かった.一方,スチレン系の強酸性イオン交換樹脂触媒を用いた時は,ラムノースが多く生成した.その触媒活性は,スルホ基の数と同程度の希硫酸(0.03 M)と比較できる程度であった。また,繰り返し実験においても触媒活性を維持した.このことから,スチレン樹脂系強酸性触媒は,固体触媒的にウルバンを加水分解することが示唆された.環境にやさしい持続可能な社会の実現のために、再生可能バイオマス資源の利活用は極めて重要である。日本近海には、陸上植物と比べて成長速度およびCO2吸収効率が高い海藻が多く存在する。海洋性大型藻類である海藻は、糖類含有率が高い、リグニンを含まない、大きさが木質や微細藻類と比べて扱いやすい、収穫サイクルが短い、主食でない、淡水利用と競合しないなどの多くの利点を有しており、海藻は次世代バイオマス資源の1つとして有望視されている。本研究期間では、トップクラスの成長速度を有するミナミアオノリを主な対象海藻とする。その構成成分は,ウルバンと呼ばれる多糖が藻体乾燥重量あたり25-40%を占め、他にデンプン,セルロースが5-15%ずつなどである。ウルバンは、中性糖(ラムノース等)と酸性糖(グルクロン酸等)からなる糖鎖骨格の一部が硫酸エステル化したヘテロ多糖である。これらヘテロ

多糖に有効に働く分解酵素や化学法による選択的な加水分解に関する報告はほとんどない。そこで本研究において、温和な水熱反応技術や固体触媒技術を基軸とし、研究用グレードの海藻を原料として、無駄なく有用な化合物に変換するための、触媒プロセスの開発を行う。水中で酸性を示す様々な固体酸触媒を用いて,ウルバンの触媒水熱反応を行った。無触媒では,反応温度180°Cでもほとんど反応が起こらなかった。また、ゼオライト、シリカアルミナも加水分解活性は低かった。一方、強酸性のスルホン酸基を有する触媒を用いた時は、反応温度120°Cからウルバンの加水分解が進行した。生成物選択性は、ラムノースが多く、160°Cでだいたい全てのウルバンが分解し、ほぼ化学量論量のラムノースが得られた。反応前後の触媒を元素分析したところ、Amberlyst70は、反応後にもS(スルホ基)濃度がほとんど減少せず、また、繰り返し実験においても触媒活性を維持した。緑藻類アオサ属の海藻はウルバンと呼ばれる硫酸化グルクロンラムナン多糖類を約40C%含む。本研究では、DNA既知の標本株を培養した海藻を用いて、不純物の少ないウルバンの効率的な抽出法、及び、加水分解に有効に働く固体触媒の開発を行った。その結果、温和な熱水条件下で固体酸触媒によりラムノースなどの単糖を高選択的にえることに成功した。また、固体酸触媒の触媒活性の順序は、多糖類の種類に依存することを明らかにした。H28年度は、基本的には、H27年度と同様に行う。(1)ミナミアオノリ以外の35種類の海藻にも着目し、それら海藻が固有に含有する硫酸化多糖の高効率糖化をめざして、引き続き、触媒の改良および反応条件の検討を行う。(2)実海藻に共存する金属イオンやタンパク質の共存効果を明らかにする。(3)実海藻からの硫酸化多糖由来の固有の単糖・オリゴ糖への高収率糖化の実現をめざす。(4)海藻の全利用に対する知見を獲得する。触媒化学購入予定のHPLC分析用のRI検出器(HITACHI・L-2490、1台、\1,050,000)が必要でなくなったため、大幅な予算の節約が可能となった。これは実験の進行にともない、測定条件が明確となり、また、フェノール硫酸法や誘導体化(アセチル化、TMS化)法などHPLC法以外の海藻多糖を分析する方法に想定より早く習熟したために、HPLC分析に関しては既存の機器で十分進められたためである。実験のセットアップが予想以上に順調にすすみ、反応生成物の分析機器を購入せずに工夫できたために生じた予算を、触媒開発を効率的にすすめるために用いる。具体的には、触媒特性を評価するための分光セル、温度調節器、マスフローメーター、真空ポンプ(いずれも50万円以下)の購入とのため使用予定である。
有用糸状菌のミトコンドリア機能を利用した生育促進

糸状菌Aspergillus nidulansおよびAspergillus oryzaeの環境応答システムを分子レベルで解析することで、培養方法の改善あるいは環境ストレス耐性株の取得による生育促進が可能になり、糸状菌の物質生産性を高めることができると考える。本研究では、糸状菌の生育にミトコンドリアが重要な役割を担うことに着目した。近年同定した環境応答調節因子を利用してミトコンドリア機能を改変し、環境ストレスに影響されない植物性バイオマス分解酵素の安定生産を試みることを目的とする。前年度の解析から、環境応答調節因子であるHysAの欠損株の分生子柄において、ミトコンドリア膜電位が低下していることが観察され、HysAの欠損株において活性酸素種が発生することと関連がある可能性が考えられた。HysAの変異株を培養すると、高い頻度で分生子形成が低下した株が出現する。生育環境に応じて膜電位を調節できないと障害が発生し、新たに別の変異が生じると考えられる。本年度は、その変異場所を同定し、変異株に発生した障害を推定することにした。さらに、その緩和もしくは除去によって正常な分生子形成の維持を試みた。糸状菌の生育分化にミトコンドリア機能が重要であることを理解するために、ミトコンドリアに局在し、活性酸素種を無毒化するスーパーオキシドジスムターゼ(Mn-SOD)の欠損株を作成し解析した。SOD欠損によって、ミトコンドリアでのROS発生、発芽伸張のばらつき、分生子形成の低下を確認し、HysA変異株よりも顕著な生育への影響を観察した。SOD欠損株からは分生子形成が回復した復帰変異株も取得した。環境因子HysAの変異株から分生子形成能が低下した変異株が得られた。ミトコンドリア膜電位の低下にともなって発生した活性酸素種(ROS)が分生子形成に重要な因子の機能変化を引き起こしたと考えられる。遺伝子上に変異が生じた結果であれば原因を同定することが可能と考えた。しかしながら、得られた変異株の分生子形成の低下は野生株と比べてあまり顕著な変化ではなかったため、原因を同定することが困難であった。環境因子によるミトコンドリア機能調節が特定の条件下で起きるため影響が限定的あったと考える。そこで、ミトコンドリアで常時ROSを発生させるために、ミトコンドリア内で発生したROSを無毒化するスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)の欠損株を作成した。その結果、ミトコンドリア機能低下と分生子形成の低下が確認された。SOD欠損株からは分生子形成の復帰株も取得された。現在得られている復帰変異株はSOD欠損によって発生するROSを低下させいなかった。SOD欠損によるミトコンドリア機能低下に依存しない経路の促進によって分生子形成を回復したと考えられる。ミトコンドリア機能を利用して麹菌固体培養を改良する。植物性バイオマスの糖化酵素(セルラーゼ、キシラナーゼ、アミラーゼ)を高生産する麹菌Aspergillusoryzaeは、米ぬかや小麦フスマの固体培養で良好な生育を示す。しかし、固体培養槽の内部は、低酸素、低栄養、あるいは物質の流動性が低いため部分的に高浸透圧の状態で、一定環境が保たれていないストレスな環境である。麹菌においてもミトコンドリア機能改変を行い、環境変化に影響されない固体培養で糖化酵素の生産性が向上するか検討する。そのために、SOD欠損の復帰変異株の変異部位を同定することは重要で、麹菌固体培養においてもミトコンドリア機能低下による分生子形成の減少を防止することが可能になる。モデル糸状菌Aspergillus nidulansの環境応答因子であるHysAの欠損株をMito Tracker Redで染色し、膜電位を発生したミトコンドリアを検出すると、過分極や脱分極を示して膜電位が安定でないこと、その変化が菌糸や分生子の形態形成に大きく影響することを顕微鏡下で観察した。HysAタンパク質は、環境変化に応答して自己リン酸化し、下流の因子にリン酸基を転移することで情報を細胞内に伝達する環境応答機構のセンサータンパク質である。すなわち、HysAは環境の変化に応じてミトコンドリア機能を調節し、糸状菌の正常な生育を促す重要な因子であると考える。そこで本研究では、糸状菌の生育を促進する新たな手段として、HysAを介したミトコンドリア機能調節に着目した。本年度は、A. nidulansのHysA変異株と野生株において、ミトコンドリア膜電位を複数の定量的手法で比較することにした。ストレス条件での変化も定量評価した。培養条件や菌株による生育速度の違いと膜電位の定量評価が対応するか検討した。具体的には、1Mito Tracker Red染色の蛍光強度の数値化2ミトコンドリアで合成されるATP量の測定3電子伝達系で消費される酸素量の測定4ミトコンドリアから遊離するROSによって酸化されたタンパク質の検出5活性を失って断片化したミトコンドリアの割合の5つの方法で定量評価を試みた。hysA欠損株は酸化ストレス培地での発芽率が野生株の10分の一程度である。継続培養によりhysA欠損株から酸化ストレス耐性株を単離し、その変異部位を同定することで、糸状菌の酸化ストレス耐性にミトコンドリア機能がどのように寄与するかを明らかにすることができる。28年度の研究計画である、ミトコンドリア機能の定量評価をATP量の測定で行った。ストレス条件下での定量も完成した。

生育速度とミトコンドリア機能との関係性も明らかになった。当初の計画にはなかったが、hysA変異株において、なぜ、ミトコンドリア膜電位レベルが低下するか、原因と考えられる遺伝子の発現への影響を明らかにした。また、HysAによるミトコンドリア機能調節が、酸化ストレス耐性に重要であることを示唆する結果が得られた。糸状菌Aspergillus nidulansおよびAspergillus oryzaeの環境応答システムを分子レベルで解析することで、培養方法の改善あるいは環境ストレス耐性株の取得による生育促進が可能になり、糸状菌の物質生産性を高めることができると考える。本研究では、糸状菌の生育にミトコンドリアが重要な役割を担うことに着目した。近年同定した環境応答調節因子を利用してミトコンドリア機能を改変し、環境ストレスに影響されない植物性バイオマス分解酵素の安定生産を試みることを目的とする。前年度の解析から、環境応答調節因子であるHysAの欠損株の分生子柄において、ミトコンドリア膜電位が低下していることが観察され、HysAの欠損株において活性酸素種が発生することと関連がある可能性が考えられた。HysAの変異株を培養すると、高い頻度で分生子形成が低下した株が出現する。生育環境に応じて膜電位を調節できないと障害が発生し、新たに別の変異が生じると考えられる。本年度は、その変異場所を同定し、変異株に発生した障害を推定することにした。さらに、その緩和もしくは除去によって正常な分生子形成の維持を試みた。糸状菌の生育分化にミトコンドリア機能が重要であることを理解するために、ミトコンドリアに局在し、活性酸素種を無毒化するスーパーオキシドジスムターゼ(Mn-SOD)の欠損株を作成し解析した。SOD欠損によって、ミトコンドリアでのROS発生、発芽伸張のばらつき、分生子形成の低下を確認し、HysA変異株よりも顕著な生育への影響を観察した。SOD欠損株からは分生子形成が回復した復帰変異株も取得した。環境因子HysAの変異株から分生子形成能が低下した変異株が得られた。ミトコンドリア膜電位の低下にともなって発生した活性酸素種(ROS)が分生子形成に重要な因子の機能変化を引き起こしたと考えられる。遺伝子上に変異が生じた結果であれば原因を同定することが可能と考えた。しかしながら、得られた変異株の分生子形成の低下は野生株と比べてあまり顕著な変化ではなかったため、原因を同定することが困難であった。環境因子によるミトコンドリア機能調節が特定の条件下で起きるため影響が限定的あったと考える。そこで、ミトコンドリアで常時ROSを発生させるために、ミトコンドリア内で発生したROSを無毒化するスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)の欠損株を作成した。その結果、ミトコンドリア機能低下と分生子形成の低下が確認された。SOD欠損株からは分生子形成の復帰株も取得された。現在得られている復帰変異株はSOD欠損によって発生するROSを低下させいなかった。SOD欠損によるミトコンドリア機能低下に依存しない経路の促進によって分生子形成を回復したと考えられる。