hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中国綜合養魚に関する生態・生理学的研究

チミジンは速やかに分解過程の糞に取り込まれた。福解過程のソウギョの糞は細菌が繁殖するための基質として役立ち.また.付着細菌を含む分解過程の糞全体は池に共存する無脊椎動物や魚の新たな食物資源として重要な役割を果たすことが示唆された。(3)^3H-チミジンを用いて池中の細菌の生産量を測定すると.細菌の生産量は他の水系と比較して著しく高く.その大部分は付着細菌に由来することがわかった。また.ピコプランクトンの生産量も著しく高かった。今後は.これらの要素から他要素への移動速度を求めることが非常に重要であることが分かった。(4)養魚池環境中のバクテリアフローラと池中のコイ科魚類の腸管のそれとを比較すると.腸管のフローラは摂取する食物に依存して変化し.環境と腸管のフローラの間には本質的な違いがないことがわかった。これは有胃魚の結果と著しく相違する。(5)今まで.コイ科のような無胃魚の消化規能は有胃魚に比べて原始的で劣っていると言われてきたが.上記の結果より.ハクレン.コクレンなどの消化管は環毅の細菌を消化管内で繁殖させ.デトリタスなどを効率良く消化するために特化したものである可能性があることがわかった。(6)コイ科のような無胃魚の消化管内には水草を分解するセルラーゼを保有した細菌が常に存在し.魚の消化機能を助長していることが分かった。平成3年度は養魚池内の食物連鎖網の定性的な解明を重点に調査を行い、以下のような結果を得た。(1)夏期における池中の魚の筋肉の同位体分別比を測定すると、ソウギョ、ブショウギョおよびフナのδ^<15>Nは水草の値にはほぼ等しく、ハクレン、コクレンのδ^<15>Nは前3者よりも約5パ-ミル高い値となった。この結果より、本調査開始時の予測どうりフナはソウギョの糞由来の物質(デトリタス)を主要な餌としていることが明かとなったが、コクレンとハクレンは予想に反して、フナよりも糞への依存度が低い結果となった。ただし、平成3年度は大湖周辺の洪水により十分な水草が投与されなかった可能性があるので、この測定は来年度も引き続き行い最終的な結論を出す必要がある。(2)ソウギョの糞を^<15>NーNH_4とともに実験室内で分解させ、分解に伴う水草砕片の^<15>Nの取り込みを調べたところ、^<15>Nは主として2マイクロン以下の細菌分画にもっとも多く取り込まれることが判明した。(3) ^3Hーチミジンを用いて池中の細菌の生産量を測定すると、細菌の生産量は他の水系と比較して著しく高く、その大部分は付着細菌に由来することがわかった。また、ピコプランクトンの生産量も著しく高かった。今後、これらの要素から他要素への移動速度を求めることが非常に重要な課題となる。(4)養魚池環境中のバクテリアフロ-ラと池中のコイ科魚類の腸管のそれとを比較すると、腸管のフロ-ラは摂取する食物に依存して変化し、環境と腸管のフロ-ラの間には本質的な違いがないことがわかった。(5)今まで、コイ科のような無胃魚の消化機能は有胃魚に比べて原始的で劣っていると言われてきたが、上記の結果より、ハクレン、コクレンなどの消化管は環境の細菌を消化管内で繁殖させ、デトリタスなどを効率よく消化する為に特化したものである可能性が高くなってきた。
組換えシロイヌナズナを用いたイネ科植物の種子休眠遺伝子候補の機能解析

遺伝子組換えシロイヌナズナの実験系を用い、イネ科植物の種子休眠遺伝子候補の機能解析を行った。この解析で、コムギ由来のTaDOG1L4遺伝子がシロイヌナズナ内で種子休眠遺伝子として機能することを見出した。次に、この遺伝子のコムギでの機能を解析するため、TaDOG1L4を高発現する、およびノックダウンした組換えコムギをそれぞれ作出した。結果として、この遺伝子はコムギ種子の休眠を支配している遺伝子の1つであり、高発現によりコムギの休眠性を高めることができることを示した。本課題では、シロイヌナズナの種子休眠遺伝子DOG1のイネ科植物における相同遺伝子の機能を、シロイヌナズナをホスト植物として調べることを目指している。23年度までに、イネ科植物ゲノムに存在する5種類のDOG1様遺伝子のうち、構造的に真にDOG1と相同であると言える4種類(clade 1から4の遺伝子)を、それぞれシロイヌナズナへ導入し、導入遺伝子につきホモ化した固定系統を得ている。24年度は、これら系統を繰り返し栽培し、種子の発芽試験を行い、遺伝子の機能を確定した。結果として、clade 1から4の遺伝子全てが種子休眠機能を持つことを示した。それらの中でも、clade 4はシロイヌナズナ種子に極めて強い休眠性を付与していた。これら4種類のDOG1様遺伝子は、全て糖シグナル伝達機能を持っていたが、そこでもclade 4が強い機能を持っていた。この結果は、シロイヌナズナDOG1が持つ、一見独立に見える2つの機能(種子休眠と糖シグナル伝達)は、互いに深く関連しているものであることを示唆している。得られた実験結果は、4種類のDOG1様遺伝子構造に関するinformatics解析のデータを加え、論文化した。24年度は、さらに、これらイネ科DOG1様遺伝子のコムギにおける機能を解析するため、休眠性を持つが、強さが異なる2つの遺伝子、HvDOG1L1(休眠性弱い)とTaDOG1L4(休眠性強い)、をそれぞれコムギに導入した。現在、作出した組換えコムギの世代を進めており、導入遺伝子につきホモ化した固定系統を得ようとしている。最終年度である25年度には、これら組換え体の種子発芽を調べ、コムギにおける機能を明らかにできると期待している。本研究課題は、組換え技術を用いてコムギに穂発芽耐性を付与するための候補遺伝子の選定において、イネ科植物の遺伝子を導入した組換えシロイヌナズナの種子発芽を評価することにより、候補遺伝子の種子休眠機能を解析することを目的としていた。候補遺伝子としては、シロイヌナズナの種子休眠遺伝子であるDOG1のイネ科植物における相同遺伝子(DOG1様遺伝子)をとりあげた。初年度及び2年度では、まず、コムギなど6種類のイネ科植物のゲノム配列情報を解析し、これらの植物のDOG1様遺伝子の構造を調べた。その結果、解析した植物それぞれで、DOG1様遺伝子は5種類(clade 1-5)存在し、そのうち4種類(clade 1-4)は、そのアミノ酸配列においてDOG1との保存領域があることがわかった。この4種類の遺伝子を、それぞれシロイヌナズナへ導入し、高発現させたところ、種子休眠性が高まった。すなわち、4種類の遺伝子は、全て休眠機能を持っていた。4種類のうち、TaDOG1L4(コムギ由来, clade 4)は高い休眠性を示していたが、clade 1-3の3種類の遺伝子は低い休眠性であった。最終年度は、これらのDOG1様遺伝子のコムギにおける種子休眠性を調べるため、コムギ品種Fielderに、TaDOG1L4およびHvDOG1L1をそれぞれ導入し高発現させた。作出した組換えコムギ系統を栽培し、種子休眠を評価したところ、期待したように、TaDOG1L4は種子発芽を抑え、HvDOG1L1は発芽は抑えるが、その効果は小さかった。以上のように、シロイヌナズナを組換えホストに使うことにより、イネ科植物の休眠性遺伝子の機能解析を行うことができ、さらに選別した遺伝子を用い、休眠性の高い組換えコムギを作出することができた。23年度は、当初の計画どおり、コムギ、オオムギ、イネのゲノム内に存在する5つのグループに分類される種子休眠遺伝子候補DOG1様遺伝子につき、各グループから1つを選び[OsDOG1L1(イネ由来、グループ1)、HvDOG1L2(オオムギ由来、グループ2)、OsDOG1L3(イネ由来、グループ3)、TaDOG1L4(コムギ由来、グループ4)、OsDOG1L5(イネ由来、グループ5)]、Ca35Sプロモーターの下流につなぎ、シロイヌナズナ(Columbia)に導入した。このうち、OsDOG1L1は、数回の遺伝子導入の試みにもかかわらず、なぜか1つも遺伝子導入植物はとれなかった。

そこで、グループ1については、既に作出してあるTaDOG1L1(コムギ由来)およびHvDOG1L1(オオムギ由来)の導入個体を形質評価に用いることとした。他の4つの遺伝子は、全て導入個体を得ることができ、さらにそれぞれの遺伝子をホモで持つ2個体ずつを得た。確立したホモ化個体を用い、予備的ではあるが、発芽試験を行った。5つのグループ全ての遺伝子がシロイヌナズナ種子の休眠を高めることを確認したが、付与される休眠の強さは、遺伝子ごとにかなり異なっていた。このように、今年度は、期待どおり、シロイヌナズナの実験系でイネ科植物のDOG1様遺伝子の種子休眠性が評価できることを明らかにした。24年度には、作出した組換え植物の発芽試験を繰り返し行い、各遺伝子が付与する休眠の強さに関して、確実な結果を得るようにする。また、イネ科植物内における各遺伝子の組織的発現の研究では、これら全ての遺伝子は、種子胚で強く発現していることを見出した。しかし、グループ1,3,5の遺伝子は、葉と根においても発現していることがわかった。本課題で目指していたシロイヌナズナを用いたイネ科植物のDOG1様遺伝子の機能(種子休眠性と糖シグナル伝達、およびその2つの関連)解析において結果を得、それらを論文として出版ところまで行った。さらに、当初は計画していなかった、これらDOG1様遺伝子のコムギにおける機能解析を行うための組換え体作出まで研究を進めた。予定していた遺伝子導入を行い、それぞれホモ化個体を得た。予備的ではあるが、組換え体の種子休眠を評価するところまで研究を進展させた。また、遺伝子の発現の組織特異性の情報も得た。24年度に作出した3種の遺伝子組換えコムギ(HvDOG1L1高発現コムギ、TaDOG1L4高発現コムギ、TaDOG1L4の発現を抑えたコムギ)につき、世代を進め、固定系統を作出し、これらの種子の発芽試験を行う。種子における遺伝子発現のデータと合わせ、これら遺伝子のコムギにおける機能を確定する。当初の計画どおり、24年度は、得られた組換え体を用いた形質評価(種子休眠および糖シグナルの伝達)を繰り返し行い、確実なデータをとる。遺伝子発現等の結果と合わせ、成果を原著論文にまとめるところまで研究を進めたい。計画書では、DOG1を高発現させた組換えシロイヌナズナを用い、当該遺伝子の発現が他の遺伝子の発現にどのような影響を与えるかを調べることを行うことになっているが、このようなシロイヌナズナでの遺伝子発現実験の結果は既に多数論文で発表されていることがわかってきた。そこで、コムギやオオムギでのDOG1様遺伝子の機能解析の方へ、研究の重点を移すことを検討している。予算は、得られた組換えコムギの評価を行うための消耗品に使用する予定。また、24年度に出版した論文の別刷り代、次年度に投稿する予定である論文の英文校閲代、さらに、国際学会における研究発表の旅費として使用したい。また、次年度使用額のうち約73,250円は、24年度に研究費を効率的に使用して発生した残額であり、次年度に請求する研究費と合わせて研究計画遂行のために使用する。予算は、得られた組換え体の形質評価を行うための器具、試薬代に使用する予定。また、論文の投稿に関わる費用にも使用したい。また、次年度使用額のうち500,000円は、23年度に研究費を効率的に使用して発生した残額であり、次年度に請求する研究費と合わせて研究計画遂行のために使用する。
メンブレントラフィックのユビキチンによる調節

タンパク質のユビキチン化(Ub化)は、生命科学のさまざまな領域で研究されている。我々は、LCを微流速化させることで、試料中に極微量しか含まれないタンパク質を正確に同定することができるLC-MS/MSシステムを開発した。また、細胞刺激に応じて形成されるシグナル伝達複合体などのタンパク質複合体を、本来の機能を損なうことなく細胞や組織から分離するための多段階精製用アフィニティータグを開発し、ウイルスからヒトに至るさまざまな複合体の機能解析に適用してきた。本研究では、Ub分子内にHisタグを組み込んだ改変Ub分子を作成し、上記LC-MS/MSシステムと組み合わせることで、基質タンパク質のUb修飾部位を効率よく同定するための手法の開発を試みた。PCR法を用いてHisタグをUbのC末端近傍に導入した様々な改変分子を作成した。これらを用いて、200を超すタンパク質のUb化部位の同定に成功した。本法は、Ub化反応の解析に有効な手法になるものと推察される。また、ユビキチンE3リガーゼの一つであるTRIM32の細胞内トラフィックを制御する機構として、cAMP依存性タンパク質キナーゼA(PKA)によるリン酸化と、これに依存する14-3-3タンパク質の相互作用を見出した。この成果は、TRIMファミリーの機能調節に関して重要な知見を与えるものである。ユビキチン(Ub)がタンパク質分解に果たす役割は、生命科学のさまざまな領域で明らかにされている。我々はこれまでに、LCを極微流速化させることで、試料中に極微量しか含まれないタンパク質でも正確に同定することができるLC-MS/MSシステムを開発し、様々なタンパク質の同定並びに相互作用解析に適用してきた。本研究では、Ub分子内にアフィニティー精製用のタグ(Hisタグ)を挿入した改変Ub分子を作成し、上記LC-MSシステムと組み合わせることで、メンブレントラフィックと関連するタンパク質中のUb化修飾部位を簡便に決定できる方法論の開発を目的としている。PCR法を用いてHisタグをUbのC末端近傍の異なる部位に導入した様々な改変型Ub分子を作成し、免疫沈降法を用いて基質タンパク質への取り込みを検討した。その結果、72-73番目の位置にHis(6)タグを挿入した改変体が作製したすべての分子の中で最も効率的に取り込まれることが分かった。またその際のHis残基数は、2以下で最大の取り込みを示したが、3以上6までではその効率に大きな差は認められなかった。一方、Ub化ペプチドの回収システムとして、Co, Cu, Zn, Ni,などの金属イオンで置換したセラミックハイドロキシアパタイト(HAp)HPLCシステムを検討した。その結果、亜鉛(Zn)-HApシステムがHisタグペプチド(2-6残基)の回収に最適であることが分かった。またこのシステムはHisペプチド以外にも、分析したすべてのHisタグ融合タンパク質を、複雑な抽出液から単一ステップで高純度に精製できることが分かり、今後非常に有効な回収ツールになりえるものと判断した。メンブレントラフィックは、細胞が正常に活動するために必須であり、その破綻は遺伝病をはじめとする様々な疾患に直結する。本研究では、この反応の選別・輸送シグナルとしてはたらく蛋白質のモノ・マルチユビキチン(Ub)化シグナルの実体を、申請者らが独自に開発し整備を進めてきたプロテオミクス解析技術を用いて解明することを目的とする。また、ユビキチン化とリン酸化の機能的クロストークについても解析することを目的としている。基質タンパク質に効率よく取り込まれるUb分子を作成するため、2残基のヒスチジンタグを、Ub分子C末端の様々な箇所に挿入した改変Ubを再度作成し、それぞれの取り込み効率を比較した。その結果、従来のin vivo Ub化実験に汎用されているHA-Ubやmyc-Ubと同様の取り込み効率を示す2-ヒスチジン挿入Ub分子を作成することができた。また、本年度の検討により、ユビキチンリガーゼTRIM32がタンパク質キナーゼAによってリン酸化されること、またこのリン酸化に依存して14-3-3タンパク質が特異的に結合し、活性調節を行うことを明らかにするとともに、このリン酸化部位を特定した。

またこのリン酸化部位に14-3-3が直接相互作用することを確認するとともに、TRIM32のモノ、ポリUb化反応がこの相互作用によって細胞内で抑制されることを明らかにした。一方、TRIM32の野生体、またリン酸化変異体をそれぞれ安定に発現するHeLa細胞株とNIH3T3細胞株をそれぞれ樹立した。これらの株を用いて、リン酸化に交錯する細胞増殖能とTRIM32の細胞内分布を今後調査していく予定である。昨年度までの研究により、筋ジズトロフィーの原因遺伝子産物であるTRIM32ユビキチンリガーゼが、タンパク質キナーゼA(PKA)によってC末端近傍のSer残基でリン酸化されること、またこのリン酸化を契機として14-3-3タンパク質と複合体を形成し、酵素活性が抑制されることを明らかにしていたので、今年度は、このリガーゼ複合体が細胞内トラフィックと生理機能に及ぼす効果を主に検討した。TRIM32の野生体、またはリン酸化変異体をそれぞれ安定に発現するNIH3T3細胞株を作成し、それらの増殖活1生を比較したところ、野生型TRIM32を発現するNIH3T3株では増殖能が亢進し、変異体を発現する細胞株では亢進しなかった。これらの結果は、TRIM32のリン酸化と14-3-3の結合は、TRIM32の機能発現に重要であることを示唆した。TRIM32の細胞内局在を蛍光イメージング分析したところ、TRIM32は細胞質において斑点状の凝集体(cytoplasmic body)を形成することが明らかとなった。また、TRIM32は、14-3-3と相互作用することで、この凝集体を形成しなくなることも明らかとなった。さらに、この凝集体の形成に、微小管を介する細胞骨格物質輸送経路が重要な役割を果たしていることを見出し、またこの際の輸送も14-3-3との相互作用により抑制されることを明らかにした。以上の結果は、ユビキチン化とリン酸化のクロストークに関する新しい知見を提示するとともに、PKAによるTRIM32のリン酸化は、14-3-3を補助因子として利用することで、TRIM32の細胞内トラフィックを制御するメカニズムになることを示唆した。
高次元複素力学系の研究

西村・安田は,2次元複素射影空間P^2上の双有理写像の力学系の研究を行った。有理写像の力学系研究では,正則写像の場合には現れない現象として,不定点の分布の問題,同次多項式による表示の次数低下の問題がある。この現象を理解するために,ある双有理多項式2次写像族ψとその逆写像族を詳細に調べた。写像族ψ^nの場合にn回合成写像ψ^nの次数低下のメカニズムを調べ,また不定点の分布を具体的に記述した。ψ^nの同次多項式表示の次数低下の際に現れる共通因子の定める代数曲線C^nの取りだしに成功した。ψ^nの不定点全体の集合と,すべての対C^m,C^nの交点の全体の集合とが一致することを示した。我々の研究は純数学的なものであるが,この補助となるような複素2次元の力学系のプログラム開発を西村は手がけた。特に,iterationの計算を射影空間の同次座標を用いて計算することを試みた。上田は,射影空間P^n上の複素力学系の研究を行った。特に,有限分岐的写像(critically finite map)の場合,すなわち分岐点の軌道が代数的集合となる場合に,ファトウ写像が定数に限られること,従ってジュリア集合が全空間に一致すること,また反発周期点の集合が射影空間内で稠密であることを示した。さらに射影平面P^2上の2次写像の分類を行い,有限分岐的写像の例を構成した。Befdord-Smillieは一連の論文でC^2上に多項式自己正則同形の定める複素力学系の研究を続けている。典型的な2次多項式正則自己同形はHenon写像として有名である。西村の研究主題は,このBefdord-Smillie理論を,P^2上2次多項式双有理写像の定める複素力学系にまで拡げることである。まず,この対象の標準形を決定した。結果として,最も一般な3パラメータ族と,その退化形の1,2パラメータ族が求められた。Henon写像も,この2パラメータ族のうちの一つである。他に3種類の2パラメータ族がある。多項式正則自己同形の場合逆写像の不定点は,反復合成に対して一定であるのに対して,多項式双有理写像の場合は逆写像の不定点が,反復合成に連れて増加して複雑な現象を呈する。これが,まず2つの対象の間の大きな差異である。3種類の2パラメータ族に対して,この不定点の問題と取り組んでいる。複素2次元空間の,複素1次元による切り口の上の点について,力学的挙動により分類してコンピュータグラフィックスを作ることが本研究の方法の一つである。不定点の近くでは,挙動が定まらないので計算が不正確になるが,その不定点が次第に増加していくので,一般的な写像に適用できるコンピュータグラフィックスソフトを作ることは困難である。現在個々の写像の特殊性を生かす工夫を試みている。上田の研究主題は,P^2あるいはP^n上に正則有理写像の定める力学系である。Fatou集合の一般化として,Fatou写像の概念を導入した。この概念を用いて,critical pointsの集合が反復合成のもとで有限性を持つ場合の写像に関する結果を得た。1997年の湘南での多変数研究集会で講演した。また1998年3月には,アメリカでの研究集会でも発表予定である。なお上田と西村は,京大の谷口雅彦氏,高知大の諸澤俊介氏と共に4人の共著で複素力学系の英文単行本を執筆した。有理写象の力学系研究では,正則写像の場合には現れない現象として,不定点の分布の問題,同次多項式による表示の次数低下の問題がある。これらの問題は,以前に我々が研究した2次多項式双有理写像族という比較的単純な写像族においても,既に問題となる。そこで,この写像族ψとその逆写像族ψの力学系の具体例を調べた。

n回合成写像ψ^n,ψ^nの次数低下のメカニズムを調べ,また不定点の分布を具体的に記述した。このψ^nの場合には,不定点の集合は同次多項式表示の次数低下の際に表れる共通因子の定める代数曲線の交点の集合と一致することを示した。西村は,複素2次元の力学系のソフト開発も手がけた。特に,iterationの計算を,射影空間の同次座標を用いて計算することが成功する例とうまく行かない例とを検討した。視覚化という点では余り成功していない。やはり複素2次元の対象を実2次元として視覚化しても,力学系の理解にはつながり難い。2次元の力学系でも視覚化が役立つような,特殊なcaseを探すことが重要であろう。上田は,射影空間P^n上の複素力学系の研究を行った。特に,有限分岐的写像(critically finite map)の場合,すなわち分岐点の軌道が代数的集合となる場合に,ファトウ写像が定数に限られること,従ってジュリア集合が全空間に一致すること,また反発周期点の集合が射影空間内で稠密であることを示した。さらに射影平面P^2上の2次写像の分類を行い,有限分岐的写像の例を構成した。
フェノール性化合物およびその亜硝酸との反応産物による澱粉消化抑制

日常的に摂取される澱粉は小腸でグルコースに分解されて体内に吸収される。澱粉のグルコースへの分解速度が大きいと、それは、急激な血糖値増加へつながり、ひいては糖尿病へつながる。このような急激な血糖値増加は、米や小麦粉などの澱粉含有率の高い食品の摂取の場合に顕著である。以前は、ヒトは澱粉を色々な穀物や根菜類から摂取していた。これらの食品には、多種のフラボノイドが含まれており、これらの食品の澱粉の小腸での分解速度は、米や小麦粉などの澱粉のそれより小さいことが分かっている。我々は、この消化抑制は、フラボノイドが澱粉と疎水的に結合して、αーアミラーゼによる澱粉消化を抑制させるためであることを示した。酢酸エチルやジエチルエーテルに溶け、アミロースやアミロペクチンと結合する紫色の色素をアズキ種皮から単離し、この化合物の化学構造を決定した。その結果、この色素は、シアニジンと(+)-カテキンから構成されている分子量557.1の化合物であることが分かった。NMRのデータから、この色素では、シアニジンの5位の水酸基と(+)-カテキンの5位の水酸基とが脱水結合し、また、シアニジンの4位の炭素と(+)-カテキンの6位の炭素とが結合しているもことが分かった。この色素は現在まで報告されていなかったので、vignacyanidin(ビグナシアニジン)と名付けた。この色素の安定性に対するpHの影響を調べたところ、通常のアントシアニンと異なり、中性およびアルカリpH域で安定であった。また、通常のアントシアニンのpH5付近でのモル吸光係数は酸性あるいは中性域でのモル吸光係数に比べて非常に小さいが、この化合物のpH5付近でのモル吸光係数はpH3および7とほぼ同じであった。また、ビグナシアニジンのモル吸光係数は澱粉と結合することによってが大きくなり、澱粉はpH2でビグナシアニジンと亜硝酸との反応性を高めた。他方、5microMビグナシアニジンはα-アミラーゼによる澱粉の消化を約50%抑制した。これら結果から、ビグナシアニジンは澱粉分子に疎水的に結合して、亜硝酸と反応し易くなると同時に、澱粉の消化を抑制できると推定した。上のことを証明するために、疎水性が異なるケンフェロールとケルセチンの澱粉に対する結合性を比較した。その結果、ケンフェロールはケルセチンより澱粉と結合し易く、また、α-アミラーゼによる澱粉消化をケンフェロールは約50 microMで、ケルセチンは200 microMで50%抑制した。このことから、疎水性の高いポリフェノール類は、澱粉の消化を抑え易いことが分かった。今年度は、アズキ種子に含まれている(+)-カテキンとケルセチンおよびケルセチン7ーグルコシドとの相互作用を調べた。(+)-カテキンは胃腔条件下で亜硝酸と反応して、6,8-ジニトロソカテキンとなり、更に、ジニトロソカテキンはキノン体に変化した。これらの化合物のαーアミラーゼによる澱粉消化に対する影響は時間の関係で検討できなかったが、ケルセチンは澱粉の消化を阻害した。また、ケルセチンは(+)-カテキン/亜硝酸系および6,8-ジニトロソカテキン/亜硝酸系で生成されるラジカルと反応して、6,8-ジニトロソカテキンおよびそのキノン体の生成を抑えた。この反応抑制に伴って、クエルセチンの亜硝酸による酸化は促進された。以上のことから、アズキに含まれているケルセチンは2つの機能を持っていることが明らかになった。すなわち、(1)澱粉と結合して小腸でのその消化の抑制と、(2)(+)ーカテキン由来の6,8-ジニトロソカテキンのキノン体への酸化抑制である。キノン体は酸性条件では安定であるが、中性条件では、活性酸素を生成しながらポリマーを生成してので、生体に有害であることが知られている。クエルセチングルコシドもケルセチンと同様にキノン体形成を抑制し、抑制作用はケルセチン7-グルコシド>ケルセチン4'ーグルコシド>クエルセチン3-ルチノシドの順であった。このことは、ケルセチンのC3-OHおよびB環が6,8-ジニトロソカテキンのキノン体形成抑制に重要な役割を持っていることを示している。今後、アズキ種子に含まれているケルセチン配糖体とカテキン類のニトロソ化物のαーアミラーゼによる澱粉消化に対する影響を調べていく。

我々は、この消化抑制は、フラボノイドが澱粉と疎水的に結合して、αーアミラーゼによる澱粉消化を抑制させるためであることを示した。植物性食品にはポリフェノール類が含まれている。ポリフェノール類は澱粉、特に、アミロースと結合して、アミラーゼによる消化を抑える。ポリフェノール類と澱粉との結合は疎水的相互作用によるものであることが、アミロースと脂肪酸との結合から推定した。アズキ種子は赤飯や赤紫の餡に用いられている。赤飯や餡の赤紫色はアズキ種皮に含まれているアントシアニンによると推定されるが、アズキを用いて調理された食品の色は急激には変化しない。このことは、アントシアニン以外の色素がアズキ製品の赤紫色に関わっていることを示唆している。そこで、アントシアニン以外の色素がアズキ種皮に含まれているかどうかを検討した。その結果、酢酸エチルで抽出される赤紫の色素がアズキ種皮の含まれていることが分かった。アントシアニンは酢酸エチルには溶けないので、この赤紫の色素はアントシアニン以外の色素であると思われる。現在、単離した色素(以下、化合物X)の化学構造の決定を行っている。化合物Xの分子量は556であり、可視部での吸収スペクトルはpHに依存した。pHが2から10に増加するに連れて、吸収ピークは530 nm付近から610 nm付近にシフトした。また、化合物Xはアミロースともアミロペクチンとも結合し、結合によってモル吸光係数が増加した。このことは、化合物Xは澱粉と疎水的相互作用で結合していることを示唆している。化合物Xは唾液に含まれている亜硝酸塩を酸性条件下で一酸化窒素に還元し、この還元は澱粉で促進された。この促進から、澱粉はエネルギー源としてだけではなく胃でポリフェノール類による亜硝酸の還元に伴う一酸化窒素生成も促進できることを示唆している。ポリフェノール類は、胃腔条件で、亜硝酸と反応して様々な化合物に変化する。この年度は、リンゴおよびアズキに含まれているカテキン類と亜硝酸との反応産物の同定を行った。これらの反応産物が明らかになれば、それらを単離して澱粉消化にどのような影響を与えるかについての研究が可能になる。まず、リンゴのメタノール抽出液を唾液と混合すると、りんごに含まれている(+)-カテキン、(-)-エピカテキン、およびプロシアニジンB2の速やかな消費が観察され、その消費に伴って、ジニトロソカテキン、ジニトロソエピカテキン、およびジニトロソプロシアニジンB2の精製が確認された。アズキの抽出液を唾液と混合した場合も、リンゴの場合と同様に、胃腔条件でアズキカテキンのニトロソ化が観察された。続いて行った研究は、ジニトロソカテキンおよびジニトロソエピカテキンと亜硝酸との更なる反応が可能であるかどうかであった。これらのジニトロソ化合物は、亜硝酸でキノン体に酸化された。一般的にキノン体は胃腔条件で唾液に含まれているチオシアン酸と反応できることを我々は示してきているので、これらジニトロソカテキン類由来のキノン体もチオシアン酸と反応できるかどうか調べた。その結果、ジニトロソカテキン類の6'の炭素にチオシアン酸が結合した化合物が生成することが分かった。ここ数年間の我々の研究から、ポリフェノール類による澱粉消化抑制は、ポリフェノールの澱粉への疎水的結合によるものであることが明らかになってきている。ジニトロソカテキンのチオシアン酸付加物の疎水性はカテキンより大きいので、もし、この付加物が胃腔で生成すれば、カテキン類の胃腔での反応産物による澱粉消化抑制も可能になってくる。生物化学今年度の研究の大きな目標の一つは、アズキ種皮から紫色色素を単離してその化学構造を決定することであった。この目標は、単離した物質の構造決定ができたことで達成され、その色素は現在まで報告されていない色素であったことからvignacyanidinと名付けた。
投影角制限下における投影からの画像再生法に関する研究

投影角が制限された場合のCT画像再構成問題で、前年度の研究では拘束条件付外挿法を用いて制限された投影角の部分で測定できない投影データを外挿して求め、正しい画像再構成を行う方式を確立した。このアルゴリズムの性能向上を図るため基礎考察として、画像再構成問題を線形作用素のスペクトル分解という立場からとらえ、特異システムを用いた再構成画像の一般的な解表現を導いた。この解表現は投影角制限の場合のみならず少数方向の投影からの画像再構成など、より一般的な不完全データからの画像再構成問題に適用し得るもので、投影データの測定条件と再構成可能性、測定条件の不備や観測雑音によって生ずる再構成誤差の構造を明らかにした。この成果から、投影データを直交多項式で展開することにより、投影データ間の相関が明確に表現され、展開係数が帯域制限系列となることが示せる。これに従来まで検討してきた外挿法を適用することにより、投影角が制限されて測定できない部分のデータが復元可能であることを明らかにした。これは一次元処理によって画像再構成が可能となるため、従来までの二次元的な処理に比べて計算量が大幅に削減され、より実用的な手法である。このような投影角制限下における画像再構成アルゴリズムの有効性を明らかにするため、各種の画像を用いて計算機シミュレーションにより検討を行った。その結果、再構成能力、計算量共に従来まで提案されているものに比べて優れていることが示された。前述の一般的な考察の成果から、少数方向の投影データから画像再構成を行うときに有効なアルゴリズム、あるいは投影データの因果性を利用することにより、対象の内部にX線に不透明な物質を含む場合に測定されるhollowprojectionデータからでも正しい画像再構成が行えるアルゴリズムを確立し、その性能を検討した。
維管束幹細胞の細胞運命決定機構の解析

本研究では、植物の維管束幹細胞ではたらく因子に着目し、幹細胞における分化制御の仕組みを解明することを目指している。当該年度は、着目しているBES1転写因子と相同性の高い因子が植物には複数あることから、これらについてさらなる多重変異体の作出を行った。当研究室において確立された培養系により、維管束形成の分化過程をより詳細に調べることができるようになっており、この系と得られた変異体を用いて、道管及び篩管で特異的に発現する遺伝子を調べたところ、BZR1転写因子が維管束形成に機能することを見出した。BZR1はBES1と同様の機能を持っているが、BES1よりも維管束形成における寄与は小さいことを明らかにした。この内容についてはPlant and Cell Physiology誌に筆頭著者として論文を発表した。その一方で、BES1と冗長的にはたらくとされている因子の中に、異なる機能をもつものがあることがわかった。詳細な機能については現在解析中であるが、この新たな因子の同定により、維管束幹細胞の分化の理解が進んだと言える。当初着目していた遺伝子については、その詳細な機能を明らかにすることを目指している。転写の制御に関係していることが想定されるため、その標的因子を探索するための形質転換植物を作製した。標的因子の同定には至らなかったが、現在、詳細な条件検討を行っており、解析できる段階まで進めることができた。29年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度は、着目している遺伝子と非常によく似た遺伝子について、最新のゲノム編集技術を用いて変異体の作製に成功した。この変異体を用いた解析により、これまで知られていなかった維管束形成に関与する遺伝子であることが明らかとなった。この新たな因子の同定により、維管束幹細胞の分化の理解が進んだと言える。転写の制御に関係していることが想定されるため、その標的因子を探索するための形質転換植物を作製している。作製は進んでおり、解析の準備が整いつつある。また当研究室において確立された培養系により、維管束形成の分化過程をより詳細に調べることができるようになっている。この系を用いて、培養前と培養後の遺伝子発現を比較し、さらに他のグループによって報告された遺伝子発現データと組み合わせることにより、道管及び篩管で特異的に発現する遺伝子を網羅的に調べた。この遺伝子リストには機能未知のものも多くあり、特異的な発現を示すというデータは今後の維管束研究において有用な情報であると考えられる。実際、当研究室において新たな篩管形成因子の同定される過程において、このデータが寄与した。この内容についてはPlant Cell誌に共著論文として発表した。マイクロアレイ解析を行うために作出していた植物が、当初予定したように機能しないことが判明したため、計画の変更を余儀なくされたことがあげられる。新たな形質転換植物を作出しており、こちらは機能しそうであることが分かってきたため、計画の根本的な見直す必要は生じていない。形質転換植物の準備が進んでいるとはいえ、当初予定していた解析を行えなかった点でやや遅れていると考えている。また同様の理由により、相互作用因子の探索も解析を行うまでには至っておらず、この点でもやや遅れていると考えている。しかしこちらも新たな植物の作出により準備は整いつつあり、ある程度進展はあったともいえる。前述の通り、新たな形質転換植物を作出しており、まずは前年度の計画に従い、下流因子の探索等を進めていく。相互作用因子の探索にはIP-MS解析を用いる予定である。その後の候補因子の解析等は、現在のところ問題点は見つかっていないため、当初の予定通り行う予定である。
安全な癌放射線治療実施のための放射線感応性色素材の開発とその臨床応用

ポリマーゲル線量計を用いて、放射線治療直後に照射された部位と線量を確かめることのできる線量計を開発した。これにより、放射線治療がより安全に安心して施行出来ることが可能であると考えられ、臨床応用に向けて原子力安全機構と共同研究を締結し、平成25年3月に特許を出願した。学会発表は特許出願のため行っていない。原子力安全開発機構の研究グループと共同研究を提携し、ポリマーゲルを使用して、照射線量と照射範囲が照射中に一目でわかるようなゲルシートを開発した。このゲルシートは既存のゲル線量計の酸素透過性を改良し、一般的に放射線治療で使用される2-3Gyの線量で白濁することが可能にしたものである。さらに、よりしなやかに薄くすることにより、体表面にぴったり密着することが可能になり、より正確に体表面の線量を計測することが可能になった。そして、「照射されたことをリアルタイムに確認する」ことにより放射線治療の安全確認を効果的に行うことができ、患者のみならず医療従事者にとっても安心して正確な治療を施すことができるようになるという、当初のコンセプトが確認できたので、これを国内特許として申請した。学会発表や論文は、特許為に差し控えた。今後、米国特許も申請予定である。同時に、現在、千代田テクノルとともに、製品化も検討中である。出願特許名称:ポリマーゲル線量計,番号:110000855,出願年月日:平成25年3月25日。発明者:水本佳子(旧姓:大城),盛武敬,廣木章博,田口光正,山下真一権利者:筑波大学,原子力開発機構ポリマーゲル線量計を用いて、放射線治療直後に照射された部位と線量を確かめることのできる線量計を開発した。原子力開発機構研究グループが開発しているゲル線量系が臨床応用できると考えられたため、共同研究を締結し、原子力研究開発機構の研究グループが現在、臨床データを取得中である。ガンマ線とエックス線、陽子線により色調変化が異なることを確認し、実際に両側乳房照射等で重なりがないことを示すことができることを確認した。線量を測定するシートの開発は原子力開発研究所のグループと共同研究を行うことで達成できたが、感度の向上にまだ課題が残っている。臨床データの取得はすでに開始している。線量を測定するシートの感度の向上に努め、粒子線での臨床データの取得をする。研究成果の発表、および商標登録を行う。23年度は線量と色調の関係のデータを取得するための光度計を購入できなかったため、24年度にそのための機器を購入する。スキャナが高度計の代用になることがわかったので、スキャナを購入する予定である。また、学会等における情報収集、研究成果の発表、さらに商標登録を行うための資金に充てる。
バイオリアクター技術を応用した機能的小口径人工血管の開発

細胞採取培養:実験動物としてビーグル犬を用い、腸骨より骨髄を2-3/kg採取後、密度勾配法を用いて単核球成分のみを分離、採取した。続いて採取した細胞をフラスコへ移し,培養液を加えてincubator内にて4週間培養した,単核球成分はフラスコ内において付着細胞へと変化し,内皮細胞,線維芽細胞,平滑筋細胞などのさまざまな血管構成細胞へと分化した.PGA, PCLの共重合体であるP(CL/LA)をスポンジとして用い補強材料を追加したポリマーを用いた.作成する人工血管の内径は3.5mm,全長5cmとし、細胞播種:生体吸収性ポリマーに培養した骨髄間質細胞および浮遊細胞を細胞密度は10^6/cm^2を目安に播種した.播種はリアクターチャンバー内にポリマーを装着した状態で行い細菌,ウイルス等のcontaminationを可及的に少なくした.また,播種する前にグラフトをさまざまな物質にて処理を行い細胞接着性の向上を図った.バイオリアクター装着,稼動=バイオリアクタ0はガス交換器,リアクターチャンバー,リザーバー,拍動流ポンプから構成した.装置全体をCO_2インキュベーター内へ配置し,圧,拍動流,流量,温度等の生理学的条件を調節しながら生体類似環境を作り出し生体吸収性ポリマーに播種した細胞を培養した.拍動流は空気圧圧縮ポンプを応用して作成し,圧リザーバーをおくことにより,生理的な圧波型を作り出す.リアクターチャンバーはマウントした人工血管が回転できるように設計し,細胞が重力の影響を受けて分布に偏りができるのを予防した.また,バイオリアクター稼動中は培養細胞を適宜追加して血管内皮の生育を促進した.培養液はRPMI 1640に10%FBS,抗生物質,heparinを添加したものを用いた。小口径の再生血管を実験犬の内頚動脈に移植し、その開存性は動脈造影にて行った。1,3ヶ月で動脈造影を行い経過観察した。1ヶ月での開存を認めたが、3ヶ月にて閉塞し、より良い材質の検討を現在も行っている。本年度(平成16年の研究)細胞採取培養:実験動物としてビーグル犬を用い、腸骨より骨髄を2-3/kg採取後、密度勾配法を用いて単核球成分のみを分離、採取した。続いて採取した細胞をフラスコへ移し,培養液を加えてincubator内にて4週間培養した,単核球成分はフラスコ内において付着細胞へと変化し,内皮細胞,線維芽細胞,平滑筋細胞などのさまざまな血管構成細胞へと分化した.PGA, PCLの共重合体であるP(CL/LA)をスポンジとして用い補強材料を追加したポリマーを用いた.作成する人工血管の内径は3.5mm,全長5cmとした.細胞播種:生体吸収性ポリマーに培養した骨髄間質細胞および浮遊細胞を細胞密度は10^6/cm2を目安に播種した.播種はリアクターチャンバー内にポリマーを装着した状態で行い細菌,ウイルス等のcontaminationを可及的に少なくした.また,播種する前にグラフトをさまざまな物質にて処理を行い細胞接着性の向上を図った.

バイオリアクター装着,稼動:バイオリアクターはガス交換器,リアクターチャンバー,リザーバー,拍動流ポンプから構成した.装置全体をCO_2インキュベーター内へ配置し,圧,拍動流,流量,温度等の生理学的条件を調節しながら生体類似環境を作り出し生体吸収性ポリマーに播種した細胞を培養した.拍動流は空気圧圧縮ポンプを応用して作成し,圧リザーバーをおくことにより,生理的な圧波型を作り出す.リアクターチャンバーはマウントした人工血管が回転できるように設計し,細胞が重力の影響を受けて分布に偏りができるのを予防した.また,バイオリアクター稼動中は培養細胞を適宜追加して血管内皮の生育を促進する.培養液はRPMI 1640にGrowth Factor, 10%FBS,抗生物質,heparinを添加したものを用いた.組織の評価:作成された組織に対し,組織学的検討(光顕,電顕,免疫組織学的,DNA量),機械的強度測定(張力試験,破裂試験,コンプライアンス測定),細胞外骨格合成量(collagen, elastin量),機能的検査(薬物負荷試験,血小板凝集能,活性能)を行い自己組織と比較検討する予定である。平成17年の研究細胞採取培養:実験動物としてビーグル犬を用い、腸骨より骨髄を2-3/kg採取後、密度勾配法を用いて単核球成分のみを分離、採取した。続いて採取した細胞をフラスコへ移し,培養液を加えてincubator内にて4週間培養した.単核球成分はフラスコ内において付着細胞へと変化し,内皮細胞,線維芽細胞,平滑筋細胞などのさまざまな血管構成細胞へと分化した.PGA,PCLの共重合体であるP(CL/LA)をスポンジとして用い補強材料を追加したポリマーを用いた.作成する人工血管の内径は3.5mm,全長5cmとした.細胞播種:生体吸収性ポリマーに培養した骨髄間質細胞および浮遊細胞を細胞密度は10^6/cm2を目安に播種した.播種はリアクターチャンバー内にポリマーを装着した状態で行い細菌,ウイルス等のcontaminationを可及的に少なくした.また,播種する前にグラフトをさまざまな物質にて処理を行い細胞接着性の向上を図った.バイオリアクター装着,稼動:バイオリアクターはガス交換器,リアクターチャンバー,リザーバー,拍動流ポンプから構成した.装置全体をCO_2インキュベーター内へ配置し,圧,拍動流,流量,温度等の生理学的条件を調節しながら生体類似環境を作り出し生体吸収性ポリマーに播種した細胞を培養した.拍動流は空気圧圧縮ポンプを応用して作成し,圧リザーバーをおくことにより,生理的な圧波型を作り出す.リアクターチャンバーはマウントした人工血管が回転できるように設計し,細胞が重力の影響を受けて分布に偏りができるのを予防した.また,バイオリアクター稼動中は培養細胞を適宜追加して血管内皮の生育を促進する.培養液はRPMI1640にGrowth Factor, 10%FBS,抗生物質,heparinを添加したものを用いた.組織の評価:作成された組織に対し,組織学的検討(光顕,電顕,免疫組織学的,DNA量),機械的強度測定(張力試験,破裂試験,コンプライアンス測定),細胞外骨格合成量(collagen, elastin量),機能的検査(薬物負荷試験,血小板凝集能,活性能)を行い自己組織と比較検討する予定である。
ポテンシャル接続法を用いた有限振幅波に関する境界値問題解析法の開発

従来のポテンシャル接続法に代えて、きわめて簡潔な解法(選点解法)を提示し、線形問題を対象に、選点解法の妥当性と解の精度について詳細な検討をおこなった。この結果、選点解法は従来の解法に較べて、精度がよく、しかも理論式の展開と数値計算プログラムの作製が極めて簡潔となることが確認された。ついで、理論式の展開が比較的容易な2次元問題について、普遍的な形状の構造物と海底地形を対象に、有限振幅波(スト-クス波)の2次オ-ダ-までの理論式の展開と、数値計算プログラムの開発を行った。種々の波の条件について数値解析を行い、1次解の打ち切り項数や二次の計算に用いる一次解の項数が、二次の解析結果に与える影響等について詳細な検討をおこなって、精度良い解を得るための数値計算手法の詳細を得た。同時に、没水の水平版防波堤と矩形の潜堤を対象に数値解析をおこない、水槽実験の結果と比較して理論解析の妥当性を検証した。次に、ポテンシャル接続法の選点解法を、3次元非線形波動境界値問題に拡張することを試みた。まず、線形問題に対する選点解法の妥当性を確かめるため、3次元構造物のうち理論式の展開が比較的容易と考えられる、半没水の柱状浮体を対象に、選点解法による理論式の展開を行った。この理論式は平面的なポテンシャルの分布に関してグリ-ンの定理を用いることにより、任意の断面形状の柱状浮体について取り扱えるものである。円形断面および矩形断面の柱状浮体を対象に、種々の波の条件について数値解析を行い、浮体近傍の波高分布、浮体に作用する水平および鉛直波力について、ポテンシャル接続法の選点解法による解と、従来の解法による解との比較を行って、選点解法の妥当性と解の精度についての検討を行った。この結果、二次元問題におけると同様、選点解法の法が従来の解法に較べて精度がよく、しかも理論式の展開と計算プログラムの作製が極めて簡潔となることが確認された。当初、目標とした3次元非線形問題の解析法を提示するまでには到らなかったが、これについてはさらに研究を続ける予定である。有限要素法や境界要素法に比べて精度が良いポテンシャル接続法を、摂動展開法と併用して非線形問題(定常)の解析法を見いだすことを目的に研究を行った。この際、理論式の展開が煩雑となって実質上非線形問題への適用は困難である従来のポテンシャル接続法に代えて、きわめて簡潔な解法(選点解法)を提示し、これを用いた簡便で精度のよい有限振幅波(スト-クス波)に関する非線形問題の解析法を提示した。1.まず、理論式の展開が比較的容易な2次元問題について、普遍的な形状の構造物と海底地形を対象に、有限振幅波(スト-クス波)の2次のオ-ダ-までの理論式の展開をおこなった。2.ついで、もっとも簡単な矩形ステップ地形を対象に、理論式に基づいて数値計算プログラムの開発を行った。この際、選点解法を用いたことによって、非線形計算であってもプログラム作製がきわめて簡潔となることが確かめられた。

3.種々の波の条件について数値解析を行い、1次解の打ち切り項数や二次の計算に用いる一次解の項数が、二次の解析結果に与える影響について詳細な検討をおこなった。これにより、精度良い解を得るための数値計算手法の詳細を得た。4.没水の水平版防波堤と矩形の潜堤について数値計算プログラムの作製と数値解析をおこなって、これらの構造物と波との非線形干渉効果を明らかにした。5.さらに、水槽実験を行って構造物近傍の波高分布と構造物に作用する波圧を測定し、解析解と比較して理論解析の妥当性を検証した結果、没水水平板および矩形潜堤の上の水深において、波の非線形性を表すパラメ-タ-であるア-セル数が50以下である場合については、提示した解析法によって十分な精度で実際の現象が推定できることを確かめた。昨年度は、理論式の展開が煩雑となって実質上非線形問題への適用は困難である従来のポテンシャル接続法に代えて、きわめて簡潔な解法(選点解法)を2次元問題について提示し、これを用いて、簡便での精度のよい有限振幅波(スト-クス波)に関する非線形問題の解析法を示した。今年度は引き続き、このポテンシャル接続法の選点解法を、3次元問題に拡張することを試み、解の妥当性を従来の既往の解法と比較検討した。1.まず、3次元構造物のうち理論式の展開が比較的容易と考えられる、半没水の柱状浮体を対象に、選点解法による理論式の展開を行った。この理論式は平面的なポテンシャルの分布に関してグリ-ンの定理を用いることにより、任意の断面形状の柱状浮体について取り扱えるものである。また、柱状体の断面が円形の場合には、グリ-ンの定理を用いることなしにより厳密な解を得ることが可能で、それについても理論式の展開を行った。2.ついで、円形断面柱状浮体を対象に、理論式に基づいて数値計算プログラムの開発を行った。この際、選点解法を用いることによって、従来解法に較べて、プログラム作製がきわめて簡潔となることが確かめられた。3.種々の波の条件について数値解析を行い、浮体近傍の波高分布、浮体に作用する水平および鉛直波力について、ポテンシャル接続法の選点解法による解と、従来の解法による解との比較を行って、選点解法の妥当性と解の精度についての検討を行った。4.没水の水平版防波堤と矩形の潜堤についても、理論式の展開と数値計算プログラムの作製をおこなって、これらの構造物と波との干渉効果を明らかにした。
人工光植物工場用栽培光源としての緑色発光ダイオードの有用性の検討

緑色光照射が植物の成長と光合成に及ぼす影響についてインゲンについて調査を行った。播種から17日間は白色蛍光灯で育苗を行った。定植は17Lコンテナーに4株、9株、16株の栽植密度処理を設けて行った。定植後1週は全ての植物で赤青混合光で栽培し、次の2週で緑色光添加区(以後、RGB区)と緑色光無添加区(以後、RB区)を設けた。RB区は緑色光の代わりに赤色光を添加した。インゲンの全乾物重は疎植条件下でRB区よりRGB区で大であった。RB区では上位葉が黄化する現象が観察された。葉身のクロロフィル濃度とribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase(rubisco)濃度はいずれの葉位においてもRB区よりRGB区で高かった。このことから、リーフレタスと同様にインゲンにおいても緑色光には群落下層の葉の光合成能力の維持に効果があることがわかった。インゲンにおいては、このすべての葉位での光合成能力の維持が全乾物重の増大に関係していると考えられた。リーフレタスにおいて、RGB区とRB区の下位葉の光合成速度を測定したところ光飽和(光強度が1000μmol/m2/s以上)下での光合成速度はわずかにRGB区で高いが、成育環境下、すなわち光強度が200μmol/m2/sにおける光合成速度はRGB区とRB区で差はなかった。リーフレタスではRGB区で成育が大とはなっていなかったが、この事が関係しいてると考えられた。RB区で成育したインゲン葉身の黄化について解析を加えた。RGB区の健全な葉身とRB区の黄化葉身について、RB区のクロロフィル濃度はRGB区の1/3程度と低かったがrubisco濃度はほぼ同等であった。その後、1週間以内にRB区の黄化葉身は緑化した。これらのことから、緑色光がないとインゲン葉の葉緑体の発達が遅延するのではないかと考えられた。高等植物の葉身において,赤色光と青色光は90%程度吸収されるが緑色光の吸収はそれに比べて少なく,一部の光は葉を反射あるいは透過する.透過の面から考えた場合,植物群落の下層部まで到達できると解釈され,そのことは栽培面積あたりの植物生産の向上につながるかもしれない.そこで本研究は,赤色LEDおよび青色LEDで構成される栽培光への緑色光の添加が,光合成や成長に及ぼす影響を調査した.植物材料として2種リーフレタス(グリーンウェーブとレッドファイヤー)を用い,3段階の栽植密度(33株/m2区, 44株/m2区および55株/m2区)で栽培した条件での緑色光添加の影響を評価した.緑色光の添加によって, 33株/m2区および44株/m2区のグリーンウェーブの地上部新鮮重量は増加する傾向にあった.レッドファイヤーのそれは栽植密度によらず緑色光の添加により減少した.レッドファイヤーはアントシアニンを葉に発現する品種で,アントシアニンは青色光から緑色光を主に吸収する.緑色光添加区のほうが無添加区に比べて,栽培光中の赤色光強度は低い.このことは光合成に利用できる光量子数が緑色添加区の方で低くなっているものと解釈することができる.このことが地上部新鮮重量の減少につながったと考えられた.グリーンウェーブの上位葉のクロロフィル含有量は緑色無添加区で低かったが,下位葉では緑色光の有無によらず濃度は高く,上位葉のそれにほぼ匹敵した.本研究より,グリーンウェーブでは葉位別光合成能力の分布を変えている可能性があることが示唆された.今後はガス交換速度やRubiscoの含有量を測定し,葉内の光合成能力を測定していく予定である.当初の計画通り,栽植密度を変えた条件の中で赤色,青色および緑色LEDを用いることで植物の成長への緑色光の影響を評価することができた.また葉の光合成能力を評価するためにクロロフィル濃度を測定することができた.葉の光合成能力の指標となるRubiscoタンパク質も抽出して凍結保存することもできており,次年度にはそれらを電気泳動することで,さらに光合成能力を厳密に評価することができる.当初は電気泳動まで遂行できると予想したが,時間的には難しかった.しかし,やや多めに計画を立てていた面があるため,研究の進捗としては概ね順調といえる.緑色光照射が植物の成長と株全体の光合成に及ぼす影響について調査を行った。本年度は緑系レタスのグリーンウェーブを供試材料とした。播種から17日間は白色蛍光灯で育苗を行い、33株/m2、44株/m2および55株/m2の3段階の栽植密度を設定して定植した。定植後1週間はすべての植物で赤青混合光で栽培し、次の2週間で緑色光添加区(以後、添加区)と緑色光無添加区(以後、無添加区)を設けた。無添加区は緑色光の代わりに赤色光を添加した。収穫日におけるレタスのバイオマス量は、栽植密度によって結果が大きく異なった。低密度の33株/m2および44株/m2では、添加区に比べて無添加区の株あたり乾物重が有意に大であった。55株/m2では、有意差はないが添加区の方が無添加区に比べて大となる傾向にあった。55株/m2において葉位別に葉身をサンプリングし、株の上位と下位に着生する葉身のクロロフィル量とrubisco量を比較した。