hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近低温・極超高分解能角度分解光電子分光による電子‐フォノン超伝導体の電子状態

近低温・極超高分解能光電子分光およびSPring-8を用いた軟/硬x線を使った光電子分光により電子-フォノン超伝導体および新超伝導体の電子状態の研究を行った。コバルト酸化物超伝導体の近低温・極超高分解能光レーサー光電子分光を行い、超伝導転移温度より上の温度でフェルミ準位近傍に超伝送ギャップとはエネルギースケールの異なる擬ギャップが形成されることを見いだした。この結果は、低温において超伝導とは別の秩序変数の存在を示す。また、超伝導転移温度前後で超伝導ギャップ形成に伴うスペクトル形状の変化を観測し、s-波とd-波を用いた解析からギャップの大きさを見積もった。YNi_2B_2Cの角度分解光電子分光測定を更にすすめ、バンド分散、フェルミ面形状、超伝導ギャップの運動量依存性を詳細に研究した。超伝導ギャップの運動量依存性研究からは、大きな超伝導ギャップ異方性を観測するとともにpoint-nodeと一致する結果を得た。また、大きな異方性とフェルミ面のネスティングとの関連を考察した。新超伝導体Li_2Pd_3Bの放射光光電子分光測定からは、Li_2Pd_3Bの電子状態が一電子近似でよく説明できることを確認した。これは、理論的に予想されていた強電子相関効果と反する結果である。CVD B-dope diamond薄膜の放射光光電子分光測定を行い、内殻準位スペクトルの測定から、B-dopeに伴うClsピーク0シフトと低結合エネルギー側に新構造が出現することを見いだした。軟x線角度分解光電子分光測定からは、ダイアモンドのバンド分散を観測するとともに、ダイアモンドバンドがフェルミ準位を横切ることを見いだした。この結果は、ダイアモンドバンドに形成されたホールがフォノンと強く結合することにより超伝導が発現することを示す。近低温・超高分解能角度分解光電子分光により電子-フォノン超伝導体の電子状態の研究を行った。強結合超伝導体Pbの角度分解光電子分光測定から、超伝導ギャップの運動量依存性を研究した。その結果、Pb(100)、Pb(111)面に関しては、低温比熱やフォノンイメージング測定より見い出されている超伝導ギャップの大きな依存性は見い出されなかった。MgB_2の角度分解光電子分光測定からは、二次元性の強いπバンドと三次元的なσバンドで超伝導ギャップの大きさが大きく異なることを見い出した。これは、電子-フォノン相互作用が大きな運動量依存性を持つことを示しており、特定のフォノンモードとπバンドが強く結合することが、この物質における高い転位温度を生んでいることを実験的に明らかにした。MgB_2と同一の結晶構造を持つ関連物質CaAl Si_2の角度分解光電子分光からは、フェルミ面ごとの超伝導ギャップの大きさが測定誤差の範囲内で同じであることを見い出した。CaAlSi_2ではフェルミ面の性格は同じであり、このことが同じ大きさの超伝導ギャップを与えていると考えられる。2H-NbSe_2の角度分解光電子分光からは、これまで観測することの難しかった、非整合電荷密度波の形成に伴う電子状態の変化の観測に成功した。通常の電荷密度波物質ではフェルミ面のネスティングが線状の部分でおこるのに対して、2H-NbSe_2では点状の部分でおこることを見い出した。ZrTe_3の角度分解光電子分光からは、電荷密度波の揺らぎに伴う電子状態の変化を見い出した。酸化物高温超伝導体の角度分解光電子分光からは、ノード方向に見い出されている分散の折れ曲がりが転位温度より高い温度からおこることを見い出した。これらの実験と同時並行して、試料清浄表面作成装置の立ち上げを行った。近低温・極超高分解能光電子分光により電子-フォノン超伝導体および超伝導体の電子状態の研究を行った。MgB_2のBをCに置換することにより電子ドープした試料で角度分解光電子分光測定を行いバンド分散とフェルミ面形状の変化を研究した。その結果、電子ドープにともないフェルミ準位近傍のバンド分散が高結合エネルギー側にシフトすること、ブリルアンゾーンΓ点近傍に存在するホール的フェルミ面の面積が減少することをみいだした。2H-NbSe_2の超伝導ギャップの運動量依存性を角度分解光電子分光により詳細に研究し、2H-NbSe_2においても比較的大きな異方的があることをみいだした。f電子超伝導体CeRu_2のバルク超伝導ギャップをレーザーを励起光源とする光電子分光で測定した。低励起光を用いることにより光電子の脱出深さが増加するため、表面の電子状態がバルクと異なる物質においてもバルク超伝導電子状態を研究できることがわかった。CeRu_2が異方的s-波超伝導体であることに対する直接的な証拠を得た。新Co酸化物超伝導体の電子状態をレーザー光電子分光で研究することにより、フェルミ準位付近に低温で擬ギャップが形成されることをみいだした。建設を進めてきた単結晶清浄試料表面作成装置は、到達真空度4x10^<-11>Torr、試料加熱最高温度1800°C以上を達成した。これを用いYNi_2B_2Cの単結晶清浄試料表面の作成に成功した。

さらに角度分解光電子分光測定を行い、バンド分散、フェルミ面形状を観測することに成功するとともに、超伝導ギャップの運動量依存性の観測にも成功し、大きな超伝導ギャップ異方性を観測した。また、フェルミ面がネスティングを示す点で超伝導ギャップが小さくなっていることを見いだした。近低温・極超高分解能光電子分光およびSPring-8を用いた軟/硬x線を使った光電子分光により電子-フォノン超伝導体および新超伝導体の電子状態の研究を行った。コバルト酸化物超伝導体の近低温・極超高分解能光レーサー光電子分光を行い、超伝導転移温度より上の温度でフェルミ準位近傍に超伝送ギャップとはエネルギースケールの異なる擬ギャップが形成されることを見いだした。この結果は、低温において超伝導とは別の秩序変数の存在を示す。また、超伝導転移温度前後で超伝導ギャップ形成に伴うスペクトル形状の変化を観測し、s-波とd-波を用いた解析からギャップの大きさを見積もった。YNi_2B_2Cの角度分解光電子分光測定を更にすすめ、バンド分散、フェルミ面形状、超伝導ギャップの運動量依存性を詳細に研究した。超伝導ギャップの運動量依存性研究からは、大きな超伝導ギャップ異方性を観測するとともにpoint-nodeと一致する結果を得た。また、大きな異方性とフェルミ面のネスティングとの関連を考察した。新超伝導体Li_2Pd_3Bの放射光光電子分光測定からは、Li_2Pd_3Bの電子状態が一電子近似でよく説明できることを確認した。これは、理論的に予想されていた強電子相関効果と反する結果である。CVD B-dope diamond薄膜の放射光光電子分光測定を行い、内殻準位スペクトルの測定から、B-dopeに伴うClsピーク0シフトと低結合エネルギー側に新構造が出現することを見いだした。軟x線角度分解光電子分光測定からは、ダイアモンドのバンド分散を観測するとともに、ダイアモンドバンドがフェルミ準位を横切ることを見いだした。この結果は、ダイアモンドバンドに形成されたホールがフォノンと強く結合することにより超伝導が発現することを示す。
ポリコームによるrunx遺伝子群の発現制御と細胞の癌化に関する研究

ポリコームの結合と転写活性の相関を明らかとするべく、Runx遺伝子群の発現が空間的・時間的に厳密に制御されている発生期の軟骨細胞をモデル系として、様々な発生段階でのRunx遺伝子座へのポリコームの結合を解析した。転写抑制状態と活性化状態では、ポリコームの一つ、Ringlbの結合パターンが大きく変化していた。抑制状態ではRinglbは遺伝子座全体を覆うように分布している(broad form)のに対し、活性化状態ではプロモーター領域にのみ結合が認められた(pin-point form)。次に、我々はこの結合様式の変化が転写活性に与える影響を明らかとするべく、コンディショナルノックアウト系を用いて軟骨細胞からRinglb欠損させた。その結果、Ringlbはbroad formにおいては転写を抑制し、逆にpin-point formにおいては賦活化することが明らかになった。さらに、in vivoにおいてRinglbを欠損させたマウス胚では、軟骨のカルシウム化に遅延が認められた。Runx2は骨化のマスター遺伝子であり、Ringlb欠損胚の軟骨細胞ではRunx2の発現量が減少することから、Runx2の発現異常がこの表現系の原因であると考えられた。以上より、ポリコームはRunx遺伝子群の転写上流因子であり、この転写制御機構は生理的なRunxの機能発現に必須な因子であると結論された。哺乳類ポリコーム遺伝子産物群は染色体上に巨大タンパク複合体を形成し、転写活性を制御する。近年、この機能の重要性が明らかとなってきている。しかしその標的遺伝子についての具体的知見は非常に限られたものである。我々はChromatin Immunoprecipitation (ChIP)法の応用により、転写因子Runx遺伝子群がポリコームの結合サイトであることを発見した。哺乳類ではRunxは3つの遺伝子からなるファミリーであり、それぞれが極めて重要な働きをしている。転写抑制状態と活性化状態では、ポリコームの一つ、Ring1bの結合パターンが大きく変化していた。抑制状態ではRing1bは遺伝子座全体を覆うように分布している(broad form)のに対し、活性化状態ではプロモーター領域にのみ結合が認められた(pin-point form)。次に、我々はこの結合様式の変化が転写活性に与える影響を明らかとするべく、コンディショナルノックアウト系を用いて軟骨細胞からRing1b欠損させた。その結果、Ring1bはbroad formにおいては転写を抑制し、逆にpin-point formにおいては賦活化することが明らかになった。さらに、in vivoにおいてRing1bを欠損させたマウス胚では、軟骨のカルシウム化に遅延が認められた。Runx2は骨化のマスター遺伝子であり、Ring1b欠損胚の軟骨細胞ではRunx2の発現量が減少することから、Runx2の発現異常がこの表現系の原因であると考えられた。
視覚情報とテキスト情報とを統合した映像検索のための映像シソーラスの構築

本研究では、映像が内在する視覚情報とテキスト情報とを統合した映像検索を実現するための映像シソーラスについて検討する。映像シソーラスにより、テキストと視覚情報の関連性、両者に基づく概念や範疇などの上位構造などが表現され、テキスト・視覚情報を交差する検索(テキストによる視覚情報の検索等)、視覚情報に対するテキストキーワードの自動生成、テキスト・視覚情報の関連による上位概念の発見、テキストに対応した視覚情報を用いた画像認識手法による物体検出オントロジーの実現等が期待される。映像シソーラスの構築においては、実際の放送映像の大規模な映像アーカイブを利用した統計的な手法による自動構築法の実現を予定しており、ドメインを限らない一般の映像にも適用可能で、ロバストな手法の実現を目指す.平成17年度は、同一シーンを異なる視点から撮影された複数の映像を視覚情報シンボルとして同定するため、特にフラッシュのたかれているシーンを対象とした、フラッシュ間隔の照合による映像照合手法について検討を行った。また、機械学習アルゴリズム(SVM)を用いた映像セグメントの意味分類手法の検討を行った。一連の技術を総合して、映像セグメントに対し、適切なテキストキーワードを対応づけるための手法についての検討を行い、初期的な映像シソーラスの構築を試みた。映像シソーラスの構築においては、実際の放送映像の大規模な映像アーカイブを利用した統計的な手法による自動構築法の実現を予定しており、ドメインを限らない一般の映像にも適用可能で、ロバストな手法の実現を目指す.平成16年度は、映像の視覚情報については、大規模放送映像アーカイブに対し映像断片照合を適用し、頻出する映像断片を映像キーワードとして抽出した。同時に、テキスト情報については、ニュース映像の文字字幕放送に対しトピックの切り出し及びニュース映像アーカイブ中でのトピック構造の解析を行った。これらの結果を受けて、それらの共起関係に基づき、初期的な映像シソーラス構築に向けて、トピックに対するキーショットの抽出を行った。また、物体レベルの映像キーワードの抽出に向けて、映像中の顔の高速検出手法について検討を行った。
ナマコの市場価値を決める疣足(イボアシ)形状は遺伝するか

ナマコの重要な経済形質である疣足形質の選抜育種に資するため、本形質の遺伝性を検討した。親子集団の比較から、疣足の数は遺伝形質であることが示唆され、さらにマイクロサテライトDNA分析により親子判別が可能であることが判明した。国内8野生集団の疣足形質を調べたところ、北海道内浦湾産の疣足数が最も多かった。疣足長では、兵庫県浜坂産のものが最も長かった。これらの結果は、優良な育種素材を探索する上で重要な知見を与えるものである。ナマコの市場価値を左右する疣足形状の遺伝性について検討することを目的として本研究を行った。交付申請書に記載の通り、20年度に予め作出しておいた幼ナマコ集団(子集団)、すなわち疣足形状の異なる3産地野生集団(青森県産、岩手県産、および北海道産)のマナマコを親集団として、各産地内でのランダム交配により得られた幼ナマコの疣足数、疣足長、および体重を測定した。これまでの申請者らの研究により、ナマコの疣足数・長は、個体サイズの増大に伴って増加することが判明している。そのため、これらの形質は個体サイズとの関係を考慮して評価する必要がある。本研究では、測定された体重(x軸)に対する疣足数・長(y軸)の相関関係を表すグラフ上の近似曲線の高さを各産地および親子間で比較した。その結果、体重に対する疣足数は親集団における結果、すなわち北海道、岩手、青森県産の順に多くなる傾向に対して、子集団においても同様に北海道、岩手、青森の順に多くなった。これらの結果は統計学的に有意なものであった。ほぼ同一の条件下で飼育されていた各子集団において、各産地親集団と同様の傾向を示したことは、体重に対する疣足数が遺伝形質であることを強く示唆するものである。疣足長については、各産地・親子間で明確な関連性は見出せなかった。以上の結果に基づき、疣足形状の遺伝性を個体レベルでの親子関係において検討するため、マイクロサテライトDNA(MS)分析を試みた。その結果、上述した親子集団の近似曲線を基準として、各個体のプロットのy軸方向の距離を親子で比較するためには、少なくとも4MS座以上を分析する必要性が示唆され、今後に資する基礎知見が得られた。ナマコの疣足形質は市場価値を大きく左右し、乾燥ナマコにおいては疣足の数が多く長いものほど高値で取引される。本研究ではこの形質の遺伝性を検討した。交付申請書に記載のとおり、平成20年度に作出した子集団(青森産、岩手産、北海道産親由来)および各親標本を用いて、体長、体重、疣足長、疣足数を測定後、管足組織よりトータルDNAを抽出してマイクロサテライトDNA遺伝子型を判別した。同様に分析した各産地の親の遺伝子型と子の遺伝子型を比較検討して親子関係を検討した。5遺伝子座以上分析できた青森県、岩手県および北海道親子集団における片親または両親の判別率は、それぞれ16.2、38.0および28.6%であった。またそれらのうち、両親の判別率は、青森県、岩手県および北海道でそれぞれ9.0、20.0および4.8%であった。片親の判別率は、上記のように30%を超える場合もあり、100個体程度の分析個体数においても検討可能とする水準にあると思われるが、両親の形質を加味した検討を行うことに対する判別率としては不安定であった。今後は分析する遺伝子座数をさらに増加する必要がある。今年度においては、両親の親子判別率が不十分であったため、疣足形質の遺伝性を高い精度をもって個体レベルで解析するまでには至らなかったが、養殖場という実際の生産現場において、率は不十分ながらも親子を判別できたことは、今後の研究および選抜育種に対して極めて重要な知見を与えるものである。ナマコの体表に存在する疣足の形状は、マナマコの市場価値を大きく左右する重要な経済形質である。疣足の数が多く、また長いものほど高値で取引される。本研究は、この形質の選抜育種に資するため、疣足形状の遺伝性等、生物学的特性について検討した。本年度は、交付申請書に記載したとおり、主に国内各地の野生集団を入手し、それらの疣足形質およびマイクロサテライトDNA(msDNA)をマーカーとした集団間の遺伝的差異について比較検討した。本年度新たに入手した野生集団は、新潟県、石川県、兵庫県2地点(瀬戸内海と日本海側)、および香川県産の5地点由来野生集団である。各数10個体を用いて、これらの体重、疣足数、および疣足長などを測定し、体重に対する疣足数および疣足長の散布図を描いた。

また、これまで得られていた、北海道、青森県および岩手県産野生集団における同様のデータをこの散布図に加えて検討した。体重に対する疣足数については、本年度入手した北陸、西日本等の集団は、いずれも北海道および岩手県産のものに比べて明確に小さな値を示した。これらのことは、北海道および岩手県産集団が疣足数における育種素材として優良であることを示す。体重に対する疣足長については、上記全産地の中で兵庫県の日本海側にある浜坂のものが明確に高い値を示した。これらの集団の疣足数は低い値を示しているが、疣足数の多い集団との交配・選抜により、優良な形質(疣足数が多く、疣足長が長い)を育種できる可能性を示すものである。さらにmsDNAを分析したところ、各アリルの頻度分布が産地間で差異を示しており、野生集団間で遺伝的な交流が少なく、遺伝的に独立した集団が存在する可能性を示した。以上、疣足形質の野生集団における特徴およびそれらに対する遺伝的な解析を行ったことは、本種の重要形質である疣足形質の効果的な選抜育種技術開発に資するものである。
東北本州弧における新生代火山岩組成の時空分布とマグマ起源物質の変遷

新生代東北本州弧の火成活動は、陸弧活動期、背弧海盆活動期、島弧活動期に三分できる。陸弧活動期と島弧活動期ではマントル内等温面は背弧側へと単調に深く、陸弧活動期での勾配は島弧活動期に比べて緩く、火山フロント側でのマグマ分離深度が深い。一方、背弧海盆活動期では背弧側に高温の軸をもつ。後期中新世以降の島孤活動期では、Rbを横軸にとった多くのプロセス判断図上で、火山フロント側と背弧側火山岩のトレンドが分かれる。これは火山フロント側でのマグマ分離深度が浅くなり、部分溶融域が斜長石角閃石かんらん岩質の最上部マントルリソスフェア側へ移るとともに、背弧側では等温面が深くなり、火山活動が角閃石含有スピネルかんらん岩質の島弧性アセノスフェア由来のものに変わったためと思われる。マントル内での両者の分布域は、それぞれ火山フロント側低速度域と背弧側低速度域に対応している。マントル内の部分溶融域は新生代を通して長い発達史を持ち、その分布は、後期新生代の大規模陥没カルデラや第四紀成層火山の分布と密接な関係を有する。東北本州弧の第四紀成層火山では、しばしば多様な岩系が同一火山で相伴うが、特にTHからCA系列への経時変化は顕著である。そのような変化はマグマ発生域での部分溶融度の低下、マグマ温度の低下、マグマ分化深度の上昇に伴うものと推定される。第四紀成層火山の噴火活動には、構造運動とも同期した約10万年あるいはそれ以下のオーダーの周期性と、火山間での活動の同期性が認められるが、これは、天体運動に由来する成分も含む広域応力の周期的変動に主にコントロールされていると思われる。平成7年度は,分布関係の環境整備,東北本州弧新生代火山岩類の幅広い試料採取,これまでの公表データをコンパイルしてデータベース化することに重点をおいて研究を進めた。分析関係の環境整備として,XRF分析用ビ-ドサンプラを購入設置し,ビ-ド作成実験を行い,主成分微量成分元素分析に供するに最適な薬品調合比,加熱プログラム等の検討を行った。その結果,主成分元素分析と微量成分元素分析を同一試料を用いて行えるXRF分析用ペレットの作成が可能となった。これとともに,東北本州弧ならびに関連する地域からの,新生代火山岩類の試料採取を行い,採取した試料の分析用粉末試料の作成と,その化学分析を行った。また,主に,公表データを用いた東北本州孤新生代火山岩類に関するデータベースを作成し,これに基づいた研究報告を学術誌に掲載できた。それらの結果から,次のような事実が明らかになってきている。1)東北本州弧に分布する火山をその地質学的、岩石学的ならびに地球化学的特徴から4つの火山列に区分することが可能であり、特に第四紀においては火山フロント側と背孤側に明瞭な起源マントル組成の不均質性が存在することが明らかとなってきた。2)予察的な新生代火山岩組成の時間的変遷の研究によれば、東北本州孤においては、新生代を通して、基本的には第四紀と同様の火山岩組成の帯状配列が認められるが、中期中新世においてのみ、これが不明瞭となっている。この時代はほぼ日本海が形成された時期に相当している。3)中期中新世をはさんで、それ以前と以後の火山岩組成の帯状配列には明瞭な相違が認められる。4)これらの帯状配列様式の時代的変遷を上部マントルの温度構造の変化として捕らえることが可能である。

このような成果にのっとって、現在、議論をより厳密なものとするための微量元素分析精度の向上と、得られたデータの定量的な処理のためのソフトの作成を進めている。新生代東北本州弧の火山活動は、陸弧活動期、背弧海盆活動期、島弧活動期に三分できる。陸弧活動期と島弧活動期ではマントル内等温面は背弧側へと単調に深く、陸弧活動期での勾配は島弧活動期に比べて緩く、火山フロント側でのマグマ分離深度が深い。一方、背弧海盆活動期では背弧側に高温の軸をもつ。後期中新世以降の島弧活動期では、Rbを横軸にとった多くのプロセス判定図上で、火山フロント側と背弧側火山岩のトレンドが分かれる。これは火山フロント側でのマグマ分離深度が浅くなり、部分溶融域が斜長石角閃石かんらん岩質の最上部マントルリソスフェア側へ移るとともに、背弧側では等温面が深くなり、火山活動が角閃石含有スピネルかんらん岩質の島弧性アセノスフェア由来のものに変わったためと思われる。マントル内での両者の分布域は、それぞれ火山フロント側低速度域と背弧側低速度域に対応している。マントル内の部分溶融域は新生代を通して長い発達史を持ち、その分布は、後期新生代の大規模陥没カルデラや第四紀成層火山の分布と密接な関係を有する。東北本州弧の第四紀成層火山では、しばしば多様な岩系が同一火山で相伴うが、特にTHからCA系列への経時変化は顕著である。そのような変化はマグマ発生域での部分溶融度の低下、マグマ温度の低下、マグマ分化深度の上昇に伴うものと推定される。第四紀成層火山の噴火活動には、構造運動とも同期した約10万年あるいはそれ以下のオーダーの周期性と、火山間での活動の同期性が認められるが、これは、天体運動に由来する成分も含む広域応力の周期的変動に主にコントロールされていると思われる。
腎薬物トランスポータの発現変動に起因する薬物相互作用とその分子機構

本研究ではラットを用いた実験を展開し、リチウムの尿細管再吸収にはナトリウムーリン酸共輸送体NaPi-IIa(SLC34A1)が関与することを明らかにした。さらに副甲状腺ホルモンの投与によるリチウムの腎クリアランスの上昇が示され、この相互作用はNaPi-IIaの内在化に起因すると考えられた。塩化リチウムの投与によってラット腎有機アニオン輸送系の活性が低下した。有機アニオントランスポータOAT1とOAT3の駆動力であるαーケトグルタル酸の腎皮質含有量が、塩化リチウムの投与によって減少していた。腎有機アニオントランスポータの駆動力の変動に起因する薬物相互作用の発見は、おそらく世界初である。躁鬱病の治療に用いられるリチウムは治療域が狭いため、慎重な投与設計と注意深い経過観察が求められる。リチウムの体内動態の特徴として、ナトリウムの輸送系によって尿細管再吸収を受けることが挙げられるが、この分子的実体は不明である。そこでナトリウム-グルコース共輸送体の阻害剤であるフロリジンとナトリウム-リン酸共輸送体の阻害剤であるホスカルネットをラットに投与し、リチウムの体内動態に与える影響を検討した。その結果、リチウムの腎クリアランスはホスカルネットとの併用で増加し、リン酸の尿中排泄速度と良好な相関関係を示した。従って、リチウムの尿細管再吸収にナトリウム-リン酸共輸送体が関与すると考えられた。さらに骨粗鬆症の治療に用いられることがある副甲状腺ホルモンもリチウムの腎クリアランスを増加させたが、このホルモンは細胞膜に局在するナトリウム-リン酸共輸送体を内在化させる。従って、リチウムと副甲状腺ホルモンの相互作用は、腎尿細管におけるトランスポータの発現変動を介して惹起するものと考えられる。また、リチウムは腎排泄型薬物として広く認知されているが、腸肝循環を受けることを否定する論文は存在しない。そこでラットに胆管カニュレーション術を施し、リチウムの胆汁中排泄におけるクリアランスを算出したところ、腎クリアランスの11.3%であった。従って、投与されたリチウムの大半は、腸肝循環を受けることなく、尿中排泄されると考えられた。双極性障害の治療に使用されるリチウムは種々腎機能の変化をもたらすが、薬物の尿細管分泌を媒介する有機アニオン輸送系への影響については不明な点が多い。そこでラットに塩化リチウムを持続点滴し、主に有機アニオン輸送系を介して尿中排泄されるフェノールスルホンフタレインの体内動態経への影響を検討した。リチウムの血漿中濃度が躁鬱病における治療域に収まっている際、フェノールスルホンフタレインの体内動態は影響を受けなかったものの、リチウム血漿中濃度の上昇に伴って、フェノールスルホンフタレインの血中濃度時間曲線下面積は増加し、腎クリアランスは低下した。塩化リチウムの投与によるクレアチニンクリアランスの低下は認められなかったため、リチウムは有機アニオン輸送系の活性を低下させたと考えられた。次に塩化リチウムとフェノールスルホンフタレインの相互作用におけるメカニズムを解明するため、ラット腎皮質における有機アニオントランスポータOAT1およびOAT3の発現量をWestern blottingで解析したが、塩化リチウム投与の影響は認められなかった。OAT1とOAT3は、細胞内αーケトグルタル酸と血液中の薬物を交換輸送する。塩化リチウムの投与を受けたラットでは、腎皮質のαーケトグルタル酸量が減少していた。以上の結果より、ラットにおいてリチウムは、腎有機アニオン輸送系の機能を低下させることが示された。腎皮質におけるαーケトグルタル酸残存量の減少がその一因であると考えられた。リチウムの尿細管再吸収にナトリウム-リン酸共輸送体が関与すること、その内在化を促す副甲状腺ホルモンによってリチウムの尿細管再吸収低下を示したことは、腎尿細管における薬物トランスポータの発現変動に基づいた薬物相互作用の存在を明らかにする上で、大きな成果であった。一方で現在、有機アニオントランスポータの発現を低下させることが予測されるウルソデオキシコール酸をラットに投与し、その発現変動をWestern blottingにて検討しているが、条件設定に時間を要している。また、本研究課題開始当初、ラットに0.5%フェノフィブラートを含む餌を4日間与えた結果、腎皮質における有機カチオントランスポータOCT2のmRNA発現量の低下を観察した。しかし、再現性の確認をかねて、10日間与えたところ、有意な変化は消失した。この結果の解釈は難しいが、腎有機イオントランスポータの発現変動に関する研究は、順調に進展しているとは言い難い。医療薬学有機イオントランスポータに対するWestern blottingの条件を決定した後、ウルソデオキシコール酸投与ラットにおけるその発現量の変動を検討する。その結果によっては、mRNAの定量も実施する。当初見込まれていた効果の再現性が得られなかったり、Western blottingの条件設定に苦労しているため、先に進めない検討事項がある。
抗リウマチ薬の時間薬物治療法に関する基礎研究

RA症状の進行にともなうRA因子の日内変動の変化を検討するため、RA進行前である10週齢とRA進行後である15週齢のMRL/1prマウスを対象に検討を行った。すると自己免疫の程度の指標であるIgG-RF抗体価および炎症性マーカーであるSAA濃度は、RA症状の進行と共に10週齢と比較し15週齢で有意な上昇を示した。しかしながら10週齢および15週齢のIgG-RF抗体価は共に有意な日内変動が認められず、また10週齢の血中SAA濃度に有意な日内変動が認められなかったのに対して、15週齢の血中SAA濃度は明期に高値を暗期に低値を示す有意な日周リズムが認められた。またRAの炎症を引き起こす原因となるサイトカインを抗体マイクロアレイ法にて網羅的に測定した結果、RA症状の進行にともないSAAと同様に明期前半にピークを示す有意な日周リズムがTNF-αで認められた。またRA症状の進行にともない白血球内TNF-αmRNA発現量にも暗期後半にピークを示す日周リズムが認められた。そこで炎症に関与するTNF-αの日周リズムをターゲットとし、抗リウマチ薬であるMTXの時間薬理学的検討を試み、RAの治療効果を評価したところ、TNF-αの日周リズムがピークを示す前に投薬した方が、トラフを示す前に投薬した方と比較し、有意にRAの治療効果が得られた。今回の検討により、MRL/lprマウスにおいてRA症状の進行と共に自己免疫は進行し、炎症症状は明期に悪化することが明らかとなった。また炎症性サイトカインであるTNF-αにおいて明期前半に高値を暗期後半に低値を示す有意な日周リズムが認められた。さらに抗体マイクロアレイ法および投薬実験によりこの炎症症状は主に炎症性サイトカインであるTNF-αにより惹起されていることが示唆された。つまりRAの病変形成過程において中心的な作用を有するとされるサイトカインの中でも、TNF-αがRAにおいて重要であることが示唆された。投薬実験においても、炎症に関与するTNF-αの日周リズムを考慮してMTXを投薬することでRAの治療に有効であることが示唆された。
イネ根特異的タンパク質のジャスモン酸とサリチル酸による発現調節機構の解明

RSOsPR10過剰発現イネの各系統の生育特性評価および発現調節機構の解析、トウモロコシへの遺伝子導入系の確立を主要な目的として研究を進めた。RSOsPR10過剰発現イネ系統を用いた根の生育、養水分吸収、悪環境下での生育について検討したところ、ポット栽培による特定網室内での評価試験では、PR10過剰発現イネ系統S3、S4およびS19系統で明確な乾燥耐性が確認された。また、同系統で根の伸長促進(根長、根重量)が確認できた。RSOsPR10遺伝子発現の情報伝達経路については、ジャスモン酸欠損変異体を用いて検討したところ、少なくとも塩処理によるRSOsPR10遺伝子の誘導にはジャスモン酸ではなくエチレンの関与が考えられる。サリチル酸による発現抑制は転写レベルであることも明確になってきたが、これらの内生の調整因子が本遺伝子プロモーター領域のどのようなシス配列とトランス因子によって制御されているのか、今後の重要な課題である。また、PR10を過剰に生産する酵母を作成し、高浸透圧、塩耐性について検討を加えたところ、酵母で塩、および、ソルビトールに対する耐性の向上が観察されている。これらの結果、本遺伝子が何らかの形でイネの悪環境耐性に重要な働きを有することが明らかになってきている。こうしたことから、本研究ではRSOsPR10遺伝子の発現調節に関わる基盤的研究、本遺伝子の過剰発現体が示す悪環境耐性、本タンパク質の生理的機能を明らかにしていく基本的な知見を蓄積することができた。本研究成果を基盤にして、昨年度より発足した農水省新農業展開プロジェクトへの参画もきまり、より応用に向けた研究にも大きく発展してきている。1.RSOsPR10のストレス応答時の免疫組織化学的手法を用いた発現部位の解析イネ幼植物体におけるストレスに応答したRSOsPR10の組織レベルでの発現部位についての解析を行った。乾燥、塩、ジャスモン酸(JA)処理によるRSOsPR10の発現を免疫組織化学的手法により調べたところ、RSOsPR10はこれらの処理により維管束の周囲にある皮層細胞群で多量に発現していた。塩処理における経時的変化を調べると、RSOsPR10は維管束に最も近い皮層の細胞群から発現が始まることが分かった。また、JAと同時にサリチル酸(SA)を処理したところ、誘導はほぼ完全に抑制された。さらに、イネの根を高濃度スクロース溶液で処理し発現部位の観察により、RSOsPR10は細胞質に局在している可能性が極めて高いことがわかった。2.RSOsPR10タンパク質発現誘導におけるJA/エチレンとSAの拮抗作用SAによるRSOsPR10タンパク質発現誘導の抑制が転写レベルか、転写後修飾によるものか、あるいは翻訳レベルなのかについて検討をおこなった。その結果、SAによる抑制は転写レベルで起こっていることが分った。また、NaC1添加後の根におけるJA量の経時的は測定を行った(理研との共同研究)。さらに、これらの量がSA添加時にどのように変動するか、および、NaC1添加前後のSA量の変化についても検討を行った。その結果、塩処理に関してはJAの有意な変化は観察されなかった。JA合成ミュータントであるhebibaを用いての実験もおこなったが、明確な結論が得られなかったことから内生JAの関与についてより正確なJA内生量の測定を進める必要がある。平成20年度は、RSOsPR10過剰発現イネの各系統の生育特性評価および発現調節機構の解析、トウモロコシへの遺伝子導入系の確立を主要な目的として研究を進め、(1)RSOsPR10過剰発現イネ系統を用いた根の生育、養水分吸収、悪環境下での生育などの生育特性について検討したところ、水耕培養での幼苗の生育状態、乾燥、塩耐性は、野生型と有意な差は見られなかった。しかし、ポット栽培による特定網室内での評価

試験では、PR10過剰発現イネ系統S3、S4およびS19系統で明確な乾燥耐性が確認された。また、同系統で根の伸長促進(根長、根重量)が確認できた。(2)RSOsPR10遺伝子発現の情報伝達経路について特にジャスモン酸経路について、ジャスモン酸欠損変異体を用いて検討を加えたところ、少なくとも塩処理によるRSOsPR10遺伝子の誘導にはジャスモン酸の合成は必要のない可能性が高いことが明らかになった。このためエチレンを介した経路の可能性を考える必要がでてきた。(3)これまでの35Sプロモーターでのライン以外に、REX、ユビキチンプロモーターを用いた過剰発現ラインの作成に取り組んだ。(4)PR10を過剰に生産する大腸菌、酵母を作成し、高浸透圧、塩耐性について検討を加えたところ、酵母で塩、および、ソルビトールに対する耐性の向上が観察された。
交雑を起源とする生態的種分化の実験的再現およびその遺伝学的機構の解明

本研究では、同倍数性雑種種分化が見つかった日本産マダラテントウにおいて、その実験的再現を行うとともに、種分化に関わる形質と分化の遺伝的メカニズムを探るものである。H29年度においては、対象となるテントウムシ2種同士を交配させたF1雑種からさらにF2雑種を作成し、アザミとルイヨウボタン上で幼虫を飼育して生存率を含めた複数の生育パラメーターを測定した。また、両種の共通食草であるナス科植物でも同様に飼育し、幼虫期の食草の違いによるバイアスがない成虫を得たうえで、上記2食草に対する成虫受容性をテストした。以上の飼育交配実験に用いた成虫はアルコールで固定し、DNAを抽出した上でRAD-seqを用いたゲノムワイドSNPによる連鎖解析を行った。また、主な対象としているアザミとルイヨウボタンのスペシャリスト2種の計3集団に、その近縁種となるジェネラリスト1種1集団を加えた4集団について、遺伝子発現を比較するため、共通食草で飼育して得られた計16個体の成虫からRNAを抽出し、mRNA-seqによって発現比較を行った。また、昨年度得られた全ゲノムデータのアノーテーションと解析を進め、本近縁種群で使用できるマイクロサテライトの開発を行った。昨年度に引き続き、野外における雑種由来の種の起源を詳細に推定するため、上記3種の分布調査とともに、各地域の集団を採集したうえで食性をスクリーニングしてアルコールで固定した。H28年度およびH29年度で、必要な地点の8割程度をカバーしている。F2を用いた食性テストと発現比較に関して、当初予定していたデータが得られており、解析を順次進めている。F2の食性については、当初想定した以上にアザミ上での生存率が下がる現象が見られたが、これが雑種形成後にルイヨウボタンのスペシャリストが進化するひとつの原因になっていると推測される。特定の食草上で生存率が極端に低かったことにより、QTL解析を十分に行うサンプルは得られなかったため、連鎖地図の作成とRNAを用いた発現比較を併用する方向に計画を切り替えている。野外集団の採集とスクリーニングについても、初年度と合せて予定していた地点をほぼカバーできているが、一部空白の地域があるため、最終年度も引き続いて採集を行う必要がある。リファレンスゲノムから野外系統解析のためのSSRマーカーを作成し、野外集団のDNAを用いて実際の有用性をテストしている。質の高いリファレンスゲノムが得られたため、これをベースとしてRAD-seqによる連鎖地図作成とRNA-seqによる発現比較を組み合わせ、種の違いに関係するゲノム領域の特定を進める。また飼育実験についてはF3世代を作成して食性をスクリーニングするほか、未テストであった他のアザミ種に対する生存率についても可能な限り測定してデータを追加していく。種間での雑種が、染色体の異数化・倍数化を伴わずに両親種との間に生殖隔離を示すことで新しい種が生じる“同倍数性雑種種分化"は、きわめて速やかに生殖隔離が発達するという点で、種分化の遺伝的背景を解明する鍵となりうる現象である。本研究では、同倍数性雑種種分化が見つかった日本産マダラテントウにおいて、その実験的再現を行うとともに、種分化に関わる形質と分化の遺伝的メカニズムを明らかにすることを目的としている。初年度においては、次年度以降の実験に用いる野外母集団を調査・採集するとともに、雑種由来の種とその両親種の集団を複数地点から採集し、その食性をスクリーニングしてDNAを抽出した。この野外母集団から得た幼虫を飼育して、両親種それぞれでバージンの次世代成虫を用意し、越冬させて次年度以降の実験集団とした。また、予備調査として雑種F1を作成し、食性を一次スクリーニングした。野外における雑種由来の種の起源を詳細に推定するため、雑種由来の種とその親種の分布を調査し、各集団の食性をスクリーニングした。初年度では大まかに北海道東部、北海道南部、関東地方、中国地方での調査を完了しており、残りの地点を次年度にカバーする予定である。雑種種分化に関わる遺伝子を検出する際に重要となるリファレンスゲノムを、Dovetail Genomics社のChicago Methodを用いて解析した。次年度以降はこのリファレンスを活用して、実験集団での掛け合わせや、野外集団での系統解析を進めていく計画である。初年度に予定していた採集は完了しており、次年度も引き続いて残りの野外集団の採集を進める。実験用母集団の作成および越冬は順調に進んでおり、次年度の掛け合わせによる雑種種分化の再現実験の準備が整った。リファレンスゲノムの解析が初年度中に終わるかが懸念のひとつであったが、これもすでに満足のいくデータが得られており、現在野外集団の系統解析のためにSSRマーカーを作成している。

また、主な対象としているアザミとルイヨウボタンのスペシャリスト2種の計3集団に、その近縁種となるジェネラリスト1種1集団を加えた4集団について、遺伝子発現を比較するため、共通食草で飼育して得られた計16個体の成虫からRNAを抽出し、mRNA-seqによって発現比較を行った。また、昨年度得られた全ゲノムデータのアノーテーションと解析を進め、本近縁種群で使用できるマイクロサテライトの開発を行った。昨年度に引き続き、野外における雑種由来の種の起源を詳細に推定するため、上記3種の分布調査とともに、各地域の集団を採集したうえで食性をスクリーニングしてアルコールで固定した。H28年度およびH29年度で、必要な地点の8割程度をカバーしている。F2を用いた食性テストと発現比較に関して、当初予定していたデータが得られており、解析を順次進めている。F2の食性については、当初想定した以上にアザミ上での生存率が下がる現象が見られたが、これが雑種形成後にルイヨウボタンのスペシャリストが進化するひとつの原因になっていると推測される。特定の食草上で生存率が極端に低かったことにより、QTL解析を十分に行うサンプルは得られなかったため、連鎖地図の作成とRNAを用いた発現比較を併用する方向に計画を切り替えている。野外集団の採集とスクリーニングについても、初年度と合せて予定していた地点をほぼカバーできているが、一部空白の地域があるため、最終年度も引き続いて採集を行う必要がある。リファレンスゲノムから野外系統解析のためのSSRマーカーを作成し、野外集団のDNAを用いて実際の有用性をテストしている。動物飼育スペースとインキュベータ、および分子実験機器に関しては、ほぼ必要分を確保できたので、実験スケジュールを引き続き予定通り進めていく。現在は、海外の共同研究者の使用するスーパーコンピュータを解析に用いているが、個人用の解析用ワークステーションの導入を急ぎ、大量のゲノムデータを扱う環境を整えることが今後の課題である。質の高いリファレンスゲノムが得られたため、これをベースとしてRAD-seqによる連鎖地図作成とRNA-seqによる発現比較を組み合わせ、種の違いに関係するゲノム領域の特定を進める。また飼育実験についてはF3世代を作成して食性をスクリーニングするほか、未テストであった他のアザミ種に対する生存率についても可能な限り測定してデータを追加していく。
新規なバイオ成分分離膜デバイスを創製する非吸着性マテリアルの開発

本研究では、非吸着性のバイオ成分分離膜デバイスを目指して耐熱性と機械的強度に優れた生体適合性高分子材料を創製するために、脂質分子の極性基であるホスホリルコリン(PC)基に着目しPC基を含有する新規な重縮合・重付加系ポリマーの合成を行った。そのためのモノマーとしてPC基含有ジアミンモノマーを新たに分子設計して合成し、それを用いた重縮合あるいは重付加反応によりポリアミドおよびポリウレタン・ウレアの側鎖にPC基を含有するポリマー類を各種合成することができた。特に膜の機械的強度を高めるべく高分子量体を得る必要があるため、PC基含有モノマーの構造については合成、重合、物性評価を繰り返しながら最適な構造を見出した。また、XPS分析等を利用してポリマー膜表面の構造解析を詳細に行い、膜を水に浸漬させることでPC基が膜表面に局在化されることを明らかにした。さらに、ポリマー膜をヒト血液と接触させ血小板の吸着量を定量し、またSEMによる表面観察を行ったところ、PC基が20mol%程度導入されていれば極めて高い抗血栓性、すなわち生体適合性を示すことを見出した。特に、PC基含有ポリウレタン・ウレアは、高い生体適合性とフィルムやチューブを作製できる機械的特性を併せ持つポリマーとなる。したがって、本研究で得られたポリマーは医療用デバイスやバイオ成分の分離膜などに利用するにあたり実用的な素材となることが期待できる。一方、透過性の高い高分子膜材料としてポリジメチルシロキサン(PDMS)を側鎖に導入した同様な縮合系ポリマーの合成を別途検討し、PDMS鎖とポリエチレンオキシド(PEO)鎖を交互にグラフト化した新規なポリアミドがPDMS鎖による高い透過性とPEO鎖による機能(金属イオンへの配位能、親水性など)を併せ持つ分離膜素材となり得ることを見出した。以上のように、本研究の最終目標であるデバイス化までは到達していないが、高い機械的強度や耐久性、透過性を示し生体適合性に優れた実用的な非吸着性マテリアルを開発することができたので、今後得られた素材を活用して実用的な医療用デバイスあるいは分離デバイスへの応用展開をはかる。耐熱性と機械的強度に優れた生体適合性高分子材料を目的として、生体膜構成成分であるホスホリルコリン(PC)基を側鎖に含有し、主鎖骨格に剛直な芳香族ポリアミドなとを導入した縮合系ポリマーの合成を行いその生体適合性を評価した。本年度は、新規なPC基含有芳香族ジアミンモノマーの合成に成功し、そのモノマーと、イソフタル酸および4,4'-ジアミノ-3,3'-ジメチルジフェニルメタンとの重縮合反応によりPC基を側鎖に含有する芳香族ポリアミドの合成を試みた。得られたポリマーの生体適合性評価として、PET基板上に薄膜化させたポリマー膜表面にヒト血液から得た血小板多血漿(PRP)を接触させる血液接触試験を行った。その結果、PC基含有芳香族ジアミンモノマーから共重合組成の異なるポリアミド共重合体を数種合成することができ、これらの共重合体はいずれも150°C以上の高いガラス転移温度を示し耐熱性に優れた高分子材料であった。得られたポリマー膜表面にPRPを接触させた後SEMにより表面観察を行ったところ、PC基を含まないポリアミドに比べPC基を含むポリアミドは血小板など血液成分の吸着が抑制され、また側鎖のPCユニット含有量の増加とともに血液成分の吸着量の減少も確認された。

一方、血液接触試験の結果からPC基含有ポリアミド膜表面に生体膜構成成分であるPC基が濃縮されているものと考え表面分析として接触角測定およびXPS測定を行ったところ、膜表面を水処理することで水の接触角は大幅に低下し、またXPS測定からもPCユニットが膜表面に濃縮されていることが明らかとなった。これらのことから、このような芳香族ポリマーにおいて、膜表面を水に接触させることにより親水性のPCユニットが膜表面に濃縮され生体膜表面類似構造を構築して抗血栓性を発現するという知見が得られた。今後は、主鎖構造の異なるPC基含有縮合系ポリマーの合成を各種試み、ポリマーの機械的強度についても検討する予定である。耐熱性と機械的強度に優れた生体適合性高分子材料を目的として、昨年度合成に成功したホスホリルコリン(PC)基含有ジアミンモノマーを原料に、芳香族ポリアミドおよびポリウレタン-ウレアなどにPC基を導入した各種縮合系ポリマーの合成を行った。本年度は、得られたPC基含有ポリマー膜表面にヒト血液から得た血小板多血漿(PRP)を接触させ表面をSEMで観察することや吸着した血小板を定量することによる血液適合性試験を行い、抗血栓性と化学構造の関係を詳細に検討した。特に、XPS分析等を利用して膜表面の構造解析を行い、膜表面にPC基が多いほど血小板の吸着が抑制されることを明らかにした。さらに、剛直な主鎖構造を導入したポリアミドではPC基濃度が膜表面に比べ膜内部のほうが高くなることもわかり、分子設計を考える際に有用な知見が得られている。また、PC基含有ポリウレタン-ウレアを本年度合成したが、柔軟なポリオキシエチレン鎖を導入することでフィルムやチューブを作成できる機械的特性に優れたポリマーとなることを見出した。抗血栓性に関しても良好な結果が得られており、今後は柔軟鎖をもつ縮合系ポリマーにPC基を組み込みPC基の導入率と血液適合性との関係など、目的とする機能を発現させるための分子設計を進めていく。一方、透過性の高い高分子膜材料としてポリジメチルシロキサン(PDMS)を側鎖に導入した同様な縮合系ポリマーの合成を別途検討しており、気体や液体の透過性に優れた膜素材であることを実験的に明らかにしてきた。本年度は特に、PDMSグラフト化芳香族ポリアミドの合成と透過性の評価を行い、高い透過性と耐久性に優れた分離膜素材として機能することを見出している。以上述べた本年度の知見に基づき、今後はPC基とPPMS鎖を併せ持つ縮合系ポリマーの合成を試み、本研究の目的となる、物質透過性が高くタンパク質などの吸着が少ないバイオ成分分離膜素材の開発研究をさらに推進する予定である。耐熱性と機械的強度に優れた生体適合性高分子膜材料の合成を目的として、本研究計画の初年度合成に成功したホスホリルコリン(PC)基含有ジアミンモノマーを基軸として、芳香族ポリアミドおよびポリウレタン・ウレアにPC基を化学結合させ各種ポリマーの合成を行った。いずれのポリマーも、昨年度行った血液適合性試験や表面分析の結果から良好な抗血栓性を示したものの、剛直な主鎖構造を導入したポリアミドではPC基濃度が膜表面に比べ膜内部のほうが高くなることがわかっている。そこで本年度は、PC基含有ポリアミドの合成において側鎖のPC基と主鎖をつなぐスペーサー構造が異なるジアミンモノマーを新たに合成し、抗血栓性の要因となるPC基を膜表面へ効果的に局在化させることを試みた。
ペロブスカイト相の電気伝導度とマントル熱境界層の起源

地球のマントルでは鉱物は圧力に応じて相変化をおこし結晶構造を変える。この相変化は地震波速度の不連続面として観測される。その最大のものは上・下マントル境界の650kmに存在するものでありスピネル型構造のオリビンガペロフスカイト型構造MgSiO_3とMgOに分解するものであると言われている。本研究ではこの相方化・分解反応時の構成鉱物の電気伝導度のふるまいを明らかにし上下マントル境界部の電気伝導度の増加が熱境界層によるものか,相変化によるものが明らかにすることを目ざした。研究は超高圧力実験による電気伝導度測定と流体実験による対流系における熱境界層の解明という2つのアプロ-チを取った。超高圧実験では超高圧・高温下での電気伝導度の計測法の開発をおこなった。従来シリケイトという極めて伝導度の低い物質の高温高圧下での電気伝導度の計測は絶縁材料として適当なものがないという制限により大変に困難であったが合成単結視ダイヤモンドプレ-トが入手できるようになり大きく改善された。MAー8型システムにくみこみ,試料をはさみ込むことにより電気伝導度の計測が可能になった。単年度という時間的制約のためにベロフスカイト相の計測は未完であり現在進行中であるがダイヤモンド単結晶を絶縁材に使用した本計測システムは初めての試みでありそれが順調に進んでいる事は他の系での応用へも道を開く大きな成果である。流体実験では2層対流系を使いマントルの条件をシミュレ-トし,熱境界層の大きさ(温度差と境界層の厚)がどのような物性量によって決まるものなのかを研究した。上下層の粘性の比によりスケ-リングされることが明らかにされマントルの熱境界層の大きさから粘性比がわかる可能性が示唆された。
栄養条件による開花制御の分子機構の解明

作物において開花期は、収量に直結する重要農業形質である。この重要性から、イネやシロイヌナズナなどのモデル植物を中心に、主に光条件での開花制御に関わる多くの遺伝子の同定が行われてきた。一方で土壌環境条件、特に栄養条件の違いによる開花の制御メカニズムはほとんど不明のままである。しかし農業現場では栄養欠乏で栽培した作物が早咲きを示すことが知られており、土壌の栄養条件と植物の開花期には密接な関連があることが示唆されている。このような背景から、本申請では多様な栄養環境においても正確に開花期を制御するために、モデル植物であり我が国の主要作物でもあるイネを主な材料に、栄養欠乏条件下での開花制御機構の解明を目指した。本研究課題において申請者は、窒素欠乏条件におけるイネの開花促進機構の解明を目指して研究を行った。研究開始1年目に通常条件、窒素欠乏条件で198系統のイネ品種を栽培し、それぞれの品種の開花期の促進日数の測定を行った。この198品種は名古屋大学との共同研究で分与していただいた系統で、イネの酒米品種、日本の栽培イネのコアコレクションであるJRCから成る集団である。本集団は既に次世代シーケンサーによってゲノム情報が取得されており、このゲノム情報から得られたSNP情報と表現型データを用いることでGWAS (Genome Wide Association Study)解析が可能である。このGWASで窒素欠乏に応答して、出穂期を促進する機能を持つと予想される候補遺伝子を得た。また窒素欠乏における出穂期の促進は、既知の開花関連遺伝子であるHd3a, Ehd1が関わっていることも明らかにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題において申請者は、栄養欠乏条件におけるイネの開花促進機構の解明を目指して研究を行った。事前の実験により、イネにおいては窒素、リン酸、カリウムの3大栄養素の中で、窒素欠乏条件でのみ出穂期の促進が観察されたため、研究開始1年目である今年度は通常条件、窒素欠乏条件で198系統のイネ品種を栽培し、それぞれの品種の開花期の促進日数の測定を行った。自然光温室で通常条件、窒素欠乏条件でこれら198系統のイネ品種を栽培し、通常条件における出穂期と窒素欠乏条件における出穂期を比較した結果、75%以上の品種で出穂期の促進が観察された。これらの結果を用いてGWAS解析を行ったところ、一番染色体に顕著なピークが見られたため、周辺の連鎖不平衡が生じている領域内に座乗する遺伝子を抽出し、窒素欠乏条件における開花促進機構に関わる遺伝子の候補とした。加えて栄養欠乏条件において特定の開花関連遺伝子の発現誘導が起きるかを調べた。Takahashi et al., 2009 PNASの報告では、イネの出穂期は5週目の植物体におけるHd3aの発現量と強く相関していたため、本研究でも同様の条件でHd3aの発現解析を行った。しかし通常、窒素欠乏の2条件で栽培した5週目の植物体において、Hd3aの発現量は顕著な違いを示さなかった。また、さらに早いタイミング(3, 4週目)における発現量比較でも顕著な違いは見られなかった。採用研究の初年度にあたる平成27年度は、GWAS解析のためのイネ品種の出穂期データを取得し、窒素欠乏条件における出穂期促進に関わる遺伝子の座上領域の同定まで進捗した。これらの候補遺伝子は、窒素欠乏条件における開花促進機構のkey factorであることが予想され、今後の遺伝子同定によって植物科学において、大きなインパクトになることが期待される。開花期の調査は年に1回だけ可能なため、初年度で開花期の調査とGWAS解析、候補遺伝子の同定まで進めたことは順調な進捗であると言える。一方で開花関連遺伝子の発現解析の結果、特定の開花関連遺伝子が窒素欠乏条件で発現量が上昇すると思われたが、現在のところ未だに同定が出来ていないため、もう少しの進捗が必要と思われる。事前の実験により、イネにおいては窒素、リン酸、カリウムの3大栄養素の中で、窒素欠乏条件でのみ出穂期の促進が観察されたため、研究開始1年目に通常条件、窒素欠乏条件で198系統のイネ品種を栽培し、それぞれの品種の開花期の促進日数の測定を行った。このGWASで得られる候補遺伝子は、窒素欠乏に応答して、出穂期を促進する機能を持つと予想される(研究1)。また窒素欠乏における出穂期の促進は、既知の開花関連遺伝子の制御機構と一部overlapしていることが予想されるため、窒素欠乏条件の開花促進に関わる、既知の開花関連遺伝子の同定も目指す(研究2)。