hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超短パルスレーザ照射による金属および半導体の溶融・蒸発過程の研究

本研究は、超短パルスレーザによって、新しい精密微細加工を実現するとともに、加工現象を明らかにすることを目的として、超短パルスレーザによる金属とシリコンの溶融・蒸発現象を、熱流体解析と分子動力学シミュレーションによって明らかにした。熱流体解析では、蒸発潜熱と蒸発に伴う気液界面の移動、蒸発反跳圧力、マランゴニ力を考慮し、VOF法を導入して、蒸発を伴う溶融池流れを解析した。加工穴は、主に蒸発反跳圧力によって溶融池表面が押し下げられるために生じる。このとき誘起される溶融池内の流れが溶融金属を周囲に押しやることで穴周囲に盛上りが生じる。この流れはレーザ照射終了後も持続し盛上りが成長する。盛上りの周囲が擬固するときに、マランゴニ力が盛上りを助長する。分子動力学シミュレーションでは、すでに提案している改良型分子動力学法を用いて、超短パルスレーザによる金属の蒸発形態に2種類あることを示した。一つは、パルス幅が非常に短い場合に生じる爆発的な蒸発であり、もう一つは、パルス幅が長いときに生じる比較的穏やかな蒸発である。前者では、蒸発粒子がクラスタとなって飛散しやすいのに対して、後者では、ばらばらに飛散しやすい。これらの相違は、パルス幅10psが目安となる。シリコンについては、Stillinger-Weberポテンシャルを用いた三次元シミュレーションを行った。Si(111)面の方がSi(100)面よりも内部への衝撃波の伝播速度が速く、パルス幅が5psといった比較的長いときは、S(111)面の方が溶融深さも深くなる。Si(111)方向には原子配列が層状であり、格子振動が伝播しやすいためである。これに対して、パルス幅が0.2psといった極めて短いときは、溶融深さは表面の結晶構造にほとんど依存しない。極超短パルスでは、レーザの内部吸収の影響が大きく、熱伝導の効果が非常に小さいためである。近年特に注目されているレーザ照射による精密・微細加工は,これまでは主に短波長化によってなされてきた.これに対して本研究では,ピコ秒以下の超短パルスレーザによって,新しい超精密・超微細加工を実現することを目的としている.本年度は,ワークステーション2台を新規購入し,まず超短パルスレーザを金属およびシリコンに照射したときの溶融・蒸発現象を,熱流体解析と分子動力学シュミレーションによって明らかにすることを主に試みた.熱流体解析では,蒸発潜熱と蒸発に伴う気液界面の移動,蒸発反跳圧力,温度勾配に起因する表面張力(マランゴニ力)を考慮し,自由表面の取扱いにはVOF法を導入することで,蒸発を伴う溶融他流れの数値計算法を確立した.分子動力学シミュレーションでは,まず金属について,自由電子による熱伝導を補正しながら分子動力学計算を行う改良型分子動力学法を提案し,熱伝導率を計算することでその妥当性を確認した.シリコンについては,Tersoffポテンシャルを用い,多体ポテンシャルと原子間力の計算を可能にし,初期原子配列を構築,原子のレーザ光吸収をモデル化して,溶融・蒸発過程の3次元シミュレーションを行うプログラムを作成した.2次元改良型分子動力学シミュレーションを行った結果,フルエンスが一定でも,金属の蒸発形態と蒸発後の穴の周囲の盛り上がりがパワー密度によって異なることがわかった。すなわち,パワー密度が高い場合は,原子が比較的大きな固まりとなって爆発するように飛び散り,蒸発しきれなかった溶融金属は,表面張力により球状になって穴の周囲に堆積する.一方,パワー密度が低い場合は,蒸発原子は小さなクラスタを作りながらバラバラに飛散する.

この場合は爆発的な蒸発は見られず,溶融金属は穴からあふれるように流出して,周囲に堆積することが明らかになった.近年特に注目されているレーザ照射による精密・微細加工は,これまでは主に短波長化によってなされてきた,これに対して本研究では,ピコ秒以下の超短パルスレーザによって,新しい超精密・超微細加工を実現することを目的としている.本年度は,昨年度新規導入したワークステーション2台を用いて,超短パルスレーザを金属およびシリコンに照射したときの溶融・蒸発現象を,熱流体解析と分子動力学シュミレーションによって明らかにすることを主に試みた.熱流体解析では,蒸発潜熱と蒸発に伴う気液界面の移動,蒸発反跳圧力,温度勾配に起因する表面張力(マランゴニ力)を考慮し,自由表面の取扱いにはVOF法を導入することで,蒸発を伴う溶融池流れを解析した.その結果,レーザ照射によって生じる穴は,蒸発による気液界面の移動に最も起因し,蒸発反跳圧力の影響が次に大きいことがわかった.穴周囲の盛上りは,蒸発反跳圧力によって誘起される溶融池を外向きに押し出す流れがレーザ照射終了後も持続することで生成し,盛上りの周囲が凝固するときに,マランゴニ力が盛上りを助長する働きをすることを明らかにした.分子動力学シミュレーションでは,金属について,自由電子による熱伝導を補正しながら分子動力学計算を行う改良型分子動力学法を提案しているが,熱拡散率を計算することで妥当性をより確かなものとした.これによって,蒸発粒子の速度分布や粒径分布などを調べた.レーザ衝撃現象についても,刃状転位の生成と移動に注目して検討した.シリコンについては,Stillinger-Weberポテンシャルを用い,初期原子配列を構築,原子のレーザ光吸収をモデル化して,溶融・蒸発過程の3次元シミュレーションを行った.特に,表面の結晶構造によって溶融・蒸発現象が異なることを明らかにした.本研究の目的は,超短パルスレーザによって,新しい精密微細加工を実現するとともに,加工現象を明らかにすることである.本年度は,超短パルスレーザによる金属とシリコンの溶融・蒸発現象を,熱流体解析と分子動力学シミュレーションによって明らかにした.熱流体解析では,蒸発潜熱と蒸発に伴う気液界面の移動,蒸発反跳圧力,マランゴニ力を考慮し,VOF法を導入して,蒸発を伴う溶融池流れを解析した.加工穴は,主に蒸発反眺圧力によって溶融池表面が押し下げられるために生じる.このとき誘起される溶融池内の流れが溶融金属を周囲に押しやることで穴周囲に盛上りが生じる.この流れはレーザ照射終了後も持続し盛上りが成長する.盛上りの周囲が凝固するときに,マランゴニカが盛上りを助長する.分子動力学シミュレーションでは,すでに提案している改良型分子動力学法を用いて,超短パルスレーザによる金属の蒸発形態に2種類あることを示した.一つは,パルス幅が非常に短い場合に生じる爆発的な蒸発であり,もう一つは,パルス幅が長いときに生じる比較的穏やかな蒸発である.前者では,蒸発粒子がクラスタとなって飛散しやすいのに対して,後者では,ばらばらに飛散しやすい.
MCI(経度認知機能障害)から痴呆への移行に関する地域疫学調査

まず、地域在住高齢者(65歳以上)を対象とした本邦における代表的な疫学調査である第1回中山調査(平成9-10年)の結果に基づき、MMSEを用いて、軽度認知障害(Mild Cognitive Impairment ; MCI)群を抽出した。本研究では、この第1回中山調査の参加者で、1)MMSEの総得点が24/30点以上であり(全般的認知機能障害なし)、2)MMSEの下位検査項目のうち3単語遅延再生が0/3または1/3正答であり(記憶障害あり)、3)DSMIIIRの診断基準を用いて、痴呆がないと診断され、4)基本的なADLに障害のない、対象者を抽出した。このようにして抽出した対象を、MCI群と定義した。MCIの該当者は104人(女性59人、男性45人)で、平均年齢は、女性75.5±6.7歳、男性73.6±6.8歳であった。5年後に、14人の対象者が死亡、13人が他の地域へ移動しており、6人が調査拒否であった。アルツハイマー病(AD)と診断された対象者は11人(10.6%)、脳血管性痴呆(VaD)は5人(4.8%)であった。6人(5.8%)は他の病因の痴呆(廃用症候群など)と診断され、9人(8.7%)は、MCIの状態と考えられた。一方、40人(38.5%)はMMSEスコアの改善がみられ、遅延再生において3/3の想起を示す対象者もあり、痴呆なしと診断された。これらの結果から、MCIからADへの転換率は、8.5%/100person-year、またMCIから痴呆への転換率は16.1%/100person-yearと算出された。一方、同様の方法により、中山町の42地区から無作為に選んだ1地区内在住の正常対照群74名の5年後の転帰を調査したところ、死亡が9名、他の地域への移動が2名、VaDが2名、うつ病が1名、MCIと考えられたのが1名であり、ADを発症した対象者はいなかった。変性性痴呆疾患に対する薬物療法を中心とした治療法の開発を背景に、加齢と痴呆の境界領域、ないし痴呆の前段階を高頻度に含むとされるMild cognitive impairment(MCI)という概念が、たいへん注目されている。本研究では、我々が平成8年から取り組んでいる地域在住高齢者の縦断的な疫学研究(中山町研究)において、現時点でほとんど明らかにされていないMCIから痴呆への移行について、年間移行率と痴呆移行に関する危険因子を明らかにする。平成9-10年に実施した第1回中山町調査の参加者で、痴呆なしと診断され、全般的認知機能の評価尺度であるMini-Mental State Examination(MMSE)が24/30点以上(全般的認知機能障害なし)、MMSEの想起が1/3か0/3(記憶障害あり)または家族による対象者本人の記憶評価

尺度であるShort Memory Questionnaire(SMQ)が39/40点以下(記憶障害あり)の者を対象に、7年以上経過した本年度に再調査することにより、MCIから痴呆への年間移行率と痴呆移行に関する危険因子を明らかにする。対象者とその家族全員に対して、老年精神医学を専門とする精神科医と中山町の保健師が共同で、集落の公民館ないし自宅に訪問して調査を実施した。また、施設入所者と入院患者についても可能な限り訪問調査を実施した。医師は、対象者本人にMMSEを再度実施するとともに十分な医学的問診を行い、保健師は、対象者の家族に対してSMQを再度実施するとともに、食生活、睡眠状況、既往症、飲酒歴、日常生活活動(ADL)などの聞き取り調査を実施した。現在まで、対象者約1500人(参加見込み1200人)のうち既に約1050人に調査を実施し、データベースへの入力に着手した。昨年度までに、地域在住高齢者(65歳以上)を対象とした本邦における代表的な疫学調査のひとつである第1回中山調査結果に基づき、MMSEを用いて、軽度認知障害(Mild Cognitive Impairment ; MCI)群を抽出した。本研究では、この第1回中山調査の参加者で、1)MMSEの総得点が24/30点以上であり、2)MMSEの下位検査項目のうち3単語遅延再生が0/3または1/3正答であり、3)DSMIIIRの診断基準を用いて、痴呆がないと診断され、4)基本的なADLに障害のない、対象者を抽出した。このようにして抽出した対象を、MCI群と定義した。MCIの該当者は104人(女性59人、男性45人)で、平均年齢は、女性75.5±6.7歳、男性73.6±6.8歳であった。5年後に、14人の対象者が死亡、13人が他の地域へ移動しており、6人が調査拒否であった。アルツハイマー病(AD)と診断された対象者は11人(10.6%)、脳血管性痴呆(VaD)と診断された対象者は5人(4.8%)であった。6人(5.8%)は他の病因の痴呆(廃用症候群など)と診断され、9人(8.7%)は、MCIの状態と考えられた。一方、40人(38.5%)はMMSEスコアの改善がみられ、遅延再生において3/3の想起を示す対象者もあり、痴呆なしと診断された。これらの結果から、MCIからADへの転換率は、8.5%/100 person-year、またMCIから痴呆への転換率は16.1%/100 person-yearと算出された。一方、同様の方法により、中山町の42地区から無作為に選んだ1地区内在住の正常対照群74名の5年後の転帰を調査したところ、死亡が9名、他の地域への移動が2名、VaDが2名、うつ病が1名、MCIと考えられたのが1名であり、ADを発症した対象者はいなかった。
安全性と作業効率の向上を考慮した船舶搭載型施回クレーン搬送制御システムの開発

本研究では、船舶搭載型の旋回クレーンを対象とし、安全性と効率性の観点から、人間の優れた判断能力と機械の優れた経済性、信頼性の利点を生かし、(a)監視と操作はオペレータ(人間)に依存させる。(b)目標軌道の導出や荷振れを抑制するための制御入力は機械的(自動的)に与える。(a)を(b)を融合させたマン-マシン共存型の船舶搭載型旋回クレーン搬送制御システムの構築を行う。これにより、非定常型の作業に対して融通が利き、しかも安全性、効率性の高いシステムの実現を図ることができると考える。昨年度から、実験検証を行うための装置を設計・製作し、船上に搭載している旋回クレーンモデルを導出している。このとき、船舶の揺れとクレーン荷振れは単独且つ相互に影響をもっており、それを表現できるモデルは複雑となる。実時間で制御を行うためには、計算時間の点から制御モデルは簡単な方がよい。そこで、船舶の動揺は、係留されていることから、ローリングのみとし、荷の座標に着目し、荷揺れによる荷の位置を目標軌道に一致させることを試みた。今年度は、実験検証を行うための目標軌道(与える入力)を、通常熟練オペレータの手動操作による旋回クレーン搬送の場合と同様に、旋回、ブームの起伏、荷の巻上下げのそれぞれの動作を同時に操作することとし、可能な限り最短距離を通る直線搬送軌道上を,荷振れを生じさせないような操作入力として与え、実験検証を行った。直線搬送により旋回による荷振れが少なくなり、与える目標軌道としては有効な方法と言える。今後は、従来行った荷位置の軌道に着目した手法を適用し、制御系荷振れの抑制を考慮した搬送制御システムの構築を行う予定である。港湾で使用される船舶搭載型旋回式クレーンは、旋回運動によって発生する遠心力や搬送開始終了時の加速、減速による荷振れだけでなく、`風、波や荷の移動による船舶の動揺により荷振れを生じる。現状では、熟練オペレータの経験と勘により荷を揺れさせないようにクレーンを操作し、なるべく短時間で作業を行っているが、風などの自然条件があると必ずしも荷振れの抑制が完全には行えていない。また、時間当たりに支払う係船料が高く、荷の積み卸し時間の短縮が望まれ、安全性や作業効率の向上の観点から荷振れを抑制した搬送制御システムの開発が望まれている。本研究では、船舶搭載型の旋回クレーシを対象とし、安全性と効率性の観点から、人間の優れた判断能力と機械の優れた経済性、信頼性の利点を生かし、(a)監視と操作はオペレータ(人間)に依存させる。(b)自標軌道の導出や荷振れを抑制するための制御入力は機械的(自動的)に与える。本年度は、まず、実験検証を行うための装置を設計・製作し、船上に搭載している旋回クレーンモデルを導出した。実時間で制御を行うためには、計算時問の点から制御モデルは簡単な方がよい。今後は、モデルの実験検証や荷振れの抑制を考慮した搬送制御システムの構築を行う予定である。
ビジネスと人類学に関する実践的・メタ人類学的研究：日英米の国際比較の視点から

本研究は、人類学の手法(とりわけエスノグラフィ)が、産業界においていかに活用されているかを観察しようというメタ人類学的な試みである。同時に(広義の)ビジネス実務に資する人類学を実践的に検討する。一方で、人類学という知の幅を押し広げる可能性を持つものとして、人類学的手法を取り入れつつある産業界の動向を積極的に捉え返し、他方で、広義のビジネス実務に人類学がいかに資するか、その有効性と限界を探ろうとするものである。その成果は、発表や論文、更なるプロジェクトの組織化などへと展開している。本研究は、文化人類学(人類学と略)の手法が、産業・ビジネス界においてどのように「活用されているか」を、人類学者が観察しようというメタ人類学的な試みである。同時に、(広義の)ビジネス実務に資する人類学を申請者が実践的・内省的に検討する。一方で、人類学という知の幅を押し広げる可能性を持つものとして、人類学的手法を取り入れつつある産業界・ビジネス界の動向を積極的に捉え返し、かつ、他方で、広義のビジネス実務に人類学的がいかに資するか、その有効性と限界が探ろうというのが本研究の目的であった。具体的には(1)産業と人類学との関わり合いの歴史的・理論的(批判的)検討、(2)企業における人類学的手法の実務応用の日英米国際比較、(3)人類学(エスノグラフィ)の実務応用可能性についての実践的検討、および(4)将来的な人類学への展望の獲得を目指すというものである。英国では昨年に引き続き、人類学者や実務者らの面談調査を行い、比較の視点から理論的・実践的な知見を引き出すことを試みた。米国では、とりわけ上記(2)に関連する調査を行った。米国の企業研究所のエスノグラフィサービス部門において、人類学的手法(エスノグラフィ)を援用したビジネス展開(事業内容・調査内容等)を、実地に即して把握するものであった。進行中の調査・研究で得られた知見の一部については、いくつかの学会やシンポジウムで発表を行い、それを通じて研究者らと意見交換を行った。同時に、(広義の)ビジネス実務に資する人類学を研究代表者が実践的・内省的に検討する。すでに交流を進めつつある米国・英国・日本の研究者・実務者らとの議論・意見交換を、さらに継続しつつ、日本企業において活用・普及される人類学的手法(エスノグラフィ)についての実例の調査を推し進めた。進行中の調査・研究で得られた知見は、いくつかの国内外の学会や研究会等で発表を行い、それを通じて研究者らと意見交換を行った。研究を遂行していく中で、上記の目的を考えるために、マーケティングのリサーチ専門会社、および、工学系研究者などへも調査対象を広げて目配りする必要性があるという知見が得られた。後者については、エスノグラフィを工学系デザインに援用している工学系(HCD:Human Centered DesignないしUCD:User Centered Design)の学問分野であり、それらの研究者らと面談する機会をもつことができたため、予備的ではあるが、その動向の一端を把握することができた。具体的な研究計画・方法は(1)産業と人類学との関わり合いの歴史的・理論的(批判的)検討、(2)企業における人類学的手法の実務応用の日英米国際比較、(3)人類学(エスノグラフィ)の実務応用可能性についての実践的検討、および(4)将来的な人類学への展望の獲得である。英国では、人類学者・実務者らと面談を行い、比較の視点から理論的・実践的な含意を導き出すことを試みた。

対象の研究者・実務者らは、企業でのリサーチ経験をもつ大学の人類学者、ビジネススクールで教鞭をとる人類学者、マイクロソフト(ケンブリッジ)の実務系研究者、人類学のバックグラウンドを持つマーケティングリサーチャー、国際ビジネス人類学会の立ち上げに参画しているロンドン訪問中の中国の人類学者等々、多岐にわたる。日本においては、企業所属の研究者や実務者への面談もおこなった。日本在住の米国企業所属の研究者および、エスノグラフィを実務に取り入れている日本(大阪)の企業の実務者である。また英国では、自身の実務エスノグラフィについての発表の機会を通じて研究者らとのやりとりから知見を深め、日本では、中間報告的な意味合いも込めて文化人類学会主催のシンポジウムで講演を行った。本研究は、文化人類学(「人類学」と略)の手法が、産業・ビジネス界においてどのように「活用されているか」を、人類学者が観察しようというメタ人類学的な試みである。同時に、(広義の)ビジネス実務に資する人類学を研究代表者が実践的・内省的に検討する。一方で、人類学という知の幅を押し広げる可能性を持つものとして、人類学的手法を取り入れつつある産業界・ビジネス界の動向を積極的に捉え返し、かつ、他方で、広義のビジネス実務に人類学的がいかに資するか、その有効性と限界が探ろうというのが本研究の目的であった。具体的には(1)産業と人類学との関わり合いの歴史的・理論的(批判的)検討、(2)企業における人類学的手法の実務応用の日英米国際比較、(3)人類学(エスノグラフィ)の実務応用可能性についての実践的検討、および(4)将来的な人類学への展望の獲得を目指すというものである。米国・英国・日本の研究者・実務者らとの議論・意見交換を継続し、かつ、日本企業において活用・普及される人類学的手法(エスノグラフィ)についての実例の調査(データ収集)を推し進めた。研究を遂行していく中で、とりわけ上記(2)を追求する中で、(i)マーケティングリサーチ専門会社、および(ii)工学系(HCDないしUCD、UXなど)の学問分野の研究などへも調査対象を広げて目配りする必要性があるという知見が得られ、その動向の一端を調査によって把握することができた。さらに、上記(3)に連なるものとして、医学系その他の分野への人類学的手法(エスノグラフィ)の応用可能性についても実践的に試みられた。本研究の調査で得られた知見は、国内外の学会や研究会等で発表された。成果の一端は英文論文としても出版を予定している。文化人類学平成24年度は、上記(2)企業における人類学的手法の実務応用、および(3)人類学(エスノグラフィ)の実務応用可能性についての実践的検討について、これまでの日本の人類学者がほとんど着手してこなかった領域についての貴重な知見を得ることができた。前述したように、人類学的手法(エスノグラフィ)を援用してビジネス展開を行っている米国の企業研究所のエスノグラフィサービス部門の調査を実施することができた。同部門は、モトローラ、大日本印刷、NECなどの諸企業や、自治体や病院などをクライアントとして、テクノロジー(モバイル通信機器、通信アプリケーション等)のユーザビリティをめぐる基礎調査や、顧客サービス業務改善に関する調査をおこない、ソリューションを提供・提案している。
口腔リハビリテーションによる行動障害に対する補償機構の分子生物学的解明

本研究は、「咀嚼機能の成熟」が学習・記憶能に及ぼす影響を分子生物学的に解明することを目指している。本研究では,固形飼料および粉末飼料を用いることで、個々の咀嚼機能の成熟が学習・記憶能に影響を受けることに着目し,食形態の変化が学習・記憶能に与える影響を明らかにすることを目的としている。現状では認知機能を観察するための行動実験を行った結果、軟性飼料を与えて飼育したマウスは途中で固形飼料に変更したとしても認知機能の向上は認めなかった。これは若齢のマウスに軟性飼料を与えた時に神経細胞の成長が阻害されたことにより、途中で固形飼料に変更しても認知機能が一定の水準にまで到達しなかったと考えられる。したがって行動学的に検討すると若齢時の咀嚼時の刺激が脳の認知機能に与える影響が大きく途中で刺激を増やしたとしても大きく向上することが極めて困難であることを示唆している。現在、日本では軟食化に伴い咀嚼回数は激減しており,さらに,不規則かつ栄養バランスの偏った食事摂取により様々な生活習慣病の若年齢化が大きな問題となり食育の重要性が注目されている。必要な栄養素をサプリメントで補給するといった現代型の食生活が多くなってきている中で本研究の結果は、その現状に警鐘を鳴らす結果であると考えられる。また、脳内の認知機能の因子に関して特定の神経栄養関連因子を観察中であり、咀嚼と脳機能との関連の一端を明らかにすべく研究を行っている。行動実験に関してはおおむね順調に進行している。脳内の病理学的検討については、自身の研究施設が変更になったこともあり、想定よりも遅れている。PCRによる脳内因子の測定に関しては、現在進行中である。行動学的、病理学的そして生化学的検討を進め、総合的に咀嚼と認知機能との関連を解明するため実験を行う。現在検討中であるが神経の樹状突起についても観察したいと考えている。
情報の新規性に基づく時系列文書データからの知識発掘手法に関する研究

本年度は,以下の3つの内容について研究を行った.1.移動ユーザに対して周辺情報を提供するためのデータベース問合せ機構の開発携帯機器などを有して移動する歩行者・GPS機器やカーナビを搭載した自動車に対して,移動のたびに移動位置周辺の新規情報を堤供することが求められている.これを受け,本研究では,ユーザの移動経路・移動速度などを考慮して情報提供を行うための空間データベース検索手法を開発した.ユーザの移動状況をもとに大まかな移動傾向を分析することにより,適切な情報の提供を図る点が特色である.2.忘却に基づくクラスタリング手法の開発ネットワーク上を配信されるニュースなどのオンライン文書は,それが配信された時点は新規性が高いが,徐々に忘れられ重要度が低くなっていくという性質を有している.このような点を考慮して,本研究では文書が忘却されるという現象のモデリングを行い,これを文書データのクラスタリングに適用した.本手法は,とくにオンライン文書配信における継続的な文書獲得時のインクリメンタルな処理に適しており,ネットワーク上の文書の集約に向いている.今年度はモデルの詳細化,プロトタイプの作成,RSS(Rich Site Summary)形式のXMLデータへの対応などの研究を行った.本手法を用いることで,特に新規情報を中心としたオンライン文書の要約をユーザに提供できる.3.XMLビューのインクリメンタルな管理方式XMLは,インターネット上の情報交換手法として,現在広く利用されている.ネットワークを介して継続的にXMLデータの差分情報が配信されてくるとき,そのような差分による更新をすみやかに手元のXMLデータベースに反映できれば,処理効率が改善できると考えられる.このようなアイデアをもとに,XMLビューのインクリメンタルな管理方式の開発を行った.本年度の研究実績は以下の3点にまとめることができる.1.新規性を考慮した文書クラスタリング手法の開発:インターネット上を配信されるニュース記事などでは,文書の新規性が重要なファクターとなる.時々刻々と提供される文書データを要約し,ユーザにおおまかなトレンドの流れを提示するため,本研究では時系列的な文書のクラスタリング手法について研究を行った.忘却ファクターの導入により,古い文書は次第に忘却し新規性の高い文書を重視する仕組みを取り入れ,効率よくクラスタリングを行うという点が特徴となっている.2.XMLデータベースのための問合せ処理技術の開発:XMLはインターネット時代の情報交換のための標準として着目を浴びているが,大量のXMLデータを効率よく処理する技術に関してはいまだ開発の余地が多い.本研究では,まず,リレーショナルデータベース内に格納されたデータをXMLデータとして提供するXML出版に焦点を当て,与えられたXML問合せに対し求められたXMLデータをリレーショナルデータベース中のデータから効率よく導出する手法を示した.特にユーザ定義の関数が問合せに含まれる場合を検討の対象とし,XPath問合せの処理方式などについても見当した.また,携帯機器におけるXML利用が始まっていることから,携帯機器の制約の中で効率的に実行可能なXML問合せ処理系の開発も行った.3.P2P環境における情報検索技術の開発:近年,P2P技術が急速に発展しているが,P2P環境における情報検索には未だ課題が多い.本研究では,P2P環境において部分照合検索機能を提供するため,シグネチャファイルのアイデアをP2P環境に導入した索引手法を提案した.スケーラブルな点が特徴である.本年度は,以下の3つの内容について研究を行った.1.移動ユーザに対して周辺情報を提供するためのデータベース問合せ機構の開発携帯機器などを有して移動する歩行者・GPS機器やカーナビを搭載した自動車に対して,移動のたびに移動位置周辺の新規情報を堤供することが求められている.これを受け,本研究では,ユーザの移動経路・移動速度などを考慮して情報提供を行うための空間データベース検索手法を開発した.ユーザの移動状況をもとに大まかな移動傾向を分析することにより,適切な情報の提供を図る点が特色である.2.忘却に基づくクラスタリング手法の開発ネットワーク上を配信されるニュースなどのオンライン文書は,それが配信された時点は新規性が高いが,徐々に忘れられ重要度が低くなっていくという性質を有している.このような点を考慮して,本研究では文書が忘却されるという現象のモデリングを行い,これを文書データのクラスタリングに適用した.本手法は,とくにオンライン文書配信における継続的な文書獲得時のインクリメンタルな処理に適しており,ネットワーク上の文書の集約に向いている.今年度はモデルの詳細化,プロトタイプの作成,RSS(Rich Site Summary)形式のXMLデータへの対応などの研究を行った.本手法を用いることで,特に新規情報を中心としたオンライン文書の要約をユーザに提供できる.3.XMLビューのインクリメンタルな管理方式XMLは,インターネット上の情報交換手法として,現在広く利用されている.ネットワークを介して継続的にXMLデータの差分情報が配信されてくるとき,そのような差分による更新をすみやかに手元のXMLデータベースに反映できれば,処理効率が改善できると考えられる.このようなアイデアをもとに,XMLビューのインクリメンタルな管理方式の開発を行った.
変調対流ボルタンメトリー法の開発

本研究は、従来電極反応の研究に利用されてきた回転ディスク電極をさらに発展させたものであり、従来法に比べ次のような特徴を備えている。(【i】)従来法では隠されていた電子移動過程に付随する化学反応を検出することができる。(【ii】)従来法より速い電極反応速度を持つ系の速度を求めることができる。(【i】)の系については現在今だ定性的な研究段階の領域を出ないが、2つの系についての基礎的な情報を得ている。一つは酢酸などの弱酸からの水素発生反応についてである。この反応は従来弱酸から解離した水素イオンが放電して水素発生が起るとされていたが、本法でチェックした結果この反応には先行する緩衝作用があることが明らかにされた。もう一つは酸性溶液中での酸素の還元反応についてである。この系では従来1電子過程により【O^-_2】が生成されると考えられていたが、本法によれば【O(^2-_2)】の生成反応も関与していることが示唆され、中間体としての【H_2】【O_2】の存在を考えるべきであることを明らかにした。弱酸の解離については2次的な研究として定量的な結果も得られている。従来法によれば弱酸からの水素発生反応の研究からその解離速度として約【10^5】【S^(-1)】の値が得られているが、本法によれば緩衝作用を含む従来法の測定結果は誤りであり、本法による正しい測定結果によればその解離速度は【10^7】【S^(-1)】に及ぶことが明らかにされた。(論文リストに記入)。(【ii】)については予備実験の段階であるが、従来単純な反応であるが由に大きい速度を持つと考えられていたFe【(CN)(^4-_6)】/Fe【(CN)(^3-_6)】系に化学反応が含まれていたことが本法により示唆されるとともに、その付随する化学反応のメカニズムおよび速度についての情報を得ることができた。
極地氷床における物理過程の解明とそれに基づく気候、環境変動史の高分解能解析

本研究は、氷床における様々な微物理過程と巨視的な氷床過程を融合する新たな研究領域として、Nanoglaciologyを創成すると共に、各地で採取された氷コアの高分解能解析を実施し、種々のシグナルの意味と信頼性を明らかにすることを目的として行われた。当初設定した研究課題をほぼすべて達成し、課題によっては当初想定以上の成果を挙げることができた。研究成果の要点は以下の通りである。1.表層における物質移動と成層構造の形成過程:種々の手法を複合的に駆使して、フィルンにおける圧密過程と表層の層構造が深部に伝搬するメカニズムを明らかにした。また、SEM-EDSおよび顕微RAMANを用いて、イオン種の大部分が硫酸塩などの塩として固体微粒子の状態で存在し、塩生成反応の最終生成物とイオンバランスの関係を反応生成ダイヤグラムとしてまとめて表現できることを示した。2.気泡-ハイドレート遷移過程と気体分別:深部で気泡からクラスレート・ハイドレートに遷移する過程で、ハイドレートの新たな核生成過程を明らかにし、ハイドレートの層状分布が堆積微粒子の季節変動を反映することを示した。また、ハイドレートの成長過程と気体分別およびそれらが大気組成データに与える影響を明らかにした。3.結晶組織の発達過程と氷床流動:これまでの流動モデルで無視されてきた結晶方位分布の異方性を取り込んだ流動モデルの定式化を行った。このモデルを南極DML地点に適用すると、異方性を考慮した場合、水平流動速度は数倍大きくなり、この異方性の効果が極めて大きいことを示した。4.氷床における電波伝播特性とレーダー探査:氷床内部の酸性不純物層や氷結晶組織の異方性分布を探査する新たなレーダーシステムによって、氷床内部の結晶組織分布などの画期的な情報抽出に成功し、氷コアによる1地点のデータを広域に拡大すること、および上記流動モデルとの対比を可能にした。本研究は、氷床における様々な物理過程の解明を行うと共に、各地で採取されたアイスコアの高分解能解析を実施し、種々のシグナルの意味と信頼性を明らかにして、気候変動期に特有な地球環境変動の詳細を明らかにすることを目的とする。本年度の研究実績は、以下の通りである。(1)アイスコアの微細構造の解析:不純物等の分布と結晶組織の関係を明らかにするために、走査電子顕微鏡と顕微ラマン散乱測定装置を複合したSEM-RAMAN装置を導入し、氷に含まれる微粒子の分布および結晶組織の解析を進めている。今後、次項以下の課題と連携して解析を進める。(2)アイスコアの高分解能解析とシグナルの形成過程:ドームFuji、ペニー氷帽およびローガン山で掘削されたアイスコアを用いて、(1)X線透過率プロファイル(浅層部)、(2)目視層位観察、(3)光散乱ラインスキャン、(4)気泡・ハイドレート数密度プロファイル、(5)電気伝導度プロファイル、などの連続解析と並行して、(6)主要イオン濃度の高分解能測定、(7)X線極点測定および(8)マイクロ波誘電率プロファイル測定を行い、これまでにない細かい変動の解析が可能になりつつある。(3)氷床の流動解析とコア年代の推定:上記高分解能解析で、結晶組織の互層構造が明らかになりつつあり、今後これを考慮した流動解析法の開発を進める。また、気泡・ハイドレート数密度の変動から各深度における年層厚の推定が可能になった。

本研究は、氷床における様々な物理過程の解明を行うと共に、各地で採取されたアイスコアの高分解能解析を実施し、種々のシグナルの意味と信頼性を明らかにして、気候変動期に特有な地球環境変動の詳細を明らかにすることを目的とする。本年度の研究実績は、以下の通りであり、当初の予想を超える新たな事実が明らかになってきた。(1)アイスコアの微細構造の解析:不純物等の分布をSEM-RAMAN装置および顕微ラマン散乱測定装置によって詳細に調べた結果、氷に含まれる化学種のはとんどが1μm前後の微粒子として存在することを見出した。これは、これまで結晶粒界にあるとしてきた定説を覆すものであり、アイスコア研究のまったく新たな展開が始まると考えている。今後、さらに詳細な解析を行うとともに、エアロゾルからの形成過程および氷床における反応過程の研究を進める。(2)アイスコアの高分解能解析とシグナルの形成過程:各地で採取されたアイスコアを用いて、これまでの手法だけではなく、X線CTおよびマイクロ波複素誘電率プロファイルを新たに加えて、フィルン圧密過程における結晶形の変化や結晶方位分布の異方性にこれまでにない細かい変動を見出すとともに、その変化過程を明らかににした。この成果は、氷床流動シミュレーションに有用であるばかりでなく、レーダーサウンディングデータの解釈にもつながるものである。(3)氷床の流動解析とコア年代の推定:ドーム位置では、高分解能解析で得られた時間軸と氷床流動の結果として生ずる結晶方位分布の変化から堆積速度の推定が可能であることを示した。また、ドームFujiコアの年代に関して、これまでに様々な年代スケールが提案されているが、これらをまとめて比較し、現時点でもっとも信頼性の高いと思われる年代決定を行った。この年代軸と氷の結晶方位分布などの影響を取り込んだ氷床流動シミュレーションの比較が次の課題である。本年度の研究実績は、以下の通りであり、これまでに見出した新たな事実や現象の詳細な解析を進めており、物理過程研究の新たな段階に発展しつつある。(1)アイスコアの微細構造の解析:昨年度、氷に含まれる化学種のほとんどが1μm前後の微粒子として存在することを見出しており、引き続き不純物等の分布をSEM-RAMAN装置および顕微ラマン散乱測定装置によって、詳細に解析した。その結果、これまで報告にない鉱物や氷床内の風化現象が見つかっており、氷床における不純物の挙動がまったく新たなレベルで理解されつつある。今後、さらに詳細な解析を行うとともに、氷床における反応過程の研究を進める。(2)フィルンにおける圧密過程とシグナルの形成過程:これまでに、X線透過率、X線CT、マイクロ波複素誘電率プロファイル等々の測定によって、フィルン圧密過程における結晶形や結晶方位分布の変化を明らかにしたが、これらをとりこんだ数理モデルの構築を進めている。今年度は、密度プロファイルを表現するモデルをほぼ完成させた。細かい密度変動を表現し得るモデルの開発が次の課題である。さらに、密度や気体組成の変動と日射や太陽黒点数などとの相関を検討しており、新たな気候・環境シグナルの抽出を目指している。
緑膿菌感染症における抗菌薬感受性遺伝子を用いた新規治療戦略の構築

日和見感染症や慢性感染症で問題となる緑膿菌に対する治療は、薬剤耐性のため困難を極める。しかし抗菌活性が全く見られないマクロライド系薬が緑膿菌による慢性気道感染症の患者の一部には、有効である。我々は、マクロライド系薬が、Bactericidal effectを菌の定数増殖期に持つことを発見し、さらに、マクロライド系薬であるアジスロマイシンにより蛍光プローブであるNPNの菌体内への取り込みが増加したことより、マクロライド系薬が細菌外膜に対して、直接作用することを証明した。加えて、そのマクロライド感受性が緑膿菌のquorum sensing system(QS system)に依存していることを見出し、このQS systemによりコントロールされマクロライド感受性に関連する遺伝子を同定した。同定の結果、第3のQS systemと言われているPseudomonasqquinolone signal合成酵素遺伝子群であるpqsA-Eオペロンの発現がマクロライド感受性に極めて密接に関連していた。そこで、さらに、このオペロンの発現機構を明らかにするために、本オペロンのプロモーター領域とlacZを繋いだpqsA'-lacZを緑膿菌遺伝子に挿入した株を作成し、その株に対するrandom transposon mutant libraryを作成して、β-galactosidase活性の低下した株を選択し、transposonが挿入された遺伝子を同定した。同定した27遺伝子にはベン毛に関連する遺伝子,ヌクレオチド生合成の遺伝子、代謝に関連する遺伝子、薬物耐性に関連する遺伝子,細胞分裂に関連する遺伝子、機能の分からない遺伝子、PQS生合成遺伝子(pqsA, pqsB, pqsC, pqsD, pqsH, pqsR)が含まれていた。これらの遺伝子が機能しないと、定数増殖期にマクロライド耐性を示す可能性が示唆された。日和見感染症や慢性感染症で問題となる緑膿菌に対する治療は、一般的に抗菌薬が用いられるが、薬剤耐性菌のことが多く、治療に抵抗性である。一方で、従来の抗菌薬の感受性試験である最少発育阻止濃度(MIC)では抗菌活性が全く見られないマクロライド系薬が緑膿菌による慢性気道感染症の患者の一部には、有効であることが報告されている。この、原因として、菌側因子として、病原因子の抑制効果が報告されていたが、我々は、マクロライド系薬が、Bactericidal effectを菌の定数増殖期に持つことを発見し、また、そのマクロライド感受性が緑膿菌の定数感知機構であるquorum sensing systemに依存していることを見出した。本年度の研究では、このマクロライド系薬のBactericidal effectの作用機序について解析した。従来、マクロライド系薬は、細菌の蛋白合成を阻害することによりその作用を発揮することが知られている。しかし、我々の検討では、定数増殖期の緑膿菌に対するマクロライド系薬のBactericidal effectが、2価の金属イオンにより抑制されることと、金属イオンのキレート剤であるEDTAが対数増殖期では認められないBactericidal effectを定数増殖期の緑膿菌に示すことから、細菌外膜に対する作用が示唆された。さらに、マクロライド系薬であるアジスロマイシンにより蛍光プローブである1-N-phenylnaphthylamineの菌体内への取り込みが増加したことより、マクロライド系薬が細菌外膜に対して、直接作用することが証明された。日和見感染症や慢性感染症で問題となる緑膿菌に対する治療は、薬剤耐性菌のことが多く、治療に抵抗性である。一方で、抗菌活性が全く見られないマクロライド系薬が緑膿菌による慢性気道感染症の患者の一部には、有効であることが報告されている。

原因として、菌側因子として、病原因子の抑制効果が報告されていたが、我々は、マクロライド系薬が、Bactericidal effectを菌の定数増殖期に持つことを発見し、また、そのマクロライド感受性が緑膿菌の定数感知機構であるquorum sensing systemに依存していることを見出した。本年度の研究では、quorum sensing systemによりコントロールされマクロライド感受性に関連する遺伝子を同定した。同定の結果、第3のquorum sensing systemと言われているPseudomonasqquinolone signal合成酵素遺伝子群であるpqsA-Eオペロンの発現がマクロライド感受性に極めて密接に関連していた。そこで、さらに、このオペロンの発現機構を明らかにするために、本オペロンのプロモーター領域とβ-galactosidase遺伝子を繋いだpqsA'-lacZを緑膿菌遺伝子に挿入した株を作成し、その株に対するrandom transposon mutant libraryを作成して、β-galactosidase活性の低下した株を選択し、transposonが挿入された遺伝子を同定した。同定した27遺伝子にはベン毛に関連する遺伝子,ヌクレオチド生合成の遺伝子、代謝に関連する遺伝子、薬物耐性に関連する遺伝子,細胞分裂に関連する遺伝子、役割の分からない遺伝子、PQS生合成遺伝子(pqsA, pqsB, pqsC, pqaD, pqsH, pqsR)が含まれていた。これらの遺伝子が機能しないと、定数増殖期にマクロライド耐性を示す可能性が示唆された。
川崎病・白血病・ＨＴＬＶ感染・慢性疲労症候群における内因性レトロウイルスの活動性

ヒト内因性レトロウイルス(HERV)が川崎病の発症病態に関与する可能性を追求した。川崎病ではスーパー抗原(SA)が患児の免疫系を異常に活性化させると考えられ、細菌由来SAの関与についてはよく調べられている。本研究ではEBウイルス[EBV]感染によるHERV関連SAの誘導がVβ7陽性T細胞を活性化させることが、川崎病の原因の一つとなっていると仮説を立てた。Vβ7発現率は川崎病群全体としては対照群と比べ大差なかったが、一部の患児ではその発現が高くEBV血症をしばしば伴っていた。発現が低い患児ではEBV血症を認めなかった。これは川崎病の一部においてEBV感染が発症に関与している可能性を示唆する。ヒト内因性レトロウイルス(HERV)がどのような疾患病態に影響を及ぼすのかを、川崎病(炎症性疾患)、急性白血病(悪性新生物)、HTLV感染(感染症)、そして慢性疲労症候群(非特異的慢性疾患)をモデルとして検討する。これらはいずれも病因や病態がよくわかっていない疾患であり、HERVがどのような関与をするかを調べ、その理解を深める。平成24年度の研究成果実際に研究に従事する予定であった大学院生が、一身上の都合で急に退学退職したため、当初予定していた研究計画は大幅に変更せざるを得なくなった。また、主要なテーマの一つであった「慢性疲労症候群」においては、(1)該当する患者がほとんど来院しなかったこと、(2)脚光を浴びていた「外来性レトロウイルスXMRVが慢性疲労症候群の原因」という発表が、「実験室内でのマウス由来レトロウイルスのcontaminationによる誤った結論」と判明し、研究の根幹が揺らいでしまった。平成24年度は川崎病(炎症性疾患)におけるHERV関連スーパー抗原の関与を、Vβ2およびVβ7の発現から検討した。70人の川崎病患児と10人の健康児、7人のアレルギー性紫斑病患児、3人の化膿性髄膜炎患児、2人の新生児毒素性ショック症候群様発疹症(NTED)患児を対象に、CD4陽性T細胞のVβ2(外毒素TSSTが誘導する)またはVβ7(HERV関連スーパー抗原が誘導)陽性率を調べたところ、NTEDで高いVβ2陽性率(19.3%, 11.7%)を認めた以外は、どの疾患群でも健康児と大差なかった。Vβ7陽性率は全ての疾患群で健康児と大差なかった。ただ、川崎病患児内の臨床病型別に比べてみると、BCG痕発赤が認められた群でVβ2陽性率が高く、頚部リンパ節病変があった群でVβ7陽性率が高いという特徴が認められ、本疾患が病因的にheterogeneousであることが示唆された。ヒト内因性レトロウイルス(HERV)がどのような疾患病態に影響を及ぼすのかを、川崎病(炎症性疾患)をモデルとして検討した。昨年度70人の川崎病患児と10人の健康児、7人のアレルギー性紫斑病患児、2人の新生児毒素性ショック症候群様発疹症(NTED)患児を対象に行ったVβ2およびVβ7の発現率の結果の解析をさらに詳細に行った。Vβ2(細菌由来スーパー抗原が誘導)陽性率は、川崎病患児で3.7±1.5%と、健康児の2.7±0.8%やアレルギー性紫斑病患児の2.4±0.6%と比べると有意に高かった(p<0.04)が、NTED患児と比べるとずっと低かった。臨床病型別に比べてみると、BCG痕発赤が認められた群でVβ2陽性率が4.0±1.6%と認められなかった群の3.1±0.9%と比べ有意に高かった。また免疫グロブリン大量静注療法を繰り返す必要があった治療抵抗群ではVβ2陽性率が2.9±1.2%と治療反応群の3.8±1.5%より有意に低かった。一方、Vβ7(HERV関連スーパー抗原が誘導)の陽性率は全ての疾患群でと大差なかった。ただ、Vβ7発現が高い患者9人と低い患者51名とで、末梢血単核細胞中のEpstein-Barrウイルス(HERV関連スーパー抗原の発現を誘導すると報告されている)DNAの検出・定量をreal-time PCRで行ったところ、前者では4人(44%)でウイルス血症(21-540 copies/1.0E+06 cells)が認められたのに対し、後者では3人(5.9%)に認めた(16-35 copies/1.0E+06 cells)のみであった。これはVβ7の発現にEBウイルスが関与していることを示すデータであり、川崎病の一部においてEBウイルス感染がHERVの発現を誘導し、この内因性スーパー抗原がVβ7を誘導し、過剰な炎症反応を惹起している可能性を示唆する。

ヒト内因性レトロウイルス(HERV)がどのような疾患病態に影響を及ぼすのかを、川崎病(炎症性疾患)、急性白血病(悪性新生物)、HTLV感染(感染症)、そして慢性疲労症候群(非特異的慢性疾患)をモデルとして検討する。これらはいずれも病因や病態がよくわかっていない疾患であり、HERVがどのような関与するかを調べ、その理解を深めることが研究目的であるが、実際に研究に従事する予定であった大学院生が、一身上の都合で急に退学退職したため、当初予定していた研究計画は大幅に変更せざるを得なくなった。主要なテーマの一つであった「慢性疲労症候群」においては、(1)該当する患者がほとんど来院しなかったこと、(2)脚光を浴びていた「外来性レトロウイルスXMRVが慢性疲労症候群の原因」という発表が、「実験室内でのマウス由来レトロウイルスのcontaminationによる誤った結論」と判明し、研究の根幹が揺らいでしまった。平成23年度はreal-time PCRおよびreal-time RT-PCRのパイロット研究を行った。Real-time PCRに関してはヒトゲノム中のHERVプロウイルスDNAの検出定量を確認できたが、real-time RT-PCRに関してはHERV mRNAが発現している陽性コントロールが入手できないため、確認できていない。川崎病と急性白血病に関しては、患者登録と検体ストックに着手している。HTLVキャリアに関しては、共同研究機関との連携の協議中である。慢性疲労症候群に関しては、研究計画の根本的見直しを行っているところである。前述のように、研究を担当する予定だった大学院生が、一身上の都合で予期せず退学退職することになってしまったため、進捗が著しく遅れてしまった。急遽別の教員によって代行することになったが、本来の業務との兼ね合いで進捗の速度は思うようにならなかった。そこで、もう一人別の教員にも研究の一部を担当してもらうこととしたが、やはり本来の兼務の多忙さから思うようなスピードアップはできなかった。(理由)前述のように、研究を担当する予定だった大学院生が、一身上の都合で予期せず退学退職することになってしまったため、進捗が著しく遅れてしまった。川崎病に関しては、HERV mRNAの検出と定量を進め、その結果とVβ7発現度との相関を調べていく。その他の対象疾患に関しては、引き続き登録のステップを進め、Vβ7の発現とHERV mRNAの発現を調べて行く。(今後の推進方策)対象疾患患者の登録と検体採取保存に努めていく。検体からはDNAとRNAを抽出して、それぞれ1HERVプロウイルスDNAとHERV mRNAの検出と定量を進めて行く。それぞれの対象疾患の活動性とHERV mRNA発現レベルを比較解析し、病因病態における意義について考察する。(次年度の研究費の使用計画)研究費のほとんどは、RNAやDNAの抽出、およびreal-time PCR、real-time RT-PCRを実施するための消耗品費として支出する。その他には、研究打合せのための県内の出張、そして成果発表のための学会出張費にも充てる。
維管束幹細胞の発生運命制御機構の解明

本研究は維管束メリステムの組織構築機構を明らかにすることを目的に、維管束幹細胞の維持、維管束幹細胞の成立、維管束幹細胞からの木部細胞分化の3つの観点から解析した。その結果、維管束幹細胞維持を支配するTDIFペプチドの細胞内シグナル伝達系の全体像、2つのbHLH型転写因子のヘテロダイマーによる維管束幹細胞の分裂制御機構、木部分化開始時の細胞膜の非対称性を作り出す分子機構などを明らかにした。1)細胞内TDIFシグナル伝達の開始の解析TDIFシグナルがどのように細胞内に伝達されるかについて解析した。TDIFシグナルは細胞内キナーゼと通常はTDIF受容体であるTDRと結合しているのだが、TDIFシグナルにより、このキナーゼがTDRから解離することで、細胞シグナル伝達の開始が起こることが明らかとなった。このとき、TDRのリン酸化が必要であることも見いだされた。2)TDIFシグナルによるキナーゼ活性化の解析TDRから遊離することで、維管束幹細胞内にある細胞内キナーゼが活性化されるかどうかを明らかにするために、キナーゼにより活性化されるタンパク質を維管束幹細胞に人為的に発現させた。その結果、TDIFにより維管束幹細胞内でそのタンパク質が活性化されることが示された。また、tdr変異体ではその活性化が起こらないことから、この活性化はTDR依存的に起こることも示された。3)ブラシノステロイド合成阻害剤・ブラシノステロイドシグナル伝達阻害剤を用いた木部分化過程での遺伝子発現解析ブラシノステロイド合成阻害剤・ブラシノステロイドシグナル伝達阻害剤を、ヒャクニチソウ葉肉単細胞培養系、シロイヌナズナleaf disk培養系に与え、経時的にRNAを抽出して、DNAチップ解析を行った。その結果、ブラシノステロイドシグナルに応じて、多数の遺伝子の発現が変動すること、また木部分化に関連する遺伝子を多数誘導することが明らかとなった。本年度は以下の4つの課題について研究を行った。1)細胞内キナーゼBIN2のホモローグBIL1、BIL2の機能解析を行った。TDIFの受容体であるTDRのキナーゼドメインに、植物GSK3キナーゼメンバーのBIL1、BIL2、BIN2が結合するかどうかを酵母のtwo hybridization系およびFRETを用いて解析し、いずれも結合することを明らかにした。この解析の過程で、植物の他のGSK3メンバーが関与する可能性が示唆されたので、残りのすべてのメンバー、7種についても解析し、そのうち3つのGSK3メンバーが結合することを明らかにした。また、TDIFにより、BIL2、BIN2はTDRから遊離するのに対して、BIL1は結合したままであるという、反応の違いが明らかとなった。2)ブラシノステロイドシグナル伝達とTDIFシグナル伝達のクロストークを、すでに確立したシロイヌナズナlead disk系を用いて行った。分化系にブラシノライド、GSK3の阻害剤,TDIFを加えることにより木部分化の影響を調べた。その結果、ブラシノステロイドとTDIFシグナルはGSK3をそれぞれ、負および正に制御することにより木部分化を制御していることが示唆された。3)新規LRR-RLKの維管束分化に対する解析のために、すでに集めたLRR-RLKのT-DNA挿入変異体の維管束形成の異常を調査した。その結果、1つの突然変異体で木部分化に異常が見られた。この結果は、TDIF-TDRだけでなく複数のリガンドーLRR-RLK系が木部分化に関与していることを示した。4)すでに確立したシロイヌナズナ木部分化系を改変して篩部分化系の確立をめざした。このために、形態的な観察、網羅的な遺伝子解析を行った。しかし、篩部分化に関する十分な証拠は得られなかった。1) 10種類の植物GSK3のTDRとの結合および機能解析を行った。植物GSK3には、BIN2、BIL1、BIL2に加え、7種類のホモログが存在する。これらのTDRとの結合について酵母two hybrid系とFRETにより解析し、BIN2、BIL1、BIL2に加え、他の3種類が結合することを明らかにした。さらに、これら6重変異体を作成したところ、維管束幹細胞維持機能が著しく低下したこと、また、このうち6種類の活性を阻害するBIKININを用いても同様の結果が得られたことから、これら6種がいずれもTDR下流で働くことが明らかとなった。また、BIKININ存在下で葉切片を培養することで、木部分化と篩部が分化することを明らかにした。2) TDRによるBIN2の活性化機構を解析した。その結果、ブラシノステロイドによるBIN2リン酸化サイトと異なるサイトのリン酸化がTDRシグナルには重要であることが示唆された。3)ブラシノステロイドシグナル伝達とTDIFシグナル伝達のクロストークをBIKININ誘導木部細胞分化系を用いて解析した。ブラシノステロイドとTDIFを同時に加えて葉切片を培養したところ、その量比により維管束幹細胞と木部細胞の分化率が変わることが明らかとなった。4)GSK3下流の転写因子について、ブラシノステロイドシグナルの下流で働くBES1/BZR1ファミリーに注目して解析した。解析をBIKININ誘導木部細胞分化系を用いて行ったところ、機能欠損型BES1遺伝子を持つ葉切片では木部分化が阻害されることが分かり、BES1がGSK3下流の重要な転写因子であることが明らかとなった。