hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
力学的見地からの超伝導特性評価および改善

超伝導線材は、作製・使用中に機械的・電磁気学的応力場に置かれ、その結果、臨界温度・電流・磁場などの超伝導特性は劣化する。今後さらに厳しくなる力学的環境に対応できるよう、力学的見地からの高超伝導特性確保要件を把握することが必要である。本研究では、力学的見地からの高超伝導特性評価とその改善に関する基礎的研究を行った。主な結果は以下のように要約される。塑性変形能を持つ延性的なNb-Tiフィラメントが安定化銅に埋め込まれた複合超伝導線材では、静的引張応力下で線材単独ならネッキングして破断する歪を越えてもなお変形が続けられる。これは最初生じたネッキングの進行が抑制され、他の箇所でネッキングが生じ、それもまた抑制されるといったフィラメントと銅の力学的相互作用の結果である。その結果、脆いA15型化合物や酸化物超伝導線材では実現できない力学的安全性が確保される。ただし、電流値はフィラメントが均一変形する場合に比して20%程度低下する。一方、繰り返し応力下では、負荷応力レベルが高い場合は、フィラメントのネッキングは、静的応力下に比して、より進行し、マルチプルネッキング現象が生じる。その結果、超伝導電流を輸送するフィラメントの有効断面積が減少し、臨界電流は低下する。また、負荷応力レベルが低い場合は、銅に疲労クラックが形成され、このクラックが進展して臨界電流を低下させる。以上の結果および平行して行った応力計算から、安定化銅を熱伝導率をできるだけ低下させない分散強化がさらなるネッキング抑制に効果的であると提案される。
転写因子による造血制御機構の解析

12p13及び21q22転座型白血病の発症機構を解明することを目的に、転座標的遺伝子TEL及びRUNX1の機能と機能制御機構を解析するとともに、キメラ遺伝子の機能を明らかにする。(1)野生型TELの機能制御機構を翻訳後修飾の観点から解析する。(2)野生型TELの機能をノックアウト及びトランスジェニックES細胞を用いて、in vitro及びマウス個体で解析する。(3)野生型RUNX1の翻訳制御機構をmicroRNAレベルで解析する。(4)RUNX1/EVI1の標的遺伝子を同定する。RUNX1遺伝子は、造血発生や骨髄造血における幹細胞の維持に必須の役割を担う転写因子である。急性白血病や骨髄異形成症候群(MDS)においては、遺伝子座の欠失、染色体転座に伴うキメラ遺伝子の形成あるいは点突然変異によって、その機能が失活していることが知られている。本年度はMDS症例において、miRNAの異常発現がRUNX1蛋白の翻訳抑制を介してRUNX1の機能を失活させている可能性について検討した。解析の対象としたのはRUNX1遺伝子の3'非翻訳領域に結合する10種類のmiRNA (miR-9、miR-27a、miR-27b、miR-199a、miR-18a、miR-30a、miR-30b、miR-30c、miR-30d、miR-30e)である。MDS患者16例(RA4例, RAEB9例, RAEB-t2例, CMMoL1例)および正常人11例の骨髄検体よりsmall RNAを抽出し、Taqman法によりmiRNAの発現を定量した。検討した10種類のmiRNAの中でmiR-9のみに発現変化が観察され、MDS患者16症例中3例において発現が異常に亢進していた。このMDS3例の病型の内訳はRAEB2例、RA1例であった。次に、miR-9がRUNX1蛋白の翻訳を負に制御するかどうかをレポーター・アッセイにより検討した。RUNX1mRNAの3'非翻訳領域をルシフェラーゼ遺伝子の翻訳領域の下流に接続したレポーター・プラスミドを作製し、miR-9とともに293細胞にコトランスフェクションした。また、miR-9結合部位の欠失変異体レポーターも作製して同様の検討を行なった。その結果、miR-9の導入はmiR-9結合部位依存性にレポーターの活性を50%以下に低下させることが明らかになった。以上の結果より、miR-9の過剰発現がRUNX1蛋白の翻訳抑制を介して、MDSの発症や進展に関与している可能性が示唆された。RUNX1遺伝子の機能的失活は急性骨髄性白血病(AML)の重要な発症機構である。RUNX1蛋白の翻訳を阻害する可能性のあるmicroRNA(RUNX1関連miRNA : miR-27a, miR-27b, miR-9, miR-199a, miR-18a, miR-30a, miR-30b, miR-30c, miR-30d, miR-30e)の発現をTaqman法により定量するとともに、その臨床的意義を検討した。本研究は施設の倫理委員会で承認されており、検体供与者からは文書による同意を得た。予備実験として、急性リンパ性白血病及び混合性白血病を含む33例の急性白血病の骨髄検体について解析を行なった所、ほとんどのRUNX1関連miRNAは症例毎に発現レベルにばらつきはあるものの、正常及び急性白血病検体において発現が確認された。一方、miR-9は正常骨髄ではほとんど発現しておらず、急性白血病骨髄では3例に過剰発現が観察された。そこで、87例のAML検体でさらに解析した所、約2割の検体で過剰発現が観察された。正常人骨髄で見られる発現レベルをカットオフ値として、miR-9の発現の有無で2群に分類したところ、16例(約18%)が陽性、71例(約82%)が陰性と判定された。臨床データを照合した所、miR-9発現陽性AMLは陰性AMLに比して寛解率に差は認めなかったものの、全生存が統計学的有意差をもって不良であることが明らかになった。miR-9にはRUNX1以外の標的mRNAが存在する可能性があるが、その過剰発現は白血病発症のひとつの分子機構であると考えられた。RUNX1遺伝子の機能的失活は髄異形成症候群(MDS)の重要な発症機構である。RUNX1 mRNAに結合配列を有するmicroRNAの発現レベルをMDS検体を用いて解析した所、正常骨髄では発現していないMIR-9の発現が約1割の症例で亢進していることが明らかになった。

MIR-9の過剰発現がMDS病初期の病像である無効造血に果たす役割を明らかにするために、Green fluorescent protein(GFP)遺伝子の下流にMIR-9遺伝子を組み込んだ発現ベクター(pcDNA6. 2-GW/EmGFP-miR-9)をヒト白血病細胞株UT-7/GM細胞に導入してMIR-9安定発現株を樹立し、赤芽球への分化能の変化を解析した。エリスロポエチン存在下で3日間培養した後ベンチジン染色を用いてヘモグロビン合成能を評価した所、MIR-9発現細胞ではコントロール細胞に比較してベンチジン陽性率が有意に低下していた。また、培養4日目の細胞からmRNAを抽出して定量PCR解析を施行した所、β-グロビン遺伝子の発現レベルに関しては両者に有意な差は認めなかったものの、ヘム合成系の遺伝子であるALAS-Eの発現レベルは、コントロール細胞と比較してMIR-9安定発現株において有意に低下していた。最後に、培養7日目のFACS解析では、glycopholin Aの発現がMIR-9安定発現株において低い結果が得られた。以上より、MIR-9の過剰発現は赤芽球分化に対して抑制的に作用すると考えられ、このことを介してMDSの分子病態形成に関与している可能性が示唆された。今後、MIR-9の過剰発現により発現が低下する標的蛋白の同定が重要な課題である。
熱応力によるチタン酸ストロンチウム単結晶膜の強誘電性誘起とその発現機構の解明

歪みより強誘電性を示すチタン酸ストロンチウム(SrTiO_3)について、基板と薄膜の熱膨張係数のミスマッチ、すなわち熱応力を利用して、薄膜における強誘電性の発現とその機構解明を試みた。SrTiO_3の約2倍の熱膨張係数をもつフッ化カルシウムを基板として用いることで、約0.7%の面内圧縮歪みを有したSrTiO_3膜が成長した。面内圧縮歪みにより、強誘電相転移温度が上昇し、また、酸素8面体の微小回転を伴う構造相転移温度も上昇する事が明らかになった。近年、鉛やビスマスなどの有害元素を含まない環境調和型の強誘電体材料の研究が盛んに行われている。しかし、強誘電性をもたらす歪んだ格子構造を安定化する鉛やビスマスといった孤立電子対を持つイオンの代替には限りがある。一方で、基板上に成長した薄膜の場合には、基板の拘束によって薄膜を歪ませることができるため、チタン酸ストロンチウム(SrTiO_3)のような本来強誘電性を示さない材料においても強誘電性の発現が可能となり、環境調和型の強誘電体として使用できる可能性がある。本研究では薄膜における格子歪みの安定化手法として、基板と薄膜の熱応力、すなわち熱膨張のミスマッチの利用に注目し、SrTiO_3の約2倍の熱膨張係数をもつホタル石型フッ化物CaF_2を基板として用いることで、SrTiO_3薄膜の強誘電性の発現を目指した。本年度は、CaF_2基板上に中間層などの導入を行い、高品質なSrTiO_3薄膜の作製を目指した。その結果、SrTiO_3中間層を用いて、SrTiO_3薄膜/SrRuO_3電極層/SrTiO_3中間層/CaF_2基板という積層構造にすることで、高品質な単結晶SrTiO_3薄膜が成長する事が明らかになった。これは、SrTiO_3中間層の利用によりSrRuO_3電極層とCaF_2基板との界面整合性が向上したためと考えられる。得られたSrTiO_3薄膜のXRD Rocking Curveの最小の半価幅は0.5°であった。XRD逆格子空間マッピング測定により、得られた単結晶SrTiO_3薄膜は、50nm以上の膜厚でも約0.7%の面内圧縮歪みを有していることが明らかになった。この結果は、歪みの導入が、基板と膜の格子定数のミスマッチではなく熱膨張のミスマッチによることを示している。また得られた歪み量から、約100K以下で強誘電性が誘起されると見積もられた。今後、合成条件の更なる最適化を行い、詳細な特性評価を行う。有害元素を含まない環境調和型の強誘電体材料の研究が盛んに行われている。しかし、強誘電性をもたらす歪んだ格子構造を安定化する鉛のような孤立電子対を持つイオンの代替には限りがある。一方で、薄膜の場合には、基板の拘束によって格子を歪ませることができるため、チタン酸ストロンチウム(SrTiO_3)のような本来強誘電性を示さない材料においても強誘電性の発現が可能となることから、新たな格子歪みの安定化手法として期待できる。本研究では、主に基板と薄膜の熱応力、すなわち熱膨張係数のミスマッチの利用に注目し、SrTiO_3薄膜の強誘電性の発現とその機構解明を行った。最終年度は、CaF_2を始めとする各種基板上における薄膜合成条件の更なる最適化と、得られた膜の特性評価、他組成薄膜への応用を行った。得られた成果は以下の通りである。・CaF_2上に成長した膜の冷却速度の制御により、クラックの発生による歪み緩和を最小限に押さえた。・得られた薄膜の格子定数の温度依存性を明らかにした。その結果、-0.9%の歪み(100)SrTiO_3薄膜の強誘電相転移温度は約140Kと見積られ、理論予測と一致した。・酸素8面体の微小回転による構造相転移(Antiferrodistortive相転移)温度の歪み依存性を、シンクロトロンXRDおよびTEMを用いて明らかにした。観測された構造相転移温度は理論予測よりも大幅に高く(-0.9%の歪み薄膜では約360K)、強誘電特性へ与える影響はこれまでの予測と大きく異なる可能性が示唆された。・SrTiO_3の他に(Ba,Sr)TiO_3についても薄膜を作製し、歪みと強誘電相転移温度との関係を明らかにした。
乱流コンタミネーションに関する研究

本研究は境界層遷移に関する基礎研究であり,特に後退翼の前縁コンタミネーションと密接に関係した強い攪乱に対する境界層の非線形応答を実験的に調べている.またこれは,乱流コンタミネーション自身乱流の芽がまさに生まれる過程であることから乱流機構を理解する上でも重要な問題として捉えられる.本実験では,粘性効果の大きな低レイノルズ数の平板上境界層に注目し,1)平板前縁での渦の音響励起および,2)線形安定理論による臨界レイノルズ数以下の領域に開けられた小孔からの渦の励起,の二種類の撹乱励起方法により強いヘアピン渦撹乱を導入している.得られた知見を以下にまとめる。運動量厚さに基づくレイノルズ数が亜臨界の130150付近から(線形論による臨界レイノルズ数は200),初めに励起したヘアピン渦の流下と共にその背後(脚の部分)でヘアピン渦のリジェネレーションが始まり乱流遷移に導く.また,このような亜臨界遷移においては,スパン方向への乱流コンタミネーション(いわるラテラルコンタミネーション)が非常に弱い.すなわち,乱流域のスパン方向の拡がり角は,前縁からの距離に基づくレイノルズ数R_x=1×10^5以下では2度(半角の値)程度しかなく,高レイノルズ数での乱流斑点や乱流楔の拡がり角(約10度)に比べて遙かに小さい.レイノルズ数を少し増すと,拡がり角は急速に大きくなり,例えば,R_x=1.11.7×10^5では4度(半角の値),R_x=2.02.8×10^5では6.5度にまで増加する.また,生まれるヘアピン渦のスパン間隔は局所摩擦速度を用いた壁単位で100程度である.本研究は境界層遷移に関する基礎研究であり,特に後退翼の前縁コンタミネーションと密接に関係した強い攪乱に対する境界層の非線形応答を実験的に調べている.またこれは,乱流コンタミネーション自身乱流の芽がまさに生まれる過程であることから乱流機構を理解する上でも重要な問題として捉えられる.本実験では,粘性効果の大きな低レイノルズ数の平板上境界層に注目し,1)平板前縁での渦の音響励起および,2)線形安定理論による臨界レイノルズ数以下の領域に開けられた小孔からの渦の励起,の二種類の撹乱励起方法により強いヘアピン渦撹乱を導入している.得られた知見を以下にまとめる。運動量厚さに基づくレイノルズ数が亜臨界の130150付近から(線形論による臨界レイノルズ数は200),初めに励起したヘアピン渦の流下と共にその背後(脚の部分)でヘアピン渦のリジェネレーションが始まり乱流遷移に導く.また,このような亜臨界遷移においては,スパン方向への乱流コンタミネーション(いわるラテラルコンタミネーション)が非常に弱い.すなわち,乱流域のスパン方向の拡がり角は,前縁からの距離に基づくレイノルズ数R_x=1×10^5以下では2度(半角の値)程度しかなく,高レイノルズ数での乱流斑点や乱流楔の拡がり角(約10度)に比べて遙かに小さい.レイノルズ数を少し増すと,拡がり角は急速に大きくなり,例えば,R_x=1.11.7×10^5では4度(半角の値),R_x=2.02.8×10^5では6.5度にまで増加する.また,生まれるヘアピン渦のスパン間隔は局所摩擦速度を用いた壁単位で100程度である.本研究は境界層遷移についての基礎研究であり,特に乱流コンタミネーションは強い攪乱に対する境界層の非線形応答でありそれ自身乱流の芽がまさに生まれる過程であることから乱流機構を明らかにする上でも重要な問題として捉えられる。コンタミネーションの機構について普遍的な成果を得るためには基本的な流れと撹乱の組み合わせが重要であり,今年度は,粘性効果の大きな低レイノルズ数の平板上境界層に注目し,線形安定理論による臨界レイノイズ数以下の領域に開けられた小孔から強いヘアピン形状の渦を励起し,乱流構造が生まれる臨界条件やその過程の詳細を実験的に調べた。その結果,運動量厚さに基づくレイノイズ数が亜臨界の150付近から,初めに励起したヘアピン渦の流下と共にその背後(脚の部分)でヘアピン渦のリジェネレーションが始まり乱流遷移に導く様子や,また,このような亜臨界遷移においては,スパン方向への乱流コンタミネーション(いわゆるラテラルコンタミネーション)が非常に弱いことや,そのような狭い乱流領域内でも対数速度分布等の壁乱流構造の特性が観察される,などの興味ある結果が得られた。上記のような新たな知見が得られ,当初の目的がほぼ達成されつつある。成果は,乱流遷移に関するIUTAM(国際理論応用力学連合)シンポジウム(1994.9)および第26回流体力学講演会(1994.10)で発表された。

本研究は境界層遷移についての基礎研究であり,特に乱流コンタミネーションはそれ自身乱流の芽が生まれる過程であることから乱流機構を明らかにする上でも重要な問題として捉えられる.コンタミネーションの機構について普遍的な成果を得るためには基本的な流れと攪乱の組み合わせが重要であり,前年度から,粘性効果の大きな低レイノルズ数の平板上境界層に注目し,線形安定理論による臨界レイノルズ数以下の領域に開けられた小孔から強いヘアピン形状の渦を励起し,乱流構造が生まれる臨界条件やその過程を調べている.今年度もそれを継続し,低レイノルズ数でのラテラル乱流コンタミネーションの特徴と機構を実験的に詳細に調べた.その結果,初めに励起したヘアピン渦の流下と共にその背後(脚の部分)や横でヘアピン渦のリジェネレーションが始まり乱流構造が発達していく様子や,また,この低レイノルズ数の遷移過程においては,スパン方向への乱流コンタミネーション(いわゆるラテラルコンタミネーション)が非常に弱く,前縁からの距離に基づくレイノルズ数がRx=5×10^41.5×10^5の範囲では乱流域のスパン方向の拡がり角(半角)が22.5度しかなく,Rx=1.5×10^53×10^5になると5度程度に増し高レイノルズ数における乱流楔や乱流斑点の拡がり角(半角)の値1012度に急速に近づいていく,などの興味ある結果が得られた.
可視化データ認知におけるバイアスの発生機序及びバイアス除去のための学習法の確立

本研究は可視化データ認知におけるバイアスの発生機序の解明、及びバイアス除去のための学習法の確立を目指し、以下の3つのテーマについて実験研究を行うものである。(1)グラフ理解課題時の眼球運動測定を行い、視線パターンのダイナミクスを同定する。(2)高次データ変換法を用いた認知課題により、グラフ理解におけるノービスとエキスパートの認知モデルを明らかにする。(3)可視化データ認知におけるバイアス除去のための学習法を開発し、効果を検証する。初年度は当初計画通り(2)の高次データ変換法を用いた認知実験を行った。高次データ変換法とは3次元以上からなるデータに対して部分次元の関係を複数のグラフで呈示し、それらを統合することで高次元データの把握を求めるという新規な手法である。予備的実験として当初予定の実験内容(グラフ作成課題)を実施した結果、課題難易度が非常に高く、エキスパートの被験者にとっても課題遂行が困難であった。このため実験課題を一部変更し、部分的に情報が欠落したグラフを完成させる課題に変更した。課題変更の結果、ノービスの被験者であっても課題を遂行できる程度の難易度に調整することが可能であった。実験の結果、試行を重ねるにつれて課題遂行時間や正答率において向上が認められた。また呈示する部分グラフ次元の空間関係による効果も認められた。今後、学習進行に応じたバイアスの減少等の詳細な分析を行う予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
地理情報システムを活用した食文化研究の構築

本研究の目的は、地誌を資料として、食料・産物に関するGISを作成し、食文化研究へ活用しようとするものである。資料とした『防長風土注進案』は1840年代に編纂された長州藩の地誌である。長州藩は昔の行政区域であり現在の山口県である。『防長風土注進案』の重要性は19世紀の食料について、詳しく(ときには生産量も含めて)記載されていることである。結果は以下の通りで、(1)GISのための村落地図データを作成した。(2)農産物・採集品、魚介類・海藻類について食品リストを作成した。さらに(3)注進案GISを活用し、薬草などの分布の特徴を明らかにした。本研究は、今日多くの目的で利用されている地理情報システム(GIS)を食文化研究へ活用しようとするものである。資料として、天保期長州地方の地誌である「防長風土注進案」を使用してGISを作成し、それを活用し、江戸時代末から今日にいたる山口県の食生活の変遷とともに、日本における食生活の変遷を考察し、現在の食生活の課題と改善のための提言を行うことを目的としている。平成24年度は、「防長風土注進案GIS」化に向けてデータのチェックを行った。「防長風土注進案」(21巻別冊1冊)(昭和37年山口県文書館編集、山口県立山口図書館発行、昭和58年マツノ書店から覆刻)に記載された物産、産業に関する記載を、平成23年度にエクセル形式で入力した。入力したデータは膨大であり、産物名の記載、物産の項目、単位等について、「防長風土注進案」の刊本にあたり、修正作業を行った。また、宰判(地域)による記述の違いがある、宰判ごとにより呼び名が違う、同じ名前であって宰判で違う、その単位がまちまちであるなど、「防長風土注進案GIS」に使用できるデータに加工するためには、かなりの修正が必要である。データチェックはGISの完成度に大きく関わるため、重要な作業であり、平成24年度はその作業の途中である。GISのソフトは、ArcGIS(ESRI社)を使用する。「防長風土注進案」に記載された地域は、4支藩領を除いた地域で、山口県全域の3分の2にあたる。GIS化に向けてデータの準備を進めている。「防長風土注進案」に記載された、産物・食料をもとに、食品目録の作成することを予定しているので、記載された産物・食料に関する情報収集、資料収集を行った。資料として、天保期長州地方の地誌である「防長風土注進案」を使用しGISを作成し、それを活用し、江戸時代末から今日にいたる山口県の食生活の変遷とともに、日本における食生活の変遷を考察し、現在の食生活の課題と改善のための提言を行うことを目的としている。平成25年度は、前年度に引き続き「防長風土注進案」(21巻別冊1冊)(昭和37年山口県文書館編集、山口県立山口図書館発行、昭和58年マツノ書店から覆刻)に記載された物産、産業に関する記載をもとに、「防長風土注進案GIS」化の作業を行った。「防長風土注進案」を資料として入力した食料、産物のデータチェック、ならびに同一食品をひとつにまとめていく作業や、単位の扱いなど検討した。GISのソフトは、ArcGIS(ESRI社)を使用した。地図情報として、石川卓美編『山口県近世史要覧』に付録された「防長風土注進案」の地図の検討を行った。その結果、村境界のためには、新たに地図データを作成する必要性が明らかになったので、その作業に取りかかった。その一方で、村の地点の特定、入力を行い、村の分布図によるGISによる地図の作成を行った。「防長風土注進案GIS」化に関しての、データ処理、地図化、食料・産業に関して、研究打ち合わせをするとともに、「防長風土注進案」に記載された産物・食料に関する情報収集、資料収集を行った。「『明治十年全國農産表』記載の穀類に関するGIS分析」、「『防長風土注進案』の産物記載にみる食品目録ー農産物・採集品を中心にー」、「『防長風土注進案』に記載された薬草」を報告した。資料として、天保期長州地方の地誌である「防長風土注進案」を使用してGISを作成する。

それを活用し、江戸時代末から今日にいたる山口県の食生活の変遷とともに、日本における食生活の変遷を考察し、現在の食生活の課題と改善のための提言を行うことを目的としている。本年度は、「防長風土注進案」GISを作成するための基礎的作業を行った。「防長風土注進案」(21巻別冊1冊)(昭和37年山口県文書館編集、山口県立山口図書館発行、昭和58年にマツノ書店覆刻)のうち、入力の対象とする項目を検討し、<物産之事><産業之事>とした。産物の名称、単位その他の不統一であるが、できるだけ原典に忠実に、エクセル形式で入力することにした。GISのソフトは、ArcGIS(ESRI社)を使用することにした。「防長風土注進案」に記載された地域は、4支藩領を除く山口県全域の3分の2にあたる。村の記録は、合計すると326村程度である。地誌を利用したGISの前例がある総合地球環境学研究所の研究員らと入力方法等について研究打ち合わせを行った。村の位置データの入力は、以前ArcViewで作成したデータを活用しながら、作業を行っている。データ入力作業の一方で、「防長風土注進案」に記載された食料、その食品の調理や伝統食について、山口県内外で、資料収集と情報収集を行った。また食文化・食生活に関する文献を収集、図書を購入した。「防長風土注進案」に記載された食料について、食品目録のようなものを作る必要性があることがわかってきたので、食品目録の作成を検討している。本研究は、今日多くの目的で利用されている地理情報システム(GIS)を食文化研究へ活用しようとするものである。資料として、天保期長州地方の地誌である「防長風土注進案」を使用しGISを作成し、それを活用し、江戸時代末から今日にいたる山口県の食生活の変遷とともに、日本における食生活の変遷を考察し、現在の食生活の課題と改善のための提言を行うことを目的としている。「防長風土注進案」(21巻別冊1冊)(昭和35年から山口県文書館翻刻、山口県立山口図書館、昭和58年マツノ書店から復刻)は、史料的価値の高いことが知られているが、データ量が膨大であることからデータベース化はこれまで試みられていなかった。データベース化及びGIS化することで幅広く研究分野への貢献は大きい。「防長風土注進案」に記載された食料・産物について「注進案GIS」化を行った。GISのソフトはArcGIS(ESRI社)を使用した。「防長風土注進案」に記載された地域は4支藩領を除いた地域で、山口県全域の3分の2にあたる。「防長風土注進案」を資料として入力した食料、産物はデータ量が膨大で(約30,000行、品目はのべ4,000項目)、かつ旧漢字、作字も多い。平成25年度までに、データベース化、GIS化を進め、農産物・採集品について、地域による名称の違いなどの検討を加え、学名を付して目録を作成し報告するなど行っている。平成26年度は、GISを作成する上で天保期長州藩の村落地図データの作成および、魚介類・海藻類について食品目録を作成し報告した。また「注進案GIS」を活用した研究を紹介した。今後は、獣鳥類、虫類、草木類、産業類など順次検討を進めて報告していく予定である。その過程で「注進案GIS」の完成をめざし、一般への公開を検討していく。また「注進案GIS」を活用することで、環境、教育、地域振興等への貢献することを考えている。食物学(食文化・食生活)平成24年度当初の計画では、平成23年度に入力したデータチェックを実施し、「防長風土注進案GIS」の初歩段階の作成をめざした。平成24年度は「防長風土注進案GIS」のためのデータチェックを行っており、その作業の途中である。
建築仕上げ材の質感評価指標としての3次元反射指向特性の有効性に関する研究

建築を構成する材料の中で最も人に近い存在であり,特有のテクスチャーによって空間の印象に大きく影響すると考えられる建築仕上げ材の質感を取り上げ,今後の設計計画に役立てるための評価指標の確立を目的として,反射指向特性の検討を行った。質感を左右さる照明要因である照度と,テクスチャーの知覚に関連する指向性の強い照射光の照射角度について,被験者を用いた評価実験により考察したところ,以下のことが明らかとなった。光沢感,あたたかさ感,やわらかさ感は照度の上昇とともに評価が高くなる傾向が顕著にみられた。この傾向は,試料表面の凹凸の大小が関係し,凹凸の幅の小さいほうが照度の影響を受けやすい傾向があった。また,照射角度による質感の変化をみたところ,光沢感,あたたかさ感,やわらかさ感は照射角度が大きくなるにつれ評価が低くなるのに対し,粗さ感は照射角度が大きい場合に評価が高くなった。これらの傾向の大小は,表面のテクスチャーに依存しており,凹凸の幅によって異なった。これらの質感を客観的に表現する評価指標としての三次元反射指向特性を検討するため,測定装置を作成し,種々の角度で輝度を測定することにより検討を行った。従来,視環境計画に組み込む簡易な反射指向特性の表現は構築されていないことから,本研究は測定装置の精度と測定手法の確立もあわせて目的とした。測定の結果,内装材程度のテクスチャーを有する試料に対しては,入射角が大きい場合に反射特性に特徴が現れることが見出された。また,測定角について,正反射方向近傍の反射特性にテクスチャーの特徴が現れ,テクスチャーとの対応について大概を知ることができた。すなわち,質感評価指標としての三次元反射指向特性の有効性を確認できたと考える。また,測定については,現在は角度の変化を手動で行っているが,自動化することで精度・効率ともにより改善できると考えられる。住環境学と建築材料学の複合的な領域として,材料の物性から空間の快適性を予測する手法を確立することを最終目的とする。本研究は,既に予備的に行った基礎的条件における検討から得られた示唆をふまえ,建築仕上げ材の質感の評価指標としての3次元反射指向特性の有効性を検証するものである。既に行った予備的検討をもとに,本年度は,視覚による評価の手がかりである材料表面の明暗面積比の変化の割合が一定となるよう条件を設定するとともに,指向性の強い入射光における評価を求めた。照射部分の明るさや光の色温度によっても質感が異なる可能性があることから,15lx2000lxの範囲で照度および色温度を変化させ,照射角度を0°(法線方向)85°の範囲とした。その結果,あたたかさ・やわらかさの評価には色温度や材料表面の色の影響があるほか,照度の上昇とともに光沢・粗さの印象が高くなり,やわらかさは100lx程度以上では照度に関係なく評価がほぼ一定であることがわかった。また,照射角度が大きい場合に質感の印象の変化が大きく,45°程度以上で顕著であることが明らかとなった。これらの質感評価との対応関係を検討するため,評価実験と同一の条件を再現し,1.8×1.8×1.8mの暗室内で,輝度の測定を行っている(平成1213年度)。まず,視覚の解像度と対応する測定面積を求めるため,光源に付したマスクおよび輝度計位置によって測定面積直径を4mm35mmの範囲で変化させるほか,断面形状が半円(直径2mm30mm)である単純なテクスチャーの試料を石膏により作成し,適した測定面積の検討を行っている。ここでは光の入射方位・角度を一定とし,測定角を変化させることで基本的な傾向を捉え,質感評価との対応を検討した後,対象とする試料,入射・測定角を増やして,引き続き質感評価指標としての3次元反射指向特性の有効性を検証する。

すなわち,質感評価指標としての三次元反射指向特性の有効性を確認できたと考える。また,測定については,現在は角度の変化を手動で行っているが,自動化することで精度・効率ともにより改善できると考えられる。
河口地形管理に向けた河川下流域の土砂動態調査と予測技術の確立

河口域地形変化の現象は未だ明確にされていない点が多くあり,本研究では河川及び河口域地形の計測を高頻度に実施し,河口砂州地形の形成・発達と河川下流域の土砂動態を実証的に追究することを行った。そして,河口砂州地形の形成・発達と河川下流域の土砂動態の予測技術向上を目指し,簡易Lagrange型の掃流砂モデルを新たに提案し,実務向きの水深積分型流れ解析モデルへ導入し河川・河口域地形の予測モデルを構築し,実河川に適用し構築したモデルの検証を行った。本研究は,河川下流域の土砂動態と河口砂州地形の変動特性の関係性を明らかにするため,和歌山県南部を流下する富田川を対象河川とし,河川下流域および河口域について河床地形や粒度構成等の現地計測を行った。河口域において高頻度で詳細な地形計測を実施し,河口砂州地形の短期的な発達・消失と河道の土砂流下特性の関係性を実証的に追究した。RTK-GNSSを利用した歩行地形計測とGPS機能付き測深器を利用したゴムボートおよび観測船による水面下の地形測量により,海域・河口域および河川下流域の地形について途切れなく連続的な地形データを取得した。高頻度に現地計測することが短期的なスケールの現象を捉えるためには重要であるため,本研究を遂行するにあたって安価で低労力化された地形計測手法を選択し現地計測体制を初年度で構築している。河床粒度のデータについては一般的にどの河川においてもデータが乏しいため,対象領域についても河川上流域から河口域まで河床材料採取と粒度分布解析を実施し,対象流域の粒度分布構成についても調査を実施している。本年度は台風11号,18号が研究対象領域近傍を来襲し,台風来襲前後の現地計測結果から台風がもたらす河口砂州地形に与える影響について現地計測から現象を捉えることができた。同じ台風が起因の地形変化であっても,台風が流域にもたらす降雨状況,高波浪の継続時間,流量および高波浪ピーク時間と潮位の関係が,河口域の地形変化をもたらす重要な要素であることが明らかとなり,本年度の現地計測の分析結果から実証的に示すことができた。本研究では,河川下流域の土砂動態と河口砂州地形の変動特性の関係性を明らかにするため,和歌山県南部を流下する富田川を対象河川とし,河川下流域および河口域について河床地形や粒度構成等の現地計測を実施している。河口域において高頻度で詳細な地形計測を実施し,河口砂州地形の短期的な発達・消失と,河道の土砂流下特性の関係性を実証的に追究している。RTK-GNSSを利用した歩行地形計測とGPS機能付き測深器を利用したゴムボートおよび観測船による水面下の地形測量により,海域・河口域および河川下流域の地形について水面下と陸上域において途切れなく連続的な地形データを取得した。本年度は当初の計画通りに,初年度で環境を構築及び実施した河口域の現地計測を継続し,昨年度に引き続き台風来襲前後の現地計測結果から台風がもたらす河口砂州地形に与える影響について現地計測データの分析から現象を捉えることができた。また,本年度は現地計測に加えて河川,河口域の地形変化を予測するための数値解析モデルの構築に取り組んだ。地形変化モデリングの核となる流砂の計算手法に,従来のオイラー型解法ではなくラグランジュ型解法を導入した実河川適用型の地形変化モデルを構築した。砂粒群の移動過程を代表砂粒の移動で模擬する簡易ラグランジュ型解法であるため,オイラー型解法に比べて計算負荷が大きい。計算負荷は個別要素法等の対象領域の全砂粒を計算する手法よりは計算負荷が小さいが,実用化を考え並列計算手法の導入にも取り組み,新たな流砂計算手法の検証計算を本研究で計測した現地データを用いて実施した。平成26年度(初年度)では,安全で低労力のため高頻度に現地に出向くことが可能なRTK-GNSS測量とGPS機能付き測深器・ゴムボート等を利用した現地計測環境と実施体制を構築し,和歌山県富田川河口域の現地計測を実施することができた。そして,平成27年度は当初の計画通り,初年度の現地計測を継続し,河川下流域の土砂動態と河口砂州地形の変動特性を明らかにする貴重な現地データを蓄積することができた。加えて,河口域の地形変化を予測するための数値解析モデルの構築に取り組んでいる。地形変化モデリングの核となる掃流砂の計算手法に,従来のオイラー型解法ではなくラグランジュ型解法を導入した実河川適用型の地形変化モデルを構築し,砂粒群の移動・堆積の運搬過程のモデル化に新たな手法を提案することが出来た。ただ,計算負荷が従来のオイラー型解法に比べ大幅に増大したため,今後の解析モデルの統合化や実務現場での利用を見据え,並列計算手法の導入や計算手法の簡易化にも取り組み,現地データを用いた検証計算を実施しているため,当初計画には含まれない内容に多くの時間を割いている。本研究では,河川下流域の土砂動態と河口砂州地形の変動特性の関係性を明らかにするため,和歌山県南部を流下する富田川を対象河川とし,河川下流域および河口域について河床地形や粒度構成等の現地計測を行った。

RTK-GNSSを利用した歩行地形計測とGPS機能付き測深器を利用したゴムボートおよび観測船による水面下の地形測量により,海域・河口域および河川下流域の地形について水面下と陸上域において途切れなく連続的な地形データを取得することができた。高頻度に現地計測することが短期的なスケールの現象を捉えるためには重要であるため,本研究を遂行するにあたって安価で低労力化された地形計測手法を選択し現地計測体制を初年度で構築し,2年度目においても当初の計画通りに河口域の現地計測を継続し,台風来襲前後の現地計測結果から台風がもたらす河口砂州地形に与える影響について現地計測データの分析から現象を捉えることができた。また,現地計測に加えて河川及び河口域の地形変化を予測するための数値解析モデルの構築に取り組んだ。地形変化モデリングの核となる流砂の計算手法に,従来のオイラー型解法ではなくラグランジュ型解法を導入した実河川適用型の地形変化モデルを構築した。砂粒群の移動過程を代表砂粒の移動で模擬する新たな簡易ラグランジュ型解法を提案した。最終年度については,いくつかの現地計測の実施と,開発した地形変化モデル等の本研究の成果を国際会議等で発表し,さらには解析モデルの実用化を考え並列化計算手法を導入し,計測した現地データを用いて検証を進めることができた。河口域地形変化の現象は未だ明確にされていない点が多くあり,本研究では河川及び河口域地形の計測を高頻度に実施し,河口砂州地形の形成・発達と河川下流域の土砂動態を実証的に追究することを行った。そして,河口砂州地形の形成・発達と河川下流域の土砂動態の予測技術向上を目指し,簡易Lagrange型の掃流砂モデルを新たに提案し,実務向きの水深積分型流れ解析モデルへ導入し河川・河口域地形の予測モデルを構築し,実河川に適用し構築したモデルの検証を行った。平成26年度は,現地計測環境と安全で低労力の計測体制を確立することに重点を置き,高頻度に現地に出向き計測を実施した。RTK-GNSS測量とGPS機能付き測深器を利用したボートの計測環境を構築し,京都大学防災研究所技術室の多大なる支援により第一四半期から計測を開始することができた。当初の計画通り,A)河口砂州・河川下流域の地形測量,B)ゴムボートによる河床および海底地形測量,C)河口砂州・河川下流域の河床粒度分布調査の全ての項目を実施することができた。来年度以降も同様の計測を継続する計画であり,富田川において高頻度・高密度な現地計測を実施する。次年度は,これまでの現地計測で得られた貴重なデータを検証材料に用い,河川,河口および河口に接続する海域の地形変化を予測する河床変動モデルおよび海浜流・海浜変形モデルを統合化した解析モデルの開発に取り組む計画である。本研究のモデル開発の基本的なコンセプトは,河川下流域の土砂動態および上述した河口砂州の変化過程を河川域と海域の隔てなく解析することにあり,風と波の影響を考慮した海浜流と漂砂による河口砂州地形予測モデルに,河川の流れ・土砂移動とそれに伴う粒度分布変化を詳細に解析するモデルを導入することを計画している。水工学次年度は,平成26年度から開始した現地計測を引き続き実施し,河口地形の短期的な変化と河道の土砂流下特性の関係性を実証的に追究する。また,河川,河口および河口に接続する海域の地形変化を予測するために,河床変動モデルおよび海浜流・海浜変形モデルを統合化し,河川・海域関係なく土砂移動が解析できる数値モデルを開発に取り組む計画である。
高血糖下に出現する膵島外プロインスリン陽性細胞の起源と分化異常の解析

平成16年度に引き続きストレプトゾトシン(STZ)糖尿病マウス及びラットにおいて、多臓器内へ侵入する異常な骨髄由来プロインスリン陽性細胞の特徴と糖尿病性神経障害を代表とする糖尿病合併症の発現との関係について詳細な検討を行った。1、骨髄由来の異常プロインスリン陽性細胞と合併症臓器細胞との細胞融合の発見前年度の研究より、多臓器内に出現するプロインスリン陽性細胞は、高血糖下に骨髄で誘導され、他の臓器内へと侵入したものであること、さらに、強力な細胞障害因子であるTNFαを産生して組織障害に関与している可能性が考えられた。そこで、マウスインスリンプロモータにGFP遺伝子を接着し過剰発現させたMIP-GFPマウスをドナーとして、これより取り出した骨髄をレシピエントであるβ-ガラクトシダーゼ・トランスジェニック(β-gal)マウスに骨髄移植し、さらにSTZにて糖尿病を作成し、末梢神経における骨髄由来細胞の特徴を観察した。驚いたことに、プロインスリンを産生する神経細胞内にβ-galとGFPの両者、ならびにTNFαが観察され、この神経細胞は異常骨髄細胞との融合細胞であることが明らかとなった。2、細胞融合に伴う遺伝子発現異常ならびに合併症の誘導糖尿病性神経障害を持つマウスならびにラットを用いて、異常骨髄細胞と融合した神経細胞の特徴をin vitroならびにin vivoで解析した。この細胞は核内DNA量(ploidy)の増加、細胞内Ca^<2+>の代謝異常、易アポトーシスを示した。また、この融合神経細胞の出現頻度は、糖尿病の罹病期間ならびに神経障害の指標である神経伝導速度の異常の程度と平行して増加していた。この萌芽研究の成果より、異常な細胞融合現象は糖尿病合併症の発症に深く関与している可能性が明らかとなったことから、骨髄異常細胞の除去を目的とした新たな遺伝子治療研究を計画している。糖尿病モデル動物であるSTZマウス、STZラット、高脂肪食負荷マウスならびにob/obマウスでは、骨髄、肝臓、膵臓、脾臓、脂肪組織など、全身の多くの臓器内にプロインスリンを産生する細胞が出現する。そこで、βガラクトシダーゼ・トランスジェニックマウスの骨髄を用いた骨髄移植動物をSTZにて糖尿病にし、βガラクトシダーゼの発現を観察したところ、前述の臓器内細胞にβガラクトシダーゼを産生する細胞が見いだされ、この細胞からインスリンが産生されていた。さらに、インスリンプロモータにGFP遺伝子を接着し、これを過剰発現させたMIP-GFPトランスジェニックマウスをSTZにて糖尿病にした後、各臓器の観察を行ったところ、同様にGFPの発現を観察した。これらのことより、糖尿病では高血糖に反応して骨髄内でプロインスリンを産生する異常な細胞が特異的に誘導され、全身の特定の臓器内へと進入していることが明らかとなった。そこで、各臓器のプロインスリン産生細胞の微細構造を詳細に検討したところ、各臓器細胞に特徴的な形態を持つ細胞からプロインスリンが産生されていた。よって、プロインスリン産生細胞は骨髄由来の細胞が臓器内へと進入し臓器細胞に類似する細胞へと分化したものか、あるいは臓器細胞と細胞融合して生じた可能性があり、その役割も含めて詳細な検討を行っている。
四肢虚血リモートプレコンディショニングによる脳虚血耐性機序の解明

四肢虚血リモートプレコンディショニング(remote Limb ischemic preconditioning:RLIP)は短時間の四肢虚血を繰り返し施行することで離れた臓器の虚血耐性を誘導する.これまで主に心臓において有効性を示唆する多くの研究があるが,early phaseにおける脳での長期間の保護効果について検討した報告は少ない.今回,ラット一過性局所脳虚血モデルを用いて虚血後7日間にわたる下肢RLIPの神経保護効果について検討し,脳梗塞体積・神経学的スコアの有意な改善を認めた.RLIPは臨床応用の可能性が高い方法と考えられ,今後保護効果の機序について詳細な検討が必要である.Wistarラットでの中大脳動脈閉塞(MCAO: middle cerebral artery occlusion)2hr虚血モデルを確立し、脳梗塞体積や神経学的評価の検討においても安定した結果を得ることができるようになった。MCAO自体比較的ばらつきの大きなモデルであるが、本実験においてはシリコンコーティングしたナイロン糸を挿入して虚血とする際にレーザードップラー血流計を頭部に装着して脳血流をモニターすることで実際に血流が落ちていることを確認している。ただし一定の割合でナイロン糸を挿入しても血流が低下しない場合も認められ、ナイロン糸の迷入によるものかそのラットの個体の側副血行によるものか、あるいはprobeの当て方など他に原因があるのか判断の難しいところである。ただ低下しなかった場合はきちんと梗塞ができていない場合が多く、そのラットは除外して比較実験を行っていくのか現在検討中である。四肢虚血の方法に関してはなるべく侵襲の少ない方法かつ実際に臨床応用に即した形を考え、直接大腿動脈を遮断するのではなく、hard typeのvascular occluderを使用して体表部から虚血を行う、いわゆるターニケットによる血流遮断の方法とした。きちんと虚血となっているかどうかは閉塞した下肢に動物用の経皮的酸素飽和度プローベを装着し、脈波が消失することで確認した。プレコンディショニングの条件としてはこれまでの報告やパイロットスタディから2hr虚血前に右大腿部をターニケットで5分遮断+5分再灌流を5回施行することとした。H26年度はMCAOのみを施行した群と四肢虚血リモートプレコンディショニング+MCAO群に分けて本格的に比較対象実験を開始する予定である。四肢虚血リモートプレコンディショニング(remote Limb ischemic preconditioning:RLIP)は短時間の四肢虚血を繰り返し施行することで離れた臓器の虚血耐性を誘導する.これまで主に心臓において有効性を示唆する多くの研究があるが,early phaseにおける脳での長期間の保護効果について検討した報告は少ない.今回,ラット一過性局所脳虚血モデルを用いて虚血後7日間にわたる下肢RLIPの神経保護効果について検討し,脳梗塞体積・神経学的スコアの有意な改善を認めた.RLIPは臨床応用の可能性が高い方法と考えられ,今後保護効果の機序について詳細な検討が必要である.Wistarラットでの中大脳動脈閉塞(MCAO: middle cerebral artery occlusion)虚血モデルの確立を当面の目標として研究を行ってきた。今回の研究では前脳虚血モデルではなく、局所脳虚血モデルであるMCAOを用いて当面評価していくこととした。脳組織標本レベル、個体の麻痺スコアなどから評価しているがまだまだ個体間での虚血の程度のばらつきが大きいため、改善点を検討中である。虚血中の体温管理、血圧管理、血液中酸素分圧・二酸化炭素分圧、血糖調節などを厳密に行うことでかなり改善が得られてきている。MCAOの虚血条件としては2hr虚血、それから虚血後1週間、2週間後の脳梗塞体積、神経学的評価を行っていくことを決めた。もう少し短い期間で評価しているものも多いが、今回は虚血後比較的長期にわたっての影響を検討していきたい。MCAO虚血モデルの確立に時間を要しているが、もともとばらつきの大きなモデルであり、ここで安定した虚血が行えないとその後の四肢虚血リモートプレコンディショニングの介入実験の結果にも大きな影響を与えるため、ある程度時間をかけて慎重に行っていかざるを得ない。この虚血手技ではラットが死亡することが非常に少なく、虚血の程度としては軽度なのかもしれないが、虚血後の個体評価が詳細に行えるため非常に有用なモデルであるとの感触を得ている。H24年度はMCAO虚血モデルの確立に多くの費用・時間を費やす形となった。四肢虚血リモートプレコンディショニング(remote preconditioning:RPC)は短時間の四肢虚血を繰り返し施行することで離れた臓器の虚血耐性を誘導する。これまで主に心臓において有効性を示唆する多くの基礎・臨床研究があるが、脳・脊髄などの中枢神経系では報告は少ない。プレコンディショニング反応は数時間持続するearly phaseと開始は遅いが長期間、2-3日間持続するdelayed phaseに分かれこの2つのphaseは異なるメカニズムによって保護効果を発揮すると考えられており、early phaseではイオンチャンネルの透過性や局所ホルモン、アデノシンやNO、ブラジキニンなどの放出を伴うタンパク質の翻訳後修飾に影響し、delayed phaseは血管内皮状態、止血、免疫反応や細胞のエネルギー代謝などを含む遺伝子発現やタンパク質新生が関与するとされている。early phaseでは保護効果が小さく効果を認めても一時的で、その長期間の効果は明らかでない。今回ラットの一過性脳局所モデル(middle cerebral artery occlusion:MCAO)モデルを用いて虚血後7日間にわたる下肢RPCのearly phaseにおける神経保護効果について神経学的・組織学的に検討した。

下肢虚血はターニケットによる10分間の虚血・5分間の再潅流のサイクルを3回施行し、1時間後に2時間のMCAOを行った。虚血後1、3、7日目の神経学的評価と虚血7日目に潅流固定し脳梗塞体積を算出した。RPC群では虚血のみのコントロール群と比較して有意に脳梗塞体積の減少と神経学的スコアの改善を認めた。この効果は虚血後7日間まで持続した。保護効果はプレコンディショニング虚血の時間・回数、その後の虚血までの時間間隔によって大きく変わりうることが示唆された。詳細な機序の解明までは至らず、今後の検討課題であるが、ターニケットを用いた下肢虚血RPCによる有意な神経保護効果が今回の研究で認められた。麻酔MCAO虚血モデルは確立することができたが、まだ本格的な比較対象実験は行えておらず、当初考えていたその機序の解明につながる部分までの検討に至っていない。ただモデルとプレコンディショニングの条件付けはできているので、今後解析はスムーズに施行できると考えている。虚血モデルの確立がまだできていないため、四肢虚血リモートプレコンディショニングの最適条件(圧、時間、回数など)の条件付けの検討が進んでいない。またその機序についての解明にも至っていない。当初考えていたよりも四肢虚血によるリモートプレコンディショニングは比較的神経保護効果が弱い可能性が考えられた。動物実験では使用する吸入麻酔薬などによる神経保護効果も無視できないため、ナイロン糸を挿入して虚血とした後は閉創して一旦ラットを覚醒・抜管して2hr後に再度全身麻酔をかけてナイロン糸を抜去するいわゆるawakeによる虚血を行っている。虚血耐性にはプレコンディショニングの負荷から数時間以内に生じる早期プレコンディショニングと24時間以降に生じるdelayedプレコンディショニングという概念がある。近年ではその他にもperconditioningやpostconditioningも報告されているが、これまで早期プレコンディショニングでの報告は少ない。リモートプレコンディショニングは効果としては早期に発現する可能性が高いため、本研究では早期プレコンディショニングに焦点を当てて神経保護効果、その持続期間などを検討していく予定である。安定したMCAO虚血手技の確立を早急に目指していく。四肢虚血リモートプレコンディショニングは脳・中枢神経系での報告が少ないのでその条件付けについては心臓など他臓器の結果も参考にする。必要実験器具の購入が当初の予想より低価格となったため、また今年度は学会参加などに伴う旅費や人件費・謝金などが発生しなかったことが理由として挙げられる。次年度使用額は370,738円である。実験を実施するための実験試薬やラットの購入・飼育費、学会参加や発表の経費として使用する予定である。
イネの吸水能力に関わる遺伝子座とその機能の解明

多収性インド型水稲品種ハバタキは標準的な日本の品種であるササニシキ、コシヒカリに比較して、吸水能力を表す水伝導度と葉の窒素含量が高いこととによって、葉の光合成速度を一日を通じて高く維持すること、そしてハバタキの高い水伝導度は根表面積が大きくなることによることを明らかにした。ついで、ササニシキあるいはコシヒカリにハバタキの染色体断片を置換した遺伝解析集団を用いて、ハバタキの水伝導度を高めることに関わる遺伝子座を第4染色体長腕側の165-Kb、および第8染色体短腕側の789-Kbの領域に推定した。そして、第4染色体の当該領域は根の量を増加させる機能を持つことを明らかにした。本年度は、まず、吸水能力を簡易に量的に評価する方法を確立し、次いで、吸水能力の高いハバタキの染色体断片をササニシキの染色体に置換した染色体断片置換系統(CSSL)から吸水能力の高い系統を選び、この系統の特徴を明らかにした。1.簡易吸水能力評価法の確立:茎基部からの出液速度および木部液と土壌液の浸透ポテンシャルとから、浸透的吸水過程における根の水の通導抵抗を算出できる。この方法で求めた水の通導抵抗と従来の蒸散速度と葉の水ポテンシャルから求めた受動的吸水過程における水の通導抵抗とを、品種、生育段階を変えて比較した。その結果、両者の間には密接な直線的関係があることが分かった。さらに、浸透的吸水過程における水の通導抵抗は、従来の受動的吸水過程における水の通導抵抗に比較して、測定の労力が数分の一で済むことが併せて分かった。以上の結果から、浸透的吸水過程における水の通導抵抗を求めることによって、従来受動的吸水過程における水の通導抵抗で評価していたイネの吸水能力を簡易に評価でき、この浸透的吸水過程における根の水の通導抵抗を求める方法は吸水能力の量的形質遺伝子座(QTL)解析に有効に使えることが分かった。2.吸水能力を高くすることに関わる遺伝子座の推定:ササニシキとハバタキのCSSLの吸水能力を、浸透的吸水過程における水の通導抵抗と受動的吸水過程における水の通導抵抗を組み合わせて、評価した。その結果、第3、4、8染色体に吸水能力を高めることにかかわる染色体領域のあることが推定された。そして、第4、8染色体に推定された染色体領域は、根の量を増加させることに関わっていることが併せて推察された。吸水能力の高い多収性インド型水稲品種ハバタキ、日本型標準品種ササニシキとコシヒカリ、およびこれらから作出された量的形質遺伝子座(QTL)解析用実験系統群を用い、以下の成果を得た。1.吸水、水輸送能力を高めることに関わる染色体領域の絞り込みコシヒカリとハバタキの染色体断片置換系統(CSSL)を作出して検討した結果、第4染色体の長腕側の2.13Mbpの区間と第8染色体の短腕側の1.45Mbpの区間に、水の通導抵抗を小さくすることに関わる染色体領域があることが分かった。2.根の吸水能力が葉の最大光合成速度能力に及ぼす影響の解析水の通導抵抗が小さく、吸水、水輸送能力の高いハバタキは、蒸散の盛んな日中の光合成速度だけでなく、蒸散の少ない朝の最大光合成速度も高い。ハバタキの最大光合成速度の高い要因を検討した結果、以下のことが明らかとなった。(1)ハバタキはササニシキに比較して、窒素施用量を等しくても葉の窒素含量が高くなることによって最大光合成速度が大きくなる。(2)ハバタキはササニシキに比較して、葉の窒素含量が等しくても気孔伝導度が大きいことによって最大光合成速度が大きくなる。(3)光合成速度測定中に葉の基部を切断すると、ササニシキの光合成速度はイワノフ効果によって大きく増加してハバタキの光合成速度とほぼ等しくなることから、ハバタキの気孔伝導度が大きいのは、水の通導抵抗が小さいことによっていることが推察された。1.光合成速度、吸水、水輸送能力を高めることに関わる遺伝子座の絞り込み前年度までの結果に基づいて、光合成速度、吸水、水輸送能力を高める第4染色体と第8染色体の領域をさらに絞り込むためのコシヒカリと多収性インド型品種ハバタキの染色体断片置換系統(CSSL)を作出し、圃場に展開して、それぞれの系統の光合成速度、気孔伝導度、水の通導抵抗を比較した。その結果、水の通導抵抗を高める領域を、第4染色体では165kbpに、第8染色体では789kbpに絞り込めた。第4染色体におけるこの領域は水の通導抵抗を小さくして気孔伝導度を大きくするとともに葉身窒素含量を高めることによって、そして、第8染色体は主として水の通導抵抗を小さくして気孔伝導度を高めることによって、光合成速度を高めていることが分かった。

2.吸水、水輸送能力を高めることに関わる遺伝子座の機能吸水、水輸送能力を高めることに関わる遺伝子座の機能を検討するため、ササニシキとハバタキのCSSLから第4染色体に吸水、水輸送能力を高めることに関わる遺伝子座をもつ系統を選んで検討した。その結果、第4染色体の当該領域は、ハバタキと同様に、根の表面積当たりの吸水能力を大きくすることではなく、根の表面積を大きくすることによって吸水能力を大きくしていることが分かった。3.本研究によってイネの光合成速度に大きく影響する根の吸水能力を高めることに関わるDNAマーカーを明らかにできた。今後はこのDNAマーカーを用いて、準同質遺伝子系統を作出し、吸水能力の高いイネを育成するとともに、吸水能力を支配する遺伝子の単離に向けて研究を展開したい。