hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物の生殖過程を通じた遺伝子発現プロファイリング

生殖過程全体におけるイネ全遺伝子の発現解析を行い、発達ステージおよび組織特異的な発現パターンを示す遺伝子を多数見出した。これらの遺伝子は、イネの生殖細胞(花粉・卵)の発達過程や受粉・受精過程、および胚発生初期において重要な機能を担っているものと考えられる。また微小組織中の特定の細胞群を取り出し、その中での遺伝子発現を定量する手法を確立した。この手法を用いてイネの発達中の花粉および卵における遺伝子発現パターンを明らかにした。(1)「植物ゲノム障壁」の支援班における研究サポートは、主に生殖の全過程についてマイクロアレイを用いて遺伝子発現のプロファイルを取得し、遺伝子発現の全体像を基盤情報として整備して速やかに個々の班員の研究に役立てることである。(2)同時に、班員個別の計画および公募研究をマイクロアレイ実施面でサポートし、遺伝子発現情報の速やかな利用を促すことにより、効率的かつ速やかな研究展開を推進することを目的とする。[研究目的]「ゲノム障壁」の支援班における研究サポートは、主に生殖の全過程についてマイクロアレイを用いて遺伝子発現のプロファイルをとり、遺伝子発現の全体像を基盤情報として整備すると同時に、速やかに個々の班員の研究に役立てることである。生殖の各ステップを時間軸で細かに区切ることが可能なイネのマイクロアレイを用いて解析を進める。平行して、微少組織から特定ステージの細胞群をマイクロダイセクションにより切り取ったサンプルによる発現解析も行う。班員はこの結果を速やかに利用し、候補遺伝子の絞り込み、シグナル経路上の関連遺伝子の抽出などを行う。このように支援班は、生殖過程を通じての遺伝子発現の全体像を捉え基盤的情報整備を行うと同時に、個別の計画および公募研究をマイクロアレイ実施面でサポートし、遺伝子発現情報の速やかな利用を促す。[研究成果]Affymetrix社並びにAgilent社のマイクロアレイについて試験的なハイブリダイゼーション実験と結果の解析を行った。マイクロアレイのデータの正規化方法を検討した結果、業者が奨めるquantile normalization法よりもglobal scalingが妥当との結論を得た。生殖ステージは、穎花または葯で10ステージ12組織、受粉から受精までの柱頭および子房で5ステージ7組織、受精から胚乳分化発生期までで5ステージ10組織に分類した。各組織からアレイ3回分のサンプルを収集し、現在までにAffymetrix社のアレイを用いて全組織について2回のハイブリダイゼーション実験を行った。また班員からの要望が3件あり、異なる系統、組織間での遺伝子発現パターンの比較実験を行った。そのうちの1件ではαアミラーゼ遺伝子が高発現していることが確認され、胚乳が早期に消費される表現型と一致する結果であった。「植物ゲノム障壁」の支援班における研究サポートは、(1)生殖の全過程について、マイクロアレイによる遺伝子発現プロファイルを作成し、遺伝子発現の全体像を基盤情報として整備する(2)これらの情報解析をサポートするツールを提供して速やかに個々の班員の研究に役立てること、(3)個別課題のマイクロアレイ実験をサポートすること、である。この目的に沿って、今年度は以下の成果を得た。十分な解析情報を得てきわめて有用なデータ共有利用システムが作ることができ、班員個別研究のサポートも効率よく行う事ができた。1、イネ生殖ステージの発現プロフィール解析イネ生殖ステージは、穎花または葯で10ステージ12組織、受粉から受精までの柱頭および子房で5ステージ7組織、受精から胚乳分化発生期までの5ステージ10組織からサンプルを収集し、Affymetrix社のアレイを用いて全組織についてのハイブリダイゼーション実験と発現データの取得が終了した。また減数分裂期から成熟花粉形成までの葯サンプルを、レーザーマイクロダイセクションにより花粉母細胞とタペート組織に切り分け、ステージ毎のRNAでアレイ実験を実施した。2、イネ生殖ステージの発現情報の効率的解析システムの構築これらのデータは、公募課題により構築されたデータベース"Oryza Express"より班内公開を開始し、全遺伝子の発現検索が可能となった。このシステムを用いて、個々の班員の研究も加速している。3、イネ、アラビドプシス、オオムギのアレイ解析実験のサポート班員からの要望を受け、7課題の総計44アレイ実験を実施し、データを返送した。今後の予定としては、生殖ステージにおける5万の遺伝子の発現変動(パターンおよび発現量)を種々の方法で解析し論文にまとめると同時に、個々のステージにおいての特徴的発現遺伝子の機能解析についても、発生プログラムとの関連づけを目指して解析を進める予定である。イネ生殖ステージの発現プロファイル解析昨年度までに取得したイネ生殖ステージの発現データを用いて組織及びステージ特異的発現遺伝子の探索を行い、計3200個余の遺伝子が生殖ステージ特異的に発現することを見出した。このうち2600個は葯特異的であり、さらにその約6割(1507個)が花粉成熟期で特異的に発現していた。またこれまでに発現が確認されていなかった予想遺伝子のうち5000個以上について生殖ステージにおける発現を新たに検出した。

特に本研究で初めて詳細な発現遺伝子解析を行った生殖細胞形成減数分裂開始期において特異的に発現する遺伝子群には予想遺伝子が多く含まれ、この時期には未同定のシステムが機能していることが示唆された。なお組織及びステージ特異的発現遺伝子は生殖ステージのマーカー遺伝子としても利用でき、以後の研究において有用である。この他、共発現する遺伝子群の上流領域に存在するシス配列の探索を行い、複数の候補配列を得ている。レーザーマイクロダイセクションによって単離した花粉母細胞とタペート組織それぞれの遺伝子発現解析においては、発現パターンの分類とオントロジー分析を行った。葯全体または成熟花粉を用いて遺伝子発現解析を行った研究はこれまでに報告があるが、花粉母細胞とタペート組織を分離して遺伝子発現解析を行った研究はこれが初めてである。本研究により、タペート組織特異的に発現する遺伝子は期待したよりもはるかに少ないことが明らかとなった。イネ、アラビドプシス、ペチュニアのアレイ解析実験のサポート研究班員からの要望を受け、11課題の総計92アレイ実験を実施し、データを提供した。また、生殖過程に変異を持つ突然変異と野生型との発現比較、系統間の発現比較なども進行中である。イネ生殖ステージの発現プロファイル解析昨年度までに解析したイネ生殖ステージの発現データについて、論文を投稿中である。発現データからは、花粉母細胞減数分裂期の葯において特異的な発現が認められるサイクリン遺伝子群や、授粉・受精過程に関与する可能性のある種々の遺伝子群が見出されつつある。またこの発現データを用いた共発現遺伝子データベースが班員の手により作成され、班内で公開中である。平成22年3月に国外の研究グループからイネ生活環全体をカバーする遺伝子発現プロファイルの報告が為されたが、生殖ステージについての詳細な報告は未だ存在せず、我々の研究成果はイネ生殖ステージの研究において重要な手掛かりを数多く提供できると期待される。レーザーマイクロダイセクションによって単離した子房発達過程の遺伝子発現解析においては、発現パターンの分類とオントロジー分析を行った。葯発達過程及び体細胞組織でのプロファイルと比較すると、子房特異的に発現する遺伝子は葯発達過程よりもはるかに少ないことが明らかとなった。現在は中央細胞および反足細胞の遺伝子発現解析実験が進行中である。イネ、アラビドプシスのアレイ解析実験のサポート班員からの要望を受け、これまでに7課題の総計94検体についてアレイ実験を実施し、データを提供した。さらに生殖過程に変異を持つ突然変異と野生型との時系列発現比較、系統間の発現比較など3課題の実験が現時点で計画されている。昨年度までに実施したアレイ実験については複数の共同研究者が論文発表の準備を進めており、論文発表にあたってアレイデータの公共データベースへの登録支援を随時行っている。イネ生殖ステージのプロファイル解析一昨年度までに解析したイネ生殖ステージの発現データについて、論文を発表した。
小児期発症の気管支喘息における小胞体ストレス関連分子ORMDL3の機能解析

これまでに複数のゲノムワイド関連解析において、小児期発症の気管支喘息と強い相関を持つ領域として第17染色体q12-21が同定されており、疾患感受性遺伝子の有力な候補としてORMDL3分子に注目が集まっているが、その作用機序はいまだに明らかになっていない。私たちはこれまでにヒト下気道上皮細胞を用いた検討によってORMDL3分子はウイルス感染時に小胞体ストレスを介して気道炎症を増悪させる機序を解明してきた。最終年度ではこれまでにin vitroの解析によって得られた結果を、初年度にCRISPR-Cas9システムを用いて樹立したormdl3ノックアウトマウスを用いて、in vivoでの解析を行った。具体的にはdsRNA吸入の気道ウイルス感染モデルにおける肺胞洗浄液・肺組織におけるサイトカイン・ケモカインの発現レベル変化についての解析に加えて、小胞体ストレス応答系路についての解析も行った。昨年度に難航したヒト末梢血T細胞における検討については、代替手段として考慮していたヒトT細胞リンパ腫の細胞株HUT-78を使用することとした。この細胞株ではORMDL3の発現レベルがヒト末梢血より分離したT細胞よりは高かったが、ORMDL3ノックダウン操作によるパーフォリンやグランザイム、Fasリガンド等の細胞障害性分子についての発現変化は残念ながら認められなかった。上記の結果を得て、本研究についてはまず気道のウイルス感染モデルにおけるORMDL3分子の機能についての論文報告作成を開始したところである。これまでに複数のゲノムワイド関連解析で小児期発症の気管支喘息に強い相関をもつ領域として第17番染色体12-21が同定され、疾患感受性遺伝子としてORMDL3分子に注目が集まっているが、小児の気道特異的に作用する機序は未だに明らかでない。本研究では、小胞体ストレス応答関連分子として同定されたORMDL3分子について、小児期に頻発するウイルス感染時におけるアレルギー性炎症に対する影響を様々な角度で検討し、気管支喘息発症のメカニズムの一端を解明することを目的としてする。初年度はヒト小気道上皮細胞(SAEC)を用いたin vitroの実験系を用いて、培養系にdsRNAを添加したウイルス感染モデルにおける小胞体ストレスの一系路の関与を検討・確認した。また、同じモデルにおいて、既に予備検討で確認した小胞体ストレスを軽減するケミカルシャペロンによるサイトカイン産生の抑制効果を他の薬剤を添加した系でも同様に認め、小胞体ストレスの作用をウイルス感染時におけるアレルギー性炎症促進作用が示唆された。また上記のin vitroの検討をin vivoでも実施すべく、研究の開始時点では市場で入手可能なノックアウトマウスが存在しなかったため、ormdl3ノックアウトマウスの作製を行った。その際は従来より効率的な手法としてCRISPR-Cas9システムを用いて得られた変異マウスを掛け合わせ、その後の継代により、ormdl3変異ホモマウスを作成した。樹立されたormdl3ノックアウトマウスにおける気道炎症の評価等により、生体内での機能についても解析を進めていくことが可能となった。ORMDL3のin vitroにおける機能解析として、ヒト下気道上皮細胞(SAEC)における培養系にdsRNAを添加したウイルス感染モデルにおいて、小胞体ストレスの一系路にある遺伝子の発現増強を検討・確認できた。また、同じモデルにおいて既に予備検討で確認した小胞体ストレスを軽減するケミカルシャペロンによるサイトカイン産生の抑制効果を他の薬剤を添加した系でも同様に認め、小胞体ストレスの作用をウイルス感染時におけるアレルギー性炎症促進作用が示唆された。一方、in vinoでの検討を目的としたormdl3ノックアウトマウスの作製については、CRISPR-Cas9システムを用いて、118塩基の挿入または欠失を持つ11匹の変異マウスを得た。このうちフレームシフトによりアミノ酸配列が変化していると考えられる4塩基欠失マウスについて、ormdl3以外の遺伝子が変異していないか確認を行ったところも問題がなかったため、4塩基欠失マウス同士の掛け合わせ・継代によりhomoマウスを作製した。尚、このhomoマウスは、同腹から継代した野生型と比較し、4週齢での体重や表現型には差は見られなかった。これまでに複数のゲノムワイド関連解析において、小児期発症の気管支喘息と強い相関を持つ領域として第17染色体q12-21が同定されており、疾患感受性遺伝子の有力な候補としてORMDL3分子に注目が集まっているが、その作用機序はいまだに明らかとなっていない。研究初年度に、ヒト下気道上皮細胞を用いた検討においてORMDL3はウイルス感染時に小胞体ストレスを介して気道炎症を増悪させる機序が示唆されており、まず今年度は複数ある小胞体ストレス応答系路のうち、どの系路の作用が重要であるかを検索した。次に当初から2年次に予定していたヒト末梢血T細胞における検討を開始したが、予想していたORMDL3分子の発現レベルより実際の発現レベルがかなり低値であることが判明し、遺伝子ノックダウンの効率も芳しくない状況であったため、別の方法での検討を開始した(後述)。また、前年度までにCRISPR-Cas9システムを用いて樹立したormdl3ノックアウトマウスを用いて、ウイルス感染時におけるormdl3分子機能の解析を開始した。具体的にはdsRNA吸入の気道ウイルス感染モデルにおける肺胞洗浄液、肺組織におけるサイトカイン・ケモカインの発現レベルを検討し、ワイルドタイプとの差を解析している。現在までのところ、吸入するdsRNA濃度によって遊走細胞やサイトカイン・ケモカインの誘導に差を認めており、小児期のウイルス感染モデルとして最適な濃度での実験で再現性を確認しているところである。

前述したように、ヒト末梢血T細胞におけるORMDL3の機能について検討を開始したが、既報より予想していた発現レベルより実際の発現レベルがかなり低値であることが判明した。またヒト下気道上皮細胞時に使用した手法での遺伝子ノックダウンの効率も芳しくない状況であったため、当初から代替手段として考慮していたヒトのリンパ腫細胞株を使用することとした。具体的には遺伝子発現データベースを用いてORMDL3遺伝子発現レベルが高く、細胞障害性分子の発現が認められるT細胞リンパ腫の細胞株HUT-78を用いることとしたところ、経過中に保有する細胞株へのマイコプラズマ感染が発覚したため、再度購入して実験を再開したところである。またormdl3ノックアウトマウスでの検討については、系統の繁殖・維持中にトラブルが生じて個体数が減少したため、現在立て直しを図っており、今後の実験に備えている状況である。これまでに複数のゲノムワイド関連解析において、小児期発症の気管支喘息と強い相関を持つ領域として第17染色体q12-21が同定されており、疾患感受性遺伝子の有力な候補としてORMDL3分子に注目が集まっているが、その作用機序はいまだに明らかになっていない。私たちはこれまでにヒト下気道上皮細胞を用いた検討によってORMDL3分子はウイルス感染時に小胞体ストレスを介して気道炎症を増悪させる機序を解明してきた。最終年度ではこれまでにin vitroの解析によって得られた結果を、初年度にCRISPR-Cas9システムを用いて樹立したormdl3ノックアウトマウスを用いて、in vivoでの解析を行った。具体的にはdsRNA吸入の気道ウイルス感染モデルにおける肺胞洗浄液・肺組織におけるサイトカイン・ケモカインの発現レベル変化についての解析に加えて、小胞体ストレス応答系路についての解析も行った。昨年度に難航したヒト末梢血T細胞における検討については、代替手段として考慮していたヒトT細胞リンパ腫の細胞株HUT-78を使用することとした。この細胞株ではORMDL3の発現レベルがヒト末梢血より分離したT細胞よりは高かったが、ORMDL3ノックダウン操作によるパーフォリンやグランザイム、Fasリガンド等の細胞障害性分子についての発現変化は残念ながら認められなかった。上記の結果を得て、本研究についてはまず気道のウイルス感染モデルにおけるORMDL3分子の機能についての論文報告作成を開始したところである。今後の予定としては、初年度で明らかとなったウイルス感染時に小胞体ストレス応答の経路について、ヒト下気道上皮細胞においてより詳細な検討を行い、気道炎症増悪に関与するサイトカイン産生誘導分子を追究する。また、当初の予定通りであるヒト末梢血T細胞におけるウイルス感染時のORMDL3の機能解析についても検討を開始する。さらに初年度に作製・樹立したormdl3ノックアウトマウスを用いて、ヒト気道上皮細胞やヒトT細胞で検討した事項を検証する。
気孔の分化パターンの光による制御機構の分子細胞生物学的解析の試み

キウリ胚軸表皮の気孔の分化パターンの赤色光による制御に関し以下の点について明かにした.1.孔辺細胞の形成に際し,キウリ胚軸表皮における孔辺母細胞形成は,従来言われていたような不等分裂によるのではなく等分裂によって形成されることを孔辺祖母細胞に観察される分裂準備期微小管束(PPB)の形成位置の計測から明かにした.2.赤色光によって誘導される気孔の分化パターンの現象面の詳細な検討を行ない,分化パターンの制御に赤色光が重要な役割を果たしていることを明かにした.これについてはNatureに論文を投稿中である.3.組織培養が非常に困難であったキウリの胚軸表皮の培養が可能となり,気孔分化過程を生きている細胞で観察することが可能となった.しかし,現在の系では外植の時期により,孔辺母細胞の分裂面の決定に支障をきたす。従って,更に培養系を改善する必要があるが,一方,現在の系を用いることにより分裂面の制御機構の解明の手掛かりを期待できると考えられる.4.孔辺細胞の再分裂には二度の赤色光照射とその間の暗期に一定の長さが必要であることが明かとなり,また,再分裂に伴う微小管の動静について,新たな知見が得られた.MTOC(Microtubule Organizing Center)を要として扇状に配向していた微小管は再分裂に先立ち,それぞれの孔辺細胞にふたつのMTOCsが形成されることを示唆する微小管の配向が観察された.このことは赤色光が微小管などの細胞骨格の配向などその働きを制御している可能性を示唆するものとして興味深い.5.赤色光により副細胞の形成が誘導されることを明かにしたが、その際,赤色光照射によってDNAの複製(S期)に先だって核の孔辺細胞側への移動が促進されることが強く示唆された.以上1,3,4,5の点については論文を準備中である.キウリ胚軸表皮の気孔の分化パターンの赤色光による制御に関し以下の点について明かにした.1.孔辺細胞の形成に際し,キウリ胚軸表皮における孔辺母細胞形成は,従来言われていたような不等分裂によるのではなく等分裂によって形成されることを孔辺祖母細胞に観察される分裂準備期微小管束(PPB)の形成位置の計測から明かにした.2.赤色光によって誘導される気孔の分化パターンの現象面の詳細な検討を行ない,分化パターンの制御に赤色光が重要な役割を果たしていることを明かにした.これについてはNatureに論文を投稿中である.3.組織培養が非常に困難であったキウリの胚軸表皮の培養が可能となり,気孔分化過程を生きている細胞で観察することが可能となった.しかし,現在の系では外植の時期により,孔辺母細胞の分裂面の決定に支障をきたす。従って,更に培養系を改善する必要があるが,一方,現在の系を用いることにより分裂面の制御機構の解明の手掛かりを期待できると考えられる.4.孔辺細胞の再分裂には二度の赤色光照射とその間の暗期に一定の長さが必要であることが明かとなり,また,再分裂に伴う微小管の動静について,新たな知見が得られた.MTOC(Microtubule Organizing Center)を要として扇状に配向していた微小管は再分裂に先立ち,それぞれの孔辺細胞にふたつのMTOCsが形成されることを示唆する微小管の配向が観察された.このことは赤色光が微小管などの細胞骨格の配向などその働きを制御している可能性を示唆するものとして興味深い.5.赤色光により副細胞の形成が誘導されることを明かにしたが、その際,赤色光照射によってDNAの複製(S期)に先だって核の孔辺細胞側への移動が促進されることが強く示唆された.以上1,3,4,5の点については論文を準備中である.キウリ胚軸表皮系における気孔の分化に関し、今年度は以下の点を明かにした。1)これまでタマネギの表皮で使われている微小管及び核の二重染色法(峰雪等、1988)を改良し、キウリ表皮系においても、気孔の分化に伴う微小管の分布の変化を観察できるようにし、赤色光照射後の気孔分化の過程を調べた。その結果、孔辺母細胞を生じる分裂に際し、分裂準備期微小管帯(preprophase band of microtubules)は細胞の中央に位置し、細胞の体積上等分裂し、しかも,生じた二つの娘細胞の内、上部に位置する細胞が孔辺細胞に分化することが明かとなった。従って、従来知られているような分裂パタ-ン,即ち、不等分裂により孔辺母細胞の形成とは異なっていることが示唆された。2)孔辺細胞に分化した細胞の再分裂に伴う細胞骨格、特に、微小管の動静を前述の微小管及び核の二重染色法によって調べた。その結果、孔辺細胞特有のキドニ-ビ-ンズ形の細胞形態形成に伴い、扇状に配向していた微小管は、再分裂に際し、扇形の配向は消失し、細胞分裂装置の微小管へと再編成されること。さらに、再分裂後、再び二つの要をもった扇形の配向を取る場合と、再分裂後も、あたかも一つの孔辺細胞からなっているような配向を取る場合とが観察された。なお、孔辺細胞の再分裂に伴う微小管の再配列についての研究は、本研究が最初である。

3)気孔複合体(stomatal complex)の成形に対する赤色光の影響を調べた結果、気孔複合体の成形、即ち、副細胞の形成には光、特に赤色光が必要であることが明かとなった。また、従来知られているような、孔辺祖母細胞あるいは、孔辺母細胞の分化に伴って、自動的に副細胞の分化が進行するのではなく、副細胞の形成は孔辺細胞の形成に依存しているものの、両者の分化過程は相互に独立している可能性が示唆された。キウリ胚軸表皮の気孔の分化パターンの赤色光による制御に関し以下の点について明かにした.1.孔辺細胞の形成に際し,キウリ胚軸表皮における孔辺母細胞形成は,従来言われていたような不等分裂によるのではなく等分裂によって形成されることを孔辺祖母細胞に観察される分裂準備期微小管束(PPB)の形成位置の計測から明かにした.2.赤色光によって誘導される気孔の分化パターンの現象面の詳細な検討を行ない,分化パターンの制御に赤色光が重要な役割を果たしていることを明かにした.これについてはNatureに論文を投稿中である.3.組織培養が非常に困難であったキウリの胚軸表皮の培養が可能となり、気孔分化過程を生きている細胞で観察することが可能となった.しかし、現在の系では外植の時期により,孔辺母細胞の分裂面の決定に支障をきたす。従って、更に培養系を改善する必要があるが,一方,現在の系を用いることにより分裂面の制御機構の解明の手掛かりを期待できると考えられる.4.孔辺細胞の再分裂には二度の赤色光照射とその間の暗期に一定の長さが必要であることが明かとなり,また,再分裂に伴う微小管の動静について,新たな知見が得られた.MTOC(Microtubule Organizing Center)を要として扇状に配向していた微小管は再分裂に先立ち,それぞれの孔辺細胞にふたつのMTOCsが形成されることを示唆する微小管の配向が観察された.このことは赤色光が微小管などの細胞骨格の配向などその働きを制御している可能性を示唆するものとして興味深い.5.赤色光により副細胞の形成が誘導されることを明かにしたが,その際,赤色光照射によってDNAの複製(S期)に先だって核の孔辺細胞側への移動が促進されることが強く示唆された.以上1,3,4,5の点については論文を準備中である.
小腸移植拒絶反応の抑制

我々は、小腸移植手術における新たな免疫抑制療法の開発を目的として、小腸移植モデル動物を用いた末梢白血球光線療法(photopheresis、以下PP)の研究を行った。従来の科学研究費奨励研究(A)平成10l1年度「小腸移植拒絶反応の抑制」における成果をふまえ、平成12年度はラット異所性小腸移植モデルを、平成13年度はイヌ同所性小腸移植モデルを用いてPPの有効性につき検討を行った。特にイヌにおける実験では、将来のヒトにおける臨床応用を考慮し、現在ヒトにて臨床使用されているのと同じ白血球除去療法システムを使用、遠心分離法にて末梢血白血球を採取、引き続きこの回路に接続されたUVA透過清潔ガラス板で作成した100μm薄層カセットを循環させ、回路内にメソキサレン(methoxsalen、以下MTX)0.4μg/mlを添加し2J/cm2となるようUVAを照射後、体内へ返血した。上記操作を移植後1、2日目5、6日目、10、11日目、15、16日目、20、21日目の計10回施行し、移植後10、20、30日目に各イヌを犠牲死させて移植小腸粘膜の状態を確認した。これらのラット及びイヌにおける検討の結果、PPを用いるこどにより組織学的検討において移植片における拒絶反応の明らかな軽減と、臨床的に明らかな拒絶反応の抑制を確認した。合併症としては、PPを繰り返し施行することにより貧血の進行が見られ、ラットにおいては死亡例、イヌにおいてはPP中止による途中脱落例が見られた。以上の結果から、PPは移植後の拒絶反応を軽減させる効果があると考えられ、成人に対しては現時点で臨床応用可能と考えられた。また、小児への適応にあたっては、貧血の進行を抑えるため免疫抑制効果の低減を来さない範囲で血液処理量を減量することが必要と考えられた。我々は、小腸移植手術における新たな免疫抑制療法の開発を目的として、ラット異所性小腸移植モデルを用いた末梢白血球光線療法(photopheresis、以下PP)の研究を行ってきた。ラット異所性小腸移植モデルは、科学研究費奨励研究(A)、平成1011年度、「小腸移植拒絶反応の抑制-高分子マイクロカプセルを用いた経口免疫寛容導入法の開発-」において確立したモデルを用いた。このモデルラットに小腸移植後末梢血を採取、比重遠心法により白血球のみを分離した(約35×10^3/ml)。この白血球をPBSにて洗浄希釈後、10mlのPBSにて白血球浮遊液を作成した。この液にメソキサレン(methoxsalen、以下MTX)0.4μg/mlを添加後、UVA透過清潔ガラス板で作成した100μm薄層カセットに注入し、約180分間で2J/cm^2となるようUVAを照射した。その後、カセット内の白血球をPBSにて洗浄回収後、viabilityを確認、再びPBS1mlにて浮遊液を作成し、ラット末梢血中へ返却した。上記操作を移植後1、2日目、5、6日目、10、11日目、15、16日目、20、21日目の計10回施行し、移植後10、20,30日目に各ラットを犠牲死させて移植小腸粘膜の状態を確認した。

その結果、現実験システムではPPを繰り返す毎に貧血が進行するため、処置ラットのうち移植後30日目までの平均生存率は約40%と低率であったが、生存ラット中、臨床経過および移植小腸組織の検討から、74%の移植片に拒絶反応が認められた(コントロール群:80%)が、その程度はコントロール群より軽微であり、PPは移植後の拒絶反応を軽減させる効果があると考えられた。我々は、小腸移植手術における新たな免疫抑制療法の開発を目的として、小腸移植モデル動物を用いた末梢白血球光線療法(photopheresis、以下PP)の研究を行ってきた。科学研究費奨励研究(A)平成1011年度「小腸移植拒絶反応の抑制」において確立したモデルを用いて平成12年度に施行したラット異所性小腸移植モデルにおける結果を踏まえ、今年度はイヌ同所性小腸移植モデルに対するPPの有効性につき検討を行った。このモデルイヌに、移植手術後ヒトにて臨床使用されているのと同じ白血球除去療法システムを接続、遠心分離法にて末梢血白血球を採取、引き続きこの回路に接続されたUVA透過清潔ガラス板で作成した100μm薄層カセットを循環させ、回路内にメソキサレン(methoxsalen、以下MTX)0.4μg/mlを添加し2J/cm2となるようUVAを照射後、体内へ返血した。上記操作を移植後1、2日目、5、6日目、10、11日目、15、16日目、20、21日目の計10回施行し、移植後10、20、30日目に各イヌを犠牲死させて移植小腸粘膜の状態を確認した。その結果、現実験システムでは一回血液処理量をヒトと同じく2000mlとしたため、貧血の進行により40%が途中で脱落例となった。30日目まで継続できたイヌのうちで、臨床的に拒絶反応が疑われたものは17%(コントロール群:100%)であった。また、66%の移植小腸組織に組織学的に拒絶反応が認められた(コントロール群:100%)が、その程度はコントロール群より軽微であり、PPは移植後の拒絶反応を軽減させる効果があると考えられ、成人に対しては現時点で臨床応用可能と考えられた。また、小児への適応にあたっては、貧血の進行を抑えるため免疫抑制効果の低減を来さない範囲で血液処理量を減量することが必要と考えられた。
ウェーブレット変換を用いたリアルタイム動画像圧縮符号化システムの開発

ディジタル画像圧縮において、ウェーブレット変換符号化方式が提案され、静止画像圧縮の新しい国際標準規格であるJPEG2000に採用されている。しかし、ウェーブレット変換は、・動画像の国際標準規格であるMPEGの動き補償等の処理に適さない・処理時間が増大する・リアルタイムでの動画像符号化においては処理時間への要求が厳しい等の理由により、動画像におけるリアルタイム・ウェーブレット変換符号化は、未だ実現されておらず、実現が強く望まれている。そこで本研究課題では、動画像圧縮における処理速度向上および圧縮効率の改善を行い、家庭用コンピュータ上においてリアルタイム動作可能なウェーブレット変換を用いた動画像圧縮符号化システムの開発を行い、既存システムとの復号画像の視覚的な再現性や客観評価を行い、総合的な性能評価を行った。その結果、処理速度については、既存のMPEGシステムには劣るものの、リアルタイム動画像圧縮を行えることが確認できた。また、符号化効率(圧縮性能)においては、既存のMPEGシステムを超える性能を実現できた。さらに、復号画像の主観評価においては、既存のMPEGシステムでは、復号画像にブロックひずみが表れているのに対し、本システムの復号画像には表れておらず、本システムの有効性が確認できた。本研究では,リアルタイム動画像圧縮可能なウェーブレット変換符号化システムの開発を目標としている.しかしこの目標を達成するためには,動画像にウェーブレット変換符号化を用いることによる問題やリアルタイムで動画像を圧縮することに対する問題等,数多くの問題を解決しなければならない.そこでまず,動画像圧縮にウェーブレット変換を用いたときの問題点を解決することを目標に研究を進めた.具体的には,動画像圧縮にウェーブレット変換符号化を用いたときの問題点を以下の2点に大別し,それぞれについて重点的に研究を行った.1.動画像符号化における圧縮効率の改善2.符号化処理速度の改善1.の改善手法として,以前静止画像において提案したウェーブレット-DCTを動画像に拡張および適用することで改良を行った.動画像に対する実験においてウェーブレット-DCTは,圧縮効率の改善だけでなく,復号画像への雑音の混入を最小限に抑えることができ,視覚的に良好な復号画像が得られることが確認できた.2.の改善手法として,以前静止画像において提案したマルチ走査によるウェーブレット変換符号化器を動画像にも対応できるよう拡張を行った.動画像に対する実験においてこのマルチ走査は,従来のウェーブレット変換に比べ処理速度が倍になるだけでなく,復号画像の画質も向上し,視覚的に良好な画像を生成できることが確認できた.さらに,JPEG・JPEG2000およびMPEGといった静止画像および動画像の国際標準規格にも容易に適用できるため,符号化処理の劇的な時間短縮が可能である.動画像での処理速度及び圧縮効率の改善の成果をさらに発展させ、特殊用途向けコンピュータにおいてリアルタイム動作し得るようにさらなる改善を行った。主な改善内容を以下に挙げる。1.リアルタイム動画像の取り込み処理時間2.表示装置への表示時間1.の改善手法として、ダブルバッファリング等の既存の取り込みシステムで使用されている手法を本システムに取り入れることで取り込み処理時間の短縮を図るとともに符号化処理の高速化を図った。2.の改善のため、ワークステーション上に構築した動画像圧縮符号化システムを特殊用途向けコンピュータ上に移植し、プログラムの最適化および処理の効率化をはかることで高速処理を実現した。以上により、特殊用途向けコンピュータ上においてリアルタイム動画像処理システムを構築でき、実際に撮影した非圧縮の動画像データをコンピュータ上にリアルタイムで取り込み、開発したシステム及び既存のシステムに入力し、各システムでの復号画像の視覚的な再現性や客観評価を行った。
非大学型高等教育と学位・資格制度に関する研究

本研究は、「非大学型高等教育」としての短期大学・専門学校などに焦点をあて、これらの機関における教育プログラムの特質を「統制と調整の主体」、「教育の目的・目標」、「教育の方法」の3つの観点から検討し、大学の学術型アプローチと対比しながら職業教育型アプローチの固有性を実証的に解明しようとした。また、政策科学的研究として、非大学型制度の社会的認知と質保証に係る国家的学位・資格枠組みの可能性を探究した。今年度の主な活動は以下の三種類が挙げられる。第1に、国内外の非大学型高等教育機関および関係機関等に対する訪問調査を行った。具体的には、専門分野を(1)国家資格領域、(2)工業領域、(3)経営・経済・商業領域、(4)デザイン・芸術領域の4領域に分け、各領域の担当ごとに国内外の調査を実施した。国内では短期大学・専門学校・高等専門学校を中心に、それとの対比のために大学へ訪問し、教職員に聞き取り調査を行った。国外については、イギリス・ギリシャ・オーストラリア・中国・韓国などの非大学型高等教育機関および研究機関を訪問して聞き取り調査を行ったほか、高等教育修了者の職業キャリア、非大学型高等教育と大学、学位・資格制度枠組みなどをテーマとする国際会議に参加した。第2に、上記訪問調査を中心に、研究成果・課題検討などについて、研究メンバーによる定期的な研究会を7回開催した。また、領域別に数度の分科会を開催した。第3に、以上の成果をまとめるとともに、次年度以後の課題明確化のため、2010年3月に、研究メンバーとともに海外研究協力者等を招聘し、国際ワークショップを開催した。同会合では、一部を専門研究者等に公開しひろく情報発信・還元も行った(参加人数約90名)。同会合を通し、参加メンバーの各国における非大学型高等教育機関の制度的位置とその教育推進に係わる政策課題、特に国家的な学位・資格枠組みの構築等に係わる可能性と政策課題を論じた。また、そうした枠組みのもとで具体的に日本の非大学型高等教育に係わる政策課題を取りあげ議論した。これまで高等教育研究において解明がなされてこなかった非大学型セクターのカリキュラムや教員組織に注目し、各種ステークホルダーの関与の特質を解明していくための、調査研究の重要性についての共通理解をうることができた。科研2年度目として、非大学型高等教育の職業教育の主体や教員、卒業生のキャリアに焦点をあてて、多様な専門分野ごとに事例調査や量的調査を進めるとともに、職業教育の質保証の方法論として近年国際的に急速な展開を遂げている学位・資格枠組みについて、国際的な比較的考察と日本における可能性について、研究を行った。本年度は特に、〈G2:教職員班〉による非大学型高等教育の教育スタッフに関して全国調査を実施した。まず先行研究等として、大学における教授職の調査や統計資料を検討し、また本科研1年度目の事例調査の知見を踏まえて、非常勤スタッフの機能や、職業教育教員における実務卓越性、カリキュラムのイノベーションと教員の資質向上などの観点の重要性に着目した。その結果、常勤教員についてはほぼ全数調査を想定しながら、また非常勤教員も各学校一定数を対象としてについての個人調査(web調査)を企画した。また、勤務や職員の配置についての実態と考え方を知るためにそれぞれの所属機関の調査(郵送調査)を実施した。2011年1月から調査を実施し、3月現在で、教員個人については3,500名、機関については500校からの回答を得て、年度末から順次データの編集と分析に着手している。なお、〈G1:カリキュラム・職業教育班〉についても、工業領域を中心として前年度に引き続き非大学型カリキュラムの特徴を解明するための訪問調査を行った。また、学位資格枠組みについては、豪州などの海外調査結果等を踏まえて、高等教育学会における課題研究として「職業教育の質保証」と題して共同研究者による部会設定と発表を行った。科研3年度目として、非大学型高等教育の職業教育の主体、目的、方法を探求し、多様な専門分野ごとにカリキュラムと教員、教育組織の事例調査や量的調査を進めるとともに、職業教育の質保護の方法論として近年国際的に急速な展開を遂げている学位・資格枠組みについて、国際的な比較的考察と日本における可能性について、研究を行った。本年度は特に<G2:教職員班>による非大学型高等教育機関、特に短大、専門学校の教育スタッフに関する調査結果の分析を行った。教員調査については、平成23年7月末時点で機関調査(郵送調査)計572票、教員個人調査(Web調査)計3,475票の回答を得て、教員の資質と志向性、職務活動と能力開発にかかる観点での分析、非常勤スタッフを含めた教育組織に注能した分析、機関単位と教員個人単位でのデータの総合的分析を行った。また、大学セクターに注目した「教授職の国際比較調査(CAP調査)」における「アカデミックな専門職」としての教育スタッフに関する分析枠組みと調査結果とを比較検討した。研究結果は、日本高等教育学会、日本インターンシップ学会、日本教育社会学会、日本産業教育学会等にて発表を行った。<G3:進路・キャリア形成班

>においては、高等教育人材とコンピテンシーについての理論的な検討を行い、日欧大卒者調査(REFLEX調査)、短大卒業生調査(CC研調査)の分析結果を再検討し、それを踏まえて短大、専門学校の卒業生に対してのwebアンケート調査を開発した。なお、課題探索型の会合として初年度に開催した、国際ワークショップの報告として、ワーキングペーパーシワーズNo.1『非大学型高等教育と学位・資格制度-国際ワークショップ報告-』を刊行した。科研最終年度として、非大学型高等教育の職業教育の主体、目的、方法を探求し、多様な専門分野ごとにカリキュラムと教員、教育組織の事例調査や量的調査を進めるとともに、職業教育の質保証の方法論として近年国際的に急速な展開を遂げている学位・資格枠組みについて、国際的な比較的考察と日本における可能性について、研究を行った。本年度は特に<G3:進路・キャリア形成班〉において、高等教育人材とコンピテンシーについての理論的な検討を行い、日欧大卒者調査(REFLEX調査)、短大卒業生調査(CC研調査)の分析結果を再検討し、それを踏まえて短大、専門学校の卒業生に対しての昨年度開発したwebアンケート調査を実施した。Webアンケート調査の実施状況は、平成25年2月末時点で計73,008名(短大25,468名、専門学校47,540名)の卒業生に対しIDを発行し、計7,309票(短大2,277票、専門学校5,032票)の回答を得た。この調査結果をもとに、平成25年3月に参加校による調査結果を検討するワークショップを実施した。従来の卒業生調査が調査・分析のみにとどまり、調査結果が教育改善にまでつながらないという課題に対するIR的な取り組みの一環でもある。さらに、最終年度のまとめとして、平成25年3月に3日間の国際セミナーを実施した。第三段階教育、卒業生調査において先進的な取り組みを実施している海外の有識者を招聘し、研究成果に対する議論を行うだけでなく、一般公開の部を設け、研究メンバーの研究成果を広く公表した。本年度の研究結果は、日本高等教育学会、日本インターンシップ学会、日本教育社会学会、日本看護教育学会、日本ビジネス実務学会等にて発表を行った。非大学型高等教育機関における職業教育プログラムの主体、方法、目的に関する実証的な研究を手がけた.<方法>にかかる<G2:教員調査班>では、短大、専門学校の教育スタッフを対象とした量的調査の分析を通じて、特に資質・志向性、および教授方法についてそれぞれの特質を明らかにした。<主体>としてのプログラムの目的、内容等の調整・統制の担い手に関しては、さらなる調査が必要となっている。また、<目的>に関して、教育成果としての進路・キャリア形成に焦点をあて、短大、専門学校の卒業生を対象とした標準的なweb調査システムの開発ができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度には、IRへの関心を有する機関と共同で本年度開発したweb調査システムを活用し「卒業生のキャリアと学校評価に関する調査プロジェクト」<G3:進路・キャリア形成班>として短大および専門学校において卒業生調査を実施し、本研究目的である教育目的と方法、教育成果との関連を解明する。
炭酸ガスレーザ超音速マルチ延伸法によるナノシート作製とその応用

本研究では、トップダウン型のナノファイバー作製法である「炭酸ガスレーザー超音速延伸法」を発展させ、ナノファイバーから成るシートの量産化が可能な装置を開発することを目標とした。80本の繊維をナノファイバー化できるオリフィス配列について検討し、1列が25本のオリフィスを2列設けることで、80本の繊維が同時にナノファイバー化できることが分かった。また、ネットコンベアー上に捕集したナノファイバーを巻き取る機構では、層間紙として用いたPETフィルム上のナノファイバーシートを移して、連続的に巻き取ることが可能になった。「研究の目的」現行の炭酸ガスレーザー超音速延伸法を発展させ、複数本の繊維を同時にナノファイバー化できる「炭酸ガスレーザー超音速マルチ延伸法」を確立し、実用化可能なナノシート作製法の基礎的な知見を得ることを目的とする。さらに、本成果を基にナノシートの大型量産装置の開発につなげる。「研究実施計画」CO_2レーザー超音速延伸法のマルチ化には、複数本の繊維にレーザーを均一に照射できる光学系を開発することが最も重要な検討課題である。本年度は1.レーザー光の光学系の検討、2.オリフィスおよびナノファイバー捕集法の検討を行った。1.レーザー光の光学系の検討まず、可動ミラーを振ることでビーム幅を広げるガルバノミラースキャナーを検討した。その結果、ガルバノミラースキャナーでは、ビーム幅を広げることが出来るが、レーザーが放射線状に広がるためにミラーからの距離が大きくなると、レーザー強度密度が減少する。そのため、繊維加熱が不十分になり、ナノファイバー化できないことが明らかになった。また、多面体ミラーを高速で回転させるポリゴンミラーでも、同様にことが考えられる。そこで、ミラーを平行に振動させる新たな手段を考案し、現在、検討中である。2.オリフィスおよびナノファイバー捕集法の検討有限要素法に解析により得られた超音速流の速度分布を元にオリフィスの配置を検討し、複数の繊維供給用の細孔を開けた板状のオリフィスを作製した。この板状オリフィスには、17個のオリフィスを配置し、17本の繊維が均一にナノファイバー化できるレーザー照射条件を検討した。その結果、レーザー光に対してオリフィス板を僅か傾けることで、17本の繊維を同時にナノファイバー化できることを明らかにした。また、得られたナノファイバーをネットコンベアー上に捕集でき、ナノシートの作製が可能となった。「研究の目的」現行の炭酸ガスレーザー超音速延伸法を発展させ、複数本の繊維を同時にナノファーバー化できる「炭酸ガスレーザー超音速マルチ延伸法」を確立し、実用化可能なナノシート作製法の基礎的な知見を得ることを目的とする。「研究実施計画」1. CO_2レーザー超音速マルチ延伸装置の大型化実用化可能なサイズのナノシートを作製できるCO_2レーザー超音速マルチ延伸装置を開発するために、装置のスケールアップを行った。ここでは、装置の大型化に伴い、新たに40Wの高出力レーザーを用い、レーザー光学系の開発とともに2030本の繊維を同時にナノファイバー化できる大型の装置を開発した。2. CO_2レーザー超音速マルチ延伸装置における作製条件の最適化新たに作製した炭酸ガスレーザー超音速マルチ延伸装置を用い、ポリエチレンテレフタレート、ポリフロピレンやフッ素系樹脂などの各繊維について、(1)繊維供給速度、(2)レーザー出九、(3)オリフィス径、(4)到達真空度、(5)レーザー照射位置からの繊維捕集までの距離、(6)捕集速度などの作製条件を変えてナノシートを作製し、その繊維径や繊維径分布と作製条件との関係を明らかにした。3.有限要素法によるナノファイバー化のメカニズムの解明レーザー照射により瞬時に融解した繊維のごく限られた範囲で粘度は著しく低下し、この溶融粘度の低い部分が超音速流中でせん断力を受け、大きく流動変形してナノファイバー化される。この流動変形を有限要素法で流体解析することで、ナノファイバー化のメカニズムを解明する。4.ナノシートの高次構造解析CO_2レーザー超音速マルチ延伸で作製したナノファイバーの結晶性、結晶配向性、結晶サイズなどの高次構造因子を測定した。その結果、ナノファイバー化で発現する高次構造と作製条件との関係を明らかにした。「研究の目的」現行の炭酸ガスレーザー超音速延伸法を発展させ、複数本の繊維を同時にナノファーバー化できる「炭酸ガスレーザー超音速マルチ延伸法」を確立し、実用化が可能なナノファイバーシート作製法の基礎的な知見を得ることを目的とする。さらに、本成果を基にナノファイバーシートの量産型装置の開発につなげる。「研究実施計画」1.CO_2レーザー超音速マルチ延伸装置の大型化幅広いナノファイバーシートを連続的に巻き取ることが可能な装置を作製するために、(1)複数本の繊維を同時にナノファイバー化できるオリフィスの検討、(2)捕集したシートを巻き取る機構の検討を行った。(1)オリフィス配列の検討

繊維が均一にナノファイバー化できるオリフィス配置を検討した結果、40本のオリフィスを2列に配置することで、80本の繊維を均一にナノファイバー化できること分かった。(2)長尺シート巻取り機構の確立均一なロール状ナノファイバーシートを作製するために、ナノファイバーを均一に捕集でき、シートを巻き取れる機構を開発した。この装置では、ネットコンベアーに捕集したナノファイバーシートを、直接、巻き取らず、シートをPETフィルムに移すことで連続的に巻き取ることが可能となった。以上、本研究課題では、幅広い長尺ナノファイバーシートを作製するための基本的な機構を確立できた。2.ナノシートの高次構造解析CO_2レーザー超音速延伸過程で起こる高次構造変化を検討するために、FT-IR測定および広角X線回折測定を行った。分子鎖のコンボメーション変化を調べるためにPETナノファイバーシートのトランス/ゴーシュ比を評価し、赤外二色比から分子鎖の配向性を測定した。その結果、チャンバー圧の低下に伴い、トランス/ゴーシュ比は増加し、ゴーシュからトランスにコンポメーション変化している。このコンボメーション変化は分子鎖の伸び切りを示唆し、分子鎖の伸び切りは非晶鎖の流動配向化と配向結晶化が延伸過程で起きていることを示す。また、ナノファイーを揃えて測定した赤外二色比から、分子鎖が繊維軸方向に配向していることが示された。広角X線回折測定からは、配向した微結晶が存在していることが示唆された。以上、CO_2レーザー超音速延伸法では、配向したナノファイバーが得られていることが明らかとなった。
エリートの政策的立場への有権者の選好の影響過程:投票行動の計量分析と数理的分析

本年度は、研究代表者が海外に派遣されることになったため、派遣準備期間等において研究時間の制約があった。その中で以下のように課題に取り組んだ。第1に、有権者の政策選好、また、政策選好と政党好感度との関係に関して、プレゼンテーションを工夫する作業を行なった。第2に、得票を最大化しようとする政党の位置取りのインセンティブを有権者の行動から説明しようとする際に、これまで本研究ではブラックボックスとしてしまっていた、有権者の投票確率の変化や政党の得票確率の変化などを、理解しやすく表現するよう、計算とプレゼンテーションの工夫に取り組み、年度末現在その途上である。以上の2点は、本研究の意義がより広く理解されるために重要な作業である。第3に、選挙制度が政治過程にもたらす効果についての研究を開始した。幸いにも、他の研究者と共同で研究を進められることとなった。ここでの最終的な研究目的は、個々の有権者レベルの行動からモデル化してシミュレーションを行ない、再現される複雑な過程の中から政治学的含意を得ることである。しかし、まずはよりシンプルなモデルにもとついて分析することとした。すなわち、単純な選挙競争を想定し、選挙区レベルでの得票分布の仮定を立ててシミュレーションを行ない、選挙制度を介した選挙の帰結を観察することとした。その結果、現在のところ、先行研究が経験的に示していた得票率と議席率に関する法則について、これが妥当である場合になぜそうなるのか、そのメカニズムの一環を明らかにしている。本年度は、政党-支持者間関係において、支持者集団の投票決定基準を仮想的に変化させた場合に、政党がどのような政策上の立場をとるインセンティブを有するのかをシミュレーションし、結果について考察した。焦点は、政党支持者がその支持政党に「忠実に」投票する度合いと、政党の政策位置に支持者の政策選好が反映される度合いとの関係である。この際、有権者サーベイデータの計量モデル推定で得られたパラメータ(ただしクロスセクションでの分析結果)を用いて、より現実的と考えられる現代日本の投票行動モデルをシミュレーションに導入している。この分析の結果は以下のように解釈できる。まず、支持者がより中道の政策選好を有する場合、その支持政党は、支持者の投票決定基準の変化にほとんど影響されない。次に、支持者がより「外側」にあたる(極端な)位置の政策選好を有する場合は、支持者の規模(人数)が鍵となる。支持者の規模が小さいならば、支持者の投票決定基準の変化は支持政党の政策位置にほとんど影響を持たない。支持者の規模が極めて大きければ、支持者がその支持政党に「忠実に」投票するほど、政党は支持者からより離れた政策位置をとるインセンティブを持つ。これに対して、支持者の規模がある程度大きいが大きすぎないとき、支持者の支持政党への投票の「忠実さ」が大きすぎても小さすぎても支持政党には支持者から離れるインセンティブがあり、中途半端な「忠実さ」を見せるときに最も支持者の選好が政党に反映される。ただし、これら分析にはいまだ精査すべき点が存在し、留保が付く。また、より基礎的な方法論的研究も行なった。特に、この課題の応募時に述べた、社会調査データの分析における標本抽出バイアスなど、標本調査法について研究した。シミュレーションの手法を応用した分析の結果、副次的な成果として、社会調査時の層化に関する知見が得られた。
ダイズ根粒における根粒形成自己制御と硝酸阻害の代謝調節機構の解析

ダイズの根粒生長と窒素固定活性の急速かつ可逆的な阻害が、アンモニア、尿素、グルタミンを培養液に投与した場合にも硝酸と同様に認められた。窒素化合物による根粒生長阻害は、^<13>Cと^<15>Nを用いた実験から光合成産物の根粒への移動低下が原因であると推定された。初生葉の葉柄から各種化合物を投与する実験で、グルタミンを投与したときに顕著な根粒形成の抑制が認められたことから、グルタミンが制御シグナルである可能性が示唆された。ダイズの親株と根粒形成自己制御作用が欠損または低下している根粒超着生変異株を用い、根粒の硝酸に対する阻害作用を詳細に比較するとともに、阻害との関連が予想されているアミノ酸、糖、硝酸、植物ホルモン、タンパク質、RNA等の植物成分を詳細に分析し、根粒形成制御と硝酸阻害の硝酸阻害の相互関係を明らかにするダイズの根粒生長と窒素固定活性の急速かつ可逆的な阻害が、アンモニア、尿素、グルタミンを培養液に投与した場合にも硝酸と同様に認められた。これまで、申請者らは、培養液に硝酸を添加するとダイズの根粒生長と窒素固定活性が可逆的に阻害されることを報告してきた。硝酸以外の窒素化合物であるアンモニア、尿素、グルタミンが、根粒生長と窒素固定活性(アセチレン還元活性)に及ぼす影響を水耕栽培ダイズで調べた。根粒菌を接種し、無窒素栽培したダイズに、硝酸または、アンモニア、尿素、グルタミンを窒素として1mMとなるように添加し、その後の根粒粒径変化とアセチレン還元活性を測定した。投与後、どの窒素添加区でも、根粒の生長阻害および窒素固定の抑制がみられたが,硝酸の阻害効果が最大であった。窒素化合物を5日間連続的に与えた後、無窒素培地で栽培を続けたところ,どの処理区でも、根粒の生長ならびに窒素固定活性がすみやかに回復した。これらの結果は、根粒生長と窒素固定活性の可逆的阻害効果は、硝酸以外の窒素化合物でも共通に見られることが明らかとなった。次に、投与する硝酸または、アンモニア、尿素、グルタミンに15N標識化合物を用い、かつ13CO2を葉から供給し、窒素と炭素の根粒への動きを追跡した。短時間には、15Nの根粒への移行量は少なく、根粒生長と窒素固定活性の阻害との関連は見られなかった。一方、光合成により取り込まれた13Cの根粒への取り込みは、根粒生長と窒素固定活性の阻害と強く関係し、阻害を強く受けた区ほど、13Cの根粒への移行量が少なかった。この結果は、培養液に供給した窒素またはその代謝産物が、根粒の生長と窒素固定活性を阻害しているのではなく、窒素を与えることにより、光合成産物の根粒への輸送が低下することが原因であることが明らかとなった。アミノ酸分析によると、根粒中のアミノ酸は、硝酸投与で増加し,特にアスパラギン酸が増加した。根では、アンモニア投与でアミノ酸が増加したが、硝酸投与では増加しなかった。根粒形成の自己制御機構が低下又は欠損したダイズの変異株は、親株の数倍から10倍程度の数の根粒を形成し、根粒超着生形質を示す。これまで根粒超着生変異株における根粒超着生形質以外に関する表現型について、茎葉部の表現型に関する詳細な調査はほとんど行われていなかった。そこで、本年度は、根粒超着生以外の形質に着目することで、根粒形成自己制御が個体全体としてどのように調節されているかを超着生以外の形質に着目することで、根粒形成自己制御が個体全体としてどのように調節されているかを調査した。実験材料はダイズ品種Williamsより分離された根粒超着生変異株NOD系統(NOD1-3、NOD2-4及びNOD3-7)を用いた。根粒形成自己制御機構は茎葉部の遺伝型がポイントになることから、光合成産物の分配が異なる可能性があると考え、根粒形成自己制御機構の抑制ターゲットとなる根粒原基の発達過程について、光合成産物の要求量を比較した。^<14>C標識した二酸化炭素を与え、植物体内での分配を調査した結果、根粒超着生形質は、光合成産物の分配が原因ではないことが明らかになった。次に、根粒超着生変異株NOD系統の初期生育を親株と比較した。一般的に根粒超着生変異株は親株よりも生育が劣ると言われるが、これは根粒を多数着生し、宿主の光合成産物の消費を増加させることに依存した二次的な影響であった。部位別に比較すると、根粒菌接種の有無や培地中硝酸の有無に関わらず、NOD1-3とNOD3-7は葉身が親株よりも小さいままで展開を停止することを見いだした。葉身の細胞レベルでの観察から、NOD1-3とNOD3-7は親株よりも1枚の葉身当たりの細胞数が少ないことを示した。以上の研究結果から、根粒形成自己制御機構における感染シグナルは、葉の細胞増殖を促進する物質である可能性が示唆された。