hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルギン酸カルシウムゲルを用いた中枢神経系細胞・血管内皮細胞複合組織シートの開発

本研究では、コラーゲンゲルに化学架橋処理を施す事によってゲルの剛性を高め、神経幹細胞/前駆細胞から分化誘導した細胞の展開率を改善し、さらにアルギン酸カルシウムゲルによるゲル膜剥離技術を用いてコラーゲン上で神経幹細胞/前駆細胞から分化誘導したニューロン・アストロサイト等の中枢神経系細胞を剥がし、培養した血管内皮細胞層へ重層化することによって、脳神経-血管組織構造のようなニューロン・アストロサイト-血管内皮細胞複合組織シートを作製した。本研究の最終的な目的は、アルギン酸カルシウムゲル及びコラーゲン等の生体材料を用いて神経幹細胞から分化誘導したニューロン・アストロサイトや血管内皮細胞をシート化し、重層化することによって、成体脳内の脳血管-神経組織構造のようなニューロン・アストロサイトー血管内皮細胞複合組織シートを作成することであり、平成20年度の中間目標は神経幹細胞をシート状の生体高分子ゲル上でニューロン・アストロサイトへと分化誘導し、適切な密度の細胞組織シート作成することであった。平成20年度の研究では生体材料であるコラーゲンゲル上でのマウス神経幹細胞からニューロン・アストロサイトへ分化伸展させるのが困難であったため、まず、効率よく分化伸展できるようにコラーゲンゲルを改良する必要があった。コラーゲンゲルに化学的処理を施す事によって、より分化伸展する材料へと改良することに成功した。また、化学処理によるコラーゲンゲルの特性変化に対する細胞の形態変化を画像解析することにより細胞の伸展率を調節できるパラメーターを見出すことができた。更に、細胞シート上の細胞数を調節する技術として、活性酸素を発生させる光増感反応に着目し、細胞の活性酸素に対する感受性の違いを利用して未分化細胞、ニューロン、アストロサイトの細胞数の割合を変化させることに成功した。これらの結果より、コラーゲンゲル上で密度の高いニューロン・アストロサイト共存細胞シートが可能となった。今まで軟組織であるために加工が難しかった中枢神経系組織をシート状に加工するために重要な基礎技術になると考えられる。本研究の目的は、アルギン酸カルシウムゲル及びコラーゲン等の生体材料を用いて神経幹細胞から分化誘導したニューロン・アストロサイトや血管内皮細胞をシート化し、重層化することによって、成体脳内の脳血管-神経組織構造のようなニューロン・アストロサイト-血管内皮細胞複合組織シートを作成することであった底面に多孔質の膜を有するセルカルチャーインサート内にアルギン酸カルシウムゲル層を作製し、さらにその上にコラーゲンゲルを作製した。コラーゲンゲルは水溶性カルボジイミドで架橋を施しコラーゲンゲルの強度を高め、それらの基材上にて血管内皮細胞の培養や神経幹細胞/前駆細胞の分化誘導を行った。細胞が展開したコラーゲンゲルをセルカルチャーインサート底面よりクエン酸溶液を浸み込ませることにより剥離させ、コラーゲンゲル層を有した血管内皮細胞シートおよび神経幹細胞/前駆細胞から分化誘導した中枢神経系細胞シートを各々重ね合わせることにより中枢神経系細胞・血管内皮細胞複合組織シートが作成できた。血液脳関門の血管内皮細胞に発現するトランスポーターABCB1やABCG2、タイトジャンクションタンパク質であるZO-1やoccludinの発現をリアルタイムPCR法にて確認した。また、蛍光色素であるRhodaminなどを用いて細胞が持つ排出能の評価や評価実験として細胞障害試験なども行った。本研究で作製した中枢神経系細胞・血管内皮細胞複合組織シートの機能に関しては未だ詳細につては評価中であるが、薬剤検査などの基材として有用な手段になると考えられる。
細胞内酸素濃度イメージングのための蛍光・りん光同時発光型分子酸素計の開発

脂質膜,細胞内の酸素濃度を明らかにするためにレシオ法に基づいたプローブ分子を設計・合成した。合成したプローブ分子の発光は溶液,脂質膜中において酸素感受性の低いクマリン343の蛍光と酸素感受性の高いイリジウム錯体のりん光を示した。これらのプローブ分子のレシオ比(りん光強度/蛍光強度)は酸素濃度が減少するにつれて増加した。また,プローブ分子を培養細胞の培地に添加して蛍光顕微鏡で観察したところ,細胞から蛍光とりん光が観測され,細胞内酸素濃度計測のために有用な分子であることが明らかとなった。本研究は,細胞内の酸素濃度および濃度分布を高感度,非侵襲的にリアルタイムイメージング,計測するための蛍光・りん光同時発光型分子酸素計を開発することである。本年度は,青色蛍光を示すクマリン系蛍光色素であるC343と,赤色りん光を示すカチオン性イリジウム錯体である(btp)2Ir(phen)をプロリン残基数4のオリゴプロリンリンカーで結合させたC343-Pro4-BTP+の合成を行った。開発したC343-Pro4-BTP+は,アセトニトリル中においてC343由来の蛍光と(btp)2Ir(phen)由来のりん光が同時に観測された。また,溶液中の酸素分圧をマスフローメーターで0-160mmHgの範囲で変化させたところ,C343の蛍光強度は一定の値を示したのに対して,(btp)2Ir(phen)のりん光強度は,酸素分圧の増加ともに減少を示した。20%酸素条件下で培養したHeLa細胞にC343-Pro4-BTP(平成23年度開発化合物)およびC343-Pro4-BTP+溶液を最終濃度10μMで添加し,12時間培養後,蛍光顕微鏡で観察をおこなったところ,C343-Pro4-BTPは培養液中で凝集体を形成するため顕微画像の取得が困難であるのに対して,C343-Pro4-BTP+は細胞内から明瞭な発光が観測された。また,C343に由来する蛍光は,培養酸素濃度に依存しないのに対して,(btp)2Ir(phen)に由来するりん光は,2.5%酸素条件下において,20%酸素条件下よりも増加した。以上のことより,開発したC343-Pro4-BTP+は,生細胞内においてもレシオプローブとして機能することが明らかとなった。本年度は,青色蛍光を示すクマリン系蛍光色素であるC343と,深赤色りん光を示すカチオン性イリジウム錯体である(btq)2Ir(phen)をプロリン残基数4のオリゴプロリンリンカーで結合させたC343-Pro4-BTQ+の合成を行った。開発したC343-Pro4-BTQ+は,アセトニトリル中においてC343由来の蛍光と(btq)2Ir(phen)由来のりん光が同時に観測された。また,溶液中の酸素分圧をマスフローメーターで0-160mmHgの範囲で変化させたところ,C343の蛍光強度は一定の値を示したのに対して,(btq)2Ir(phen)のりん光強度は,酸素分圧の増加ともに減少を示した。21%酸素条件下で培養したHeLa,MCF7細胞にC343-Pro4-BTP,C343-Pro4-BTP+およびC343-Pro4-BTQ+溶液を最終濃度5μMで添加し,20時間培養後,蛍光顕微鏡で観察をおこなったところ,C343-Pro4-BTPは培養液中で凝集体を形成するため顕微画像の取得が困難であるのに対して,C343-Pro4-BTP+,C343-Pro4-BTQ+は細胞内から明瞭な発光が観測された。また,C343に由来する蛍光は,培養酸素濃度に依存しないのに対して,(btp)2Ir(phen),(btq)2Ir(phen)に由来するりん光は,2.5%酸素条件下において,21%酸素条件下よりも増加した。また,C343-Pro4-BTP+とC343-Pro4-BTQ+の発光強度を比較するとC343-Pro4-BTQ+のほうが高い値を示していることから,レシオ型酸素プローブとしてより有効に機能することが明らかとなった。本年度は,青色蛍光を示すクマリン系蛍光色素であるC343と,赤色りん光を示すイリジウム錯体であるBTPをプロリン残基数4のオリゴプロリンリンカーで結合させたC343-Pro4-BTPの合成を行った。

開発したC343-Pro4-BTPは,アセトニトリル中においてC343由来の蛍光とBTP由来のりん光が同時に観測された。また,溶液中の酸素分圧をマスフローメーターで0-160mmHgの範囲で変化させたところ,C343の蛍光強度は一定の値を示したのに対して,BTPのりん光強度は,酸素分圧の増加ともに減少を示した。さらに,酸素分圧に対して(蛍光強度)/(りん光強度)をプロットすると直線関係が得られ,傾きからStern-Volmer定数(K)を決定した。同様な実験をリン脂質膜存在下においても行ったところ,レシオ測定が可能であることが明らかとなった。ここで,アセトニトリル中とリン脂質膜中でのK値は異なっていた。これは,溶液中と膜中で酸素濃度と酸素拡散定数が異なることを意味しており,今後さらに研究を実施することが必要である。20%および2.5%酸素条件下で培養したHeLa細胞にC343-Pro4-BTP溶液を添加し,2時間培養後,蛍光顕微鏡で観察をおこなったところ,C343に由来する蛍光は,培養酸素濃度に依存しないのに対して,BTPに由来するりん光は,2.5%酸素条件下において,20%酸素条件下よりも増加した。以上のことより,開発したC343-Pro4-BTPは,生細胞内においてもレシオプローブとして機能することが明らかとなった。本研究は,細胞内の酸素濃度および濃度分布を高感度,非侵襲的にリアルタイムイメージング,計測するための蛍光・りん光同時発光型分子酸素計を開発することである。本年度は,蛍光団として青色蛍光を示すクマリン色素(C343)とりん光団として赤色りん光を示すイリジウム錯体((btp)2Ir(phen))をプロリンリンカーで結合させたC343-Pro4-BTP+の合成を行なった。C343-Pro4-BTP+は405nm光励起によって,アセトニトリル中において蛍光とりん光が同時に観測された。また,系中の酸素分圧を変化させて発光スペクトル測定を行ったところ,C343由来の蛍光は酸素分圧に対して一定強度を示したのに対して,BTP由来のりん光は,酸素分圧の増加に伴い減少した。C343-Pro4-BTP+溶液をHeLa細胞の培地に添加し,蛍光顕微鏡で観測した結果,細胞内から蛍光とりん光が観測され,さらに,りん光強度は低酸素培養条件で増加した。以上の結果より,C343-Pro4-BTP+は,蛍光とりん光のレシオ比を利用することにより,溶液,脂質膜,細胞中の酸素濃度を定量的に解析できるプローブ分子であることがわかり,本年度の目標に到達している。本年度は,蛍光団として青色蛍光を示すクマリン色素(C343)とりん光団として赤色りん光を示すイリジウム錯体(BTP)をプロリンリンカーで結合させたC343-Pro4-BTPの合成を行なった。C343-Pro4-BTPは405nm光励起によって,アセトニトリル中およびリン脂質膜中において蛍光とりん光が同時に観測された。C343-Pro4-BTP溶液をHeLa細胞の培地に添加し,蛍光顕微鏡で観測した結果,細胞内から蛍光とりん光が観測され,さらに,りん光強度は低酸素培養条件で増加した。
RNA新大陸で発見されたRNAiサーモメーターによる熱・生命システム制御系の開発

一定の環境条件下で栽培されるモデル植物とは異なり、野外で生育する植物は環境温度変動に曝されながらも生命活動を営んでいる。よって植物は環境温度変動に対応できる遺伝子発現制御系を持っていると考えられる。我々は、植物ゲノムにコードされる内在性siRNAの1種であるTAS1 tasiRNA量が低温により減少し、これとともにTAS1 tasiRNAターゲットmRNAの発現が上昇することを見いだした。tasiRNA産生に関わるDicer-like enzyme4の変異体(dcl4-2)におけるTAS1 tasiRNAターゲットmRNAの低温における発現を調べた結果、野生型植物とは異なり、低温処理によっても発現上昇しない遺伝子が存在した。このターゲットmRNAのTAS1 tasiRNAによる切断は低温によって減少していたことから、この遺伝子はTAS1 tasiRNAを介して低温における発現誘導がおこなわれているものと考えられた。一方、dcl4-2変異体においても野生型植物と同様に低温処理によって発現上昇するTAS1 tasiRNAターゲット遺伝子が見つかり、この遺伝子はTAS1 tasiRNAサイレンシング以外の何らかの機構によって低温で発現誘導されているものと考えられた。そこで次に、植物体を24時間低温処理後、室温に戻しさらに24時間培養後、このターゲットmRNAの発現変動について野生型植物とdcl4-2変異体とで比較した。その結果、野生型植物では常温に戻して24時間後、ターゲットmRNA量が低温処理前のレベルまで減少したが、dcl4-2変異体ではmRNAレベルの減少は僅かであった。これらの結果から、TAS1 tasiRNAは、低温を関知して遺伝子発現を誘導するだけではなく、環境温度変動条件下において、低温で発現誘導されたmRNAの常温における速やかな分解に関する機能を有している可能性が考えられた。本研究では、近年「RNA新大陸」として認知されるようになったノンコーディングRNA (ncRNA)がRNAi機構を利用して温度変化を感知し、「熱・生命システム」を制御しているかについて調べました。nat-siRNへta-siRNAなどのRNAi機構の低温感受性を調べ、これが「RNAiサーモメーター」として温度により遺伝子発現を制御しているかを解明します。これによりncRNAの新たな機能、生命システムの熱感知応答システムを明らかにし、「RNAiサーモメーターを利用した低温遺伝子発現制御系の構築を目指します。シロイヌナズナではta-siRNAの前駆体ncRNAとして、TAS1a, TAS1b, TAS1c, TAS2, TAS3, TAS4が知られています。TAS3からつくられるtasiRNAターゲットとしてARF(Auxin response factor)遺伝子群、TAS2からは機能不明のPPR(pentatricopeptide repeat protein)遺伝子群、TAS4からMYB様転写因子、TAS1から機能不明の遺伝子が知られています。これらのターゲット遺伝子の発現が低温条件によって変化するかどうかについて調べたところ、TAS2およびTAS3ターゲット遺伝子の発現は低温においてもあまり変化しませんでしたが、TAS1とTAS4ターゲット遺伝子の発現は低温により上昇することがわかりました。さらに、ターゲット遺伝子の発現が上昇したTAS1由来のta-siRNA生成量が低温により減少することがわかりました。これらの結果から、すくなくともTAS1については低温に反応し、遺伝子発現を調節する機能を有するものと考えられました。
小胞体ストレスセンサーOASISを介した脊髄損傷後グリオーシス機構の解明と制御

OASISノックアウトマウスおよび野生型マウスに対する脊髄損傷モデルにおいて、損傷後7日におけるGFAPおよびNestinによる未成熟アストロサイトの免疫染色での評価で、OASISノックアウトによるアストロサイト発生への影響は認められなかった。さらに損傷後14日でのGFAPによる免疫染色で損傷部周囲へのアストロサイトの遊走に関する評価においても、OASISノックアウトの影響は認められなかった。ただし、損傷部周囲に集積したGFAP陽性アストロサイトの集積濃度がOASISノックアウトマウスにおいて低いという特徴が認められたため、アストロサイトの集積後に起こるグリア瘢痕形成への影響があるのではないかと考え、損傷後42日においてGFAPおよびN-cadherinによる免疫染色を行い、N-cadherin陽性のアストロサイトの面積がOASISノックアウトマウスにおいて有意に小さかった。これらのことからOASISを介した小胞体ストレス応答はグリア瘢痕形成への最も強く寄与していることが示唆された。OASISノックアウトマウスを用いた研究成果をまとめて2本目の英語論文として発表した.OASISを介した小胞体ストレス応答に関するマイクロRNAに関する脊髄損傷を用いた実験を行う.マウス脊髄損傷モデルに対するOASISのsiRNA投与による一時的なOASISの発現抑制によって、損傷後のグリオーシスが抑制され、脊髄機能回復が抑制されることが明らかとなった。また、OASISは損傷部周囲に集積したアストロサイトに主に発現上昇が起こっていることが明らかとなった。本研究成果については英文雑誌に投稿し、受理された。次にOASISノックアウトマウスで脊髄損傷モデルを作製すると、siRNA投与による一時的なOASISの発現抑制とは反応が異なり、グリオーシスそのものは遅延なく起こるが、損傷部周囲のグリア瘢痕形成が抑えられ、脊髄機能回復はむしろ促進されることが明らかとなった。最初の研究成果を英文雑誌に投稿し受理された。OASISノックアウトマウスを用いた研究成果をまとめて2本目の英語論文として発表した.引き続きOASISノックアウトマウス脊髄損傷モデルノックアウトマウスによる実験を継続し、OASISを介したERストレスとグリア瘢痕形成との関連に関するメカニズムを明らかにする。OASISを介した小胞体ストレス応答に関するマイクロRNAに関する脊髄損傷を用いた実験を行う.
環状アミン・ポリケタイド融合化合物の生合成研究と微生物生産

アルカロイドは有史以前から鎮痛剤、治療薬、嗜好品、染料として用いられているが、その生合成には不明な点が多い。tropane alkaloidの生合成はN-methyl-Δ1-pyrroliniumと3-oxoglutaric acidの分子間不斉Mannich反応を鍵反応とするが、本反応を触媒する酵素は同定されていない。N-methyl-Δ1-pyrroliniumはリジン由来のアルカロイドの生合成中間体であり、その微生物生産系はアルカロイドの安価大量生産を可能にする。我々はN-methyl-Δ1-pyrroliniumを生産する組換え大腸菌を作製した。タバコNicotiana tabacum由来のPMTとMPOのcDNAを大腸菌で発現させ、各生成物のダンシル化体をHPLC、LC-MSにより分析した。その結果、PMTを発現させた大腸菌はmethylputrescineを生産した。PMTとMPOを共発現させた大腸菌ではmethylputrescineの生産量が減少しており、また、PMTとMPOのin vitro反応では微量の4-methylaminobutanalが検出された。N-methyl-Δ1-pyrroliniumは不安定な化合物のため、大腸菌内で安定に存在できないと考えられる。次に、N-methyl-Δ1-pyrroliniumを合成した。NMRおよびMS解析により同定し、固相抽出法および陽イオン交換カラムを用いたHPLC分析系を構築した。最後に、植物由来のcDNAの微生物における発現ライブラリーを作製した。4種類の植物の葉からのライブラリーの構築に成功した。今後、N-methyl-Δ1-pyrrolinium、3-oxoglutaric acidと反応させることで不斉Mannich反応を触媒する酵素をスクリーニングする26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。ベラドンナAtropa belladonna、コダチチョウセンアサガオDaturaarborea、ヒヨスHyoscyamusniger、ハシリドコロScopolia japonicaのcDNAライブラリーの作製に取り組んだ。その結果、ベラドンナおよびヒヨスのcDNAライブラリーの作製に成功した。putrescineを出発物質とし、N-methyl-Δ1-pyrroliniumを生体内で生産する組換え大腸菌の作製を行った。Nicotiana tabacumのPutrescine N-methyltransferase(PMT)とN-methylputrescine oxidase(MPO)のcDNAをDUET vectorを用いて大腸菌で発現した。PMTを発現した大腸菌の培養液をダンシル化しHPLCで分析した結果、ダンシル化Putrescineとダンシル化Methylputrescineが確認された。また、PMTとMPOを共発現させた大腸菌の培養液をダンシル化しHPLCで分析した結果、ダンシル化Methylputrescineの生産量がPMTのみを発現させた場合と比較して減少していた。以上より、PMT、MPO共発現株ではN-methyl-Δ1-pyrroliniumが生産されていると考えられる。3. III型ポリケタイド合成酵素OKSと共に機能する新規サイクラーゼの探索西洋オトギリソウのデーターベースから環化酵素の候補を抽出し、それらの組換え蛋白質を大腸菌より調整した。候補蛋白質をOKSとin vitroで反応させたが、現在のところ、10以上の候補のうちエモジンアンスロンを合成する酵素は得られていない。cDNAライブラリーの構築に成功し、発現ライブラリーを構築できた。当初の予定通りの進行度である。1.のライブライリーを用いたスクリーニングを行うため、前倒しで研究を開始し、N-methyl-Δ1-pyrroliniumの生産に成功した。3. III型ポリケタイド

合成酵素OKSと共に機能する新規サイクラーゼの探索データベースからのスクリーニングには成功しなかったが、その場合はcDNAライブラリーからの探索を行う予定であり、既に植物体からのmRNAの抽出に取り組んでいる。ベラドンナおよびヒヨスのcDNAライブラリーの作製に成功しており、今後、type III polyketide synthaseをスクリーニングする。berberine bridge enzymefamily (BBL)はReticulineを酸化し、Berberine骨格を形成する酵素である。また、Mannich反応を触媒する生合成酵素の報告例はないが、プロリンやリパーゼが不斉Mannich反応を触媒する報告例がある。今後、BBL酵素およびMannich反応を触媒する酵素をcDNAライブラリーからスクリーニングする。3. III型ポリケタイド合成酵素OKSと共に機能する新規サイクラーゼの探索西洋オトギリソウからmRNAを調製し、cDNAの発現ライブラリーを構築する。また、III型ポリケタイド合成酵素OKSの微生物発現系を作製する。その際、acetyl-CoA carboxylaseを発現させるなど、基質の供給系も強化し、OKSによるオクタケタイド鎖の生産系を作る。この系に対し、西洋オトギリソウのcDNAの発現ライブラリーを発現し、新規サイクラーゼを探索する。
光解架橋性ポリウレタンの合成とその物性評価

光開裂性官能基を有する新規な架橋剤として多官能ジチオカーバメート誘導体(TUT)を合成した。TUTを用いてプレポリマー法により架橋ポリウレタンの合成を行ない白色固体を得た。得られた白色個体は、種々の溶媒に不溶である事から架橋ポリウレタン(CPU)であることが分かった。光解架橋による塑性変形について検討するために、ひずみをかけた状態で光照射を行いその応力の変化について検討したところ光照射により応力が低下したことから、架橋高分子の塑性変形を実現した。TUTは、エチレングリコールとクロロプロピオニルクロライドを原料として得られたヒドロキシエチルクロロアセテートとジエタノールアミンと二硫化炭素を原料とすることで合成した。TUTを用いてプレポリマー法により架橋ポリウレタンの合成を行なった。原料には、ポリプロピレングリコール(PPG)と4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を用いて両末端イソシアネートのポリマーグリコールを調整し、これにTUTを加えて80°Cに加熱し弾性のある白色固体を得た。得られたす白色個体は、種々の溶媒に不溶である事から架橋ポリウレタン(CPU)であることが分かった。CPUは、示差走査熱量(DSC)測定の結果、ガラス転移温度が原料のPPGよりも高温へ上昇したことから架橋反応によって分子運動性が抑制されたと考えられる。力学物性、動的粘弾性測定の結果から、得られたCPUは、エラストマーであることが明らかとなった。光解架橋による塑性変形について検討するために、ひずみをかけた状態で光照射を行いその応力の変化について検討したところ光照射により応力が低下した。このような現象が見られる高分子は報告されておらず、これまで不可能であった架橋高分子の塑性変形を実現した点でに極めて新規性の高い材料の創製に成功したといえる。しかしながら、得られた試料は白色固体であるために試料全体へ均一に光照射を行なうことが困難であった。得られた架橋ポリウレタンの原料に用いたMDIは、結晶性が高いために試料は白色となり、光の透渦率が著しく低下したと考えられるが、原料を変えることで無色透明の試料が得られ、さらに優れた成果が得られると期待される。原料には、ポリプロピレングリコール(PPG)と4, 4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を用いて両末端イソシアネートのポリマーグリコールを調整し、これにTUTを加えて80°Cに加熱し弾性のある白色固体を得た。このような現象が見られる高分子は報告されておらず、これまで不可能であった架橋高分子の塑性変形を実現しだ点で極めて新規性の高い材料の創製に成功したといえる。
宇宙大規模構造・重力レンズ現象を用いた暗黒物質・暗黒エネルギーの性質の探求

暗黒物質・暗黒エネルギーは、構造形成において大きく別けて「揺らぎのパターン」と「揺らぎの成長率」に影響を及ぼす。「揺らぎのパターン」「揺らぎの成長率」の両者に関連した研究として、本年度は、銀河の速度情報を抜き出す手法の開発に注力した。まず、速度パワースペクトルを理論的に予想される精度で取り出せるかどうかを検証し、肯定的な結果を得た[論文3]。また、スローンデジタルスカイサーベイ(SDSS)の2点相関関数からも速度情報を取り出し、速度の大きさは標準的な宇宙項入りの冷たいダークマターモデルの予言と一致することを見いだした[論文投稿中arXiv:1006.4630]。しかしながら、これらの方法は小スケールの銀河速度のモデル化の方法に依存する。そこで、シミュレーションデータを用いて、小スケールの速度情報の影響を詳しく調べ、速度パワースペクトルを精度よく測定する方法を開発した[論文投稿中arXiv:1103.3614]。また、「揺らぎのパターン」に関連して、従来とは桁で上回る(5000回)大量のN体シミュレーションデータから構築した密度揺らぎのパワースペクトルの共分散行列を用い、宇宙論パラメータ制限への、共分散の非ガウス性による影響を調べた[論文4]。パラメータ数が多い場合は、非ガウス性の影響は小さいことを見いだした。「揺らぎの成長率」に関しては、昨年度に引き続き、SDSSクェーサーカタログから重力レンズクェーサーを探査する計画を推進し、新たに見つかった8個の重力レンズクェーサー[論文1]、およびSDSSデータリリースDR5相当の統計カタログを発表した[論文2]。本年度3月の観測により、SDSSの最終カタログDR7相当のレンズカタログを完成させる予定であったが、天候不順のため全くデータが取れず、完成は来年度に持ち越しになってしまったことは心残りである。本年度は、宇宙大規模構造を形作る銀河の分布の統計量、特にパワースペクトルについて、大量の精密なN体シミュレーションを実行し研究を行った。その結果、シミュレーションのボックスの大きさの有限性はパワースペクトルに大きな影響を及ぼすが、重力不安定性による構造進化理論を用いると、あたかも無限大のボックスの大きさでシミュレーションをしたかのように補正を加えることが出来ることを見いだした。昨今、パワースペクトルの理論予言の適応範囲を準非線形領域へのばす試みが精力的に行われているが、その理論予言との比較にN体シミュレーションは欠かせない。今回の発見により両者の比較がより直接的に行えることになる。さらに、これらのN体シミュレーションデータを用いて、パワースペクトルの共分散行列を導出した。近い将来精密に各種宇宙論パラメータを制限しようとすると、一つしか無い宇宙の観測データに内在する統計的エラーを見積もらなければいけないが、このときに我々の導いた共分散行列は重要となる。さらに、観測領域の外の情報が、観測されたデータの統計量にどのような影響を及ぼしうるのか、についても詳細に議論を進めているところである。また、我々はスローン・デジタル点スカイサーベイのクェーサーカタログから、重力レンズクェーサーを探査している。本年度は追観測をハワイ島にあるハワイ大学UH88望遠鏡および、すばる望遠鏡を用いて三度行った。これにより7、8個程度の新たな重力レンズクェーサーを発見し現在報告者を筆頭筆者として発見論文を執筆中である。ダークマター・ダークエネルギーによる構造形成は、大きく別けて「揺らぎのパターン」と「揺らぎの成長率」に影響を及ぼす。私はこれらの問題にいくつかの異なる視点・視座より研究を行っている。「揺らぎのパターン」について、本年度は主にシミュレーションデータを用いて、質量密度揺らぎのパワースペクトルの共分散行列の性質の調査、および、銀河速度パワースペクトルの抽出法の開発を行った。前者では従来とは桁で上回る回数(5000回)のN体シミュレーションデータを生成、共分散行列を構築し、摂動理論の予言との比較を行った。また大量の個数を活かして、必要な精度の共分散行列を得るにはどれだけの回数が必要なのかを調べ、その理論式の導出にも成功した。また本年度11月より、英国ポーツマス大学に長期滞在中である。同大学の研究者と共同研究を進め、銀河速度の情報を取り出す手法の開発を行っている。この手法をシミュレーションデータに適用することで、銀河速度パワースペクトルを抜き出し、抜き出したパワースペクトルの精度が理論予想と一致することを見いだした。論文は平成22年度分として出版される。「揺らぎの成長率」に関して、昨年度に引き続き、我々はスローンデジタルスカイサーベイ(SDSS)のクェーサーカタログから、重力レンズクェーサーを探査している。本年度は昨年度末に発見した8つの重力レンズクェーサーを報告した。また、SDSSのデータリリースDR5に相当する重力レンズカタログをまとめ、投稿中である。来年度にも引き続き探査を行い、1、2年程度のうちにSDSSの最終データリリースDR7相当のカタログを出版し、我々の探査計画はひとまずの完成を見る予定である暗黒物質・暗黒エネルギーは、構造形成において大きく別けて「揺らぎのパターン」と「揺らぎの成長率」に影響を及ぼす。

また、スローンデジタルスカイサーベイ(SDSS)の2点相関関数からも速度情報を取り出し、速度の大きさは標準的な宇宙項入りの冷たいダークマターモデルの予言と一致することを見いだした[論文投稿中arXiv:1006.4630]。しかしながら、これらの方法は小スケールの銀河速度のモデル化の方法に依存する。そこで、シミュレーションデータを用いて、小スケールの速度情報の影響を詳しく調べ、速度パワースペクトルを精度よく測定する方法を開発した[論文投稿中arXiv:1103.3614]。また、「揺らぎのパターン」に関連して、従来とは桁で上回る(5000回)大量のN体シミュレーションデータから構築した密度揺らぎのパワースペクトルの共分散行列を用い、宇宙論パラメータ制限への、共分散の非ガウス性による影響を調べた[論文4]。パラメータ数が多い場合は、非ガウス性の影響は小さいことを見いだした。「揺らぎの成長率」に関しては、昨年度に引き続き、SDSSクェーサーカタログから重力レンズクェーサーを探査する計画を推進し、新たに見つかった8個の重力レンズクェーサー[論文1]、およびSDSSデータリリースDR5相当の統計カタログを発表した[論文2]。本年度3月の観測により、SDSSの最終カタログDR7相当のレンズカタログを完成させる予定であったが、天候不順のため全くデータが取れず、完成は来年度に持ち越しになってしまったことは心残りである。
シュレディンガー方程式の準古典解析

2018年度は,主に次の2つの課題を研究した.(1)エネルギー交差を持つ一次元シュレディンガー方程式系の量子共鳴の半古典極限における漸近分布(2)非自己共役なDirac作用素の固有値の半古典極限における漸近分布(1)はA.Martinez,渡部との共同研究で,エネルギー交差レベルより高いレベルにおいて,超局所解析の手法を用いて量子共鳴の漸近分布を明らかにした.2017年度までの同研究課題の研究によって,エネルギー交差レベルの近傍における量子共鳴の漸近分布が明らかにされており,今回はそれを補完する研究である.エネルギー交差レベルでの研究においては,真の解を交差点の両側でそれぞれ構成し,それらのロンスキアンを計算することよって量子共鳴の量子化条件を得ることができたが,今回のエネルギー交差レベルより高いレベルでは,同じ方法では量子共鳴の分布の粗い評価しか得られない.しかし,解の特性曲線の上での超局所的な解析を加えることによって,より精度の高い分布を得ることができた.相空間上では,交差点は非退化な双曲型不動点である.(2)はS.Kamvissisとの共同研究で,非線形シュレディンガー方程式のLax対として現れるZakharov-Shabat作用素の反射係数の漸近挙動,固有値の漸近分布を,完全WKB法を用いて明らかにした.特に問題となるのは,連続スペクトルと固有値の閾値である0の近傍での固有値の漸近分布である.固有値を与えるBohr-Sommerfeldの量子化条件が有効である範囲を,原点からの距離との関係において捉えることに成功した.これにより,非線形シュレディンガー方程式のソリトン解の半古典漸近挙動の研究に貢献した.当初より,超局所解析を用いた,ホモクリニック軌道が生成する量子共鳴の準古典漸近分布,行列値ポテンシャルを持つシュレディンガー作用素のエネルギー交差が生成する量子共鳴の漸近分布やスペクトルシフト関数の漸近挙動の研究,完全WKB法を用いた非自己共役な一次元ディラック作用素のスペクトル・散乱の解析を目標としてきたが,それぞれのテーマにおいて,着実に成果を生み,論文掲載に至っており,前項「研究実績の概要」で述べた研究は現在投稿中である.さらに次項「今後の研究の推進方策」で述べるように,新な研究の方向が定まっている.以上により,本研究課題は概ね順調に進展していると言って良い.今年度の研究(1)エネルギー交差を持つ一次元シュレディンガー方程式系の量子共鳴の半古典極限における漸近分布,及び(2)非自己共役なDirac作用素の固有値の半古典極限における漸近分布の成功を受けて,それらの延長線上で新たな研究に進む.(1),(2)のそれぞれの延長線上で(3)2つ井戸型ポテンシャルを持つシュレディンガー方程式系の固有値の準古典漸近分布(4)早く振動するポテンシャルを持つZakharov-Shabat作用素の固有値の漸近分布を研究する.(3)はAssal, Martinezとの共同研究である.(1)と同様の超局所手法を用いることによって,固有値の量子化条件を得ることができる.特に興味深いのは,二つのポテンシャルが対称である場合に,漸近展開の主要項が重なる二つの固有値の間の距離が,二つのシュレディンガー作用素の間の相互作用によって記述される点である.(4)は,Kamvissisとの共同研究を予定している.ポテンシャルが準古典パラメータととも早く振動する場合に,分岐する曲線に沿って固有値が漸近的に分布することが,最近の数値実験などによって示されている.この事実を完全WKB法を用いて厳密解析することを目指す.非自己共役作用素において現れる独特の現象であり,近年注目を集めている問題の一つである.2018年度は,主に次の2つの課題を研究した.(1)エネルギー交差を持つ一次元シュレディンガー方程式系の量子共鳴の半古典極限における漸近分布(2)非自己共役なDirac作用素の固有値の半古典極限における漸近分布(1)はA.Martinez,渡部との共同研究で,エネルギー交差レベルより高いレベルにおいて,超局所解析の手法を用いて量子共鳴の漸近分布を明らかにした.2017年度までの同研究課題の研究によって,エネルギー交差レベルの近傍における量子共鳴の漸近分布が明らかにされており,今回はそれを補完する研究である.エネルギー交差レベルでの研究においては,真の解を交差点の両側でそれぞれ構成し,それらのロンスキアンを計算することよって量子共鳴の量子化条件を得ることができたが,今回のエネルギー交差レベルより高いレベルでは,同じ方法では量子共鳴の分布の粗い評価しか得られない.しかし,解の特性曲線の上での超局所的な解析を加えることによって,より精度の高い分布を得ることができた.相空間上では,交差点は非退化な双曲型不動点である.(2)はS.Kamvissisとの共同研究で,非線形シュレディンガー方程式のLax対として現れるZakharov-Shabat作用素の反射係数の漸近挙動,固有値の漸近分布を,完全WKB法を用いて明らかにした.特に問題となるのは,連続スペクトルと固有値の閾値である0の近傍での固有値の漸近分布である.固有値を与えるBohr-Sommerfeldの量子化条件が有効である範囲を,原点からの距離との関係において捉えることに成功した.

これにより,非線形シュレディンガー方程式のソリトン解の半古典漸近挙動の研究に貢献した.当初より,超局所解析を用いた,ホモクリニック軌道が生成する量子共鳴の準古典漸近分布,行列値ポテンシャルを持つシュレディンガー作用素のエネルギー交差が生成する量子共鳴の漸近分布やスペクトルシフト関数の漸近挙動の研究,完全WKB法を用いた非自己共役な一次元ディラック作用素のスペクトル・散乱の解析を目標としてきたが,それぞれのテーマにおいて,着実に成果を生み,論文掲載に至っており,前項「研究実績の概要」で述べた研究は現在投稿中である.さらに次項「今後の研究の推進方策」で述べるように,新な研究の方向が定まっている.以上により,本研究課題は概ね順調に進展していると言って良い.今年度の研究(1)エネルギー交差を持つ一次元シュレディンガー方程式系の量子共鳴の半古典極限における漸近分布,及び(2)非自己共役なDirac作用素の固有値の半古典極限における漸近分布の成功を受けて,それらの延長線上で新たな研究に進む.(1),(2)のそれぞれの延長線上で(3)2つ井戸型ポテンシャルを持つシュレディンガー方程式系の固有値の準古典漸近分布(4)早く振動するポテンシャルを持つZakharov-Shabat作用素の固有値の漸近分布を研究する.(3)はAssal, Martinezとの共同研究である.(1)と同様の超局所手法を用いることによって,固有値の量子化条件を得ることができる.特に興味深いのは,二つのポテンシャルが対称である場合に,漸近展開の主要項が重なる二つの固有値の間の距離が,二つのシュレディンガー作用素の間の相互作用によって記述される点である.(4)は,Kamvissisとの共同研究を予定している.ポテンシャルが準古典パラメータととも早く振動する場合に,分岐する曲線に沿って固有値が漸近的に分布することが,最近の数値実験などによって示されている.この事実を完全WKB法を用いて厳密解析することを目指す.非自己共役作用素において現れる独特の現象であり,近年注目を集めている問題の一つである.次年度にパリにおいて開催予定の国際研究集会での必要経費を担保しておくために,前年度において倹約した為.
表面ホール電位分布計測による電子材料内部埋没構造のナノレベル透視技術の開発

次世代の高性能電子デバイスを実現するためには、そこで用いられる各種電子材料の高性能化を実現する産業技術の確立、特に、電子材料内部の微視的な構造や電子状態を計測・評価できる技術の確立が求められる。そこで、電子材料の水平面内で直交する方向に電流と磁場を印加した際に、ホール効果によって現れる表面ホール電位分布をナノスケールの空間分解能で測定できる装置の開発を目指している。既に、電位検出機構にケルビン法を用いた基礎実験装置により、表面ホール電位の存在やその基礎特性の抽出を終えており、外部発表を行っている(2006年度:原著論文1件、国際会議発表2件、特許出願1件)。本年度は、非接触原子間力顕微鏡(非接触AFM)の原理を表面ホール電位分布観察に応用した、新規の顕微鏡ステージの設計を行った。顕微鏡ステージが満たすべき仕様として、(1)非磁性体材料により構成されていること、(2)試料面内に電流印加ができること、(3)試料面内で電流印加と直交する方向に永久磁石の挿入が可能であること、(4)非接触AFM観察が可能であることを考慮し、製作を行った。また、計測に必要な制御回路系を整備した。次に、準備した顕微鏡システムの性能を評価するために、イオンビーム加工により表面に微細パターンを形成した半導体表面の非接触AFM観察を行った。これにより、本装置に採用している微動用ピエゾ素子の変位量較正を行った。さらに、電流印加や磁場印加時の半導体表面における非接触AFM観察を行い、高空間分解能での表面ホール電位分布観察を行うにあたって必要となる技術的・学問的な知見を得た。本年度は、本研究で提案している水平磁場印加型ホール効果によって表面に現れる電位の変化(表面ホール電位)の存在をケルビン法により明らかにするための真空チャンバおよび信号検出系、電位自動制御系を含む基礎実験装置の開発を完了し、その性能評価を行った。具体的にはn型、p型シリコンウエハおよびn型SOIウエハを用いて表面ホール電位測定を行い、検出される信号が印加電流に対して線形的に変化すること、多数キャリアの種類(電子もしくはホール)によって、表面ホール電位の符号が反転することを見出した。また、ケルビン法のAuプローブをトランスファーロッドにより真空中で一方向に走査する機構を装置に組み込み、表面ホール電位測定のラインプロファイル測定を行った。その結果、試料内部の電流密度の変化を表面側から可視化できることを示した。これらにより、本研究で提唱している表面ホール電位測定による電子材料内部埋没構造の透視技術の実現可能性を明らかにした。また、この表面ホール電位をナノスケールの高い空間分解能で計測できる原子間力顕微鏡(AFM)をベースとした試作装置の製作に着手し、カンチレバープローブやその変位検出機構を含めた表面電位計測用試料ステージの設計・製作した。本試作装置においては、試料の水平面内への磁場印加前後でカンチレバー先端が感じる静電気力の変化を検出することによって、AFMが有する空間分解能で表面ホール電位分布を計測することを目指している。磁場の印加/非印加の制御には、これまでの実験と同様に永久磁石の物理的な搬送を用いることを想定しており、その磁気回路の設計を終了した。
循環管理を支援する自動薬物医療システムを臨床実用化し、自律神経医療と統合する研究

集中治療医学における循環管理は、患者生命に直に決する専門医療であるが、最近の医師不足による診療不可や、過重労働を背景とした医療過誤が社会問題となっている。本研究は、生理学、生体医工学、テクノロジーを融合して自動医療システムを創出することによって、この問題の解決を目指す取り組みである。コンピューターが循環動態を自動診断し、さらに多薬剤を同時に投与して循環動態を改善するような自動医療システムの開発を、特に、その左心房圧の推定法、安全・アラーム装置、神経医療との統合等に力点をおいて進めた。集中治療医学における循環管理は患者の生命予後を直接に決する重責を担い、専門技術や豊富な経験を要する高度医療であり、医師の身体的心理的ストレスは大きい。特に地方の医療過疎地では、医師専門医の不足や過労を背景とした医療過誤が社会問題となっている。本研究は、研究チームが独自に開発した自動循環管理プロトタイプ装置(国際特許)を基に、実用システムの開発を目指している。まず専門医の診断治療をコンピューター上に再現するため、循環系の内部3特性(心臓ポンプ機能・循環血液量・血管抵抗)が循環動態(血圧・心拍出量・心房圧)を決定する循環系モデルを理論構築し実証した(循環平衡理論)。これを基に、患者の循環動態を計測してPCに送り、循環系モデルを用いて観測不可能な内部3特性を定量化(=自動診断)、独自制御アルゴリズムで循環特性を正常化するための治療命令信号を計算し、ポンプ外部制御で4薬剤(強心剤・血管拡張薬・輸液・利尿剤)を投与する自動医療システムを開発した。これは生体計測-診断-治療の閉ループ下に診断治療を毎分更新するため、病態変化に適応して循環動態の全体を目標値に制御できる。実際に開胸下にて重症心不全犬の循環異常を自動治療した。さらに開胸下ではない閉胸下医療現場での実用化を視野に、(1)間歇的左心房圧と肺動脈圧からの左心房圧連続推定装置、(2)多重安全装置・アラーム装置・患者個人適応制御の開発に取り組み、これを試作した。またさらに、未来医療の試みとして、(3)自律神経系-循環系の相互作用に着目した両系統合モデルの構築、循環と自律神経を同時に最適化するような神経-薬物統合自動医療システムの開発にも取り組んだ。集中治療医学における循環管理は、患者の生命予後を直接に決する重責を負い、専門知識や技術、豊富な経験を要する高度医療であり、医師の身体的心理的ストレスは大きい。特に医師や専門医の不足する医療過疎地においては、過労を背景とした医療過誤が社会問題となっている。本研究では、循環系の内部3特性(心臓ポンプ機能・循環血液量・血管抵抗)が循環動態(血圧・心拍出量・心房圧)を決定する循環系モデル(循環平衡理論)を基に、患者の循環動態を計測して、その情報をCPUに送り、循環系モデルを用いて観測不可能な内部3特性を定量化(=自動診断)、独自制御アルゴリズムで循環特性を正常化するための治療命令信号を計算し、ポンプ外部制御で4薬剤(強心剤・血管拡張薬・輸液・利尿剤)を投与する自動医療システムを開発した。本システムは専門医の思考は判断をコンピューター上に再現し、診断や治療の決定を数値的に行う利点や、閉ループ制御によって生体計測ー診断ー治療を毎分毎秒等に更新し、急な病態変化に自動対応できるという利点もあった。実際に開胸下にて重症心不全動物(犬等)の循環異常を自動治療でき、さらに開胸下ではない閉胸下医療現場での実用化を目指して、左心房圧の連続推定法の開発、ならびにそれを組み込んだ、身体低侵襲な自動薬物医療システムの開発、多重安全装置・アラーム装置・患者個人適応制御の開発、に取組み、試作した。また一方、循環管理や循環器病の治療において、自律神経異常の機序解明や神経を正常化する医療はますます重要だと認識されるようになっている。そこで未来医療の試みとして、循環と自律神経を同時に最適化するような神経ー薬物統合自動医療システムの開発を目指し、自律神経ー循環系の相互作用について神経科学的なアプローチによって取り組み、循環系臓器における自律神経(交感神経・迷走神経)の分布や構造、活動をイメージング解析等を行った。集中治療医学における循環管理は患者の生命予後を直接に決する。これは専門知識や技術、豊富な経験を要する高度医療であり、医師の身体的心理的ストレスは大きい。そこで、循環系の内部3特性(心臓ポンプ機能・循環血液量・血管抵抗)が循環動態(血圧・心拍出量・心房圧)を決定する循環系モデルを理論構築し実証した(循環平衡理論)を実証し、これを基に、専門医の診断治療をコンピューター上に再現することを目指した。

具体的には、患者の循環動態を計測して、その情報をCPUに送り、循環系モデルを用いて観測不可能な内部3特性を定量化(=自動診断)、独自制御アルゴリズムで循環特性を正常化するための治療命令信号を計算し、ポンプ外部制御で4薬剤(強心剤・血管拡張薬・輸液・利尿剤)を投与する自動医療システムを開発した。これは、生体計測ー診断ー治療の閉ループ制御の下に診断治療を毎分更新するため、病態変化に適応できる点、循環動態の全体を目標値に制御できる点を特長とする。実際に開胸下にて重症心不全犬の循環異常を自動治療した。さらに開胸下ではない閉胸下医療現場での実用化を目指して、1左心房圧の連続推定法の開発、ならびにそれを組み込んだ、身体低侵襲な自動薬物医療システムの開発、2多重安全装置・アラーム装置・患者個人適応制御の開発、に取組み、試作した。また、未来医療の試みとして、3循環と自律神経を同時に最適化するような神経ー薬物統合自動医療システムの開発を目指し、自律神経ー循環系の相互作用の解明に、神経科学的な側面からも取り組んだ。本研究の目的は、集中治療医学の循環管理を支援する自動薬物医療を開発し、また、未来医療の試みとして、循環と自律神経を同時に最適化するような神経-薬物統合自動医療を試作開発することである。これに必要な、間歌的左心房圧と肺動脈圧からの左心房圧連続推定装置、安全装置、アラーム装置、適応制御を試作を進め、また、自律神経系の制御技術の開発を進めており、研究は順調に進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、集中治療医学の循環管理を支援する自動薬物医療を開発し、また、未来医療の試みとして、循環と自律神経を同時に最適化するような神経ー薬物統合自動医療を試作開発することである。これに必要な、左心房圧連続推定装置、安全装置、アラーム装置、適応制御の試作、改良や検証を進め、また、自律神経系の神経科学的な側面からの研究や神経制御技術の開発を進めており、研究は順調に進んでいる。循環管理や循環器病の治療において、自律神経異常の正常化はますます重要だと認識されるようになり、身体低侵襲で効果の高い神経医療が必要である。このため、本研究においても、循環器学だけでなく神経科学的なアプローチも視野にいれて、研究を推進する。循環管理や循環器病の治療において、自律神経異常の機序解明や神経を正常化する医療はますます重要だと認識されるようになり、身体低侵襲で効果の高い神経医療が必要である。
半導体レーザ励起薄片固体レーザによる二光波混合型自己混合計測技術の開発

○研究目的本研究の目的は、従来の自己混合計測法の構成を大幅に変える事無く、測定ターゲットの物性を光路長変化から測定する手法を構築する事である。これまでの研究成果から、圧電素子に反射膜を蒸着させた振動体について、圧電素子の長周期振動の測定に成功している。この結果を発展させ、実験系の見直しを図る事で詳細な光路長変化の検出を実現し、より実用的な計測系の構築を目指す。○研究方法半導体レーザ励起LNP薄片固体レーザから発振するレーザ光を、コリメート用非球面レンズにより平行光にコリメートした後に周波数シフタを介してキャリア周波数を作成し、光減衰器で戻り光量を調整した後にビームスプリッタでレーザ光を2つの光に分割した。分割された2つの光はそれぞれ集光用非球面レンズにより集光し、一方は反射鏡に照射させ他方は測定用ターゲットに照射させた。測定用ターゲットとして、反射鏡を蒸着したナノメートル単位で振動する振動体を用いた。○研究成果振動体を1Hz程度の低周波数で振動させたときの計測から、ビームスプリッタで分割した2つの光がレーザ共振器に帰還することで、キャリア周波数ピークが時間的に強度変化することを観測した。レーザレート方程式からキャリア周波数ピークの時間的な強度変化を再現し、2つの光の位相差に由来することを確認した。キャリア周波数ピークの時間変化から振動体の振動波形を再現し、既存のレーザ変位計を用いた計測結果と比較することで、再現した振動波形が正確な振幅値であることを確認した。
生殖生長に伴う篩官転流物質の転換

成長点における花芽分化の刺激は、篩管を通じて伝達されていると考えられている。これまでの多くの実験結果は、何らかの物質が篩管を流れていることを示唆している。従って、篩管液を採取して、その中に花芽誘導物質を見つけだそうという試みは、より直接的な実験手段であると考えられる。本年度は、特にイネ篩管液中のタンパク質組成が生殖過程に移行する際に何らかの変動を示すかどうかを明らかにすることを目的とした。感光性に違いのあるイネ品種を用い、光条件と篩管液タンパク質組成の関係を調べた。また、光条件によりタンパク質自身の質的変化(リン酸化)が起こるかどうかについても実験を行った。(1)イネ篩管液のタンパク質組成まず、基本的なタンパク質組成を明らかにするために、得られた篩管液をSDS-PAGE、2次元電気泳動で分析した。篩管液中のタンパク質濃度は、約200ng/μlであった。分子量10-150kDの間に多種類のタンパク質が存在し、分子量17,21,23,35kDのタンパク質が主要なものであった。感光性遺伝子E3を持つ品種EG3を連続光下で28日間生育させた。29日目から短日処理(明10時間)を開始し、開始後1日、2日、3日、1週間、2週間、3週間目に篩管液を採取した。それぞれのサンプルを2次元電気泳動で分析し、連続光下で生育させたイネよりのサンプルと泳動パタ-ンを比較した。タンパク質のスポットの変化が日長条件の変化と対応しているものが数スッポト見られた。(2)リン酸化、脱リン酸化を受ける篩管液タンパン質葉身先端より^<32>PでラベルしたATPを1日以上吸収させた。暗条件下では、分子量17,24kDのタンパク質が、明条件下では、分子量17,20kDのタンパク質がそれぞれ^<32>Pでラベルされた。