hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高校生の進路選択における保護者の役割に関する国際比較調査研究

また、米国の高等学校と姉妹校締結を行っている国内の二つの高等学校の協力を得て、生徒と保護者に対するアンケート調査を実施した。国内の調査回答数は生徒約800名分と保護者が約300名分であり、米国の高校では、約100名分の回答を得た。研究実施計画で予定されていた国内と米国でのインタビュー調査は、調査対象校との調整の為、次年度に実施する計画である。回収されたアンケートについて現在分析中であり、分析結果については次年度に研究会等において発表する予定である。また、前述の海外の高校と姉妹校締結をしている国内高校の協力を得て、米国以外にオーストラリアにおいても調査が可能となり、次年度にアンケート調査とインタビュー調査を実施する予定で準備を進めている。これらによって、国内と国外の比較調査等が可能になると考えられる。最終年度となる平成26年度は,これまでに得られている日本(広島),オーストラリア(タスマニア州,シドニー州)及び米国(ハワイ州)における調査結果を踏まえ,韓国においてインタビュー及び質問紙調査を実施した。インタビュー調査対象機関は,国立工業高校,私立高校及び国立総合大学であり,このうち私立高校では質問紙調査も併せて実施した。これらの結果,(1)ソウル市に立地する大学への極めて強い進学指向の存在,(2)進路について相談する相手としての高校教員の低い割合,(3)我が国と類似した進路決定プロセス(文系,理系等),等が明らかになった。(1)については,社会的にも若年人口のソウル市への大きな流入が見られ,高校生及び保護者は,ソウル市の大学に進学することを第一と考える傾向にある。また,(2)については,進路の相談相手としての保護者の割合は我が国と同程度である一方,高校教員の割合は先行研究でも指摘されているとおり低くなった(アンケート調査結果)。(3)については,中等教育における我が国との類似性から,大枠では高大接続制度においても類似した内容を持つ。ただし,大学入学者選抜の点では,短期的に急激な改革を断行した韓国と我が国との相違点は大きい。本研究により明らかにされた各国の高校生の進路選択プロセスと保護者の役割に関する特徴について,今後,さらに東南アジア地域まで拡大し,今後の高大接続の在り方を検討したい。特に,近年のグローバル化した我が国の大学にとって,各国の高校生の意識を把握することは,極めて大きな意味を持つと考えられる。教育社会学当初の計画であった国内の高校における「進路に関する調査」が実施でき,また米国においても,一部ではあるが同一の内容でアンケート調査を実施できた。さらに,当初計画に加えて,オーストラリアにおける高校においても調査ができ,より幅広い観点から分析を行うことが可能となった。一方,アンケート調査の分析結果から,大変興味深い事項が見いだされている。たとえば,日米いずれの高校生においても,多くの部分で共通点があること,またその逆で相違点として見いだされている事柄には,学校組織の相違等も関係していると推測されること等である。本研究課題は,高校生の進路選択における保護者役割の国際比較であり,すでに,日本,オーストラリア,米国において調査が完了し,得られたインタビューデータやアンケートデータも多く蓄積が為されている。
分子モーターとDNAオリガミのハイブリッドで「感覚を持つ分子ロボット」を創る

自律的な人工微小ロボットの実現は,ナノテクノロジーの目標の1つである.ロボットであるからには動かしたいが,アクチュエーターを造るのが難しい.一方で,生体内では超高性能のアクチュエーターである分子モーターが働いている.そこで,この分子モーターをアクチュエーターとして利用することで,自律的な分子ロボットの実現を目指した.我々は,船体となるマイクロメートルサイズの粒子に,アクチュエーターとして回転分子モーターであるF1-ATPaseの固定子を接着し,その回転軸にDNAオリガミで造ったスクリューを結合することで,バクテリアのように遊泳するロボットをデザインした.まず,DNAオリガミで造ったねじれた円柱を重合させることで,スクリューとなるらせん状の構造体を設計通りに実現することができた.構造はAFMや全反射顕微鏡を用いた蛍光観察等で確認した.さらに,このスクリュー, F1-ATPase,プラスチック粒子を組み合わせて構造体を組み立てることに成功した.しかし,これだけでは明らかな遊泳運動を観察することはできなかった.ひとつの原因として,F1-ATPase1分子によって生じる推進力が弱いことが考えられた.そこで,モーターの並列化による推進力の増強を試みた.粒子の片側のみを金蒸着した「ヤヌス粒子」を作成し,F1-ATPaseは,その反対側のみに接着するようにした.実際,F1-ATPase分子がほぼ片側のみに結合することを蛍光観察で確認できた.しかし,このヤヌス粒子を用いても,明らかな遊泳運動は観察できなかった.蛍光観察で詳細に見てみると,粒子表面で異なるモーターに結合したDNAオリガミ同士が凝集してしまっているように見えた.現在,この凝集を抑えて遊泳運動を観察するために,オリガミ作成条件の再検討を行っている.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。自律的な人工微小ロボットの実現は,ナノテクノロジーの目標の1つである.ロボットであるからには動かしたいが,アクチュエーターを造るのが難しい.一方で,生体内では超高性能のアクチュエーターである分子モーターが働いている.そこで,この分子モーターをアクチュエーターとして利用することで,自律的な分子ロボットの実現を目指した.分子モーターはタンパク質であるため,その構造を自由に変えることは難しい.一方, DNAオリガミは,ナノスケールの構造を容易に造ることができる技術であるが,動的に動かすことは難しい.この2つの欠点を補い,その利点を組み合わせることで新規のナノデバイスの実現を目指している.我々は,船体となるマイクロメートルサイズの粒子に,アクチュエーターとして回転分子モーターであるF1-ATPaseの固定子を接着し,その回転軸にDNAオリガミで造ったスクリューを結合することで,バクテリアのように遊泳するロボットをデザインした.まず,ミクロスケールで効率よく遊泳するために,バクテリアのべん毛を模したらせん形状のスクリューを設計した.この構造は比較的大きくなってしまうのだが,DNAオリガミで造ったねじれた円柱を重合させることで,らせん状の構造体を設計通りに実現することができた.構造はAFM等で確認した.さらに,このスクリュー, F1-ATPase,プラスチック粒子を組み合わせて構造体を組み立てることに成功した. F1-ATPaseの燃料であるATP分子を加えると,この構造体がゆっくりと移動する様子を観察できた.ただし,まだサンプル数が少なく,さらなる確認が必要である.プラスチック粒子,生体の回転分子モーターであるF1-ATPase,および,DNAオリガミで作成したスクリューを組み合わせて,遊泳するバクテリア型ロボットを実現した.平成27年度の研究実施計画はほぼ達成することができた.ただし,遊泳速度が遅く,より高速に回転するF1-ATPaseを利用したり,複数の分子モーターによる駆動を行うなど,今後の改良が必要である.自律的な人工微小ロボットの実現は,ナノテクノロジーの目標の1つである.ロボットであるからには動かしたいが,アクチュエーターを造るのが難しい.一方で,生体内では超高性能のアクチュエーターである分子モーターが働いている.そこで,この分子モーターをアクチュエーターとして利用することで,自律的な分子ロボットの実現を目指した.我々は,船体となるマイクロメートルサイズの粒子に,アクチュエーターとして回転分子モーターであるF1-ATPaseの固定子を接着し,その回転軸にDNAオリガミで造ったスクリューを結合することで,バクテリアのように遊泳するロボットをデザインした.まず,DNAオリガミで造ったねじれた円柱を重合させることで,スクリューとなるらせん状の構造体を設計通りに実現することができた.構造はAFMや全反射顕微鏡を用いた蛍光観察等で確認した.さらに,このスクリュー, F1-ATPase,プラスチック粒子を組み合わせて構造体を組み立てることに成功した.しかし,これだけでは明らかな遊泳運動を観察することはできなかった.ひとつの原因として,F1-ATPase1分子によって生じる推進力が弱いことが考えられた.そこで,モーターの並列化による推進力の増強を試みた.粒子の片側のみを金蒸着した「ヤヌス粒子」を作成し,F1-ATPaseは,その反対側のみに接着するようにした.実際,F1-ATPase分子がほぼ片側のみに結合することを蛍光観察で確認できた.しかし,このヤヌス粒子を用いても,明らかな遊泳運動は観察できなかった.蛍光観察で詳細に見てみると,粒子表面で異なるモーターに結合したDNAオリガミ同士が凝集してしまっているように見えた.現在,この凝集を抑えて遊泳運動を観察するために,オリガミ作成条件の再検討を行っている.

平成28年度は,まず,大腸菌のF1-ATPaseなど,より高速に回転する分子モーターを用いたり, Janus粒子により粒子片側だけに複数のF1-ATPaseを結合することで,遊泳速度を上げる.その後,「感覚を持つ分子ロボット」の実現を目指す.スクリューに動的に変化する部位を導入し,化学物質,熱,光などの外部刺激によりスクリュー形状が変化し,推進力を失うようにする.これにより,外部刺激があると遊泳がストップしてブラウン運動でその場で漂うという,原始的な走性を実現可能だと期待してる.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
急性肺傷害治療における血管内皮細胞増殖因子分泌型レセプター遺伝子導入の効果

急性肺傷害の血管透過性亢進状態に関与する因子である血管内皮細胞増殖因子(VEGF ; vascular endothelial growth facor)に着目し、そのレセプターの一つであるVEGFR-2(KDR/flk-1)の細胞外の構造のみ(sflk-1;soluble form of flk-1)をコードする遺伝子をクローニング、肺内に発現させることでVEGFの作用を減弱することができる。これにより肺傷害時のVEGFの作用について検討をおこなった。マウスの肺から総RNAを抽出し、sflk-1のcDNAをサブクローニングし、発現プラスミドを作製した。エレクトロポレーションによる遺伝子導入を試みたが、肺での発現が確認できなかったためsflk-1発現アデノウイルスベクターを作製した。マウス尾静脈からベクターを静脈注射し、肺内にsflk-1発現が確認できた。また肺傷害モデルとして盲腸結紮後腹膜炎モデル(CLP; Cecal ligation and puncture)作製を試みた。条件を試行錯誤したが、肺の透過性亢進状態が軽微であり、今回の実験には適当でないと判断した。変わって腸間膜動脈の阻血再還流による肺傷害モデルを用いて研究を続行する方針とした。●マウス総RNAを用いてRT-PCRを行い、vascular endothelial growth factor(以後VEGF)receptor-1,2,3(以後VEGFR-1,2,3)のcDNAを得た。それぞれの細胞外ドメインコード領域を切り出して、汎用されている発現プラスミドベクター(pcDNA)に組み込み、cos-7細胞にトランスフェクションして、ウエスタンブロットで発現を確認した。●BALB/cマウスを用いて、麻酔下に大腿の筋肉内に上記のプラスミドベクターを注入し、エレクトロポレーション法により、遺伝子導入を行った。導入後1、3、7日目に深麻酔下に検体を採取した。筋肉組織と肺をホモジェネートしたサンプルを用いて、ウエスタンブロット法により生体内にも目的の分泌型VEGFR1,2,3の発現を確認できた。●急性肺傷害のモデルとしてcecal ligation and puncture(CLP)モデルを作製してみた。具体的にはマウスに麻酔した後、腹部に1-2cmほどの縦切開を置き、虫垂のみを腹腔外に出す。虫垂から回盲弁の1/2ほどの箇所に5-0のナイロン糸を用いて結紮する。その後盲端になった部分に22G針をi回のみ指して、消化管内容を少量絞り出し、腹壁を閉じる。麻酔から覚醒後ケージに戻し、食事、飲水に制限与えないように飼育する。1日に2-3回観察し、直腸温が33°C未満である場合、それ以降生存は困難であるため深麻酔下に安楽死させた。今後CLPモデルに分泌型VEGFR1,2,3をエレクトロポレーションにて導入し、肺の血管透過性充進を抑制することが可能であるか否か検討する実験を行う急性肺傷害は肺血管透過性亢進を初期の病態とし、炎症、肺胞腔内、肺間質への浸出液の貯留など急激に進展する予後不良の病態であるが、有効な治療法がいまだ確率されておらず、死亡率も高い。本研究では肺血管の透過性をコントロールする、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)に着目した。VEGFのレセプター(VEGFR)の細胞外ドメインのみを肺内に高濃度で投与することにより、VEGFの効果を抑制し、肺傷害時の血管透過性亢進を抑制する効果について検討する研究を計画した。VEGFR細胞外ドメインの投与手段として、VEGFRの遺伝子をサブクローニングし、細胞外ドメインのみを発現する発現プラスミドを作製した。エレクトロポレーションによる遺伝子導入を試みた。VEGFRのサブタイプのうち、VEGFR-1と3は肺内で発現確認したが、われわれが肺傷害の治療にもつとも有力と考えていたVEGFR-2が肺内で確認できなかった。このためVEGFR-2の細胞外ドメインを発現するアデノウイルスベクターを作製した。

肺傷害の動物モデルとしてマウスの腹膜炎後の二次的肺傷害モデル(CLP;Cecal ligation and punctureモデル)を作製し、組織学的検討、肺乾湿重量比の測定、ラジオアイソトープ標識アルブミンを用いた血管透過性の評価等の実験により、上記アデノウイルスベクターの投与効果を検討するための予備実験を行った。CLPのみでは血管透過性亢進の程度が緩徐であり、さらに肺傷害を強くするための操作が必要と考えられた。実験代表者らは平成21年度より3力年の計画で本研究を発展させた内容の実験を行う予定である。基盤研究(C)課題番号21592311。
DNS不正情報汚染に対する効率的検知除去・再感染防止・端末除染の統合的設計と構築

本年度は、端末からレゾルバまでの名前解決における履歴、キャッシュに関して詳細に調査を行い、名前解決履歴において、どのような項目に注目、履歴保存すればより効果的に異常、もしくは悪意の前兆を捉えらるかについて検討を行った結果、2つの知見を得たので、それらについて研究成果発表を行った。1つ目は、DNSSEC検証を複数のリゾルバを用いて高速・安全に行うことについてである。DNSのセキュリティ対策としてDNSSEC(DNS Security Extensions)が提案されている。しかし、DNSリゾルバの負荷やトラフィックの問題で導入が進んでない。また、DNSSECの対策範囲は権威サーバとリゾルバの間であり、リソルバと端末の間は考慮されていない。そこで本研究では、端末でのDNSSEC検証を行う場合に、利用するリゾルバを複数にし、得られる情報を協調する構成とすることで、安全かつ効率的な名前解決システムの構築を目的とする。本年度はその設計までを行い、動作確認実装を行った。2つ目は、アプリケーション毎に異なるDNSリゾルバを利用させ疑わしい通信を発見することについてである。悪意あるプログラム/アプリケーションが行う名前解決を効率よく発見するには、名前解決の履歴をアプリケーション毎に分離できることが効果的と考えられるが、これまでのOSを中心とする名前解決を利用するシステムはそのような構成にはなっていない。本研究では、これを実現するために、端末内にリゾルバへの通信を中継するとともにどのアプリケーションからの通信であったかを記録する機構の実現を目的とする。本年度は発見機能に加え、さらに利用者が選択的に遮断する機能も含めた実装を行った。実施計画では、初年度、主にフルレゾルバにおける名前解決履歴を取得し、端末毎に名前解決履歴の検索が可能なデータベースの設計・構築を行うこととしていた。その計画に従い、まず、端末からレゾルバまでの名前解決における履歴、キャッシュに関して詳細に調査を行った。また、レゾルバにおける名前解決履歴において、どのような項目に注目、履歴保存すればより効果的に異常、もしくは悪意の前兆を捉えらるかについて詳細に検討を行った。一般的な名前引きの構成、つまり、クライアントとレゾルバが別ホストにある構成においては困難があるが、クライアントにおいてレゾルバを動かすなどの工夫をすることで、名前解決の履歴にどのアプリケーションがその名前の解決をしようとしたのかという情報を追加すれば、アプリケーション毎の定常・非定常といった情報やアプリケーションそのものがユーザにとって日常利用しているものかどうかなどの情報を得ることができる。また、このときDNSSECの検証を複数のレゾルバに並行等に行うことで、異常検知を行うとともに、名前解決先についての情報が得られるので、上記履歴データにそれらを付け加えることができる。本年度はこれらの検討に基づいて、クライアントにレゾルバを置く場合の性能や、検討事項の概念をテスト実現する構成において、動作確認等を行った。これらについては、国際会議における発表論文とすることにより、国内外の研究者と議論を行った。また、DNSの機構をIoT/ホームネットワークの安全で軽量な遠隔観測に使う研究を行っているが、その中で各家庭内にあるデータを安全にクラウドに集約させる実験のテストベッドの構築を行っており、本研究への適用も検討している。次年度以降は、今年度の成果を発展させるため、データベース構築を進めるとともに、当初の計画どおり、組織フルリゾルバにおける名前解決履歴の取得をめざす。そのデータと、端末毎に得られるデータとを比較することで、組織フルレゾルバのデータだけによる異常検知に加え、いくつかのアプリケーションに依存する特徴に関する知見獲得も狙う。代表者らは、キャンパスネットワークの基幹部分の運用に携わっており、今も名前解決履歴の監視や解析を行っているので、名前解決履歴の利用にあたり、学内関連部門との調整を行う。具体的には、1)端末内情報も反映した名前引きに関する情報のデータベースの構築。2)組織フルリゾルバにおけるデータの利用調整。3)その端末毎の名前解決履歴が検索可能なデータベースの設計・構築を目指し、さらに、4)組織フルリゾルバのキャッシュデータについてのデータベース化。悪意データを見つけることができれば、そのデータに基づく検出及び削除する方針、機能の設計・開発と5)再キャッシュを防ぐための機能の設計・開発を実施する。ここまでの実施が順調であれば、続けて、フルリゾルバにおける悪意データ再キャッシュ防止機能の設計・実装を行う。この段階以降においては、システムの統合プロトタイプの構築を開始し、機能評価と性能評価を行う。さらに、詳細な実験のためのローカルな実験環境を構築も行う。

悪意あるプログラム/アプリケーションが行う名前解決を効率よく発見するには、名前解決の履歴をアプリケーション毎に分離できることが効果的と考えられるが、これまでのOSを中心とする名前解決を利用するシステムはそのような構成にはなっていない。本研究では、これを実現するために、端末内にリゾルバへの通信を中継するとともにどのアプリケーションからの通信であったかを記録する機構の実現を目的とする。本年度は発見機能に加え、さらに利用者が選択的に遮断する機能も含めた実装を行った。実施計画では、初年度、主にフルレゾルバにおける名前解決履歴を取得し、端末毎に名前解決履歴の検索が可能なデータベースの設計・構築を行うこととしていた。その計画に従い、まず、端末からレゾルバまでの名前解決における履歴、キャッシュに関して詳細に調査を行った。また、レゾルバにおける名前解決履歴において、どのような項目に注目、履歴保存すればより効果的に異常、もしくは悪意の前兆を捉えらるかについて詳細に検討を行った。一般的な名前引きの構成、つまり、クライアントとレゾルバが別ホストにある構成においては困難があるが、クライアントにおいてレゾルバを動かすなどの工夫をすることで、名前解決の履歴にどのアプリケーションがその名前の解決をしようとしたのかという情報を追加すれば、アプリケーション毎の定常・非定常といった情報やアプリケーションそのものがユーザにとって日常利用しているものかどうかなどの情報を得ることができる。また、このときDNSSECの検証を複数のレゾルバに並行等に行うことで、異常検知を行うとともに、名前解決先についての情報が得られるので、上記履歴データにそれらを付け加えることができる。本年度はこれらの検討に基づいて、クライアントにレゾルバを置く場合の性能や、検討事項の概念をテスト実現する構成において、動作確認等を行った。これらについては、国際会議における発表論文とすることにより、国内外の研究者と議論を行った。また、DNSの機構をIoT/ホームネットワークの安全で軽量な遠隔観測に使う研究を行っているが、その中で各家庭内にあるデータを安全にクラウドに集約させる実験のテストベッドの構築を行っており、本研究への適用も検討している。次年度以降は、今年度の成果を発展させるため、データベース構築を進めるとともに、当初の計画どおり、組織フルリゾルバにおける名前解決履歴の取得をめざす。そのデータと、端末毎に得られるデータとを比較することで、組織フルレゾルバのデータだけによる異常検知に加え、いくつかのアプリケーションに依存する特徴に関する知見獲得も狙う。代表者らは、キャンパスネットワークの基幹部分の運用に携わっており、今も名前解決履歴の監視や解析を行っているので、名前解決履歴の利用にあたり、学内関連部門との調整を行う。具体的には、1)端末内情報も反映した名前引きに関する情報のデータベースの構築。
転写因子・作用蛋白の同定による表皮の分化・脱核機構の解明

分化誘導を行う/行ないkeratinocyte培養細胞間で差の認められるmRNAを同定し、分化誘導の違いのあるeratinocyte培養細胞間で差の認められるmRNAを同定する。同遺伝子発現蛋白は骨芽細胞分化の責任遺伝子と考えられ、培養骨芽細胞に転写因子・作業蛋白のmRNAsを導入、knock downすることで生じる機能変化を同定する。皮膚3次元モデルから、表皮本来各層;基底層、有棘層、顆粒層、角質層から分離・摘出したmRNAs解析し、遺伝子の意義を特定する。細胞での機能、遺伝子導入による転写因子・作業蛋白の活性化・不活性化による表皮分化促進・抑制で細胞間での認識の違いも明らかにできる。
中国における再興感染症としての日本住血吸虫症流行の実態調査と効率的対策

中国における日本住血吸虫症流行地が低下してきている状況に応じて、中間宿主及び終宿主の感染を簡便で効率的な遺伝子検出によって評価するシステムを構築し、中間宿主貝の生態分布の地理生物学的なモニター、及び中間宿主貝と寄生虫の地理分布による適応の差異に関する情報も併せてリスクマップの作製を進め、流行状況が急速に変化してきている中国国内の日本住血吸虫症流行に対する新規対策スキームの開発と応用の可能性を中国との共同研究として実施した。中国国内の日本住血吸虫流行地における正確なcase-detection法を確立するためにPCR診断の応用を図るとともに,揚子江流域の中間宿主貝生息地の土壌分析を行なってOncomelania hupensisの繁殖リスク評価を試みた。中国安徽省の流行地で家畜として飼育されている日本住血吸虫感染牛の血清を簡易DNA抽出用濾紙(FTAカード)にしみ込ませ、その濾紙からDNA抽出を行ってPCR診断の可否を検討した。日本住血吸虫特異的なCR配列(28S rDNA)を標的としたPCRを行った結果、非流行地の牛では全例で陰性であったが、虫卵検査陽性の牛では半数で特異バンドが検出できた。これは感染牛のEPGと相関する傾向にあり,感度の改善は必要であるが、流行地の大動物血清からのPCRによる診断が可能であることが初めて示された。同様に安徽省内の日本住血吸虫流行地で中間宿主貝を集め、それぞれの貝をつぶして顕微鏡下で感染率を算出した後に、貝からDNAを抽出しCR配列を標的としてPCRを行った。顕微鏡下での直接観察では、住血吸虫の貝内での陽性率は10%程度であったが、貝のDNAからPCRで検出された陽性率は24%であった。顕微鏡下で住血吸虫以外の吸虫セルカリア陽性の貝についても検討したが全て陰性であった。顕微鏡下で観察できるまで成長していない日本住血吸虫の検出は困難であることから、PCRによって肉眼による観察よりも感度よく流行地の貝の感染数を評価できる可能性があることが示唆された。安徽省内流行地の中間宿主貝の生息地のうち、感染率の異なる数カ所について土壌分析を行ない,pH、Ca/Na濃度等を計測し,繁殖効率と土壌性状および貝の形態的特徴との関係について検討した。未だサンプル数が少なく、貝の繁殖に与える因子の特定には至らないため次年度への継続検討課題とした。住血吸虫症対策で重要であるのは正確なcase detectionと適切な治療であるが、中国の旧流行地の状況は有病率の低下により感染濃度も低下し、従来の診断法では十分な対応が困難な状況となっている。そのような状況を克服するために検出感度の高い方法の導入を検討しているが、遺伝子診断法の応用は中国のように社会発展が一定レベル以上に進んだ国では実用化も可能である。今年度は中国の流行地の中間宿主貝の感染をモニターする方法として、初年度のPCR法の応用に加えて、LAMP法による感染貝検出の可能性について検討した。LAMP法は温度条件さえ適切に管理できれば、特別の機器を必要としない遺伝子診断法であり、流行地におけるon siteにおける応用性も期待される。今年度は実験室内の検討としては1中間宿主貝(Oncomelania)に1ミラシジウムを感染させた条件でLAMP法はPCRと感度が完全に一致することを確認した。これを実際に中国安徽省の流行地で採集した中間宿主貝より得たDNA試料でLAMP法による住血吸虫感染の検出を試みた所、感染貝と非感染貝はそれぞれ正しい結果が得られた。LAMP法による感染貝検出の実験では非特異的反応は見られておらず、LAMP法が簡便な感染貝検出法となりうることが考えられた。中国国内の社会環境の変化に伴う流行地の拡大や移動を考える時に、流行地に分布する中間宿主貝が流行地外の寄生虫の好適な中間宿主になりうるのかという情報は疾病対策に必要な情報である。それぞれの流行地に分布するOncomelaniaが地理分布を異にする日本住血吸虫の発育を導くことが出来るのか否かを検討した。その結果、中国国内の流行地でも、地理分布の違いが一部で寄生虫と中間宿主貝の感受性の差異に大きく関与するデータが得られた。実際の疾病対策の戦術としての新規薬剤開発に関する基礎研究も進めた。中国の流行地における日本住血吸虫症有病率が低下する中で、感染宿主の検出が益々困難になっている。Case detectionの効率化のためにヒト、家畜動物および中間宿主貝の感染を住血吸虫のDNA検出による方法の実用化を目指して研究を行った。特に流行現場で簡便に実施できるLAMP法の応用を検討した。中間宿主貝の監視においてはセルカリアの游出が指標としているが、これでは検出感度が極めて低いため、感染貝をすべて捕捉する方法としてLAMP法による遺伝子診断が有用であることを検証し、中国の流行地における実際の野外調査でも採集した貝からNa抽出によるDNAで感染貝を現地の施設を利用して短時間で検出できることを確認した。

この方法を用いて、昨年より始まった保虫宿主である水牛の飼育中止政策実施前後の中間宿主貝の感染状況追跡にあたることを現地の研究協力者に提言した。一方、ヒト及び水牛糞便試料を用いたLAMP法によるDNA診断は依然として試料中の阻害因子の除去が完全ではなく、十分な感度が得られなかった。中間宿主貝は植生、土地利用などの条件により生息条件が変化するため、GPS情報に基づくGISの積極活用が有効であるが、この方法を山梨県内のOncomelania貝モニタリングに応用するシステムを確立したので、これを中国安徽省内の流行地に応用するための情報提供をおこなった。今後の中国国内の流行監視には中間宿主貝の移動が懸念されることから、地理的に隔絶された地点間の住血吸虫と中間宿主貝の寄生適応性を調査し、近接地点間でも感受性が大きく異なることを観察した。終宿主対策に必要な薬剤開発、病態発現機序と予防法の研究も進め、候補薬剤の同定と薬効機序、ワクチン標的となりうる抗酸化ストレス関連分子の同定と機能解析をおこなった。
医療依存度の高い在宅療養者の手指衛生推進のための基礎的研究

近年、日本は諸外国に例をみないスピードで少子高齢化が進行し、厚生労働省は、地域包括ケアシステムの構築を推進している。その上、医療法改正に伴う在院日数の短縮化により、医療依存度の高い在宅療養者は増加してきている。呼吸障害を有する慢性呼吸器疾患患者の再入院の主な原因が肺炎・気管支炎等の感染症であり(石川ら2001)、生方ら(2015)は、在宅訪問診療を受ける約40%が肺炎による入院を要し、その死亡率が高かったことを明らかにしている。入浴不可能な就床患者ほど手指の汚染が著しかったという報告(工藤他,1996)や、活動制限のある患者のほうが自立した患者より手掌の細菌数が多かったという報告(岡田他,2006)、手洗い場への移動が困難な患者の約半数は、手指が1種類以上の病原微生物に汚染されていた(Istenes Nら、2013)という報告があり、流水による手指衛生を十分に実施することが困難な在宅療養者の手指衛生を強化する必要がある。しかしながら、患者の手指衛生が感染防御となり得ることを証明するだけのエビデンスは不足しており、在宅療養者の手指汚染の実態を調査した研究は稀有である。そこで、当該年度は、在宅療養中の患者の手指および環境表面の汚染の実態を明らかにすることを目的とし、患者の手指とその環境表面に付着する微生物を採取し、定量・同定培養にて菌種および菌量を確認した。対象は広島県内の在宅療養者のうち日常生活自立度(寝たきり度)B-2またはC-1・C-2の者とした。調査は、研究代表者と研究分担者もしくは研究協力者の2名が対象者の自宅を訪問し、対象者の両手掌・指間とベッド柵やベッドコントローラー、オーバーテーブルなどの環境表面から検体を採取した。細菌学的検査は株式会社キューリンに業務委託し、培養・同定検査を行った。対象総数は9名であった。対象者の基礎疾患は、主に脊髄損傷や筋萎縮性側索硬化症(ALS)であった。同定検査において対象者の手指および環境表面から検出された菌種は40種類であった。対象者一人あたり、手指からは28種類の全17種類、環境表面からは18種類の全30種類が検出された。手指に存在する微生物は皮膚常在菌と皮膚通過菌に分けることができる。今回、患者の手指から検出された菌には、Staphylococcus epidermidisやCorynebacterium striatumなどの皮膚常在菌だけでなく、Enterococcus faecalisや大腸菌、黄色ブドウ球菌など医療関連感染対策において特に問題となる皮膚通過菌も含まれていた。いずれの患者も両手から細菌が検出され、検出される総菌数は片手で900148,060,000 cfu/mLと多かった。ある患者の手指およびその環境表面からはAcinetobacter baumanniiが検出された。A. baumanniiは、洗面台など湿潤な室内環境から検出されるが、ヒトの皮膚にも常在する。病原性が弱い菌であるが、多剤耐性を示すこともあり、人工呼吸器を装着している患者の肺炎(VAP)の起因菌として警戒の対象になっている。環境表面で一致した主な分離菌にはMRSAの他、MSSEなどの薬剤耐性菌も存在していた。対象となる患者が援助をうける県内の訪問看護ステーションおよび介護事業所の施設長に対して、研究代表者が、研究目的、方法、プライバシー保護、研究対象者の選定等について、口頭および文書で説明し、研究協力の承諾を得た上で、それぞれ56名の対象者候補を選定してもらい、40名を調査予定であったが、認知症があるなどの理由で対象者が見つからず、調査に協力してもらえた対象者が9名と少なかった。本研究は3年間で計画しており、1年目(平成30年度)は、医療依存度の高い在宅療養者40名の手指および環境表面の微生物を定量・同定培養し汚染状況を把握する予定にしていたが、対象者が9名と少なかったため、次年度も引き続き調査を継続する。対象者の確保に関しては、すでに研究協力の承諾を得ている訪問看護ステーションおよび介護事業所と連携を密にとり、対象者の選定を継続的に依頼するとともに、新たに依頼する施設を増やし対象者確保に努める。在宅療養者の手指衛生の実態について得られた結果については、国内の感染関連の学会あるいは看護系の学会で発表する。また、2年目の今年は、在宅で実施可能な患者の手指衛生の方法を実験的に検討することを予定していたため、1年目の調査と平行して実験検証を行うなど、可能な限り研究計画の立てなおしを図る。検証は、実験室で条件を設定し、手浴、ウェットティッシュ、おしぼりタオル、速乾性手指消毒薬など、さまざまな手指衛生の方法から患者の手指の微生物除去の効果を確認する。さらに、組み合わせや手順の簡素化で遵守率が向上する方法を開発する。令和2年度は、在宅療養者およびその介護者に手指衛生の方法を指導し、手指衛生を1週間強化する。手指衛生の強化実施前と実施後1週間の2回、患者の両手掌および指間から検体を採取し、患者の手指に付着している菌種と菌量を同定し、手指衛生による微生物除去の効果を証明する。

呼吸障害を有する慢性呼吸器疾患患者の再入院の主な原因が肺炎・気管支炎等の感染症であり(石川ら2001)、生方ら(2015)は、在宅訪問診療を受ける約40%が肺炎による入院を要し、その死亡率が高かったことを明らかにしている。入浴不可能な就床患者ほど手指の汚染が著しかったという報告(工藤他,1996)や、活動制限のある患者のほうが自立した患者より手掌の細菌数が多かったという報告(岡田他,2006)、手洗い場への移動が困難な患者の約半数は、手指が1種類以上の病原微生物に汚染されていた(Istenes Nら、2013)という報告があり、流水による手指衛生を十分に実施することが困難な在宅療養者の手指衛生を強化する必要がある。しかしながら、患者の手指衛生が感染防御となり得ることを証明するだけのエビデンスは不足しており、在宅療養者の手指汚染の実態を調査した研究は稀有である。そこで、当該年度は、在宅療養中の患者の手指および環境表面の汚染の実態を明らかにすることを目的とし、患者の手指とその環境表面に付着する微生物を採取し、定量・同定培養にて菌種および菌量を確認した。対象は広島県内の在宅療養者のうち日常生活自立度(寝たきり度)B-2またはC-1・C-2の者とした。調査は、研究代表者と研究分担者もしくは研究協力者の2名が対象者の自宅を訪問し、対象者の両手掌・指間とベッド柵やベッドコントローラー、オーバーテーブルなどの環境表面から検体を採取した。細菌学的検査は株式会社キューリンに業務委託し、培養・同定検査を行った。対象総数は9名であった。対象者の基礎疾患は、主に脊髄損傷や筋萎縮性側索硬化症(ALS)であった。同定検査において対象者の手指および環境表面から検出された菌種は40種類であった。対象者一人あたり、手指からは28種類の全17種類、環境表面からは18種類の全30種類が検出された。手指に存在する微生物は皮膚常在菌と皮膚通過菌に分けることができる。今回、患者の手指から検出された菌には、Staphylococcus epidermidisやCorynebacterium striatumなどの皮膚常在菌だけでなく、Enterococcus faecalisや大腸菌、黄色ブドウ球菌など医療関連感染対策において特に問題となる皮膚通過菌も含まれていた。いずれの患者も両手から細菌が検出され、検出される総菌数は片手で900148,060,000 cfu/mLと多かった。ある患者の手指およびその環境表面からはAcinetobacter baumanniiが検出された。A. baumanniiは、洗面台など湿潤な室内環境から検出されるが、ヒトの皮膚にも常在する。病原性が弱い菌であるが、多剤耐性を示すこともあり、人工呼吸器を装着している患者の肺炎(VAP)の起因菌として警戒の対象になっている。環境表面で一致した主な分離菌にはMRSAの他、MSSEなどの薬剤耐性菌も存在していた。対象となる患者が援助をうける県内の訪問看護ステーションおよび介護事業所の施設長に対して、研究代表者が、研究目的、方法、プライバシー保護、研究対象者の選定等について、口頭および文書で説明し、研究協力の承諾を得た上で、それぞれ56名の対象者候補を選定してもらい、40名を調査予定であったが、認知症があるなどの理由で対象者が見つからず、調査に協力してもらえた対象者が9名と少なかった。
レポーター遺伝子導入癌細胞を用いた癌転移過程の定量的解析と転移抑制法の開発

本研究は、遺伝子導入による細胞標識という極めて新規性の高い方法により、癌細胞が転移の標的となる各種臓器を通過時に、転移形成の必須過程として存在する毛細血管塞栓と内皮細胞への接着を定量的に解析する新規癌転移過程解析法を提案するものである。メラノーマB16-BL6細胞株ならびに大腸癌colon 26細胞に対し、ホタルルシフェラーゼ遺伝子をコードしたpDNA(pCMV-Luc)を導入することによりルシフェラーゼ安定発現細胞株B16-BL6/Lucならびにcolon 26-Lucを得た。樹立した癌細胞株におけるルシフェラーゼの発現は安定であり、ルシフェラーゼ活性は癌細胞数と広範囲において比例し、過酸化水素あるいはカタラーゼ処理による変動は認められなかった。組織1g中に400個以上の癌細胞が含まれれば検出可能な発現レベルのB16-BL6/Lucならびにcolon 26-Luc細胞が得られ、これによりin vivoにおける癌細胞分布ならびに増殖を高感度かつ定量的に評価することが可能となった。そこで各種癌転移抑制薬として知られるカタラーゼ(CAT)の癌転移抑制効果の定量的評価をおこなうため原発巣切除後の転移巣における癌細胞増殖抑制効果を評価した。B16-BL6/Luc細胞投与後、CAT,PEG修飾CATを投与し、癌原発巣を切除した。癌原発巣を切除することにより肺転移巣で癌細胞が急激に増殖し、1週間で1000倍程度にまで増加した。しかしながら、原発巣切除直前にPEG修飾CATを投与することにより切除1週間後での肺中癌細胞数は未処理時の約300分の1にまで減少することが明らかとなった。以上、従来困難であった転移過程とその後の増殖過程の分離評価が可能となり、各種癌転移抑制薬の効果の定量的評価が実現されることから、新規癌転移抑制法の開発も大きく促進されることが期待される。癌転移を抑制するためには、転移初期のプロセスである毛細血管の塞栓およびそれに引き続く内皮細胞への接着を抑制することが有効と考えられる。そのためには、塞栓・接着といった転移形成初期過程を定量的に評価可能な実験・解析法の開発が不可欠である。そこで本研究では、まず、メラノーマB16-BL6に対し、ルシフェラーゼ発現プラスミドをトランスフェクションすることで安定発現株を作成した。得られたB16-BL6/Luc細胞のルシフェラーゼ活性は長期間安定であり、細胞の増殖過程、あるいは種々環境の変化に依存した変動は示さなかった。摘出したマウス肺を用いた検討から、60個以上の細胞が存在すれば検出可能であることが明らかとなり、従来の組織表面の結節数を指標とする評価法と比較しで1000倍以上の感度であることが示された。そこで、癌細胞の体内動態ならびに増殖を解明することを目的に、マウス尾静脈内に癌細胞を注射し、経時的に肺を摘出して肺中癌細胞数を評価した。その結果、全ての場合において投与1時間後には投与した細胞の6090%が肺中に検出されたがその後減少し、投与24時間後には数%となった。投与癌細胞数が100,000個以上の場合には、24時間以降速やかな癌細胞の増殖が認められた。投与直前に、PEG修飾を施した牛肝臓カタラーゼ(PEG-CAT)を1000unit投与することにより、24時間後の癌細胞数は有意に減少した。従って、PEG-CATは癌細胞の肺での塞栓・接着などの初期過程に対して抑制的に作用することが示唆された。一方、PEG-CATを癌細胞移植の1日後、あるいは3日後に投与した場合にも7日後の癌細胞数を指標に評価したところ同程度の抑制効果が認められ、カタラーゼ誘導体は、癌転移・増殖の様々な過程に対して転移巣の成立・増大に対して抑制的に作用することが示された。

以上、従来困難であった転移過程とその後の増殖過程の分離評価が可能となり、各種癌転移抑制薬の効果の定量的評価が実現されることから、新規癌転移抑制法の開発も大きく促進されることが期待される。
文脈依存的な行動シフトを実現する大脳皮質運動回路の解明

生物は、異なった文脈においても同じ行動を発現すべき時には同一運動を発現するが、大脳皮質局所回路(一次運動野、M1)の活動が異なった入力に対してどのように遷移してひとつの安定した出力を実現するかは不明である。これを明らかにするために本研究で、頭部固定マウスが内発性におよび外発性にレバーを引くオペラント課題を実行中に、3次元2光子カルシウムイメージングをM1で行う系を確立した。カルシウム感受性蛍光タンパク質遺伝子をコードするAAVをマウスM1に導入しその後、頭部固定したで右前肢レバー引き運動を内発性に、または外発性に行うことを23週間学習させた。内発性レバー引きと音誘発性レバー引きを1セッション内で入れ替えてもマウスが両文脈で速やかに反応できるように訓練した。課題実行中に2光子カルシウムイメージングをM1において3次元的に行い、2層から5b層までの細胞活動データを取得した。その結果、内発性選択的にまた音刺激選択的に活動を示す細胞があること、両方の条件で同様に活動する細胞があることがわかった。集団活動での内発性と音刺激選択性がどのようなダイナミクスを持っているのかを定量化するための統計数理解析法を開発した。また一次運動野へ強く入力する高次運動野(M2)においても同様のイメージングを可能とした。さらに、M1とM2の活動の同期的変化を捉えるために、独自に開発した視野回転装置を用いた高速視野切り替えを行うことで、M1とM2を連続してイメージングすることを可能とした。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は、頭部固定マウスが内発性(自発的)におよび外発性(音刺激誘導性)にレバーを引くオペラント課題を実行中に、3次元2光子カルシウムイメージングをM1で行う系を確立した。カルシウム感受性蛍光タンパク質のひとつ、R-CaMPの遺伝子をコードするAAVをマウスM1に導入し、その後2週間経ってタンパク質発現量が十分高くなってから、頭部固定下で右前肢レバー引き運動を内発性に(好きな時に)、または外発性に(音が鳴って200ミリ秒以内にレバーを引くと水がもらえる)行うことを約10日間学習させた。内発性レバー引きと音誘発性レバー引きを1セッション内で入れ替えてもマウスが両条件に速やかに反応できるようになった。またレバー軌道だけではなく、同時に前肢の動きや舌運動も高速CCDカメラを用いて計測可能とし、内発性、外発性課題でレバーだけでなく、舌運動などの動きも同一であることを確認できた。課題実行中に2光子カルシウムイメージングをM1において3次元的に行い、2層から5b層までの細胞活動のデータを取得することが出来た。その結果、内発性選択的に、または音刺激選択的に活動を示す細胞があること、両条件で同様に活動する細胞があることがわかってきた。現在、その比率が層によって異なるかを解析している。1セッション内で5分毎に内発性と外発性課題を入れ替えてもマウスが安定して課題を実行できるようになり、さらに課題実行中に2光子カルシウムイメージングをM1において3次元的に安定的に行い、SN比の高い課題関連活動が検出することに成功したことから、実験系が高い水準で確立できたと判断したため。これまでに得られたデータから選択性指標を計算し、それぞれに選択性をもつ細胞が層ごとにどのように異なった分布をしているのかを定量的に明らかにした後、それぞれの課題で選択性が見られた層に注目し、そこに入力する領野を順行性蛍光トレーサーなどを用いて解剖学的に確認する。

その層に入力している領野を決定したのち、次に入力領野にAAV-GCaMPを導入する。そしてマウスの課題実行中にその軸索活動をM1入力層において2光子カルシウムイメージングを行う。その軸索活動の内発性と外発性課題における選択性が、M1層活動の選択性と一致するかどうかを検証する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
胎児由来mRNA/microRNAの機能解析とその臨床的意義に関する研究

現在の産科医療において、出生前の胎児機能評価には主に胎児心拍陣痛図が用いられているが、胎児機能不全の検出においては偽陽性率が高く、検査の限界が認識されている。子宮内における胎児神経、内分泌代謝や各臓器の発達・成熟度などの胎児機能が出生前に高精度に評価可能になれば、より詳細な胎児モニタリングが可能になる。そこで、本研究では、母体を通じて得られる胎児の分子情報(羊水あるいは母体血中に浮遊する羊膜、胎児、羊水細胞それぞれに由来するmRNA/miRNA)に着目し、妊娠経過に伴う胎児成熟の分子病態解明に迫り、羊水検査ならびに母体の血液検査による総合的な胎児機能評価法の確立を目指す。
苗生産における光環境制御による病害防除

本研究では、苗生産における光環境制御による病害防除技術の開発をめざして、病害防除に効果があるとされる紫色光を適切に照射するために、苗生産用の紫色LED補光装置を開発するともに、紫色光照射による病害抵抗性誘導のメカニズムの解明および照射条件の最適化に向けた知見の収集を図った。その結果、苗生産においても紫色LED補光は病害抑制に有効であるが、照射条件の最適化が必要であることが明らかになった。また、紫色LED光に対する感受性は植物種により異なる可能性も示唆された。メカニズムに関しては不明な点が多いが、補光条件の最適化には、遺伝子発現、一重項酸素発生、光合成特性の解析が有効であると考えられる。本年度は、苗生産における光環境制御による病害防除システムの開発に向け、主に実験系の確立を試みた。まず、対象植物としては、今までに、紫色光照射による病害防除効果が確認できているトマトに加え、バラ科のイチゴ、マメ科のインゲン、シソ科のバジルなどに対し、405nmLEDを用いた紫色照射試験を行い、発病試験および遺伝子解析によって、これらの植物種の苗においても紫色照射による病害防除効果が期待できることを確認した。しかしながら、太陽光下での付加照射では、明確な効果が認められなかった場合もあり、照射条件の影響を調べる実験系の確立には、紫色光照射による病害防除のメカニズムの解明が重要であることが認識された。そこで、メカニズムに関する基礎的な知見を得ることを目的に、紫色光照射時の光合成への影響を、照射開始からの光合成速度、気孔コンダクタンス、Ciの変化として捉え解析した結果、紫色光照射時の光合成速度の変化パターンは、白色光照射時の変化パターンとは異なることを明らかにした。さらに、葉における透過率が、光合成速度の変化パターンの違いに関係している可能性を示唆するデータを得た。また、植物組織培養を用いた苗生産への応用の可能性を探るために、1)培地への紫色光照射によるコンタミネーション抑制効果の調査、2)培養植物体への紫色光照射の影響調査を行い、紫色光照射は植物組織培養におけるコンタミネーションの抑制に効果がある可能性、および紫色光照射が培養小植物体の形態形成に影響を及ぼす可能性があることを明らかにした。本年度は、まず、紫色光照射による病害防除のメカニズムの解明に向けて、紫色光照射が植物葉に与える影響を詳細に調べ、1)紫色光照射によりO2-および一重項酸素の生成が誘導されること、2)紫色光照射時には、一重項酸素の発生とPSII量子収率の低下が起こり、一重項酸素の生成には光化学系が関連している可能性があることを明らかにした。また、特定のシグナル伝達欠損株等を利用して、紫色光照射葉における植物病原菌増殖抑制作用に関与するシグナル伝達経路に関する知見の収集を図った。さらに、紫色光照射葉のメタボローム解析から、紫色光照射により生成・蓄積が促進される物質の絞り込みを行った。さらに、紫色光付加照射が光合成特性や生育に与える影響に関して、比較的長期間(数週間程度)の調査を行った結果、トマト葉に関しては、紫色光の付加照射を継続すると光合成特性の面からは葉の老化を促進する傾向が認められた。一方、人工光下のレタス苗に関しては、光合成活性を向上させる可能性も示唆する結果が得られ、植物種により、生育への影響が変わる可能性が示唆された。これらのメカニズムは不明であるが、最適な照射条件が植物種により変わることを考慮する必要性が示唆された。そこで、植物種ごとの紫色光照射に対する感受性を調査するために、紫色光照射と白色光照射におけるPSII量子収率の低下の差を調べる実験系を構築した。この実験系を用いて、数種の植物苗における紫色光照射の影響を調べた結果、紫色光照射時のPSIIの量子収率の低下程度は、植物種によって異なる可能性が認められた。さらに、本年度は、苗生産企業を訪問し、苗生産における病害防除の現状の把握と苗生産における減農薬の意義を確認すると同時に、本手法を応用するのに適している作物種の検討を行った。さらに、実際の苗生産の場面において使用可能な、日射の遮蔽の少ない補光装置の検討を行い、装置を試作した。本年度も、昨年度に引き続き、メカニズムの解明に向けた知見の蓄積を試みた。特に、波長特異性、すなわち紫色LED光のうち、影響を与えうる波長域に関する情報を取得するために、1)異なる波長をピークに持つ紫色LED、および2)紫外線領域(400nm以下)をカットする光学フィルターを用いて、紫色光照射時の活性酸素の発生およびPSII量子収率の低下に影響を与える波長域に関する情報を収集した。その結果、ピーク波長の僅かな違いや400nm以下の波長光をカットすることが、PSII量子収率の低下や一重項酸素発生程度に影響を与えることを明らかにした。さらに、照射条件の最適化に向けて、異なる補光条件下で、照射葉における病害抵抗性に関わる遺伝子発現の調査を試みたが、遺伝子発現量の個体差、個体内差が大きく、照射条件による明確な違いを検出することはできなかった。また、紫色光照射に対する感受性を調べる実験系に関しては、クロロフィル蛍光画像解析装置を利用して量子収率の経時変化を比較できる新しい実験系を構築し、数種の植物苗に対し、白色光と紫色光を照射した際のPSII量子収率の差の変化パターンを解析した。その結果、植物により、紫色光照射時のPSII量子収率の低下パターンが異なることを明らかにした。この低下パターンの違いは、植物種の選定や照射条件の設定等で有用な知見となりうる。

さらに、昨年度試作した補光装置を利用して、環境制御下での苗生産における病害防除効果と成育促進効果を調査したところ、キュウリ苗において、育苗時の紫色光補光が、生育を促進すると同時にうどんこ病の発生抑制に効果的である可能性を示唆する結果を得た。また、苗生産企業の協力を得て、補光装置を実際の苗生産の場でも試用し、その問題点や改良点の抽出を行った。本年度は、紫色LED照射による病害抵抗性誘導のメカニズムの解明および照射条件の最適化に向けた知見の収集を図り、苗生産における病害防除技術としての光環境制御法に関する提案を行うことを目的に、トマトをモデル植物に実験を進めた。病害抵抗性誘導のメカニズムに関しては、光照射時の一重項酸素の発生に焦点を絞り、まず、紫色光(405nm)照射時の光化学系の状態に関する知見を得るために液体窒素温度(77K)下でPSI、PSIIそれぞれに由来する蛍光を測定したところ、僅かではあるが、紫色光は、青色光と比較して、PSII由来の蛍光を多く発し、PSIIを優先的に励起している可能性を示すデータを得た。さらに、一重項酸素用蛍光プローブとクロロフィル蛍光を用いて、紫色LED照射条件下で、一重項酸素の発生とPSII量子収率を調査したところ、遠赤色光との混合光照射時には一重項酸素の発生およびPSII量子収率の低下が抑えられること、及び紫色LED光を連続照射すると、一重項酸素の発生が抑えられる可能性があることなどが明らかになり、紫色LED照射時の一重項酸素発生の1つの要因として、光学系の励起バランスが関係している可能性を得た。さらに、照射条件の最適化に向けた知見を得るために、昨年度開発した苗用のLED補光装置を用いて、補光処理と光合成特性、病害抵抗性に関する遺伝子発現、抗酸化能の関係を調査した。その結果、補光により病害抵抗性遺伝子の発現が上昇すること、および補光条件(照射時間パターン)の違いにより、病害抵抗性遺伝子の発現の程度や光合成特性(光ー光合成曲線)が変化する可能性が示唆された。以上、これまでの結果から、苗生産においても紫色LED補光は、病害抑制に有効であるが、照射条件の最適化が必要であることが明らかになった。最適化には、遺伝子発現、一重項酸素発生、光合成特性の解析が有効である可能性が示された。本研究では、苗生産における光環境制御による病害防除技術の開発をめざして、病害防除に効果があるとされる紫色光を適切に照射するために、苗生産用の紫色LED補光装置を開発するともに、紫色光照射による病害抵抗性誘導のメカニズムの解明および照射条件の最適化に向けた知見の収集を図った。その結果、苗生産においても紫色LED補光は病害抑制に有効であるが、照射条件の最適化が必要であることが明らかになった。また、紫色LED光に対する感受性は植物種により異なる可能性も示唆された。メカニズムに関しては不明な点が多いが、補光条件の最適化には、遺伝子発現、一重項酸素発生、光合成特性の解析が有効であると考えられる。これまでに、紫色光の適切な補光により、苗生産において、病害の発生を抑え、生育を促進できる可能性を示唆するデータは得ているものの、1)メカニズムの解明、2)照射条件の最適化に関しては、予定通りに進んでいるとは言えない。まず、紫色光照射により植物の病害抵抗性が向上するメカニズムに関しては、知見が蓄積されてきてはいるものの、まだ、不明な点が多い。