hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胸腹部への強度変調放射線治療の為の線量計算システムの開発

MLCによる動的な強度変調ビームと腫瘍の呼吸性移動,この2つの動的システム(Double Dynamic System)を考慮可能なモンテカルロ線量計算システムを開発した.モンテカルロシミュレーションは動的な強度変調ビームの再現することを確認した.また4DCTを用いた線量計算結果の検証をフィルム法により行い,高精度な精度計算が可能であることを示した.IMRTを治療計画した膵癌患者のデータを用いてDouble Dynamic Systemを考慮した線量計算を行い,呼吸性移動の方向,大きさが線量分布に及ぼす影響を明らかにした.MLCによる動的な強度変調ビームと腫瘍の呼吸性移動,この2つの動的システム(Double Dynamic System)を考慮可能なモンテカルロ線量計算システムを開発した.モンテカルロシミュレーションは動的な強度変調ビームの再現することを確認した.また4DCTを用いた線量計算結果の検証をフィルム法により行い,高精度な精度計算が可能であることを示した.IMRTを治療計画した膵癌患者のデータを用いてDouble Dynamic Systemを考慮した線量計算を行い,呼吸性移動の方向,大きさが線量分布に及ぼす影響を明らかにした.本研究は2つの動的システム(Double dynamic system), MLCよる動的な強度変調ビーム及び腫瘍の呼吸性移動に対応させたモンテカルロシミュレーションを実現し,胸腹部への強度変調放射線治療のための線量計算システムの開発を目的としている.まず,2つの動的システムの関連付けを行った.動的な強度変調ビームは,MLCリーフシーケンスに基づき,設定モニタユニット及び線量率によりその時間変化及び照射時間が決定される.一方,腫瘍の呼吸性移動は4DCT及びVarian RPMにより得られる呼吸波形データにより周期及び各位相画像が有する時間情報の決定が可能となる.RPM呼吸波形データ上の任意点を照射開始時点とすることで,4DCTの各位相画像と照射されるビーム(MLCリーフシーケンス)の関連付けを可能とした.次に,2つの動的システムを考慮したモンテカルロシミュレーションを行うために,BEAMnrc/DOSXYZnrcコードの改良を行った。まず,腫瘍の呼吸性移動は4DCTを使用したシミュレーションを行うことで考慮した.4DCTを3DCT位相画像の集合と見なし,それぞれの3DCTで線量計算を行う.腫瘍の呼吸性移動を考慮した最終的な線量分布は,リファレンスとなる3DCT画像と各3DCT画像間での対応点をレジストレーション法により求め,その対応点に応じて線量の積算を行うように改良した.MLCによる動的な強度変調ビームは,粒子が取得されたときのMLC形状に基づいた時間情報を新たな粒子情報として導入することで考慮した.従来法は時間情報を保持しない粒子を用いるため,動的な強度変調ビームは静的なものとして扱われる。時間情報に基づいたシミュレーションの実現を,従来法との線量分布の比較により検証した.従来法では積算された線量分布が得られたのに対し,新手法では時間変化する線量分布が得られた.また,時間積分した分布は従来法と一致した.新たに開発したシステムにより,double dynamic systemによるinterplay effectを考慮した線量計算が実現され,今後はその影響の定量的な解析を行う.平成22年度は前年度に開発したモンテカルロ線量計算システムに対し並列計算の実装,性能評価を行った.大阪大学の並列計算機システムを使用し,使用CPU数分の計算時間短縮が図れることを確認した.また水ファントム内の線量計算結果の比較を行い,並列計算を行っても線量分布が変化しないことを確認した.次に,DDSを考慮したモンテカルロ線量計算の線量検証をフィルム法により行った.QUASARプログラマブル呼吸同期プラットフォームを用いて呼吸性移動を付加した水ファントムに対して,逆ピラミッド型の強度変調ビームを照射しフィルム測定を行った.一方,モンテカルロシミュレーションではQUASARにより呼吸性移動を付加した水ファントムに対して4DCTの取得を行った.それを構成する各3DCT画像と対応するセグメントを用いて線量計算を行い,レジストレーション結果に基づき線量の積算を基準画像上で行った.また3DCTに呼吸性移動を付加した場合の線量計算も行った.離散的動きとなる4DCTを用いた場合,連続的動きとなる3DCT+設定呼吸性移動の場合どちらも,3%/3mm基準値を使用したガンマ解析においてパス率90%以上であった.複雑な測定,計算にも関わらず両者は良い一致を示している.本システムはDDSの状況下においても高い精度でモンテカルロ線量計算が行うことが可能である.
宇宙の進化を記述する素粒子統一模型の構築

ニュートリノ質量、宇宙暗黒物質、および宇宙バリオン数の起源を手がかりに、標準模型を超えた新しい素粒子理論の構築について研究した。特に、質量が電弱スケールより軽い右巻きニュートリノに着目し、この新素粒子の引き起こす様々な物理現象を検討した。本研究では、右巻きニュートリノの世代間混合に起因した宇宙バリオン数生成量の新しい評価法を開発すると共に、地球大気や地上加速器で生成された右巻きニュートリノの観測可能性を議論した。現代素粒子・宇宙物理最大の謎の1つである「宇宙物質・反物質非対称性」の起源について考察した。本研究では、軽い右巻きニュートリノのフレーバー混合に起因した機構を取り扱った。特に、ニュートリノ振動実験により検証可能性があるレプトンセクターのCP対称性の破れの大きさと宇宙物質創成量の相関について明らかにした。我々は、宇宙物質創成量を数値的および解析的な評価法を確立した。特に解析的な評価式は非常に重要な研究成果であり、その結果、物質創成量のニュートリノパラメータ(質量、混合角およびCP位相)依存性が明らかとなり、「宇宙物質・反物質非対称性」の起源解明へ向けて大きく前進した。具体的な研究成果としては、ニュートリノ質量が階層的な場合と逆階層的な場合を比べると、一般的には後者は約5%程度生成量が小さいことが判明した。一方、階層的な質量の場合、混合角θ23が45度およびθ13が0度となると物質生成量が消滅する事を発見した。よって、将来の振動実験によりこれらの混合角が詳細に測定されると、宇宙物質生成の観点からニュートリノ質量の階層性について大きな手がかりが得られる。さらに我々は、上記の宇宙物質生成の主役である軽い右巻きニュートリノの実験検証についても考察した。特に、質量がパイ中間子より軽い場合を考えて、パイ・K中間子崩壊から生成される右巻きニュートリノの検証について研究した。その結果、今後の実験で検証する際、混合角θ13が小さい場合にはパイ中間子崩壊過程を、θ13が実験の上限値に近く大きい場合にはK中間子崩壊過程を用いると発見の可能性が高まることを指摘した。現代素粒子物理学に最大課題である「ニュートリノの質量の起源の解明」について研究を行った。特に質量が100GeVより軽い新しい素粒子、右巻きニュートリノによる解決方法について考察を行った。私とM.Shaposhnikov教授との先行研究により、3つの右巻きニュートリノを導入した「vMSM」模型では、ニュートリノ質量だけでなく、宇宙暗黒物質および物質反物質非対称性の問題が同時に解決されることが判明している。そこで本年度の研究では、右巻きニュートリノの実験・観測に関わる物理現象を調べた。1つの重要な研究成果は、右巻きニュートリノのneutrinoless double beta (Ov2β)崩壊への寄与を定量的に評価した事である。その結果、右巻きニュートリノの質量が1GeV程度以下の場合には非常に重要な寄与、つまり標準模型に存在する3つの左巻きニュートリノの寄与を打ち消す効果を与えることを示した。この研究結果により,「vMSM」模型では近い将来におけるOv2β崩壊実験における検証が困難であることを指摘した。もう一つの重要な研究成果は、π・K中間子崩壊から生成される右巻きニュートリノの実験検証についてである。軽い右巻きニュートリノは寿命が長くなるため、宇宙元素合成の観測からその存在が厳しく制限されている。これまでの先行研究では、質量がπ中間子より軽い右巻きニュートリノは否定されていた。我々は、現存する探索実験の制限を回避しつつ、寿命を短くする機構を発見した。その結果、質量が34MeV、からπ中間子質量までの軽い右巻きニュートリノの存在が許されることを発表した。この研究成果は、今後のπ中間子崩壊による右巻きニュートリノ探索実験に対して大きなインパクトを与えた。「ニュートリノ質量の起源の解明」は現在の素粒子物理における最重要課題の一つである。我々は先行研究において、質量100GeV程度以下の「軽い右巻きニュートリノ」による解明を試み、「vMSM模型」と呼ばれる新しい理論的枠組みを提示してきた。この模型では、ニュートリノ質量の起源だけでなく、宇宙暗黒物質および宇宙バリオン数の問題が同時に解決される。本研究では、この模型における宇宙バリオン数生成機構および「軽い右巻きニュートリノ」の検証方法について考察した。「軽い右巻きニュートリノ」による宇宙バリオン数生成を記述する際、その生成消滅過程だけでなくフレーバー間混合の効果を取り入れる必要があるため、密度行列を用いた定式化が用いられる。我々は世界で初めて、ニュートリノ密度行列の運動量依存性を明らかにした。そのために粒子生成消滅率に対する運動量依存性を計算し、様々な運動量モードに対する密度行列の発展方程式を数値的に解析した。その結果、密度行列の運動量依存性は熱平衡分布と比較して大きくゆがむ事が判明した。その理由は、高運動量モードは生成率が抑制され、反対に低運動量モードは生成が加速されるためである。我々は運動量依存性を考慮した密度行列の発展方程式を解くことにより、宇宙バリオン数生成量のより正確な評価を行うことに成功した。

また一方、「軽い右巻きニュートリノ」の実験観測による検証可能性についても検討した。我々は地球大気中で生成される「軽い右巻きニュートリノ」がスーパー神岡実験の検出器内で崩壊するシグナルを見いだす可能性について考察した。我々は先行研究では考慮されていなかった、右巻きニュートリノの質量が大気での生成率および検出器内での崩壊率に与える影響を定量的に評価した。さらに、スーパー神岡実験におけるシグナルの特徴を見いだすために、右巻きニュートリノの崩壊から発生する電子・陽電子対のエネルギー和の分布とそのopening angle分布を求め、実験でシグナルとバックグラウンドを区別するための方法を提示し、今後のスーパー神岡実験での観測・解析にたいして大きなインパクトを与えた。ニュートリノ質量の起源を説明する新しい素粒子「右巻きニュートリノ」が引き起こす様々な物理現象について考察した。質量がkeV程度の右巻きニュートリノは宇宙暗黒物質の候補となり、質量が0.1100GeV程度の2つの右巻きニュートリノの世代間混合を通して宇宙バリオン数を生成することが可能である。我々は、これら3つの右巻きニュートリノを統一的に記述するnuMSM模型を提唱している。本年度の研究では、宇宙バリオン数生成に関わる右巻きニュートリノの実験検証に関する研究を多角的に進めた。まず第一に、地球大気において宇宙線から生じる右巻きニュートリノをスーパー神岡観測施設にて検証できるか考察した。そのために、大気中での生成機構を詳細に調べ、スーパー神岡施設へ入射する右巻きニュートリノのフラックスを定量的に評価した。特に、先行研究では無視されていた、右巻きニュートリノの質量の効果を取り入れた解析を行った。さらに、右巻きニュートリノの崩壊から生じる荷電粒子を観測器でとらえることを検証手段として、シグナル数およびバックグランド数を評価の上、検証可能な右巻きニュートリノの質量および相互作用領域を提示した。次に、加速器ニュートリノ実験における右巻きニュートリノの検証可能性について研究を進めた。特に、日本で実施されているT2K実験を想定し、その前方検出器での探索方法について考察した。J-PARC実験施設において、陽子線がカーボンターゲットと衝突することにより生じる右巻きニュートリノ生成量、特に運動量と角度分布を定量的に評価した。そして、T2K実験の前方検出器でシグナルとなる右巻きニュートリノの崩壊モードを見いだした。その結果、T2K実験における右巻きニュートリノ探索感度を示し、先行実験PS191より優位な感度を持っていることを示した。本研究が目指す右巻きニュートリノによる宇宙バリオン数生成に関しては、生成量の評価を改善する研究成果が得られたので、順調に研究が進展していると考えている。さらに、当初想定していなかった地球大気中で生成される「軽い右巻きニュートリノ」の検出方法に関する研究が予想以上に進展し、本年度中にその研究成果を論文発表することが可能となったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。
光誘起結晶移動現象の機構解明と高度制御

本研究課題では、研究代表者らが新たに発見した結晶移動現象の機構を実験および計算科学的手法を用いて解明し、さらに高度な移動制御を実現することを目的とする。これを通して、光を活用した物質移動・輸送分野を飛躍的に発展させる。具体的には、様々な分子構造・結晶構造を有する結晶を作製し、共焦点レーザー顕微鏡および走査プローブ顕微鏡を用いた移動現象の詳細な観察、光照射方法や基板表面特性の制御、フェーズフィールド法を用いたシミュレーションを実施することにより、本現象を支配する因子を明らかにし、その知見を移動制御に利用する。今年度は、前年度から引き続き、結晶移動現象を解析するための評価法について検討した。特に、顕微分光法においては、紫外光を透過する光学系を採用することにより顕微鏡観察と分光測定が同時に実施可能になった。基板表面との相互作用の検討においては、疎水性および親水性の処理を施したガラス基板における結晶移動について観察したところ、親水性のガラス基板での結晶移動速度が比較的速いことが明らかになっていた。一方で、金蒸着シリコン基板表面に疎水性、および親水性の自己組織化単分子膜を形成した基板において同様に結晶移動の挙動を検討したところ、疎水性の基板の方が移動速度が相対的に速く、しかも、移動中に結晶の形状がほとんど変化しなかった。これは、ガラス基板の場合と大きく異なり、結晶移動が起こる際の因子が異なることを示唆している。シミュレーションにおいては、結晶と基板表面のそれぞれの表面エネルギーが光照射によって変化する、不均一な表面エネルギーモデルについて引き続き検討を行った。実験で明らかになった基板の効果について、結晶移動を支配する因子についてパラメーターの構築を試みた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、分光学的手法、各種顕微鏡観察手法を駆使してこの現象を解析するための標準的な評価法について検討した。顕微分光、光学顕微鏡および共焦点レーザー顕微鏡にそれぞれ、LED光源を組み合わせた光学系を構築し、これによって、任意の角度からの光照射における結晶移動の観察、および可視光領域での顕微分光の測定が可能になった。さらに、これまで手作業で行っていた移動速度の解析作業を画像処理ソフトウェアを活用することによって、半自動的に見積もる手法を確立した。基板表面との相互作用の検討においては、金を蒸着したシリコン基板表面に疎水性、および親水性の自己組織化単分子膜を形成し、その基板上における結晶移動速度の測定を行い、これまで検討していた化学修飾していないガラス基板上での結果と比較した。その結果、結晶移動速度は、親水基板で最も速く、一方で疎水基板では最も遅く、ガラス基板がその中間的な速度であることが分かった。フェーズフィールド法を用いたシミュレーションでは、基板表面のぬれ性と形状を考慮する多相計算モデルを構築した。今後は、結晶移動速度の測定をより正確に測定するために、結晶方位を揃えた実験系についてや、微細加工を施した基板の上での移動挙動について、実験及び理論の側面から検討する予定である。観察装置の構築、機能表面の準備およびシミュレーション手法の検討全てにおいて、おおむね順調に進行している。今年度は、前年度から引き続き、結晶移動現象を解析するための標準的な評価法について検討した。顕微分光、光学顕微鏡および共焦点レーザー顕微鏡にそれぞれ、LED光源を組み合わせた光学系の改良を行い、高精度の光照射および高解像度の撮影が可能になった。また、結晶作製法の改良を行い、結晶のサイズが揃った試料が作製可能になった。基板表面との相互作用の検討においては、金蒸着シリコン基板表面に疎水性、および親水性の自己組織化単分子膜を形成した基板に加えて、疎水処理または親水処理を施したガラス基板、フッ素樹脂を摩擦転写したガラス基板上における結晶移動速度の測定を行い、これまで検討していた化学修飾していないガラス基板上での結果と比較した。その結果、結晶移動の際の前方と後方の速度が、基板の表面自由エネルギーに大きく依存することが明らかになり、単純な移動速度だけでは説明できないことが明らかになった。シミュレーションにおいては、結晶と基板表面のそれぞれの表面エネルギーが光照射によって変化する、不均一な表面エネルギーモデルについて検討を行った。それぞれのサブテーマで進捗が見られ、結晶移動現象の機構が明らかになりつつあるため。

これを通して、光を活用した物質移動・輸送分野を飛躍的に発展させる。具体的には、様々な分子構造・結晶構造を有する結晶を作製し、共焦点レーザー顕微鏡および走査プローブ顕微鏡を用いた移動現象の詳細な観察、光照射方法や基板表面特性の制御、フェーズフィールド法を用いたシミュレーションを実施することにより、本現象を支配する因子を明らかにし、その知見を移動制御に利用する。今年度は、前年度から引き続き、結晶移動現象を解析するための評価法について検討した。特に、顕微分光法においては、紫外光を透過する光学系を採用することにより顕微鏡観察と分光測定が同時に実施可能になった。基板表面との相互作用の検討においては、疎水性および親水性の処理を施したガラス基板における結晶移動について観察したところ、親水性のガラス基板での結晶移動速度が比較的速いことが明らかになっていた。一方で、金蒸着シリコン基板表面に疎水性、および親水性の自己組織化単分子膜を形成した基板において同様に結晶移動の挙動を検討したところ、疎水性の基板の方が移動速度が相対的に速く、しかも、移動中に結晶の形状がほとんど変化しなかった。これは、ガラス基板の場合と大きく異なり、結晶移動が起こる際の因子が異なることを示唆している。シミュレーションにおいては、結晶と基板表面のそれぞれの表面エネルギーが光照射によって変化する、不均一な表面エネルギーモデルについて引き続き検討を行った。実験で明らかになった基板の効果について、結晶移動を支配する因子についてパラメーターの構築を試みた。良好な結晶サンプルを得るために、作製に時間がかかることが課題である。今後は、これを解決するため結晶作製条件(温度・光など)詳細に検討する予定である。今後は、結晶移動の高度制御を達成するための結晶配置方法、新規化合物の開拓、基板デザイン、シミュレーションについて多方面から検討し、結晶移動現象の機構を明らかにする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
老化促進マウスを用いた加齢に伴う中枢神経回路の再構築による排尿障害の解明

加齢促進マウス(SAM)を用いて,以下の研究を行った.コントロール群として14週齢と1歳の正常マウスを,加齢群として1歳のSAMと2歳の正常マウスを用いた.ウレタン麻酔下に膀胱頂部よりカテーテルを挿入し,三方活栓を用いて生理食塩水注入路と膀胱内圧測定路とした.膀胱内に生理食塩水を注入し(0.02ml/min),排尿反射のたびに膀胱内を空にするsingle cystometryを施行し下部尿路機能を評価した.コントロール群では14週齢正常マウスと1歳正常マウスの間に差は認めなかった.14週齢正常マウスでは,排尿閾値圧9.4cmH2O,膀胱コンプライアンス0.018ml/cmH2O,排尿時の最大膀胱収縮圧は35.9cmH2Oであった.加齢群でも1歳のSAMと2歳の正常マウスの間に差は認めなかった.1歳のSAMでは排尿閾値圧36.3cmH2O,膀胱コンプライアンス0.007ml/cmH2O,排尿時の最大膀胱収縮圧は44.4cmH2Oと,コントロール群に比べて閾値圧は有意に上昇,コンプライアンスは有意に低下していたが,最大膀胱収縮圧には有意差を認めなかった.以上の結果より,1 1歳のSAMと2歳の正常マウスの下部尿路機能に差はなく,SAMは加齢による下部尿路機能障害の実験動物モデルになりうると思われた.2加齢群では加齢群では膀胱からの求心性線維と交感神経系が主に障害され,副交感神経系の障害は軽度と思われた.加齢促進マウス(SAM)を用いて,以下の研究を行った.コントロール群として14週齢と1歳の正常マウスを,加齢群として1歳のSAMと2歳の正常マウスを用いた.ウレタン麻酔下に膀胱頂部よりカテーテルを挿入し,三方活栓を用いて生理食塩水注入路と膀胱内圧測定路とした.膀胱内に生理食塩水を注入し(0.02ml/min),排尿反射のたびに膀胱内を空にするsingle cystometryを施行し下部尿路機能を評価した.コントロール群では14週齢正常マウスと1歳正常マウスの間に差は認めなかった.14週齢正常マウスでは,排尿閾値圧9.4cmH2O,膀胱コンプライアンス0.018ml/cmH2O,排尿時の最大膀胱収縮圧は35.9cmH2Oであった.加齢群でも1歳のSAMと2歳の正常マウスの間に差は認めなかった.1歳のSAMでは排尿閾値圧36.3cmH2O,膀胱コンプライアンス0.007ml/cmH2O,排尿時の最大膀胱収縮圧は44.4cmH2Oと,コントロール群に比べて閾値圧は有意に上昇,コンプライアンスは有意に低下していたが,最大膀胱収縮圧には有意差を認めなかった.以上の結果より,1 1歳のSAMと2歳の正常マウスの下部尿路機能に差はなく,SAMは加齢による下部尿路機能障害の実験動物モデルになりうると思われた.2加齢群では加齢群では膀胱からの求心性線維と交感神経系が主に障害され,副交感神経系の障害は軽度と思われた.マウスを用いて膀胱内圧測定を行い、加齢に伴う下部尿路機能の変化を検討している。Control群として8週齢の正常マウス、加齢群として2歳の正常マウスと1歳の加齢促進マウス(Senescence-accerelated mouse : SAM)を用いた。ウレタン麻酔下で開腹し、膀胱頂部よりカテーテルを刺入、生理食塩水注入路と膀胱内圧測定路とした。膀胱内に生理食塩水を注入して排尿反射を誘発し、一回の排尿反射の度に膀胱内を空にするsingle cystometryを行った。蓄尿期の評価として膀胱容量と膀胱コンプライアンスを、排尿期の評価として膀胱収縮圧を比較した。また、排尿反射を起こす排尿反射閾値圧についても比較検討した。加齢群では2歳の正常マウスも1歳のSAMもほぼ同様の膀胱内圧曲線を示した。蓄尿期は膀胱容量がcontrol群で平均0.156ml、SAM群で0.225mlと有意にSAM群で増大、膀胱complianceはcontrol群で0.018ml/cmH2O、SAM群で0.007ml/cmH2OとSAM群で低下していた。また、膀胱収縮圧はcontrol群で29.4cmH2O、SAM群で7.87cmH2OとSAM群で低下していた。また、排尿反射閾値圧はcontrol群で6.5cmH2O、SAM群で36.3cmH2OとSAM群で上昇していた。以上の結果より加齢に伴って求進路の障害、交感神経系の障害が生じている可能性が考えられた。今回認めた両群の違いがSAMと正常マウスの種差によるものでないことを確認するために、まだ加齢を起こしていない8週齢のSAMに対しても同様の実験を行った。その結果8週齢の正常マウスの膀胱内圧曲線と差はなかった。したがって、control群とSAM群の膀胱機能の違いは加齢によるものと考えられた。マウスを用いて膀胱内圧測定を行い、加齢にい伴う下部尿路機能の変化を検討している。Control群として8週齢の正常マウス、加齢群として2歳の定常マウスと1歳の加齢促進マウス(Senescence-accerelated mouse : SAM)を用いた。

ウレテン麻酔下で開腹し、膀胱頂部よりカテーテルを刺入し、生理食塩水注入路と膀胱内圧測定路とした。膀胱内に生理食塩水を注入して排尿反射を誘発し、一回の排尿反射の度に膀胱内を空にするsingle cystometryを行なった。蓄尿期の評価として膀胱容垂と膀胱コンプライアンスを、排尿期の評価として膀胱収縮庄と残尿費を比較した。加齢群では正常マウスもSAMも同機の膀胱内圧曲線を示した,Control群と比較して加齢群では、蓄尿期には膀胱コンプライアンスが低下し、膀胱容量は増加していた。排尿期においては膀胱収縮圧は低下し、残尿量は減少していた。以上の結果より加齢に伴って求心路の障害、交感神経系の障害が生じていると考えられた。この変化がSAMと正常マウスの種差によるものでないことを確認するために8週齢のSAMに対して同様の実験を行い、8週齢の定常マウスの膀胱内圧曲線と同様であることを確認した。
地域環境因子と風況に基づいた耐候性鋼橋梁の腐食予測と余耐力評価システムの構築

橋梁建設予定地点の飛来塩分,風向風速と橋梁の構造諸元から,橋梁建設後の局部的な部位の飛来塩分と腐食量を推定するシステムを構築するために,対象橋梁の近くでの地域・地形環境としての飛来塩分の観測,対象橋梁の局部環境での飛来塩分の観測と,曝露試験片による腐食量の測定を行い,数値シミュレーションにより求めた橋梁周辺の飛来塩分と飛来塩分の観測値の比較を行った.橋梁建設予定地点の飛来塩分,風向風速と橋梁の構造諸元から,橋梁建設後の局部的な部位の飛来塩分と腐食量を推定し,残存余耐力評価を行うシステムを構築するために,対象橋梁の近くでの地域・地形環境としての飛来塩分の観測,対象橋梁の局部環境での飛来塩分の観測と,曝露試験片による腐食量の観測,および実橋梁の残存板厚の計測を行い,数値シミュレーションによる飛来塩分と腐食量の推定の妥当性の検証を行う.耐候性鋼橋の局部的な飛来塩分環境の予測手法の構築のために,以下のような検討を行った.1地域・地形腐食環境と局部腐食環境の観測:腐食の傾向が部位ごとに異なるような特徴的な腐食状況にある建設後19年経過した橋梁を選定し,この橋梁に風向風速計を設置した.また,飛来塩分を観測するためのドライガーゼ式塩分捕集器具を複数の部位に設置した.これらの風速データと飛来塩分は研究期間を通して収集する.2局部腐食環境と腐食量の把握のための曝露試験片の設置と分析:前述の塩分捕集器具を設置した同一部位に,曝露試験片を設置した.曝露試験片の設置1年後,2年後に回収して,腐食環境と腐食量の関係を把握する.1年曝露試験片を回収して,腐食量と飛来塩分の関係を検討した.3推定腐食量の検証のための実橋の残存板厚の計測:建設後19年経過した対象橋梁の残存板厚を計測した.腐食の激しい部位は,残存板厚の計測値にばらつきが生じるために,残存板厚の効率的な計測方法を検討中である.4塩分飛来の数値シミュレーション手法の検討:橋梁桁付近の塩分の含んだ風の流れの数値シミュレーション手法の検討を行い,1で観測した1年間の平均飛来塩分との比較を行った.護岸付近の計測値と計算値に若干のばらつきが見られることから,飛来塩分の計測を継続し,シミュレーション手法の改良を行っている.橋梁建設予定地点の飛来塩分,風向風速と橋梁の構造諸元から,橋梁建設後の局部的な部位の飛来塩分と腐食量を推定し,残存余耐力評価を行うシステムを構築するために,対象橋梁の近くでの地域・地形環境としての飛来塩分の観測,対象橋梁の局部環境での飛来塩分の観測と,曝露試験片による腐食量の観測,および実橋梁の残存板厚の計測を行い,数値シミュレーションによる飛来塩分と腐食量の推定の妥当性の検証を行った.耐候性鋼橋の局部的な飛来塩分環境の予測手法の構築のために,以下のような検討を行った.1地域・地形腐食環境と局部腐食環境の観測:腐食の傾向が部位ごとに異なるような特徴的な腐食状況にある建設後19年経過した橋梁を選定し,この橋梁に風向風速計を設置した.また,飛来塩分を観測するためのドライガーゼ式塩分捕集器具を複数の部位に設置した.これらの風速データと飛来塩分は研究期間を通して収集した.2局部腐食環境と腐食量の把握のための曝露試験片の設置:前述の塩分捕集器具を設置した同一部位に,曝露試験片を設置した.曝露試験片の設置1年後,2年後に回収して,腐食減耗量を算出して,腐食環境と腐食量の関係を把握した.3推定腐食量の検証のための実橋の残存板厚の計測:建設後19年経過した対象橋梁の残存板厚を計測した.腐食の激しい部位は,残存板厚の計測値にばらつきが生じるために,残存板厚の効率的な計測方法を検討した.4塩分飛来の数値シミュレーション手法の検討:橋梁桁付近の塩分の含んだ風の流れの数値シミュレーション手法の検討を行い,1で観測した1年間の平均飛来塩分との比較を行った.護岸付近の計測値と計算値に若干のばらつきが見られることから,飛来塩分の計測を継続し,シミュレーション手法の検討を行った.橋梁建設予定地点の飛来塩分,風向風速と橋梁の構造諸元から,橋梁建設後の局部的な部位の飛来塩分と腐食量を推定するシステムを構築するために,対象橋梁の近くでの地域・地形環境としての飛来塩分の観測,対象橋梁の局部環境での飛来塩分の観測と,曝露試験片による腐食量の測定を行い,数値シミュレーションにより求めた橋梁周辺の飛来塩分と飛来塩分の観測値の比較を行った.橋梁建設予定地点の飛来塩分,風向風速と橋梁の構造諸元から,橋梁建設後の局部的な部位の飛来塩分と腐食量を推定し,残存余耐力評価を行うシステムを構築するために,対象橋梁の近くでの地域・地形環境としての飛来塩分の観測,対象橋梁の局部環境での飛来塩分の観測と,曝露試験片による腐食量の観測,および実橋梁の残存板厚の計測を行い,数値シミュレーションによる飛来塩分と腐食量の推定の妥当性の検証を行う.耐候性鋼橋の局部的な飛来塩分環境の予測手法の構築のために,平成23年度は,検討対象とする橋梁の選定,検証用の良質な現地観測データの取得を行い,併せて腐食量と局部的な飛来塩分との関連の同定のために,現地の橋梁に腐食曝露試験片を設置した.また,建設後の実橋の残存板厚の測定を行った.

(1)地域・地形腐食環境と局部腐食環境の観測:腐食の傾向が部位ごとに異なるような特徴的な腐食状況にある建設後19年経過した橋梁を選定し,この橋梁に風向風速計を設置した.また,飛来塩分を観測するためのドライガーゼ式塩分捕集器具を複数の部位に設置した.これらの風速データと飛来塩分は研究期間を通して収集する.(2)局部腐食環境と腐食量の把握のための曝露試験片の設置:前述の塩分捕集器具を設置した同一部位に,曝露試験片を設置した.曝露試験片の設置1年後,2年後に回収して,腐食減耗量を算出して,腐食環境と腐食量の関係を把握する.(3)推定腐食量の検証のための実橋の残存板厚の計測:建設後19年経過した対象橋梁の残存板厚を計測した.腐食の激しい部位は,残存板厚の計測値にばらつきが生じるために,残存板厚の効率的な計測方法を検討中である.部位ごとの腐食状況に明確な差異のある橋梁を選定でき,この橋梁に風向風速計,塩分捕集器具,腐食量算出のための曝露試験片を設置できたこと,風向風速データと部位ごとの飛来塩分の計測が順調に行えていること,実橋の残存板厚の計測を行い部位ごとの傾向が把握できたことから,1年目の研究目標は,概ね達成できたと考えられます.2年目は,飛来塩分の1年を通しての観測と1年曝露試験片による腐食量を計測した.飛来塩分の観測値と飛来塩分の数値シミュレーションによる数値解との比較を行った.若干観測値にばらつきがあることから,継続して飛来塩分の計測を行っている.また,数値シミュレーション手法の改良を行っているが,概ね予定通りに進んでいる.部位ごとの腐食状況に明確な差異のある橋梁を選定でき,この橋梁に風向風速計,塩分捕集器具,腐食量算出のための曝露試験片を設置できたこと,風向風速データと部位ごとの飛来塩分の計測が順調に行えていること,実橋の残存板厚の計測を行い部位ごとの傾向が把握できたことから,1年目の研究目標は,概ね達成できたと考えられます.実橋での腐食環境の調査を継続して実施し,曝露試験片は2年間設置することから,次年度も継続してこれらの調査を行う.また,実橋各部位の飛来塩分の推定のための数値シミュレーション手法による推定結果と実橋の飛来塩分の比較により推定手法の検証と改良を行う.実橋の板厚計測を引き続き行い,橋梁の残存耐力評価のためのデータ収集を行う.実橋での腐食環境の調査は,最低1年間,曝露試験片は2年間設置することから,次年度も継続してこれらの調査を行う.また,実橋各部位の飛来塩分の推定のための数値シミュレーション手法による推定結果と実橋の飛来塩分の比較により推定手法の検証と改良を行う.1年目から継続している飛来塩分の分析,曝露試験片の除錆のための薬品を購入する.計測機器の点検と交換のための旅費,分析のための謝金を使用する.数値シミュレーションには多量の計算量を要するために,飛来塩分シミュレーション専用のパソコンを購入する.1年目から継続している飛来塩分の分析,曝露試験片の除錆のための薬品を購入する.計測機器の点検と交換のための旅費,分析のための謝金を使用する.
現代米国における政党変容-「決定的選挙なき政党再編」における予備選挙の機能

米国の共和党は1960年代には穏健派を多数含む政党であったにもかかわらず、その後急速に保守化し、あるいは民主党が同時期一時左傾化し、その後逆に中道化した。このような政党のイデオロギー的性格の変化の重要な要因として、予備選挙における党内諸勢力の闘いがあることを解明した。とくに共和党の場合、保守系政治団体の連携した協力関係が顕著である。(1)現代アメリカの政党がそのイデオロギー的立場をどのようなメカニズムで変化させてきたかについて、政党の予備選挙に着目することによって解明することを本研究の目的とする。その際には、政党の外に位置するさまざまの政治団体や政治運動が、特定の政党の予備選挙にどの程度関与し、介入するかを重視する。共和党の場合、経済保守勢力、宗教保守勢力、あるいは銃所持の権利擁護団体などとの関係が、民主党の場合、中道派の運動、あるいはリベラルとの団体との関係がとりわけ重要となる。(2)2009年以来の新しい現象として、Tea Partyと称する右派グループと共和党の関係も重要な研究課題となる。昨年度までの研究では経済保守団体であるClub for Growthが共和党の予備選挙にどのように介入し、また影響を及ぼしたかについて研究を進めた。今年度はさらに他の団体も射程に入れてとりまとめを行いたい。本年度はとくに政党間のイデオロギー対立と外交政策との関係について立ち入って考察した。ただし,単に民主党,共和党間のイデオロギー対立だけでなく,それぞれの党内に存在するイデオロギー対立についても分析した。民主党については左派,リベラル派の反戦論に立脚した外交論,中道派の外交政策,そしてリベラル,ホ-ク呼ばれる右派の外交観の三つにつき,そして共和党についてはリアリスト系穏健派,保守強硬派,新保守主義者,宗教保守派,右派孤立主義者,そしてリバタリアン的孤立主義者に分けて考察した。この成果はすでに久保編『アメリカ外交の諸潮流』として刊行されている。このような分析枠組みの有効性は,とくに現在進行中の大統領選挙予備選挙を一瞥するだけでも明らかであるように思われる。民主党内では,予備選挙プロセスにおいては,反戦派が圧倒的な影響力を誇る。イラク戦争について,ほとんどすべての候補が反戦派の立場をとらざるをえなくなっている。他方で共和党においては,予備選挙レベルでは保守強硬派,および宗教保守派が強い影響力をもつ。しかし,一部有権者の間では,リバタリアン的立場に対する支持も表明された。他方で,民主党でも共和党でも,ホワイトハウス,国務省,国防総省レベルでは,中道派,ないし穏健派がより大きな影響力を発揮することになる。このように,政治過程のレベルによって,影響力行使の態様とその有効性が大きく異なることが重要である。議会選挙においても,2006年にコネチカット州民主党予備選挙において,リーバーマンは敗北し,無名の反戦派が勝利した。こんにち,民主党の予備選挙においては,このように左派,反戦派が強固な影響力をもつにいたっていることが,さまざまな形で立証可能である。2008年の大統領選挙と議会選挙における予備選挙も視野に入れながら、民主党・共和党におけるイデオロギー的位相、関係イデオロギー団体の動向、およびそこでの予備選挙の機能について分析を行った。共和党側ではとくにClub for Growthに焦点をあて、共和党現職議員を落選させようとして行ってきた政治献金活動について研究を行った。この成果は、きわめて近いうちに研究論文に結実する予定であり、平成21年度中には刊行されるはずである。ここでは、このような経済右派の団体による政治活動が、必ずしも現職議員の落選そのものに帰着しないにしても、共和党の穏健派議員全体に対して、穏健路線を支持することの政治的リスクを思い知らせ、委縮効果を及ぼしていることを示唆した。予備選挙が政党のイデオロギー的体質を変えていく転轍器の役割を果たしていることが、かなりの程度証明されうる事例である。08年については、オバマが民主党の左派・反戦派の支持に乗ってヒラリー・クリントンを破ったことに、予備選挙過程における左派の強さが示されている。また、元来中道色を色濃くもっていたマケインが共和党内で勝ち抜くために保守にすり寄り、また副大統領候補に保守派のペーリンを抜擢したことに、共和党における保守派の強さが示されている。このあたりを指摘した論考をいくつか発表した。本年度は、外交・安全保障政策担当スタッフの外交観と外交政策との関係について考察した。オバマ政権は内政だけでなく外交においても、きわめて深刻な課題に数多く直面している。政権発足以来、イラクやアフガニスタンばかりでなく、北朝鮮、イラン、イスラエル・パレスティナ関係、あるいはパキスタンの動向など、さまざまな課題への対応に追われている。こうしたオバマ政権の外交政策は、政策担当者のもつ外交観やイデオロギーによってかなりの程度特徴づけられている。現時点では、オバマ政権の外交・安全保障政策担当スタッフは、民主党のもっとも左の勢力、すなわち左派・反戦派を基本的に除外し、中道派を柱とし、なおかつロバート・ゲーツやブレント・スコウクロフトら共和党系穏健派ないしリアリストにも幅を広げようとしているように見える。こうした政策担当者の外交観やイデオロギーは、個別の政策のみならず、オバマ政権と民主党のイデオロギー的立場にも少なからぬ影響を与えている。

今後はこうした視角から、アジア・中東関係、核不拡散などの政策についても分析を深めていきたい。さらに本年度は、保守系団体と共和党の関係に焦点をあて、共和党の保守化がどのようなメカニズムで進行しているかについて考察した。とくに経済保守団体であるClub for Growthが共和党の予備選挙にどのように介入し、また影響を及ぼしたかについて研究を進めた。2009年以降の新しい現象として、Tea Partyと称する右派グループと共和党の関係が、さまざまな政策分野で急速に影響力を高めている。今後はこうした新たな団体も射程に入れながら研究を進め、その上でこれまで得られた知見の理論化に取り組みたい。現実の動きは早い。2009年に登場したティーパーティの動向は予想を越えて大きな影響力を獲得したが、その勢いは、共和党予備選挙においてもっとも強く代表された。その意味で、本研究の基本的に視角の正しさは現実によって証明されたといえる。最終年度である本年度は、すでに昨年度に刊行した『アメリカ現代政治の構図』にれ自身に研究の総括という意味が込められている)の成果を踏まえて、2010年中間選挙におけるティーパーティの役割について、共和党予備選挙との関連で分析した。ティーパーティは結局のところ、第三政党ではなく、共和党の中で活動し、共和党の予備選挙に候補者を擁立して、自らの流れの人物を同党公認候補にしようと試みた。このプロセスを経て共和党は確実に右傾化し、現在進行中の予算交渉においても明らかなように、より徹底的に小さな政府を追及する政党に変容した。同時に、オバマ政権が打ち出すさまざまな政策とオバマ政権自身が、有権者や議員にどのように受け入れられているかについても分析した。その結果、イデオロギー的分極化は政治家=議員レベル、あるいは政治団体=利益団体レベルにおいてのみならず、有権者レベルにおいても深く浸透していることが解明できた。結果的にオバマ大統領は、現代では、民主党支持者と共和党支持者の間での支持率がもっとも乖離している大統領となってしまった。なお、本研究は当初想定も予想もしていなかったアメリカ政治を支えるインフラストラクチャーについても研究が及び、シンクタンク、メディアなどを含む当該領域においてもイデオロギー的分極化が進行していることを確認した。このような新しい領域にまで踏み込むことができたのは、望外の喜びである。
江戸幕府の直営牧に関する研究

江戸幕府の直営牧は、下総国内に小金5牧と佐倉7牧が、安房国内に嶺岡5牧が、駿河国内に愛鷹3牧がそれぞれ存在していた。本研究は、これら20牧の管理にあたっていた諸役人のうち、下総国小金に在住した野馬奉行の綿貫氏、牧周辺部の農村に居住し、普段は農業を営み、牧の仕事に関連してのみ苗字帯刀御免の特権、扶持米や給金の支給を認められていた牧士について研究したものである。1野馬奉行綿貫氏について:綿貫氏はその由緒書によると、慶長期に徳川家康によって召し出され、高30俵で野馬奉行に任命されたという。一方、三橋家文書の中の「従野馬始之野方万控」によると、同氏は元禄期に小金厩の書役となり、享保2年に同厩の馬預(5人扶持)、享保後半期から延享頃に野馬奉行(高30俵)に任命されたという。武鑑や島田家文書の「江戸5年々野馬捕御越候日記」の裏付けもあって、後者が正しいと結論付けられる。2牧士について:牧士も野馬奉行と同様に家督相続に際して、由緒書を幕府に提出した。由緒書は宝暦5年に初めて提出されたものであり、近世前期の牧士の研究に、従来この由緒書をよく利用していたが、他の史料と比較し検討することが大切である。小金牧の場合元和5年には牧士が存在していたことは、「下総小金領馬売付帳」(染谷家文書)で明らかであるが、当時は苗字帯刀御免の特権はなかった。佐倉牧の場合、寛文6年に老中若年寄が連署し、代官関口作左衛門に与えた覚によって(島田家文書)、寛文元年の時点で島田長右衛門・藤崎半右衛門・佐瀬長左衛門・綿貫市左衛門の4名の牧士が存在していたことが明らかである。佐倉牧では当時から苗字帯刀御免であった。嶺岡牧の牧士石井氏の場合、安房の雄里見氏に仕えた厩の役人であった(石井家文書)。
田地走行による車両及び乗員の挙動

車両が衝突後に道路外に飛び出す交通事故のうち、田畑に進入して移動するケースについては、車両の挙動が明らかにされていない。そこで、本研究では、車両が田畑に進入して移動する際の挙動を把握することを目的とし、田畑への進入形態及び田畑の土壌状態ごとに実験を行った。本研究では、田地、砂地及び礫地に対して、田畑を移動するときの乗用車の牽引抵抗を測定する実車実験と土壌を押したときの反力を測定する実験を行った。実車実験では、各土壌上に置いた乗用車をウインチで前後方向又は横方向に引っ張り、そのときの荷重を荷重計で測定した。前後方向に引っ張る実験においては、タイヤが自由転動する状態とロックした状態で実験した。この実験により、低速度で移動するときの乗用車の牽引抵抗が明らかになった。さらに、タイヤが転動しない場合(ロック状態及び横方向への移動)では、進行方向に対してタイヤが土中に位置する横断面積の大きさと乗用車の牽引抵抗が比例することが明らかになった。土壌の反力を測定する実験では、貫入式土壌硬度計で土壌を低速で押したときの反力。プッシュプルゲージで土壌を秒速0.52.0mで押したときの反力を測定した。その結果、土壌を押す速度が大きいほど土壌の反力が大きくなる傾向があることが明らかになった。以上より、田畑を移動するときに車両が受ける力について、大きさの程度及び速度依存性があることが明らかになった。本研究での条件において、田畑への進入形態、移動軌跡及び土壌の状態を事故現場から特定し、並進や回転の加速度を計算することで、田畑に進入して移動する場合の車両の挙動を推定することが可能であると考えられた。また、その車両挙動から、乗員の挙動も推定可能と考えられた。
アミロプラスト分化マスター遺伝子の同定による植物バイオマスの革新的改変

本研究では、まず、アミロプラスト分化・脱分化誘導系の検討を行い、アミロプラスト、脱分化スクリーニング系として、0.4Mマンニトール溶液処理を4時間行うこと、再分化スクリーニング系として、デンプンを消失させた個体をMS培地で4時間処理することが適当であることが見いだされた。次に、デンプン合成・貯蔵能に特化した色素体であるアミロプラストの分化マスター因子の探索に必要となるレポーター遺伝子のスクリーニングを実施した。その結果、デンプン貯蔵細胞で特異的な発現パターンを示す19遺伝子を見いだした。これにより、アミロプラスト分化/脱分化マスター遺伝子の同定に必要なツールの開発に成功した。平成24年度に、アミロプラスト分化マーカー遺伝子のスクリーニングを実施したことをもとに、25年度はスクリーニングに用いる分化・脱分化誘導系の検討を行った。シロイヌナズナの根端アミロプラスト中のデンプンは、水分勾配をはじめとした水ストレスにより分解されることが明らかにされていた。この知見をもとに、通常の培地で生育している芽生えを、0.4Mマンニトール溶液を用いて浸透圧刺激を与えたところ、デンプンの顕著な分解、すなわち、アミロプラストの脱分化が認められた。デンプンの減少は、処理後1時間目には処理前の30%程度まで落ち、4時間目までほぼ一定であった。また、デンプンの減少は、0.011Mマンニトール溶液や蒸留水の処理でも認められたが、減少のタイムコースが緩慢で、有意なデンプンの減少は処理後4時間目にならないと認められなかった。このことから、0.4Mマンニトール処理により、芽生えが積極的にデンプンを分解していることが強く示唆された。次に、デンプンの再蓄積の条件について検討した。0.4Mマンニトール液で処理した芽生えをそのまま処理し続けた芽生えと、0.011Mショ糖を含むMS培地(以下MS培地)に移し替えた芽生えとに分け、経時的に根端のデンプン量を追跡した。その結果、0.4Mマンニトール溶液で処理し続けた個体の根端アミロプラストのデンプンは分解されたままであったが、MS培地に移した芽生えでは、根端のデンプン量の有意な上昇が処理後1時間目より観察され、培養4時間目で、ほぼプラトーに達することが明らかになった。このことから、脱分化スクリーニング系として、0.4Mマンニトール溶液処理を4時間行うこと、再分化スクリーニング系として、デンプンを焼失させた個体をMS培地で4時間処理することが適当であると判断された。また、25年度中に形質転換用のレポーターベクターを完成させた。当該年度は、レポーターとして用いる遺伝子のスクリーニングを、公共のシロイヌナズナトランスクリプトームデータベースを参照しながら行った。データベースにあったデンプン合成、分解に関与する51遺伝子について、発現量の数値をリスト化した。次に、シロイヌナズナ根においてデンプンを多く蓄積しているコルメラ細胞で最も強く発現している遺伝子をリストアップしたところ、上記51遺伝子のうち、19遺伝子が該当した。これら19遺伝子は、どれも類似した発現プロファイルを示し、多くの遺伝子がコルメラで最大の発現量を示し、その他の根の組織ではほとんど発現していないことがわかった。これら遺伝子の中には、タバコ培養細胞でアミロプラスト分化状態と強い相関を持つADP-glucose pyrophosphorylase small subunitやglucose-6-phosphate translocatorをコードする遺伝子が含まれていた。したがって、これら24遺伝子は、当研究で同定しようとしているアミロプラスト分化マスター遺伝子によって厳密に制御されていることが強く示唆された。さらに、プロモーターデータベースから、これら19遺伝子のプロモーター領域において調節に関与すると推定されるシス配列の推定を行った。しかしながら、すべての遺伝子に共通するシス配列は見つからなかった。この原因として、19遺伝子の中に擬陽性の遺伝子が含まれている可能性が考えられたため、現在、スクリーニングにより得られた19遺伝子それぞれについて、デンプンの蓄積状態を変化させた状態での発現レベルをRT-PCRを用いて検証している。環境応答依存的なアミロプラスト分化状態の制御機構についても解析を行い、シロイヌナズナの根において水ストレス応答過程で生じるデンプン分解がオートファジーによって起こる可能性を見いだし、Planta誌に発表した。本研究では、アミロプラスト分化マスター因子の探索に必要となるレポーター遺伝子のスクリーニングを、公共のシロイヌナズナトランスクリプトームデータベースを参照しながら実施した。これらの中には、タバコ培養細胞を用いた先行研究から遺伝子発現レベルがアミロプラスト分化状態と強い相関を持つ遺伝子が含まれていた。これら遺伝子のうち、2遺伝子をピックアップしレポーターとして利用することとした。すなわち、これら遺伝子のプロモーターにGFPあるいはGUS遺伝子を連結させた形質転換用コンストラクトを作成し、野生型シロイヌナズナにアグロバクテリウムを介して形質転換した。

次に、アミロプラスト分化・脱分化誘導系の検討を行った。その結果、シロイヌナズナ根端のデンプンは0.4Mマンニトールによる浸透圧刺激により4時間以内にほとんど消失した。この反応は非常に速やかで、処理後1時間以内に元の30%程度まで減少することが明らかになった。浸透圧刺激処理後、通常の栄養培地に移植すると、移植後1時間目よりデンプンは徐々に回復した。これらの結果を踏まえ、脱分化スクリーニング系として、0.4Mマンニトール溶液処理を4時間行うこと、再分化スクリーニング系として、デンプンを消失させた個体をMS培地で4時間処理することが適当であると判断された。本年度は、形質転換を実施したレポーター系統について、形質転換後の個体を選抜し、デンプン貯蔵細胞においてレポーター遺伝子の発現を確認した。また、デンプン貯蔵細胞において特異的発現を示す遺伝子について、上記アミロプラスト分化・脱分化誘導系における発現変動をRT-PCR法により解析した。そして、デンプン合成、分解に関わる遺伝子群の発現制御には少なくとも数パターンあることが示唆された。植物生理学平成24年度中に選抜した遺伝子をもとにレポーター系統樹立のためのコンストラクションを25年度に完成させることができた。さらに、前述のようにスクリーニングで最も重要となる、スクリーニング系を確定させることができた。現在進めている、レポーター系統の樹立ができれば、突然変異体のスクリーニングだけでなく、植物生産力を最大化させるような環境要因の同定にも使うことができる。さらに、各種薬剤を用いた生理学的解析からも、植物のアミロプラスト分化・脱分化機構に機能する生体分子の同定と解析が可能になると期待される。これにより、当初の目的に向けて進めることができていると判断できる。当該年度は、アミロプラスト分化マーカー遺伝子のスクリーニングをシロイヌナズナゲノム上のデンプン代謝に関わる遺伝子群より行った。マイクロアレイデータベースを用いた解析から、デンプン貯蔵細胞を密接に関連した発現を示す遺伝子の抽出に成功した。これらのプロモータ領域には今のところ共通するシス配列は見いだせていないものの、この中には、タバコ培養細胞においてアミロプラスト分化状態に依存した発現変動を示す遺伝子の相同遺伝子が含まれていた。結論は詳細な発現解析の結果次第と言えるものの、現段階では、マーカー遺伝子のスクリーニングは精度良く進められたものと考えられる。こうしたことから、現在まで研究はおおむね順調に進んでいるものと考えている。平成26年度は、レポーター系統の樹立とともに、その有用性を検証しながら、突然変異体スクリーニングを実施する。研究期間の制約から、レポーター系統の有用性の検証と、突然変異体スクリーニングは並行して実施することになる。さらに、得られた突然変異体については、研究期間内にできる限り変異原因遺伝子の同定に近づけるよう解析を進める。
グルタミン酸による神経細胞死:筋萎縮性側索硬化症モデル作成の試み

大量のグルタミン酸を生まれた直後から連日仔ラットに皮下注すると、運動ニューロンの脱落を伴う下肢筋の萎縮・発育不全が起こる。このラットが筋萎縮性側索硬化症(ALS)の動物モデルになり得るか否かを検討した。生まれた直後のグルタミン酸単回投与群において、尾の付け根までほとんど痛覚が消失しているが尾は動かせるものがしばしば観察された。後肢対麻痺は殆どグルタミン酸連続投与5-7回目後に発症し、腹部から後肢の体表面の痛覚がほとんど消失していた。中には片側の後肢だけが麻痺しているラットや、麻痺が起きていても足のつま先だけは動くラットなどもいた。連続投与の中止後、つまり生後7日-2週間後では、グルタミン酸を投与したラットのすべてが、食餌を特に大量に摂取したわけではないのに徐々に肥満状態となった。後肢麻痺ラット中には失禁を伴うものもおり、後肢筋の萎縮が起こっており、関節の拘縮が認められた。後肢麻痺ラットでは、腰髄から下部の前根が異常に細くなっており、脊髄の細胞構築が乱れ、運動ニューロンが脱落・破壊されてその総数が減少し、グリオーシスが認められた。後根や後根神経筋細胞に異常は認められなかった。L3-L5の後根を電気刺激して、対応する前根から脊髄反射電位を記録してみると、その電位は僅かに認められる程度にまで減弱していた。視床下部や網膜にも異常が認められ、ラットの視覚は衰えており、また脂肪肝は脂肪代謝異常を予想させた。後肢に外観上異常が認められないラットにおいても脊髄下部の発達は悪く、仙髄や尾髄の萎縮が認められた。現在、発症率はせいぜい4%程度である。仔ラットの激しい痙攣により、母ラットは異常に興奮すると思われ、時には仔ラットを食べてしまうこともある。母ラットの状態をいかにうまく保つかが発症率上昇に重要である。