hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
網膜循環血行動態測定系を用いた高血圧発症メカニズムの解析及びその臨床応用

高血圧発症機序ならびにその予防、治療法の検討には、抵抗血管領域である網膜循環の血行動態の変化を解析すること有用である。本研究では、これまでに見出した高血圧患者における網膜循環における血流速度の上昇が、降圧治療によってどのように変化するか解析した。未治療高血圧患者を対象とし、治療前と3ヶ月間のカルシウム拮抗薬治療後に、血圧及び網膜循環諸指標を測定した。網膜循環については、超音波カラードップラー法を用いて両眼の網膜中心動脈の収縮期(Vmax)ならびに拡張期血流速度(Vmin)を測定し、さらに眼底撮影の画像から網膜中心動静脈の血管径を算出した。対象者の治療前の収縮期血圧は156.3±10.3mmHg、拡張期血圧は99.9±6.9mmHg、心拍数78.6/分であった。治療後の収縮期血圧は137.8±14.1mmHg、拡張期血圧は88.9±9.1mmHgであり、有意に低下していた。網膜中心動脈のVmax及びVminは治療後に顕著に低下していた(Vmax:11.0±2.7cm/sec vs.9.1±2.1cm/sec p<0.001、Vmin:3.9±1.2cm/sec vs.3.0±2.9cm/sec p<0.001)。また網膜中心動脈の血管径は、治療前109.1±12.1μm、治療後118.2±7.0μmであり、有意に拡張していた(p<0.001)。このように本網膜循環血行動態諸指標は治療効果を鋭敏に反映しており、治療効果評価法として臨床応用が期待される。また本研究において、カルシウム拮抗薬治療による血流速度の低下は血管拡張作用を介することが示唆されており、さらに薬剤間での諸指標の変化について解析を行うことによって、本指標が治療薬選択の指針となる可能性が示された。抵抗血管は血圧を決定する上で最も重要な血管床であり、高血圧発症の予防法を確立するためには、抵抗血管領域である網膜循環の血行動態の変化を解析することは有用である。このため本研究では、各年齢層における網膜循環血行動態諸指標と血圧値の関係について検討することを目的とし、2125歳の若年群並びに3550歳の中年群について網膜循環諸指標を測定し、網膜循環血行動態諸指標が高血圧発症、進展の予知因子となりうるかについて検討した。網膜循環については、超音波カラードップラー法を用いて両眼の網膜中心動脈の収縮期(Vmax)ならびに拡張期血流速度(Vmin)を測定した。またコンプライアンスを表すと考えられるresistive index(RI)値を血流速度から算出した。Vmax及びVminは、男性では若年群に比較して中年群では夫々15、30%程度有意に上昇しており(p<0.05、p<0.001)、さらにRI値は約10%低下していた(p<0.001)。さらに、網膜中心動脈径は中年群で有意に縮小していた。一方女性では、若年群・中年群で網膜循環血行動態に有意差は認められなかった。収縮期、拡張期血圧についても男性においてのみ、若年・中年間で有意な変化が認められた。このように、既に血圧の上昇が始まっている中年期男性では、有意な網膜中心動脈の血流速度上昇、RI値の低下、血管径の縮小が認められ、血圧上昇と網膜循環血行動態の変化に関連性があることが示唆された。網膜血行動態の測定は、血圧上昇に伴う抵抗血管血行動態の初期変化を描出していると考えられ、本法の高血圧予防、治療効果判定への応用が期待される。
イオン液体はなぜ融点が低いか：配座エントロピーの役割の解明

本研究では、様々なイオン液体群に対してΔSconfを決定する。しかしながら、イオン液体のΔSconfを精度良く求めるのは容易ではなく、これまで例がない。実験的手法としてRaman分光やNMR分光が使われているが、あまりに多い配座数では解析が極めて難しくなる。一方で、計算機的手法である分子動力学・量子化学計算は、多くの配座数をもつ分子のΔSconfでも決定は可能だが、現実のΔSconfを反映している保証はない。そこで本研究では、これら相補的な特徴を持つ分光法と計算機的手法に、熱測定を加えた複合的アプローチによって、見積もりの難しいΔSconfを決定する。
多成分冷却原子気体における新奇量子物性の探索

原子のスピン自由度を利用して作成された多成分冷却原子気体が光格子中で示す新奇な量子物性を理論と実験の両面から探索した。理論的成果として、多成分系においては超流動のクーパーペア対称性や動的不安定性が成分間に働く相互作用の微妙なバランスによって著しく変化し、多様な物性の起源になっていることを解明した。一方、実験では、超伝導アトムチップ上で擬1次元的な高密度なボース凝縮体を作成し、強い量子揺らぎによって系の運動量分布が不安定になる現象を観測した。また、アトムチップ上で原子のスピン状態を制御する技術を確立し、多成分ボース凝縮体を実現した。本研究課題は超伝導アトムチップ上の擬1次元磁場ポテンシャルに光格子を導入し、高密度・強相関の極限的な領域で多成分冷却原子気体が示す新奇な量子物性を探究することを目的とする。以下では、今年度の研究成果を理論と実験に分けて報告する。【理論】NTT理論グループは、低密度領域に限定されてはいるが、高占有数の1次元光格子中ボース凝縮体を定量的に解析する計算手法を開発し、その成果がPhysical Review A誌に掲載された。現在、この理論の多成分系さらには高密度・強相関領域への拡張を試みている。一方、兵庫県立大学グループは、光格子中の斥力相互作用している三成分冷却フェルミ原子気体が示す超流動状態を詳細に解析し、そのペア対称性が成分間の相互作用強度に強く依存することを明らかにした。また、東北大学グループは、スピンー1の内部自由度をもった三成分ボース凝縮体が光格子中で示すダイナミクスを解析し、超流動の動的不安定性がスピン成分間の相互作用に依存することを明らかにした。兵庫県立大学、東北大学グループの研究成果は国内・国際会議で発表済みであり、現在、論文化を進めている。【実験】NTT実験グループでは、超伝導アトムチップ上のボース凝縮体に対する三体ロスの影響を詳細に調べた成果がApplied Physics B誌に受理された。また、実験・理論グループ間で綿密な議論を行い、研究計画を一部変更し、平成26年度以降に研究する予定であった多成分化に有利なスピン状態の選択を今年度に実施した。その結果、平成26年1月に、これまでとは異なるF=1, mF=-1のスピン状態にあるボース凝縮体の作成に成功した。その後、マイクロ波とラジオ波の2光子遷移によるスピン制御にも成功し、最終的にF=1, mF=-1状態とF=2, mF=1状態の2成分ボース凝縮体を超伝導アトムチップ上で実現した。平成26年度の研究成果を理論と実験に分けて報告する。【理論】NTT理論グループと東北大グループは共同で、光格子中のボース原子気体のダイナミクスを解析し、動的不安定性の前駆現象として密度変調が生じることを明らかにした。さらに、この解析をスピン1の三成分ボース原子気体に適用し、超流動スピン流が対向的に流れる場合、動的な磁気不安定性が生じることを見出した。また、兵庫県立大グループでは、閉じ込めポテンシャルの影響で二次元光格子のボース・モット絶縁相に生じるギャップレス・エッジ状態を解析し、その普遍的性質を明らかにした。並行して、新奇量子相の探索に向け、最近光格子で実現されている特殊な格子構造に対する基礎理論の構築を精力的に進めた。NTT理論グループでは、光格子の実験に即して、多層構造になったLieb格子において強磁性状態が発現するメカニズムを解明した。さらに、この理論を有限温度に拡張し、多層化によって平坦バンドを制御することで磁気転移温度を大幅に上昇させることが可能であることを明らかにした。また、兵庫県立大グループはハニカム格子におけるスピン流体相の動的性質を粒子間相互作用とスピン軌道相互作用の影響に注目しながら、詳細に調べた。その成果は国際会議で発表し、現在論文化を進めている。【実験】NTT実験グループは、より擬一次元性の強い磁場ポテンシャルを発生させるための新しい超伝導アトムチップを作成し、擬一次元ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)の生成に成功した。飛行時間法(TOF)の観測結果は、一次元の軸方向にいくつかのピークに分裂し、そのピークの大きさや形状は測定ごとに異なることが分かった。これは、3次元的な通常のBECでは見られない、擬一次元性による強い量子揺らぎを反映した実験結果である。また、ラムゼー干渉法を利用した量子揺らぎの時間変化測定方法を提案した。平成27年度の研究成果を理論と実験に分けて報告する。最終年度であるため、これまで得られた成果の論文化に努め、印刷中も含めて11本の学術論文を発表した。【理論】NTT理論グループと東北大グループは共同で、光格子中のスピン1の三成分ボース原子気体の動的不安定性を解析し、成分間のスピン混成を引き起こす原子間相互作用に起因して、不安定性相図が平均粒子数の偶奇に応じて変化することを見出した。また、兵庫県立大グループでは、光格子中の3成分斥力フェルミ原子系でハーフフィリング近傍において成分間の相互作用強度を制御すると、超流動のクーパーペア対称性が拡張s波とd_{x2-y2}の間で変化することを見出した。並行して、新奇量子相の探索に向け、最近光格子で実現されている特殊な格子構造に対する基礎理論の構築を進めた。NTT理論グループでは、層状Lieb格子中の2成分フェルミ原子に対してBCS理論を展開し、状態密度の発散度と超伝導・磁気転移温度の上昇とを関係をづける一般的な解析式の導出に成功した。

また、兵庫県立大グループは蜂の巣光格子上の冷却原子系でキタエフ・スピン液体を実現する機構が提案された事に刺激され、まずNa2IrO3などの候補物質を記述するミニマルモデルの動的性質・比熱の温度依存性を調べ、マヨラナ粒子はスピン液体相近傍の磁気秩序相の励起状態においても存在する事を明らかにした。【実験】NTT実験グループは、超伝導アトムチップで生成された擬一次元ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)のスピン成分を高い空間分解能で制御するための実験技術の開拓に取り組んだ。分解能を上げるために、マイクロ波ではなく2本のレーザー光によるD1線2光子誘導ラマン遷移を用いて実験を行い、基底状態F=1, F=2間でのコヒーレントラビ振動の観測に初めて成功した。これらの成果は、国際会議、物理学会で発表した。原子のスピン自由度を利用して作成された多成分冷却原子気体が光格子中で示す新奇な量子物性を理論と実験の両面から探索した。理論的成果として、多成分系においては超流動のクーパーペア対称性や動的不安定性が成分間に働く相互作用の微妙なバランスによって著しく変化し、多様な物性の起源になっていることを解明した。一方、実験では、超伝導アトムチップ上で擬1次元的な高密度なボース凝縮体を作成し、強い量子揺らぎによって系の運動量分布が不安定になる現象を観測した。また、アトムチップ上で原子のスピン状態を制御する技術を確立し、多成分ボース凝縮体を実現した。理論に関しては、先ず、光格子中BECの動的性質の解明が進んだ。動的不安定性の前駆現象として超流動流に密度変調が発現することを明らかにした。さらに、多成分系固有の動的性質として、スピン1のBECでは、ある臨界速度で、スピン混成が急激に起きる磁気不安定性が存在することを発見した。また、新奇量子相の探究に対しては、一次元系ではないが、最近光格子で実現されつつある特殊な格子構造での量子相を詳細に調べ、その特性を解明した。多層Lieb格子の磁気相転移、ハニカム格子のスピン流体相の動的性質など、実験に先駆けた理論予測が得られた。一方、実験に関しては、より強い擬一次元性を実現するための新しい超伝導アトムチップを作成し、その実験が大いに進展した。その結果、プレリミナリーではあるが、擬一次元性に由来するBECの強い量子揺らぎを反映したTOF像の観測に成功した。また、今後の実験指針となる、多成分化によるラムゼー干渉を利用した量子揺らぎの時間変化測定法の提案を行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。原子・分子・量子エレクトロニクス最終年度として、これまでの研究成果を踏まえて、目標達成を目指した今後の研究推進方策を、理論と実験に分けて、以下にまとめる。【理論】1次元光格子中の高密度・強相関多成分ボース原子気体の量子物性の探究(NTT理論、兵庫県立大学、東北大学)これまでに得られた知見、ならびに開発してきた解析手法をグループ間で協力しながら、さらに応用・発展させることで、実験に先駆けた理論研究を推進する。具体的には、東北大グループとNTT理論グループで、光格子中の多成分BECの動的性質の理論研究を進展させ、新奇な量子物性を探究する。
外国(英国, 中国)における代替・相補療法の実態調査-看護技術構築に向けて-

代替・相補療法は、その地域や国の伝統や文化の上に成り立っているものであり、自然と共存しながら自然治癒力を高める効果を生みだしている。今回の中国、英国、ドイツ、タイにおける代替・相補療法の実態調査から多くの看護に役立つ療法を学ぶことができた。日本の高齢社会においては、高齢患者や慢性疾患患者に対し、これらの療法を看護技術として活用し、成果をだしていくことが考えられる。本研究は、これまでの代替・相補療法の研究をさらに拡大し、認定看護師や専門看護師の実践や教育の中に看護技術として取り入れるために、中国と英国における病院・ホスピスで行われている代替・相補療法について、中国と英国の教育の中で、どのように代替・相補療法が取り入れられているかを調査し、看護師が出来る代替・相補療法を探求することを目的としている。なお調査実施前に三重大学の倫理委員会の承認を得た。平成18年度の調査は、8月9日から17日の9日間で、上海の第2医科大学病院とその関連病院、北京の首都医科大学とその関連病院、中医薬科大学病院の6施設で実施した。年齢や性別などの基礎データ4項目、代替・相補療法について6項目、施行方法について4項目、副作用について3項目、機械類のメンテナンスについて2項目、研究活動について2項目の22項目について調査した。調査協力者は10名であった。年齢は40歳代4名、30歳代6名で、性別は男性2名、女性8名、医師6名(うち中医医師2名)、看護師4名で、平均経験年数は17年であった。中国では、針灸・吸角・マッサージ・つぼ注射などが行われているが、よく施行されているのは、針灸(60%)、吸角(50%)、草薬(40%)であった。治療方法は、「中医弁証理論」に基づき医師が患者の症状で決定する。施行される疾患は、がん患者が多いが、脳卒中、神経疾患、運動系器官障害にも施行される。治療の効果は、患者の主訴によって評価されることが多い。治療時間は、治療法によって異なるが1030分で行われる。治療費は保険が適応され、針灸・吸角各7元前後で、経営面において約60%が赤字であると回答している。また副作用は、ほとんど出現しない(10%以下)。針はディスポーザブルまたは高圧蒸気滅菌、缶は消毒液を使用し感染予防が行われている。研究費が少なく活発ではないが、結果は学会や雑誌で発表されている。多くの調査協力者は、このような治療と共に心のケアが重要であると述べている。本研究は,認定看護師や専門看護師の実践や教育の中に看護技術として取り入れるために,外国で行なわれている補完、代替療法の実態を調査し,日本で看護師が出来る補完、代替療法を探求することを目的としている。ドイツのホスピスでは高齢がん患者が多く,そこでの代替、相補療法は栄養療法,カラーセラピー,マッサージ,アロマセラピー,スピリチュアルケアなどが重要視されており,訪問先の施設の一つは看護師が施設長でもあり,補完代替療法がケアとして取り入れられていた。イギリスの多くのホスピスが補完、代替療法を行っているが,がんサバイバーや家族も独立した補完、代替療法センターなどで食事療法,精神療法,アロマセラピーマッサージ,リンパ浮腫マッサージ,指圧などを受けていた。2泊3日コース(初級コース)や5日コース等の継続教育も行っていた。タイで入院施設のある公立病院などの多くの病院には,Complementation Alternative Medicine Center(CAMセンター)またはIntegrated Medicine Center(IMセンター)が設けられている。今回チェンユン病院,マサハラカム病院のCAMセンターと,バンコク国際病院のIMセンターを見学した。センターでは補完、代替療法として,タイ古式マッサージ,針電気治療,足つぼマッサージ,何種類かのハーブを混ぜ合わせて作ったアロマボールを用いてのマッサージやサウナ,生活習慣病予防のためのエクササイズが行なわれていた。これらのセンターは,看護師がメインで管理しており,ライセンスを持ったマッサージ師によって施行されていた。ただし,一般の人が利用する場合,料金は患者の10倍以上となる。以上のように補完、代替療法を看護技術として,日本でもがん患者や高齢者患者に適用していくことを考えている。本研究は、代替・相補療法(CAM)に関する研究を中国、英国、タイ国において実態調査を行い、日本の看護技術に活かせる方法を検討することであった。中国における中医学における鍼灸においては、日本では鍼灸師の国家試験が必要であるため、鍼を看護技術として行うことは難しい。また吸角(ガラス瓶の中を暖め、陰圧にして素早く、症状部位に置く)は訓練が必要であり、治療後に紫斑が残るため日本人には適さない可能性がある。しかし、他の療法であるマッサージ、ハーブ(薬草)・小石を使用した足浴、温・冷湿布などは症状緩和の看護技術として活用できる。さらに、東洋医学におけるツボ(経穴)刺激(指圧、電気刺激、温灸など)より症状緩和を図ることができる。例えば、手首部にある神門経穴を刺激することで便秘、食欲不振、不眠などに効果がある。

英国におけるCAMセンターにおいては、がん患者・家族に対して実践・教育・情報提供などを行っており、Psycho(精神、心、感情、価値観など)、Neuro(神経組織)、Immunology(免疫、防御機能)の統合体として人間を捉えようとしている。補完療法(アロママッサージ、指圧、想像療法など)、サポート療法(精神・心理療法、機能食品を含んだ栄養指導、グループワーク)、セルフヘルプ療法(リラクゼーション、イメージ療法、呼吸法、軽運動など)の3部門に分かれ治療を行っている。これらは、看護技術として活用できると考える。タイにおいては、鍼灸の他にタイマッサージ、薬草料理、ハーブボール湿布(数種の薬草を混合し、布で丸めたもの)、薬草足浴、薬草サウナなどが実際に看護師によって実施されている。特にハーブボール湿布は、看護技術として使用できるものと考える。特に高齢者に対して身体的と精神的側面(コミュニケーションが図れる)から緩和ケアに適していると考える。今後、これらのCAMを実際に使用し、看護技術として成果を出していくことを考えている。
出前もの作りと理科体験教室の実施に関する取り組み

[研究目的]小、中、高生の理科離れの対策として、これまで岩手大学技術部及びINS「岩手・ネットワーク・システム」等との共同で子供科学教室、ショッピングセンターでの科学展並びに大学祭での技術展に参加してきた。本研究では、次の段階として「理科」と「もの作り」は楽しいもの作るよろこびをより多くの人に体験して貰うために創意工夫した出前教室に取り組み、理科離れ対策に貢献した。[研究方法・実施結果]平成19年度は次の会場で以下の通り実施した。1.7月北上市で開催された、北上工業匠祭に「台所は電池でいっぱいのテーマで」飲料水・野菜・果物・調味料など身近にあるものを用いて出店した。子供からお年寄りまで多くの参加者から好評を得た。2.8月岩手県矢巾町煙山地区の小学生を対象に夏休み自由研究の参考として「どんなものが電池になるか試してみよう」家庭で身近にあるものを持ってきてもらい、電圧の測定を行った。同時に、電気回路は電子ブロックを用いた「うそ発見器」、「ラジオの製作」、指導者が作ったゲルマニウムラジオを農示した。楽しかったので、次回も開催して欲しいと要望があった。3.10月岩手大学祭に「台所は電池でいっぱい」並びに「電子ブロックを用いた回路作り」と「レゴブロック」を用いたおもちゃ作りを実施し子供だけでなく、大人も夢中になって作った。「実施して感じたこと」子供たちは興味を持って参加した、次に繋がる可能性があることを感じた。また、北上工業匠祭ではロボコンの全国大会に参加した小学生にモーターのこと、プログラムのことなどを質問された。どの会場でも親が子供達より興味を示し、色々な質問が出され楽しい一時であった。最後に出前教室は対象者を絞ること創意工夫に時間をかけ余裕を持つことが必要であると痛感し、次回の参考にしたい。
多孔質アルミナ膜により形成したナノトンネル接合(量子ドット)アレイにおけるSET

本研究の目的は多孔質アルミナ膜を用いて独創的ナノ構造を作製し、そこで単一電子トンネリングが関与する新たなメゾスコピック現象を観察、解析する事にあった。本年度は、主に長い金属量子細線に微小単一トンネル接合が直結された系が蜂の巣状に並列配置された構造での、物理現象を調査した。その結果以下のような新たな知見が得られた。1.高密度な単一トンネル接合系であるにもかかわらずクーロンブロッケード(以下CB)が観察される。その理由として多孔質アルミナ膜中の構造パラメータの均一性が極めて高い事、金属細線が外部電磁場環境の揺らぎに対する高インピーダンスブロックの役割を果たしている事がわかった。2.金属細線の抵抗はバルクに比べ3桁以上も高く、これはAltshulerの理論に基づく乱れた系での電子間相互作用の存在に起因しており、その相互作用は印加電圧を下げるにつれ3次元から1次元に転移する事がわかった。3.CB電圧内では高温側にこの一次元電子間相互作用が、低温側にCB温度領域が、転移温度を挟んで存在する。この転移温度は電子間相互作用が生み出す電場揺らぎとCBの帯電エネルギーの競合により決定される。これはCBが外部電磁場環境に存在する強い電子間相互作用に大きく影響される事を示唆するものである。多孔質アルミナ膜中のCBの観察に成功した例は本報告が初めてであり、また電子間相互作用のうちAltshulerの理論に従うものとCBの相関を実験的に報告した例もこの報告が初めてである。これらに基づいて、次年度に電子の位相が保存される乱れた系での電子間相互作用とCBの相関、各接合系がカップリングした場合のセル間の電気伝導(セルオートマトンの基本素子)の研究を行う事で、さらに多孔質アルミナ膜構造の特徴を生かした現象の発見、素子応用が期待できる。
甲殻類が持つ生体外異物に対する受容・応答の分子基盤と新規代謝機構の解明

化学物質の代謝能は,各生物種により非常に多様である。その結果,生物種間で化学物質の蓄積特性に違いが生じ,その化学物質耐性にまで影響がおよぶ。一方,化学物質の生態系への影響は未だ不明な点が多い。その原因の一つとして,化学物質の毒性メカニズムや代謝メカニズムの研究が主に魚類や哺乳類など,脊椎動物を対象としたものであり,地球上に生息する動物のうち95%を占めると言われている無脊椎動物についてほとんど注目されてこなかったことが挙げられる。そこで本研究では,無脊椎動物の中でも,水圏において特にバイオマスの大きい甲殻類に注目し,その異物代謝第一相反応の主要な酵素群であるシトクロムP450と異物代謝第二相反応のcharacterizationを行った。その結果,甲殻類は,脊椎動物や昆虫類を含む他の無脊椎動物とは異なる独自の異物代謝反応を行っていることが明らかになった。これまで,脊椎動物や昆虫類などの無脊椎動物で生成される抱合体は,グルコース抱合体,グルクロン酸抱合体,および硫酸抱合体であることが報告されてきた。しかし,甲殻類ではこれら抱合体の他に,グルコースに対し更に硫酸が負荷した「グルコース-硫酸抱合体」を生成していた。一方、本研究によりフィールドレベルで行った調査により、魚類と甲殻類では明らかに多環芳香族炭化水素類(PAHs)の蓄積特性が異なった。本研究で明らかにした甲殻類の特徴的な代謝反応が、フィールドで実際に観察された化学物質の蓄積特性に影響を与えたと考えられる。本研究により、化学物質の蓄積特性・感受性の種差に対する、異物代謝系の新たなメカニズムを解明できた。一方,化学物質の生態系への影響は未だ不明な点が多い.その原因の一つとして,化学物質の毒性メカニズムや代謝メカニズムの研究が主に魚類や哺乳類など,脊椎動物を対象としたものであり,地球上に生息する動物のうち95%を占めると言われている無脊椎動物についてほとんど注目されてこなかったことが挙げられる。そこで本研究では,無脊椎動物の中でも,水圏において特にバイオスの大きい甲殻類に注目し,その異物代謝第一相反応の主要な酵素群であるシトクロムP450と異物代謝第二相反応のcharacterizationを行った。抱合化反応は,一般に生体外異物の水溶性を増加させることが知られている。しかし,最近になって,抱合化反応は異物代謝第三相反応のシグナル負荷としても重要な役割を果たすことが明らかになってきた。よって,本研究で明らかにした新規抱合体の生体内での役割を詳しく解析することで,異物代謝系の種差や個体差を解明する鍵となる可能性が高い。
無限次元リー群とその分類空間の位相幾何学的研究

A.Gをコンパクト、1-連結、単純リー群とし、BGをその分類空間とする。また、LGをG上の自由ループ群、BLGをその分類空間、LBGをBG上の自由ループ空間とする。良く知られているようにBLG【similar or equal】LBG(ホモトピー同値)である。この空間の自己ホモトピー集合S(G)=[BLG,BLG]〓[LBG,LBG]について研究をし、いくつかの結果を得た。以下、簡単のためにG=SU(2)の場合を特に述べる。(2)Castellana-Kitchlooによるホモトピー分解BLG【similar or equal】hocolim(BG←BT→BG)に着目し、このホモトピー分解と適合する(すなわち互いに適合する、成分間の写像のhocolimとなっているもの)ようなS(G)の元fについて、その性質を調べた。特にfは上記のホモトピー分解に付随するMeyer-Vietoris完全系列の間の写像(一般のGについてはBousfield-Kanスペクトル系列の間の写像)を誘導するが、これを調べることにより、Gのワイル群W(G)とS(G)との関連について情報を得た。B.例外型リー群E_8の中での、E_8の部分群のホモトピー可換性について調べた。コンパクトリー群のホモトピー群のある種のサムエルソン積の非自明性は、リー群の3-連結被覆空間やカッツ・ムーディー・リー群(これらは無限次元ホップ空間、無限次元リー群の重要な例である)の位相的な情報、特にホモロジー環の構造と密接に関連していることが知られている。このことに関し次の3項目を研究し、それぞれ論文にまとめ、雑誌に投稿した。(全て受理された。)1.例外型リー群E_6に有理同値な1-連結ホモトピー結合的mod3ホップ空間は必ず、その整係数ホモロジーに自明でない3-torsionを持つことを示し、従ってそのmod3コホモロジーはE_6のそれと代数として同型であることを示した。また、基本群に自明でない3成分を持つ、E_6に有理同値なベキ零的ホモトピー結合的mod3ホップ空間のmod3コホモロジーは、例外型リー群AdE_6のそれとスチーンロッド代数上のホップ代数として同型であることを示した。さらにそのようなmod3ホップ空間の普遍被覆mod3ホップ空間のmod3コホモロジーは、E_6のそれとスチーンロッド代数上のホップ代数として同型であることを示した。この結果はサムエルソン積π_i(E_6)【cross product】π_<18-i>(E_6)→π_<18>(E_6), i=3,7,9の(mod3における)非自明性のホモトピー不変性を表している。2.例外型リー群E_7に有理同値な、整係数ホモロジーに自明でない3-torsionを持つホモトピー結合的mod3ホップ空間のmod3コホモロジーはE_7のそれとスチーンロッド代数上のホップ代数として同型であることを示した。この結果はサムエルソン積π_i(E_7)【cross product】π_<54-i>(E_7)→π_<54>(E_7), i=19,27の(mod3における)非自明性のホモトピー不変性を表している。3.位相群の対のホモトピー正規性は、ある種のサムエルソン積の自明性を表わす。随伴作用を用い、自然に存在する多くのリー群の対(特に例外群とその最大階数極大部分群)に対してホモトピー非正規性を示した。Gをコンパクト.I-連結.単純リー群とし、gをそのリー環とする。pを素数とする。Gが例外型、Pが奇素数で、Gの整係数ホモロジーがp捩れを持っている時のアフィン・カッツ・ムーディー群k(g^<(1)>)のホモロジー環H_*(k(g^<(1)>):F_p)のA_p(スチーンロッド代数)上のホップ代数構造を決定したのと同様の方法で、P=2の場合についてもH_*(k(g^<(1)>):F_2)のA_2上のホップ代数構造を決定した。G=Spin(n)の場合についても同様にできると思われる。(現在計算を継続中である。)またGが他の古典型の場合についてもG^^G(Gの3連結ファイバー空間)のコホモロジー環H^*(G^^:F_2)のA_2の上のホップ代数構造を決定した方法を応用することによって、H_*(k(g^<(1)>):F_2のA_2上のホップ代数構造を決定した。LGをG上の自由ループ群とする。BLGおよびBk(g^<(1)>)のコホモロジー環H^*(BLG:F_p)H^*(Bk(g^<(1)>:F_p)の決定は一般に非常に困難であるが、この研究に関して得た知見をいくつか述べる。CastellanaおよびKitchlooによってBLGのホモトピー分解BLG【similar or equal】hocolimc BG_I (Cはある圏.G_IはGのある部分群)が得られており、またKitchlooによってカッツ・ムーディー群に関連するいくつかのホモトピー分解が構成されている。

これらのホモトピー分解を参考にし、あるいは、さらに研究して応用することによって、コホモロジー環の計算の困難を軽減することが必要であると思われる。(実際、CastellanaおよびKitchlooによって、上記のホモトピー分解を用いた、H^*(BLG_2:F_2)に収束するSerreスペクトル系列の拡大問題に対する別証が示されている。)A.Gをコンパクト、1-連結、単純リー群とし、BGをその分類空間とする。また、LGをG上の自由ループ群、BLGをその分類空間、LBGをBG上の自由ループ空間とする。良く知られているようにBLG【similar or equal】LBG(ホモトピー同値)である。この空間の自己ホモトピー集合S(G)=[BLG,BLG]〓[LBG,LBG]について研究をし、いくつかの結果を得た。以下、簡単のためにG=SU(2)の場合を特に述べる。(2)Castellana-Kitchlooによるホモトピー分解BLG【similar or equal】hocolim(BG←BT→BG)に着目し、このホモトピー分解と適合する(すなわち互いに適合する、成分間の写像のhocolimとなっているもの)ようなS(G)の元fについて、その性質を調べた。特にfは上記のホモトピー分解に付随するMeyer-Vietoris完全系列の間の写像(一般のGについてはBousfield-Kanスペクトル系列の間の写像)を誘導するが、これを調べることにより、Gのワイル群W(G)とS(G)との関連について情報を得た。B.例外型リー群E_8の中での、E_8の部分群のホモトピー可換性について調べた。
胎生期～生後の海馬ニューロン新生の包括的解析

海馬では、成体になってもニューロン(顆粒細胞)が例外的に新生されている。ここには、成体型神経幹細胞が存在しているが、一般の胎生期の神経幹細胞とは異なり、グリア線維性酸性タンパク(GFAP)を発現している。本研究では、GFAP発現細胞を可視化できる遺伝子改変マウスを用いて、胎生期--生後初期に、顆粒細胞を産生する神経幹細胞/前駆細胞がどのようにして発達してくるのかを調べた。その結果、この神経幹細胞は、その最初の産生時期からGFAPを発現している特殊な神経幹細胞であることが明らかになった。海馬では成体になってもニューロンの新生が続いている。現在、成体海馬のニューロン新生は、再生医療、記憶・学習機構、精神疾患など様々な分野で注目されている。本研究では、このニューロン新生の連続性に着目し、胎生期から成体期の海馬で起こるニューロン新生を包括的に理解することを目的とする。成体期や生後初期の神経幹細胞は、GFAPを発現することが知られている。そこで、胎生期から生後初期にかけてのニューロン新生に焦点を当てて、GFAP陽性神経幹細胞の出現部位、移動経路、分化過程、顆粒細胞層への組み込み様式などを解析した。GFAP陽性神経幹細胞やその子孫を可視化する解析ために、GFAP-GFPトランスジェニック(Tg)マウスを用いた。また、標識された細胞の性質を調べるために、神経幹細胞、未熟ニューロンなどに発現する分子のマーカー抗体を用いた免疫組織化学を行った。GFP陽性細胞は、E13.5に外套内側腹部の脈絡叢付着部位付近の脳室層に出現した。E14.5からE17.5では、GFP細胞は、この脳室層と、軟膜側に新たに形成された歯状回原基に多数見られた。脳室層のGFP陽性細胞の多数はGFAPやNeurogenin2に陽性であったが、歯状回原基のGFP陽性細胞の約半数は、ニューロンマーカーであるHuやNeuroDを発現していた。しかし、新皮質形成部位では、そのほとんどがGFAP陽性細胞に分化していた。以上の結果から、1)胎生期の歯状回原基では、GFAP陽性細胞が早い時期から現れること、2)歯状回形成部位と、その他の部位では、GFAP陽性細胞の発生運命が異なることが示唆された。脳の大部分では、生後にニューロンは新生されなくなるが、海馬では成体になってもニューロンの新生が続いている。近年の研究により、この成体海馬のニューロン新生は、記憶・学習機構、精神疾患などに関連していることがあきらかになっている。本研究では、胎生期から成体期の海馬で起こるニューロン新生を包括的に理解することを目的とする。GFP陽性細胞は、E13.5に外套内腹側の脈絡叢付着部位付近の脳室層に出現し、E17.5では海馬采上部の増殖部位や、軟膜側に新たに形成された歯状回原基に多数見られる。本年度は、これらの部位に存在する細胞の性質を、グリアマーカーであるGFAP、BLBP、神経幹細胞のマーカーであるSox2、ニューロンのマーカーであるNeurogenin2, Tbr2, NeuroDなどを用いて解析し、大脳新皮質の神経幹細胞・前駆細胞と比較してみた。大脳新皮質では、神経幹細胞は、GFP陰性・BLBP陽性であったが、海馬歯状回顆粒細胞層を形成する神経幹細胞・前駆細胞は、GFP陽性・BLBP陰性であった。ニューロンマーカーについては、違いが見られなかった。以上の結果は、大脳新皮質と歯状回顆粒細胞層を形成する神経幹細胞・前駆細胞は、その初期から性質が異なることを示している。海馬歯状回の顆粒細胞層には、グリア線維性酸性タンパク陽性(GFAP+)神経幹細胞が存在し、成体期でもニューロンの新生が続いている。この点で、胎生期の大脳新皮質で行われるGFAP陰性神経幹細胞によるニューロン新生とは異なっている。胎生期の海馬と大脳新皮質のニューロン新生を見ると、この両者は、同じような一連の外套の脳室層(VZ)から発生する。外套の中でも、海馬は内側のVZから、大脳新皮質は背側と外側のVZから発生する。

我々はGFAP-GFPトランスジェニックマウスを用いて、成体の海馬に特徴的なGFAP+神経幹細胞の発生学的起源を解析してきた。その結果、GFAP+神経幹細胞は、胎生期に外套内側のVZの海馬采背側部に出現し、発達中の歯状回の方へ移動しつつ、しだいにニューロンに分化することを明らかにした。また、種々のマーカーを用いてGFAP+神経幹細胞/前駆細胞の性質を調べたところ、大脳新皮質の神経幹細胞のマーカーであるbrain lipid-binding protein(BLBP)に陰性であった。この結果は、海馬歯状回の顆粒細胞と大脳新皮質の神経幹細胞は、一連のVZから発生するにもかかわらず、その性質が、発生初期から様々な点で異なることを示している。このような海馬歯状回の神経幹細胞の性質は、成体期まで続くニューロン新生と関連しているのかもしれない最初に予定したデータが揃いつつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初に計画した研究のデーターは揃いつつあるので、後は、試料数を増やし、定量的な解析をする。そして、出来れば本年度中にまとめて論文を作成したい。
生体発光・磁気共鳴融合画像法の開発と腫瘍モデル動物実験への応用

生体発光画像法と磁気共鳴融合画像法の融合画像システムを開発し、本システムを腫瘍モデル動物実験に応用して、詳細な病態解析に有用なことを示した。さらに、融合画像の作成のために、生体発光画像法や磁気共鳴融合画像法によるマウス撮影法についても技術開発・改良を行い、蛍光画像法の併用技術も開発した。これらの成果は、新規治療法の前臨床試験の信頼性向上に有益と考えられた。生体発光画像法(BLI)と磁気共鳴画像法(MRI)の位置合わせ用の固定台を作成し、ルシフェラーゼ安定発現血液腫瘍モデル細胞を静注して作成した腫瘍モデルマウスにおける疾患進行をBLIとMRIで追跡した。BLIで経時的信号増強が観察され、MRIでは肝脾腫や肝結節の出現と増悪を同一個体内で観察することができた。両画像法で撮影してから速やかに臓器を摘出して臓器毎のBLI信号を測定したところ、MRIで測定された肝、脾の体積は湿重量と高い相関を示し、BLIによる肝、脾信号量ともよく相関した。全身信号量との相関もみられ、MRIによる肝、脾体積が疾患重症度の指標となることが示された。画像融合により、生きたまま収集されたBLI画像について、肝信号、脾信号、骨髄信号の弁別が改善され、一部のマウスでは卵巣信号を同定することができた。MRI、BLIそれぞれの画像歪みを評価したところ、躯幹部の評価には大きな問題にならないが、四肢の検討では位置ずれの原因になり得ることが示唆された。画像融合の精度の詳細な評価のために、蛍光色素を用いた細網内皮系画像化を検討し、BLIと同じ装置を用いて肝、脾、骨髄、リンパ節を画像化でき、BLI信号の由来臓器同定にも有用なことを明らかにした。、ルシフェラーゼ安定発現血液腫瘍モデル細胞の異なるクローンを静注してから画像的に追跡したところ、臓器間分布には大きな違いはみられなかったが、進行速度は明らかに異なり、腫瘍遺伝子発現レベルとの関連が示唆された。インビトロではイマチニブ感受性であったが、インビボではイマチニブ感受性はみられず、治療モデルについてはさらに検討が必要と考えられた。生体発光,磁気共鳴融合画像法の質的向上のため,マウス固定台の改良,MRIの歪み評価用三次元格子ファントムの改良,MRIの傾斜磁場システムの強化とこれを背景とした繰り返し時間の短縮を行った。各種画像法で腹部の非特異的高信号が目的信号の検出を妨げることがあり,蛍光画像については精製エサが有用なことを示した。MRIでもエサの改良で消化管内信号を下げられるという予備的データが得られ,特に三次元表示に貢献することが示唆された。また,先にGd-BOPTA皮下注の肝MRIにおける有用性を示したが,Gd-EOB-DTPA皮下注でより強い肝増強効果が得られることを明らかにした。従来使用していた血液腫瘍モデルでは病変は多発するが,ルシフェラーゼ発現大腸癌細胞を用いて肝内に少数の病変を有するモデルを作成し,画像融合の精度評価に有用なことを示した。生体発光画像法では通常基質を腹腔内投与するが,時に腸管内注入を生じて信号が得られない。基質を皮下注することで,腹腔内投与とよく相関する信号を安定して得られることを示した。腹腔内投与では,腹膜播種や脾臓病変を過大評価することも明らかになった。血液腫瘍モデルマウスに亜致死線量の全身放射線照射を行い,生存期間の延長を得た。発光信号は照射直後は増加するものの,一時低下し,その後再度増加した。照射線量に関わらず同等の全身信号強度で死亡すること,照射後早期の信号量と生存期間はよく相関すること,効果の線量依存性は生存期間より信号量の方が明瞭なことから,治療効果の画像評価の有用性が示唆された。培養細胞の放射線照射直後には,生細胞1個当たりの発光は増加し,マウスに照射した直後の信号増加は必ずしも生細胞数の増加を意味しないと考えられた。生体発光・磁気共鳴融合画像システムの改良と腫瘍モデル動物実験への応用を行った。画像歪みが少ない領域を使用してCCDカメラおよびMRIで撮影する方法を開発し、蛍光およびMRIで描出される点マーカーの座標に基づいて自動的にピクセルサイズ調整および位置合わせを行ってMRIの全スライスと生体発光画像を融合して表示するソフトウェアを作成した。マウスに多数のマーカーをつけて蛍光画像法とMRIで撮影して、位置合わせが良好に行えることを確認した。皮下移植腫瘍の発光とMRI上の腫瘤の位置はよく一致した。肝に腫瘍細胞を接種して生体発光・磁気共鳴融合画像で追跡すると、肝および腹腔内に結節を形成した。生体発光画像だけでは明らかでなかった発光の由来臓器・病変が明らかになり、一方、MRI単独では指摘できなかった結節を指摘でき、判定の正しさが屠殺後に確認された。融合での評価に適した高画質のMRIを撮影するために、簡便な食事前処置法を確立し、三次元表示やアーチファクト軽減に有用なことを示した。

小型三次元格子ファントムデータに基づくMRIの歪み補正ソフトウェアを作成し、マウス撮影時の歪みを撮影部位に関わらず良好に補正でき、全身の融合画像による評価に有用なことを示した。また、光画像による腹部深部の評価に圧迫法が有用なことを示し、深部病変も融合画像で評価可能にした。これらの成果は、マルチモダリティイメージングによる非侵襲的で詳細な腫瘍モデルマウスの病態評価に寄与し、特に治療介入を伴う前臨床試験の信頼性を向上させると期待される。
非線形分散型方程式の代数的構造と初期値問題の適切性

発展方程式の初期値問題において最も基本的な問題は適切性(解の存在、一意性、初期値に対する連続依存性)である。非線形分散型方程式の研究においては、これまで非線形項の特異性がそれほど強くない場合に対して多くの研究がなされてきた。しかし、非線形項に微分が含まれていて強い特異性を持つ場合は評価が難しく、今後の研究が期待されている。申請者はこれまで非線形項に1階の微分が含まれる非線形シュレディンガー方程式の適切性の研究を行ってきた。これを一般の高階の非線形分散型方程式の場合に拡張する研究を行っている。ここで扱っている偏微分方程式のクラスは可積分系の高階のシュレディンガー方程式を含むものである。この研究の最初のステップとして高階の変数係数線形分散型方程式の適切性の研究を行う事が必要であり、そこで必要になるエネルギー評価式の証明を行っている。非線形項に微分を含むシュレディンガー方程式の適切性の研究を可積分系の高階の方程式を含む場合に拡張する研究を行っている。非線形方程式の適切性を示すためには線形方程式に対する評価が必要になる。このため高階の変数係数の線形方程式に対するエネルギー評価を証明している所である。現在行っている変数係数線形方程式に対するエネルギー評価を示した後、係数の正則性と解の正則性の関係を明らかにし、さらに方程式に対してparabolic reguralizationを行い外力項も付加した方程式についても同様の評価を行う。その後、非線形方程式に対してこの評価を適用することにより高階の非線形方程式に対する適切性を示す。一次元トーラス上の非線形分散型方程式の初期値問題について考え,非線形項の対称性や代数的構造と適切性の関係について研究を行っている.双曲型波動方程式の場合には零形式と呼ばれる型の非線形項の場合には,解の正則性や時間無限大での減衰オーダーについて一般の場合より良い結果が得られることが知られている.本研究の目的は広い分散型方程式の場合に対して同種の結果を得ることである.手始めに,1階の微分を含む非線形項を持つSchrodinger方程式の時間局所適切性について研究を行った.ある汎関数を用いた条件により,非線形項を適切性の観点から以下の二つのグループに完全に分類することに成功した.一つ目は,初期値関数をソボレフ空間の元として与え,十分滑らかな初期値であれば時間局所適切性が成立するグループで,二つ目は十分滑らかな初期値に対しても時間局所適切性が成り立たないグループである.この二つ目のグループは,方程式は半線形であるにも関わらず,非線形項を摂動として扱うことが出来ず,線形項の分散効果と非線形項の効果を併せ持つという事を意味している.また,三階の完全非線形分散型方程式に対しても同様の研究を行っている.この場合にもある汎関数により方程式を適切性の観点から二通りのグループにに分類できると思われる.一つ目は,十分滑らかな初期値であれば時間局所適切性が成立するグループで,二つ目は放物型方程式特有の平滑化効果と適切性が成り立つグループになるとの予想が得られた.研究の最終目的は,KdV階層やSchrodinger階層を全て含むような高階の非線形分散型方程式を扱う事であるが,手始めとして1階の微分を含む非線形項を持つSchrodinger方程式について完全に解決し,これにより今後の方針もたったので順調に進展していると判断する.発展方程式の初期値問題において最も基本的な問題は適切性(解の存在、一意性、初期値に対する連続依存性)である。これまでに得られた結果をもとに,高階のKdV方程式やSchrodinger方程式へと拡張する.このために先ずは4階のSchrodinger方程式や7階のKdV方程式からはじめて,その後一般の場合へと拡張する.現在行っている変数係数線形方程式に対するエネルギー評価を示した後、係数の正則性と解の正則性の関係を明らかにし、さらに方程式に対してparabolic reguralizationを行い外力項も付加した方程式についても同様の評価を行う。研究に忙しく研究集会に頻繁に参加することが出来ず旅費が予定より少なかった.翌年度の旅費として使用する計画である.学内業務に忙しく当初の予定通りには出張が出来なかったた。このぶんは翌年度の出張のための使用する予定である。
超臨界混合流体のPVTX性質,高圧気液平衡および臨界曲線の精密測定

本研究では,超臨界混合流体の熱力学性質を解明する目的で測定および臨界曲線測定装置の製作を行った。1.高圧液相域における測定高圧液相域においてエタノール,アンモニア水溶液を対象物質とし,温度310420K,圧力200MPaまでの範囲でPVT性質,飽和蒸気圧,飽和液体密度,等温圧縮率,体膨張係数などの測定を計画した。本研究では,まず,エタノール試料の脱水処理方法を確立するために,処理方法の異なる試料を用いて飽和蒸気圧を測定した。その結果,特級試薬(純度99.5vo1%)を蒸留したのち,モレキュラーシーブ4Aに36時間滞留させ,さらに34回凝縮脱気した試料を用いることとした。このように処理した試料を用いて温度310400Kまでの範囲で10Kおきに27点の飽和蒸気圧の測定値を得た。これらの測定値の圧力は,15kPa524kPaの範囲にわたっており,温度測定精度は±bmk,圧力測定精度は±0.4kPa以内と推定した。また,測定値より求めた標準大気圧(101.325kPa)における沸点はTb=(351.42±0.10)Kである。2.超臨界域における測定超臨界流体の臨界密度を含む広い密度範囲において等温線の挙動を明らかにするために,トリフルオロメタン(Tc=299.01K)を対象物質として,温度310400K,圧力20MPaまでの範囲でPVT性質,等温圧縮率,体膨張係数などの測定を計画した。本研究では,実験装置が製作以来8年を経ていることを考慮し,まず装置を分解し,必要な部分の修理,試料容器・高圧弁などの交換を行った後に,再組立・耐圧試験および装置定数の検定を実施した。今後トリフルオロメタンの熱力学性質などを測定する予定である。3.臨界曲線測定装置の製作超臨界混合流体の臨界曲線を測定するための実験装置を設計・製作した。今後実験装置の健全性の確認の後,二酸化炭素の臨界定数などを測定する予定である。
コレンス交雑と高速４Ｄスクリーニング法による植物の雌雄異株性の解明

植物の雌雄性と性染色体の関わりをコレンス交雑を通じて明らかにする。雌雄異株×雌雄同株の正逆交雑には方向性があって、雌雄異株(♀)×雌雄同株(♂)のみが種子をつける。これが育種家の間でよく知られているコレンス交雑(1928)である。雌雄異株のヒロハノマンテマに重イオンビームを照射して、多数の染色体部分欠失株と無性花と両性花を単離して、コレンス交雑が、Y染色体の急激な進化によるものか、X染色体のインプリンティングによるものかを明らかにする。この交雑の鍵を握るのは雌雄同株のシロバナムシトリナデシコによる正逆交雑と高速4Dスクリーニング法による交雑可能な「無性花」と「両性花」の単離である。植物の雌雄性と性染色体の関わりをコレンス(1928)交雑の解析を通じて明らかにする。これが雌雄異株を専らにする育種家の間ではよく知られている「コレンス交雑」である。雌雄異株のヒロハノマンテマ(Silene latifolia)に重イオンビームを照射して、多数の染色体部分欠失株と両性花変異体(雌雄同株)を単離して、コレンスの交雑が(1) Y染色体の急激な進化によるものか、(2) X染色体のインプリンティングにあるのかを明らかにしたい。その必須アイテムが「4D高速スクリーニング」と「植物XY性染色体欠失ライブラリー」である。コレンス交雑の解析に先立ち、ヒロハノマンテマにおける重イオンビーム照射条件を検討しておく必要がある。重イオンビームを種々の照射条件で照射し、「無性花」と「両性花」の出現頻度を調査した。Y染色体上の「雄蕊(♂)促進領域(SPR)」を欠失すれば無性花に、「雌蕊(♀)抑制領域(GSR)」を欠失すれば両性花になる。一連のSTSマーカーを用いてY染色体の欠失部を同定し、新たに単離したSTSマーカーを加えてより詳細な欠失マップを作製した。また、SlAP3Y欠損株を4個体単離し、SlAP3Yの全長およそ30 kb内で設計した5つのプライマーセットすべてにおいて欠失を確認している。そこで、SlAP3Yのみを完全に欠失している個体の花粉を野生型雌(♀)と交配して種子をつくり、その種子にγ線処理してSlAP3Yと対立遺伝子SlAP3Xの両方を欠失した個体を作出している。この過程で雄蕊と雌蕊の発生に異常のある変異体も28株単離することができた。これらを用いて、25年度も雌雄異株×雌雄同株の正逆交雑(コレンス交雑)を行うこととし、マンテマ属4種でコレンス交雑の再現性をチェックするためにこれら4種の栽培を開始している。雌雄異株のヒロハノマンテマに重イオンビームを照射して、多数の染色体部分欠失株と両性花変異体(雌雄同株)を単離して、コレンスの交雑が(1) Y染色体の急激な進化によるものか、(2) X染色体のインプリンティングにあるのかを明らかにしたい。

また、SlAP3Y欠損株を4個体単離し、SlAP3Yの全長およそ30 kb内で設計した5つのプライマーセットすべてにおいて欠失を確認している。そこで、SlAP3Yのみを完全に欠失している個体の花粉を野生型雌(♀)と交配して種子をつくり、その種子にγ線処理してSlAP3Yと対立遺伝子SlAP3Xの両方を欠失した個体を作出している。この過程で雄蕊と雌蕊の発生に異常のある変異体も28株単離することができた。24年度中に雌雄異株×雌雄同株の正逆交雑(コレンス交雑)を行うこととし、マンテマ属4種でコレンス交雑の再現性をチェックするためにこれら4種の栽培を開始している。植物の雌雄性と性染色体の関わりをコレンス交雑を通じて明らかにする。雌雄異株×雌雄同株の正逆交雑には方向性があって、雌雄異株(♀)×雌雄同株(♂)のみが種子をつける。これが育種家の間でよく知られているコレンス交雑(1928)である。雌雄異株のヒロハノマンテマ(Silene latifolia)に重イオンビームを照射して、多数の染色体部分欠失株と無性花と両性花を単離して、コレンスの交雑が(1)Y染色体の急激な進化によるものか、(2)X染色体のインプリンティングによるものかを明らかにする。本研究課題では、重イオンビームを種々の照射条件で照射し、無性花と両性花の出現頻度を調査した。ヒロハノマンテマは、Y染色体上の雄蕊(♂)促進領域(SPR)を欠失すれば無性花に、雌蕊(♀)抑制領域(GSR)を欠失すれば両性花になる。一連のSTSマーカーを用いてY染色体の欠失部を同定し、新たに単離したSTSマーカーを加えて「巡回セールスマン問題」によるスパコンを用いた大規模計算を実施し、SPRとGSR領域を特定した。また、単離されたSlAP3Y欠損4株がSlAP3Yの全長およそ30 kb内で設計した5つのプライマーセットすべての欠失を確認し、SlAP3Yのみを完全に欠失している個体の花粉を野生型雌(♀)と交配して種子をつくり、その種子にγ線処理してSlAP3Yと対立遺伝子SlAP3Xの両方を欠失した株も作出した。この過程で雄蕊と雌蕊の発生に異常のある変異体が28株単離できた。また、無性花に一定頻度で付く雌様花を利用し、野生型株と交配することで無性花は次世代を得ることができるので、無性花であってもコレンス交雑は可能であった。雌雄同株のシロバナムシトリナデシコ(S. viscosa)やヒメシラタマソウ(S. conica)などと交配してコレンス交雑の成否を探っている。分子細胞生物学本研究課題の必須アイテムは「4D高速スクリーニング」と「植物XY性染色体欠失ライブラリー」である。これは草丈が1メートルにもなる大型の雌雄異株植物(例えばヒロハノマンテマ)を圃場でスクリーニングする際の新手法で、植物のエピゲノム研究にはもとより雌雄異株植物の育種や品種改良にも貢献するだろう。今回はこれらの手法を予備的に実施し変異体を28株単離できた。コレンス交雑では、雌雄異株(♀)×雌雄同株(♂)は結実し、その種子は発芽して両性花をつける。この交雑ではY染色体が失われるので基本的には雌花(♀)になるが、花粉親となった雌雄同株のゲノムがY染色体を相補して雄蕊(♂)が生じる。この雄蕊(♂)の形態学的特徴を調べることで、X染色体しか持たない交雑で失われるY染色体を相補しているのは何なのかを類推することができる。この交雑の鍵を握るのが雌雄同株のシロバナムシトリナデシコ(Silene viscosa, 2n=24)であるが、これも圃場で順調に抽台し正逆交雑が可能な状態になっている。シロバナムシトリナデシコの雄蕊はヒロハノマンテマと同様に5本の先熟雄蕊と5本の後熟雄蕊にわかれ、花弁の下に垂れ下がっていた。雌蕊は3本の花柱がまっすぐ伸びる構造をしていた(図1c)。雄蕊は常に雌蕊よりも長く、雌雄離熟が見られた。先熟雄蕊と後熟雄蕊の成熟期間はそれぞれ-624開花後時間(HAF)、1848開花後時間でヒロハノマンテマと同じだったが、雌蕊の成熟期間は42138開花後時間であり、雄蕊と雌蕊の成熟期間が異なる雌雄異熟も見られた。