hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢期における生活格差とライフスタイルの再編-社会階層要因との関連-

本研究においては東京都老人総合研究所・東京大学・ミシガン大学の共同調査プロジェクトのパネル調査データの分析を,「高齢期における生活格差とライフスタイルの再編」過程を明らかにする重要な根拠としている.しかし高齢者自身に意識や行動を問う際,母集団を高齢者全体とし無作為抽出による調査を実施する場合は,認知症や加齢による虚弱など健康上の問題から,自分自身の力による回答が困難である人を一定の割合で含むことになる.これらの人々,すなわち自力回答那困難な人々は調査不能となってしまう可能性が非常に高く,その存在を無視することは,調査そのものが「高齢者」に対する調査ではなく,「健康な高齢者」に対する調査となつてしまうことに他ならない.そこで本年度は,この「健康状態」に起因する調査不能を最小限に押さえ,より分析結果を堅固なものとするため,東京都老人総合研究所・東京大学・ミシガン大学の共同調査プロジェクトが利用している代行票(ProxySample)の特徴と意義について検討した.その結果,代行票調査対象者は身体活動能力が低く健康状態が悪いこと(1999年に代行調査を行った対象者のうち33.7%が3年後に死亡しており,32.7%は3年後も代行調査の対象となっている),そのため代行票の利用によって「健康状態」に起因する調査不能をある程度軽減することが可能であることが明らかになった.ただし,代行票で問える内容は限定されていること,「代わりに答えてくれる家族などがいない高齢者(独り暮しの高齢者)」をどのように扱えばよいのか,という大きな問題が残る。高齢期における格差のなかでも「健康」、すなわち「日本の高齢者の健康状態」に社会階層による差は認められるのかということについて研究を進め、2005年11月に開催されたJapanese-German Frontiers of Science Symposiumにおいて、"The Effects of Social Stratification Factor upon the Elderly's Health in Japan"というタイトルで報告を行った。分析に用いたのは東京都老人総合研究所・ミシガン大学共同プロジェクト「後期高齢者の資産と健康に関する全国調査(AHEAD調査)」データである。なお、過去の「職業」が健康に及ぼす影響を正確に捉えるためおよびデータの制約より、73歳以上の・退職経験のある男性にサンプルを限定し分析を行った。分析に用いた指標の概要は以下のとおりである。(1)健康状態の指標...慢性疾患、ADL、うつ(2)社会階層の指標...過去の最長職、収入、教育(3)健康状態に影響を及ぼすと考えられる健康行動...飲酒、喫煙、運動(4)健康状態や社会階層要因との関連が深いと思われる心理的要因の指標...自身の経済状態に対する安心感上記の変数にコントロール変数として「年齢」を追加し、ロジスティツク回帰分析を行った結果、(1)健康については、「自身の経済状態に対する安心感」がある人の方が抑うつ傾向、ADL障害が見られなかった。慢性疾患と収入については、年齢と慢性疾患との有意な関係が見られ、年齢が高くなるほど慢性疾患への罹患が起こる。(2)健康に関する行動においては、「運動」において専門職、大企業W、中小企業W、大企業Bは農業よりも、「自身の経済状態に対する安心感」がある人の方が無い人よりも運動をしており、「喫煙」については「自身の経済状態に対する安心感」がある人の方が喫煙していない。ということが明らかになった。高齢期における余暇活動の実施の有無と社会階層要因との関連を明らかにした。すなわち,旅行や外食,趣味・稽古ごとという余暇活動の実施の有無と経済状態との関連を検討し,経済状態に拘り無く余暇活動は実施できるのか否か明らかにし,この成果を2006年に開催された第48回日本老年社会科学会大会において「高齢期における余暇活動実施状況と経済状態の関係-経済状態の変化に注目して-」というタイトルにて報告を行った。現在,この成果を論文にまとめている最中である。ロジスティック回帰分析の結果より,経済状態との関連が見られたのは旅行の実施と趣味・稽古ごとの実施の有無で,現在の収入が高い人ほど過去1年間の間に旅行や趣味・稽古ごとを行っている。3年前と現在との収入の変化は旅行の有無についてのみで有意な効果を持っており,現在の収入が高く,現在の収入が過去(3年前)の収入より低い人ほど旅行に行っている。このような結果が出た一因として,余暇活動の有無に関する質問項目は「誰に支出してもらったか」に拘わらず単に「実施したかどうか」だけを問題にしていることが挙げられる。つまり,旅行の有無には子どもにお金を出してもらって旅行をするケースが含まれているのである。また,余暇活動すべてにおいて有意な効果を持ったのは経済状況ではなく健康状態と学歴,人生に対する前向きな姿勢であった。ADL障害の程度が低く,教育年数が長く,人生に対して前向きな姿勢を持っている人ほどすべての余暇活動を実施する傾向が認められた。さらに,旅行は年齢が若いほど,外食は女性の方が実施した人が多いことが分かった。本研究においては東京都老人総合研究所・東京大学・ミシガン大学の共同調査プロジェクトのパネル調査データの分析を,「高齢期における生活格差とライフスタイルの再編」過程を明らかにする重要な根拠としている.

しかし高齢者自身に意識や行動を問う際,母集団を高齢者全体とし無作為抽出による調査を実施する場合は,認知症や加齢による虚弱など健康上の問題から,自分自身の力による回答が困難である人を一定の割合で含むことになる.これらの人々,すなわち自力回答那困難な人々は調査不能となってしまう可能性が非常に高く,その存在を無視することは,調査そのものが「高齢者」に対する調査ではなく,「健康な高齢者」に対する調査となつてしまうことに他ならない.そこで本年度は,この「健康状態」に起因する調査不能を最小限に押さえ,より分析結果を堅固なものとするため,東京都老人総合研究所・東京大学・ミシガン大学の共同調査プロジェクトが利用している代行票(ProxySample)の特徴と意義について検討した.その結果,代行票調査対象者は身体活動能力が低く健康状態が悪いこと(1999年に代行調査を行った対象者のうち33.7%が3年後に死亡しており,32.7%は3年後も代行調査の対象となっている),そのため代行票の利用によって「健康状態」に起因する調査不能をある程度軽減することが可能であることが明らかになった.ただし,代行票で問える内容は限定されていること,「代わりに答えてくれる家族などがいない高齢者(独り暮しの高齢者)」をどのように扱えばよいのか,という大きな問題が残る。
マウス歯胚によるヒト歯硬組織再生に関する研究

齧歯類では恒常的に切歯が伸び続けるため、切歯歯胚には高い分化能と再生能がある。本研究ではこの細胞をヒトエナメル質の再生のソースとして活用することの可能性を探求した。まずトランスクリプトーム解析により若年マウスと老齢マウスの歯胚の遺伝子発現を調べ、次に免疫組織染色とRT-PCR検査によりSox2、Oct4などの発現を調べた。さらに、GFP発現マウスの歯根尖細胞をワイルドタイプマウスの腎臓皮下に移植することにより、歯の構造を伴う硬組織の形成を観察した。現在は細胞をさらに効率よく収集する方法を開発中である。歯胚や歯髄組織には、未分化間葉系の細胞が多く、様々な組織に分化する能力を有する幹細胞も少数であるが存在すると考えられている。さらに、幹細胞の周囲にはニッチとなる細胞が存在して、環境や状況の変化に応じて幹細胞を分化誘導すると考えられている。本研究は、歯と歯周組織に存在する細胞から発現するmRNAを解析することによって、組織におけるトランスクリプトームを理解し、歯と歯周組織の再生に役立つ知見を得ようとするものである。マウスの恒常的に成長を続ける前歯部とその周囲(根尖、前歯唇側面、前歯舌側面)、骨髄、口蓋の組織を収集し、mRNAを抽出、逆転写酵素にてcRNAを作成し、マウス遺伝子DNAアレイにて遺伝子発現を検出した。データマイニングの結果、各組織を構成する細胞に特有と考えられる多数の既知の遺伝子の存在が確認するとともに、機能の分かっていない未知の遺伝子も多数確認した。また、幹細胞に特徴的とされるFbx15の発現を根尖、歯髄、口蓋にて認めた。また幹細胞の恒常性維持に重要と考えられている遺伝子Nanogの発現を歯髄にて確認することができた。さらに役割のまだ分かっていない多くの未知の遺伝子の発現を認めた。マウスの歯胚の採取に当たっては、顕微鏡下での微細な操作が必須であり、研究者らはこの方法を独自に確立することができた。根尖部から採取した2サンプルは採取・分析方法の均一性をみるために用い、2サンプルでは近似的な結果を得ることができた。これにより、本実験の研究計画は再現性をもっているものと考えることができた。さらにマウスの歯胚を分離培養することで、毛髪および硬組織形成に成功した。他の研究者の研究成果と同じく、通常の培養条件下での歯胚の分化誘導産物のデフォルトは毛髪である考えられた。本研究は、齲蝕・咬耗・摩耗などによるエナメル質実質欠損に対して、歯胚中の未分化細胞を用いた再生療法を創造することを目的とする。すでに研究者らは、マウス下顎切歯の歯胚を顕微鏡下にて取り出し、数回の継代操作で細胞をばらばらにした後に、硬組織再生に成功している。マウスなどのげっ歯類は恒常的に切歯が伸びるので、その歯胚には高い分化能と再生能があり、歯髄組織から離れた咬合面であってもエナメルを再生することが可能と考えられる。特に生後間もないマウスから活性の高い細胞を採取し、石灰化能を有する細胞を採取して最適な応用技術を開発する。平行して行うもう一つの実験では、分子レベルでエナメル再生技術を創造することを目指し、採取された石灰化前のエナメル小柱の分画成分によるエナメル質再生に挑戦する。初年度において我々は、硬組織形成細胞のトランスクリプトーム解析をめざして、マウス下顎切歯唇側面の組織(エナメル質形成)、舌側面の組織(歯根膜を形成)、根尖部の組織(多能性を持った幹細胞を含む)、歯肉組織をそれぞれ分離し、遺伝子発現の網羅的解析を進めた(永井が担当)。さらに、計画2年目には生後2年の老齢マウスを用いて、初年度と同じ部位から細胞を採取して遺伝子発現を解析した。老齢マウスでは、根尖の細胞、歯髄細胞がともに、肉眼的にはほぼ消失していた。すでに若年マウスと老齢マウスの遺伝子解析結果は取得ずみであり、この比較はいまだ継続中であるが、本実験が目指す細胞ソースの有用性を明らかにすると考えられる。また計画2年目には、新たに胎生マウスと生後4日マウスからの歯胚採取を行い、これらの組織塊を初代培養し、細胞の非常に高い活性を確認するとともに、石灰化ノジュールの形成を数多く確認した。今後さらに、in vivoの系に発展して計画を展開する予定である。本研究は、齲蝕・咬耗・摩耗などによるエナメル質実質欠損に対して、歯胚中の未分化細胞を用いた再生療法を創造することを目的としている。

本実験では、分子レベルでエナメル再生技術を創造することを目指し、採取された石灰化前のエナメル芽細胞を用いたエナメル質再生に挑戦している。過去3年間の研究の結果、有用な知見が得られるとともに臨床応用につながる細胞工学手技の向上が図られた。前年度までの実験では、生後4週と生後2年のDNAマイクロアレイ解析を比較した結果、マウス歯胚には恒常的にSox2の発現が認められ、若年マウスにおいても老齢マウスにおいてもSox2は根尖部にて高いレベルで特異的に発現していることを確認した。すなわち老齢マウスにおいては、細胞ソースそのものの量は減少していると考えられるものの、メッセンジャーRNAにて確認できる細胞集団の活性は健在であることが認められた。最終年度に得られた成果は、以下の4点である。1生後2日GFPマウスの切歯サービカルループから細胞塊を取り出し、ワイルドタイプのマウスの腎臓皮膜下に細胞を移植して4週後に屠殺した結果、歯の構造を伴った明瞭な石灰化物を得ることができた。2胎生、生後2日、生後2ヶ月の歯胚のRT-PCR検査と免疫染色の結果、Sox2の発現など幹細胞としての性質を維持していることが確認された。3胎生15日マウス、生後2日マウスのいずれから採取した切歯根尖細胞塊からも培養環境下でのin vitroでの石灰化物の形成を認めた。4歯胚細胞塊を顕微鏡下で取り出し、細胞シート工学技術を応用して効率よく未分化上皮系の細胞集団のみを取り出す方法を現在開発中である。前年度は老齢マウスのトランスクリプトーム解析を行い、また胎生マウスと新生マウスからの細胞採取もと組織培養も開始したが、本研究計画の目的である歯周硬組織再生を定量的に観察するには至っていない。計測手法の確立に少し時間がかかっているという状況である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は大学院生とともに、本学病理学講座の応援も得ながらさらに実験推進を図る予定である。in vivoでの組織移植データを得るために、GFPマウスの購入を予定しており現在承認手続き中である。最終年度である今年度中には成果を出したいと考えている。
曲がった文字列も対応可能な実環境文字列認識方法の開発

カメラで入力した歪んだり曲がったりした文字列を高精度に認識するため,(1)注目文字と隣接する他の文字の位置関係を用いて,注目文字の形状を補正し認識する方法と(2)傾いた文字を単文字の形状だけを用いて形状を補正し認識する方法の開発を行った.(1)では注目文字候補を中心とする近傍の文字(部分文字列)から文字の回転角と傾斜角を求め,注目文字の形状を補正して認識する.(2)では(1)で補正できなかった文字の傾斜を,単文字に外接する平行四辺形を正方形にする正規化法で補正して認識する.実験により開発した方法の有効性を確認した.本研究では、歪んだり曲がっていたりする文字列を高精度に認識する技術の開発を目的とする。今年度は、傾いた文字を、単文字の形状だけを用いて補正する方法の性能評価を行った。認識方法として方向線素特徴量と部分空間法を用いた方法(方法1)、畳み込みニューラルネットワークを用いた方法(方法2)を採用した。学習する傾き文字は、文字フォントから作った文字画像に対し、いくつかの角度で傾斜を与えたものを用いた。評価用には、同じフォントを異なるサイズで画像化し、異なる角度で傾斜させたものを用いた。方法1では学習用文字画像に対し、傾き補正ありとなしの場合で、それぞれ方向線素特徴の抽出および部分空間法の認識辞書作成(主成分分析による認識用辞書の作成)を行った。方法2では傾き補正ありとなしの場合で、それぞれの文字画像を学習させた。実験の結果、方法1および方法2の両方法ともに、傾き補正をしたほうが認識性能が上がることが分かった。現在は、カメラで撮影した実際の傾き画像に対しても上記2方法を用いて比較実験を行っている。現時点で定量的なデータ整理が終わっていないが、前述の基礎実験の結果と同様に、傾き補正を行うほうが認識精度が良くなることを確認している。近年画像認識の分野で畳み込みニューラルネットワークが盛んに研究されている。そのため本研究においても、当初予定した従来の文字認識方法(方向線素特徴+部分空間法)による評価だけではなく、新たに畳み込みニューラルネットワークを用いた評価も行った。そのため、若干研究の進捗が遅れているが、新たな知見も得られた。本研究では,歪んだり曲がっていたりする文字列を高精度に認識する技術の開発を目的とする.今年度は,(1)傾いた文字を単文字の形状だけを用いて認識する方法の定量的な評価と,(2)文字列を認識する方法として,注目文字と隣接する他の文字の位置関係を用いて,注目文字の形状を補正し認識する方法の実験を行った.まず(1)については,傾斜文字に対し,文字に外接する平行四辺形を正方形にする正規化法を開発した.開発した正規化法を前処理とする文字認識システムと,傾斜した文字をそのまま学習させた文字認識システムを構築した.両システムに対し,傾斜した未知の文字を入力した結果,開発した正規化法を前処理とする文字認識システムのほうが高精度に認識できることが分かった.なお文字認識システムの識別器には,方向線素特徴量と部分空間を組み合わせた方法,および畳み込みニューラルネットワークの2つの方法をそれぞれ採用した.次に(2)については,カメラで実際に入力した文字列画像に対し実験を行い,良好な認識結果が得られている.本方法は文字列全体を補正するのではなく,文字列を構成する個々の文字ごとに回転・傾斜・大きさ補正と認識を繰り返す方法である.多様な変形をさせた文字列に対して,本方法による認識精度を評価を行っている.現時点では評価結果の一部を外部に発表(口頭発表)している.今後は多くの画像を用いて,定量的な評価を行っていく予定である.傾斜した単文字の評価を完了し,開発した方法の有効性を示すことができた.また文字列全体に対しても想定していた成果が出ており,今後多くの画像を用いることで,有効性を示すことができると考えているため,おおむね順調に進展していると判断した.本研究では,曲がった文字列も対応可能な実環境文字列認識方法の開発を目的としている.文字列全体が曲がっている場合でも,文字列の一部(部分文字列)に注目すると,部分文字列は直線上に並んでいるとみなすことができる.これらの部分文字列を水平に並ぶように回転補正できたとしても,依然として部分文字列には水平方向に傾斜(せん断)が残ってしまう.この傾斜は,部分文字列全体で一様ではなく,文字位置ごとに異なっている.ただし,1文字程度の幅で見ると,傾斜はほぼ一様と近似できるものとみなす.そこで,一様に傾斜した単文字を正確に認識することで,曲がった文字列全体を認識することを目指している.一様に傾斜した単文字を認識するために,本研究では文字に外接する平行四辺形を正方形にする正規化法を開発した.この正規化法の性能を評価するための実験を行った.実験では,(1)傾斜した文字を開発した方法で正規化した文字を学習させる方法,(2)傾斜した文字をそのまま学習させる方法,(3)正立した文字だけを学習した方法,の3つの場合について行った.

なお,文字認識系として,方向線素特徴量と部分空間法を用いた方法,畳み込みニューラルネットワーク(CNNと呼ぶ)の2種類を用いた.対象は,3,169字種(漢字,かな,カナ,英数字)とし,評価文字は学習させた文字と異なる角度で傾斜させた.実験の結果,2種類の認識系のどちらについても以下のことが分かった.・正立文字だけを学習させるより,傾斜した文字を学習させるほうが,傾斜文字の認識率が向上する.・傾斜した文字を学習させるより,開発した方法で正規化した文字を学習させるほうが,傾斜角度によらず文字の認識率が向上する.カメラで入力した歪んだり曲がったりした文字列を高精度に認識するため,(1)注目文字と隣接する他の文字の位置関係を用いて,注目文字の形状を補正し認識する方法と(2)傾いた文字を単文字の形状だけを用いて形状を補正し認識する方法の開発を行った.(1)では注目文字候補を中心とする近傍の文字(部分文字列)から文字の回転角と傾斜角を求め,注目文字の形状を補正して認識する.(2)では(1)で補正できなかった文字の傾斜を,単文字に外接する平行四辺形を正方形にする正規化法で補正して認識する.実験により開発した方法の有効性を確認した.現在行っている単文字での評価を終わらせ、文字列全体の形状を用いた補正についての性能評価を実施する。文字列全体を認識する方法の評価に注力する.具体的には,様々なひずみや曲がりなどの変形を受けた実際の文字列画像を収集し,それらの画像に対して性能を評価することで,本方法の有効性を示していきたい.画像認識畳み込みニューラルネットワークを用いた実験を行うためにGPU搭載のパーソナルコンピュータを複数台購入する計画だったが、生産待ちのために購入できなかったため。畳み込みニューラルネットを用いた実験を行うためにGPU搭載のパソコンを複数台購入する予定であったが,生産待ちのために購入できなかったため.次年度に本年度購入する予定だったパソコンを購入する。前年度購入予定であったパソコンを,本年度購入する.
塩害を受けたコンクリート構造物の耐荷力評価に関する研究

(1)鉄筋の腐食量とコンクリートの表面ひび割れ幅との関係については、断面が20x30cm、長さ120cmのコンクリートはり7体を用い、電食試験により鉄筋を腐食させてその関係を求めた。主たるパラメータはスターラップ間隔(100cm、25cm、10cm)とした。その結果、積算電流量と鉄筋の腐食量には、ファラディーの法則通り直線的な関係が認められた。スターラップ間隔の影響としては、間隔が小さくなる程、表面にひび割れが発生する時の腐食量が大きくなるが、その後の直線的な関係にはその影響はほとんど認められなかった。(2)主鉄筋の腐食がコンクリートはりの静的耐荷性状に及ぼす影響を検討するために、断面が20x30cm、長さが280cmのはり13体を用い、主鉄筋の腐食量(表面ひび割れ幅)、主鉄筋の重ね継手の有無、継手区間のスターラップ間隔等をパラメータとして実験を行った。その結果、コンクリート表面のひび割れ幅が0.3mm以下であれば、耐荷性状(荷重変形関係、最大耐力)にはほとんど影響がないこと、また、重ね継手があってもスターラップが通常の構造細目通りに配置されていれば、継手の影響がほとんど認められないことが明らかになった。(3)主鉄筋の腐食とはり供試体の疲労性状に関係についても、静的耐荷性状を検討したと同様の形状・寸法のはり供試体を用い(8体)、主として主鉄筋の重ね継手がある場合について検討した。パラメータは、主鉄筋の腐食量、継手区間のスターラップ間隔である。繰り返し荷重のレベルを静的最大耐力の60%とした時、通常のはりは400万回以上の繰り返しでも疲労破壊に至らなかったが、鉄筋が腐食している場合は、いずれも鉄筋の疲労破断で終局に至り、腐食量が大きいと破断までの繰り返し回数は小さくなった。ただし、スターラップ間隔の影響は顕著ではなかった。今年度の研究計画として、(1)鉄筋の発錆量とコンクリートはり供試体表面に現れるひび割れ幅との関係の定量化、および(2)鉄筋の発錆量とコンクリートはり供試体の静的耐荷性状を実験的に検討することとした。先ず、鉄筋を発錆させるについては、電食試験によることとし、積算電流量を制御することで、鉄筋の発錆量を変化させることとした。既往の研究によると、積算電流量と鉄筋の発錆量との関係は、ファラディーの法則により線形関係があることが認められている。その際、比例定数はコンクリート配合、かぶり厚、配筋状態、養生状態等、各種の因子の影響を受けると考えられるが、これまでの研究をもとに、本実験供試体と似ている実験結果を参照して、この比例定数を定めた。次に、断面が20×30cm、長さ250cmのコンクリートはり供試体を作製し、主筋に通電する電食試験により鉄筋の発錆を促進させた。はり主筋としては、SD295AでD19の鉄筋を2本配置し、20cm間隔でD10のスターラップを配置した。ここでの主たるパラメータは、通電時間を028日と変化させた積算電波量、および主鉄筋の継手(重ね継手、フック付き継手)の有無である。供試体は全9体作製した。実験結果について述べると、研究計画の(1)については、既往の小型供試体と異なり、本供試体では、主筋に沿った縦ひび割れは、底面のみならず、側面にも発生し、しかも、鉄筋の全長にわたって一様とはならなかった。

平均的に見ると、既往の小型供試体に比べ、積算電流量に対して小さいひび割れ幅となっていた。次ぎに、(2)の耐荷性状については、鉄筋の発錆は、低荷重レベルでははりの剛性を増加させるが、発錆による縦ひび割れ幅が大きくなると最大耐力を低下させる。ただし、本実験では、スターラップの拘束効果もあり、縦ひび割れ幅が1mm程度であっても、耐力低下は10%程度でしかなかった。鉄筋の腐食量と表面ひび割れ幅との関係については、実供試体に近い断面(20cmx30cm)を有するコンクリートはり(長さ100cm)13体を用いて、電食試験を行い、積算電流量、鉄筋腐食量、コンクリートの表面ひび割れ幅との関係を求めた。その際、主たるパラメータとして、スターラップ間隔を取り上げた。その結果、積算電流量と鉄筋の腐食量には比例関係が認められた。ただし、通電による鉄筋の錆は、主鉄筋のみならず、スターラップ(主鉄筋との接触部はビニールテープで絶縁した)にも発生しており、ファラディーの法則通りにはなっていなかった。また、鉄筋腐食量とコンクリートの表面ひび割れとにも、直線的な関係が認められ、それについては、スターラップ間隔の大小によるひび割れの拘束効果の違いも認められた。上記の供試体と同じ断面を有するはり供試体(長さ280cm)を用いて、鉄筋の腐食によるコンクリート表面ひび割れ幅と供試体の静的曲げ耐荷力との関係を14体の供試体により検討した。ここでは、ひび割れによる定着劣化の影響を調べる目的で、はり中央部に重ね継手を設け、鉄筋腐食量およびスターラップ間隔をパラメータとして耐荷性状の劣化を検討した。その結果、コンクリートの表面ひび割れ幅が0.5mm程度以下での鉄筋の腐食量は、断面欠損に換算しても23%程度で、通常のスターラップ量が配置されていれば、重ね継手での耐力低下も殆ど問題にならないことが分かった。
空間閉じこめによる新規液晶構造発現と高速表示デバイスの作製

液晶は流動性があり方向秩序のない液体と、周期的な構造を持つ結晶の中間に存在する両者の特徴を兼ね備えた状態である。液晶ディスプレイに用いられているネマチック液晶以外に、多くの液晶が存在し、それらの中には、ミクロン以下の周期構造を持つナノ周期構造液晶と呼べる一群が存在する。ナノ周期構造液晶はネマチック液晶とは異なる電場応答し、高性能ディスプレイへの応用が期待できるが、そのままでディスプレイを作ることができない。本研究ではナノ周期構造液晶の詳細と界面との相互作用を明らかにした上で、微小な空間に閉じ込めて界面による構造制御をおこない、液晶単体では実現できない構造の作製と制御をおこなった。液晶の中には光の波長程度のナノメートルスケールの自発的な1次元周期構造を有する「ナノ構造液晶」とも言うべき状態がある。本研究ではこれらのナノ構造液晶を対象物質とし、構造に未解明の点が残る液晶群についてはその解明を行い、その上で、これらのナノ構造液晶を微小空間に閉じ込めて、周期構造の次元性を制御し、新たな表示デバイスの原理を構築することを目的とし、本年度は以下の3点の研究を行った。(1)ナノ構1造液晶のうち、強誘電SmC相と反強誘電SmCA相間の連続転移を示す系において、未解明であった転移中間状態の解明を目的とし、電場誘起微小複屈折変化と特性反射測定を同時に行える実験装置を構築し、1/100°の温度精度をもって、中間状態の詳細な検討を行った。その結果、周期構造がアモルファス化するような中間状態が出現することを実験的に確認した。この中間状態は連続的な階調変化に適しており、応用上興味深い特性であることが確認された。(2)極性と周期構造を有し電場による光学応答を示すディスコティック液晶について、反転電流測定、非線形分光測定により極性状態を、非線形分光と偏光赤外分光の入射角度依存性より分子パッキングを解析し、逆平行に配置した分子が積層する構造であることを明らかにするとともに、他の液晶では見られない機構で光学応答が生じていることを明らかにした。(3)構造の分かっているコレステリック液晶について、周期構造の異なるものを系統的に用意し、微小空間に閉じ込めた場合の構造について、閉じ込めにより生じる欠陥構造と、閉じ込めサイズおよび周期的構造との関連についての知見を集積した。本研究では、自発的に1次元構造を有する液晶を題材に、構造が未知の液晶相についての構造解明を行うと共に、これらの液晶相をドロップレットにするなどして、界面による配向制御を活用した次元性の高い構造を作り出し、それらの構造を活用した新しいデバイスを構築することを目的としている。研究対象となる液晶相は、1次元周期構造を持ち非極性のキラルネマチック液晶と、強誘電性液晶と反強誘電性液晶の間に出現する様々な強誘電性液晶副次相(以下副次相)である。副次相に関する研究では、前年度までの研究により熱揺らぎを原因とする、新たな構造が形成されることを、複屈折と周期構造による反射帯の測定から実験的に示しており、従来の理論では説明できない結果を得ていた。この点に関してロシアの理論研究者との共同研究で20層周期構造まで含めた理論計算を行い、これまで理論では取り込まれていなかった長周期構造の存在に関する知見を得た。さらに、この理論的知見をもとに、より詳細な実験により新規構造の成因を明らかにするとともに、電気光学応答測定により電気光学スイッチへの応用を試みている。界面構造による高次構造の構築に関しては、光反応性液晶を用いた外場による構造制御、界面での液晶配向方向転移の機構解明を進めた。外場による構造制御に関しては、光反応性デンドリマーを混合した液晶材料を用いたドロップレット構造において、ドロップレット作成後に試料に紫外光を照射することにより、ドロップレット内部の液晶の構造を変化させることに成功し、界面での液晶配向転移の解明については斜入射X線測定より、界面に発生する液晶薄層が転移に関係することを実験的に明らかにするとともに、これらの現象を活用した光書き込みデバイスの開発を行った。分子に不斉炭素をもつキラル化合物からなる液晶には、光の波長程度のナノメートルスケールの自発的な1次元周期構造を有する「ナノ構造液晶」とも言うべき状態をとる物がある。ナノ構造液晶にはコレステリック液晶のように単一の周期構造となるものの他、キラルスメクチック液晶のように、ナノスケールの周期構造がさらに大きな螺旋構造をとる多層の構造形成を行うものもある。本研究ではこれらのナノ構造液晶を対象物質とし、構造に未解明の点が残る液晶群についてはその解明を行い、その上で、これらのナノ構造液晶を微小空間に閉じ込めて、周期構造の次元性を制御し、新たな表示デバイスの原理を構築することを目的とし、本年度は以下の研究を行った。

(1)ナノ構造液晶のうち、強誘電SmC相と反強誘電SmCA相間の連続転移を示す系について、未解明であった転移中間状態の構造解明を目的とし、電場誘起微小複屈折変化と特性反射測定を同時に行なった結果をもとに、ロシアの理論家との共同研究を行い、微視的なモデルの上に立脚した理論の構築を行った。(2)閉じ込めによる構造制御に重要な界面の規制力と界面がバルク内部の液晶分子配向に及ぼす影響を測定するために、2光子螢光顕微鏡を構築して、強誘電性ナノ構造液晶に関する測定を行った。(3)コレステリックナノ周期構造液晶について、光応答性デンドリマーをドープした、微小空間に閉じ込め構造を作製し、光照射による閉じ込め構造のスイッチ現象を見いだし、それぞれの構造のモデルを構築した。研究目的のうち、構造が未解明であったSmC、SmCA転移中間状態と極性ディスコチック液晶に関しては、構造解明を行い、さらにSmC液晶で新たに見いだされた構造が良好な表示特性を示しうることを確認した。閉じ込めによる構造制御については、ある程度の知見が得られつつあるが、界面状態との関連についての知見のさらなる集積が必要であると考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究目的のうち、構造が未解明であったSmC、SmCA転移中間状態に関しては、構造を明らかにしたことに加え、ロシアの理論家との共同研究により理論構築を行った。この理論により予想された新たな構造が他グループの実験により確認されており、強誘電ナノ構造液晶の構造解明に関する研究に関しては期待以上の成果が上がっている。また、閉じ込め時の構造を予測するために重要な界面との相互作用と、その到達範囲を測定するために、2光子螢光顕微鏡を構築を行い、それを用いた測定を開始しており、順調に進展している。コレステリック液晶については、光応答性デンドリマーとの組み合わせによる構造制御を見いだすなど、研究開始当初には、想定していなかった新しい可能性を見いだし、外場として電場に加えて光による書き込みなどの展開を平行して行っており、全体として計画が順調に進行している。極性スメクチック液晶に関しては、新たに見いだしたアモルファス的な構造について、これまでの測定に加えて、非線形分光を用いた極性状態の評価を加えて、より詳細な構造を明らかにする。コレステリック液晶等の構造が解明されているナノ構造液晶に関しては、微小構造による構造制御手法を確立するために、界面における配向規制力について、当初の計画に従って非線形分光手法による界面配向分布の測定を通して知見の集積を行う。上記の研究と平行して表示デバイスを意識した電気光学デバイスを作製し応答特性の評価を行う。極性スメクチック液晶に関しては、ナノ構造の解明が実験、理論の表面からなされたので、その知見の上に、デバイス応用を目的とした、閉じ込め構造の解明と制御および、応答特性評価を行う。具体的には、2光子螢光顕微鏡を用いて界面からバルク内部への構造変化の観察を、電場強度依存性も含めて行い、閉じ込め構造の解析と界面での相互作用の解明をあわせて行う。それを元に、閉じ込め時の構造と、その外場応答を明らかにし、本研究の目的である光電気デバイスの開発を行う。コレステリック液晶に関しても、これまで界面との相互作用がどのように内部に伝搬していくのかについて不明瞭な点が残されているために、2光子顕微鏡を使った検討を行う。
先住民による海洋資源利用と管理

このプロジェクトでは、カナダ極北地域と環太平洋地域における海洋資源の利用と管理について比較調査を実施した。おもな成果は次の通りである。(1)カナダやオーストラリアの事例が示すように・先住民の人口圧が限度を超えない場合や商業捕獲と先住民の生業捕獲とが競合しない限りは、生業用の水産資源が枯渇化することは少ない。さらに、カナダ極北地域では政府側と資源利用者による資源の共同管理や地域基盤型管理が、先住民の「伝統的な生態学的知識」や「科学的な生態学的知識」を活用しつつ実施されている。(2)一方、カナダやロシア、インドネシア、フィリピンの特殊海産物(サケ・ナマコ・ハタ類など)の事例が示すように、ひとたび利潤追求のために特定の海洋資源が捕獲されるようになると、資源の乱獲が行われ枯渇化が発生する可能性が高い。商業漁業の資源管理には市場との関係や流通機構の統制なども考慮に入れる必要がある。(3)海洋資源の管理とは、資源量の維持、資源の公平な利用、資源の食料としての安全性の確保からなる。(4)先住民が生業活動で捕獲する自家消費用の海洋資源に関しては、国家と先住民による共同管理や地域基盤型管理が最も有効であるが、国際市場の動向に影響をうける商品性の高い海洋資源を管理するためには国家間や国際社会による環境管理体制や総合的な資源管理体制が必要となる。その管理については、地元の漁民がいかに積極的にかつ主体的に参加できる資源の利用・管理体制を作り上げるかが最重要課題である。平成11年度には6名の調査者をカナダの東部極北地域(岸上)、カナダの北西海岸地域と西部極北地域(岩崎)、ロシアのカムチャツカ半島(大島)、オーストラリアのトレス海峡地域(松本)、ソロモン諸島のマライタ島(竹川)、インドネシア(秋道)へ派遣し、各地域における海洋資源の利用と管理についての調査を実施した。岸上、岩崎、竹川はイルカ類や鯨類を、大島はサケを、松本はジュゴンを、秋道はウミガメを中心に現地調査を実施した。また、岸上はオタワ、ワシントンにおいて米加両国の資源にかかわる先住民政策に関する調査を実施するとともに、資源についての文献目録のデータベース化を開始した。本年度の調査により、次のことが判明した。(1)調査地においてはサケやクジラ、イルカ、ジュゴン、ウミガメなどの海洋資源は先住民の社会や文化を維持する上で、現在でも重要な資源である。(2)カナダやオーストラリアでは、クジラ、シロイルカ、ジュゴンの総個体数を維持するための資源管理の規制が実施されているが、ロシアなどでは資源管理はあまり有効には機能していない。(3)同一の資源が生業や商業や様々な目的で重層的に利用されている場合には、先住民とそれ以外の人々や団体との間に葛藤が生じている。(4)北米の極北地域などではPCB、DDT、水銀などによる環境汚染が進んでおり、資源の管理としていかに資源の安全性を保つかという問題が重要となってきている。本年度の調査成果の要約は次の通りである。(1)報告された事例を比較検討した結果、北方民と南方民の資源利用と管理方法には大きな違いがあることが判明した。北方地域では、人々が利用している海洋資源の種類が相対的に少なく、海洋資源ほとんどは彼らの食料となっている。一方、南方地域では、人々はホンコンなど市場で売れる商品となる海洋資源を開発している。海洋資源に多様性があるため、特定の商品となる資源が枯渇すると、他の地域へ移動し、同一もしくは別種の資源開発を行う。(2)現在、アメリカ、カナダ、ロシアの北方地域では、国家や州が関与する資源管理が実施されている。一方、オーストラリアなどを例外とすれば、大半の南方民には国家の規制があまり働かず、資源管理は実践されていない。北方と南方の海洋資源利用をめぐる相違は、利用しうる資源の生物的な多様性の幅が大きいかどうか、人口密度、資本主義経済や国家とのかかわり方の違いに起因していると考えられる。

(3)先住民の資源利用に関しては、先住民と国家、先住民とその他の国民、先住民同士、先住民と外国人などの間で紛争や葛藤が発生している。また、資源管理のやり方についても、伝統的な民俗知識と科学的知識の利用の間に対立関係が見られる。(4)残留性有機物質による環境汚染のために、食料となる海洋資源の安全性が問題になりつつある。これまでの資源管理は、数量の持続的な維持に主眼が置かれてきたが、安全性の管理が重要な課題となっている。(5)海洋資源の利用と管理は、地球規模の諸要因と関連しており、一地域や一国家を単位とする資源管理では、不十分である。(6)資源問題の解決は各国家の政治的な要因によって左右されため、エコ・ポリテックスとでもよべるような政治動態が存在しており、新たな研究対象となっている。平成13年度は9名をカナダやロシア、米国、タイ、インドネシア、フィリピン、香港、オーストラリア、バヌアツの各地域に派遣し、海洋資源の利用と管理を国家とのかかわりに焦点をあてて調査を実施した。(1)カナダやオーストラリア、米国、フィリピンの一部では政府と先住民が参加する共同管理や地域基盤型管理が実施されている。その制度が有効に機能しているかどうかは地元民が積極的に参加しているかどうかに依存している。また、資源管理における「伝統的な生態学的知識」の応用も成否の鍵となる。(2)フィリピンやインドネシア、タイにおける活魚やナマコなどは特殊海産物として香港やシンガポール、サンフランシスコへと国家を越えて流通されており、商品価値をもった海産物の管理は、国際的な市場や流通機構との関係から考える必要がある。(3)ロシア極東では、中央政府が外貨を稼ぐためにサケやカニ資源を大手企業や外国企業に捕獲の権利を付与しはじめたため、地元の先住民は市場経済化に巻き込まれ経済的に苦境におちいている。資源の枯渇も懸念されており、商業の自由化は先住民に負の影響を及ぼしつつある。(4)オーストラリアにおいては海水域は先住民にとって単なる経済域であるのみならず、宗教的に重要であり、先住民の伝統的な海洋域使用の慣行に基づいた権利の実現が問題となりつつある。(5)先住民が生業活動で捕獲する自家消費用の海洋資源に関しては、国家と先住民による共同管理や地域基盤型管理が最も有効であるが、国際市場の動向に影響をうける商品性の高い海洋資源の管理は困難を極める。後者の資源を管理するためには国家間や国際社会による環境管理体制や総合的な資源管理体制が必要となる。
Reaskモデルを用いたマイクロティーチングの開発

平成30年度は当初研究計画通り次の内容で行った。<研究I>Reaskモデルの構築のための理論研究並びにデータ収集と分析<研究II>Reaskモデルの構築とマイクロティーチングへの適用<研究III>Reaskモデルを用いたマイクロティーチングの実施と効果の検討特に、研究IIIについて、平成29年度の研究において、Reaskの内容や意義、Reaskを用いた授業の方法などを明らかにし、それをマイクロティーチングとして学部3年生及び大学院2年生に教示し実施した。学部生は小学校6年生社会「武士の起こり」のマイクロティーチングを実施した。教示の前後の教師の発話、子どもの発話について分析したところ、Reaskモデル教示後のマイクロティーチングにおいて、子どもの発話が大きく増えるとともに、一つの話題での会話がより長く続くという結果が得られた。また、大学院生Aはインターンシップ先の鳴門市内の公立小学校において、6年社会の授業実践を実施し、Reaskモデル教示前後の発話記録を分析した。その結果、子どもの発話数が総体として増えただけでなく発言した子どもの人数が大きく伸びた。また、歴史教材を扱った授業であったが、当時の人々の立場に立って考えた発言も多くみられるようになった。以上の結果から、Reaskすることで、考えがより深くなったり広がったりするだけでなく、発言した子どもにとって、教師にいったん受け入れられたという安心感が生まれ、それが他の子どもに伝わり発言が増えたり、自由な発想が生まれる授業に繋がっていったのではないかと考えられる。しかし、一方でどこまでReaskしたらよいのか際限なくできてしまうので、本時のねらいとReaskとのバランスが課題だとされた。学部でのマイクロティーチングの実施、院生による授業実践など、順調に研究が進んでいる。研究計画に従っておおむね順調に進展しているが、Reaskモデルの有効性及び課題について考察するために、インターンシップにおけるReaskモデルを用いた授業実践を多く収集し、データ量を確保したい。研究計画において予定していた研究I「Reaskモデルの構築のための理論研究並びにデータ収集と分析」について、シェドロフ(2001)の理解モデルをもとに、Reaskモデルの理論的根拠について検討を行った。また、院生がインターンシップで行った小学校6年社会科「武士の政治が始まる」の授業について分析を行い、研究分担者間でReaskモデルのとらえ方について共通理解を図った。以上の検討の結果、Reaskは,既習事項や経験、根拠などを改めて問うことで児童の考えを深く理解し、また、児童同士で考えを共有し合う過程でもあることが明らかとなった。また、Reaskの内容として、「理由を問う」「もし〇〇だったらと仮定して考える」「経験を問う」「イメージを語らせる」「根拠を問う」「違いを問う」「違いの意味を問う」などである。これらのReaskの発想の根本にあるのは,児童の発言や考え方についての授業者としての児童理解への志向である。「なぜこの子はそう考えたのだろう?」「それについてどう感じているのだろう?」など,児童の思考に対する興味関心と授業の目標とが合致するところでReaskの内容が規定されていく。また,これらのReaskを通して子ども達に求めたいのは,事象や事実に向き合い,その本質に迫る思考の深さであり,学びのリアリティである。自分事として事象に向き合いとことん考え,納得のいく学びである。上記の内容を含む論文が、2018年3月に刊行された鳴門教育大学学校教育研究紀要に掲載された。研究計画の研究IIについては、当初予定の実験計画を見直し、インターンシップの半ばでReaskモデルの介入授業を行い,その事前事後でのデータ分析を行うこととした。そのため、マイクロティーチングの実施を含め30年度の研究内容に繰り入れることとなる。研究実績の概要に示す通り、研究計画の変更を行ったが、そのことにより、より明快な分析が可能となると考えている。

学部でのマイクロティーチングの実施、院生による授業実践など、順調に研究が進んでいる。研究計画の研究IIについては、当初予定の実験計画では、研究初年度にReaskモデルの理解と実践を図るマイクロティーチングを実施することとしていたが,授業実践のデータ収集が時期的に困難であり、院での授業など授業実践に影響を与える要因となることも多い。そこで、実験計画を見直し、インターンシップの半ばでReaskモデルの介入授業を行い,その事前事後でのデータ分析を行うこととした。そのため、マイクロティーチングの実施を含め30年度の研究内容に繰り入れることとなる。研究計画に従っておおむね順調に進展しているが、Reaskモデルの有効性及び課題について考察するために、インターンシップにおけるReaskモデルを用いた授業実践を多く収集し、データ量を確保したい。研究IIの実施計画の内,2)Reask方略を活用したマイクロティーチングの実施と手法の検討,および,3)上記マイクロティーチングの効果の検討と修正については,日程調整が困難であったためマイクロティーチングの実施ができず,それに伴い,2),3)を平成30年度に変更したため,マイクロティーチング実施やデータ収集,分析等に伴う機器等の必要な予算を平成30年度に活用することとなった。授業実践の記録に人件費がかかると考え計上していたが、授業者自身が授業記録を入力したため不要となった。次年度の授業記録保存の経費として活用したい。
一般超幾何関数の位相的理論と局所・大域解析

本研究では、一般超幾何関数に付随するホモロジー群、コホモロジー群の構造を研究し、更にそれを援用して一般超幾何関数の局所挙動、大域挙動を調べることを目的としていた。まずホモロジー群に関しては、1重積分表示をもつ場合に限るけれど、具体的な基底の構成及びその独立性の証明という基本定理を得ることができた。その結果は、専門誌に受理されている。更にそこでは合流という極限操作でサイクルを構成しているので、確定型の場合に知られている接続公式から、合流型の接続公式を得ることが可能になる。その研究は現在進行中であり、古典的な諸結果にも新しい視点を与え、更に一般の場合に、経験に頼っていた解析方法に標準的な手法を提供することになるであろう。コホモロジー群に関しては、これも合流操作を通じて、その基底として非常に性質の良いものを具体的に予想することができた。それを用いると、色々な公式を、その本質が浮かび上がる形に書き直すことができる。更にまた、交点理論等多くの応用が期待される。今後の展開:1.コホモロジー群の基底に関する予想を証明し、外積構造、交点理論の研究へと進む。2.多重積分表示に対するホモロジー群の基底を構成する。3.合流型超幾何関数の局所、大域解析を進める。その際、斉藤-高山による(2,n)超幾何関数(確定型)の接続公式、関口-高山による(2,5)超幾何関数(確定型)の局所解の完全系、下村による(2,5)超幾何関数(合流型、一部)の解析と関連させていきたい。
葉緑体における新規な局在化メカニズム

葉緑体は、光合成機能を有する重要な細胞内小器官である。また、葉緑体が分化したアミロプラストは、植物のみならず地球上のすべての生命にとって最も重要なエネルギー蓄積過程の1つである光合成産物のデンプンへの集積を行う。本研究課題は、分子細胞生物学的研究手法を駆使して穀類細胞において核ゲノムにコードされている酵素タンパク質の葉緑体・アミロプラストへのターゲティング機構を再検討し、プラスチド構成タンパク質の新規なターゲティング機構の存在を明らかにすることを目的とした。これまでの研究から、プラスチド局在化に関わる典型的なトランジットペプチドを有しないヌクレオチドピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼ(NPP1)およびα-アミラーゼI-1(AmyI-1)は、ともに分泌経路(小胞体-ゴルジ体系)からプラスチドへ輸送・局在化することが示唆された。そこで、NPPIおよびAmyI-1のプラスチド局在化シグナルを決定するために、これらのポリペプチド鎖の種々の領域をコードする遺伝子と緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子との融合遺伝子をアグロバクテリウム法あるいはパーテクルガン法によりイネ細胞あるいはタマネギ細胞に導入し、発現したキメラタンパク質のプラスチドへのターゲティングを蛍光顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察した。その結果、NPP1およびAmyI-1前駆体のN-末端にある小胞体シグナル配列のみではプラスチド局在化はできないことが分かった。さらに、AmyI-1において絞り込んだシグナル候補領域に点突然変異を導入し、プラスチド局在化能を解析した結果、プラスチドターゲティングシグナルは特定のアミノ酸配列ではなく、その領域の立体構造が重要であることが示唆された。本研究課題は、分子細胞生物学的研究手法を駆使してイネ細胞において核ゲノムにコードされている酵素タンパク質のプラスチド(葉緑体・アミロプラスト)への局在化機構を検討し、プラスチド構成タンパク質の新規な局在化機構の存在を明らかにすることを目的としている。対象としている酵素タンパク質は、プラスチド局在化に関わる典型的なトランジットペプチドを有しないヌクレオチドピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼ(OsNPP1)およびα-アミラーゼI-1(AmyI-1)である。それぞれの酵素タンパク質に対する特異抗体を用いた免疫細胞化学的解析から、これらはともにイネ緑葉細胞の葉緑体と細胞壁区画に局在することが示された。これらの葉緑体局在をさらに確かめるために、2つのタンパク質のcDNAのコーディング領域と緑色蛍光タンパク質(GFP)あるいは赤色蛍光タンパク質(DsRED)遺伝子との融合遺伝子を35SΩプロモーターに連結し、アグロバクテリウム法によりバイナリーベクターを介してイネ細胞に導入した。再生させた形質転換イネの緑色細胞を共焦点レーザー顕微鏡を用いて解析したところ、OsNPP1-GFPおよびAmyI-1-GFPの蛍光が葉緑体の指標としたクロロフィルの自家蛍光と一致した。これらの結果から、OsNPP1およびAmyI-1は葉緑体に局在する酵素タンパク質であると結論した。さらに、AmyI-1-GFPのコンストラクトを遺伝子導入装置によりタマネギ細胞に導入し、一過的に発現したAmyI-1-GFPのオルガネラへのターゲティングを解析したところ、AmyI-1-GFPの蛍光がプラスチドの指標としたWxTP(典型的なトランジットペプチド)-DsREDの蛍光と一致した。これらの結果から、α-アミラーゼI-1にはイネおよびタマネギに共通するプラスチド局在化シグナルが含まれることが明らかになった。平成16年度の研究から、OsNPP1およびAmyI-1はともにイネ緑葉細胞の葉緑体と細胞壁区画に局在すること、またAmyI-1においてはタマネギ鱗片葉表皮細胞のプラスチドに局在化することを突き止めた。本年度は、タマネギ細胞系を用いて、AmyI-1と緑色蛍光タンパク質の融合タンパク質(AmyI-1-GFP)のプラスチドへの局在化経路を明らかにすることを試みた。解析手法としては、小胞体-ゴルジ間輸送に関与するGTPase(Sar1とArf1)のドミナントミュータント(Arf1(T31N), Arf1(Q71L), Sar1(H74L))によるプラスチドターゲティング阻害実験を用いた。AmyI-1-GFPとプラスチドマーカーWxTP-DsRed並びにドミナントミュータントをタマネギ細胞に同時に導入し、AmyI-1-GFPの細胞内局在を調べたところ、プラスチドターゲティングはほとんど起こらなくなり、AmyI-1-GFPの蛍光は小胞体ネットワーク構造に分布することが分かった。これらの結果から、α-アミラーゼI-1は、小胞体で合成され、ゴルジ複合体を経由してプラスチドに局在することが強く示唆された。

また、葉緑体が分化したアミロプラストは、植物のみならず地球上のすべての生命にとって最も重要なエネルギー蓄積過程の1つである光合成産物のデンプンへの集積を行う。本研究課題は、分子細胞生物学的研究手法を駆使して穀類細胞において核ゲノムにコードされている酵素タンパク質の葉緑体・アミロプラストへのターゲティング機構を再検討し、プラスチド構成タンパク質の新規なターゲティング機構の存在を明らかにすることを目的とした。これまでの研究から、プラスチド局在化に関わる典型的なトランジットペプチドを有しないヌクレオチドピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼ(NPP1)およびα-アミラーゼI-1(AmyI-1)は、ともに分泌経路(小胞体-ゴルジ体系)からプラスチドへ輸送・局在化することが示唆された。そこで、NPPIおよびAmyI-1のプラスチド局在化シグナルを決定するために、これらのポリペプチド鎖の種々の領域をコードする遺伝子と緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子との融合遺伝子をアグロバクテリウム法あるいはパーテクルガン法によりイネ細胞あるいはタマネギ細胞に導入し、発現したキメラタンパク質のプラスチドへのターゲティングを蛍光顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察した。その結果、NPP1およびAmyI-1前駆体のN-末端にある小胞体シグナル配列のみではプラスチド局在化はできないことが分かった。さらに、AmyI-1において絞り込んだシグナル候補領域に点突然変異を導入し、プラスチド局在化能を解析した結果、プラスチドターゲティングシグナルは特定のアミノ酸配列ではなく、その領域の立体構造が重要であることが示唆された。