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超対称ゲージ理論の格子上での定式化

超対称性の格子上での定式化の一つの提案として、リンクアプローチと呼ばれる定式化の提唱を行った。この定式化の手法をゲージ理論の場合に拡張し、2次元及び3次元の超対称ヤング・ミルズ理論に対してのリンクアプローチによる定式化を完成させた。その後この定式化に対して、場の積の順序による任意性により理論に矛盾が生ずることが指摘された。この問題を解決すべく、簡単な模型の場合に行列模型を用いて定式化を調べ、問題点を解明すべく幾つかの提案を行った。その結果リンクアプローチの手法は、場の積の順序に関しての非可換性を導入して、代数自体をリー代数的な見方から、ホップ代数的な見方に変えることにより、正しい定式化になっていることを明らかにした。超対称性を持つゲージ理論を厳密に格子上で定式化し数値計算可能な正則化された超対称ゲージ理論の構築。超対称性を格子上に定式化する際に裏に隠れている代数構造或いは幾何学的構造の解明。重力までを含む格子上で正則化された統一的記述の定式化。これまで既に超対称性を持つBF理論、ベス・ズミノ理論の格子上の定式化が完成した。更にこの定式化を発展させて、2次元のヤング・ミルズ理論の格子上の定式化が完成した。これ等の定式化は非可換性を導入し、それと同等であると考えられる修正された交換関係を導入して定式化した。しかしこの定式化に対して不完全であるという指摘がなされた。既に我々はこの点を認識していたが、場に非可換性を導入することによりこの指摘は当たらないと考えていた。ところがその過程は内部矛盾を含むことが次第に明らかになってきた。そこでこの定式化の具体的な表示を求めることに、多くの時間を費やし、現在3通りの方法で、この問題に取り組んでいる。既に行列表示としては一つの具体的表示を得ることが出来た。他の行列表示に対して、現在他の手法との比較もしながら検討している。これはカプランの定式化と我々の定式化をつなげる新しい定式化になると考えられる。これに対して3っつめの方法として、違う観点から具体的表示を求めようとしており、この方向でかなりの進展がある。我々は既に前の定式化の範囲内では、3次元への拡張が完成しており、論文として出版できる態勢にある。ただ上記の問題が具体的に解決するまで、発表を控えている。別の研究の成果として、強結合極限の有限温度、有限密度のSU(3)のメソン、バリオン系の解析的有効相互作用を求め、この系の相図を決定した。更にゲージ結合定数の強結合の一次の効果を取り入れた有効相互作用を求め、具体的な相図の変化を明らかにした。これまでの研究で、超対称理論の格子上での定式化の、連続理論による基礎付けとしてディラック・ケーラーツイストを提案し、この定式化が格子上で超対称性を定式化する為に必要不可欠な定式化であることを確認した。これに基づき、ライプニッツルールを満たさない差分演算子を超対称性の定式化に取り入れるために、新たな定式化を提案し、2次元N=2の超対称なヤング・ミルズを含むいくつかの理論が、厳密に超対称性を保つ形で定式化されることを既に提案した。今年度はその定式化を3次元N=4の理論に拡張し、論文として出版した。我々のこの提案に対して全ての超対称電荷に対しての対称性は成り立っておらず、一つの電荷に対してのみ、成立する事、更に我々の定式化には、場の積の順序の自由度が有りその自由度が正しい超対称性の厳密な不変性を与えていないという指摘がなされた。我々はこの点に関して1次元の模型でこの問題を詳しく解析し超対称空間での行列模型による定式化を行い、どの様にこの問題を考えればよいかの提案を行った。また更にこの問題は、超対称代数に差分を導入して格子上で代数が成り立つ様に定式化する際に避けて通れない本質的な問題であることも明らかに成ってきた。いわゆるNO-GO定理が超対称代数の格子上での定式化に成立しているのではないかと考えており、この観点からの論文として我々の考えをまとめている段階にある。また上記の問題に対して非可換性を取り入れた、新たな定式化を導入する可能性も既に指摘し、現在その方向での新しい提案も進めている。また4次元N=4のヤング・ミルズ理論の格子上での定式化をこれまでの手法で定式化を完成させることも進行中である。これまでの研究で、超対称性の格子上の定式化に対して、ディラック・ケーラー・ツイストに基づいた定式化による、新しい格子超対称性の提案を行った。

最近この定式化がそれまで知られていた、オービフォールドによる超対称性の定式化と関連していることが明らかになった。しかしこの定式化に非可換性と関連して、理論の中に矛盾が潜んでいることが指摘された。そこで我々はこの困難を具体的な模型で調べるため、1次元の簡単な模型に対して行列表示を具体的に与え、困難がどこにあるか調べた。その結果超対称場に関しては困難が生じないものの、成分場に関しては相変わらず問題点が残り、その問題を解決すべく、色々試行錯誤を重ねた。その結果非可換性を具体的に取り入れた格子上の新たな場の理論を構築する必要性が明らかになった。この認識に基づいて、非可換性を具体的に取り入れたHopf代数に拡張された超対称性の格子場の理論の新たな提案を行った。現在この部分に関して論文作成中であり、これまでの成果を踏まえて、新たな方向性を提示した。別の研究成果として、これまでの成果を発展させて、強結合極限の格子定式化による有限温度、有限密度の研究成果を得た。先行研究において超対称性を格子上で定式化し、専門家にはリンクアプローチとして認知されている。この定式化の非可換性の問題点が指摘され、その問題点を解決すべく色々なアプローチを試みた。その中の一つとして、行列形式を用いて簡単化された超対称格子模型を具体的に定式化し、超対称場のレベルでは問題が解消されることを示した。問題は成分場の非可換性として残っている。一方この指摘された問題点は、超対称性の格子上の代数において差分を微分演算子の代わりに導入すると、差分演算子がライプニッツ則を満たさない為、普通の意味での超対称代数が成り立たない事に起因する。そこで差分の満たすべき代数を拡張きれたライプニッツ則とみなし、関数のマイルドな非可換性を導入して、格子上の新たな超対称代数が、ホップ代数の定式化の範囲内で構成できる事を具体的に示した。これによりこれまで問題点として挙げられていた困難に対して、格子上の代数を見直すことにより問題点に対しての解答を与えている。この定式化において、その表式と新たな経路積分の定義は具体的な表示として与えられていないが、従って直ちに数値計算ができる段階にないが、少なくともホップ代数の枠の範囲内で、リンクアプローチにより格子上の超対称代数が厳密に成り立つ事が定式化できた。具体的な表式を与えることは今後の課題として残されている。
人工亜鉛フィンガーペプチドの創製、DNA認識および遺伝子制御

本研究においては、生物に普遍的に存在している亜鉛フィンガータンパク質の亜鉛元素の選択則や亜鉛フィンガーモチーフ構造と機能の相関性などを明らかにすることを目指した。本年度は亜鉛フィンガーモチーフ内部の疎水性コアの構造的・機能的役割について追究するため、野生型および種々の変異型GAGAファクターペプチドを設計・合成し、ヘリックス構造形成やDNA結合能に対する疎水性アミノ酸、特にフェニルアラニンの影響を調べた。その結果、GAGAペプチドにおけるアラニンやイソロイシンをフェニルアラニンに置換した変異体は、電子スペクトルおよびCDスペクトルから亜鉛配位や亜鉛フィンガーモチーフ構造形成に関しては、天然の野生型GAGAファクターのそれらと極めて類似した性質を示した。しかしながら、DNA結合性に関しては野生型ペプチドとは全く異なり、変異型ペプチドでは標的DNA配列には結合しなかった。この結果はカロリーメーター測定とも一致していた。簡単なエネルギー計算結果から、GAGAファクターのアラニンやイソロイシンのフェニルアラニンによる置換は、主に立体障害によってGAGAペプチドの亜鉛フィンガーモチーフの疎水環境を壊すことが示唆された。他方、Sp1やZif268などの多くの亜鉛フィンガーモチーフの疎水環境の形成には必須であることがエネルギー計算から支持された。本結果はGAGAファクターの亜鉛フィンガータンパク質における特異な位置付けを強く示している。さらに、GAGAファクターとTramtrackタンパク質との人工キメラ亜鉛フィンガータンパク質のDNA結合実験からは、リンカー配列の重要性が明らかにされるなど、幾つかの価値ある知見が本研究から得られた。新しい亜鉛フィンガータンパク質の亜鉛元素の選択則や構造・機能相関性の科学的確率をはかる一方、遺伝子機能制御因子としての人工亜鉛フィンガータンパク質の創製とその機能の展開を行い、また、新規亜鉛フィンガータンパク質のNMR構造解析やDNA結合親和性・特異性の評価を検討し、亜鉛フィンガーモチーフを基礎にした核酸を認識する新しい金属フィンガーの設計・創出を追究することを目指した。さらに、触媒機能をもつ亜鉛フィンガータンパク質の開発の検討や、DNA結合能を有する単一金属フィンガーの創製のため、天然GAGAファクターを基礎とした分子設計についても展開し、亜鉛フィンガーの構造と機能との関連性について明らかにすることを計画した。まず、天然GAGAファクター(約50アミノ酸残基)およびその数種の変異体を設計し、ペプチド固相合成機で合成後、液体クロマトグラフィーで精製し、質量分析計で同定、・確認した。合成されたペプチドと亜鉛イオンとの錯体形成およびペプチドの折りたたみ構造を円偏光二色性スペクトルを測定して確認した。得られた亜鉛フィンガーペプチドの標的DNA配列への結合性については^<32>P標識DNAを用いたゲルシフト法によって評価した。その結果、天然で結合することがわかった。しかし数種の亜鉛フィンガー変異体やD型アミノ酸で合成したD型GAGAファクターは標的DNAには結合しなかった。今後、天然DNAとはミラー関係にある1型DNAを作製し、D型GAGAファクターとのDNA結合性およびNMR構造解析を遂行する予定である。亜鉛フィンガータンパク質はDNAに配列特異的に結合するが、酵素ではないので触媒機能は有していない。そこで、新たに加水分解のような触媒機能をもつ新しい亜鉛フィンガータンパク質の設計・創製を試みた。その結果、変異型亜鉛フィンガータンパク質であるCysHis_3型およびHis_4型亜鉛フィンガータンパク質にアミノ酸エステル、リン酸エステル、さらにDNA加水分解活性が明確に認められた。天然転写因子にCysHis_3型やHis_4型亜鉛フィンガータンパク質が存在しないのは、この触媒活性に起因していると考えられた。また、DNA結合能を有する単一金属フィンガーの創製をはかるため、天然GAGAファクター(約50アミノ酸残基)を基礎とした分子設計を展開し、種々の変異フィンガー体を設計・合成した。新規変異体はペプチド固相合成機で合成し、液体クロマトグラフィーで分離・精製後、質量分析計で同定・確認した。しかし、いずれの変異体に関しても、亜鉛をはじめニッケル、コバルト、銅、鉄などの金属とは金属フィンガーの形成(CDで確認)は認められるものの、DNAとの結合は検出されず、天然GAGAファクター(亜鉛フィンガータンパク質)の特異的な位置付けが推測された。単一亜鉛フィンガータンパク質であるGAGAファクターは、シングルフィンガーながら強くDNAに結合するので、人工タンパク質の分子設計には極めて優れた素材と考えられる。

さらに、GAGAファクターとTramtrackタンパク質との人工キメラ亜鉛フィンガータンパク質のDNA結合実験からは、リンカー配列の重要性が明らかにされるなど、幾つかの価値ある知見が本研究から得られた。
測定値間の相関に着目した効率的な試験所間比較の設計

本研究の目的は、測定値間の相関に着目し、試験所間比較を効率的に実施する方法を与えることにある。試験所(測定者)の測定能力の確認のために、同一のものを複数試験所で測定し、その結果を評価する試験所比較がよく行われる。その実施には数年を要すものもある。一方で、期間の短縮のために、全試験所をサブグループに分け、サブグループごとに異なるものを測定することも行われている。本研究では、サブグループごとの結果が相関関係をもつように試験所間比較を設計し、全ての測定値を互いに精度よく関連づけることを目指す。本研究の完成は、試験所間比較のコストを抑えるのみならず、参加試験所が測定品質の改善サイクルを適切な時間間隔で運用するために役立つものとなる。平成30年度は、(平成29年度に投稿した)サブグループを結びつけるリンク試験所の測定について、その測定の不確かさと2つ(以上の)測定の間の相関の妥当性を確認する手法の論文を発表した。さらに研究を進め、単純な統計モデルの統計的検定について検討した。目的とするパラメータの検出力が最も大きくなるような線形の統計量を導き、その性質について検討した。近いアプローチの従来研究では測定値間の相関が弱いときに現実的でないかたよりが生じうる問題があったが、提案する新手法ではこの問題が解消されていることが分かった。これらの結果は国際会議にて発表した。さらに、この統計的検定の計算を具体的に進める手法についてアルゴリズムを開発し、それを含めた成果を学術論文として投稿準備を進めている。平成29年度においては、サブグループを結びつけるリンク試験所の測定について、その測定の不確かさと2つ(以上の)測定の間の相関の妥当性を確認する手法について論文投稿した。また、これらを用いて非リンク試験所の測定値を精度よく関連づける方法について研究した。すべての測定値は試験所間比較のための参照値(あるいは付与値とも呼ぶ)を介して関連づけられる。本年度の研究では、この参照値の持つ性質について詳細に検討した。本研究では、全ての試験所からの報告値に対して統計モデルを当てはめ、その統計モデルに基づいて回帰分析を行うことで、参照値を導いた。この参照値について以下2点を明らかにした。(a)近いアプローチの従来研究では、リンク試験所の測定値対する統計モデルがサブグループごとに一貫性を持たない解析が行われ、特に測定値間の相関が弱いときに現実的でないかたよりが生じうる。(b)本研究のアプローチではそのようなかたよりが生じず公平な比較ができる可能性が高い。この成果は国際会議にて発表した。当初の予定では平成29年度は、(1)リンク試験所の測定について、その測定の不確かさと2つ(以上の)測定の間の相関を推定する手法の開発(2)推定結果を用いた測定能力の評価のための統計指標の選択の2点について研究を進める予定であった。(1)について、推定の精度が低く得られたデータから推定を行うことは危険であることが分かった。この推定の代わりに、リンク試験所が報告した技術情報に基づいて算出した相関の妥当性を統計的検定によりサポート手法についてよく検討し、論文投稿した。予定とはアプローチはやや異なっているものの、本質的な目的は同じであり、おおむね順調に進展していると言える(2)については問題なく研究を進め「研究実績の概要」に示した成果を残した。さらに参照値を用いた各試験所の測定能力の評価のための統計指標の選択については平成29年度に国際会議で発表する予定である。

近いアプローチの従来研究では測定値間の相関が弱いときに現実的でないかたよりが生じうる問題があったが、提案する新手法ではこの問題が解消されていることが分かった。これらの結果は国際会議にて発表した。さらに、この統計的検定の計算を具体的に進める手法についてアルゴリズムを開発し、それを含めた成果を学術論文として投稿準備を進めている。今後は当初の予定の通り、平成29年度に行った研究の成果を発表することに力を注ぐ一方で、どのような拡張が可能かを考え、その結果を試験所間比較の設計手法としてまとめる。1つの試験所が多くのサブグループに参加したいということや、逆にある特定の試験所が多くのサブグループに参加することで、結果にバイアスが生じるのを、他の試験所が懸念することがありうる。提案手法を拡張し、どのような条件でその拡張された手法が適用可能かを明確にする。サブグループ間の関連付けを精度よく行えるかどうかが重要である。このため、どの計画が精度がよいかという定量的な検討を通じて、適用可能性を議論する。平成29年度の予定額では不足したために、前倒し支払請求を行った。残額は次年度に使用することを予定したものである。
ドプラ心弁信号と大動脈波微小変位計測法を用いた非侵襲的ヒト胎児心循環評価法の開発

胎児水腫例において、胎児治療前後での同指標の計測により治癒機序が明らかとなった。胸水という外圧により心ポンプ機能が阻害され心収縮能が低下していた心臓が、胸水除去により心収縮能が亢進することで胎児水腫の改善を得ていた。胎児が貧血を呈した際には、心収縮能が亢進することがわかった。重要臓器血流を維持するために心拍出量が増加するという病態生理学的変化の機序には、心収縮能の亢進が存在していると考えられた。ドプラ心弁信号および大動脈波微小変位計測法を用いて、胎児心循環不全例の抽出およびモニタリング法を策定し、本症の病態形成過程を明らかにすることを目的とし本研究を開始した。平成20年度は、妊娠20週以降の正常発育胎児におけるドプラ心弁信号から抽出される心時相ならびに大動脈波微小変位計測法から計測される脈波のnomogramを作成した。さらには、子宮内胎児発育遅延、胎児水腫、胎児心臓腫瘍、胎児仙尾部奇形腫といった循環障害が起こり得る胎児疾患を中心に妊娠経過における超音波検査による下行大動脈ならびに下大静脈のドプラ血流、尿産生率の計測と同時に上記指標をモニタリングした。その結果、胎児循環障害発生過程において心機能障害、末梢循環障害が各々発生すること、超音波検査での変化が出現する以前から心機能障害ならびに末梢循環障害が発生していることが明らかとなった。さらには胎児水腫症例においては胸腔羊水腔シャントによる胎児治療前後での同指標の計測により、これまで明らかとされていなかったシャントによる治癒機序が明らかとなった。つまり、胸水という外圧により心ポンプ機能が阻害され心収縮能が低下していた心臓が、シャントによる胸水除去により心収縮能が亢進することにより胎児水腫の改善を得ていた。本研究を始めるにあたり、疾病胎児における心循環機能変調の機序を明らかにする、疾病胎児の胎内治療における機序ならびに効果判定に用いることが可能な計測法であるか判別するという目的を設定した。20年度は、本計測法を用いた正常胎児の経時的変化、数例の疾病胎児における計測値の変調を確認できた。これは、妊娠進行にともなう胎児心弁信号および脈派波形の変化が明らかとなったとともに、心循環不全例における逸脱過程を判定する手法として有用であると考えられた。ドプラ心弁信号および大動脈波微小変位計測法を用いて、胎児心循環不全例の抽出および疾病胎児の心循環不全状態への逸脱過程を明らかにすることを目的とし本研究を開始した。平成21年度は、子宮内胎児発育遅延、胎児水腫、胎児心臓腫瘍、胎児仙尾部奇形腫といつた循環障害が起こり得る胎児疾患を中心に妊娠経過における超音波検査による下行大動脈ならびに下大静脈のドプラ血流、尿産生率の計測と同時に上記指標をモニタリングした。仙尾部奇形腫等、胎内で妊娠の経過とともに高拍出性心不全となる疾患群では、循環動態が逸脱する過程においてまず心収縮能が亢進すること、その後に心収縮能の低下とともに胎児水腫を招来することが明らかとなった。つまり、高拍出性心不全を来たすと考えられている胎児疾患においてはドプラ心弁信号を用いて心収縮能を観察し、非代償性の心機能不全状態と考えられる胎児水腫を発症する以前に新生児治療へ移行することが本疾患群の予後向上へ結びつくことがわかった。さらに胸水貯留胎児では胸腔羊水腔シャントによる胎児治療前後での同指標の計測により、これまで明らかとされていなかつたシャントによる治癒機序が明らかとなった。つまり、胸水という外圧により心ポンプ機能が阻害され心収縮能が低下していた心臓が、シャントによる持続的胸水除去によって心収縮能が亢進し胎児水腫が改善することがわかった。ドプラ心弁信号および大動脈波微小変位計測による心循環不全評価法は、疾病胎児における心循環機能変調の機序を従来の胎児超音波検査よりも早期に捉えることができること、疾病胎児の胎内治療における効果判定に有用であることが明らかとなった。
白血球機能に及ぼす各種化学療法薬の影響に関する基礎的研究

本研究では、白血球機能に対する化学療法薬の影響を評価する第一歩として、感染初期の非特異的な自然免疫機構において重要な機能的役割を演じているマクロファージおよび好中球機能に対するニューキノロン薬の影響について検討を行った。ニューキノロン薬はオフロキサシン、ロメフロキサシン、トスフロキサシン、フレロキサシン、スパルフロキサシン、およびレボフロキサシンの6種類を使用した。平成10年度は、ニューキノロン薬のマクロファージ機能に対する影響について検討を行った。マクロファージ遊走能および貪食能は、用いたすべてのニューキノロン薬によって有意に減少することが明らかとなった。さらに、スーパーオキサイド産生能を検討した結果、用いたすべてのニューキノロン薬において産生能の有意な増加が認められた。平成11年度は、ニューキノロン薬の好中球機能に対する影響について検討を行った。好中球接着能に対する影響は、ロメフロキサシン、およびスパルフロキサシンでは好中球接着能を有意に増加させたが、他の薬剤では接着能に有意な変化は見られなかった。また、貪食能に対しては、オフロキサシン、ロメフロキサシン、フレロキサシン、およびレボフロキサシンにおいて有意な増加が見られたが、他の薬剤では貪食能に有意な変化は見られなかった。次に、スパーオキサイド産生能を検討した結果、トスフロキサシンでは、産生能の有意な増加を示したが、これ以外の5種類のニューキノロン薬においてはスーパーオキサイド産生能の有意な減少が認められた。さらに、過酸化水素産生能に対しては、トスフロキサシンによる有意な増加とスパルフロキサシンによる有意な減少が観察された。上記成績により今回検討した6種類のニューキノロン薬は、マクロファージおよび好中球機能に対して異なった影響を与えることが明らかとなった。マクロファージや好中球は、感染初期の生体防御機構において重要な役割を演じることから、ニューキノロン薬のマクロファージ機能に対する影響について検討を行った。歯科領域に用いられるニューキノロン薬であるオフロキサシン、ロメフロキサシン、トスフロキサシン、,フレロキサシン、スパルフロキサシン、およびレボフロキサシン0.5μg/ml濃度では、オフロキサシンを除いて、マクロファージ遊走能を有意に低下させた。濃度を5および50μg/mlに増加させると、用いたすべてのニューキノロン薬においてさらなる遊走能の有意な低下が認められた。さらに、貧食能測定の場合は、用いたすべてのニューキノロン薬において50μg/ml濃度で有意な抑制が観察されたが、0.5および5μg/ml濃度ではいずれも貧食能に有意な変化は認められなかった。次に、スーパーオキサイド産生能を検討した結果、用いたすべてのニューキノロン薬において0.5μg/ml濃度でスーパーオキサイド産生能の有意な増加が認められた。また、トスフロキサシン5および50μg/mlでは、濃度依存的な産生能の増強を示した。さらに、トスフロキサシンでは、添加後少なくとも五時間後まで有意な産生能増強が観察されたのに対し、他のニューキノロン薬添加群では、三時間後の時点で産生能増強は消失していた。ニューキノロン薬の常在血中濃度は5μg/ml以下であることから、今回検討した六種類のニューキノロン薬は、臨床適用濃度でマクロファージ機能に影響を与えることが明らかとなった。感染初期の生体防御機構はマクロファージと好中球の両者が重要な役割を演じることから、平成11年度は、ニューキノロン薬の好中球機能に対する影響について検討を行った。

歯科領域に用いられるニューキノロン薬であるオフロキサシン、ロメフロキサシン、トスフロキサシン、フレロキサシン、スパルフロキサシン、およびレボフロキサシンについて好中球各種機能に対する影響を検討した。好中球接着能に対する影響は、ロメフロキサシン、およびスパルフロキサシンでは好中球接着能を有意に増加させたが、他の4種の薬剤では接着能に有意な変化は見られなかった。貧食能に対しては、オフロキサシン、ロメフロキサシン、フレロキサシン、およびレボフロキサシンにおいて有意な増加が見られたが、トスフロキサシンおよびスパルフロキサシンでは貪食能に有意な変化は見られなかった。次に、スーパーオキサイド産生能を検討した結果、トスフロキサシンでは、産生能の有意な増加を示したが、これ以外の5種類のニューキノロン薬においてはスーパーオキサイド産生能の有意な減少が認められた。さらに、過酸化水素産生能に対しては、トスフロキサシンによる有意な増加とスパルフロキサシンによる有意な減少が観察された。上記成績により今回検討した6種類のニューキノロン薬は、マクロファージだけでなく好中球機能に対しても影響を与えることが明らかとなった。
強磁性ナノ構造における超伝導近接効果と量子輸送物性

昨年度の研究の継続としてNb/NiFe/Nbナノ構造の低温輸送物性を測定した。強磁性NiFe層を近接効果で流れる超伝導電流の観測に成功したが、その臨界電流はNiFeの磁気構造に依存しなかった。また、イオンビームスパッタ法によってNiFe/(Nb,Pt,Cu)複合膜を作製し、逆スピンホール効果の検出を試みた。試料面内に磁場を印加しつつ周波数一定のマイクロ波を試料に照射し、常磁性金属層に生じる起電力の磁場強度依存性を測定した。マイクロ波によってNiFe層が強磁性共鳴状態にあるとき、スピンポンピング効果によって常磁性金属層に界面垂直方向を向いた純スピン流が生じる。このとき常磁性層のスピン-軌道相互作用によって純スピン流は電流に変換される(逆スピンホール効果)。この電流の流れる方向は、NiFe層の磁化ベクトルの方向即ち外部磁場の方向にも垂直であるため、常磁性層に生じる起電力の外部磁場依存性を測定することにより逆スピンホール効果を選択的に検出できる。本研究ではNiFe(10nm)/Pt(7nm)複合薄膜にXバンドマイクロ波を照射することで10nVの逆スピンホール効果による起電力の検出に成功した。この信号はNbやCuとの複合膜では観測されなかったことから、Pt中の大きなスピン-軌道相互作用が逆スピンホール効果において重要であることを示している。逆スピンホール効果は金属・超伝導体中の純スピン流を検出するための現在唯一の手法であり、本成果はスピントロニクス研究の大きな推進力となると期待できる。超伝導Nb/強磁性NiFe/Nbダブルヘテロ接合においてNiFe層に磁気不均一構造を導入するために、反応性イオンエッチング法及びリフトオフ法を組み合わせたNiFe中間層のパターンニング技術の開発を行った。現在までに、厚さ10nmのSiO_2層に線幅100nmのNiFeワイアを埋め込みこれを更にNbで挟み込んだ構造の作成に成功している。本研究で新たに購入した輸送物性測定システムを用いてこの試料の極低温度における微分抵抗を測定し、Nb/NiFe/Nbに流れる超伝導電流を観測した。さらに交差アンドレーエフ過程による超伝導電流の観測を目指し、この超伝導電流の磁場依存性の精密測定を行っている。また、強磁性における超伝導近接効果の開拓においてナノスケール特有の磁気ダイナミクスの把握が重要な鍵を握るため、NiFe磁性体ワイアにおける磁気ダイナミクスの制御観測を目指して線幅50mの半円型ワイアを作成し、これに単一磁壁を閉じ込めることで磁壁共振器を構成した。この共振器は、膜面内の磁場を調節することで、磁壁の閉じ込めポテンシャルの曲率を制御できることが特徴である。この共振器を用いて単一磁壁の共鳴振動の観測に成功し、磁壁の有効質量を求めることにはじめて成功した(Nature誌に論文掲載)。また、この共鳴スペクトルの解析から、磁壁と電流の相互作用機構を明らかにし、メガヘルツ領域では共鳴効果により運動量移行機構が著しく増強されることを示した。この結果は、ナノ磁性体及び磁性体・超伝導体ナノ構造における磁気ダイチミクスの効率的な制御において極めて重要である。
日本語音声の韻律的特徴と言語的・パラ言語的情報に関する定量的研究

本研究は日本語音声の韻律的特徴の定量的分析、その構造と構成規則の解明、韻律構造と言語的・パラ言語的情報との関係の解明,日本各地の話者の韻律的特徴の分析、それらの差異の韻律規則体系の差としての把握、を目的として、以下の成果をあげた。1.段落とイントネ-ションの関係複数の文からなる発話においては意味的に密接な関係をもつ複数の文がひとまとまりとして発話される。これを『韻律段落』と名づけ、基本周波数パタ-ンと文間休止長を分析した結果、文頭のフレ-ズ成分の大きさとその直前の休止がともに大きい場合に,韻律段落境界が明瞭に知覚されることを明らかにした。2.共通語および方言音声の韻律的特徴基本周波数の統計的分布は、標準的な共通語話者は幅広い単峰性分布をなすのに対し、方言地域の話者では共通語読み・方言読みともに比較的幅の狭い分布で、話者によっては双峰性の分布を示すことを見出した。3.無型のアクセント方言の基本周波数パタ-ンの分析と解釈若干の無型アクセント方言では,共通語にはない尻上りイントネ-ションがある。熊本方言話者の音声を対象としてその基本周波数パタ-ンを分折した結果、正・負両極性のフレ-ズ成分があり、また場合によっては基本周波数パタ-ンの上昇に頭打ちの現象があることを明らかにした。4.付属語アクセントの解釈いわゆる付属語のアクセントの消法が、離散的記述レベルではなく連続的音声現象とみられることを示した。5.モ-ラと音節日本語のモ-ラが心理的実在性を持ち、かつ発話産出・知覚上の分節単位であることを示した。6.基本周波数パタ-ン特徴抽出プログラム藤崎モデルに基づく基本周波数パタ-ンの分析・特徴抽出をパソコン上で可能とするプログラムの作成に着手した。
地域住民のレジリエントな避難行動に繋げる対応行動促進システムの開発

本研究の目的は,災害発生時に地域住民自らが状況を判断・意思決定し,被害軽減の早期対応行動に繋げるための対応行動促進システムの開発である.本研究では,地域住民に対する台風災害時の危機的状況認識と対応行動開始の支援を実現するため,レジリエンス(災害発生の危機的状況に陥ったとしても適応できる能力)の4要素(過去の危機的状況の発生を知っている「学習」する能力,現在の状況を「監視」する能力,次に発生し得る状況を「予見」する能力,危機を「対処」する能力)に着目した情報システムを開発した.本研究で開発したWebシステムはインターネットで公開し,今後は,地域住民を対象に開発したシステムを活用する予定である.本研究の目的は,災害発生時に地域住民自らが状況を判断・意思決定し,被害軽減の早期対応行動に繋げるための対応行動促進システムの開発である.具体的な研究項目として,以下の4項目をあげている.研究項目1)過去の災害事例から行動開始の判断基準を整理した対応行動データベースの構築,研究項目2) Web情報の活用による災害時リアルタイム行動情報の収集,研究項目3)数時間後の状況予測から地域住民の推奨対応行動の決定,研究項目4) Web地図を活用した地域住民の対応行動を促進するシステムの開発.本研究では,地域住民に対する台風災害時の危機的状況認識と対応行動開始の支援を実現するため,レジリエンス(災害発生の危機的状況に陥ったとしても適応できる能力)の4要素(過去の危機的状況の発生を知っている「学習」する能力,現在の状況を「監視」する能力,次に発生し得る状況を「予見」する能力,危機を「対処」する能力)に着目して,研究項目1)から研究項目4)のシステムを開発する.平成28年度は,地域住民の学習能力や監視能力の支援として,研究項目1)の災害時対応行動データベースを構築と,研究項目2) Web上からリアルタイムに災害時の行動情報を収集する手法の提案に取り組んだ.その結果,平成28年度は,研究項目1)に関する対応行動データベースの構築や,研究項目2)に関する発災時の行動促進情報提供システムを開発し,当初研究計画通りに研究を遂行できた.また,関連する研究成果を国内の学会にて発表した.平成28年度の補助金は,これらの研究を遂行するためのワークステーションの購入費や,国内研究発表の旅費などで使用した.研究項目1)や研究項目2)の研究成果は,平成28年度の研究発表に基づき論文にまとめる予定である.平成28年度は,研究項目1)の災害時対応行動データベースを構築と,研究項目2) Web上からリアルタイムに災害時の行動情報を収集する手法の提案を予定していた.研究項目1)に関しては,台風発生時の行政や地域住民の行動に着目し,時系列ごとの対応行動を収集した対応行動データベースの構築した.具体的には,平成27年台風11号を対象に「どこで」,「いつ」,「誰が」,「何をしたか」という観点から過去の行動事例を整理し,時系列別の対応行動を地図上で確認可能なWebシステムを構築した.研究項目2)に関しては,地域住民が,警報や避難勧告より身近に感じられる行動のきっかけとして,マイクロブログを情報源とする発災時の行動促進情報の提供を試みた.具体的には,過去の台風災害について相関ルールに基づく被害情報を取得し,住民の居住地域における被害発生と結びつきが強い被害情報を行動促進情報として提供するシステムを開発した.各研究項目はおおむね当初研究計画通り遂行できた.また,関連する研究成果は国内の学会にて発表できた.以上の結果より,おおむね順調に進展していると評価した.本研究の目的は,災害発生時に地域住民自らが状況を判断・意思決定し,被害軽減の早期対応行動に繋げるための対応行動促進システムの開発である.本研究では,地域住民に対する台風災害時の危機的状況認識と対応行動開始の支援を実現するため,レジリエンス(災害発生の危機的状況に陥ったとしても適応できる能力)の4要素(過去の危機的状況の発生を知っている「学習」する能力,現在の状況を「監視」する能力,次に発生し得る状況を「予見」する能力,危機を「対処」する能力)に着目して,以下に示す研究項目1)から研究項目4)のシステムの開発に取り組んだ.平成28年度は,地域住民の「学習」能力や「監視」能力の支援として,研究項目1)の災害時対応行動データベースの構築と,研究項目2) Web上からリアルタイムに災害時の行動情報を収集する手法を提案した.平成29年度は,地域住民の「予測」能力や「対処」能力の支援として,研究項目3)数時間後の状況予測から地域住民の推奨対応行動の決定や,研究項目4) Web地図を活用した地域住民の対応行動を促進するシステムの開発に取り組んだ.本研究に関連する研究成果は,国内査読付き論文1件,国際会議発表1件,国内学会発件9件として発表した.本研究の主な成果は,レジリエンス・エンジニアリングで示される「学習」「監視」「予見」「対処」の4要素を具体化するための情報システムを提示した点である.本研究で開発したWebシステムはインターネットで公開し,今後は,地域住民を対象に開発したシステムを活用する予定である.本研究の目的は,災害発生時に地域住民自らが状況を判断・意思決定し,被害軽減の早期対応行動に繋げるための対応行動促進システムの開発である.

本研究では,地域住民に対する台風災害時の危機的状況認識と対応行動開始の支援を実現するため,レジリエンス(災害発生の危機的状況に陥ったとしても適応できる能力)の4要素(過去の危機的状況の発生を知っている「学習」する能力,現在の状況を「監視」する能力,次に発生し得る状況を「予見」する能力,危機を「対処」する能力)に着目した情報システムを開発した.本研究で開発したWebシステムはインターネットで公開し,今後は,地域住民を対象に開発したシステムを活用する予定である.本研究は2年間の予定であり,平成29年度が研究最終年度である.平成29年度は,地域住民の予測能力や対処能力の支援として,研究項目3)数時間後の状況予測から地域住民の推奨対応行動の決定や,研究項目4) Web地図を活用した地域住民の対応行動を促進するシステムの開発に取り組む.具体的には,地域住民の対応行動促進の支援として,シミュレーションにより数時間後の状況を予測し,現在位置から最適な推奨行動を決定する手法を開発する.最終的には,研究項目1)から研究項目3)の情報をWeb地図上に集約・可視化する対応行動促進システムを開発し,地域住民が活用できるようにインターネット上で公開する.また,研究項目1)や研究項目2)の研究成果は,平成28年度の研究発表に基づき論文としてまとめて査読付き論文誌に投稿する予定である.ソフトコンピューティングの工学的応用当該年度予算の物品費で購入したワークステーションが,当初予定額より約12千円高額となった.これに関連して,旅費(高松ー東京)に不足分が生じる可能性があったため別予算で計上した.このため次年度使用額が生じた.次年度生じた使用額は約47千円であり,旅費などの変動する可能性のある経費で使用する予定である.次年度の支出計画に大きな変更はない.
軍民共用空港周辺での航空機騒音のステップ変化に関する社会調査とノイズマップの作成

発展途上国での航空輸送インフラストラクチャの積極的な開発は、騒音問題を含む空港周辺地域の環境に大きな影響を与えている。2009年にベトナムのハノイノイバイ国際空港(HNBIA)周辺において航空機騒音の住民反応を調査した。この時点での運航状態は安定的であったが,その後,2014年12月に新ターミナルビルが竣工したことにより、航空機の運用回数が増加した。竣工の直前に1回,さらに竣工後に2回、騒音レベルの段階的変化(step-change)による影響を調査した。その結果、段階的変化の直後に過剰な反応(excess response)が見られた。この過剰な反応は時間経過により減少するのか、あるいはその後も続くのかは不明である。そこで,段階的変化の約3年及び4年後にあたる2017年と2018年に追跡調査を実施した。2017年の調査ではHNBIA周辺の航空機騒音の健康影響を評価するために、自己申告に基づくbody mass index(BMI)および血圧などの住民の健康状態のデータを収集した。さらに、2018年の調査では血圧計で血圧測定を行った。また,生活条件や周囲の環境に関する質問の代わりに、BMI、血圧、心拍数など、現在の健康状態に関する質問を行った。2017年以前の調査では調査地区内で選定した住宅の屋根に測定機器を設置し、騒音レベルを7日間連続で測定した。また,予測計算でノイズマップを作成した。ノイズマップの作成に必要な運行状況のデータを実測で収取した。この研究結果では段階的な変化による過剰な応答は時間の経過とともに減少するように見えるが、同じ騒音レベルでは依然として2014年の竣工前と比べても反応が高いままである。夜間の運行便数の増加は睡眠の質に悪影響を及ぼす。ベトナムにおいて、夜間運航を制限し、航空機騒音を規制することで空港周辺地域の生活環境を保護することを考慮すべきである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ステップ変更が発生してから2年11ヶ月後2017年11月にハノイ・ノイバイ国際空港(HNBIA)での調査を実施した。面接方法でHNBIA周辺の13地域から約623件の回答が得られました。騒音暴露レベルは、野外測定および騒音マップモデルを用いて得られた。生活習慣や騒音、活動障害などの主な調査項目に加えて、Body Mass Indexや血圧などの住民の健康状態に関するデータを自己申告方でデータを取集した。HNBIAで運行されている便数に関する、七日間の騒音測定データから一日平均に422の騒音エベントが識別された。2017年11月のHNBIAの飛行実績データは、2015年9月の調査よりも1.4倍向上し、空港容量が変更される前の2014年9月の1.7倍に増加した。現地測定期間中の軍用機の運転頻度は、民間航空機に比べて非常に少なかった。夜間便が合計飛行数の18%を占めていたことは注目に値する。2014年9月の「前」調査と2015年9月の最新の「後」調査では、夜間便がそれぞれ2.5倍と1.9倍に大幅に増加しました。夜間の飛行操作の増加は、睡眠の質と空港近くに住む住民の健康への悪影響を示した。騒音のため不眠症に非常に悩まされている割合の変化は、各地域により大きく異なることが見られた。それにもかかわらず、この研究で確立された曝露-反応関係は、以前の調査で確立された関係よりもEU Position Paperに提案される関係と平行しているが、かなり高い位置にあることが判明した。言い換えれば、ステップ変化による過剰応答は時間の経過とともに低下するように見えるが、同じ騒音レベルでは定常状態よりもステップ変更状況の方が高いままである。Excess-responseという現象が見えると結論できた。騒音予測に関する、三角測量法により位置(緯度・経度・高度)騒音源(Noise Power Distance)データをまだ分析続き、HNBIAのノイズマップを計算することを進む。観察点で仰角を測定し、飛行機の高度を確定して、傾斜距離(Slant-distance)を計算する。経路の下に騒音測定の結果と合わせてNPDデータを構成する。同時に、得られた飛行高度データを用いて飛行経路推定システムの精度検証を実施している。第一調査結果から、Step-change後のexcess responseが長期的にどのように変化するかを明らかにした。騒音測定結果から得られた暴露反応関係との違いについても検討し、ノイズマップ活用の有意性を明らかにする。

2017年の調査ではHNBIA周辺の航空機騒音の健康影響を評価するために、自己申告に基づくbody mass index(BMI)および血圧などの住民の健康状態のデータを収集した。さらに、2018年の調査では血圧計で血圧測定を行った。また,生活条件や周囲の環境に関する質問の代わりに、BMI、血圧、心拍数など、現在の健康状態に関する質問を行った。2017年以前の調査では調査地区内で選定した住宅の屋根に測定機器を設置し、騒音レベルを7日間連続で測定した。また,予測計算でノイズマップを作成した。ノイズマップの作成に必要な運行状況のデータを実測で収取した。この研究結果では段階的な変化による過剰な応答は時間の経過とともに減少するように見えるが、同じ騒音レベルでは依然として2014年の竣工前と比べても反応が高いままである。夜間の運行便数の増加は睡眠の質に悪影響を及ぼす。ベトナムにおいて、夜間運航を制限し、航空機騒音を規制することで空港周辺地域の生活環境を保護することを考慮すべきである。最終期:対象年を定めずに、旅客1億人、貨物500万トンを扱う能力を持つ施設を整備するステージ。滑走路はクロースパラレル滑走路が2組、オープンパラレルに配置され、40万m2の旅客ターミナルビルは4棟建設され計画。騒音予測に関する、Gradeの高い研究成果を出すためには精度の高い航空機騒音暴露予測を行う必要がある。予測モデルとしてはINMなどがあるが、予測精度を上げるためには詳細な航空機データを提供してもらう必要がある。そのための体制構築が不可欠である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
環状ヌクレオチドによる細胞機能制御機構

心筋および平滑筋細胞における環状AMPを介する収縮機能調節は、細胞内Ca動員機構および収縮蛋白質Ca感受性修飾によって達成される。心筋細胞において、環状AMP蓄積は形質膜CaチャンネルおよびSRホスホランバンの燐酸化によりCa動員機構を修飾する。ホスホランバンの化学構造が決定され、その燐酸化による構造変化と機能との関連性が推定された(多田)。また燐酸化・脱燐酸化とCaチャンネル機能調節のキネティクスの関連性が分析された(大地)。ムスカリン様受容体刺激による環状AMP産生抑制が、環状AMPによる収縮機能調節に、どのように反映されるかは現在のところまだ解決されていない。発光蛋白質エクオリンを微小注入した心室筋を用いて、【○!1】環状AMPを介するムスカリン作用には著しい種差が存在すること、【○!2】ウサギ乳頭筋ではムスカリン受容体刺激によりCa感受性は修飾されにくいこと、る【○!3】フェレット乳頭筋においてはムスカリン受容体刺激はCa感受性増強を引き起こすこと、【○!4】フェレットおよびイヌ心室筋においてCa感受性減少作用はムスカリン受容体刺激により拮抗されにくいことが示された(遠藤・栗原)。また、β_1-受容体部分刺激薬であるデノパミンは非選択性全刺激薬であるイソプロテレノールよりも少ない環状AMP蓄積で同程度の収縮張力増強を引き起こすことが示され、さらにそのベル型濃度反応曲線がシミュレーションにより分析された(平)。平滑筋細胞においては、環状AMP蓄積をおこすホルスコリンも環状GMP蓄積をおこすソディウム・ニトロプシッドも同様に低濃度では主としてCa動員抑制により、また高濃度ではCa感受性減少により血管平滑筋弛緩反応を惹起することを示唆するデータが得られた(唐木)。消化管平滑筋においては、VIPによる弛緩に際して、環状AMPの堺が環状GMP蓄積に先行することが示された(大賀)。
散逸型環境問題の経済分析

PCB(ポリ塩化ビフェニル)やアスベストなど、数十年前に製品に使用されて販売されたものの、後にその有害性から使用が禁止された化学物質の引き起こす環境汚染が顕在化しつつある。本研究は、製品として市場に出回ってから有害性が認識されたために、潜在的な汚染源として社会に分散して存在し、適切な保管や回収や処理を促す必要性が後発的に起きるタイプの環境汚染を「散逸型環境問題」として捉え、これに対する政策のあり方を経済学的な視点から分析した。PCB(ポリ塩化ビフェニル)やアスベストなど,数十年前に製品に使用されて販売されたものの,後にその有害性から使用が禁止された化学物質の引き起こす環境汚染が顕在化しつつある。本研究の目的は,製品として市場に出回ってから有害性が認識されたために,潜在的な汚染源として社会に分散して存在し,適切な保管や回収や処理を促す必要性が後発的に起きるタイプの環境汚染を「散逸型環境問題」として捉え,これに対する政策のあり方を経済学的な視点から分析することにある。寿命の短い製品は,生産・消費・廃棄という製品ライフサイクルカミ素早く回転する。したがって環境中への汚染物質排出を抑制するにあたって,生産段階での対応をとることが可能である。一方で製造機器や建築物など寿命の長い製品については,生産段階を既に過ぎてしまった後に有害性が認識され,非常に長い消費(つまり使用)段階において後発的な対応をせざるをえない場合がある。本年度は,こうした「散逸型環境問題」に関して,汚染を引き起こす可能性を秘めた製品を効率的に発見するにはどのような方法がありうるか,という視点かち研究を進めた。低濃度PCB汚染機器のデータを収集した上で,機器の汚染度がどのような属性に回帰できるかを検討し,どのような計量経済学的なアプローチが適切かを検討した。特に製品の数が膨大にあると,すべての製品について費用の高い方法での検査をおこなっていては莫大な費用がかかってしまう。汚染度を高める属性を特定化することによって,効率的に汚染源を発見し,すみやかな対策につなげる必要があることが分かった。PCB(ホリ塩化ビフェニル)やアスベストなど,数十年前に製品に使用されて販売されたものの,後にその有害性から使用が禁止された化学物質の引き起こす環境汚染が顕在化しつつある。寿命の短い製品は,生産・消費・廃棄という製品ライフサイクルが素早く回転する。本年度は昨年度に引き続き,こうした「散逸型環境問題」に関して,汚染を引き起こす可能性を秘めた製品を効率的に発見するにはどのような方法がありうるか,という視点から研究を進めた。低濃度PCB汚染機器のデータを再度整理し,機器の汚染度がどのような属性に回帰できるかを検討し,サンプリングの偏りを考慮に入れた計量経済学的なアプローチの適用について考察した。本研究のような方法論を用いて汚染度を高める属性を特定化することで,効率的に汚染源を発見し,すみやかな対策につなげる必要がある。本研究の目的は、製品として市場に出回ってから有害性が認識されたために、潜在的な汚染源として社会に分散して存在し、適切な保管や回収や処理を促す必要性が後発的に起きるタイプの環境汚染を「散逸型環境問題」として捉え、これに対する政策のあり方を経済学的な視点から分析することにある。寿命の短い製品は、生産・消費・廃棄という製品ライフサイクルが素早く回転する。したがって環境中への汚染物質排出を抑制するにあたって、生産段階での対応をとることが可能である。一方で製品機器や建築物など寿命の長い製品については、生産段階を既に過ぎてしまった後に有害性が認識され、非常に長い消費(つまり使用)段階において後発的な対応をせざるをえない場合がある。本年度は昨年度に引き続き、こうした「散逸型環境問題」に関して、汚染を引き起こす可能性を秘めた製品を効率的に発見するにはどのような方法がありうるか、という視点から研究を進めた。

低濃度PCB汚染機器のデータを用いて、機器の汚染度がどのような属性に回帰できるかを検討し、サンプリングの偏りを考慮に入れた計量経済学的なアプローチの適用について考察した。本研究のような方法論を用いて汚染度を高める属性を特定化した上で、効率的に汚染源を発見し、すみやかな対策につなげる必要がある。また、処理費用の負担スキームについても考察をおこなった。
高等植物細胞の多分化能獲得と分化能限定化の分子機構

本研究では、ヒャクニチソウ葉肉細胞から管状要素への分化に伴う多分化能獲得過程と分化能限定化過程を解析するために様々な分子マーカーを単離した。これらの遺伝子の発現の解析から、維管束分化に関連して、次のようなモデルを提唱したい。植物体内では、頂端分裂組織から前形成層がつくられ、その内の一部が未成熟な木部細胞となり、さらに、その一部の細胞が管状要素へと分化することで、一次木部の管状要素が形成されると考えられる。一方、in vitroにおいては、まず、葉肉細胞は、傷害により活性化細胞に変化する。この細胞は、植物ホルモンであるオーキシンとサイトカイニンによりさらに脱分化状態へと移行し、分裂組織のような多分化能をもつ細胞に変わる。この過程が分化の前期に起こる。そして、分化中期において、多分化能をもつ細胞が、前形成層様細胞、未成熟な木部様細胞、さらに管状要素の前駆細胞へと分化してゆく。この過程で、脱分化することによって獲得した多分化能が、木部・師部のいずれにも分化できる能力→木部のいずれの細胞にも分化できる能力→管状要素(通管)のみに分化する能力へと次第に制限される。そして、管状要素前駆細胞から管状要素が分化する過程で、分化の最終決定が起こる。この最後の分化の決定には、内生のブラシノステロイドが関与しており、分化の決定後、管状要素分化に特異的な事象、たとえば二次細胞壁合成、自己分解等に関連する遺伝子の特異的な発現が起きることになる。最後の分化決定後の遺伝子発現は、細胞死に関する遺伝子と二次細胞壁形跡に関与すると考えられるペルオキシダーゼ遺伝子では、ほぼ同じパターンで発現しており、遺伝子の協調した発現制御が存在することが示唆された。1.初期:分化初期に発現する遺伝子の単離を行い、脱分化に対する役割を明らかにする分化初期に発現する12種の遺伝子(cDNAクローン)の発現パターンについての詳細な解析を行い、これらの遺伝子のすべてが、培養初期にホルモン非依存的に発現が誘導され、分化中期以降にホルモンによる精密な制御を受けることが明らかになった。2.中期:分化中期に特異的に発現する遺伝子TED2-4をマーカーとして、分化能制限過程を明らかにする。TED2抗体を用いた詳細な解析により、TED2タンパク質が管状要素と師部繊維細胞に特異的に存在することを明らかにした。mRNAの発現に比べ、かなり遅れてタンパク質が出現することから、TED2タンパク質の翻訳レベルでの調節が存在することが示唆された。購入した遺伝子導入装置を用いて、分化を誘導した細胞へのプロモーター-GUS融合遺伝子の直接導入が可能になった。3)後期:分化後期の遺伝子マーカーを用いて、分化決定の分子機構を明らかにするヒャクニチソウの分化に伴い発現するnucleaseの単離を試み、これに成功した。まず、比較的長い部分アミノ酸配列が知られている、オオムギnucleaseのcDNAの単離を試み、これに成功した。さらに、ここで得られた塩基配列と既知のnucleaseの配列、さらにヒャクニチソウnucleaseのN末の部分アミノ酸配列を比較し、PCRによりヒャクニチソウnuclease cDNAを単離した。1.分化中期の解析:TED3アンチセンスDNAをヒャクニチソウの葉に導入し、そこから形質転換根を誘導した。このうち、内生のTED3mRNAの発現が抑制されているクローンでは、すべて、道管細胞をはじめとする細胞の伸長が抑制され、根全体の成長が著しく抑えられていた。このことから、TED3タンパク質は道管細胞を伸びやすくする性質を持つタンパク質であると予想された。昨年単離した7種のMyb相同遺伝子のcDNA断片をもとにそれぞれに相当する遺伝子の分化過程での発現パターンの解析を行った。その結果、5種類の遺伝子は形態変化と関連して発現が上昇することが示唆された。

このうち、分化に関連すると考えられるクローンZemyb4の全長のcDNAを単離した。2.分化後期の解析:昨年度単離した部分DNasecDNAをもとに、オオムギとヒャクニチソウの全長のDNasecDNAを単離した。これらのアミノ酸配列のホモロジー検索から、これらのcDNAがいずれもS1タイプのヌクレアーゼをコードしていることが明らかになった。これらのmRNAは細胞死過程で特異的に発現していることが分かり、S1タイプのヌクレアーゼが植物細胞の自己分解過程で共通して働いていることが示された。3.分化中期から後期への移行:管状要素分化過程で発現する様々な遺伝子に対するウニコナゾールの作用を調べた。その結果、ウニコナゾールは分化過程前期・中期で発現する遺伝子にはほとんど影響を与えず、リグニン合成や自己分解などの分化後期特異的遺伝子の発現を阻害した。ウニコナゾールによる分化後期遺伝子の発現阻害はブラシノライドを投与することにより回復した。したがって、内生ブラシノステロイドが、分化後期の遺伝子の発現誘導を通して分化の後期への移行に深く関与していることが明らかになった。