hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単結晶内精密有機合成

細孔性ネットワーク錯体は結晶であるにもかかわらず、その細孔内は分子が移動性や反応性を有する擬溶液的環境であるという特長を有するため、細孔性ネットワーク錯体内での反応が近年大きな注目を集めている。しかしながら、最先端の研究ですら"溶液系と同様の反応が結晶内でも進行した"という程度であるのが現状である。本研究では、細孔性ネットワーク錯体内の錯体細孔空間を、溶液化学では達成困難な高度に制御された反応場として展開することを目指す。今年度は前年度に引き続き、パラジウム活性中心を介した炭素-ハロゲン結合生成反応におけるパラジウム活性中心の構造変化に着目した。本反応は、通常のPd(II)/Pd(0)による機構のみならず、Pd(IV)/Pd(II)による機構も提唱されており、機構的観点から特に注目を集めている反応系である。前年度までに、この反応を細孔性結晶内で行い、反応過程を単結晶X線構造解析することで、反応時にPd(II)鍵中間体が生成していることを直接観測することに成功している。そこで今年度は、このPd(II)鍵中間体から最終生成物に至る過程の直接観測を行い、結晶内でPd(II)/Pd(0)の還元的脱離過程によって反応が進行する過程を直接観測することに成功した。以上、本研究によって、細孔性ネットワーク錯体内の錯体細孔空間が、反応機構に対して、溶液化学では得ることの出来ない直接的な知見が得られる反応場として利用できることを示すことができた。(抄録なし)細孔性ネットワーク錯体は結晶であるにもかかわらず、その細孔内は、分子が移動性や反応性を有する擬溶液的環境であるという特長を有する。このことから、細孔性ネットワーク錯体内での反応が近年非常に大きな注目を集めているものの、最先端の研究ですら"溶液系と同様の反応が結晶内でも進行した"という程度であるのが現状である。本研究では、細孔性ネットワーク錯体の分子認識能を用いて基質の配向や反応性を錯体内で精密に制御すること、反応過程を単結晶X線構造によって直接観測することにより、錯体細孔空間をこれまでにない高度に制御された反応場として展開することを目指す。その第一歩として、二つの反応基質の配向が反応性や選択性に大きな影響を与えるDiels-Alder反応を細孔性ネットワーク錯体結晶内で行った。ヨウ化亜鉛と3座トリアジン配位子から形成される細孔性ネットワーク錯体に、ジエンおよびジエノフィルを順次包接した。その結果、錯体の分子認識能により、両者の配向が精密に制御され、Diels-Alder反応に適した位置に1:1包接されることを見出した。この包接錯体を加熱することでDiels-Alder反応を行い、その過程を単結晶X線構造解析により精密に追跡することに成功した。得られた生成物は、基質が反応前にとっていた配向から予測される通りのDiels-Alder反応生成物であった。興味深いことに、錯体内反応では、溶液反応と比較して劇的な反応性の向上やジアステレオ選択性の反転が観測されることが分かった。これらの実験事実は、得られた単結晶X線構造から合理的に説明することができ、反応機構にまでも迫れることを示した。以上の成果から、細孔性ネットワーク錯体を反応場として用いることで、溶液では実現困難な基質の配向制御、X線直接観測、立体選択的反応が可能であることが実証された。細孔性ネットワーク錯体は結晶であるにもかかわらず、その細孔内は分子が移動性や反応性を有する擬溶液的環境であるという特長を有するため、細孔性ネットワーク錯体内での反応が近年非常に大きな注目を集めている。本研究では、細孔性ネットワーク錯体の分子認識能に着目し、基質の配向や反応性を錯体内で精由に制御すること、さらにはX線構造解析により反応過程を直接観測することにより、錯体細孔空間を高度に制御された反応場として展開することを目指す。,昨年度は、パラジウム錯体の構造変化に着目した。パラジウムは今日有機合成においてなくてはならない要素となっており、数多くの反応が日々報告されている。しかしながら多くの報告例では、非常に重要な中間体にも関わらず、PdLnといったような省略形で表記されることが非常に多いことに驚かされる。今回、細孔性ネットワーク錯体結晶内にパラジウム錯体を内包し、生きたパラジウム錯体の重要な中間体の構造を観測しつつ、反応とX線構造解析を同時に行うことを考えた。まず、パラジウム錯体の存在下、ヨウ化亜鉛とトリス(4-ピリジル)トリアジンとの錯形成により、パラジウム錯体を内包した細孔性結晶を収率3弗で得た。この細孔性結晶をN-プロモスクシンイミド(NBS)のアセトニトリル溶液に浸すことで酸化的芳香族ブロモ化反応を行い、単結晶X線構造解析によって反応を追跡した。その結果、反応過程における2つの中間体の構造を明らかにすることに成功した。そのうちの1つは、還元的脱離の前駆体として非常に重要な中間体であるものの、通常タイマー側に平衡が片寄っており、溶液中では構造を明らかにすることが困難な中間体であった。今回、そのような中間体に関しても、結晶内という精密な反応場によりそのX線構造を明らかにすることが出来た。

細孔性ネットワーク錯体は結晶であるにもかかわらず、その細孔内は分子が移動性や反応性を有する擬溶液的環境であるという特長を有するため、細孔性ネットワーク錯体内での反応が近年大きな注目を集めている。しかしながら、最先端の研究ですら"溶液系と同様の反応が結晶内でも進行した"という程度であるのが現状である。本研究では、細孔性ネットワーク錯体内の錯体細孔空間を、溶液化学では達成困難な高度に制御された反応場として展開することを目指す。今年度は前年度に引き続き、パラジウム活性中心を介した炭素-ハロゲン結合生成反応におけるパラジウム活性中心の構造変化に着目した。本反応は、通常のPd(II)/Pd(0)による機構のみならず、Pd(IV)/Pd(II)による機構も提唱されており、機構的観点から特に注目を集めている反応系である。前年度までに、この反応を細孔性結晶内で行い、反応過程を単結晶X線構造解析することで、反応時にPd(II)鍵中間体が生成していることを直接観測することに成功している。そこで今年度は、このPd(II)鍵中間体から最終生成物に至る過程の直接観測を行い、結晶内でPd(II)/Pd(0)の還元的脱離過程によって反応が進行する過程を直接観測することに成功した。以上、本研究によって、細孔性ネットワーク錯体内の錯体細孔空間が、反応機構に対して、溶液化学では得ることの出来ない直接的な知見が得られる反応場として利用できることを示すことができた。これまでの研究によって、「9.研究実績の概要」で述べた研究目的の概念の実証は達成できたと言え、順調に研究が進展しているといえる。より一般性を示すために、数多くの反応へ適用するということが、これからの課題であると考えている。これまでの研究によって、「9.研究実績の概要」で述べた研究目的はほぼ達成でき、結晶という制御された場により溶液では捉えることの困難な化学種のX線構造も明らかにすることができた。細孔性ネットワーク錯体の細孔内を高度に制御された反応場として一般的に用いることが出来ることを示すために、数多くの反応へ適用するということが第一の課題である。細孔表面に望みの官能基、すなわち基質と相互作用できる部位を導入する手法は既に確立されており、今後多くの反応系に適用していくにあたり大きな障害はないと考えられる。またさらなる発展として、不安定中間体を経由する反応に取り組む。そのような反応の一例として、オゾン分解に焦点をあて、世界初の一次オゾニドおよびクリーゲー中間体のX線構造解析を目指す。これまでに培った配向および反応性制御の手法を応用し、適当な置換基を有するオレフィンと細孔との相互作用を設計することで、これらの不安定中間体を長寿命化する.これまでの研究によって、細孔性結晶内にパラジウム錯体を内包することに成功したことから、この結晶をカップリング反応触媒、C-H結合活性化反応など実用的な反応へと応用、展開する。既にパラジウム錯体を如何に結晶内に内包するjかという最も大きな障害はクリアしていることから、多くの反応系に適用して行くにあたり問題点はないと考えている。(抄録なし)
半導体光デバイスを用いた周波数変換の研究

「半導体光デバイスを用いた周波数変換の研究」のうち、平成30年度に実施を予定した項目は、(1)周波数変換の実証、(2)バックアップの提案、(3)パッケージ・アイソレータの検討である。半導体光変調器内蔵レーザ(EML)や半導体光増幅器(SOA)の手配や特性把握を進めた。いずれの市販光デバイスも周波数変換を前提に設計・製造されていないため、注意深く適用可能性を見極める必要があり、これらの光デバイスに対して周波数特性(動特性)や静特性の測定・把握に努めた。EMLについては、Ku帯までの周波数において一定の効率による周波数変換への適用可能性を実験的に確認した。実験的評価と並行して実験実証システムの構築もおおむね順調に進捗した。我われの提案ではモジュール内にもシステム内にもアイソレータが配置できないため、構成システム内で戻り光による発振不安定・強度雑音(RIN)増加が懸念されたが、実験において発振不安定も有意なRIN増加も観測されなかった。アイソレータ・フリーのモジュールによる実験実証が可能であることを実験的に確認した。実験実証は一部未達であるが、項目(1)と(3)の大半を終えた。不調に備えた(2)バックアップの提案として、フォトダイオード(PD)を用いて光による高周波(RF)入力と電気による局部発振(LO)から中間周波(IF)を得る構成を提案した。等価回路を提案し、バックアップ構成の実現可能性を数値計算により示した。回路パラメータの調節により変換効率が変化すること、すなわち最適化が可能であることが分かった。周波数特性については、PIN-PDではKu帯のような高周波における特性は十分でなく、アバランシェPD(APD)を採用する必要があることが分かった。計画の多くが予定通り進捗している、計画以上と以下の両方があり、平均として+/-100%の達成度であると判断する。「(1)周波数変換の実証」のうち、実験実証(デモンストレーション)にやや遅れがある。遅れの原因は大学院生従事者の配置ミスである。最終年度には大学院生従事者の増員を行っており、また致命的な問題を抱えているわけではないことから、最終年度内の完了は可能であると判断する。「(2)バックアップの提案」については、提案のみでなく数値計算による確認を終えている。最終年度では効率的に大学院生を配置し、遅延なく未達なく本研究が完了するようにする。納期が長い物品の手配は完了している。進捗管理をしっかりと行うことで研究の遅れは挽回し、期待以上の進展部分(バックアップの提案)はさらに加速し、かつ内容を膨らませ、来年度以降の科研費などの競争的研究資金の申請につなげる。研究室内の教員とできるだけ多くの大学院生にこの研究に従事させることで、研究だけでなく教育にも資するようにする。具体的には、実験を通して大学院生にICT技術の理論と実験を修得させる。初年度(29)当初計画は、シミュレーションを中心とする原理確認とH30年度実施の実験のためのデータ取得・パラメータ抽出であった。

高周波(RF)周波数変換のキーデバイスとして電界吸収型半導体光変調器(EML)を前提として、電気入力と光入力の2波のRF成分に対して出力された副搬送波多重(SCM)光のスペクトルには入力の2波に加えて、和差周波数の2波も生成されることをMatlabなどによるシミュレーションで明らかにした。すなわち、周波数変換はシミュレーションによって証明された。また、周波数特性についての検討を行った。適用可能な周波数は、容量による制限としての長さ、及びインダクタンスによる制限としてボンディングワイヤの長さに依存することが分かった。すなわち、光変調の深さが十分である限りにおいて半導体光変調器もボンディングワイヤも短いほどよい。実験実証の準備として、現在の10Gb/sメトロネットワーク用1.55μm帯EMLの半導体光変調器およびDFB-LDの電気的及び光学的な直流特性のデータ取得を行った。交流特性については、ネットワークアナライザと光受信器を用いて13GHzまで測定を行った。半導体光変調器は13GHzまでほぼ平坦な周波数特性で使用可能であり、DFB-LDは整合を行えば数GHzまでの変調が可能であった。上記のシミュレーションに供するためのフィッティングを行った結果、多項式近似であれば6次程度の場合に最も精度が良いことが分かった。実験準備として、光波長計、光スペクトラムアナライザ、光パワー計などの測定系整備を行った。計画の多くが予定とおり進捗している。予定よりやや遅れている項目は、提案構成で生じる戻り光の影響の検討である。遅れの理由は、予定どおりに進捗した他の内容が予想よりも多くの稼働を必要としたことである。多めの大学院生をこのテーマに従事させ、H30年度内実現を目指す。一方、H30年度に予定している「異なる構成の提案(バックアップ技術)」については、H29年度中にすでに50%程度を実現している。H30年度はさらに加速する。以上のように、全体として進捗の程度は+ー100%を実現していると判断する。進捗管理をしっかりと行うことで研究の遅れは挽回し、期待以上の進展部分(バックアップの提案)はさらに加速し、かつ内容を膨らませ、来年度以降の科研費などの競争的研究資金の申請につなげる。研究室内の教員とできるだけ多くの大学院生にこの研究に従事させることで、研究だけでなく教育にも資するようにする。具体的には、実験を通して大学院生にICT技術の理論と実験を修得させる。進捗の遅れ項目は確実に挽回し、進み項目である「異なる構成の提案(バックアップ技術)」は提案のみならず、さらに発展的にアイデア創出し、シミュレーションや実験へと展開する。できるだけ多くの大学院生を本研究テーマへ従事させ、研究分担者には研究の質向上を図らせ、学生指導を充実させる。
SIRT1による糖質嗜好性制御の脳内メカニズムの解明

肥満症治療に食事療法と運動療法は欠かせないが、患者のアドヒアランスが低いことが課題である。食餌療法を必要とする患者のアドヒアランスを下げる要因の一つが糖質である。糖質は、高嗜好性かつ行動強化力が高く、肥満症患者の多くの特徴であるエネルギーの過剰摂取や間食の習慣化などの食行動の乱れを引き起こす。そこで、糖質嗜好性メカニズムの解明をとおし、患者が遵守できる食事療法の開発につなげることを目指す。本研究では、未解明な課題として残る糖質嗜好性制御の根底にある脳内のメカニズムの解明を行う。
クロマチン構造変化の可視化によるニューロン分化遺伝子群制御機構の解明

ニューロンは、神経突起やシナプスなどの特徴的な形質を持ち、分化に伴って多くのニューロン特異的な遺伝子群を発現することでその機能を発揮している。ニューロンは神経幹細胞から、主に発生期に産生されるため、神経幹細胞でのニューロン分化能が適切に制御される必要がある。本研究では、神経幹細胞におけるニューロン分化能がどのように制御され、それがニューロン分化過程での適切な機能発現にどのように重要か、クロマチン構造に着目して研究を進めた。神経幹細胞におけるニューロン分化能は、ニューロン分化関連遺伝子の転写状態によって規定されるが、これまでの研究でポリコーム群タンパク質(PcG)がニューロン分化関連遺伝子を抑制していることが明らかになっていた。このPcGに着目したところ、ニューロン分化期においてはPcGがヒストンユビキチン化という修飾によって「一過的に(可逆的に)」ニューロン関連遺伝子を抑制しているために、誘導シグナルに応答してPcGが外れ、ニューロン関連遺伝子が活性化しニューロンが産生されることがわかった。一方グリア分化期ではPcGはヒストンユビキチン化ではなく染色体の凝集により「がっちりと」ニューロン関連遺伝子を抑制しているために、ニューロン誘導シグナルに応答してPcGがニューロン関連遺伝子から外れることはもはやなく、神経幹細胞はニューロンを作れなくなっていることが明らかとなった。すなわち、PcGの機能の使い分けこそが神経幹細胞のニューロン分化能の制御に重要である、という新しい仮説を提唱した(Tsuboi, Kishi et al., Dev. Cell, 2018)。また、本研究に関連して、神経発生におけるクロマチン構造とその意義について、最近の進展を英文総説にまとめた(Kisehi and Gotoh, Front. Neurosci., 2018)。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。クロマチン動構造公募班において、ニューロン分化過程におけるクロマチン構造変化とその意義を明らかにすることを目指し、以下のような結果が得られた。2,大脳新皮質発生におけるヒストンH1bの役割:ヒストンH1b抗体を用いて大脳新皮質を染色したところ、限られたニューロンサブタイプでのみで発現が観察され、大脳新皮質ニューロンにおいてヒストンH1bが何らかの役割を果たしていることが示唆された。そこで、H1bのノックアウトマウスを作製し、現在、H1bのニューロンにおける役割をin vitro、in vivo両方で解析しているところである。3,クロモセンター形成におけるmajor satellite領域の役割:以前ニューロン文化過程においてMajor satellite領域からの転写が変化することを明らかにしていたため、その役割を明らかにすべくmajor satellite領域から強制的に転写を誘導するdCas9-VP160を用いた系を確立した。この手法と観察された表現型について、現在論文投稿準備中である。以下のように、当初計画していた内容による結果に加えて、当初予期しなかった新しい結果が得られた。まず、研究実績の概要1に記したように当初予定していたDNase-seqを行い、そこからニューロン分化過程でのダイナミックなクロマチン構造変化を明らかにした。これにより、遺伝子発現変化に相関したクロマチン構造変化に加え、遺伝子発現の準備状態のための構造変化も明らかにすることができた。H1に関しては、当初H1bのリン酸化修飾に注目していたが、予想に反してH1bそのものの発現量がニューロンの種類ごとに異なることがわかった。H1サブタイプが特定の細胞で機能しているという報告は極めて少なく興味深いと考えている。Major satelliteに関しては、ニューロン分化過程での機能を調べるために過剰発現のシステムを構築したが、その過剰発現の確認の過程で線維芽細胞のクロマチン構造に異常が出ていることがわかった。Major satelliteからの転写がクロマチン構造に影響を与えるという結果は非常に興味深く、クロマチン構造の基本的骨格の構築にMajor satelliteが役割を果たすという新しい結果を示唆していると考えている。

また、本研究に関連して、神経発生におけるクロマチン構造とその意義について、最近の進展を英文総説にまとめた(Kisehi and Gotoh, Front. Neurosci., 2018)。いずれのプロジェクトに関しても、論文発表を目指して以下のことを行う予定である。DNase-seqの結果に関しては、データ解析を行いつつ、さらに高解像度でクロマチン構造を明らかにすべくsingle cell ATAC-seqやsingle cell RNA-seqを実施している。こちらの解析も進める。H1bについては、H1bの発現量の差がニューロン機能にどう関わるかを、ノックアウトマウスの解析や過剰発現を行うことで明らかにする。Major satelliteに関しては、線維芽細胞での変化を論文にまとめつつ、ニューロン分化での機能解析を行う。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
双子葉植物の葉における形態形成制御機構の分子遺伝学的解析

植物の側性器官である葉の形態形成には多くの遺伝子が関与しているが、その分子機構の詳細は不明な点が多い。そこで葉の形態形成に関わる新規遺伝子を単離するため、葉の形態に多面的影響を与えるasymmetric leaves2 (as2)変異体の表現型を亢進または抑制する変異体の単離と分子遺伝学的解析を行っている。これまでに100以上の変異体を単離し、4系統のマッピングと3系統の原因遺伝子候補を選抜してきた。本年度は亢進変異体#27 as2-1についてゲノム断片による相補性検定により原因遺伝子を同定した。#27変異体と葉の形態形成関連遺伝子の機能欠失変異体2系統とのF2を用いて遺伝解析を行い、いずれについても表現型を亢進することを確認した。さらに#27原因遺伝子の遺伝子上流領域とGUS、35S::GFPと#27原因遺伝子との融合遺伝子の導入個体を作製したので、今後個体での発現領域や細胞内局在を解析する予定である。その他に葉の向背軸分化異常の亢進変異体2系統について原因遺伝子候補を選抜した。前年度見い出したカルス化変異体は、as2の新しいタイプの亢進変異体であると期待されたため、2系統について元のストックから変異をヘテロに持つ個体を分離した。前年度のas2-1抑制変異体についてはAS2との遺伝的相互作用は認められなかったが、新たに下向きカールを抑圧する変異体を単離した。得られた変異体はいずれも遺伝解析用の交配を行った。今後葉の形態形成の分子機構を解析していく上で重要な遺伝資源となると考えられる。植物の主要な側生器官である葉や花の形態形成に関わる新規遺伝子を単離するため、葉の形態に多面的な影響を与えるシロイヌナズナのasymmetric leaves2(as2)変異体の表現型を亢進または抑圧する変異体をスクリーニングし、その分子遺伝学的解析を行った。現在までにas2変異体をEMS処理した約2000系統についてスクリーニングした。抑圧する変異体は得られていない。亢進変異体は8系統得られた。亢進変異体は基本的に、葉が棒状になる変異体と葉の切れ込みがはげしくなる変異体、その両方の表現型がみられる変異体にわけられた。亢進変異体のうち棒状の葉となる1系統(#27)については、葉の向背軸形成に関与する新規遺伝子座であり、候補遺伝子の固定と機能解析を行った。#27変異体をas2とよく似た表現型を示すasymmetric leaves1(as1)と交配して二重変異体を作成した。as1と#27の二重変異体においても、棒状の葉を確認した。従って形態変化を引き起こす変異の原因遺伝子はAS2およびAS1と遺伝学的に相互作用することが示唆された。さらに、#27に背軸特異的なFIL::GFPを導入し、棒状の葉におけるGFPの局在を観察した結果、棒状になった葉では、FIL::GFPが全体で発現しており、向軸側の性質が失われている可能性が高い。一方、棒状の葉と切れ込みが強い系統(#30)は、すでに報告されているRDR6(RNA-dependent RNA polymerase RDR6)に変異が認められた。葉の切れ込みが著しい変異体#N7に関しては、マッピングを進めている。それ以外の変異体については、大まかな性質付けとマッピングのための交配を行った。以上の結果から、AS2遺伝子は、葉の発生分化過程初期に機能し、向背軸形成にも深く関わっていると考えられる。また、AS1とAS2遺伝子は、葉の発生分化の初期過程で幹細胞維持に機能すると考えられているclass 1KNOX遺伝子の発現抑制に関わっており、as2変異体では、class 1 KNOXの葉における異所的発現のために、深い切れ込みがある。AS2遺伝子のclass 1KNOX抑制の機能と向背軸形成機能の関連を明らかにできる可能性がある。植物の側性器官である葉や花の形態形成に関わる新規遺伝子を単離するため、葉の形態に多面的影響を与えるasymmetric leaves2(as2)変異体の表現型を亢進する変異体の遺伝解析と2回目のスクリーニングを行った。今年度は4系統のマッピングと3系統の原因遺伝子を同定し、新しい表現型の変異体を多数得た。前年度に得られた棒状の葉を生じる#27、#43の原因候補遺伝子のcDNAを解析した結果、変異体#27では1アミノ酸置換、#43では途中で翻訳終結した遺伝子産物が生じると予想された。そこで#27に関して相補性検定用に形質転換を行い、as2と遺伝的相互作用するDCL1やRDR6との遺伝解析用の材料を作出した。棒状の葉を形成するYM#16,YM#36,YM#37は、AS2との遺伝的相互作用を確認した。精密マッピングによりYM#37は原因遺伝子候補を特定し、YM#36は染色体5番下腕の約130kbの領域に限定した。YM#16も染色体5番下腕に位置づけられた。これらの遺伝子を関連づける報告はなく、葉の向背軸形成には複数の経路が関与することが示唆された。葉の切れ込みが著しい変異体N7はマッピングを行い、AGO1遺伝子に1塩基置換が確認された。

前年度のスクリーニングで抑圧変異体が得られなかったため、今年度は下流遺伝子BP/KNAT1プロモーターの下流にGUS遺伝子を導入したas2-1をEMS処理し、M1個体を約8000用いた。約3500系統分のスクリーニングから839個体の候補が得られ、一部の表現型を抑制する変異体も数系統確認された。新たな表現型としてホルモンフリー培地で緑色カルスやシュートを生じる変異体が複数系統得られた。as2変異体では野生型に比べin vitroでのシュート形成効率が上昇することから、亢進変異体の候補と考えられた。植物の側性器官である葉の形態形成には多くの遺伝子が関与しているが、その分子機構の詳細は不明な点が多い。そこで葉の形態形成に関わる新規遺伝子を単離するため、葉の形態に多面的影響を与えるasymmetric leaves2 (as2)変異体の表現型を亢進または抑制する変異体の単離と分子遺伝学的解析を行っている。これまでに100以上の変異体を単離し、4系統のマッピングと3系統の原因遺伝子候補を選抜してきた。本年度は亢進変異体#27 as2-1についてゲノム断片による相補性検定により原因遺伝子を同定した。#27変異体と葉の形態形成関連遺伝子の機能欠失変異体2系統とのF2を用いて遺伝解析を行い、いずれについても表現型を亢進することを確認した。さらに#27原因遺伝子の遺伝子上流領域とGUS、35S::GFPと#27原因遺伝子との融合遺伝子の導入個体を作製したので、今後個体での発現領域や細胞内局在を解析する予定である。その他に葉の向背軸分化異常の亢進変異体2系統について原因遺伝子候補を選抜した。前年度見い出したカルス化変異体は、as2の新しいタイプの亢進変異体であると期待されたため、2系統について元のストックから変異をヘテロに持つ個体を分離した。前年度のas2-1抑制変異体についてはAS2との遺伝的相互作用は認められなかったが、新たに下向きカールを抑圧する変異体を単離した。得られた変異体はいずれも遺伝解析用の交配を行った。今後葉の形態形成の分子機構を解析していく上で重要な遺伝資源となると考えられる。
鶏伝染性気管支炎(IB)の防遏に関する研究,特にIBウイルス臓器親和性の変異

鶏伝染性気管支炎(以下、IBと略記)は、IBウイルス(以下、IBVと略記)による呼吸器病と認識されてきたが、現在では鶏の腎炎もIBVにより引き起こされることが判明している。私達はすでに実験室での継代が進んでいない北-1/徳島株を、ヒナの呼吸器内で継代したところ、ウイルスの抗原性は容易に変異することを認めた。今回はIBVの継代方法を変えれば、臓器親和性も変化するのではないかと考え、腎炎由来の野外株(鹿児島-34株)及び呼吸器病由来の野外株(鳥取-2株)を用いて検討した。継代方法は、ヒナの気管にウイルス感染呼吸器乳剤を接種する継代(以下、気管継代と略記)またはヒナの静脈にウイルス感染腎乳剤を接種する継代(以下、腎臓継代)である。10代目ウイルスの体内分布を親ウイルスのそれと比較し、臓器親和性の変化を調べた。鹿児島-34株の親ウイルスは、腎臓で14日間、呼吸器で5日間検出されたが、気管継代10代目ウイルスは、腎臓からは3日目まで、呼吸器から10日目まで回収された。鳥取-2株は、気管継代10代目ウイルスの方が親ウイルスよりも、両臓器から長時日ウイルスが回収された。継代の進行に伴い、ヒナに対し病原性の強まる傾向は両株共認められなかった。気管継代によりウイルスの抗原性は変異した。ウイルスの物理化学的性状は継代により変化しなかった。なお、両株の腎臓継代は5代目でウイルスが消失し、継代不能となった。以上より、腎炎を主徴とするIBVが、呼吸器病を主徴とするIBVに変化し得ることが明らかになった。
空間自己相関報を用いた微動探査法の実用化に関する研究

空間自己相関法は微動探査法において表面波の位相速度を推定する方法として,従来用いられている周波数-波数解析法に比べ,検出可能な微動の波長範囲が広いため,実用化されれば小さいサイズのアレイを用いて深部の構造を推定できる可能性を持つ.本研究では,この空間自己相関法を利用した微動探査法の実用化のため以下の研究を行い成果を得た.1.データロガーを利用した一点独立時刻同期型観測システムの構築.2.自己回帰モデルを利用した空間自己相関法の改良.3.空間自己相関法における地震計配置の検討.4.実測データに基づいた空間自己相関法と周波数-波数解析法との検出可能な波長範囲の比較.5.微動に表面波の高次モードが混在した場合の空間自己相関法の改良.微動探査法は,微動をアレイで観測することにより,位相速度の分散現象を利用して地下S波速度構造を推定する方法である。この位相速度推定法には,周波数-波数回析(F-K)法と空間自己相関(SAC)法の2種類がある.F-K法はアレイ配置の自由度が大きい利点を持つため多くの実例が報告されているが,SAC法はアレイ配置の制限が大きいため,適用例は少ない.しかし,SAC法は同じサイズのアレイで地下深部まで構造推定が可能と考えられているため,実用化に成功すれば工学的には有効な手法となりうる.本研究の最終目的は,観測システムの構築と解析アルゴリズムの開発を目標としているが,観測機器の納期の都合上,実用上十分なシステムが構築できなかったため,今年度は従来の機器を使用し観測方法の改良を試みた.SAC法は微動を観測するための地震計配置が円形かつ均等配置でなければならない欠点を持つため,実用化が困難であると考えられていた.そこで,アレイ配置の条件を緩和する目的のため,岩手大学構内において円形アレイを用いた微動観測を実施した.本観測の目的は,(1)円周上に3点から8点の地震計を均等配置したアレイを展開し,地震計個数による位相速度推定精度の影響と,(2)前述のアレイから地震計を抜くことにより,非均等配置のアレイの場合の位相速度推定精度の影響を検討することである.観測・解析の結果(1)アレイが均等配置の場合,地震計個数は円周上に3台あれば十分な精度の位相速度を得ることが可能である.(2)アレイが非均等配置の場合,円周上の地震計個数が減少するにつれ位相速度の誤差は増大するが,5%程度の誤差を認可する場合,円周上の地震計個数は3台で十分である。(3)アレイが非均等配置の場合,均等配置に近い方が位相速度推定の精度がよい.空間自己相関法は微動探査法において表面波の位相速度を推定する方法として,従来用いられている周波数-波数解析法に比べ,検出可能な微動の波長範囲が広いため,実用化されれば小さいサイズのアレイを用いて深部の構造を推定できる可能性を持つ.本研究では,この空間自己相関法を利用した微動探査法の実用化のため以下の研究を行い成果を得た.1.データロガーを利用した一点独立時刻同期型観測システムの構築.2.自己回帰モデルを利用した空間自己相関法の改良.3.空間自己相関法における地震計配置の検討.4.実測データに基づいた空間自己相関法と周波数-波数解析法との検出可能な波長範囲の比較.5.微動に表面波の高次モードが混在した場合の空間自己相関法の改良.平成8年度において構築された微動観測システムを用いて,岩手県盛岡市域4地点,秋田県大潟村地域で微動アレイ観測を実施し,以下に掲げる項目を実用化に向けた改良点として検討した。1.実測データに基づいた空間自己相関法(SAC法)と周波数波数解析法(F-K法)との検出可能な波長範囲の比較盛岡市域4点で観測された微動記録に基づいて,SAC法とF-K法の検出可能な長波長限界について検討を行った結果,SAC法では最大地震計間隔の4倍以上の波長まで,F-K法では1ないし2倍程度の波長まで検出可能であることが明らかとなった.2.自己回帰モデルを利用した空間自己相関法の改良従来の空間自己相関法において相関係数算出過程においてフィルタやFFTを用いていた際に生じるバンド幅に依存する位相速度の周期的なばらつきを軽減するため,自己回帰モデルを利用したスペクトル推定法による相関係数算出法を考案した.3.微動に表面波の高次モードが混在した場合の空間自己相関法の改良従来の空間自己相関法は微動中に表面波の基本モードの波動のみが存在する時の理論に基づいていた.本研究では高次モードが混在している場合,解析法の拡張をはかり,実際に観測された微動記録に同手法を適用し,基本モードと高次モードの表面波の位相速度を同時に推定することに成功した.
シナプス伝達の分子遺伝学を用いた解析

i)シナプス伝達におけるシナプトブレビンの役割シナプトブレビン遺伝子(n-syb)の欠失株においてシナプス伝達を調べた。神経刺激によるシナプス電流は見られなかったが、自発性微小シナプス電流は容易に記録された。その頻度は外液中のCa^<2+>の濃度に依存した。cAMPは外液中にCa^<2+>が存在しないと自発性微小シナプス電流の頻度を増加させることはなかった。ii)ショウジョウバエ神経筋シナプスにおいてはcAMP/PKAカスケードが2つの独立した経路で自発性微小シナプス電流の頻度を増加させる。このことは上記のn-syb欠失株を用いて証明された。iii)シナプス前終末にある代謝型グルタミン酸受容体を賦活化するとシナプス伝達が促進される。forskolinでも似たような促進作用があること、また代謝型グルタミン酸受容体賦活化の効果はadenylyl cyclaseの抑制剤でおさえられることから、cAMPの経路を介していることがわかった。iv)シナプス伝達に欠陥のある突然変異体をトランスポゾンを用いたエンハンサートラップ法で分離し、その遺伝子をクローンした。このクローンは最近他の研究室から発表されたapontic遺伝子と同じであることがわかった。この遺伝子はtranscription factorをコードしていると思われる。v)三齢幼虫のシナプス前終末において、2つのシナプス小胞プールがあることがわかった。すなわちexo/endo cycling poolとreserve poolである。前者はboutonの周辺部に後者は中心部に位置している。Exo/endocycling poolの大きさは低頻度で刺激した時のquantal contentと比例した。vi)シナプス形成過程を電子顕微鏡を用いて記載した。高張液によるシナプス小胞膜融合促進反応はcAMPによって増強される。シナプス小胞の膜融合の過程は通常Ca^<2+>依存性が強いが高張液による伝達物質の放出にはCa^<2+>を必要としない。したがってこの放出刺激はCa^<2+>を必要とするステップよりも下流の過程に作用していると思われる。まず外液中にCa^<2+>が存在しない状態で340mM sucroseを加えた高張液を野生型の神経筋シナプスにパフ投与すると伝達物質の一過性の放出がおこる。Sucroseの濃度を変えると濃度依存性に小胞放出の頻度が増大するが、500mM以上になると細胞に対する損傷効果が大きくさらに刺激を強くすることはできなかった。したがってこの反応はsaturateするか否か不明である。次に各種の変異体において高張液による反応を調べてみた。まずphosphodiesteraseに欠陥のある変異株、dunce、ではcAMPのレベルが高く、学習能力が低いことが知られている。この変異株では高張液反応が野生株に比して有意に増強していた。したがってcAMPは何らかの機序によって高張液反応を増強する可能性がある。そこで野生株においてforskolinによってcAMPを上昇させたところdunceと同様に高張液反応が増強した。さらにcAMPによって賦活化される酵素PKAに欠陥のある変異株、DCO、を調べたところ高張液反応は有意に小さかった。このことからcAMPは小胞膜融合に促進的に作用していることが結論された。我々は先にcAMPはreadily releasable poolの大きさを大きくすることを示したが、そのことによって高張液に反応する小胞の数が増大したためではないかと考えられる。ショウジョウバエ幼生または幼虫の神経筋シナプスを用いて、シナプス伝達の効率を変える機序に関する研究を色々な変異体を用いて行った。

I.cAMPは2つの独立した機序で自発性伝達物質放出を促進する。cAMPは色々な系においてシナプス伝達を促進し、記憶過程に関与していると考えられている。我々は前年度において外液中にCa^<2+>イオンが存在しない条件でもcAMPは自発性伝達物質放出を促進することを示したが、今回はCa^<2+>イオン存在下で神経刺激によるシナプス伝達を促進し、これはCa^<2+>イオンの流入によることを証明した。したがってcAMPは少くとも二つの独立した機序によりシナプス伝達を促進することがわかった。我々は幼虫の神経筋シナプスにおいてシナプス小胞に二つのプール、すなわちReadily Releasable Pool(RRP)とReserve Pool(RP)、があることを示したが、今回はRPからの小胞の動員が高頻度刺激の際におこり、この過程にはcAMPが働いていることを示した。また記憶に欠陥のある変異体では、この動員過程に異常があることがわかった。III.ショウジョウバエ幼虫の神経筋シナプスにおけるシナプス小胞プールの大きさと動員の速度およびリサイクリングの速さ。高温において麻痺をおこす突然変異体、shibire、はエンドサイトーシスに欠陥があり、連続刺激によってシナプス小胞が完全に枯渇する。この変異株を用いて小胞プールの大きさを測定した。
標的タンパク質のキラルリガンド認識を利用した植物イオンチャネル制御機構の解明

就眠運動は、植物の葉枕部運動細胞の体積変化が原因で起こる。単離した運動細胞を用いた細胞生理学的検討から、LCFは、イオンチャネルの駆動を経由すると推定される素早い体積収縮を引き起こすこと、この細胞応答は、LCFの立体化学に特異的で、エナンチオマーには活性がないこと、また、その作用機構は、通常のジャスモン酸作用機構であるCOI1-JAZs機構と全く異なること、が示された。この結果は、ジャスモン酸とその配糖体とが全く作用機構を異にするという興味深いものである。そこで、LCFの標的受容体探索を検討した。生理活性物質の受容体探索は、ケミカルバイオロジーの重要課題である。しかし、生体内で見られる多くの非特異的結合と特異的結合を見分けることは容易ではなく、静電相互作用による擬陽性など、深刻な問題も多い。我々は、生物活性天然物の鏡像体対を各々プローブ化し、それらの生体内での相互作用を比較することで、真の特異的結合を正確に同定する「エナンチオ・ディファレンシャル法」を開発した。この方法を用いて、Samanea saman葉枕部運動細胞にLCF受容体MTJGが存在することを明らかにした。LCF受容体の単離には、さらに効率的な化学的標識化が必要であったため、微量の膜受容体に対しても有効なBArL型分子プローブを開発した。BArLプローブは、従来型に比べ、70倍程度のMTJG標識化効率を示す有望な分子プローブであった。就眠運動の分子機構解明には,標的タンパク質の一次配列決定および機能解析が必要不可欠である.しかし,本研究における標的タンパク質は,培養不可能な運動細胞に存在するごく微量の膜タンパク質である。従って,研究の発展には,植物個体の分化組織中の分化細胞の細胞膜に,特異的に含まれる極微量の標的タンパク質を,特異的かつ効率的に標識化し,精製する極めて効率の高いケミストリーが要求される.本年度は、これまでになく高い標的標識化効率と低い非特異的結合を併せ持つ高性能分子プローブの設計・開発を目指して研究を行った.その結果,Click chemistryを鍵とした分子プローブの効率的な収束的合成法の開発に基づく反応性官能基/分子タグの詳細な検討を通じ,従来の研究に用いた分子プローブと比較して極めて高い標識化性能を持つ第二世代型プローブの開発に成功した。
積雪寒冷地の最適都市構造に関する研究

平成17年度は,平成16年度に実施した調査・分析の継続および研究の過程で明らかになった新たに検討すべき諸課題について分析を進め,最後に研究のまとめを行った.具体的には,16年度に実施した札幌市における除排雪事業の実態調査から明らかになった,都心部の堆雪場不足の問題および除排雪作業により生じる交通渋滞の問題を考慮した,堆雪場の最適配置問題をモデル化しその適合性を検討した.具体的な研究実績を以下に示す.1.札幌市の除排雪事業について詳細に調査した.堆雪場への運搬排雪,融雪槽を用いた融雪,流雪溝への排雪それぞれの費用構造と運用実態の調査を行った.2.除排雪事業メニューの組合せにより都心部における雪処理総費用を最小化するモデルを作成し,雪処理事業費用の最適配分について明らかにした.3.堆雪場のみで雪処理をする場合の堆雪場の最適配置問題を定式化し,都心部に堆雪場を設けることによる除排雪費用の低減効果を示した.2ヶ年度にわたる本研究から,今後取り組むべき研究課題として以下のものが考えられる.1.除排雪設備およびインフラの非降雪期の有効利用方法の検討2.利雪工学的観点から見た雪処理技術の進展が積雪寒冷地の都市構造に及ぼす影響の検討3.近年札幌市が進めている,除雪パートナーシップ制度の効果測定と政策評価4.国内他都市および外国都市の事例に関するより詳細な比較調査なお,17年度の研究成果は,日本都市計画学会学術研究論文誌に投稿準備中である.平成16年度は,本研究課題が設定した3つの目的のうち,(1)積雪寒冷地における雪処理システムと適正な道路幅員および道路率の関係の解明,(2)雪処理費用に注目した道路の適正整備水準モデルの構築の2つに関連する作業を実施した.具体的には統計資料調査と除排雪作業の実態調査および理論モデル設計の準備に取り組み,積雪寒冷地域においてコンパクトな都市構造を実現するための道路空間構成モデルと雪処理費用最小化を目的とした適正道路水準の経済モデルを作成した.また研究進行中に今後新たに考慮すべき検討課題として,夏期の冷熱利用,堆雪場の不足や配置の問題,公共交通機関へのモーダルシフト促進など,本研究と密接に関係する事項を発見・整理した.以上を含めた具体的な今年度の研究実績を以下に示す.1.主に北海道地域の主要都市における近年の積雪状況,雪処理費用,および冬期間の都市交通問題を調査し,モデル構成要素の対象となる事象を整理・分析した.同時に,実証分析を行う都市・地域の候補を抽出した.2.札幌市中心部の除雪作業を調査し,写真やビデオ等の資料を収集するとともに,作業担当者へのインタビューを行い,大都市中心部特有の雪処理問題を顕在化した.3.積雪都市以外の道路空間利用の調査から,研究開始当初は想定していなかった自転車専用レーン(夏期)と堆雪ゾーン(冬期)のコンバーチブルエリアが有効な複合空間利用の選択肢となることが分かった.4.道路利用実態の調査から,路上駐車や敷地内積雪の道路への排雪,除排雪作業時の交通渋滞などの利用者行動の側面での政策課題を発見した.平成17年度は,平成16年度に実施した調査・分析の継続および研究の過程で明らかになった新たに検討すべき諸課題について分析を進め,最後に研究のまとめを行った.具体的には,16年度に実施した札幌市における除排雪事業の実態調査から明らかになった,都心部の堆雪場不足の問題および除排雪作業により生じる交通渋滞の問題を考慮した,堆雪場の最適配置問題をモデル化しその適合性を検討した.具体的な研究実績を以下に示す.1.札幌市の除排雪事業について詳細に調査した.堆雪場への運搬排雪,融雪槽を用いた融雪,流雪溝への排雪それぞれの費用構造と運用実態の調査を行った.2.除排雪事業メニューの組合せにより都心部における雪処理総費用を最小化するモデルを作成し,雪処理事業費用の最適配分について明らかにした.3.堆雪場のみで雪処理をする場合の堆雪場の最適配置問題を定式化し,都心部に堆雪場を設けることによる除排雪費用の低減効果を示した.2ヶ年度にわたる本研究から,今後取り組むべき研究課題として以下のものが考えられる.1.除排雪設備およびインフラの非降雪期の有効利用方法の検討2.利雪工学的観点から見た雪処理技術の進展が積雪寒冷地の都市構造に及ぼす影響の検討3.近年札幌市が進めている,除雪パートナーシップ制度の効果測定と政策評価4.国内他都市および外国都市の事例に関するより詳細な比較調査なお,17年度の研究成果は,日本都市計画学会学術研究論文誌に投稿準備中である.
多孔質シリコンにおける添加エルビウムの発光励起機構の解明に関する研究

本期究の目的は、エルビウム添加多孔質シリコンに高速短波長の励起光パルスを照射し、生ずる多孔質シリコンからの可視域発光と添加エルビウムからの赤外域発光の時間的相関関係を実験的に把握することによって、両者間のエネルギー伝達過程をモデノ化し、多孔質シリコンに添加したエルビウムからの波長1.54μm発光に係わる励起機構を明らかにすることである。抵抗率1020Ωcmのp型シリコン基板を陽極化し、得られる多孔質シリコンに液浸法を用いてエルビウムを添加した後、熱処理による光学活性化を行って試料を作成した。この試料に対してパルスレーザー光励起による時間分解発光分光測定を行い、可視域と赤外域の発光応答の時間的差異を調べた結果、励起光によって多孔質シリコン中に生成された電子・正孔対とエルビウムイオンとの間のクーロン相互作用に起因する発光中心(仮想準位)の存在を想定することの必要性が明らかとなった。発光励起機構の解明に関連して、試料の局所構造をX線吸収微細構造分光によって調べた結果、エルビウムと酸素が近づいた非対称六配位構造が発光の要因であることが分かった。また、電界印加によって電子・正孔対の解離に起因する消光を調べた結果、電界が臨界値を超えると発光は急速に減少することが分かった。さらに、レーザーアブレーションで作成したエルビウム添加微結晶シリコンの光励起発光分光を行った結果、その発光過程は多孔質シリコンの場合に類似していることが分かった。これらの諸結果を踏まえ、発光中心(仮想準位)を介する励起エネルギーの伝達機構を想定して励起緩和過程のレート方程式を解くと、実験結果と理論値との間に極めて良い一致が得られた。こうして、波長1.54μmの添加エルビウムからの赤外域発光は、母体である多孔質シリコンで生成された電子・正孔対からエルビウムへのエネルギー伝達、という間接励起によることが結論づけられた。基板に抵抗率1020Ωcmのp型シリコンを用い,これを弗酸・エタノール混合溶液中において陽極化成し,さらにエッチングして多孔質シリコン試料を作成した。これを塩化エルビウムのエタノール飽和溶液中に浸したあと,窒素雰囲気中で800°C、5分間のアニールを行い,添加エルビウムの活性化を行った。質量分析測定によって,エルビウムは2μmの深さまで約3×10^<19>atoms/cm^3の濃度でほぼ均一に添加されていることが分かった。熱処理後のエルビウム添加多孔質シリコンに高速短波長のパルスレーザー光を照射して光励起発光を生じさせ,可視域および1.54μm波長域について時間分解発光分光測定を行った。その際に,高速短波長のパルスレーザー光源としては,十分な高速性と照射強度を確保するため,パルス幅が5ns,可視光(波長532nm)および紫外光(波長355nm)の出力が100mJ以上という高調波発生YAGレーザーを用いたが,これに駆動電力を供給する高調波発生YAGレーザー電源は設備備品として購入して使用した。得られた発光時間応答特性から,エルビウムからの波長1.54μmの発光は,母体である多孔質シリコンで生成された電子・正孔対のエネルギーがエルビウムイオンへ伝達される,という間接励起によることが示唆された。

そこで,電子・正孔対とエルビウムイオンとの間のクーロン相互作用によって形成される発光中心(仮想励起状態)を考え,これを介して励起エネルギーが伝達されるというメカニズムを想定して励起緩和過程のレート方程式を解くと,時間分解発光分光の実験結果と理論値との間に極めて良い一致が得られた。エルビウム添加多孔質シリコンから得られる波長1.54μmの光励起発光(フォトルミネセンス)に関し、励起光のエネルギーがエルビウムに伝達される過程を解明する研究の第2年度として、試料の各種分光測定、および励起機構モデルの構築を次のように実施した。1.パルスレーザー光励起による時間分解発光分光を行い、可視域と赤外域の発光応答の時間的差異を調べた。その結果、励起光によって多孔質シリコン中に生成された電子・正孔対とエルビウムイオンとの間のクーロン相互作用に起因する仮想準位の存在を想定することの必要性が明らかとなった。なお、励起光源として用いた高調波発生YAGレーザーの電源には設備備品として利学研究費補助金によって購入したものを使用した。2. X線吸収微細構造分光によって試料の光学活性化に係わる局所構造を調べた。その結果、エルビウムと酸素が近づいた非対称六配位構造が発光の要因であることが見出された。3.電界印加によって電子・正孔対の解離に起因する消光過程を調べた。その結果、電界が臨界値を越えると発光が急速に減少する現象が見出された。4.母体の影響を比較検討するために、レーザーアブレーションで作成したエルビウム添加微結晶シリコンの光励起発光分光を行った。その結果、その発光過程は多孔質シリコンの場合に類似していることが明らかとなった。これらの諸結果を踏まえて、励起エネルギーの移動に関する数式モデルを解析し、第1年度に想定した発光機構の妥当性を総合的に評価した。その結果、波長1.54μmのエルビウムからの発光は、母体である多孔質シリコンで生成された電子・正孔対からエルビウムへのエネルギー移動のプロセスを介して、すなわち直接励起ではなく間接励起によって得られる、という結論に達することができた。
d電子合金理論に基づく遷移金属基合金の統一設計システムの構築

分子軌道法(DV-Xαクラスター法)により合金中のふるまいを基にした2つの合金パラメータ,MdとBo,を計算し,これらのパラメータを用いて,主な遷移金属基合金であるNi,Fe,Zr,Mo,Nb合金の相安定性,機械的特性などに関する実験データの評価を行った。その結果を基に,遷移金属基合金に関する基本的な設計法を得た。以下にそれらを要約する。(1)Ni基合金では,合金の平均組成から,合金の強化相として重要であるγ'相(Ni_3Al型L1_2相)の体積率とその組成を算出する方法を確立した。これは,その体積率が2つの合金パラメータを成分とする合金ベクトルで定量的に表わされることに基づいている。この方法で実際にジェットエンジンや発電用ガスタービンに用いる超合金の設計を行った。(2)Fe基合金では,蒸気タービンやボイラー用フェライト鋼の高温強度をBoを用いて予測する方法を確立した。高速増殖炉用オーステナイト合金については2つの合金パラメータにより,相安定性,耐中性子照射性および中性子吸収断面積を予測し,それらを考慮して高温強度に優れた鋼を設計する方法を確立した。これらフェライト鋼とオーステナイト鋼についても,その方法を用いて実際に設計を行った。(3)原子炉に用いられるZr合金については,中性子吸収断面積を考慮しつつ,スペーサー材として,ばね特性と高温水中での腐食特性を合金パラメータで関連づけ,設計の指針を得た。(4)Mo基,Nb基合金では,室温および高温の硬度と三点曲げ試験の結果が合金パラメータと相関があることに基づき,実用化に向けて重要な延性と加工性を合金パラメータにより予測する方法を示した。以上の方法は一貫して合金の局所電子状態を反映した合金パラメータを用いることに特徴がある。耐熱、耐腐食、耐照射などの機能を持つ遷移金属基合金は宇宙、航空、原子力などの分野に不可欠な材料である。これらの合金の統一設計システムを構築するために、本研究は、(1)合金に関する電子構造の計算と合金パラメ-タの算出、(2)実験デ-タの評価と体系化、(3)実証実験、よりなる。本年度はNi、Fe、Ti、Zr基合金について、合金中のd電子のふるまいを基にした2つの合金パラメ-タ、Md(d軌道レベル)とBo(結合次数)を算出した。これと併行して、既存のデ-タのみでは不十分であるため、デ-タベ-ス構築のための基礎実験を、Ni基、Mo基、Nb基、Zr基、Fe基合金およびTiAl金属間化合物について行った。その結果、新たに以下の実験事実が明らかとなり、その一部はデ-タベ-スとして加えられた。(1)NiーAlーRe三元系およびNiーAlーReー(X:Cr,Mo,W)四元系合金の実験から、Ni基超合金では、相安定性の観点からW+Mo+Re量の上限が約4at%であった。またMdーBo図上で、これまでのNi基合金の強度デ-タを整理し、同図上の合金ベクトルを用いて、合理的に合金系を選定できることを示した。(2)可搬型原子炉用材料としてのMo基、Nb基合金の強度が高温硬さから予測できることを示すとともに、高温クリ-プ強度と融点の相関性を示した。また、これらの合金についてNa中浸漬試験による腐食デ-タを得た。これらの実験結果を基に、Nb系としてNiーTaーMoーV(ーZr)系合金を、Mo系としてMoーReーWーZr系合金が有望であることを示した。(3)原子炉用Zr合金について、水素過電圧、オ-トクレ-ブ腐食試験、高温硬さ、ヤング率測定を行った。