hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高度に設計されたポルフィリン錯体による金ナノ粒子の被覆:相乗機能発現と集積機能化

これまでに,四つの硫黄原子を同一方向に有するポルフィリン保護配位子の設計・合成,および,ポルフィリン被覆金ナノ粒子の合成とキャラクタリゼーションを行ってきた.特に,末端官能基にジスルフィド結合を持つポルフィリン保護配位子は,非常に効率よく金ナノ粒子の粒径を小さく留めることができることを見出してきた.この結果に着目し,本年度は,金ナノ粒子の生成機構,および,粒子生成過程におけるポルフィリン保護剤の挙動を明らかにすることを目的とした.保護剤存在下,塩化金酸を水素化ホウ素ナトリウムで還元する方法が,金ナノ粒子の調製法として最もよく用いられている.本方法における粒子生成反応は,非常に急速であるために,未だ粒子生成機構が明らかになっていない.そこで,一般的な単座保護剤であるドデカンチオールおよび上記のポルフィリン存在下での金ナノ粒子の生成過程を時分割Quick XAFS分光法を用いてその場観察した.粒子生成過程の中間体である金クラスター核を捉えることに世界で初めて成功し,粒子生成機構を提案した.一旦全ての金原子が4核の金クラスターを形成した後,クラスター同士が凝集することで粒子成長するという機構である.また,保護剤のかさ高さと多座配位性は,中間体である金クラスター核を捕捉する速度を遅くするが,その後の粒子成長を強く抑制することがわかった.一方,提案した生成機構を利用して,金ナノ粒子の電子状態の粒径依存性についても検討した.具体的には,チオール保護金ナノ粒子の成長過程を捕らえた一連のAu L3, L2殻XANESスペクトルを解析することで,さまざまな粒径の金ナノ粒子のAuのd軌道の正孔の数を評価した.その結果,Auのd軌道の正孔は,粒径によって変化することが明らかとなり,金から保護剤の硫黄への電子移動の度合いは粒径によって変化することが初めて示された.本研究はポルフィリン錯体により金ナノ粒子を被覆し,金ナノ粒子の特性とポルフィリン錯体の特性の相乗効果の発現を目指している.採用第一年目の計画は,『ポルフィリン保護配位子の設計と合成』および『ポルフィリン錯体被覆金ナノ粒子の調製と構造の評価』である.計画通り,この2つについて検討した.金属をナノ粒子化すると,バルクとは異なる特異な性質を発現し,また,その性質は粒径に依存する.特に金においてはバルクでは不活性であるが,金属酸化物や高分子に分散・固定化された金ナノ粒子は触媒活性を発現する.その反応性はサイズに依存し,2nm付近を境に大きく変化する.そのため,金ナノ粒子のサイズ制御合成は重要である.本研究では,ポルフィリン環に対して同一方向に四つの硫黄原子を持つ四脚型ポルフィリン保護配位子を用いて金ナノ粒子の粒径制御合成を検討した.ポルフィリン保護配位子存在下,塩化金酸を還元することによって金ナノ粒子は調製でき,仕込み時の塩化金酸に対するポルフィリン保護配位子の比率を変化させることで,金ナノ粒子の粒子径を変化させることができた.四脚型ポルフィリン保護配位子は,金ナノ粒子の保護配位子として広く用いられているドデカンチオールよりも,金ナノ粒子の粒子径を高効率に制御できることが見出された.さらに,ポルフィリン保護配位子について,置換基の長さや末端官能基の異なるポルフィリン保護配位子を合成し,それらを用いて金ナノ粒子の粒径制御合成を行った.その結果,分子内で2つのジスルフィド結合を持つポルフィリン保護配位子を用いた結果,約2nmの金ナノ粒子が選択的に調製されるという特異的な結果が得られた.採用第一年目は,ポルフィリン保護配位子の設計と合成,および,ポルフィリン被覆金ナノ粒子の調製と構造の評価を検討し,新規に合成した四つの硫黄原子を同一方向に有するポルフィリン保護配位子を用いて金ナノ粒子を合成することができた.特に,末端官能基にジスルフィド結合を持つポルフィリン保護配位子は,非常に効率よく金ナノ粒子の粒径を小さく留めることができることを見出した.採用第二年目である本年度は,金ナノ粒子の生成過程における保護配位子の役割について検討を行い,末端にジスルフィド結合を有するポルフィリン保護配位子が金ナノ粒子の粒径を小さく留めることができる理由についてアプローチした.金ナノ粒子の生成過程は,X-ray Absorption Fine Structure (XAFS)分光法を用いて観察した.金ナノ粒子は,塩化金酸と保護配位子を含むDMF溶液にNaBH_4を加えることで調製した.この反応は非常に速いために,ミリ秒オーダーの時間分解XAFS測定が可能であるSPring-8のBL40XUでXAFS測定を行った.得られた一連のX-ray Absorption Near Edge Structure (XANES)スペクトルを解析することにより,Au^<3+>イオンが還元され,Au^0単量体と核の形成を経て,粒子成長が進行することを捉えることができた.また,対照化合物を用いて,同様に測定,解析を行った結果,末端にジスルフィド結合を有するポルフィリン保護配位子は,金ナノ粒子の粒子成長を強く抑制することが示された.また,本研究で採用した,NaBH_4還元による金ナノ粒子の調製法は,一般的に用いられる方法であるが,その反応過程を捉えられた例はなく,本研究が初めてである.これまでに,四つの硫黄原子を同一方向に有するポルフィリン保護配位子の設計・合成,および,ポルフィリン被覆金ナノ粒子の合成とキャラクタリゼーションを行ってきた.

特に,末端官能基にジスルフィド結合を持つポルフィリン保護配位子は,非常に効率よく金ナノ粒子の粒径を小さく留めることができることを見出してきた.この結果に着目し,本年度は,金ナノ粒子の生成機構,および,粒子生成過程におけるポルフィリン保護剤の挙動を明らかにすることを目的とした.保護剤存在下,塩化金酸を水素化ホウ素ナトリウムで還元する方法が,金ナノ粒子の調製法として最もよく用いられている.本方法における粒子生成反応は,非常に急速であるために,未だ粒子生成機構が明らかになっていない.そこで,一般的な単座保護剤であるドデカンチオールおよび上記のポルフィリン存在下での金ナノ粒子の生成過程を時分割Quick XAFS分光法を用いてその場観察した.粒子生成過程の中間体である金クラスター核を捉えることに世界で初めて成功し,粒子生成機構を提案した.一旦全ての金原子が4核の金クラスターを形成した後,クラスター同士が凝集することで粒子成長するという機構である.また,保護剤のかさ高さと多座配位性は,中間体である金クラスター核を捕捉する速度を遅くするが,その後の粒子成長を強く抑制することがわかった.一方,提案した生成機構を利用して,金ナノ粒子の電子状態の粒径依存性についても検討した.具体的には,チオール保護金ナノ粒子の成長過程を捕らえた一連のAu L3, L2殻XANESスペクトルを解析することで,さまざまな粒径の金ナノ粒子のAuのd軌道の正孔の数を評価した.その結果,Auのd軌道の正孔は,粒径によって変化することが明らかとなり,金から保護剤の硫黄への電子移動の度合いは粒径によって変化することが初めて示された.
成績中下位の中学生に対する自己効力感向上のための諸処方の実験的比較

本研究では、成績中下位(26-50%ile)中学生に対して、数学の計算問題で正答を見事に答える体験をさせることで、そうした成功体験が、自己効力感の向上にどのように影響を与えているのか、そして、その後の成績に影響を与えるのかを実験的に検証することを目的として行われた。独創的な問題提示トリックであるfMORI Techniqueを用いて数学の計算課題を提示し、成績中下位の生徒の中から無作為に抽出した18名に対してのみ、意図的に易課題が見えるようにした。残りの生徒は、難課題が見えるようにした。難課題群(n=79)の平均点は30点中19.71点であった。易課題に取り組んだ生徒のうち、4名は16点であり、難課題の平均点にも満たなかったので、この4名を除いた14名を成功体験群として分析を行った。成功体験群(n=14)の平均点は、25.57点で、t検定を行った結果、5%水準で有意であり、fMORI Techniqueを用いることで数学の計算問題において、一部の生徒にのみ成功体験をさせることができた。LSDによる多重分析を行った結果、成功体験群の被験者は、計算課題に対する成功体験直後には自己効力感は向上しなかったが、2週間後には向上し、数週間維持し、3ヶ月後にはもとの水準に戻っていることが分かった。今までの研究では、アナグラム課題における成功体験によって、成功体験の直後から自己効力感が向上し、2年以上も維持され、学業成績の向上も認められるとの結果が示されていた。しかし、本研究の結果では、数学の計算課題に対する自己効力感は、成功体験直後には向上せず、2週間後には向上するものの、3ヶ月後には元の水準に戻ってしまうことが明らかになった。更に、その後の学習成績に変化が見られないことが分かった。なぜそのような違いが生じたのかについては今後の研究課題としていきたい。
結晶カイラリティ転換のダイナミクス

研究目的は,結晶カイラリティの動的転換機構と準安定相の役割を解明することである.溶液中での結晶の粉砕撹拌による結晶カイラリティ転換の現象(いわゆるヴィエドゥマ熟成)は,研究代表者の提唱したカイラルクラスター結晶化のモデルによって理解されたように思われたが,2013年に結晶粉砕なしで温度の循環昇降による同様の現象が見つかり,これがカイラルクラスター結晶化の機構によって説明できるかを検討することが最初の重要課題であった.この問題については2015年度に肯定的な結果が得られ,我々のモデルは標準的な解釈として受け入れられるようになった.しかしカイラリティ転換期の結晶サイズ分布の変化,溶液中のカイラリティなどに謎が残り,引き続き検討を続けた.前者はカイラリティ転換中に限って結晶サイズ分布が大きく広がるという異常な実験結果であり,分布が不変なままに転換が進むとするわれわれの描像と異なっていた.この問題に対してクラスター成長モデルを分析して,粉砕が結晶の一部を削り取るといったものであれば,このような変化が起こることを確かめた.最近,実験的に超音波を使うと結晶の一部がはぎとられるという実験が報告され,我々の結果と整合した.従って分布の異常は特定の粉砕条件で起きる現象であり転換の必要条件ではないと思われる.期間を延長した2019年度は異常サイズ分布の研究をまとめて論文発表を行うことに充てられた.結晶カイラリティ転換に関した基本的な問題として未解明なのは,オランダのグループの実験でみられた溶液中のカイラリティの反転が後まで残って消えないという現象だが,これは実験自体の正否を含めて簡単には解決しないと思われる.また温度循環によるカイラリティ転換を解明した過程で判明したのは,クラスターサイズ分布の制御が重要であることである.今後は,科研費研究の後継テーマにおいてこの問題の研究を進める.研究目的は,結晶カイラリティの動的転換機構と準安定相の役割を解明することである.溶液中での結晶の粉砕撹拌による結晶カイラリティ転換の現象(いわゆるViedma ripening)は,研究代表者の提唱したカイラルクラスター結晶化のモデルによって理解されたように思われたが,2013年に結晶粉砕なしで温度の循環昇降による同様の現象が見つかり,これがカイラルクラスター結晶化の機構によって実現されうるかを検討することが最初の重要課題であった.さらに準安定相の役割解明を,カイラル結晶化の問題にとどまらず,形態形成における準安定性の問題も視野に入れて研究を行った.最初,温度循環によるカイラリティ転換の最も簡単モデルとして,ラセミ化(分子レベルのカイラリティ転換)速度と結晶化速度の温度依存性の違いを取り入れた反応方程式型のモデルで計算をした.両者の温度依存性が逆転していれば温度循環によってカイラリティ転換が可能であることを見出したが,有機化学反応の専門家の意見では,この条件が実現されるとは考えにくいとのことであった.次の段階として,結晶のサイズ分布やカイラルクラスターの効果も取り入れられる一般化したベッカーデリング(BD)モデルを構築し,温度の周期的変動に伴う大小クラスター間の質量移動の詳細な検討を行った.その結果,小さなカイラルクラスターを媒介としてカイラリティ転換を促す質量移動が実際に起きることが確かめられた.物理的な過程としては,多数派種のクラスターが急速に結晶化して多数派種の単分子数が減少することがその仕組みである.今後このような異常な現象が起きる条件を明らかにする必要がある.また準安定性の問題では,櫛状ステップパターンの形成において,本来不安定なパターンが先端近くの粒子源の存在によって安定化されることを見出し,パターンの安定性についての新たな知見を得た.これだけ早く温度循環によるカイラリティ転換をクラスター成長機構によって導くことができたのは期待以上である.まだ完全な解決かどうかはわからないが,重要な目標が実現できた可能性がある.ただし,粒子源移動によるパターン形成の問題では,初めに考えていたパターン相図の決定が困難であることが判明し,研究の方向転換を必要としている.研究目的は,結晶カイラリティの動的転換機構と準安定相の役割を解明することである.溶液中での結晶の粉砕撹拌による結晶カイラリティ転換の現象(いわゆるViedma ripening)は,研究代表者の提唱したカイラルクラスター結晶化のモデルによって理解されたように思われたが,2013年に結晶粉砕なしで温度の循環昇降による同様の現象が見つかり,これがカイラルクラスター結晶化の機構によって実現されうるかを検討することが最初の重要課題であった.昨年度に肯定的な結果が得られたが,転換期のサイズ分布の変化,溶液中のカイラリティなどに謎が残っており,引き続き検討を続けている.また準安定相の役割解明を,カイラル結晶化の問題にとどまらず,結晶表面の原子ステップ形態形成における準安定性の問題も視野に入れて研究を行った.粉砕撹拌による有機分子,結晶のカイラリティ転換については,不純物添加によって左右どちらかの生成を制御できること,そのとき鏡像体過剰率が指数関数ではなくて1次関数的に増大することが報告されたので,この原因を研究し,研究代表者が以前提案した反応率方程式に基づくモデルを詳細に検討した.左右一方の成長速度,または成長と崩壊両方の速度を変化させるそれぞれの因子が起こすカイラリティ変化への効果について調べた.その結果,各因子がどちらの異性体を実現するか,鏡像体過剰率の時間変化がどう変わるかなどについて明確な結論を得た.また1次関数的増大が起きる理由と条件も明らかになった.

また準安定性の問題では,櫛状ステップパターンで,同一の周期が粒子源速度の大きい時と小さい時の両方に現れることを見出し,両者のパターン形成の機構の違いを詳しく研究した.低速側ではパターンの粗大化は速度を遅くするため,高速側の粗大化によって粒子源に追いつくのとは全く異なる機構で周期が決定され,一種の準安定状態が実現されていることが確かめられた.今年度は研究代表者の所属機関が変わり,また2回にわたり病気による入院治療があったため研究の進展が遅れた.しかし温度循環によるカイラリティ転換の問題は論文発表に至り,不純物効果に関しても明確な結論が出て論文発表に近づいている.最近の実験ではカイラリティ転換中のクラスター分布異常や,溶液中のカイラリティが逆転していることが見つかっており,これらはまだ謎のままで今後の研究課題である.研究目的は,結晶カイラリティの動的転換機構と準安定相の役割を解明することである.溶液中での結晶の粉砕撹拌による結晶カイラリティ転換の現象(いわゆるヴィエドゥマ熟成)は,研究代表者の提唱したカイラルクラスター結晶化のモデルによって理解されたように思われたが,2013年に結晶粉砕なしで温度の循環昇降による同様の現象が見つかり,これがカイラルクラスター結晶化の機構によって実現されうるかを検討することが最初の重要課題であった.この問題については2015年度に肯定的な結果が得られた.しかし転換期のサイズ分布の変化,溶液中のカイラリティなどに謎が残り,引き続き検討を続けた.また準安定相の役割解明を,カイラル結晶化の問題にとどまらず,結晶表面の原子ステップ形態形成における準安定性の問題も視野に入れて研究を行った.2017年度に論文発表までこぎつけた問題は,カイラリティ転換の方向を制御するためカイラル不純物を添加して対称性をはじめから破った系で,鏡像体過剰率の時間変化が指数関数的ではなく一次関数的に変わることの原因解明である.この原因を以前提案した反応率方程式に基づくモデルで詳細に検討した.その結果,添加物によって質量流の不安定固定点が対称位置から大きくずれるため,鏡像体過剰率が零のラセミ状態付近から出発すると,見かけ上一次関数的になることが判明した.またカイラリティ転換中に結晶サイズ分布が大きい方に広がるという実験結果があり,分布が不変なままに転換が進むとするわれわれの描像と異なっていたが,粉砕が結晶の一部を削り取るといったものであれば,このような変化が起こることを確かめた.従って分布の異常は特定の粉砕条件で起きる現象で転換の必要条件ではないと思われる.2016年度,研究代表者の所属機関変更と,2回にわたり病気による入院治療があった.2017年度も健康上の理由もあり前年度の遅れを完全に回復していない.しかし不純物効果に関しては明確な結論が出て論文発表ができた.また最近の実験で見られたカイラリティ転換中のクラスター分布の異常についても我々のモデルで説明できると思われ,粉砕を様々にモデル化し転換の可否との関係を検証している.研究目的は,結晶カイラリティの動的転換機構と準安定相の役割を解明することである.
水冷式反応管を用いた高周波誘導加熱による高レベル放射性廃液のガラス固化法の開発

本研究では,使用済燃料の再処理工程で発生する高レベル放射性廃液のガラス固化のための水冷式反応管を用いた高周波誘導加熱溶融炉の新規提案し,小型炉の試作,試作炉を用いた模擬廃液の固化による原理実証を行うことを目的とした.セラミックスの保護管内に水冷により形成したガラス層を反応管として用い,供給される模擬高レベル放射性廃液とガラス原料を高周波誘導加熱により溶融し,固化を行うことが可能であることが明らかとなった.本研究では,使用済燃料の再処理工程で発生する高レベル放射性廃液のガラス固化のための水冷式反応管を用いた高周波誘導加熱溶融炉の新規提案し,小型炉の試作,試作炉を用いた模擬廃液の固化による原理実証を行うことを目的とした.セラミックスの保護管内に水冷により形成したガラス層を反応管として用い,供給される模擬高レベル放射性廃液とガラス原料を高周波誘導加熱により溶融し,固化を行うことが可能であることが明らかとなった.本研究では,-使用済燃料の再処理工程で発生する高レベル放射性廃液のガラス固化のための水冷式反応管を用いた高周波誘導加熱溶融炉の新規提案する.セラミックスの保護管内に水冷により形成したガラス層を反応管として用い,高周波誘導加熱により連続的に供給される高レベル放射性廃液とガラス原料を瞬時に溶融し,固化を行う.本研究は,小型炉の試作,試作炉を用いた模擬廃液の固化による原理実証を行うことを目的とした.初年度となる本年度は、小型の水冷式反応管の設計ならびに試作を行なった。また、高周波誘導加熱装置の購入が予定よりも遅くなったため、最終年度に実施予定であった高レベル放射性模擬廃液のガラス固化に関する基礎実験の一部を前倒しで行った。(a)装置設計:高周波誘導加熱によるガラスの溶融について、ガラスの抵抗率や比透磁率、電力、周波数等の種々の条件から計算を行った結果、本研究で購入可能な範囲の高周波加熱装置によりガラスを直接溶融することは困難であることが明らかとなった。このため、金属を中央に設置し、これを溶融することで、ガラス融体が中央部に存在する状態を模擬することとした。(b)装置試作:当初予定していた方法では、ガラス加熱時の熱膨張によりセラミックス外管が破損し、反応管を形成することが困難であることが明らかとなった。このため、あらかじめ溶融ガラスを仕込むのではなく、中央に金属棒を設置した容器内に微粒子化したガラスを供給し、高周波誘導加熱を行うことでガラスを溶解出来ることを確認した。(c)ガラスと白金族元素の反応:高レベル放射性廃液に含まれる白金族元素の1つであるパラジウムについてホウケイ酸ガラスに溶解させる際の最適な温度を調べることを目的として、酸化パラジウムを出発物質として600-1000°C溶解温度を変化させてガラスへの溶解量を調べたところ、850°Cが最も高い溶解量を示すことが明らかとなった。本研究では,使用済燃料の再処理工程で発生する高レベル放射性廃液のガラス固化のための水冷式反応管を用いた高周波誘導加熱溶融炉の新規提案する.セラミックスの保護管内に水冷により形成したガラス層を反応管として用い,高周波誘導加熱により連続的に供給される高レベル放射性廃液とガラス原料を瞬時に溶融し,固化を行う.本研究は,小型炉の試作,試作炉を用いた模擬廃液の固化による原理実証を行うことを目的とした.最終年度の平成25年度は、下記の2つの高レベル放射性模擬廃液のガラス固化を行い,本提案法の原理を実証することを目標とした.なお,これらの実験に先だって,水冷式反応管の改造を行った。前年度使用した反応管では溶融後の冷却時に石英製の水冷管が熱応力により破壊する問題があった.このため,ガラス溶融部分周辺に新たに石英管を配置し,石英管と水冷管との間をガラス粉末を充填することで溶融ガラスが直接水冷管に設置しないように改造した.(a)仮焼体の溶融固化あらかじめ希土類元素や白金族元素を含む模擬廃液を仮焼した仮焼体とガラス原料を反応管に投入し,20分間溶融した.製造したガラスの組成分析およびTCP-A法に準拠した浸出試験を行った.比較試料としては仮焼体とガラス原料をアルミナるつぼで1200°Cで20分間溶融したものを用いた.組成分析の結果,水冷管で作製したガラス試料は発熱体として用いたステンレス鋼由来の鉄濃度が高く,一方,比較試料ではるつぼ由来のアルミニウムの含有率が高い傾向があったが,それ以外の元素については殆ど差は無かった.浸出試験では比較試料の方がモリブデンの浸出率が5倍程度大きな結果となった.(b)廃液の溶融固化白金族元素を含む模擬高レベル放射性廃液を作製し,これをシリンジポンプで供給しながらガラス固化を実施した.模擬廃液を供給しながらの定常運転が可能であることを確認した.本研究では,使用済燃料の再処理工程で発生する高レベル放射性廃液のガラス固化のための水冷式反応管を用いた高周波誘導加熱溶融炉の新規提案する.セラミックスの保護管内に水冷により形成したガラス層を反応管として用い,高周波誘導加熱により連続的に供給される高レベル放射性廃液とガラス原料を瞬時に溶融し,固化を行う.本研究は,小型炉の試作,試作炉を用いた模擬廃液の固化による原理実証を行うことを目的とした.平成24年度の実施概要を以下に記す.(a)試作装置の改良

ステンレス鋼製棒をガラス微粒子の中央に設置し,これを溶融することで,周辺のガラスを間接加熱し,ガラス融体が中央部に存在する状態を模擬することで,水冷式反応管を用いた高周波誘導加熱溶融炉の原理実証を可能とする系を実現した.水冷管には石英管を用いたところ,昨年(平成23年)度に銅管を用いて実施した際と比較して、高周波の吸収による冷却水の温度上昇もなく、安定してガラスを溶解することができた.(b)サセプタの材料・形状の検討高周波誘導加熱の被加熱物となるサセプタの材料について種々を検討した結果,本装置の構造と高周波出力ではステンレス鋼製棒が優れていることが明らかとなった.(c)ガラス原料等の供給条件の検討ガラス原料は溶融しやすいようにフリットを粉砕して供給することとした.(d)白金族元素のガラス固化に関する基礎検討高レベル放射性廃液に含まれる白金族元素のホウケイ酸ガラスに溶解させるためには、800°C付近で硝酸ナトリウムや水酸化ナトリウムなどと反応させるによってオキソ酸塩とすることで、パラジウム、ロジウムについて溶解量を増加させることが可能であることが明らかとなった。東日本大震災の影響で高周波誘導加熱装置の購入が予定よりも遅くなり、装置試作についてはガラス溶解の確認に留まっているが、最終年度に実施予定であった基礎実験の一部を前倒しで行ったため、期間全体としてはおおむね順調に進展していると考える。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度当初の計画通りの進捗状況のため,おおむね順調に進展していると考える.本研究で購入した高周波加熱装置ではガラスを直接溶融することは困難であった。このため、金属を中央に設置し、これを溶融することで、周辺のガラスを間接加熱し、ガラス融体が中央部に存在する状態を模擬することとする。申請当初の予定通り,最終年度の平成25年度は,試作した水冷式反応管を用いて,仮焼体および模擬廃液の固化を実施する予定である.
カルシウムイオンによる細胞増殖の調節機構

酵母細胞内の遊離Ca^<2+>濃度とその変動をリアルタイムで観測するシステムとして、ニコン蛍光落射顕微鏡マイクロフォ-トFXと浜松ホトニクスARGUS-100を中心とした顕微分光システムを開発した。また、Ca^<2+>特異的蛍光試薬としてfura-2を用い、これを電気パルス法で効率よく酵母細胞内に注入する条件を確立した。この新しい実験方法を用いて、カルシウムイオンによる細胞増殖の調節機構を解析し、以下の成果を得た。1)野生型酵母の細胞内遊離Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]i)は培地中のCa^<2+>濃度(CaCl_2;1100mM)の如何にかかわらず、約100nMに維持されていた。2)液胞はCa^<2+>の細胞内貯蔵オルガネラである。このため液胞を欠失した変異株では[Ca^<2+>]iの定常濃度を維持することができず、Ca^<2+>-感受性になることがわかった。3)酵母を10nM EGTAおよび10μMA23187で処理すると細胞はCa^<2+>欠乏状態となる。この時、[Ca^<2+>]iは10nMのレベルに低下して、細胞は一旦G_1期で増殖を停止するが、その後出芽は停止したままDNA合成はゆるやかに回復してG_2期1M期で完全に停止することがわかった。このことは、Ca^<2+>がDNA合成と出芽を協同的に調節していることを示している。4)性フェロモンα因子の添加により、酵母のa接合型細胞はG_1期に停止し、ついで接合管の形成を開始する。この時、この形態形成のタイムコ-スと平行して、細胞膜のCa^<2+>チャンネルが一過的に開口することを見出した。この結果[Ca^<2+>]iは600800nMに上昇すること、この一過的な[Ca^<2+>]iの上昇により、a接合型細胞は細胞死をまぬかれることが明らかになった。5)Ca^<2+>-結合蛋白カルモジュリンの遺伝子の上流にガラクト-スプロモ-タ-を融合した融合遺伝子をプラスミド上に作成し、条件性致死変異株を得た。この変異株を用いて、カルモジュリンが核分裂に必須であることを確証した。酵母細胞内の遊離Ca^<2+>濃度と分布を解析するシステムとして、ニコン蛍光顕微鏡マイクロフォトFXと浜松ホトニクス・アルガスー100を中心とした顕微分光システムを開発した。このシステムと条件を用い、酵母細胞質の遊離Ca^<2+>濃度は約100nMであり、液胞内の遊離Ca^<2+>濃度は約800nMであることを明らかにした。次に、酵母の性接合因子であるα因子を添加してα接合型細胞をG_1期停止状態に誘導した時の細胞質遊離Ca^<2+>濃度を測定した。α因子を作用させると3分以内に細胞質遊離Ca^<2+>濃度は平均24倍に増加し、作用後13時間の間には約2倍の高い濃度が維持された。α因子を除去するとG_1停止が解除され、細胞質遊離Ca^<2+>濃度は元のレベルに戻った。この結果はα因子による細胞増殖の停止がCa^<2+>シグナルの派生と密接に関連していることを示したものである。さらに、Ca^<2+>除去による酵母細胞の増殖制御系を開発した。カルシウムイオノフォアA23187とカルシウムキレート剤EGTAを含む合成培地中で22°Cの培養を行うと増殖が完全に停止することを見出した。この時、細胞内遊離Ca^<2+>濃度は10nMの低いレベルに低下し、芽をもつ細胞の割合が一過的に減少すること、これと同調してG_1期のDNAをもつ細胞の割合が一過的に増加することを明らかにした。この事実は、細胞内遊離Ca^<2+>濃度の低下が細胞のG_1期停止を指令していることを示している。さらに同条件で16ー20時間培養を続けると、細胞の大部分はG_2/M期のDNAをもつようになるが、出芽は依然として制限を受けていることが明らかとなった。この結果は、本来同調的に起るはずのDNA合成と出芽が細胞内遊離Ca^<2+>濃度の低下により非同調的になることを示し、細胞増殖の調節にCa^<2+>が重要な役割を担っていることが明らかとなった。

1)野生型酵母の細胞内遊離Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]i)は培地中のCa^<2+>濃度(CaCl_2;1100mM)の如何にかかわらず、約100nMに維持されていた。2)液胞はCa^<2+>の細胞内貯蔵オルガネラである。このため液胞を欠失した変異株では[Ca^<2+>]iの定常濃度を維持することができず、Ca^<2+>-感受性になることがわかった。3)酵母を10nM EGTAおよび10μMA23187で処理すると細胞はCa^<2+>欠乏状態となる。この時、[Ca^<2+>]iは10nMのレベルに低下して、細胞は一旦G_1期で増殖を停止するが、その後出芽は停止したままDNA合成はゆるやかに回復してG_2期1M期で完全に停止することがわかった。このことは、Ca^<2+>がDNA合成と出芽を協同的に調節していることを示している。4)性フェロモンα因子の添加により、酵母のa接合型細胞はG_1期に停止し、ついで接合管の形成を開始する。この時、この形態形成のタイムコ-スと平行して、細胞膜のCa^<2+>チャンネルが一過的に開口することを見出した。この結果[Ca^<2+>]iは600800nMに上昇すること、この一過的な[Ca^<2+>]iの上昇により、a接合型細胞は細胞死をまぬかれることが明らかになった。5)Ca^<2+>-結合蛋白カルモジュリンの遺伝子の上流にガラクト-スプロモ-タ-を融合した融合遺伝子をプラスミド上に作成し、条件性致死変異株を得た。この変異株を用いて、カルモジュリンが核分裂に必須であることを確証した。酵母細胞内の遊離Ca^<2+>濃度とその変動をリアルタイムで観測するシステムとして、ニコン蛍光落射顕微鏡マイクロフォトFXと浜松ホトニクスARGUSー100を中心とした顕微分光システムを開発した。また、Ca^<2+>特異的蛍光試薬としてfuraー2を用い、これを電気パルス法で効率よく酵母細胞内に注入する条件を確立した。この新しい実験方法を用いて、カルシウムイオンによる細胞増殖の調節機構を解析し、以下の成果を得た。1)野生型酵母の細胞内遊離Ca^<2+>濃度(〔Ca^<2+>〕i)は培地中のCa^<2+>濃度(CaCl_2;1100mM)の如何にかかわらず、約100nMに維持されていた。このため液胞を欠失した変異株では〔Ca^<2+>〕iの定常濃度を維持することができず、Ca^<2+>-感受性になることがわかった。3)酵母を10mMEGTAおよび10μM23187で処理すると細胞はCa^<2+>欠乏状態となる。この時、〔Ca^<2+>〕iは10nMのレベルに低下して、細胞は一旦G_1期で増殖を停止するが、その後出芽は停止したままDNA合成はゆるやかに回復してG_2期/M期で完全に停止することがわかった。この結果〔Ca^<2+>〕iは600800nMに上昇すること、この一過的な〔Ca^<2+>〕iの上昇により、a接合型細胞は細胞死をまぬかれることが明らかになった。
ウルソデオキシコール酸が効かないＰＢＣ症例の原因解明と新規治療戦略の基盤作製

原発性胆汁性胆管炎(PBC)の治療薬であるウルソデオキシコール酸(UDCA)やベザフィブラートへの反応性に関わる機序の解明を目指した。胆汁酸合成の律速酵素CYP7A1およびその転写因子のPGC-1αの遺伝子多型(SNPs)は, PBC肝硬変進行との相関が過去に示されていたが,今回PBC患者のUDCA反応性とは相関しなかった。また,細胞実験において,ベザフィブラートはCYP7A1のプロモーター活性およびプロモーターSNPの機能に影響しなかった。一方で,CYP7A1活性の個人差を規定する新たな因子としてPGC-1αのrs8192678を同定した。原発性胆汁性肝硬変(PBC)患者の一部は,治療薬ウルソデオキシコール酸(UDCA)に反応しない。このUDCA不応例に対してbezafibrateの追加投与が有効とされているが,その詳細な作用機序は明らかではない。我々は,胆汁酸合成の律速酵素CYP7A1およびその転写因子PGC-1α・HNF4αの遺伝子多型(SNP)がPBCの肝硬変進行と相関すること,CYP7A1プロモーターSNP rs3808607の肝硬変進行リスクアレルがCYP7A1の転写を増加させることを既に示している。今回,UDCA不応およびbezafibrate反応の機序を解明するために,rs3808607がCYP7A1転写に影響する機序の解明を試みた。CYP7A1プロモーターを組み込んだレポーター遺伝子アッセイにより,胆汁酸代謝に関わる核内受容体(FXR,PXR,CAR,PPARα,RAR, GR)のリガンドに対する反応性を肝硬変進行のリスク・非リスクアレル間で比較した。両アレル間で各リガンドに対する反応性に差は見られなかった。rs3808607の関わる転写制御は核内受容体を介したものではないことが示唆された。さらに,CYP7A1が高発現していると考えられる遺伝子型を持つ患者において,UDCAに対する治療反応性が異なるかどうかを検証した。UDCAを服用しているPBC患者115名を対象に,UDCA治療効果との相関解析を行ったが,肝硬変進行と相関したCYP7A1,PGC-1α,HNF4αのSNPsはいずれもUDCA反応性とは相関を示さなかった。このことから,これらのSNPsの肝硬変進行への寄与はUDCA反応性を介さないことが示唆された。さらに,SNP rs3808607の遺伝子型が実際にCYP7A1の酵素活性に差を与えるかどうかを明らかにするため,50名の健康成人から血液検体を採取した。このUDCA不応例に対してベザフィブラートの追加投与が有効とされているが,その詳細な作用機序は明らかではない。我々は,胆汁酸合成の律速酵素CYP7A1およびその転写因子PGC-1αとHNF4αの遺伝子多型(SNP)がPBCの肝硬変進行と相関すること,CYP7A1プロモーターSNP rs3808607の肝硬変進行リスクアレルがCYP7A1の転写を増加させることを既に示している。今回,UDCA不応およびベザフィブラート反応の機序を解明するために,rs3808607がCYP7A1転写に影響する機序の解明を試みた。さらに,UDCA反応性に関わる他の因子の影響も追加で検討した。前年度までに,CYP7A1のSNPがPBCの肝硬変進行と相関し,かつCYP7A1の転写に影響するが,UDCAの治療反応性とは相関しないことを示した。今回,UDCA反応性に関わる新たな遺伝因子を探索し,UDCA反応性に関わる新たな因子として肝細胞膜の細胆管側に発現するリン脂質トランスポーターであるATP8B1のイントロンSNP rs2663849を同定した。同SNPはUDCA反応性に加えてPBCの疾患感受性とも相関を示した。さらに,同SNPを組み込んだレポーター遺伝子アッセイにより同SNPのUDCA不応リスクアレルは非リスクアレルと比較して低い転写活性を示したことから,ATP8B1の低発現がPBCの発症およびUDCA反応性に寄与している可能性が示唆された。また,SNP rs3808607の遺伝子型が実際にCYP7A1の酵素活性に差を与えるかどうかを明らかにするため,50名の健康成人から血液検体を採取し同SNPの遺伝子型を決定した。今後は,血清中のCYP7A1代謝物濃度と遺伝子型との関係を明らかにする予定である。CYP7A1およびPGC-1αのPBC肝硬変進行と相関を示した遺伝子多型がCYP7A1の転写に影響を与える機序を平成26年度中に明らかにし,平成27年度はCYP7A1過剰発現マウスを用いたin vivo研究を行う予定であった。しかし,平成26年度までにCYP7A1のrs3808607が同遺伝子の転写に影響するものの,UDCA反応性には影響せず,ベザフィブラートの影響も受けないことが明らかになった。そのため,平成27年度はUDCA不応メカニズムの機序を解明するため,新たな胆汁酸代謝関連遺伝子とUDCA治療反応性との相関解析を行い,UDCA治療抵抗性に関わる分子としてATP8B1を同定し,SNPの機能まで明らかにした。

想定していた機序がUDCA不応に関わっていなかったため,さらなるin vivo研究に進めず研究計画に遅れが生じている。事前に他の機序の関与も想定して進めていなかったことは反省点である。一方で, UDCA不応に関わる新たな遺伝因子探索を行い,ATP8B1を同定できたこと,およびSNPの機能を明らかにできたため,迅速に研究の問題点に対応できた。また,UDCA不応に関わる新たな機序の解明と並行して, CYP7A1の遺伝子多型が肝臓におけるCYP7A1の実際の発現量および酵素活性に影響を与えるかどうかを明らかにするため50名の健康成人血清中の7-alpha-hydroxycholest-4-en-3-oneを測定する計画であったが,当初計画していたHPLCによる測定では感度が不足しており測定できなかった。感度改善および新たな測定系への変更に対応するため年度内の遂行に遅れが生じた。原発性胆汁性肝硬変(PBC)患者の一部は,治療薬ウルソデオキシコール酸(UDCA)に反応しない。このUDCA不応例に対してベザフィブラート投与が有効とされているが,詳細な機序は明らかではない。我々は,胆汁酸合成の律速酵素CYP7A1およびその転写因子PGC-1αとHNF4αの遺伝子多型(SNP)がPBC肝硬変進行と相関すること,CYP7A1プロモーターSNP rs3808607の肝硬変進行リスクアレルがCYP7A1の転写を増加させることを既に示している。そこで本研究では,UDCA不応機序およびベザフィブレート作用機序を解明することを目的とした。平成28年度までに,PBC肝硬変進行と相関を示したSNPsがPBC患者のUDCA反応性と相関を示すかどうかを,新たに収集した患者検体を用いて明らかにした。結果,CYP7A1やPGC-1αのSNPsはPBC肝硬変進行と相関し,かつCYP7A1の転写に影響するが,UDCA反応性とは相関しないことが分かった。さらに,CYP7A1プロモーターを組み込んだレポーター遺伝子アッセイにより,CYP7A1のrs3808607はベザフィブラートを含む核内受容体リガンドに対する反応性に影響しないことが示された。以上より,CYP7A1の高発現はPBC肝硬変進行に影響する一方で,UDCAやベザフィブラート反応性には影響しないことが示唆された。そこで,UDCA反応性に関わる新たな遺伝因子を探索し,リン脂質トランスポーターであるATP8B1のrs2663849を同定した。同SNPはUDCA反応性に加えてPBC疾患感受性とも相関を示した。さらに,レポーター遺伝子アッセイで同SNPのUDCA不応リスクアレルは非リスクアレルと比較して低い転写活性を示したことから,ATP8B1の低発現がPBCの発症およびUDCA反応性に寄与している可能性が新たに示唆された。PBC肝硬変進行と相関を示したCYP7A1のプロモーターSNPが,培養細胞系においてUDCAやベザフィブラートに対する反応性に影響し,また,PBC患者のUDCA治療反応性と相関することを仮説とし,平成27年度以降はCYP7A1過剰発現マウスを用いた動物実験を行う予定であった。動物実験系を立ち上げるため,CYP7A1を過剰発現する遺伝子組み換えマウスの凍結精子を米国より輸入し,凍結精子からの個体復元を行ったが,得られた個体が想定していたより少なく,結果としてトランスジーンを持つ個体が得られなかった。また,培養細胞を用いたin vitro実験において,CYP7A1プロモーターSNPのrs3808607は同遺伝子の転写に影響するものの,UDCAやベザフィブラートの反応性に寄与しないことが明らかになった。
高分子ゲルを開始剤とするリビングカチオン重合

重合開始剤を効率よくサイクルできる重合反応を開発するため,重合活性点としてカルボン酸エステルを持つ不溶性の高分子ゲルを合成し,これをビニルエーテルの重合の開始剤に用いて不均一系でカチオン重合が起こる反応条件を見い出した。さらに対応する可溶性の高分子開始剤と低分子開始剤を用いた重合を行い,重合活性点が不溶性のゲル中に存在することの影響を明らかにした。1.アクリル酸エステル単位を含む高分子ゲルの合成:アクリル酸エステルとエチレングリコールジメタクリレートをラジカル共重合し,アクリル酸エステル単位を含む高分子ゲルを合成した。2.アクリル酸エステル単位を含む高分子ゲルを開始剤とするイソブチルビニルエーテルのカイチオ重合:合成した高分子ゲルを開始剤に用いてイソブチルビニルエーテルを少量の四臭化スズの存在下,トルエン中,0°Cで重合すると不均一系でのカチオン重合が起こり寿命の長い生長種が生成することを見い出した。しかし生成ポリマーの分子量分布は広く,理想的なリビング重合ではなかった。さらにポリマーの約30%が開始剤ゲルに結合したまま回収されることがわかった。3.対応する可溶性の高分子開始剤と低分子開始剤を用いた重合:不溶性のゲル開始剤を用いた重合と比較して,同じ反応条件下での可溶性の低分子開始剤による重合ではリビング重合が起こり分子量分布の狭いポリマーが生成した。可溶性の高分子開始剤による重合は不溶性のゲル開始剤を用いた重合と同様,分子量分布の広い寿命の長いポリマーが生成した。
外因性機能調節物質の化学合成

本研究では多官能性の外因性活性物質による制御機構研究のための合成的アプローチを行う。カビ毒フミトレモルジンBは強い痙れん性神経毒であり、その全合成を達成した。(後藤)ピリミジンヌクレオシドホスホリラーゼ阻害活性を有する6,5 ́-シクロ-2 ́,5 ́-ジデオキシウリジンなど3種の6,5 ́-シクロヌクレオシドを合成した。(上田)単糖から光学活性擬似ペンタフラノースや擬似ヘキサピラノースおよびそれらの配糖体が合成可能な方法を見い出した。本合成法を利用して、種々の光学活性擬似糖および9-擬似β-D-アラビノフラノシルアデニンなどのヌクレオシド炭素環同族体を合成した。また、アコニチン型アルカロイドにおける選択的アシル基変換反応を利用して、種々の脂肪酸類の結合したリポアルカロイド類を合成した。(北川)レトロネシン型大環状ピロリチジンアルカロイドであるインテゲリミンの光学活性体の全合成を行った。(R)-(+)-リンゴ酸から光学活性レトロネシンを合成し、また簡単な不飽和カルボン酸から光学活性インテゲリネシン酸誘導体を合成した。レトロネシンとインテゲリネシン酸の間で位置選択的にエステル結合をつくり、ラクトン化を行って光学活性インテゲリミンを合成した。(山田)鶏のコクシジウム病の特効薬として重要なサリノマイシンをD-グルコース,D-マンニトール,L-乳酸を出発原料とし、高立体選択的に全合成した。(米光)分子量5000のモノメトキシポリエチレングリコール2本を結合した塩化シアヌールで、アスパラギナーゼ酵素蛋白質を作成し、抗原性の著しい減少と、生体内存在時間の著しい延長及び担癌動物を用いた治療実験で非修飾酵素より優れた抗腫瘍性を認めた。アスパラギナーゼに対しアレルギー反応を示し、治療継続不能となった白血病患者数名にこの修飾酵素を使用、全くアレルギー反応なく治療の継続に成功した。(和田)本研究では多官能性の外因性活性物質による制御機構研究のための合成的アプローチを行う。(和田)
グループ構造をもつ戦略的環境の理論分析

本研究は,戦略的環境を分析する上でよく直面するという意味で基本的な次の2つの問題について考察した.・複数のナッシュ均衡が存在した時,どのナッシュ均衡が理論予測としてもっともらしいか.・近視眼的な人々が長期的に関係し合う状況において,どのような理論予測を用いればよいか.本研究では,特にグループ構造をもつ戦略的環境を捉える上で有効な「入れ子式ポテンシャル関数」と「鞍関数」について注目し,上の問題に解答を与えた.本研究は,戦略的環境を分析する上でよく直面するという意味で基本的な次の2つの問題について考察した.・複数のナッシュ均衡が存在した時,どのナッシュ均衡が理論予測としてもっともらしいか.・近視眼的な人々が長期的に関係し合う状況において,どのような理論予測を用いればよいか.本研究では,特にグループ構造をもつ戦略的環境を捉える上で有効な「入れ子式ポテンシャル関数」と「鞍関数」について注目し,上の問題に解答を与えた.本研究は、どのような時に純粋戦略ナッシュ均衡が存在するかという均衡存在問題、複数:のナッシュ均衡が存在ずる時にどの理論予測がもっともらしいかという均衡選択問題、限定合理的なプレイヤーが長期的に関わりあう状況においてどのような理論予測を立てればよいかという問題(動学プロセスの収束問題)について考察する。これらの問題はゲーム理論を用いて戦略的環境を分析する上でよく直面するという意味で、ゲーム理論における基本問題である。特に、本研究は、社会経済によく見られる「グループ構造」をもつ戦略的環魔を研究対象とする。一般にこのような環境は利害が複雑に絡み合い、分析には困難が伴う。そこで、本年度は、「入れ子式ポテンシャル」をもつゲームにおいて自然な動学プロセス(階層適合)という動学プロセスを提案し、その動学プロセスが収束するための条件を与えた。そして、京都大学、大阪府立大学にてセミナー報告をし、そこで得た有益なコメントを反映し論文として完成度を高めた。また、純粋戦略ナッシュ均衡が存在するための2つの十分条件、入れ子式ポテンシャルゲームと戦略的補完性を持つゲームとの関係を考察し、戦略集合が全順序ならば、入れ子式ポテンシャルゲームの方が戦略的補完性をもつゲームより広い範囲で適用できることを示した。その結果をまとめた"Strategic Complementarities and Nested Potential Games"はJournal of Mathematical Economicsに掲載された。さらに、同一利害をもつチームが敵対関係にある、いわゆる2チームゼロ和ゲームにおける均衡選択問題を考察するために、「主=双対ポテンシャル」という概念を提案した。本研究の貢献は,第一に,鞍関数という新たな概念を提案したことである.鞍関数をもつゲームとは,いわば,1人の敵とそれ以外の同一利害のプレイヤーたちからなるゲームと戦略的に同等なゲームである.そのような構造を持つゲームとして,経済主体が準線形効用関数をもつArrow=Debreu型の市場ゲーム,混雑ゲームにおいて課金を試みるプレイヤーなどがあることを示した.第二に,鞍関数を用いてナッシュ均衡であるための十分条件を与えたことである.この条件はvon Stengel=Koller (1997, GEB)が与えた十分条件に対する一般化になっている.この一般化した条件は次に述べる頑健な均衡を求めるために重要な役割を果たした.第三に,鞍関数を用いてKajii and Morris (1997, Econometrica)の意味で非完備情報に対して頑健であることを示したことである.あるゲームにおける理論予測が非完備情報に対して頑健であるとは,そのゲームに近いどんな非完備情報ゲームもその理論予測に近い均衡があることである.すなわち,頑健な理論予測ならば,実際が多少の完備情報から離れた情報構造をしていても,大きく結果が変わらないことを意味する.本研究は,鞍関数の鞍点における値と等しくなるような相関均衡の集合は非完備情報に対して頑健であることを示した.また,この条件は,Morris=Ui (2005,JET)で与えた十分条件より有用な場合があることを示した.以上の成果を"Saddle Functions and Robust Sets of Equilibria" (with Vladyslav Nora)としてまとめ,CORE Discussion Paper 2012-50として公開した.またいくつかのセミナーや研究会で報告した.入れ子式ポテンシャルゲームで明らかになった性質は他のグループ構造をもつゲームにおいて成立する可能性を示唆する。その意味で、入れ子式ポテンシャルゲームは重要な役割を果たす。23年度、その入れ子式ポテンシャルゲームにおいて、純粋戦略ナッシュ均衡存在問題と動学プロセス収束問題に関する性質が明らかになった。24年度が最終年度であるため、記入しない。23年度に定式化した「主=双対ポテンシャルゲーム」と均衡選択として重要な概念、情報頑健均衡との関係を考察する。望む結果を得た後、論文として完成させる。そして、学会、セミナー報告を行い、フィードバックを受け論文としての完成度を高め、専門誌へ投稿、掲載を目指す。また、「入れ子式戦略的補完性」をもつゲームにおける考察を始める。具体的には、まず「戦略的補完性」を定式化し、純粋戦略ナッシュ均衡の存在条件について探る。
ダイズべと病抵抗性遺伝子の同定と利用

糸状菌であるダイズべと病菌は、全国でダイズ子実の小粒化を引き起こす一方、若い莢の内果皮を褐変させて枝豆の商品価値を低下させる。枝豆の主産地は関東東北地方であるが、地域によってべと病菌のレースが異なることが示唆されており、有効な抵抗性遺伝子の同定が求められている。今年度(2018)は、関東東北地方で効果があるQTLで大きな効果がある第7および第18染色体上のQTL、効果が最も大きなQTLだが東北地方のみで効果がある第3染色体のQTLの座乗領域を狭めるため、それぞれについて組換え固定系統対を作成し、夏期に東北1か所、関東2か所で自然発病による圃場検定を試みた。しかし、複数の台風により葉焼病の病斑が多く発生し、べと病の病徴が見づらくなってしまったため、領域を狭めることはできなかった。本課題終了後とはなるが、圃場検定の再試を行うことを考慮して、各系統対の自殖種子を確保した。ダイズべと病は冷涼多雨で多く発生し全国で完熟種子の小粒化を引き起こす他、葉だけでなく若い莢内の内果皮を褐変させて枝豆の商品価値を低下させる。米国で2つの優性抵抗性遺伝子座が報告されているが、育種に利用されている抵抗性遺伝子座は無い。今回、ダイズべと病抵抗性QTLのうち育種的に汎用性の特定を試みた。茨城県栽培のRIL2集団からは第7染色体上に、秋田県栽培の3集団からは第3染色体上に共通にQTLが見られた他、第8と第18に各1個、計4個の効果の大きなQTLが検出された(図)。RIL 1集団で2015年に秋田県で検出された2個のQTLのうち第3染色体上の1個が2016年に検出されなかったことを除き、効果の大きなこれらのQTLは2ヶ年にわたって検出された。第7および第18染色体上の2個のQTLについて異なるアレルを持つRIL 1集団からの12系統は、秋田県でも茨城県で見られたのと同様な抵抗性の強弱を示した。2016年に秋田県と茨城県で栽培されたRIL 1集団では、第8染色体上のQTLのみが共通して検出された。遺伝資源15系統の抵抗性の強弱は、秋田県と北海道で一致しなかった。従って、関東から東北では共通の抵抗性QTLが利用可能だが、北海道では異なる抵抗性QTLが必要になること、第7、第8、第18染色体上のQTLは関東・東北で抵抗性を付与できる可能性があることが示唆された。RIL 5集団を用い、それぞれ2ヶ年のQTL解析を終え、効果の大きなべと病抵抗性QTLを検出することができ、それらは茨城県と秋田県の両方で抵抗性を示すことを確認することができた。ダイズべと病は冷涼多雨で多く発生し、全国で完熟種子の小粒かを引き起こすほか、葉のみならず若い莢内側の内果皮を褐変させて枝豆の商品価値を低下させる。今年度は、昨年までに特定された、秋田県と茨城県において複数年次に渡って共通に検出された育種的に汎用性の高いダイズべと病抵抗性QTLの領域絞り込みを行い、育種で実用性のより高いDNAマーカー作成を試みた。昨年までにRIL(納豆小粒/タチナガハ)で検出された第7染色体及び第18染色体に検出された2つの効果の大きなQTLについて、RILから選抜した残存へテロ系統8系統から作出したQTL領域で組み換わっている組換え固定系統対11対を秋田県大仙市、茨城県水戸市、茨城県つくば市で栽培し、自然発病で病斑調査を行って抵抗性QTLの座乗領域絞り込みを試みた。その結果、3地点で共通に、第7染色体上の3.0Mbの領域、第18染色体の8.1Mbの領域にべと病抵抗性QTLが座乗していることが明らかになった。種子量が少ないため1地点のみの栽培となった組換え固定系統対の結果からは、座乗領域は更に絞り込まれ、それぞれ1.3Mb、1.5Mbとなった。これらの領域に座乗するマーカーを用いて、べと病抵抗性個体の選抜が可能であると考えられた。このほか、やはり昨年までにRIL(里のほほえみ/ふくいぶき)、RIL(きぬさやか/大潟村茶豆)、RIL(YR-82/Harosoy)の3集団で共通に検出されている第3染色体上の効果の大きな抵抗性QTLについて、RIL(きぬさやか/大潟村茶豆)の残存へテロ系統を選抜、組換え固定系統対を作成した。組換え固定系統対を作出して秋田県と茨城県あわせて3地点での圃場試験を行い、3地点のいずれでも効果の大きなべと病抵抗性QTLの存在を確認し、領域を絞り込むことができた。

今年度(2018)は、関東東北地方で効果があるQTLで大きな効果がある第7および第18染色体上のQTL、効果が最も大きなQTLだが東北地方のみで効果がある第3染色体のQTLの座乗領域を狭めるため、それぞれについて組換え固定系統対を作成し、夏期に東北1か所、関東2か所で自然発病による圃場検定を試みた。しかし、複数の台風により葉焼病の病斑が多く発生し、べと病の病徴が見づらくなってしまったため、領域を狭めることはできなかった。本課題終了後とはなるが、圃場検定の再試を行うことを考慮して、各系統対の自殖種子を確保した。ダイズべと病抵抗性QTLの座乗領域を絞り込み、育種で活用できる選抜マーカーを作成する。そのための材料として、QTL領域の組換え固定系統対を作成し、圃場試験を行う。引き続き第7染色体と第18戦食滞のダイズべと病抵抗性QTLの座乗領域を絞り込み、育種で活用できる選抜マーカーを作成する。このほか、RIL(里のほほえみ/ふくいぶき)、RIL(きぬさやか/大潟村茶豆)、RIL(YR-82/Harosoy)の3集団で共通に検出されている第3染色体上の抵抗性QTLの領域を絞り込む。効率的に執行した結果、次年度使用額が生じた。効率的に執行したが、プラスチック製品の納期が年度末に間に合わず、次年度使用額が生じた。次年度の予算と合わせて有効に使用する。