hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水生動物がアミノ酸を飲む -見落とされていた窒素循環プロセスの解明-

本研究の目的は、「水生動物が溶存アミノ酸をエネルギーとして利用する可能性」を孵化直後のエゾサンショウウオ幼生を用いて示すことである。実験の結果、アミノ酸を添加した環境水で飼育したエゾサンショウウオ幼生は、アミノ酸由来の窒素を体内に取り込み、成長を促進させることが分かった。細菌などの微生物が溶存アミノ酸を直接利用し増殖することは一般に認知されているが、脊椎動物による溶存アミノ酸の利用はこれまで想定されてこなかった。本研究の成果は、「これまでの慣習的な栄養伝達経路の有り様」の変更を促すものである。1.エゾサンショウウオ孵化幼生に対する溶存アミノ酸の成長促進効果の探索本研究では、溶存アミノ酸が水生脊椎動物の成長に影響するかを調べた。8種のアミノ酸(チロシン,フェルアラニン,リシン,セリン,トレオニン,グリシン,アラニン,プロリン)を0.0mM,0.5mM,1.0mMの濃度になるよう調整した溶液中(水自体は事前に濾過、煮沸し、微生物以外の生物を含まない)で、エゾサンショウウオの孵化直後の幼生を8日間飼育し成長を比較した。5種類のアミノ酸(リシン,トレオニン,セリン,フェニルアラニン,チロシン)で顕著な成長促進効果がみられた。一方、アラニン,プロリン,グリシンで飼育した場合でも、有意差はみられないものの成長速度の平均値はアミノ酸非添加の場合よりも高かった、この事実は、これらのアミノ酸も幼生の成長を阻害しないことを意味する。また、高濃度のときに高い成長促進効果を発揮するアミノ酸(アラニン,セリン,チロシン)はあったが、高濃度で成長を阻害するアミノ酸はなかった。アミノ酸の種類によって効果の大きさに違いがみられるが、本研究の結果は、概して、「高濃度のアミノ酸はサンショウウオ幼生の成長を促進させる効果をもつ」ことを示す。2.卵由来の溶存有機物によるサンショウウオ孵化幼生の成長への影響自然の池ではエゾサンショウウオが孵化した直後には同種やエゾアカガエルの卵の残骸が多く存在する。これらが溶存有機物の供給体となり、エゾサンショウウオ孵化幼生の成長に影響すると期待した。この仮説を検証するために、エゾサンショウウオやエゾアカガエルの卵の残骸をたくさん含む自然池とそれらを含まない池の水を使ってサンショウウオの孵化幼生を飼育し成長を比較した。仮説は支持されず、卵が多くあった池水と卵を含まない池水との間で、成長に対する有意な違いは認められなかった。本研究の目的は、「水生動物が溶存アミノ酸をエネルギーとして利用する可能性」を示すことである。エネルギーとしての利用可能性は、溶存アミノ酸を含む環境水で水生動物を飼育した場合に、(1)動物の成長が促進する、あるいは(2)アミノ酸由来の物質が動物の体内に取り込まれる、という2点で評価した。平成26年度の実験ではエゾサンショウウオの幼生を材料とし、「幼生の成長を促進させるアミノ酸」を探索した。実験は濾過後に煮沸滅菌した水を使用し、対象の動物以外に真核生物がいない状況で実施した。テストした8種のアミノ酸のうち、5種のアミノ酸(チロシン・フェニルアラニン・リシン・セリン・トレオニン)で幼生の成長が促進することを見つけた。平成27年度(最終年度)には、「アミノ酸由来の物質が幼生の体内に取り込まれるか」を確認するための実験を行った。前年の実験で効果の高かったアミノ酸(フェニルアラニン)の安定同位体化合物をトレーサーとして用い、前年と同様の条件でエゾサンショウオの幼生を飼育した。その結果、アミノ酸の添加によって、幼生の成長が高まること(昨年の結果の再現性の確認)、さらにアミノ酸由来の物質が幼生の尾部組織に取り込まれていることを確認した。以上の結果は、「真核生物がいない状況でも水生動物はエネルギーとしての溶存アミノ酸を利用できる」ことを示す。細菌などの微生物が溶存アミノ酸を直接利用し増殖することは、事実として一般に認知されている。しかし、脊椎動物による溶存アミノ酸の利用は、これまでに想定されてこなかった。つまり、現在の食物網の理論では、溶存アミノ酸から脊椎動物へのエネルギーの伝達には「エネルギーを媒介する他の生物が必要」と仮定している。本研究の成果は、「これまでの慣習的な栄養伝達経路の有り様」の変更を促すもので、今後の研究の先駆的な事例になると期待している。これまで、脊椎動物は下位の栄養段階にある動物を食うか、卵黄など親由来の栄養物を利用して成長すると考えられてきた。本研究は、溶存アミノ酸が脊椎動物の成長促進効果を持つことを示した初めての研究として評価に値する。動物生態学本年度、溶存アミノ酸がエゾサンショウウオの孵化幼生に対して成長促進効果をもつことがわかったが、どれほどの濃度があれば効果があるのかや、メカニズムについては明らかではない。

今後は、効果をもつ濃度レベルを探索するとともに、アミノ酸由来の窒素分がエゾサンショウウオの体内に取り込まれているのか標識アミノ酸(15N)などを用いて調べる予定である。さらに自然界において溶存アミノ酸の効果が生じる生態学的な文脈についても探索していきたい。年度内に学会発表および論文校閲費用で支出する予定だったが、学会発表についてはやむを得ない事情により、学会参加自体をキャンセルすることになり、支出がなかった。論文校閲費用については、年度内に論文原稿を書き終わらなかったため支出しなかった。次年度に学会発表を行う。論文の英文校閲について5月中に執行予定である。
ユビキチンリガーゼ複合体による小胞体関連タンパク質分解機構の研究

小胞体関連分解(ER-associated protein degradation ; ERAD)は、小胞体内でミスフォールドしたタンパク質がサイトゾルへ引き出された後、ユビキチン化を受けてプロテアソームで分解されるシステムで、細胞や個体における恒常性維持に重要であると共に、ERADの破綻は様々な病態と関連していることが知られている。酵母小胞体膜に存在するユビキチンリガーゼ(E3)であるHrd1pは、ERADを担う重要な分子である。アウス、ヒトなどの哺乳類には、2つのホモログタンパク質、HRD1/synoviolinとgp78(glycoprotein 78)/AMFRが存在する。そこで本研究において、まずHRD1とgp78が形成する小胞体膜E3複合体の構成因子に違いが見られるかどうかを検討した。その結果私たちは、HRD1/SEL1L(酵母のHrd3pホモログ)を中心に、Yos9pのヒト・ホモログである2つのレクチンタンパク質XTP3-BとOS-9が、小胞体シャペロンタンパク質であるBiPをも含めた大きな複合体を形成していることを見いだした。この複合体の機能解析の結果、糖タンパク質のERADのみならず、糖鎖をもたないミスフォールドタンパク質の分解も制御していることが明らかになった。一方、gp78は、この複合体には含まれておらず、従ってHRD1/SEL1Lとは異なる機能を担っていると考えられた。引き続いてOS-9のレクチンドメインが、どのような構造のN結合型糖鎖を認識するのかを検討した。その結果、OS-9は、Cアームのマンノースがプロセスされた糖鎖構造を認識することが明らかになった。即ち、分解基質のもつ糖鎖構造と、その認識分子を明らかにすることができ、糖タンパク質の小胞体関連分解において、新たな概念を確立することが出来た。小胞体関連分解(ER-associated protein degradation; ERAD)は、小胞体内でミスフォールドしたタンパク質がサイトゾルへ引き出された後、ユビキチン化を受けてプロテアソームで分解されるシステムで、細胞や個体における恒常性維持に重要であると共に、ERADの破綻は様々な病態と関連していることが知られている。酵母小胞体膜に存在するユビキチンリガーゼ(E3)であるHrdlpは、ERADを担う重要な分子としてERAD発見当初より研究されてきた。マウス、ヒトなどの哺乳類には、2つのホモログタンパク質、HRD1/synoviolinとgp78(glycoprotein 78)/AMFRが存在する。最近、酵母およびヒトにおいて、Hrdlpを中心としたERAD複合体がER膜上に存在して、小胞体タンパク質の品質管理を行っていることが報告された。さらに酵母において、糖タンパク質のERADに関わるレクチンYos9pが、Hrd3pを介してHrdlpと結合し、小胞体タンパク質の品質管理を行っていることが報告された。本研究の結果は、酵母と哺乳類における小胞体関連分解機序の異同を明らかにすると共に、小胞体からサイトゾルへの基質引き出しの分子機構解明にも繋がるものであると考えられる。

即ち、分解基質のもつ糖鎖構造と、その認識分子を明らかにすることができ、糖タンパク質の小胞体関連分解において、新たな概念を確立することが出来た。
白金系触媒によるヒドロアリール化反応を利用する高効率分子変換プロセスの開発

1.ピロール、フラン、チオフェンによるプロピオル酸類のヒドロアリール化反応:ヒドロアリール化とダブルヒドロアリール化反応ピロールとフェニルプロピオル酸エチルの反応をK_2PtCl_4及びAgOTf存在下酢酸中で行うと、ダブル付加が優先的に得られた。また、2-オクチン酸エチルの反応でも、ダブル付加が優先的に起こり、ビスピロリル化体が得られることがわかった。2-メチルフランとフェニルプロピオル酸エチルの反応ではダブル付加が起こり、チオフェン類との反応は酢酸中では非常に遅く、トリフルオロ酢酸中でうまく反応が進行することがわかった。しかしながら、プロピオル酸エチルとの反応は良好に進行し、ダブル付加生成物を優先的に与えることがわかった。さらに、プロピオル酸を用いてチオフェン類と反応させると、ダブル付加生成物の収率が著しく向上することが明らかとなった。2.フェノールによるプロピオル酸類のヒドロアリール化反応:クマリンの簡便合成白金触媒としてPtCl_2/AgOTf又はK_2PtCl_4/AgOTf触媒を用いてトリフルオロ酢酸中フェノールとプロピオル酸又はそのエチルエステルを反応させると、反応性の低いフェノールでも反応が進行し、クマリン誘導体を良好な収率で与えた。また、置換プロピオル酸との反応では、反応が選択的に起こり、高収率でクマリンが得られることがわかった。3.ポリスチレン類とプロピオル酸の反応:ポリマーへの直接官能基導入法トリフルオロ酢酸とクロロホルム混合溶媒中K_2PtCl_4/AgOTf触媒存在下ポリスチレンとプロピオル酸との反応を行った。反応後、さらに、メタノールによるメチルエステル化を行い、IRおよびNMRによってアルケニルカルボン酸の導入を確認した。次に、ポリスチレンとポリ(エチレンーブチレン)の共重合体についても同様にプロピオル酸との反応を行った。
キノコの子実体形成を誘導する内因性転位型ステロイド誘導体の合成と構造活性相関

今年度は主に、1strophasterol Cの合成の達成、2亜鉛を用いた新規変換法の開発、3セレノヒドロキシ化反応における平衡反応の発見、4strophasterol D及びglaucoposterol Aの中間体の合成の達成という4つの研究成果を上げた。Strophasterol C, D及びglaucoposterol Aは、キノコの成長促進活性という非常に興味深い生物活性を有するstrophasterol Aの類縁体であり、天然からの単離量はいずれもごく微量である。そのため、詳細な生物学的研究は行われておらず、化学合成を達成したという報告も未だない。今回strophasterol Cの世界初の全合成に成功したことは、有機合成化学的に大きなインパクトとなっただけではなく、詳細な生物活性評価を行うための標品供給を可能にした。本成果によりstrophasterol Cの構造活性相関研究に大きく寄与することができた。また、strophasterol D及びglaucoposterol Aの中間体の合成が完了したことにより、次年度に両者を合成することがより容易になった。そのため、次年度には、現在発見されているstrophasterol類すべての天然物の合成を完了し、それぞれの構造活性相関研究を行うところまで研究を遂行できる見通しを立てることができた。また今年度は2つの新規反応を発見することができた。亜鉛を用いた変換反応とセレノヒドロキシ化における新たな知見は、有機合成化学的に非常に有用なものであり、合成の幅を大きく広げることができた。両反応によりstrophasterol類の合成はより簡便なものになり、またこれらの反応は、strophasterol類以外の多種多様な化合物の合成に応用ができるものであった。申請時、(a)strophasterol Aの大量供給に向けた合成法の改良,(b)strophasterol Bの立体選択的合成,(c)strophasterol C, D及びglaucoposterol Aの合成、(d)本化合物群をリードとする構造活性相関研究、という4つの目的を設定した。このうち、(a)と(b)は採用までの期間で達成し、今年度は(c)の達成に向けて研究に取り組んだ。(c)に関して、申請時は原料のergosterolからD環の開裂を行い、分子内でスルホンの求核付加を行いD'環を構築する計画を立てた。しかしながら、収率や立体選択性に問題が生じ、合成経路を変更することとした。新たな合成経路を探索する過程で新規反応を発見した。Ergosterolから調整した中間体に対し、硫酸と亜鉛を作用させると、1ヒドロキシ基の脱離、2エノンの1,4-還元、3ケトンの還元、4脱水、が連続的に進行することを見出した。本変換反応は類例がなく、有機合成化学的に興味深い知見を得ることができた。その後も合成経路を探索した結果、双極子付加環化反応を用いることでstrophasterol Cの立体化学を有する中間体と、strophasterol D及びglaucoposterol Aの立体化学を有する中間体を合成することができた。本反応における詳細な条件検討も行った。その結果、用いる試薬や溶媒が生成物の収率や立体選択性に大きく影響を与えることがわかった。得られた中間体に対して官能基の導入を行い、strophasterol Cの世界初の全合成に成功した。これに加えて、合成途中で用いたセレノヒドロキシ化反応に関して、酸性条件で反応を行うと平衡が生じるという新たな知見を得ることができた。以上の通り、新たな合成方法を確立し、目的としていた化合物の合成を終えたため、おおむね順調に進展していると言える。1に関しては、今年度合成した中間体を用いて合成を進めていく予定である。今年度でStrophasterol Cの合成は達成しており、その際に確立した合成方法を用いることで両者の合成を達成できると考えている。両者はこれまでに合成報告がないため、これらの合成の達成は有機合成化学的に大きな意義がある。しかしながら現在のところ、strophasterol Cを合成した時よりも収率が低い反応があるため、各反応の改善を行いながら研究を進めていく。特に双極子環化反応の部分はまだ改善の余地があるため、収率及び立体選択性の向上を目指す。1が完了し次第、2の構造活性相関研究に取り組んでいく。本研究で着目している部分構造は、strophasterol類に特徴的なB環のエポキシドやアルコールといった酸素官能基と、これまでに類例のないD'環である。まずは合成したstrophasterol類のB環のエポキシド及びアルコール部分の官能基変換を行う。これにより、これらの構造が活性発現に必要なのかを調べる。その後、strophasterol類のABC環に相当する化合物の合成を行う。本化合物は既知化合物から数工程で変換可能であると考えてており、本化合物を利用することで、D'環に当たる部分を多種多様に変換できると考えている。この化合物の活性評価を行うことで他に類を見ない部分構造である、D'環の必要性、そして異なる構造にした時の活性の変化を調査する。これらの構造活性相関研究を行うことで、より構造簡略化した、短工程で合成可能な発茸剤の開発を目指す。

Strophasterol C, D及びglaucoposterol Aは、キノコの成長促進活性という非常に興味深い生物活性を有するstrophasterol Aの類縁体であり、天然からの単離量はいずれもごく微量である。そのため、詳細な生物学的研究は行われておらず、化学合成を達成したという報告も未だない。今回strophasterol Cの世界初の全合成に成功したことは、有機合成化学的に大きなインパクトとなっただけではなく、詳細な生物活性評価を行うための標品供給を可能にした。本成果によりstrophasterol Cの構造活性相関研究に大きく寄与することができた。また、strophasterol D及びglaucoposterol Aの中間体の合成が完了したことにより、次年度に両者を合成することがより容易になった。そのため、次年度には、現在発見されているstrophasterol類すべての天然物の合成を完了し、それぞれの構造活性相関研究を行うところまで研究を遂行できる見通しを立てることができた。また今年度は2つの新規反応を発見することができた。亜鉛を用いた変換反応とセレノヒドロキシ化における新たな知見は、有機合成化学的に非常に有用なものであり、合成の幅を大きく広げることができた。両反応によりstrophasterol類の合成はより簡便なものになり、またこれらの反応は、strophasterol類以外の多種多様な化合物の合成に応用ができるものであった。申請時、(a)strophasterol Aの大量供給に向けた合成法の改良,(b)strophasterol Bの立体選択的合成,(c)strophasterol C, D及びglaucoposterol Aの合成、(d)本化合物群をリードとする構造活性相関研究、という4つの目的を設定した。このうち、(a)と(b)は採用までの期間で達成し、今年度は(c)の達成に向けて研究に取り組んだ。(c)に関して、申請時は原料のergosterolからD環の開裂を行い、分子内でスルホンの求核付加を行いD'環を構築する計画を立てた。しかしながら、収率や立体選択性に問題が生じ、合成経路を変更することとした。新たな合成経路を探索する過程で新規反応を発見した。Ergosterolから調整した中間体に対し、硫酸と亜鉛を作用させると、1ヒドロキシ基の脱離、2エノンの1,4-還元、3ケトンの還元、4脱水、が連続的に進行することを見出した。本変換反応は類例がなく、有機合成化学的に興味深い知見を得ることができた。その後も合成経路を探索した結果、双極子付加環化反応を用いることでstrophasterol Cの立体化学を有する中間体と、strophasterol D及びglaucoposterol Aの立体化学を有する中間体を合成することができた。本反応における詳細な条件検討も行った。その結果、用いる試薬や溶媒が生成物の収率や立体選択性に大きく影響を与えることがわかった。得られた中間体に対して官能基の導入を行い、strophasterol Cの世界初の全合成に成功した。
内皮炎症をもたらす非線形的NFAT/ダウン症因子シグナル経路の数理解明と病態予測

体全身に行き渡る血管は酸素・栄養分の運搬や選択的(薬物)透過性など高等動物の高次生命活動の根幹となるだけでなく、外的な環境変化やストレス刺激を受け取る最初の体内センサーである。しかし血管新生を伴う内皮Ca-カルシニューリン-NFAT経路の分子解析は、特にNF-kBとの協調的な転写シグナルについては殆ど解明されていない。本研究は血管炎症シグナル伝達の数理モデル構築と内皮細胞・疾患モデルマウス(個体レベル)での実証解析を基に、生体恒常性維持システムの統合的理解を推進し、三大疾病(がん・脳血管障害・心不全)に繋がる血管病態の予測やその破綻がもたらす病的シグナルの解明を目指すものである。
人工格子複合膜・超高密度磁気記録媒体の記録機構・記録再生系設計及び評価法の研究

1.記録機構,記録再生特性解析解法:垂直記録単層膜媒体(軟磁性層のない媒体)の記録再生特性解析解法を構築した.[軟磁性層]-[記録層]-[ヘッド]の多重静磁気相互作用を取り入れた垂直記録二層媒体の再生特性,反磁界の解析解法は平成12-13年度に構築している.これらの手法が3項の実験結果の会席に用いられた.2.媒体ノイズの解析解法:平成14年に交流消磁ノイズ,直流磁化ノイズの解析解法を,平成15年に信号記録時のノイズ(変調ノイズ)のモデル化とノイズ解析解法を検討し,ノイズの実験結果からノイズ源の分離推定を可能にする手法を構築した.この理論,手法を[Co/Pd]n人工格子媒体の実験結果に適用し,ノイズ源の分離を行った.3.ナノ構造人工格子・複合膜媒体の作製,微細構造,磁化機構,記録再生特性,ノイズ特性の解明:(1).垂直記録二層媒体用極薄Pd/Siシード層の開発:平成12年に提案し,成功した『[Co/Pd]n人工格子垂直磁化層(記録層)下部にC, Siシード層を導入することにより記録層を高密度記録媒体に適した物理性質(磁化回転型磁化反転機構,磁性粒間の磁気交換結合の低減,微細な磁区)に改質する手法』を発展させ,[Co/Pd]n層/シード層/軟磁性層の系における極薄Pd/Siシード層を開発した.(2).微細構造,磁化機構,記録再生特性:スパッタ法によるシード層形成時の窒素ガス導入,ポストアニール,PdとSiの膜厚比の検討により,高垂直磁気異方性,磁性粒間の低交換結合を維持したままPd/Si総厚を平成14年に10nm,平成15年に5nm(Pd(4nm)/Si(1nm))まで低減することに成功し,高記録分解能,高S/Nが得られた.これはシード層によるCo/Pd結晶粒の孤立化の促進と,シード層厚低減による[軟磁性層]-[記録層]-[ヘッド]の多重静磁気相互作用の増大の効果(1項)が寄与している.1.記録機構,記録再生特性解析解法:垂直記録単層膜媒体(軟磁性層のない媒体)の記録再生特性解析解法を構築した.[軟磁性層]-[記録層]-[ヘッド]の多重静磁気相互作用を取り入れた垂直記録二層媒体の再生特性,反磁界の解析解法は平成12-13年度に構築している.これらの手法が3項の実験結果の会席に用いられた.2.媒体ノイズの解析解法:平成14年に交流消磁ノイズ,直流磁化ノイズの解析解法を,平成15年に信号記録時のノイズ(変調ノイズ)のモデル化とノイズ解析解法を検討し,ノイズの実験結果からノイズ源の分離推定を可能にする手法を構築した.この理論,手法を[Co/Pd]n人工格子媒体の実験結果に適用し,ノイズ源の分離を行った.3.ナノ構造人工格子・複合膜媒体の作製,微細構造,磁化機構,記録再生特性,ノイズ特性の解明:(1).垂直記録二層媒体用極薄Pd/Siシード層の開発:平成12年に提案し,成功した『[Co/Pd]n人工格子垂直磁化層(記録層)下部にC, Siシード層を導入することにより記録層を高密度記録媒体に適した物理性質(磁化回転型磁化反転機構,磁性粒間の磁気交換結合の低減,微細な磁区)に改質する手法』を発展させ,[Co/Pd]n層/シード層/軟磁性層の系における極薄Pd/Siシード層を開発した.(2).微細構造,磁化機構,記録再生特性:スパッタ法によるシード層形成時の窒素ガス導入,ポストアニール,PdとSiの膜厚比の検討により,高垂直磁気異方性,磁性粒間の低交換結合を維持したままPd/Si総厚を平成14年に10nm,平成15年に5nm(Pd(4nm)/Si(1nm))まで低減することに成功し,高記録分解能,高S/Nが得られた.これはシード層によるCo/Pd結晶粒の孤立化の促進と,シード層厚低減による[軟磁性層]-[記録層]-[ヘッド]の多重静磁気相互作用の増大の効果(1項)が寄与している.1.ナノ構造人工格子複合膜媒体の磁気異方性エネルギー,異方性磁界,保磁力と磁化反転機構の解明.スパッタ法によりC,Si下地層の上に[Co/Pd]_n人工格子を形成した複合膜媒体は,(1)非常に大きな垂直磁気異方性をもちながら同時に,(2)粒間の磁気交換結合が減少し,磁区が微細化され,(3)磁化反転モードが磁壁移動型(下地層無し)から磁化回転型(下地層あり)に変わり,(4)Hc(⊥)およびHc(⊥)/Hkが増大することが分かった.2.同媒体の媒体構成と記録再生特性,ノイズ特性の基本データの収集.(1)C,Si下地層を導入することにより[Co/Pd]_n/C,Si媒体の再生出力が増大し,磁区が微細化され,ノイズが低減した.これらは1項で述べた下地層導入による磁気特性の改質の結果であることが明らかになった.

(2)Si下地層と人工格子膜[Co/Pd]_nの間にPd極薄層(3nm)を付与することによりHc(⊥)およびS/Nの増加が得られることを見出した.(3)媒体磁気特性,記録再生特性に文寸する媒体の微細構造の制御のための基礎的知見を得るために,人工格子膜と下地層との間のナノメータオーダの界面の微細構造解析法を検討している.また微細構造と磁気特性,記録再生特性との関連について調べている.3.同媒体の記録再生特性解祈解法の検討(平成14年度以降)に入る準備として,同媒休に適合する記録ヘッドの磁界解析法を検討し,モデル化を行い,具体的な解析解を得た.また1,2項の結果を基に記鐸再生特性解析のための媒体の磁化反転モデルを検討した.4.同媒体のノイズ源のモデル化とノイズ評価理論(MRヘッド検出)の検討に入った.(本格的検討は平成14年度に行う).1.ナノ構造人工格子複合膜媒体の作製,微細構造の解明,制御および磁化機構の解明:(1)[Co/Pd人工格子記録層/C, Siシード層]複合膜媒体の記録層とシード層のナノメーターオーダー界面の微細構造を解析し,この微細構造が磁化機構の改質,ノイズの低減に大きく影響を与えていることを明らかにした.(2)Co/Pd記録層を等分してその間にC層(1-5nm)を挿入することにより,200kFRPI以上の線記録密度において5dBも高いS/N比を得た.中間層の導入がCo/Pd結晶粒の肥大化を抑制しノイズを低減させていることが分かった.(3)垂直記録二層媒体用極薄Pd/Siシード層の開発:シード層成膜時でのN_2ガス導入,ポストアニールを併用することにより,シード層をPd(5nm)/Si(5nm)にまで低減することに成功.さらにCoZrNbを軟磁性裏打ち層としたCo/Pd人工格子二層媒体の記録再生実験により,この極薄シード層を適用した媒体において,ノイズが12dBも低減した.この主因はこの改質シード層が結晶性領域とアモルファス領域との相分離構造を有し,これがCo/Pd結晶粒の孤立化を促進したことにあることが分かった.2.記録過程解析解法:先期の再生過程解析解法に続いて,記録過程解析解法の検討に入った.3.媒体ノイズ源のモデル化とノイズ評価理論:(1)媒体の交流消磁ノイズ直流磁化ノイズのモデル化とノイズスペクトルの解析解(GMRヘッド再生)を求めた.この理論をCo/Pd人工格子媒体の実験結果に適用し、ノイズ源の分離,評価を可能にした、(2)信号を記録したときのノイズ(変調ノイズ)のモデル化とノイズ電圧の解析解法の検討に入っている.ここで先期行った媒体の磁化反転モデルとGMRヘッド再生電圧応答解析解法が応用,適用されている.変調ノイズの解析解法は世界的に見ても初めてである.1.ナノ構造人工格子膜媒体の作製,微細構造の解明,制御及び磁化機構の解明:(1).垂直記録二層媒体用極薄Pd/Siシード層の開発:[Co/Pd]n層/シード層/軟磁性層の媒体系において,記録層の高保磁力を維持しつつ,磁気交換結合の低減,微細な磁気クラスタを得るための極薄Pd/Siシード層の開発を行い,スパッタ法によるPd/Siシード層形成時の窒素ガス導入,ポストアニール,PdとSiの膜厚比の検討により,Pd/Si総膜厚を5nm(Pd(4nm)/Si(1nm))まで低減することに成功した.Pd/Si総膜厚を5nmにしても総膜厚10nmの場合と同等の高Hc,低α(α=4π(dM/dH)H=Hc,M-Hループの傾斜)が得られた.(2).[Co/Pd]n層/シード層/軟磁性層媒体の電磁交換特性:シード層総膜厚を5nmに低減すると,シード層総膜厚10nmの楳体と比べて記録感度,記録分解能D50,S/N比の改善得られた.これはシード層総膜厚を低減させてもCo/Pd人工格子膜を記録層に適するように改質できることを意味し,シード層総膜厚低減による[軟磁性層]-[記録層]
情報教育のための小中高の接続性を有したカリキュラムの開発

研究計画に基づき、次のように研究を遂行した。1.情報教育カリキュラムの構成・内容,指導方法等に関し,小・中・高の接続性を考慮しつつ新しいカリキュラムを提案した。2.構成されるカリキュラムに対し,情報教育の総合科目としての体系化を念頭に入れ,情報の専門家の立場から,意見をまとめ,それに基づく検討をおこなった。広く専門家からの意見を聞き,過去の研究成果をもとに情報科学および情報教育に関するミニマムエッセンシャルズの選定を行なった。3.情報教育に関する体系的なカリキュラムとして、新しい学力観の視点を念頭に入れ、21世紀に成人する生徒にとって,小・中・高等学校段階で習得すべき国民的素養としての情報教育の内容について、来るべき新しい社会での活用を想定して検討した。4.本研究において構成したカリキュラムの実現可能性や現行カリキュラムとの適合性および,カリキュラム運用上必要となるであろう社会的準備等に関し,統合的な視点から検討を行なった。上記について,技術的,心理的,教育的,および社会的視点から,情報教育を統合科目として体系化していくことを念頭に入れた上で,グループ間の整合性をとりながら国民的素養としての情報リテラシーの育成を目指す統合的なカリキュラムに対する提案をまとめ、報告書を作成した。
テンサイにおける細胞質雄性不稔性の機構解明と育種的利用

ハイブリッド育種に不可欠の細胞質雄性不稔形質は、ミトコンドリアゲノムの複雑な再編成の産物である。本研究では、テンサイの細胞質雄性不稔性の機構解明と目的として一連の実験を行った。トウモロコシやペチュニア等では雄性不稔関連遺伝子が単離されているが、これらの遺伝子間で塩基配列の相同性は全く認められない。しかし、雄性不稔遺伝子は構造変異域に位置し、雄性不稔株固有の転写産物を生ずること、またしばしば正常株には存在しないORFとして固定され、稔性回復核遺伝子(Rf)によって転写や翻訳レベルでの発現が変化するといった共通の特徴を示す。このような特徴を有するテンサイ遺伝子を単離する目的で、先ず転写パターン(緑葉)に及ぼすゲノム再編成の影響を調べた。その結果、S型株固有の転写パターンを示す4種の変異遺伝子(ScoxI,ScoxII,SatpA,Srps3)と2種のORF(orf324,orf1)が見付かった。続いて雄性不稔性が実際に発現する花蕾からtotalRNAを抽出し、上記6遺伝子を用いたノーザン分析を試みた。Rfを有する稔性回復株においてはcoxIを除く5遺伝子の発現パターンは細胞質雄性不稔株の場合と変わらないが、coxIの転写パターンは細胞質雄性不稔株のパターンとは明瞭に異なり、むしろ正常株coxIのパターンと類似している。興味深いことに、稔性回復株の緑葉ではこの様なcoxI転写パターンの変化は観察されない。雄性不稔遺伝子の可能性の高いcoxIについて、転写産物や翻訳産物の詳細な特徴づけを進め、不稔性発現機構に迫ることが次の研究課題である。テンサイの細胞質雄性不稔性の機構解明を目的として一連の実験を行った。テンサイS型雄性不稔ミトコンドリアにおいてはcoxI,coxII,atpA及びatp6の転写産物のサイズが正常型とは異なる事が判明している。今年度はこれら以外に転写産物の違いが検出された2領域について解析した。S型、正常型両株のミトコンドリアゲノムライブラリーより、目的とする領域を含むクローンを選び出し塩基配列を決めた。遺伝子を検索した結果、2箇所の構造変異域にはそれぞれrps13遺伝子(リボソームタンパク質S13)とrps3遺伝子(リボソームタンパク質S3)の相同配列が含まれる事が明らかとなった。rps13領域:正常株クローン中に見つかったrps13はニンジンrps13と93%のホモロジー(塩基配列)を示す。S型雄性不稔株由来のクローンにもrps13コード域が含まれているが、ATG開始コドンの上流56bpからN型rps13座とのホモロジーが失われる。注目されるのはS型rps13の5'上流-524bpにorfB(普遍的なミトコンドリア遺伝子)コード域の一部(5'域)と相同性の高い配列が存在し、これをアミノ末端にもつorf171が見出された事である。orf171はS型株固有配列で、ミトコンドリア中で転写されている。orf171とテンサイ雄性不稔性の発現との関連を明らかにする事が次の研究課題である。rps3領域:別の構造変異域にrps3遺伝子を見出した。正常株とS型雄性不稔株との間ではrps3の3'端が著しく相違しており、転写産物のサイズも互いに異なっている。トウモロコシやペチュニアなどで報告された雄性不稔ミトコンドリア遺伝子は、互いに塩基配列が全く異なっている。しかし、これまでに同定された雄性不稔遺伝子を比較すると、(1)いずれもミトコンドリアゲノムの構造変異域の近くに存在し、(2)正常株とは異なる固有の転写産物を生ずること、また(3)Rf

遺伝子の作用によって転写レベルもしくは翻訳レベルで発現が変化するなどの、共通の特徴が見出される。以上の条件を満たす領域を、テンサイミトコンドリアゲノムより選び出すために、先ず正常株と細胞質雄性不稔株のミトコンドリアゲノム物理地図の比較解析を行った。その結果、転写産物(緑葉由来)に差異のみられる4種の変異遺伝子(coxI,coxII,atpA,rps3)と2種のORF(orf324,orf1)を特定した。次に花蕾からtotal RNAを抽出し、ノーザンブロット解析を試みた。解析データの示すすところによれば、正常株と細胞質雄性不稔株では上記6種の遺伝子の転写パターンはいずれも質的には緑葉由来のRNAのパターンと区別できなかった。一方、稔性回復株(細胞質型は不稔型で、Rf遺伝子はヘテロ接合型)においては、coxIを除く5遺伝子の発現パターンは細胞質雄性不稔株の場合と変わらないが、coxIの転写パターンは細胞質雄性不稔株のパターンとは明らかに異なり、むしろ正常株coxIのパターンと類似している。興味深いことに、稔性回復株の緑葉ではこの様なcoxI転写パターンの変化は観察されない。本研究を通じて、coxI遺伝子は転写レベルでRf遺伝子と相互作用を示し、しかもその相互作用は花蕾組織に特異的に現れることが判った。今後はcoxIに関して、翻訳産物の特徴づけや葯組織における発現解析を集中的に進め、テンサイ細胞質雄不稔性の機構を解明しなければならない。
内膜平滑筋細胞の増殖におけるautocrine system

1.内膜由来平滑筋細胞の性質:種々の方法で作成した家兎大動脈肥厚部の内膜由来培養平滑筋細胞(I-SMC)は正常中膜由来培養SMC(M-SMC)に比べて速い増殖能を獲得していた。2.autocrine系の存在:M-SMCは継代4代目以後に増殖因子を分泌したが、I-SMCは2代目にはその因子を分泌していた。この因子をSDGFと命名した。3.SDGF分泌の調節:M-SMCは内皮細胞と接触するとSDGF分泌能が増し、増殖が速くなった。4.SDGFの標的細胞:SDGFは家兎やラットSMC、ヒト線維芽細胞に増殖刺激作用を示したが、臍帯静脈内皮細胞には示さなかった。5.SDGFの物理化学的性質:(1)非透析性、(2)トリプシン感受性、(3)熱(100°C、10分)、還元に不安定、(4)酸で安定、(5)分子量はSephadexG-75によるクロマトグラフィー上8700、(6)等電点はおよそ5.9と4.2。6.既知の増殖因子との関係:(1)抗PDGF抗体でSDGFの活性は抑制されず、^<125>IPDGFの受容体への結合はSDGFで拮抗されなかった。(2)ソマトメジンCはコンディションメディウムに検出されなかった。7.SDGFの精製:SDGFはDEAE SephadexA-25に吸着され高塩濃度で溶出された。等電点電気泳動によってpI5.9を主とし、pI4.2に小ピークを認めた。SephadexG-75を用いたゲルロ過では分子量8700の位置に溶出された。以上より、動脈硬化巣ではM-SMCが内膜に遊走し、内皮細胞などによって修飾を受けてSDGF分泌能を獲得し、autocrine系を介した自立的増殖機構の存在が示唆された。SDGFは全く新しい増殖経路を刺激する新しい型のポリペプチド性増殖因子であると推測された。1.autocrine系の存在:家兎胸部大動脈中膜より培養した中膜平滑筋細胞(SMC)は継代2, 3代目ではSMCに対する増殖刺激活性(autocrine系)を分泌しなかったが, 4代目以后に強い増殖刺激活性の分泌がみられた.一方,バルンカテーテル法,カニューレ留置法,高コレステロール食飼育によって作成した動脈硬化巣内膜より培養した内膜SMCは培養初期より増殖刺激活性を分泌した.この因子を平滑筋細胞由来増殖因子(SDGF)と命名した.2.SDGFの標的細胞:SDGFは家兎SMC,ラットSMC,ヒト線維芽細胞に増殖刺激活性を示したが,〓帯静脈内皮細胞には示さなかった.3.SDGFの物理化学的性質:(1)非透析性,(2)トリプシン感受性, (3)熱(100゚C, 10分)に不安定,(4)酸性で安定, (5)還元に不安定,(6)分子量はSephadexG-75によるクロマトグラフィ上8700,(7)等電点はおよそ4.2と5.9. 4.既知の増殖因子との関係:

(1)抗PDGF抗体でSDGFの活性は抑制されず, ^<125>I-PDGFの受容体への結合はSDGFで拮抗されなかった.即ち, SDGFはPDGFと免疫学的にも,受容体に於ても異なることが証明された.(2)ソアトメジンC(SoC)とはラジオイムノアッセイで交差しなかった.(3)PDGF, FGF, EGF, SoCと共同して増殖刺激活性を示した.(4)インターロイキンー1(IL-1)や腫瘍壊死因子(TNF)はSMCの増殖刺激活性を持たず, SDGFとの共同作用も見られなかった.以上の結果と,標的細胞,物理化学的性質などに関する知見を総合すると, SDGFはPDGF, FGF, EGF, SoC, IL-1, TNFなど,動脈硬化症に関与する細胞群の分泌し得る既知の因子とは異なると考えられた.5.SDGFの精製:DEAE-SephadexA-50, SephadexG-75,アンフオラインを用いた等電点電気泳動法などによる精製が進行中である.1.バルンカテーテル法、カニューレ留置法、高コレステロール食飼育によって作成した動脈硬化巣より培養した内膜由来平滑筋細胞は正常動脈4膜平滑筋細胞に比べて、(1)増殖力が速い、(2)中膜由来平滑筋細胞に特徴的なhills and valleysパターンを示さない、(3)プロスタサイクリンの増殖抑制作用に抵抗性である、(4)LDLの細胞毒性に抵抗性である、(5)変性LDLのスカベンジャー受容体を持つ、などの性質が明らかとなった。内膜由来平滑筋細胞は培養の早期より前年度に報告した特異な増殖因子(SDGF)を分泌した。内膜由来平滑筋のもつ(1)の性質は少なくともSDGFを介するautocrine系が関与していると考えられた。2.中膜由来平滑筋細胞は継代4代日以後にSDGFを分泌するが、培養早期の中膜由来平滑筋細胞とヒト臍帯静脈内皮細胞をco-cultureした後に細胞を採取し直しするとSDGFの分泌能を獲得した時、細胞増殖能も亢進していた。即ち中膜由来平滑筋細胞が内膜由来平滑筋細胞の性質を獲得する過程にinvivoでも内皮細胞の関与が推測された。3.SDGFは単独で平滑筋細胞の増殖促進作用を示すが、competence factorであるPDGF、FGF、および、progression factorであるEGF、ソマトメジンCいずれとも相剰作用を示した。また、至適用量のPDGFおよびEGFの存在下でも更に相剰作用を示した。一方、Go期の細胞をS期に導く為にはPDGFとは異なりその期間常に存在する必要があった。以上よりSDGFは従来の増殖因子の組合わせによるDNA合成とは異なる経路を刺激する新しい増殖因子と考えられた。4.SDGFはDEAE Sephadex A-25に吸着され高塩濃度溶液で溶出された。等電点電気泳動によってpI5.9を主とし、pI4.2に小ピークがみられた。Sephadex G-75を用いたゲルロ過では分子量8700の部位に溶出された。現在大量培養によるSDGFの精製が進行中である、
感覚と行動のマッピングに基づく移動ロボットの行動獲得及び統合に関する研究

本研究では,視覚情報を始めとする感覚情報集合と移動ロボットの挙動(観察行動も含む)を規定する行動集合の存在のみを前提条件として,未知動的環境下で種々の行動を学習する実験を行った。具体例として,単眼視移動ロボットの障害物回避行動,目標物到達行動及びその統合タスクを扱った.以下が本年度の実績及び評価である.1.視覚情報として明度相間に基づく実時間視覚追跡装置によりオプティカルフロー情報及び,対象物の運動情報をロボットの各種行動の際の状態変化ベクトルとして蓄え、各行動要素毎に,それらの情報を並べた状態・行動行列を構成し,主成分解析により,状態・行動行列を解析し,固有ベクトルと基の行動とのマッピング(スケーリング)を求める.この結果,視覚情報や運動情報の物理的な意味に関する知識なしに,回転と直進を表す二つの主成分が獲得され,ロボット自身が,自分のモーターコマンドのマップを獲得できた.2.障害物の存在しない環境でのフロー情報を元に,簡単な差分演算で障害物候補を検出し,それらを画像上で捉えることで,強化学習における状態空間を構成し,障害物回避行動を獲得した.獲得された回避行動の価値関数を反転させることで,同様に目標物到達行動を獲得した.3.獲得された行動の統合(切替え)条件を強化学習時の行動価値関数から導き出し,ロボットの行動系に密着した切替え条件を獲得した.4.視覚行動を規定してロボットのモータ行動を学習により獲得したが,視覚行動そのものの学習及び他の視覚情報やセンサー情報による行動学習の課題が残った.本研究では,視覚情報を始めとする感覚情報集合と移動ロボットの挙動(観察行動も含む)を規定する行動集合の存在のみを前提条件として,未知動的環境下で種々の行動を学習する実験を行った。具体例として,単眼視移動ロボットの障害物回避行動,目標物到達行動及びその統合タスクを扱った.以下が本年度の実績及び評価である.1.視覚情報として明度相間に基づく実時間視覚追跡装置によりオプティカルフロー情報及び,対象物の運動情報をロボットの各種行動の際の状態変化ベクトルとして蓄え、各行動要素毎に,それらの情報を並べた状態・行動行列を構成し,主成分解析により,状態・行動行列を解析し,固有ベクトルと基の行動とのマッピング(スケーリング)を求める.この結果,視覚情報や運動情報の物理的な意味に関する知識なしに,回転と直進を表す二つの主成分が獲得され,ロボット自身が,自分のモーターコマンドのマップを獲得できた.2.障害物の存在しない環境でのフロー情報を元に,簡単な差分演算で障害物候補を検出し,それらを画像上で捉えることで,強化学習における状態空間を構成し,障害物回避行動を獲得した.獲得された回避行動の価値関数を反転させることで,同様に目標物到達行動を獲得した.3.獲得された行動の統合(切替え)条件を強化学習時の行動価値関数から導き出し,ロボットの行動系に密着した切替え条件を獲得した.4.視覚行動を規定してロボットのモータ行動を学習により獲得したが,視覚行動そのものの学習及び他の視覚情報やセンサー情報による行動学習の課題が残った.
高圧力NMR法によるポリユビキチンの高次構造変化の解明

蛋白質ユビキチンは、標的蛋白質に1つ結合した状態やポリマー構造(ポリユビキチン)を形成した状態で機能する。またユビキチンは、多様なポリマー構造を形成することにより、多様な分子認識や多様な機能を有する。ポリユビキチンの分子認識の多様性が生じるメカニズムを解明するために、高圧力NMR法を用いてユビキチン単体と2つが共有結合したジユビキチンを用いての構造揺らぎの比較研究を行った。高圧力NMR法によりK48結合型ジユビキチンの構造揺らぎ研究を行った。K48結合型ジユビキチンは、ユビキチンのK48側鎖アミノ基と他方のユビキチンのG76主鎖カルボキシル基で共有結合した分子構造を持つ。2つのサブユニットは結合部位周辺で異なる構造を持つため、それぞれを別々に15N安定同位体標識したジユビキチンを作成した(岡崎統合バイオ・加藤晃一教授との共同研究)。ジユビキチンは2つのサブユニットの配向が近接したClosedコンフォメーションと離れたOpenコンフォメーションを有することが知られている。3000気圧の加圧により、2つのサブユニットの配向変化とサブユニット内の構造変化を調べた。HSQC測定から、1H,15N核の化学シフト情報を収集し、15N-スピン緩和測定から、主鎖アミド基のダイナミクス情報を収集した。単体のユビキチンの化学シフト値は、完全なOpenコンフォメーションの良いモデルである。Closedコンフォメーションのモデルとして、K48とG76を環状につないだ環状ジユビキチンを作成した。ジユビキチンの化学シフト値は、加圧とともに単体のそれに近づくためOpenコンフォメーションが安定化されることが分かった。またR2値の増加が一部の領域で確認された。その部位は単体ユビキチンの圧力効果と類似しており、ジユビキチンの各サブユニット内では単体のそれと同様に天然状態(N1)と準安定状態(N2)の間の構造揺らぎが生じていることが示唆された。高圧力NMR法という3次構造変化の研究に優れた方法と分子選択標識技術を用いて、重合体内に存在するサブユニットの立体構造変化(コンフォメーション平衡)の全容解明と、4次構造変化の制御機構の知見を得ることを目的とした。対象はLys48,Lys63結合型ポリユビキチン(2-4量体)である。本年度は、1、CLOSED型配向のモデルとしての環状Lys48結合型ダイユビキチンの構造揺らぎ解析、2、Lys63結合型のダイユビキチンの解析、3、R2緩和分散NMR測定による構造揺らぎの解析(サントリー生命科学財団菅瀬博士との共同研究)、4、各種ダイユビキチンの高圧力小角散乱測定を計画した。1、Lys48結合の環状型ジユビキチンの高圧力NMR測定の解析(化学シフト、R2緩和)を行った。高圧力下での振る舞いとして、単量体ユビキチンと同様な部位でR2値の増加が観測された。また本年度に環状型ジユビキチンの結晶構造が解明され、比較解析により2つのサブユニットの界面部位でもR2値の増加が生じていることが分かった。さらに2500気圧において1H/15Nの化学シフト値の多くは単体のそれと一致することが分かった。これらの結果からCLOSED型のモデルである環状型においても各サブユニットはN1→N2に転移し、さらに2つのサブユニット界面も十分に水和したOPEN型様になっていることが示唆された。つまり環状型ジユビキチンはCLOSED型配向モデルであるが、高エネルギー状態として水和したOPEN様配向との化学平衡にあり(自由エネルギーは解析中)、OPEN様配向は部分モル体積が小さい。N2構造をとることにより、OPEN様配向が安定化されることが分かった。さらに常圧における直鎖型、環状型のCleanex測定結果を解析し水和部位の同定を行った。2、Lys63結合型実験は実行できなかった。3、N2構造が安定化された変異体(Q41Nなど)を作成することに成功したため、R2緩和分散NMR測定によりN2構造のダイナミクス解析を先行した。その他、15Nスピン緩和測定やCleanex測定、立体構造解析などN2状態の構造とダイナミクス、安定性の解析を遂行した。今後、引き続き3、4、を展開する予定である。
担子菌の子実体発生に関与する遺伝子制御因子

シイタケ菌床における,種々の培養温度,水分環境での菌糸蔓延および子実体発生時のラッカーゼとセルラーゼの転写を検討した。菌糸蔓延から子実体発生までの各ステージでRNAを抽出し,遺伝子転写はRT-PCR法で試験した。ラッカーゼのmRNAのレベルは菌糸蔓延時に最高となり,子実体形成に伴って減少した。一方,セルラーゼmRNAのレベルは開傘時に最高値を示した。ラッカーゼとセルラーゼ遺伝子の転写は低温や水ポテンシャル増加などの環境要因の変動によって引き起こされた。シイタケ菌床に電気インパルスを印加して,子実体発生への影響を検討した。15KVの電気インパルスを子実体誘起直前の,培養90,130,170日目の3期に印加した。処理時の菌床の熟成度を把握するために,各期におけるエルゴステロール含有量,水ポテンシャルを測定した。周年,高温,低温と子実体発生型が異なる4種類の菌株を用いたが,いずれも電気インパルスの印加により子実体発生量が増加した。培養齢が進んだ3期目の菌床での子実体発生で,電気インパルス印加区と無処理区との差が最も明瞭に表れた。マツタケ発生林において,シロが形成されている林床に核酸関連物質の水溶液を散布し,細根部の菌体量および子実体発生に関して検討した。核酸関連物質として木材キシロースを主糖源に培養したトルラ酵母から抽出したリボ核酸(RNA-M)と,それを酵素処理した5'-ヌクレオチドの混合物(RNA-Nt)を取り上げた。これら40gを蒸留水4,000mlに溶解させ、林地に設けた4m^2の試験区に直接散布した。細根部の菌体量を把握する手法として,キチン,エルゴステロール,リン脂質の定量が有効であった。散布区では細根部でこれらの指標成分が増加したことから、菌体量が高まったものと思われた。散布してから1ヶ月後に子実体発生が始まり,14日間の子実体発生期間で,散布区での発生量はRNA-Mで230g(9個),RNA-Ntで210g(7個),対照区は0-60g(0-2個)であった。マツタケ発生林で核酸関連物質を散布することによりマツタケ子実体の発生促進効果を認めた。1.シイタケ菌の子実体形成時におけるmRNAの消長シイタケ菌を用いて菌糸蔓延時から子実体発生時における、菌体外酵素活性(ラッカーゼ、セルラーゼ)を測定した。同時にラッカーゼ、セルラーゼのmRNAの量的変化を定量的に分析した。結果として、菌糸蔓延時にはラッカーゼ活性が高く、子実体形成に伴って急減した。逆にセルラーゼは子実体形成につれて増大した。そして、これらのmRNAは同時に変化していることが明らかになった。2.温度、培地水分環境の変動に対するmRNAの消長温度のシフトダウン、水分環境(水ポテンシャルとして表示)の変化によって子実体形成が促進され、各菌体外酵素活性とそれらのmRNAの挙動が対応していることが明らかになった。3.シイタケ子実体形成に伴う遺伝子の発現シイタケ

菌床での菌糸蔓延時と、子実体発生、生育時のmRNAを単離してそれぞれの成長過程で特異的にみられるものを見出した。子実体形成、生育時でのみ発現する遺伝子が数種認められた。1.ヒラタケ菌床での子実体形成時におけるフェノールオキシダーゼとスーパオキシドディスムターゼの活性変動ペルオキシダーゼとラッカーゼ活性は,菌糸蔓延時に急増し原基形成後低下した.マンガンペルオキシダーゼ活性は,ヒラタケでは原基形成時で低く,子実体生育中に増加した.一方ヒマラヤヒラタケでは全般にわたって低いレベルであった.スーパーオキシドディスムターゼ活性は、菌糸蔓延時では低く子実体生育段階で高くなった.これらのリグニン分解酵素の活性変動は,子実体発生と密接な関係にあることが明らかになった.2.ヒラタケ栽培へのシュロガヤツリの利用ヒラタケ属菌のエリンギ栽培でのシュロガヤツリの利用について検討した。シュロガヤツリはカヤツリグサ科に属する多年生草本植物である.スギ培地に比べて,シュロガヤツリ培地で熟成度が高くなった.一次発生では,シュロガヤツリ培地でより多くの子実体が発生した.今回用いた3品種では,KS-72(121%), KS-18(123%), KS-54(120%)となった.ただ,二次発生では急減して,ほとんど子実体発生が望めないことが分かった.水ポテンシャルの測定結果より.シュロガヤツリ培地は二次発生前に極端に水ポテンシャルが上昇して水分環境が適切でないものと思われた.栽培きのこの菌糸生育に及ぼす核酸関連物質の効果について検討した。試験にはシイタケ,ナメコ,マイタケ,ブナシメジおよびエリンギを取り上げ,核酸関連物質として,リボ核酸(RNA-M)と5'-ヌクレオチド混合物(RNA-Nt)を用いた。RNA-MとRNA-Ntはいずれのきのこに対しても菌糸生育促進効果を示した。液体,寒天,木粉培地と培地形態を変えて検討したが,液体培地ではRNA-Nt添加で効果が高く,寒天と木粉培地ではRNA-Mの方が顕著な生育促進効果が表れた。寒天培地では0.5%,木粉培地では1.0%の添加率で極大値がみられ,シイタケの場合生育率で表すとそれぞれ,141,151となった。ついで,実際の栽培規模で試験を行った。添加物の投与方法として,核酸関連物質水溶液による培地調製時と子実体発生終了時への培他の浸漬処理の2方法で行った。培地調製時の添加では子実体収量が増加し,子実体が大型化した。またこの効果は、RNA-NtがRNA-Mよりも高かった。浸漬処理による添加では,RNA-Ntによる浸漬処理で子実体が大型化した。次に,菌床によるシイタケ栽培者の栽培施設を用いてRNA-Mを培地調製時に添加して子実体収量を検討した。培地絶乾重量の0.73%の添加量で収量の増加と形質の向上が認められた。1.46%の添加量で,培地表面がカビ類に汚染され収量は減少した。以上の結果より,核酸関連物質はシイタケ菌などの食用きのこの菌糸蔓延に促進効果をもたらし,実際の菌床栽培で子実体収量増加,子実体形質向上など有効な添加物として活用できることが明らかになった。