hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非対角有効場に基づく第一原理長距離電子相関理論の開発と鉄系化合物への定量的応用

運動量依存局所変分理論を第1原理ハミルトニアンへ拡張して,第1原理運動量依存局所変分理論の枠組みを完成させた.理論を鉄族遷移金属全体に適用し,定量的計算を行った結果,(1)常磁性フント結合エネルギー欠如がバンド理論における磁気エネルギー過大評価の原因であること,(2)フント結合した局在モーメントの振幅は実験結果を定量的に説明すること,(3)強い電子相関のために運動量分布関数はフェルミ分布関数から大きくずれること,(4)有効質量も電子相関により増大し,これが低温側の比熱のデータを矛盾なく説明することなどを明らかにした.今後,この理論を用いて第1原理非局所自己無撞着励起の理論を発展させる.1.非対角有効場に基づく非局所自己無撞着射影演算子CPA法を二次元正方格子ハバードモデルに適用し,銅酸化物系の非局所励起スペクトルを求めた.その結果,非局所反強磁性相関によりシャドーバンドが出現し,モット・ハバードバンドの分裂が増大することを見出した.さらに,準粒子スペクトルのピークがフェルミ面上に来る不安定臨界ドーピング濃度がちょうどLSCO系で見出されているストライプ不安定濃度と一致することを見出した.この事はストライプ不安定性が長距離非局所電子相関によって引き起こされていることを示唆している.2.運動量依存局所変分理論に新しいハイブリッド波動関数を導入して弱相関から強相関までの電子相関を記述できるように理論を改良した.さらに無限次元超立方格子の場合に数値計算を行い,この理論が全ての相互作用領域でこれまでのグッツウィラー変分理論や局所変分理論を超えていることを確かめた.3.スピンの揺らぎの第1原理分子動力学理論をフラストレート系Mn3Ptへ応用し,そのノンコリニア磁気構造と電子状態を明らかにした.4.有限温度非局所動的CPA理論を定式化し,fcc格子上のハバードモデルに理論を適用した(2013年秋の日本物理学会).現在,高温近似の範囲で数値計算を実行中である.1.我々は最近,従来のグッツウィラー型変分理論を超える新しい運動量依存局所変分理論を発展させた.この理論では,ハートレー・フォック波動関数から出発して,運動量空間で2粒子励起状態を作り出し,その運動量依存確率振幅を変分原理によって最適化したものをそれぞれの局在軌道状態に射影する事によって弱相関領域でも正しい波動関数を作り出すことが出来る.今回,この運動量依存局所変分理論を第1原理強束縛LMTO-LDA+Uハミルトニアンと結合させて,新しい第1原理運動量依存局所変分理論の枠組みを完成させた.さらに,常磁性Feのハートレー・フォックエネルギーバンド計算を行い,弱相関近似の範囲で第1原理運動量依存局所変分理論を常磁性Feに適用した.その結果,軌道間電荷相互作用並びに軌道間スピン相互作用による電子相関エネルギーの増大と運動量分布関数の強い運動量依存性を見出した.これらの結果は,今回構築した第1原理運動量依存局所変分理論が少なくともFermi液体領域で従来の第1原理Gutzwiller変分理論より優れた定量性を保持していることを示している.2.有限温度非局所動的CPA理論をfcc格子ハバードモデルに適用し,高温近似の範囲で電子数n=1.5付近のキュリー温度が非局所効果により20%程度抑えられることを確かめた.動的な場合の計算は現在進行中である.3.スピンの揺らぎの第1原理動力学理論をサイト依存の有効媒質の場合に拡張し,Cu3Au型化合物Mn3Pt並びにMn3Irのノンコリニア磁気構造とその温度変化を明らかにした.1.昨年度第1原理運動量依存局所変分理論の枠組みを完成させたが,本年度になって漸くその計算プログラムが完成し,その定量性の検証と具体的な物質への応用が可能になった.第1原理運動量依存局所変分理論を常磁性Feに適用して,相関エネルギー,電子数揺らぎ,局在モーメントの振幅,運動量分布関数,質量増大因子などを計算した.その結果,局所密度近似密度汎関数理論では記述できないフント相関エネルギーが3000Kと求められ,これにより従来のバンド理論による磁気エネルギー5000Kと第1原理動的CPA並びにDMFTに基づく磁気エネルギー2000Kとの不一致の原因が明らかにされた.また,sd混成効果のために電荷数の揺らぎが従来のdバンドモデル計算よりも大きくなること,局在モーメントの振幅が実験データを定量的に説明できることを明らかにした.さらに,第1ブリルアンゾーン内の対称性の高いk点に沿った運動量分布関数バンド構造を初めて明らかにし,sp電子が自由電子的に振る舞うのに対してd電子の運動量分布関数はFermi-Dirac関数から大きくずれることを見出した.そして,運動量分布関数の跳びから有効質量増大因子を求め,その運動量依存性を明らかにした.第1原理運動量依存局所変分理論から得られた平均の質量増大因子は比熱・ARPESの実験値を定量的説明し,最近の有限温度における第1原理DMFTの結果とも定量的一致を示すことを確かめた.さらに,計算をScからCuまでの鉄族遷移金属全体に拡大し,基底状態における種々の物理量の定量性と系統的変化ならびにその機構を明らかにした.

2.第1原理有限温度非局所動的CPA理論の高温近似であるスピンの揺らぎの第1原理分子動力学理論において,spdリカージョン係数比を改良して,Cu3Au型化合物Mn3Pt並びにMn3Irのノンコリニア磁気構造とその温度依存性を定量化した.当初の計画では,第1原理運動量依存局所変分理論をすぐに非対角有効場第1原理自己無撞着射影演算子理論へ組込む予定であったが,前者の理論の中で平均値をWickの定理を使って手で求める部分の計算が予想以上に大変で遅れた.また,有限温度非局所動的CPA理論の具体的計算においては,クーロン相互作用が強い領域で分子動力学計算の不安定性が起こるために,数値計算が遅れている.第1原理運動量依存局所変分理論をScからCuまでの鉄族遷移金属へ適用し,相関エネルギー,電荷揺らぎ,局在モーメントの振幅,運動量分布関数,質量増大因子などの定量的計算を行った.その結果,(1)LDA+DFTで取り入れられていない常磁性フント結合エネルギー補正がバンド理論における磁気エネルギー過大評価の原因であることを定量的に明らかにした.(2)電子相関によって局所電荷の揺らぎが2倍程度抑えられることを示し,これが遷移金属磁性体の局在モーメント描像を引き起こしていることを確かめた.(3)局在モーメントの振幅はフント結合によって最大50%増大することを明らかにし,得られた結果が内殻光電子分光や帯磁率から評価された実験結果を定量的に説明することを示した.(4)ScからCrまでのearly遷移金属では,電子の運動量分布関数は近似的にフェルミ分布関数に従いKohn-Shamバンド電子として振る舞うが,Mn以降のlate遷移金属では,強い電子相関のために運動量分布関数はフェルミ分布関数から大きくずれることを見出した.(5)MnからNiまでの有効質量も電子相関により20%70%増大することを見出し,これらの結果が低温側の比熱のデータを矛盾なく説明できることを示した.以上の結果は第一原理運動量依存局所変分理論が基底状態ならびに低エネルギー有効質量を定量的に記述できることを示している.今後,当初の計画通り,この理論を用いて電荷・スピンの2体相関関数を計算して非対角有効場に基づく第一原理自己無撞着射影演算子理論を完成させ,長距離非局所電子相関が引き起こす様々な一粒子励起異常を定量的に明らかにする.運動量依存局所変分理論を第1原理ハミルトニアンへ拡張して,第1原理運動量依存局所変分理論の枠組みを完成させた.理論を鉄族遷移金属全体に適用し,定量的計算を行った結果,(1)常磁性フント結合エネルギー欠如がバンド理論における磁気エネルギー過大評価の原因であること,(2)フント結合した局在モーメントの振幅は実験結果を定量的に説明すること,(3)強い電子相関のために運動量分布関数はフェルミ分布関数から大きくずれること,(4)有効質量も電子相関により増大し,これが低温側の比熱のデータを矛盾なく説明することなどを明らかにした.今後,この理論を用いて第1原理非局所自己無撞着励起の理論を発展させる.第1原理運動量依存局所変分理論とその非局所への拡張部分では,クーロン相互作用を含む平均値の表式がかなり複雑になるため,数値計算が遅れている.有限温度非局所動的CPA理論の具体的計算部分で振動数依存性が複雑になるため,具体的計算が遅れている.1.第1原理運動量依存局所変分理論に基づく鉄族遷移金属の強磁性計算を推し進め,磁気的性質における理論の検証を加速すると共に,最近,実験・理論共に急激な進展がみられるFeSe系の有効ハミルトニアンを構成してその基底状態を第1原理運動量依存局所変分理論の立場から明らかにする.
液晶チューナブル・プラズモニック結晶の開発

本研究では、周期構造を有する金属表面に励起されるプラズモニック結晶の特性、すなわち、プラズモン共鳴あるいは近接場との結合強度などを電界などによって制御可能なチューナブル・プラズモニック結晶を提案し、その特性ならびに応用の可能性を検討した。(1)表面プラズモンの特性が金属界面と隣接する媒質の特性によってどの様な影響を受けるのかを時間領域差分法を用いて理論的に解析した。その結果、隣接誘電体媒質として配向した液晶をモデルとした場合、液晶の配向方向によってプラズモン励起波長のシフトが確認された。また、金属界面からおよそ300nmまでの液晶分子の配向状態が表面プラズモン吸収に大きく影響することが明らかとなった。(2)光干渉露光法により高分子グレーティング構造を形成しその上に金を蒸着して作製した金属グレーティング構造と、液晶層との複合素子を作製し、液晶の配向状態がプラズモン励起に及ぼす影響を実験的に検討した。その結果、液晶相と等方相とでプラズモン励起波長がシフトし、上記理論計算とよい一致が確認できた。(3)プラズモニックバンドを発現させるため、二重周期金属構造を作製し表面プラズモン特性を検討した。光干渉を二段階で行い高分子二重周期構造を作製し、その表面に金を蒸着した。作製された二重周期構造グレーティングのプラズモン分散特性を測定し、プラズモニックバンドギャップの発現を確認した。また、二回の露光強度比の調整により変化させた二重グレーティングの振幅比により、プラズモニックバンドの幅を制御可能なことを明らかにした。金属表面に局在した自由電子の波である表面プラズモンは、可視からテラヘルツまで広範囲の電磁波(光)と結合し、表面プラズモンポラリトンとして伝搬する。特に、光の波長以下の微小開口の異常透過は、様々な応用の可能性から注目されている。すなわち、一般に、光は、波長以下の大きさの微小な穴からは近接場光としてしみ出すだけで、透過しない。しかしながら、金属膜表面に光の波長程度の凹凸などの周期構造を作製すると、その表面に誘起された表面プラズモンの共鳴効果により、微小穴からのエバネッセント波が増強され、極めて高い光の透過が実現される。しかも、この共鳴現象は表面構造等で決まるある特定の波長の光について起こるため、その波長の光のみが透過される。この表面プラズモンに対する周期構造は、光に対するフォトニック結晶との類似性からプラズモニック結晶と呼ばれて注目されている。本研究では、プラズモニック結晶の特性、すなわち、プラズモン共鳴あるいは近接場との結合強度などを電界、光などによって制御可能なチューナブル・プラズモニック結晶を提案し、その特性ならびに応用の可能性を検討した。まず初めに、プラズモニック結晶の特性が金属周期構造と隣接する媒質の特性(誘電率、導電率など)によってどの様な影響を受けるのかを時間領域差分法を用いて理論的に解析し、プラズモニックバンド構造の制御に適した素子構造設計を行った。金属ナノ微粒子を三次元上に周期的に分布した系を構築するために、コレステリックブルー相の利用を検討した。特に、広い温度範囲で安定にコレステリックブルー相を呈する系の検討を行い、液晶浸透高分子ネットワーク構造がその構造表面でのピン止め効果により、ブルー相の温度拡大に寄与していることを明らかにした。
実球多様体と無限次元表現

Gを実簡約群、Hをその代数部分群とし、GcとHcをそれぞれの複素化とする。またBをGcのBorel部分群とする。このとき次の等質多様体G/H上の正則表現C^{∞}(G/H)の一様有界性に関する定理が小林俊行・大島利雄両氏により証明された。「GとHに関する次の二条件は同値である。(i)正則表現C^{∞}(G/H)のGの既約許容表現に関する重複度が一様有界である。(ii)Gc/B上にHc開軌道が存在する。」またVinbergとBrionの結果により条件(ii)は次の条件「(iii)Gc/B上のHc軌道の個数が有限である。」と同値であることが知られている。よってこれら三条件はすべて同値である。これを鑑みて今年度、私は次のような結果を証明した。「Gを実簡約群、Hをその代数部分群とし、GcとHcをそれぞれの複素化とする。またQをGの放物型部分群としQcをその複素化とする。このときもしGc/Qc上のHc軌道の個数が有限であるならば、あるC>0が存在してGのQの有限次元表現τから誘導された許容表現に関するC^{∞}(G/H)の重複度はC×dimτ以下である。」またこの結果を証明する途中でD加群に関する次の結果を得た。「Mを実解析多様体、Xをその複素化、UをMの相対コンパクトな半解析的開集合とする。複素リー群HcがXに作用しているとしX上のHc軌道の個数は有限であるとする。このときあるC>0が存在して任意のLie(H)の有限次元表現τに対してτ相対不変なU上の佐藤超関数全体がなす空間の次元はC×dimτ以下である。」この結果の系として上記の小林・大島両氏の結果の(ii)→(i)に別証明を与えた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。Gを実簡約群、Hをその代数部分群、QをGの放物型部分群とし、次の三条件を考える。(iQ)G/H上の関数空間がQから誘導されたGの表現に関しては重複度有限となる。(iiQ)G/H上にQ開軌道が存在する。(iiiQ)G/H上のQ軌道の個数が有限である。QがGの極小放物型部分群Pである場合これら三条件は全て同値となることが知られており、このときG/Hは実球多様体であると呼ばれる。一般の放物型部分群Qに対してこれら三条件の関係性を問題として考える。この問題にたいして(iiiQ)「G/H上のQ軌道の個数が有限である」ならば(iiQ)「G/H上にQ開軌道が存在する」が成り立つことはすぐにわかるがその逆(iiQ)⇒(iiiQ)は成り立つとは限らない。また(iQ)ならば(iiQ)が成り立つことも知られている。さらに昨年度の私の結果より次のことが分かっている。定理1「GをSL(2n,R)としQをG/Qが2n-1次元実射影空間RP^{2n-1}と同型になるようなGの極大放物型部分群Qとする。このときもしnが2以上であるならば、Gのある代数部分群Hであって、G/Q上のH軌道が有限であるが、G/H上の関数空間がQから誘導されたGの表現に関しては重複度無限となるものが存在する。すなわち(iiiQ)を満たす(特に(iiQ)も満たす)が、(iQ)を満たさない例が存在する。」研究の目的は上記三条件の残りの関係性である(iQ)と(iiiQ)の関係性を決定することである。この目的に対して当該年度、私は次のような結果を証明した。定理2「Hを実簡約群Gの代数部分群とし、QをGの放物型部分群とする。もしG/Q上の向き付け可能なH軌道が無限個存在するならばG/H上の関数空間がQから誘導されたGの表現に関しては重複無限となる。すなわち向き付きに関する仮定の下では、(iQ)が成り立てば(iiiQ)が成り立つ。」Gを実簡約群、Hをその代数部分群、QをGの放物型部分群とする。研究目的である(iQ)「G/H上の関数空間がQから誘導されたGの表現に関しては重複度有限となる」と(iiiQ)「G/H上のQ軌道の個数が有限である」の関係性について向き付けの仮定の下しか決定することができなかたのでやや遅れていると考えている。」

またVinbergとBrionの結果により条件(ii)は次の条件「(iii)Gc/B上のHc軌道の個数が有限である。」と同値であることが知られている。よってこれら三条件はすべて同値である。これを鑑みて今年度、私は次のような結果を証明した。「Gを実簡約群、Hをその代数部分群とし、GcとHcをそれぞれの複素化とする。またQをGの放物型部分群としQcをその複素化とする。このときもしGc/Qc上のHc軌道の個数が有限であるならば、あるC>0が存在してGのQの有限次元表現τから誘導された許容表現に関するC^{∞}(G/H)の重複度はC×dimτ以下である。」またこの結果を証明する途中でD加群に関する次の結果を得た。「Mを実解析多様体、Xをその複素化、UをMの相対コンパクトな半解析的開集合とする。複素リー群HcがXに作用しているとしX上のHc軌道の個数は有限であるとする。このときあるC>0が存在して任意のLie(H)の有限次元表現τに対してτ相対不変なU上の佐藤超関数全体がなす空間の次元はC×dimτ以下である。」この結果の系として上記の小林・大島両氏の結果の(ii)→(i)に別証明を与えた。Gを実簡約群、Hをその代数部分群、QをGの放物型部分群とする。研究目的である(iQ)「G/H上の関数空間がQから誘導されたGの表現に関しては重複度有限となる」と(iiiQ)「G/H上のQ軌道の個数が有限である」の関係性について向き付けの仮定の下では決定することができた。しかしこの問題の解答としては向き付けの仮定は外すことができるのが理想的である。今後はこの仮定を外すことを考えていきたいと計画している。その推進方策としては具体例においてG/Q上のHによる軌道分解とそのQから誘導されたGの表現に関しての重複度を計算していくことが一つあげられる。またその重複度の計算の際には偏微分方程式系を代数的に扱える理論であるD加群の理論を用いて計算することができるので、D加群に関する理論の理解をより深めて研究を進めることも推進方策としてあげられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ポーランドの前衛美術－両大戦間期から現代に至る芸術の担う役割について

戦時下から冷戦期にかけて、ポーランドの前衛美術の果たした役割について調査し、前衛のルーツとその発展についての本研究のまとめを行い、「ポーランドの前衛」について包括的研究を実施し、芸術が社会とどのように関わっているのかといった点にも注目した。7月にはワルシャワのアダム・ミツキェヴィチ協会の協力を得てワルシャワ近代美術館等において聞き取り調査を実施し、また申請者の所属する国際美学会主催の第19回大会において発表し、研究者との意見交換を行った。また8月以降は本研究のまとめとして報告書の執筆と研究成果の公開に取りくんだ。なお、平成26年度に研究成果公開促進の助成を受け、書籍として刊行の予定である。両大戦間期におけるポーランドの前衛について調査研究を行った。中でも、ヴィトカッツィの活動に注目しながら、彼の「肖像画協会」活動及びその周辺について調査した。ポーランドのワルシャワ国立美術館、クラクフ国立美術館の学芸員の協力も得ながら、作品調査ならびに文献収集を実施した。これまで継続的にポーランド美術についての調査を行っているため、かなり資料は集まっているが、近年になってこれまでになく出版が相次ぎ、新たに入手可能となる資料が多く散見される。そのため、現地に赴いてそうした貴重な資料を調査収集し、必要に応じて複写を行った。またこれと合わせて、日本美術のコレクターであり、かつ「若きポーランド」の作家たちのよき理解者でパトロン的役割も果たしたフェリクス・ヤシェンスキのコレクションには、20世紀初頭のクラクフを中心とした作家たちの重要な作品が数多く含まれているため、クラクフ国立美術館において、このヤシェンスキ・コレクションを中心とする作品の調査を進め、研究者との意見交換も実施した。平成21年度はヴェネチア・ビエンナーレ開催の年でもあり、近年国際展に参加するポーランド作家の比率が高まっていることから、ポーランド館および企画展示についても調査を実施した。国内では、東京外国語大学ポーランド文化研究室の関口時正教授並びに神奈川県立近代美術館の水沢勉氏に研究協力を依頼し、資料の閲覧ならびに意見交換を行うと共に、ポーランドのアニメーション上映会「ポラニメ!」も、東京外国語大学と京都精華大学ならびに研究代表者の所属する京都市立芸術大学の共催で開催した。得られた資料については、コンピューターに入力途中である。ワルシャワやウッチにおける前衛美術の状況について調査し、スツシェミンスキ、コブロら構成主義者について研究を進めた。両大戦間期の前衛作家たちは国際的な繋がりを密にし、互いに情報交換を行っている。こうした旧東欧諸国の文化状況の特質にも注目し、またポーランドからリトアニアにかけて調査を行い、かつて文化的交流が緊密であった場所の歴史的背景についても考察を行った。ウッチ国立美術館館長、ブンケル・シュトゥーキ現代美術ギャラリーの館長にも協力を依頼し、資料を収集した。ウッチ国立美術館には優れた近現代美術のコレクションがあり、また資料も豊富であることから、これを参照しつつ、新たに建設されるウッチ国立美術館現代部門のコレクションや展覧会企画の動向についても引き続き調査を行った。ブンケル・シュトゥーキ現代美術ギャラリーでは、以前申請者の勤務していた国立国際美術館との交流展を開催した実績もあり、以後も相互の交流が続いているため、今後の交流展実現の可能性についても引き続き候補作家を挙げつつ検討した。国内では、東京外国語大学ポーランド文化研究室並びに神奈川県立近代美術館等の施設において資料の閲覧ならびに意見交換を行った。北京で開催された国際美学会と京都で開かれた比較文明学会にてポーランド現代美術に関する発表を行い、意見交換を実施した。戦時下および冷戦期において、ポーランドの前衛美術の果たした役割について調査を行った。5月にヤギェウォ大学(クラクフ、ポーランド)にて行われた日本ポーランド美学会に出席してポーランドと日本の現代美術についての発表を行い、研究者と討議をすると同時に、クラクフにオープンした現代美術館館長のマーシャ・ポトツカ氏と面談して意見交換を実施、ヴロツワフのWROメディアアートセンター主任学芸員のピョートル・クラェフスキ氏とも意見交換を行うと同時に資料の収集を行った。7月には日本美術技術博物館(クラクフ)にて須田悦弘の展覧会を開催して学芸員や専門家や作家と日本及びポーランドの現代美術について討議し、またヴェネチア・ビエンナーレにおいてポーランドを含めた旧東欧圏の作家たちが現在どのような位置付けにあるかを確認した。また8月には横浜にてクシシュトフ・ヴォディチコを招いてのシンポジウム「戦争とアート」に参加して展示を実施、11月には東京にて日本およびポーランドの作家、学芸員、研究者を交えたシンポジウムを行い、関連する作家や学芸員たちとポーランドの前衛とその継承、社会において果たす役割について討議を行った。3月には京都市立芸術大学ギャラリー・アクアとYumiko Chiba Viewing Room(新宿)にて、ドミニク・レイマン個展「遠くて、近すぎる」を実施し、東北大震災後の日本において作品を発表することの意味とポーランド美術の特質について作家と対談を行った。

東京外国語大学ポーランド文化研究室の関口時正教授並びに神奈川県立近代美術館館長の水沢勉氏、大阪大学の圀府寺司教授、埼玉大学の井口壽乃教授にも協力を依頼し、資料収集につとめた。戦時下および冷戦期において、ポーランドの前衛美術の果たした役割について調査し、ポーランドにおける前衛のルーツとその発展についての本研究のまとめを行った。「ポーランドの前衛」について包括的研究を実施し、芸術が社会とどのように関わっているのかといった点にも注目しつつ、芸術家の果たす役割について考察を行った。20世紀の社会主義国家において芸術がどのような役割を担ったかを考察するため、7月にはワルシャワのアダム・ミツキェヴィチ協会などの機関において聞き取り調査を実施し、また申請者の所属する国際美学会において発表し、研究者との意見交換を行った。合わせて秋以降には本研究のまとめを執筆し、研究成果を公開する。戦時下および冷戦期において、ポーランドの前衛美術の果たした役割について調査を行った。またポーランドにおける前衛のルーツとその発展についての研究を進め、芸術家たちが社会において果たした役割や政治との関わりについても注目した。冷戦期から雪どけを経て、体制転換後に大きく変化したポーランド社会と、それにつれて変化しながら現代に至る前衛美術のあり方に関しても引き続き研究を進め、激動期における芸術家の在り方や役割について考察した。ポーランドの作家、ジミェフスキがディレクターをつとめる「ベルリン・ビエンナーレ」に出品されたポーランド美術について調査し、またヤギェウォ大学(クラクフ、ポーランド)美学研究所教授のクリスティーナ・ヴィルコシェフスカ氏との意見交換を実施し、協力を得た。クラクフやワルシャワ(ポーランド)において、現代美術の状況についてワルシャワ近代美術館などの協力を得ながら調査し、資料を収集した。カッセル(ドイツ)で開催される国際展「ドクメンタ」にも赴き、国際展におけるポーランド美術の状況についても合わせて調査を行った。世界各国の学芸員たちとの意見交換を実施した。前年度に引き続き、東京外国語大学ポーランド文化研究室の関口時正教授並びに神奈川県立近代美術館館長の水沢勉氏、大阪大学の圀府寺司教授、埼玉大学の井口壽乃教授にも協力を依頼した。昨年度は一部経費の支出が遅れたが、その分は研究者の立て替えによって処理したため、予定通りのペースで研究は進展している。また研究成果の発信も順調である。25年度が最終年度であるため、記入しない。計画に沿って研究の遂行と促進につとめ、研究の連携と活用にも意を尽くしたい。
遷移金属酸化物のストライプ秩序相における一次元ホールドメインの制御

本年度の研究実施結果は以下の通りである。1単結晶作製: CuOをフラックスとするセルフフラックス法により単結晶を作製した。La_2CuO_4,La_<1.6>Nd_<0.4>CuO_4の仕込み組成で、約5mm×5mmの平板状単結晶を得た。また、La_<1.6-x>Nd_<0.4>Sr_xCuO_4(x=0.125)の仕込み組成では約0.1mm×0.1mmの単結晶を得た。結晶中に含まれるSr量のコントロールを可能にするために、仕込み組成を変えて結晶作製を試みたが、単結晶が得られないこともあり、組成のコントロールを可能にすることはできなかった。2トンネル接合作製: 1で作製した単結晶を取り出し、集束イオンビーム(Ga+)を用いて微細加工することにより、マイクロブリッジ型のトンネル接合を作製した。結晶が硬いために加工に時間がかかるので、ビーム強度をできるだけ強くしたが、加工の精度は悪くなった。3電極作製: 2で作製したトンネル接合の電気抵抗を測定するため、Inを真空蒸着することによって電極を作製した。約20μm×20μmの電極を複数個作製することに成功した。しかし、電極の形状を自由にコントロールすることが難しく、ゲートの役割をする電極を作ることはできなかった。4電気抵抗測定:トンネル接合の電気抵抗と電流電圧特性の測定を試みた。3で作製した電極の電気的接触が不安定であり、電気抵抗の測定はできなかった。これは単結晶作製時に付着したフラックスの除去が不十分なためであることがわかった。1単結晶作製:新たに電気炉を立ち上げてその動作確認を行った。フラックス法により(La,Nd,Sr)2CuO4の単結晶を作製し、実際に単結晶作製が可能であることを確認した。組成のコントロールを可能にするため、作製条件を変えて単結晶を作製し、その性質を調べている。2トンネル接合作製:収束イオンビームを用いて(La,Nd,Sr)2CuO4単結晶への加工を試み、加工が可能であることを確認した。精度の良い加工を行って測定に用いることのできるトンネル接合を作製するため、最適な加工条件を調べている。3電気抵抗測定用クライオスタットの作製:ゲート電極に電圧を印加することのできる電気抵抗測定用クライオスタットを新たに作製した。自動測定のためのプログラムを作成し、その動作確認をこのクライオスタットを用いて行っている。4電気抵抗測定: 1で作製した単結晶の性質を調べるために、3で作製したクライオスタットを用いて電気抵抗測定を行っている。
D加群のアルゴリズムの研究

1.D加群のregular specializabilityとregular b-functionの研究一般にD加群がある部分多様体に沿ってregular specializableであるとは、そのD加群の表す線形偏微分方程式系がその部分多様体に沿って確定特異点型であることとほぼ同義である。この場合、部分多様体に関してtransversalな変数に関する形式冪級数解は収束することが、柏原・大島により示されていた。しかし具体的に与えられたD加群が与えられた線形多様体に関してregular specializableであるかどうかを判定することは一般には困難であった。そこでこの判定条件を得ることを目標に研究を進め、微分作用素環の斉次化と、それによる割り算アルゴリズムを基礎として、最終的な判定アルゴリズムを得た。またregular specializableであれば、regular b-functionと呼ばれる不変量が定義されるが、これの計算アルゴレズムも同時に得られた。更に以上のアルゴリズムを高山信毅による数式処理システムKanに実装し、特にA超幾何方程式系に対して計算実験を行った。この計算実験の結果、任意のA超幾何方程式が、原点についてはregular specializable、すなわち、ある弱い意味では確定特異点型であることが予想された。この予想は、やはり微分作用素環の斉次化の議論を用いて肯定的に解決された。以上の研究成果を論文としてまとめ、現在印刷中である。2.いくつかの多項式に対して、そのベルンステイン佐藤イデアルと呼ばれる多項式イデアルが定義される。R.Bahloulとの共同研究で、局所的なベルンステインイデアルのアルゴリズムを構築し、数式処理システムRisa/Asirでプログラムを作成し、単項イデアルにならない例などについて新たな計算結果を得た。この成果は現在論文として準備中である。解析的なD加群に対するアルゴリズムの研究を進めた。代数的なD加群、すなわちWey1代数上の有限生成加群に対しては、Buchbergerが多項式環において導入した割り算アルゴリズムが、ほとんど変更なしに適用される。これは言わば大域的な割り算アルゴリズムであり、D加群の局所的な性質、すなわち解析的なD加群としての性質を調べるには、局所的な割り算アルゴリズムが必要である。一方で、割り算アルゴリズムは変数の間の順序関係(項順序)に依存するが、この項順序は、D加群のどのような性質に着目するかによって、自由に選べることが望ましい。たとえば、D加群のb関数や制限の計算のためには、いわゆるV-filtrationと呼ばれる変数の重みに対応した項順序で割り算を実行する必要がある。しかしこのような割り算を通常の微分作用素環で実行するのは一般には不可能であると思われる。そこでAssi-Castro-Grangerにより導入された、微分作用素環の階数に関する斉次化(Rees環)を考え、そこにおいてほとんど任意の項順序に関して実行可能な割り算アルゴリズムを構築した。これはベキ級数環におけるMoraのいわゆるtangent cone algorithmの斉次化微分作用素環への拡張である。これを用いて、十分一般的な項順序について、D加群の局所的な意味でのグレブナー基底、すなわち(広中の意味での)標準基底の計算が可能となった。実際、この割り算アルゴリズムは高山信毅による数式処理システムKanに実装された。次にこの割り算アルゴリズムの応用として、Grangerとの共同研究によりD加群の解析的(すなわち局所的)な意味での極小自由分解の計算アルゴリズムを得た。また、D加群のregular b-functionと呼ばれる不変量の計算アルゴリズムについても研究を進めた。D加群に対するアルゴリズムの応用として、高山、Grangerとの共著論文で発表した局所化割り算アルゴリズム(tangent cone algorithm)の拡張を行った。それにより、微分作用素環の階数フィルターに関する斉次化環において、任意の単項式順序に関する割り算アルゴリズムが可能となり、それを用いてグレブナー基底の計算アルゴリズムが得られることを示した。

また、微分作用素環の斉次化環における割り算アルゴリズムの応用として、確定特異点型のD加群に関するアルゴリズム的な研究に着手した。今年度は特に、D加群の超平面に関する確定特異点型という概念に着目した。この概念は微分作用素環の階数フィルターといわゆるVフィルターの2つのフィルターを用いて記述される。微分作用素環の斉次化環において、Vフィルターに適合した適当な単項式順序を設定し、それについての局所的なグレブナー基底(標準基底)を計算することで、与えられたD加群が超平面に関して確定特異点型であるかどうかを判定するアルゴリズムが導かれることを示した。ただし、これは一つの超平面に関して確定特異点型という条件であり、本来の柏原・河合らによる定義よりは弱い条件である。この本来の確定特異点型という条件を判定するアルゴリズムは現在のところ知られていないが、今後の研究の一つの大きな目標であり、上記の研究成果はその出発点と位置付けられよう。さらに確定特異点型でない一般のD加群について、不確定度と呼ばれる重要な不変量があり、いわゆるスロープという概念と密接に関係している。このスロープや不確定度についてのアルゴリズム的な研究にも上記の局所化割り算アルゴリズムは有用であると期待される。微分作用素環の斉次化環における割り算アルゴリズムの応用として、与えられたD加群が超平面に関して確定特異点型であるかどうかを判定するアルゴリズムを構成した。この概念は常微分方程式の確定特異点の自然な一般化であり、このとき、超平面の法線方向の変数に関する形式べき級数解は収束する。さらに、D加群のb関数あるいは決定方程式の拡張としてregular b-functionという概念が定義される。これは通常のb関数の倍数であるが、一意的に決まるとは限らない。また、多くの場合regular b-functionとb-functionが一致すると予想されるが、その条件については今のところ不明である。平成18年度は、特にこのregular b-functionの計算アルゴリズムを得ることを目標に研究を進めた。これまでの研究で得られていた微分作用素環の斉次化環における割り算アルゴリズムを用いて斉次化環における局所的な意味でのグレブナー基底を計算することにより、regular b-functionの計算アルゴリズムが得られることがわかった。一方、Gelfand達により定義されたA超幾何偏微分方程式系を理論および計算実験の両面から研究し、次のような成果を得た。
ＤＨＡ由来新規抗炎症性代謝物１４，２０－ｄｉＨＤｏＨＥの生理的意義の解明

ω3脂肪酸であるドコサヘキサエン酸は動脈硬化症や神経変性症に対する保護作用を持つことが知られているが、分子レベルでの作用機構については不明な点が多い。これまでに当研究室では急性炎症の収束を促進する細胞である好酸球から脂肪酸代謝酵素12/15-LOX依存的に産生されるドコサヘキサエン酸(DHA)由来の代謝物として14,20-diHDoHEを同定している。14,20-diHDoHEはザイモサン腹膜炎モデルにおいて初期の好中球浸潤を抑制する活性を有しており、DHAが有する生体保護作用の一端として14,20-diHDoHEが機能している可能性が考えられた。本年度ではDHAから内因性に産生される新規抗炎症性代謝物14,20-diHDoHEの生理的意義の解明を目指し、14,20-diHDoHEの生合成経路について解析を行った。DHAをはじめとする多価不飽和脂肪酸の水酸化に関わる酵素として一般にリポキシゲナーゼやシクロオキシゲナーゼの他、シトクロムP450酵素の関与がよく知られている。研究対象とするDHA由来新規抗炎症性代謝物14,20-diHDoHEの産生機構を明らかにするべく、種々の脂肪酸代謝酵素をクローニングしてHEK293細胞に過剰発現させ、基質を加えてincubationした後に培養上清中に含まれる代謝物の量をLC-MS/MSで測定することで目的の代謝物を産生する活性を各種脂肪酸代謝酵素について調べた。現在までのところ、研究課題に掲げた14,20-diHDoHEを顕著に産生する酵素については未だ同定出来ておらず実験条件の改善等、検討が必要と考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度においては生体内で産生される14,20-diHDoHEの立体化学構造について、有機合成によって得られた標品を用いて解析を行い、マウス好酸球から産生される14,20-diHDoHEが14(S),20(R)-diHDoHEの立体化学構造を有することを明らかにした。また、腹膜炎モデルにおける初期の好中球浸潤に対するこれら立体異性体の抑制活性を評価したところ、14(S),20(R)-diHDoHEと14(S),20(S)-diHDoHEのどちらの異性体においても観察された。これらの結果は14,20-diHDoHEが好酸球から産生される立体選択的に産生されることを示唆しており、好酸球には12/15-LOXによるDHAの14位炭素の水酸化反応と協調して働き、20位の炭素を立体選択的に水酸化することで14,20-diHDoHEを産生する酵素が存在する可能性が考えられた。本年度においては申請課題に関連して抗炎症性代謝物14,20-diHDoHEの産生細胞である好酸球が急性炎症という生体応答の中でどのように制御されているのか、という点に着目した解析を行った。その結果、好酸球の上流で働き、炎症局所に好酸球を誘導する細胞集団を同定することが出来た。抗炎症性代謝物14,20-diHDoHEの産生細胞である好酸球の上流に位置する機構を見出した本成果は、急性炎症という背景の中で炎症収束性の分子や細胞がどのような機構により制御されているのか、という疑問に対して細胞レベルでの答えを提示するものであり、生体が本来持ち合わせていると考えられる内因性の炎症収束機構の理解を深める上で重要な発見であると考えている。抗炎症性代謝物14,20-diHDoHEの産生細胞である好酸球の上流で機能する細胞集団を同定することが出来たため。

これまでに当研究室では急性炎症の収束を促進する細胞である好酸球から脂肪酸代謝酵素12/15-LOX依存的に産生されるドコサヘキサエン酸(DHA)由来の代謝物として14,20-diHDoHEを同定している。14,20-diHDoHEはザイモサン腹膜炎モデルにおいて初期の好中球浸潤を抑制する活性を有しており、DHAが有する生体保護作用の一端として14,20-diHDoHEが機能している可能性が考えられた。本年度ではDHAから内因性に産生される新規抗炎症性代謝物14,20-diHDoHEの生理的意義の解明を目指し、14,20-diHDoHEの生合成経路について解析を行った。DHAをはじめとする多価不飽和脂肪酸の水酸化に関わる酵素として一般にリポキシゲナーゼやシクロオキシゲナーゼの他、シトクロムP450酵素の関与がよく知られている。研究対象とするDHA由来新規抗炎症性代謝物14,20-diHDoHEの産生機構を明らかにするべく、種々の脂肪酸代謝酵素をクローニングしてHEK293細胞に過剰発現させ、基質を加えてincubationした後に培養上清中に含まれる代謝物の量をLC-MS/MSで測定することで目的の代謝物を産生する活性を各種脂肪酸代謝酵素について調べた。現在までのところ、研究課題に掲げた14,20-diHDoHEを顕著に産生する酵素については未だ同定出来ておらず実験条件の改善等、検討が必要と考えられる。14,20-diHDoHEの立体化学構造について解析を行ったことで、好酸球には14,20-diHDoHEを立体選択的に産生する機構が存在することを示唆できたから。この研究結果を手がかりに、今後14,20-diHDoHEの産生酵素についても解析を進めて行く予定である。上述した細胞集団が急性炎症時に誘導される機構を今後さらに解析することで、急性炎症が生じた後に収束へと導かれる一連のカスケードを細胞、分子レベルで明らかにする。具体的には、同定した細胞集団についてin vitroでの遊走評価系を構築中であり、急性炎症によって産生される種々の遊走因子について活性を評価するとともに、それらの寄与をin vivoで検証する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究成果より、14,20-diHDoHEの産生が何らかの酵素により産生されることを示唆出来たため、当初の予定通りに14,20-diHDoHEの産生酵素について今後も解析を行う。具体的には脂肪酸の水酸化を担うことが知られるシトクロムP450遺伝子についてマウス好酸球に発現するものをRNAシーケンスで探索し、それらの酵素活性を評価することで14,20-diHDoHEの産生酵素の同定を目指す。
口唇裂口蓋裂治療における鼻上顎複合体のバイオメカニクスに関する研究

本年度は、昨年度に引き続き有限要素モデルの構築ならびに応用解析をおこない、各症例における結果を比較・検討した。1.個体別有限要素モデルの作成1)三次元形態計測の結果ならびに断層面形状,骨密度分布をもとにして、三次元有限要素モデルの外形およびヤング率を決定し、要素分割をおこなう。基本モデルとして、節点数2380,要素数1596の有限要素モデルを作成し、各節点を座標変換することによって被験者固有の形状を再現する。骨厚径もCT画像から10段階に設定し、上顎洞部分,鼻腔と裂部との位置関係なども正確に構造化する。ヤング率はCT値の3乗に比例することを基に自動設定とした。2)上顎頬骨縫合部に関しては、頬骨の一部までモデリングすることによって上顎骨要素に極端な拘束の影響を排除することとした。2.瘢痕収縮および治療による応力集中部位を比較・検討1)個体別有限要素モデルにおいて、瘢痕組織の収縮方向や側方拡大,前方牽引を想定し、拘束・荷重条件を設定した。荷重領域が歯牙の場合(側方拡大など)には、歯槽骨内部の歯根部分を想定し、複数の要素に荷重ペクトルの始点を設定した。荷重方向は、各被験者の石膏模型および術前後のセファログラムなどをも参考とした。2)各被験者における応力分布の変化,変位の様相から治療による影響の量や波及する領域について検討した。3.結果の総括拡大,前方牽引により力学的影響は、一般的に外表の頬骨突起下部から臼歯部上縁にかけて働いているものと考えられた。ただし、これらの治療効果は、骨密度の高低とその分布,三次元的な形状によって大きく異なるものと推察された。口唇裂口蓋裂患者において、上顎骨およびその上部構造からなる鼻上顎複合体は近遠心的にも上下的にも三次元的な劣成長を示すことが多く、咀嚼機能や構音機能の改善などを目的とした矯正治療の難易に大きく影響を及ぼしている。このような上顎の劣成長は、口蓋閉鎖手術時の瘢痕収縮に起因しているものが多く、その治療方法としては、早期の上顎前方牽引による成長の促進や歯列弓の側方拡大などがおこなわれている。とくに、狭窄した上顎歯列を側方へ拡大することは、その後の骨格性の成長を促進するとともに上下の歯列間における良好な対咬関係を構築し、さらには咀嚼や発音時における顎運動を正常に機能させるという点で非常に重要なものとされている。しかしながら、口唇裂口蓋裂患者における鼻上顎複合体の形態的な変異は極めて多様性を示し、また、治療術式における上顎骨への影響や治療効果を力学的に解析した例が少ないことから、臨床上の個々の症例において劣成長や狭窄の程度を熟慮したうえでその治療時期,方法,期間を決定することは困難であると言わざるを得ない。そこで、本年度は以下の研究をおこなった。1)口唇裂口蓋裂患者においてX線CT撮影をおこなった(下顎から鼻上顎複合体全域を断層厚2mmでスキャン)。2)断層画像の三次元再構築をおこない、硬口蓋組織量などを三次元形態計測。3)鼻上顎複合体における骨密度の解析をおこない、高骨密度域の三次元的な分布を観察した。本年度は、昨年度に引き続き有限要素モデルの構築ならびに応力解析をおこない、各症例における結果を比較・検討した。

基本モデルとして、節点数2380,要素数1596の有限要素モデルを作成し、各節点を座標変換することによって被験者個有の形状を再現する。骨厚径もCT画像から10段階に設定し、上顎洞部分,鼻腔と裂部との位置関係なども正確に構造化する。ヤング率はCT値の3乗に比例することを基に自動設定とした。2)上顎頬骨縫合部に関しては、頬骨の一部までモデリングすることによって上顎骨要素に極端な拘束の影響を排除することとした。2.瘢痕収縮および治療による応力集中部位を比較・検討1)個体別有限要素モデルにおいて、瘢痕組織の収縮方向や側方拡大,前方牽引を想定し、拘束・荷重条件を設定した。荷重領域が歯牙の場合(側方拡大など)には、歯槽骨内部の歯根部分を想定し、複数の要素に荷重ベクトルの始点を設定した。荷重方向は、各被験者の石膏模型および術前後のセファログラムなどをも参考とした。2)各被験者における応力分布の変化,変位の様相から治療による影響を検討した。3.結果の総括拡大,前方牽引による力学的影響は、一般的に外表の頬骨突起下部から臼歯部上縁にかけて働いているものと考えられた。ただし、これらの治療結果は、骨密度の高低とその分布,三次元的な形状によって大きく異なるものと推察された。
1960年代日本の前衛芸術運動

京都の六十年代のアヴァンギャード芸術、展覧会、などの研究。・京都国立近代美術館。近代の美術(日本の六十年代の芸術者)。草間彌生展。1月6日(木)2月13日(日)60年代アメリカ前衛芸術の最前線で活躍し、現在も日本を拠点に国際的な美術家として旺盛な制作活動を続ける草間彌生(1929年、長野県生)の新作を中心にした大規模な展覧会です。(インスタレーション、作品)・何必館(かいはつかん)・京都現代美術館概要・映画監督者:大島渚(1960`s)京都のしょちく映画館・近代のアビャンギャアド。Tranqroom.(トランクルーム)京都市左京区浄土寺真如町162-2。展覧会、エヴェント。Art Complex 1928:ギャラリー。アートショプ。草間彌生展。展覧会、エヴェント。アートショプ。
セルロースを使った雪腐病菌の巧みな生存戦略の解明

紅色雪腐病菌歯Microdochium nivaleはコムギ等の越冬性穀類に感染する好冷性糸状菌である.本菌は菌体外にセルロースと考えられる多糖を分泌し,植物由来の防御タンパク質から身を守っている.そこで本研究ではM. nivale株からセルロース生合成遺伝子を単離することを試みた.ドラフトゲノムシーケンス情報から,セルロース合成酵素と高いホモロジーを示す遺伝子CSL1, CSL2が見出された.アグロバクテリウムを介した形質転換系を確立後,これらの遺伝子の破壊株を作出した.しかし何れの変異体も,菌体外多糖の分泌したため,CSL以外の遺伝子が生合成に関与している可能性が示唆された.1.候補遺伝子(MN10258)の単離と発現解析Hsiang教授より提供されたM. nivale CelA様遺伝子MN10258のゲノム配列を基に,セルロース誘導(低温)条件で培養した菌体よりRNAを抽出し,ゲノム配列よりプログラムで予想された推定ORF配列を基にプライマーを設計し,RT-PCRにより全長cDNAを単離した.それぞれMnCSL1, MnCSL2と命名した.2.MN10258遺伝子のセルロース生合成活性の解析AgrobacteriumのcelA変異株の作出に成功した.下記にあるように,M. nivaleの形質転換系の開発に成功したことから,Agrobacterium変異体を利用した生合成活性の解析は中止した.3.MN10258遺伝子破壊株の作出および機能性解析M. nivaleの形質転換系の報告はこれまでになかったが,Agrobacteriumを用いた手法でGFPレポーター遺伝子をM. nivaleに導入することに成功した.CSL2遺伝子の破壊株の作出に成功した.CSL1についても破壊株の作出を継続している.紅色雪腐病菌におけるAgrobacteriumを介した形質転換系を開発し,それを用いてセルロース合成酵素候補遺伝子MnCSL1及びMnCSL2の破壊株を作出した.破壊株におけるMnCSL1, MnCSL2遺伝子の発現をRT-PCRで確認したところ,何れの株においても発現のノックアウトが確認された.これらの変異株における菌体外多糖の蓄積を調べたところ,野生株と比較し蓄積量の変化が見られなかった.またMnCSL1, MnCSL2遺伝子の発現を,菌体外多糖生産ステージと,分解ステージで比較したところ,多糖生産と遺伝子発現レベルに相関が見られなかった.以上の結果より,MnCSL1, MnCSL2は共に紅色雪腐病菌の菌体外多糖の生合成に関与していないのではないかと考えられた.次に,RNAseq解析により菌体外多糖生産ステージ及び分解ステージにおける発現遺伝子のゲノムワイド解析を行い,多糖生産と相関して発現する遺伝子を同定した.この中で糖転移酵素(GT)ファミリーに属する遺伝子に注目したところ,機能未知の糖転移酵素をコードするPS1, PS3の2つの遺伝子が同定された.現在,Agrobacterium法によりPS1および,PS2が破壊された変異体を作出している.また一方で,生産される多糖の構造解析を行ったところ,β-1,4以外の結合も含まれている可能性が示唆された.この多糖がセルロースであるのかミックスグルカンなのか今後詳細に検討する必要がある.雪腐病菌における遺伝子破壊系の開発に成功したものの,予想以上に困難であり,時間を要した.また,当初候補となっていたCSL1, CSL2について,変異株が多糖合成に変化を示さなかったことから,別の候補遺伝子を解析することにしたため進行が遅れている.Microdochium nivaleが低温環境下で産出する菌体外多糖(EPS)についてはセルロースであると報告されている.我々はM. nivaleのドラフトゲノムシーケンス情報から,セルロース合成酵素遺伝子の候補CSL1, CSL2を同定した.本遺伝子の機能を明らかにするためには遺伝子機能欠損株が必要であることから,まず,M. nivaleにおける遺伝子破壊系の構築を試みた.他の糸状菌で報告されたアグロバクテリウムを介した形質転換手法を改変することで,ハイグロマイシン耐性をマーカーとするM.nivaleの形質転換系の構築に成功した.これは雪腐病菌としては初めての成功例になる.この方法を用いてCSL1, CSL2の遺伝子破壊株の作出に成功した.しかし,Δcsl1, Δcsl2両変異株におけるEPS蓄積を調べたところ,何れも野生株と同等のEPS蓄積が観察された.また,CSL1, CSL2の発現はEPS蓄積期と分解期で相関しなかった.これらの結果から,両遺伝子はEPSの蓄積に直接関与していないと考えられた.そこで,glucosyl transferase family 2(GT2)に範囲を拡張して候補遺伝子をドラフトゲノム配列より探索した.その結果,新たな候補遺伝子としてPS1PS5が同定された.発現解析からPS1, PS2がEPS蓄積期で高発現しており,候補として絞られたが,ノックアウト変異株を作出してEPS生産を調べると,いずれもEPSを産生していた.そこで,菌体外酵素産生,非産生条件条件下でRNAseqによるトランスクリプトーム解析を行い,多糖生合成に関与すると考えられる糖転移酵素遺伝子群の中から,EPS産生と発現相関する候補遺伝子PS1, PS4遺伝子を同定した.今後これらの遺伝子破壊株を作出し,その機能を検討する必要がある.紅色雪腐病菌歯Microdochium nivaleはコムギ等の越冬性穀類に感染する好冷性糸状菌である.

本菌は菌体外にセルロースと考えられる多糖を分泌し,植物由来の防御タンパク質から身を守っている.そこで本研究ではM. nivale株からセルロース生合成遺伝子を単離することを試みた.ドラフトゲノムシーケンス情報から,セルロース合成酵素と高いホモロジーを示す遺伝子CSL1, CSL2が見出された.アグロバクテリウムを介した形質転換系を確立後,これらの遺伝子の破壊株を作出した.しかし何れの変異体も,菌体外多糖の分泌したため,CSL以外の遺伝子が生合成に関与している可能性が示唆された.計画した3つの研究項目のうち項目1については予定通り達成された.項目3については順調に進捗している.項目2のAgrobecterium変異体を利用した活性測定については,M.nivale変異体を使う直接的な機能解析に目処がついたため,一旦中止とした.今後は作出された変異体の多糖合成に関して解析を進めるとともに,リンケージ解析等により菌体外多糖の構造を解析する必要がある.生物化学3.MN10258遺伝子破壊株の作出および機能性解析MnCSL破壊株について,低温環境下で菌体外に分泌するセルロースを調査する.また,TAD1を組換え大腸菌より精製し,破壊株に対して処理する.TAD1処理によるセルロース分泌の誘導が喪失されていることをCongo-red染色等を用いて明らかにする.MnCSL遺伝子破壊株を用いて,TAD1に対する感受性を調べる.セルロース欠損により,TAD1に対する感受性が高まっていることが予想される.また,セルロース欠損によりコムギに対する病原性の変化を葉身への胞子接種試験等により明らかにする.本研究は,紅色雪腐病菌という積雪下で繁殖する特殊な糸状菌を対象として,セルロース生合成遺伝子を,候補遺伝子のノックアウト変異体を取得して利用することになっている.しかしながら雪腐病菌においてはこれまで遺伝子組み換えやノックアウトを行った事例はなく,遺伝子導入系の開発に,想定以上の時間がかかってしまった.そのため,候補遺伝子のノックアウトが一部しか実行されていない.CSL1, CSL2遺伝子の単離および,M. nivaleの形質転換系の確立が,予想に反してスムーズに進んだため.ノックアウト体の取得と,その菌体外多糖の定量並びに組成解析を行うための実験に使用するCSL1,CSL2以外の候補遺伝子解析のため次世代シーケンス解析を行う.また,解析に必要な研究支援人材を雇用する.