hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
果樹園農家支援のための大規模センサデータ取得・解析に関する研究

現在、果樹園農家の高齢化や後継者問題、輸入果物との価格競争など様々な要因により、果樹園農家の数や果樹栽培面積が年々減少している。この問題の解決には、高品質な農作物を生産し、利益率を向上させることが重要である。我々はITを活用してこれら問題を解決すべく、環境の異なる2つの果樹園に大量の環境センサを設置し、そこから得られたデータと農作物の品質との関連性の抽出を目指し、これにより、高品質な農作物を継続的に生産するためのノウハウを蓄積することが可能と考えた。本研究ではみかん農園を対象に気温・湿度など、みかんの環境(生育)データを取得するために、低価格のセンサを生育環境が異なる2箇所に設置した。ここで、みかん農園に設置する環境センサの起動電力は全て太陽光発電を利用することを目標とし、各センサを制御するサーバには研究開始時点ではRaspberry PiやArduinoなど超省電力のワンボードマイコンを使用していたが、予想よりも電源供給を確保することが難しいことが分かったため、最終的にはセンサ類はボタン電池を用いたものを利用し、センサから得られたデータを転送するための機器には太陽光発電を利用してRaspberry PiやArduinoなどを用いた。センサから得られた環境データとセンサを取付けたみかんの樹木になった果実の品質や生産量から、みかんの栽培に適した環境の推定やみかん農園の場所に依存する環境データの特定については、手法の検討だけとなってしまったが、今後、みかん農家からも協力を得ながら、実証実験を継続する予定である。本年度は、みかんの生育環境に関する統計的な気象データを取得すべく、実際のみかん畑にセンサの設置を行った。実際には島根県隠岐郡のみかん農園に5セット程度、神奈川県小田原市のみかん農園に2セット程度のセンサを設置した。また、環境データ転送サーバの省電力化のために、センサ、および、データ転送を行うWiFiルータはすべて太陽光発電だけで動作するようにした。実証実験から定期的にサーバへデータ転送が可能なことを確認し、構築システムが問題なく動作することを証明することができた。さらに、取得したデータの可視化を行い、Web上から容易に閲覧可能なシステムの構築を行った。これにより、生産者がみかんの状況を把握することが可能になった。具体的な内容については、気象データを取得するためのセンサ装置として、性能面と電力消費の観点からArduinoをベースに作成したものを作成した。研究成果については、国際会議発表を1件、国内発表を2件行った。研究期間全体を通じて実施した研究の成果については、低コストでの環境データ取得、および、システム全体を太陽光発電のみで賄うという当初の目的は達成することができたと考えている。また、みかんの生育状況の把握に関しては、島根県隠岐郡のみかん園については、みかん農園に植えられている苗の生育状況が当初の予定よりも悪く、果実がならない状態であるため、本年度も実証実験を行うことができなかったため、来年度に行う予定であるが、長期間データ収集を行うことで生産量の予測等が可能になるのではないかと考えている。統計的な気象データの取得に関する研究については順調に進んでいる。実証実験を行っている島根県隠岐郡海士町のみかん農園に植えられている苗の生育状況が当初の予定よりも悪く、果実がならない状態であるため、みかんの生育状況の把握に関しては当初の予定よりも若干遅れているが、次年度で調査可能であるため、今のところ深刻な問題とはなっていない。本年度は、みかんの生育環境に関する統計的な気象データを取得するために、環境データ取得システムの低コスト化、および、センサの増設を行った。また、センサの増設にともない、効率の良いデータ転送方法の検討を行った。実際には、島根県隠岐郡のみかん農園に10セット程度設置を行い、環境データ転送サーバの省電力化のために、各センサ毎にソーラパネルとバッテリを取付けることで、様々な場所への設置を可能とした。研究成果については、国内発表を1件、解説記事論文1件、および、理系研究者雑誌において本研究が紹介された。研究期間全体を通じて実施した研究の成果については、低コストでの環境データ取得、および、センサの増設という当初の目的は達成することができたと考えている。また、みかんの生育状況の把握に関しては、島根県隠岐郡のみかん園では、みかん農園に植えられている苗の生育状況が当初の予定よりも悪く、本年も果実がならない状態であるため、本年度も実証実験を行うことができなかった。来年度は果実をつける可能性が高いことから果実の品質に関する調査を行う予定であり、長期間データ収集を行うことで生産量の予測等が可能になるのではないかと考えている。実証実験を行っている島根県隠岐郡海士町のみかん農家に植えられているみかんの苗の生育状況が塩害などの被害のため当初の予定よりも悪く、今年度も果実がならない状況であった。そのため、みかんの品質や生育状況の把握に関する調査については当初の予定よりも遅れているが、次年度はみかんの果実がなる可能性が高いため、深刻な問題とはなっていない。

我々はITを活用してこれら問題を解決すべく、環境の異なる2つの果樹園に大量の環境センサを設置し、そこから得られたデータと農作物の品質との関連性の抽出を目指し、これにより、高品質な農作物を継続的に生産するためのノウハウを蓄積することが可能と考えた。本研究ではみかん農園を対象に気温・湿度など、みかんの環境(生育)データを取得するために、低価格のセンサを生育環境が異なる2箇所に設置した。ここで、みかん農園に設置する環境センサの起動電力は全て太陽光発電を利用することを目標とし、各センサを制御するサーバには研究開始時点ではRaspberry PiやArduinoなど超省電力のワンボードマイコンを使用していたが、予想よりも電源供給を確保することが難しいことが分かったため、最終的にはセンサ類はボタン電池を用いたものを利用し、センサから得られたデータを転送するための機器には太陽光発電を利用してRaspberry PiやArduinoなどを用いた。センサから得られた環境データとセンサを取付けたみかんの樹木になった果実の品質や生産量から、みかんの栽培に適した環境の推定やみかん農園の場所に依存する環境データの特定については、手法の検討だけとなってしまったが、今後、みかん農家からも協力を得ながら、実証実験を継続する予定である。当初の予定通り、次年度では。環境センサの低コスト化、および、センサの増設とともに、環境データの効率の良い転送方法の検討を行う。また、今年度、果実がならず実行できなかった、みかんの生育状況の把握を行う予定である。当初の予定通り、次年度では現在までに取得した環境データをもとにみかんの品質に影響を与えている要因の特定と生産者への情報提供システムの構築を目指す。また、今年度は果実がならずに検証ができなかった、みかんの品質や生育状況の把握を行う予定である。理由は以下の2点である。1点目は当初計画していた海外出張を取りやめたためである。2点目は、今年度みかんの生育が遅れみかんがならなかったため、みかんの糖度や酸度を測る機器を購入しなかったためである。今年度みかんの生育が遅れ、みかんの果実がならなかったため、みかんの糖度や酸度を測定する機器を購入しなかった。使用計画については、みかんの糖度や酸度を測定する機器の購入、または、成果発表のための国内出張旅費に使用する。みかんの糖度や酸度を測る機器購入に使用する。また、本年度の研究成果が出てきたため、国内、または、海外出張旅費に使用する。
ゲノム物理学―ゲノムの立体構造形成と運動の原理

ゲノムは抽象的な1次元配列ではなく、3次元空間でダイナミックに動きながら構造をつくる物理的実体であり、その特性を理解することは細胞の理解と制御にとって重要な課題である。本研究では、ゲノムDNAの立体構造形成メカニズムを解明するため、機械学習、分子動力学計算、統計力学理論を組み合わせた新しい計算理論を開発して、ゲノムDNAの運動と細胞機能の相関など、細胞の理解と制御にとって本質的な問題の解析に適用する。
自己体性幹細胞の多軸的制御と可視的評価による委縮顎骨の増生治療開発

顎骨骨髄中に存在する間葉系幹細胞(MSC)は高い骨分化能を有し、骨再生医療のセルソースと期待される一方、顎骨骨髄由来MSCは非常にヘテロな細胞集団であり、in vitroでの分化能や、移植による骨増生効果は移植細胞間によるバラツキが大きい。従って、顎骨MSCによる骨増生治療を成功させるためには顎骨MSCの特性を正確に理解することが重要である。我々の先行研究により、顎骨MSCは腸骨骨髄由来MSCに比べ、骨分化能は同等であるが、脂肪分化能、軟骨分化能が低いことが明らかとなっている。そこで本年度は、このような分化能の差が生じる分子メカニズムの探索を目的として研究を行った。本研究には3名の患者より採取された顎骨MSC、およびロットの異なる3つの腸骨MSCを購入し実験に用いた。未分化顎骨MSCと未分化腸骨MSCにおいて、幹細胞マーカーであるOCT-4、SOX2、Nanog遺伝子発現比較を行った結果、OCT-4、SOX2が顎骨MSCにおいて低発現の傾向を示した。次に、骨分化および脂肪分化関連遺伝子発現比較を行った結果、脂肪分化マーカーであるC/EBPαの発現が顎骨MSC群において低いことが明らかとなった。顎骨MSCは神経堤由来であり、腸骨MSCは中胚葉由来の細胞であることから、由来(局在)の差による影響を評価するために、神経堤細胞マーカーのSOX10、p75NTR、FOXD3遺伝子発現比較を行ったが、いずれの因子も有意な発現差は認められなかった。近年、細胞の分化や増殖を調節する因子としてmiRNAが注目されている。そこで、本年度は、顎骨MSCと腸骨MSCにおけるmiRNA発現パターン比較を行うことを目的とし、5名の患者より採取された顎骨MSC、および3つのロットの異なる腸骨MSCのmiRNA発現解析の依頼を行った。現在データの解析を実施中であり、次年度以降の継続課題である。これまで顎骨MSCと腸骨MSCとの分化能の差を詳細に評価した報告は無く、分化能の差の原因となる分子メカニズムは不明であったが、本年度の研究成果により、一部ではあるが幹細胞性を示すマーカー発現(OCT-4、SOX2)、および脂肪分化関連マーカー遺伝子発現に差があることを初めて明らかにした。一方、当初の計画では、H30年度内にmiRNA発現解析を終了し、分化能を制御する因子の特定を行う予定であったが、この点が未達の課題である。次年度は顎骨MSCおよび腸骨MSCにおけるmiRNA発現パターンを詳細に解析を行い、顎骨MSCを特徴づける分子の同定を目指す。また、顎骨MSC間で骨分化能に差が認められた細胞間において、分化能の程度とmiRNAの発現パターンとの相関性を解析し、分化能を事前に予見し得るマーカーとしてそれらのmiRNAが利用可能であるか評価を行う。必要に応じて評価する顎骨MSCを増やし、追加でmiRNA発現解析を行う。さらに、上記のmiRNA発現解析と併せて、顎骨MSCから培養上清中に分泌される分子(サイトカイン、エクソソーム)を採取し、in vitroでの骨分化能および生体内での骨形成能との相関性を示す因子の探索を行う。上記の項目を検討することにより、顎骨MSCの骨形成能を事前に予見するための新規品質管理技術の開発を目指す。顎骨骨髄中に存在する間葉系幹細胞(MSC)は腸骨由来MSCと同等かそれ以上の骨分化能を有し、顎骨増生を図るための有望なセルソースと考えられるが、現実的には顎骨MSC移植による骨増生効果にはバラつきが大きく、治療効果を一定にコントロールすることはできない。顎骨MSCによる顎骨増生療法を成功させるためには、顎骨MSCの特性(特異的分子マーカー、生体内での骨増生能)を正確に理解することが重要である。そこで、H29年度は、顎骨MSCの骨髄内の局在の解明を目的とするため、顎骨MSCに特異的に発現するマーカー分子の探索を行った。11名の患者より採取した顎骨MSCの細胞表面抗原の測定を行ったところ、代表的なマーカーであるCD73, CD90, CD105はすべての顎骨MSCで強陽性であった。一方、CD140aおよびCD217は個体間での陽性率が大きく異なり、さらに近年MSCのマーカーであると報告され注目されているLeptin receptorについても個体間での陽性率が大きく異なることが判明した。また、近年の報告により、CD157+/CD200+内皮細胞が血管内皮幹細胞であることが同定され、これらのマーカー分子が着目されている。我々は骨分化しやすい顎骨MSCと骨分化しにくい顎骨MSCのマイクロアレイ解析を行った結果、骨分化しにくい顎骨MSCにおいてCD157発現には差が認められなかったが、CD200が高発現していることを明らかにした。また、これまで生体内での骨増生効果検証のために、顎骨MSCと骨補填材を混和し、アテロコラーゲン等で固める方法により移植体を作製していたが、この方法では均質な移植体の作成が困難であった。H29年度は上記の問題を解決するために、新規移植体の開発に取り組み、従来の方法に比べ安定的に均質な移植体の作製に成功した。H29年度は顎骨MSC特異的分子マーカー発現解析を行い、従来報告されているMSCマーカー以外にLeptin receptor、CD200などの新規の分子マーカーがMSCの移植後骨形成能を予測しうる候補因子となり得ることを見出した。

また、新規移植体作成法の開発にも成功していることから、おおむね順調に進んでいると考えられる。しかし、当初の計画では、H29年度内に生体内における顎骨MSCの局在の探索を行う予定であったが、この点が現時点では未達の課題である。顎骨骨髄中に存在する間葉系幹細胞(MSC)は高い骨分化能を有し、骨再生医療のセルソースと期待される一方、顎骨骨髄由来MSCは非常にヘテロな細胞集団であり、in vitroでの分化能や、移植による骨増生効果は移植細胞間によるバラツキが大きい。従って、顎骨MSCによる骨増生治療を成功させるためには顎骨MSCの特性を正確に理解することが重要である。我々の先行研究により、顎骨MSCは腸骨骨髄由来MSCに比べ、骨分化能は同等であるが、脂肪分化能、軟骨分化能が低いことが明らかとなっている。そこで本年度は、このような分化能の差が生じる分子メカニズムの探索を目的として研究を行った。本研究には3名の患者より採取された顎骨MSC、およびロットの異なる3つの腸骨MSCを購入し実験に用いた。未分化顎骨MSCと未分化腸骨MSCにおいて、幹細胞マーカーであるOCT-4、SOX2、Nanog遺伝子発現比較を行った結果、OCT-4、SOX2が顎骨MSCにおいて低発現の傾向を示した。次に、骨分化および脂肪分化関連遺伝子発現比較を行った結果、脂肪分化マーカーであるC/EBPαの発現が顎骨MSC群において低いことが明らかとなった。顎骨MSCは神経堤由来であり、腸骨MSCは中胚葉由来の細胞であることから、由来(局在)の差による影響を評価するために、神経堤細胞マーカーのSOX10、p75NTR、FOXD3遺伝子発現比較を行ったが、いずれの因子も有意な発現差は認められなかった。近年、細胞の分化や増殖を調節する因子としてmiRNAが注目されている。そこで、本年度は、顎骨MSCと腸骨MSCにおけるmiRNA発現パターン比較を行うことを目的とし、5名の患者より採取された顎骨MSC、および3つのロットの異なる腸骨MSCのmiRNA発現解析の依頼を行った。現在データの解析を実施中であり、次年度以降の継続課題である。これまで顎骨MSCと腸骨MSCとの分化能の差を詳細に評価した報告は無く、分化能の差の原因となる分子メカニズムは不明であったが、本年度の研究成果により、一部ではあるが幹細胞性を示すマーカー発現(OCT-4、SOX2)、および脂肪分化関連マーカー遺伝子発現に差があることを初めて明らかにした。一方、当初の計画では、H30年度内にmiRNA発現解析を終了し、分化能を制御する因子の特定を行う予定であったが、この点が未達の課題である。Leptin receptor、CD200などの分子マーカーが顎骨MSCの骨分化能を判定しうる特異的分子マーカーとなりうるか、さらに多くの顎骨MSCを採取して検証を行う必要がある。また、近年MSCのマーカーであると報告され着目されているNestinやMeflinなどのマーカーとの組み合わせによって、より正確に顎骨MSCの選別、分化能の判定を行うことが可能であるかについて検討を行う。上記のin vitroでの顎骨MSCマーカーの特定が完了した際には、速やかに生体内での顎骨MSCの局在の探索を進める。また、H29年度に開発に成功した移植体作成法を用い、顎骨MSCと骨補填材を均質に混和した移植体を免疫不全マウスへ移植を行い、骨形成効果の検証を行う。
冠血流調節機構におけるATP感受性カリウムチャンネルに関する実験的研究

1.研究目的本研究では、冠循環の血流調節機構におけるATP感受性ポタシウムチャンネル(KATPチャンネル)の役割を以下の点について明らかにすることを目的とした。実験は麻酔開胸犬を用いて行った。1)安静時冠血流維持、2)代謝性冠血管拡張、3)冠血流自動調節機構2.研究成果1)安静時の冠血流量維持におけるK_<ATP>チャンネルの役割.実験は麻酔開胸犬を用いて行った。K_<ATP>チャンネルの選択的拮抗薬であるglibenclamideを冠動脈内に選択的に投与すると冠血流量は用量依存性に低下し、心筋虚血が生じた。K_<ATP>チャンネル開口薬ピナシジルや亜硝酸薬によって冠血流低下を防止すると、glibenclamideによる心筋虚血は出現しなかった。この成績は、KATPチャンネルが冠血流の維持機構に重要な役割を果たしていることを示唆する(Am J Physiol 1992)。2)交感神経β受容体刺激よる冠血管拡張おけるK_<ATP>チャンネルの役割.非選択的β刺激薬isoproterenol(ISO)による冠血管拡張はglibenclamide 5μg/minにより抑制された。しかし、β遮断薬後のISOによる拡張はglibenclamideにより変化しなかった。選択的β1刺激薬denopamineによる冠血管拡張はglibenclamideによりほとんど消失した。これらの成績から、心筋β1受容体刺激による心筋酸素消費量増加に伴う代謝性冠血管拡張はK_<ATP>チャンネルを介することが推測された(Am J Physiol1994)。3)冠自動調節能におけるKATPチャンネルの役割.任意の冠潅流圧で左前下行枝を潅流し、冠潅流圧-血流量関係を調べた。一回目の実験では潅流圧を100mmHgから70mmHgの範囲で変化させても冠血流は一定に維持された(冠自動調節の存在)。二回目の実験をglibenclamide 10μg/kg・min投与下に行うと自動調節能は失われた。対照実験としてglibenclamideを投与せずに実験を二回繰り返して行うと自動調節能は温存された。これらの成績から、冠潅流圧低下に伴う冠血流調節機構にKATPチャンネルが関与していることが示唆された(Circ Res 1993)。【研究目的】心臓では酸素消費量の変化に対応して必要十分な血流量が供給されることが心機能の維持に不可欠である。このため、冠循環には運動や心拍数増加により心筋酵素消費量が増加すると、その増加に見合うだけ冠血流量を増加させる調節機構が内在している。しかし、これらの冠循環調節の機序は未だ不明である。本研究では、冠循環の血流調節機構におけるATP-sensitive K^+ channels(K_<ATP>チャンネル)の役割を明らかにすることを目的とした。【研究成果】平成5年度に以下の点を明らかにすることができた。

K_<ATP>チャンネルの選択的拮抗薬であるglibenclamideを冠動脈内に選択的に投与すると冠血流量は用量依存性に低下し、心筋虚血が生じた。K_<ATP>チャンネル開口薬ピナシジルや亜硝酸薬によって冠血流低下を防止すると、glibenclamideによる心筋虚血は出現しなかった。この成績は、K ATPチャンネルが冠血流の維持機構に重要な役割を果たしていることを示唆する(Am J Physiol 1992)。1.研究目的本研究では、冠循環の血流調節機構におけるATP感受性ポタシウムチャンネル(KATPチャンネル)の役割を以下の点について明らかにすることを目的とした。実験は麻酔開胸犬を用いて行った。1)代謝性冠血管拡張、2)冠血流自動調節機構2.研究成果1)交感神経β受容体刺激による冠血管拡張におけるK_<ATP>チャンネルの役割.非選択的β刺激薬isoproterenol(ISO)による冠血管拡張はglibenclamide 5μg/minにより抑制された。しかし、β遮断薬後のISOによる拡張はglibenclamideにより変化しなかった。選択的β1刺激薬denopamineによる冠血管拡張はglibenclamideによりほとんど消失した。これらの成績から、心筋β1受容体刺激による心筋酸素消費量増加に伴う代謝性冠血管拡張はK_<ATP>チャンネルを介することが推測された(Am J Physiol1994)。2)冠自動調節能におけるKATPチャンネルの役割.任意の冠灌流圧で左前下行枝を灌流し、冠灌流圧-血流量関係を調べた。一回目の実験では灌流圧を100mmHgから70mmHgの範囲で変化させても冠血流は一定に維持された(冠自動調節能の存在)。二回目の実験をglibenclamide10μg/kg・min投与下に行うと自動調節は失われた。対照実験としてglibenelamideを投与せずに実験を二回繰り返して行うと自動調節能は温存された。これらの成績から冠灌流圧低下に伴う冠血流調節機構にKATPチャンネルが関与していることが示唆された(Circ Res 1993)。
古典学の再構築・調整班研究A04「古典の世界像」

この調整班は、全世界の多様な古典世界の各領域の緊密な連携に立って、それぞれの個別領域的古典研究の成果を集約しつつ、古典作品を媒体として、新たな視点からそれを捉えなおし、「現代に生きる古典」としての新たな可能性を引き出すことを目指して活動してきた。こうしたはじめての試みを効果的に遂行するための最善の方法として、具体的な共同研究・共同発表討論を通じて、総合的な古典学研究の実質成果をあげるとともに、古典学総合化の方法的基礎の確立を追究することに努めてきた。最終年度に当たる本年度も、中心的な活動として3回の全体研究会と2回の全体打ち合わせ会を開き、研究会の各会ごとに3-4名の研究発表者による提題と、それらにもとづく全体討論を行った。昨年度に引き続き、共通テーマとして「魂論の諸相」を設定し、それをめぐる多方面からのアプローチを試みた。「魂」に対応する概念は、各古典領域ごとに多様な差異を示しつつ、生物的生の原理から宇宙論的・神的活動の根源にわたるものとして、きわめて重要な位置を占めていることが認められる。前年度からすでに了解されていたように、この問題をめぐる議論は、おのずから人間観・死生観などを介して自然観・宗教論などにわたる広汎な問題を包括するものとなっており、諸古典領域の思想的特質を集約・対比するのにきわめてすぐれた糸口ともなっている。この研究会の成果は、当該調整班の成果報告論集『古典の世界像』(本年3月刊)の第I部として纏められており、また2003年度内には、これをベースにした論文集『魂論の諸相』の新たな刊行が予定されている。この調整班研究をふまえた成果の刊行は、他にもいくつか具体的に進行中である。平成11年度は、公募研究による参加者10名および計画研究の分担者3名が新たに加わり、当調整班の編成は計20名となった。本年度の第1回目の会合を6月26日(土)に京都(京大会館)において開催し、今後の研究活動の方針などについて意見交換を行った。席上、調整班研究の目的として、単なる比較研究のレベルにとどまることなく、真に有効かつ有意義な総合化・普遍化への方途を確立することが改めて相互確認された。そして、そのための当面の方針として、第一に、調整班員各自が目下取り組んでいる研究を披瀝し合い、ディスカッションを重ねることで、各分野間の相互理解と相互協力による研究進展への寄与の可能性を探ることで意見の一致を見た。それを踏まえて、本年度内に3回の研究会を予定するものとし、これまでに2回開催され(7月16日、12月19日)、3回目も3月23日開催が決定している。毎回、分野を異にする4人の発表者を選定し、その発表とそれにもとづく討論をおこなっている。また、前年度から継続中の取り組みとして、課題レポートの持ち寄りが行われている。これまで、各古典領域ごとの「学の理念とその内実」および「異文化との関係・交渉・理解のあり方」の2課題についての取りまとめがなされた。特に前者については、そのレポートをもとに、本年度第1回シンポジウムにおいて、「調整班講演・東西古典世界における学の理念と内実」を行った(『古典学の再構築』第5号に発表要旨所掲)。これについても、今後さらに継続していく予定である。また、班員各自の研究成果については、それぞれの項を参照されたい。なお、次年度からは成果の公表をさらに活発化させていくものとし、「講座・古典学」や学術雑誌における「古典学特集」への参画などが予定されている。当調整班を、当該研究全体の集約的役割を担うものと位置づけ、各古典領域の思想的内実を明らかにしつつ、それらを共通の場へともたらし、真に有意義な総合化・普遍化への方途を確立することを目指し,発足以来常に共同研究会の場を特に重視して,毎年3回ないし4回の定例会を開催してきている。本年度もこれまでに2回開かれ,第3回も3月28日に予定されている。研究会では、調整班員各自が目下取り組んでいる研究を多分野の集まりの場で発表し、多角的なディスカッションを重ねることで、各分野間の相互理解と相互協力による研究進展への寄与の可能性を探ることが行われている。本年度の活動はなお試験的蓄積の過程であるが、その成果は、ニューズ・レタ-『古典学の再構築』に「研究報告」として随時掲載されているとともに、調整班員各自の研究成果のうちに確実に反映され、広い視野に立った研究の推進を促している。また、特定課題を設定して各古典領域からのレポートを持ち寄り、それについて共同討議をおこないつつ問題の取りまとめを重ねる作業も継続してなされている。研究期間の前半が終了する本年度の課題は「古典の世界像」とし、各自の研究を通じて把握された、各古典世界の本質を的確にまとめて比較・総合の基盤を整える試みとすることとした。目下レポートが寄せられつつあり、年度末にはまとめられる見込みである。これも、ニューズ・レターないし小冊子『古典学の現在』としての公表を予定している。なお、今後さらに重点的に進められるべき協同研究も、すでにいくつか具体的に着手されている。ガレノスの医学書についてのギリシア語版とアラビア語版との比較対照、中国倫理学とギリシア倫理学との根底にある思想基盤の比較解明などがそれである。

当該調整班は、全世界の多様な古典世界各領域の緊密な連携に立って、それぞれの個別文献学的成果を集約しつつし古典作品を媒体として、極力新たな視点からそれを捉えなおし、「現代に生きる古典」としての新たな可能性を引き出すことを目指す。こうしたはじめての試みを効果的に遂行するために、具体的な共同研究・共同発表討論を通じて、総合的な古典学研究の実質成果を挙げるとともに、方法的基礎の確立を追究することに努めている。本年度も、もっとも主要な活動として3回の全体研究会と2回の全体打合せ会を開き、各回ごとに3-4名の研究発表者による提題と、それらにもとづく討論を行った。そのさい、従来の研究会の成果を踏まえて、本年度からは共通テーマにもとづく研究発表とすることで、さらに分野横断的研究への可能性と方法を具体化することに努めた。当面のテーマは「魂論の諸相」としたが、この問題をめぐる議論はおのずから人間観や死生観などを介して自然観・宗教論など広汎な論点を包括するものとなって展開されると同時に、各問題にわたる諸古典領城の思想的特質を集約・対比するのに、きわめてすぐれた糸口ともなっており、今後さらに同一テーマでの討論を継続することが了解されている。またこの研究会を通じての人的交流は、さまざまなかたちで、きわめて効果的に参加者の研究の活性化に寄与している。本年度の成果は、各自の研究成果として逐次発表されつつあるとともに、最終的にはそれらをベースとして、当該調整班独自の「共同研究論集」の出版公刊を予定しており、現在その企画立案を並行的にすすめている。この調整班は、全世界の多様な古典世界の各領域の緊密な連携に立って、それぞれの個別領域的古典研究の成果を集約しつつ、古典作品を媒体として、新たな視点からそれを捉えなおし、「現代に生きる古典」としての新たな可能性を引き出すことを目指して活動してきた。こうしたはじめての試みを効果的に遂行するための最善の方法として、具体的な共同研究・共同発表討論を通じて、総合的な古典学研究の実質成果をあげるとともに、古典学総合化の方法的基礎の確立を追究することに努めてきた。最終年度に当たる本年度も、中心的な活動として3回の全体研究会と2回の全体打ち合わせ会を開き、研究会の各会ごとに3-4名の研究発表者による提題と、それらにもとづく全体討論を行った。昨年度に引き続き、共通テーマとして「魂論の諸相」を設定し、それをめぐる多方面からのアプローチを試みた。「魂」に対応する概念は、各古典領域ごとに多様な差異を示しつつ、生物的生の原理から宇宙論的・神的活動の根源にわたるものとして、きわめて重要な位置を占めていることが認められる。前年度からすでに了解されていたように、この問題をめぐる議論は、おのずから人間観・死生観などを介して自然観・宗教論などにわたる広汎な問題を包括するものとなっており、諸古典領域の思想的特質を集約・対比するのにきわめてすぐれた糸口ともなっている。この研究会の成果は、当該調整班の成果報告論集『古典の世界像』(本年3月刊)の第I部として纏められており、また2003年度内には、これをベースにした論文集『魂論の諸相』の新たな刊行が予定されている。この調整班研究をふまえた成果の刊行は、他にもいくつか具体的に進行中である。
低剪断性混合装置の開発と剪断特性評価法の確立

温和な混合を達成する低剪断性混合装置の開発を最終目標として、剪断性が小さい水力輸送用ポンプのスクリュー型羽根車を混合用の攪拌翼に改作し、それを設置した攪拌槽の混合特性を把握するとともに、槽内の剪断作用を定量的に評価するアルギン酸ビーズ破損法を新たに提案し、その有効性について検討を行った結果、「低剪断性攪拌槽の開発」1)スクリュー型翼攪拌槽の混合性能は、翼およびサクションコーンの形状・相対的位置関係、槽寸法、攪拌母液の液深等に左右され、最適な条件が存在すること、2)混合完了時間や攪拌所要動力等の混合特性は母液粘度と翼回転数の影響を受けるが、回転数が少ない場合の所要動力は液粘度にあまり依存しないこと、3)無次元混合完了時間は攪拌Re数によらずほぼ一定値を示し、スクリュー型翼の場合の値は、傾斜パドル翼に比べて低く、混合性能に優れること、4)動力数と攪拌Re数の積は一定値で表現できること、などが明らかとなった。また、「混合槽における剪断作用の定量化」5)水および水飴水溶液を溶媒とするアルギン酸ナトリウム溶液を塩化カルシウム水溶液中に滴下して得られるアルギン酸ビーズは、混合槽内において攪拌に伴う剪断作用により徐々に破損するため、その破損個数の経時的変化を追跡することで見掛けの槽内剪断作用を定量的に評価できること、6)スクリュー型翼混合槽における攪拌母液に対する見掛けの剪断作用は、蒸留水混合の場合はディスクタービン翼(邪魔板併用)に比べ、粘性の高い水飴水溶液の場合は傾斜パドル翼に比べてそれぞれ小さいこと、などが判明した。本研究では、温和な混合を達成する混合装置を開発することを最終目的として二つの課題に取り組んでいる。本年度の研究進捗状況は以下の通りである。<混合槽内における剪断作用の定量化に関して>混合槽に混入したアルギン酸ビーズ(圧縮破壊法により機械的強度を測定)の残存個数を経時的に測定することにより、タービン型翼およびスクリュー型翼の混合時の剪断特性を水について検討した。ビーズ破砕の速度および完了時間を求め比較したところ、両者は攪拌翼の回転数に対して直線的な依存性を示すことが明らかとなり、剪断特性の評価尺度として利用可能であることが示された。高粘性液については、この方法の適用は容易ではなく、ビーズ内に封入した内容物の漏出速度を測定する方法が剪断性評価尺度として有望であると示唆された。<低剪断性攪拌槽の開発(層流域の特性解析)に関して>試作平底型混合槽内にスクリュー型翼を設置し、色素法により槽内流れを可視化して混合状況を観察した。また、混合時の所要動力をトルクメータで、さらにトレーサ添加による電気伝導度の経時変化を追跡することによって混合完了時間を測定した。その結果、(回転数)×(混合完了時間)=(一定値)が成立するものの、スクリュー型翼はこの定数が液粘度依存性を示すことが判明した。所要動力は、液粘度によらず(動力数)×(攪拌レイノルズ数)=(一定値)で表現できた。また、流動状態の観察により、槽形状を円底に改良することが混合特性向上に有効であることが示唆された。次年度には、データの補充に加えて、既往攪拌翼の混合特性との比較、剪断特性の評価法確立を目指し新規な実験を実施する予定である。本研究は、温和な混合を達成する低剪断性混合装置の開発を最終目標に掲げ、その実現のために低剪断性輸送ポンプに使用されているスクリュー型羽根車を混合装置の撹拌翼に適用することを提案するものである。

昨年度の研究結果を踏まえ、本年度は広範囲の粘性領域に適用可能な剪断特性評価法の確立と混合性能の評価に基づく装置の最適化について検討を行い、以下の知見を得た。1.混合槽内における剪断作用の定量化:昨年度提案したアルギン酸ビーズ混入法では、水飴水溶液(母液)の撹拌時にビーズの収縮が起こる問題が生じたが、ビーズ生成過程においてアルギン酸ナトリウム溶液の溶媒に50wt%水飴水溶液を用いることで解決し、9.8Pa・sの粘度条件においてスクリュー型翼、傾斜パドル翼を用いた場合の剪断特性をビーズ残存個数変化として評価することができた。また、ビーズの初期破砕速度と撹拌所要動力には直線関係が成立し、その傾きは撹拌翼形状に依存することが明らかとなった。以上のことから、本ビーズ混入法が剪断特性の定量評価法として適用できることが示唆された。2.低剪断性撹拌槽の開発:スクリュー型翼撹拌槽の最適設計基準を確立するために、種々の装置および操作条件の下で混合実験を行った結果、螺旋状一枚羽根の巻き付け間隔:29mm,スクリュー翼とケーシングの間隔:2-3mm,槽底から翼最上面までの距離/液深:1.25,槽径/翼最大径:4/3の場合において良好な混合性能が得られることが分かった。また、スクリュー型翼と傾斜パドル翼を用いた撹拌槽において液粘度を最大13.8Pa・sまで拡張した結果、混合特性は昨年度と同様の傾向を示すこと、混合完了時間は撹拌翼形状によらず液粘度に依存すること等が明らかとなった。
金属３Ｄ積層造形による低熱膨張多孔質体を応力緩和層とした高品位異材接合

本研究ではNi基合金とC/C複合材の高品位異材接合を達成するために応力緩和層として低熱膨張係数の多孔質体を金属3D積層造形を目的とするが,2018年度はNi基ろう材による低熱膨張多孔質体の試作とC/C複合材への接合を目標とした。2種のNi基ろう材,Ni-Cr-Nb合金,Ni-Cr-Si合金の粉体を用いて,それぞれにレーザ式粉体床型金属3D積層造形装置(LB-PBF)にて薄膜形成と多孔質体造形を試みた。その結果,薄膜は形成できるもののレーザ出力,レーザ走査速度の造形条件範囲は極めて狭く,安定した薄膜製造には造形装置のレーザ出力の誤差範囲±5%では困難であることが明らかになった。また,造形条件範囲が狭いこととろう材自体の熱収縮によって3次元構造体の造形は困難であることが明らかになった。そのため,3次元多孔質体の設計にはFEM解析時に用いるろう材の熱膨張係数を測定する必要に迫られた。Ni基ろう材の熱膨張係数測定には粉体ろう材からバルク体インゴットを製造する必要がある。坩堝での加熱,アーク溶解炉を試みたところ粉体は溶解しなかったため,外部機関に委託してHIP処理をした。HIP処理条件もNiろう材はNi基合金圧延材と性質が異なるため,試行錯誤を繰り返した。一方,3次元多孔質体を3次元造形する際の多孔質体中の梁部材の幅,壁部材の厚さが小さく造形できないことが明らかになった。レーザスポット径をφ0.2mmとし,幅,厚さを同程度と仮定してNi基合金3次元多孔質体の設計検討を行っていたが,実際には0.4mm程度が最小と明らかになった。そこで,非定常熱伝導解析に溶融凝固を加味したFEM解析を実施し,スポット径と梁幅,壁厚みの関係を調査した。その結果,スポット径φD mmに対して概ね2D2.5Dが最小であることが明らかになった。2018年度はNi基ろう材による低熱膨張多孔質体の試作とC/C複合材への接合を目標としたが接合試験に至っていない為やや遅れているとした。1)Ni基ろう材粉体のレーザ式粉体床溶融法金属3D造形による成形ろう材の作成成形ろう材を作成,使用することにより作業効率が向上を図ったが,Ni基ろう材粉体の造形条件範囲(プロセスマップ)を得ることに期日を要した。更に,造形条件範囲が狭く成形ろう材作成が困難である。ことが判明した。2)Ni基ろう材粉体のレーザ式粉体床溶融法金属3D造形による3次元多孔質体の作成Ni基ろう材粉体を用いた3次元多孔質体の造形は造形条件範囲の狭さもあり,多数試みるものの,5mm程度の造形にとどまった。3)Ni基ろう材粉体の熱膨張係数測定粉体ろう材からバルク体インゴットの製造に期日を要した。坩堝での加熱,アーク溶解炉での加熱を試みたが十分な溶解をせずにインゴットを製造できなかった。結局,研究費を投じて外部機関にHIP処理を委託したが,Ni基ろう材HIP処理条件の知見がないため,試行錯誤を繰り返した。4)3次元多孔質体の造形体の梁部材の幅,壁部材の厚さが設計通りに小さく造形できず,レーザ照射条件等を変更して試行を繰り返した。また,数値計算による確認をしたため,数値計算コードの作成と検証に期日を要した。2019年度は3次元多孔質体をNi基合金とC/C複合材の間に中間材として挿入してろう付し接合体の性質を調べることと,低熱膨張係数多孔質体の設計とそれを用いた接合体を得ることを目標とする。そのために,ろう材粉体を3次元積層造形することで成形ろう材を作成する試みと,ろう材による3次元多孔質体の製造は一時的に中断する。そもそも,成形造材の作成は作業性の向上を目標としたものであり,本研究の内,副次的な題目であった。また,成形ろう材による3次元多孔質体の製造そのものの必要性も低いためである。多孔質体などの複雑形状を作成してもろう材はろう付中に溶解するからである。Ni基ろう材の熱膨張係数測定は早急に遂行する。すでに,HIP処理によるインゴットが作成終了している為,試験片形状への加工を経て,速やかに測定を行う。Ni基ろう材の性質を調査したのち,低熱膨張率多孔質体の候補モデルを用いた接合体の数値解析を実施し,造形する多孔質体モデルを決定する。本研究ではNi基合金とC/C複合材の高品位異材接合を達成するために応力緩和層として低熱膨張係数の多孔質体を金属3D積層造形を目的とするが,本年度は低熱膨張多孔質体の試作を目標とした.まず,低熱膨張係数多孔質体の試験的モデルを仮想的に製作し,有限要素法(FEM)による弾塑性解析で機械的性質を調べ,また,Ni基合金IN718で粉体床型レーザー照射式3D積層造形装置(LB-PBF)にて実造形した.その結果,弾性係数,圧縮強度,見掛け破断ひずみの値がFEM予測値よりも低くなった[1].この差異は多孔質体モデルは梁と薄板で構成されていたが,実造形物では梁,薄板の表面が粗く,貫通穴状欠陥すら観察されほど材質が粗悪なためと考えらえた.

そのため,薄物造形物を無欠陥で作製する条件を見出す必要に迫られた.そこでIN718の薄物造形試験を実施した.その結果,薄物では従来造形条件よりも低入熱の条件にする必要が判明した.この結果はIN718のみならず,Ni基成形ろう材製作にも援用できる[2].1)池庄司敏孝,米原牧子,中村和也,京極秀樹, “3D積層造形インサート材を挿入したC/C複合材/Ni基合金ろう付継手の応力解析,"溶接学会全国大会講演概要, 2017f (2017)平成29年度予定は,試験的に多孔質体を作製し接合試験を行い,その結果を次年度の高品位接合を達成するための多孔質体作製に繋げることだった.具体的には,Ni基超合金IN718粉末でLB-PBFを用いて多孔質体の造形を試み,多孔質体の形状精度を明らかにし,また,多孔質体の熱膨張係数を測定すること,また,C/C複合材と接合試験することであった.現状はIN718多孔質体を製作し,寸法測定,機械的性質測定は行った結果,多孔質体作製のための造形条件が従来のバルク体作製のための造形条件とは異なることが判明したため,造形条件の再探索を行った.そのため,熱膨張係数測定,接合試験は未達成である.1) IN718実造形多孔質体製作条件見直し低熱膨張係数多孔質体を実造形したところ,造形モデルの梁,薄板部分の表面が粗く,貫通穴状欠陥すら観察されほど材質が粗悪であったため,薄物造形物を無欠陥で作製する条件を見出す必要に迫られた.薄板上造形物に対するレーザ照射条件の探索を行い,融合欠陥のない条件を見出すことができた.2)実造形多孔質体の異方性低熱膨張係数多孔質体は当初より接合界面の面内(xy方向)と接合界面垂直方向(z方向)では異なる熱膨張係数を持つようにする予定だったが,実造形物の造形方向(積層面に対する造形モデルの角度)を変更したところxy方向でも異なる機械的性質を示す結果を得た.そのため,造形方向と機械的性質の関係を明らかにする必要性が生じた.3)熱膨張係数測定熱膨張係数測定は外部機関に依頼するため,試験片モデルの検討を慎重行う必要があるが,(1),(2)の原因により熱膨張係数測定用試験片の作成が遅れている.本研究ではNi基合金とC/C複合材の高品位異材接合を達成するために応力緩和層として低熱膨張係数の多孔質体を金属3D積層造形を目的とするが,2018年度はNi基ろう材による低熱膨張多孔質体の試作とC/C複合材への接合を目標とした。2種のNi基ろう材,Ni-Cr-Nb合金,Ni-Cr-Si合金の粉体を用いて,それぞれにレーザ式粉体床型金属3D積層造形装置(LB-PBF)にて薄膜形成と多孔質体造形を試みた。その結果,薄膜は形成できるもののレーザ出力,レーザ走査速度の造形条件範囲は極めて狭く,安定した薄膜製造には造形装置のレーザ出力の誤差範囲±5%では困難であることが明らかになった。また,造形条件範囲が狭いこととろう材自体の熱収縮によって3次元構造体の造形は困難であることが明らかになった。そのため,3次元多孔質体の設計にはFEM解析時に用いるろう材の熱膨張係数を測定する必要に迫られた。Ni基ろう材の熱膨張係数測定には粉体ろう材からバルク体インゴットを製造する必要がある。坩堝での加熱,アーク溶解炉を試みたところ粉体は溶解しなかったため,外部機関に委託してHIP処理をした。HIP処理条件もNiろう材はNi基合金圧延材と性質が異なるため,試行錯誤を繰り返した。一方,3次元多孔質体を3次元造形する際の多孔質体中の梁部材の幅,壁部材の厚さが小さく造形できないことが明らかになった。レーザスポット径をφ0.2mmとし,幅,厚さを同程度と仮定してNi基合金3次元多孔質体の設計検討を行っていたが,実際には0.4mm程度が最小と明らかになった。
分析化学における大環状化合物の基礎的挙動

前年度に引続き、新規大環状化合物の合成と機能評価の研究が活発に進行した。14,16-位をビニレンあるいはエチレンで置換架橋した16-クラウン-5の誘導体は、選択性を維持しながらも、ナトリウム及び銀イオンに対する溶媒抽出挙動における結合能力を著しく増大する。この事実は、大環状配位子錯体における配位子部分の立体規制効果によって説明された(井上)。金属親和性の高い硫黄原子を導入した5-(p-ブロモフェナシルチオ)-並びに5-(カルバモイルチオ)イソチアゾール系化合物は、今後の金属錯生成機構の検討が待たれる新化合物である(深田)。環状構造から側手を伸ばしてイオン包接能を向上させ、イオン輸送機能並びに膜機能を発揮させる試みは着実な成果を挙げ、多くの系でアームドクラウン系配位子の無機イオンに対する輸送媒体としての挙動が実証された(築部)。導電率測定と溶媒抽出法を併用するクラウン系錯体の溶液化学的挙動の精密解析が、環員数の異なる多くのクラウン化合物系と多くの非水溶液-水溶液系で試みられ、安定度と抽出率に関する基礎データが集積された(武田)。アミノ酸の光学分割を目標とするキラルなクラウン系化合物の合成と、その膜・センサ・クロマトグラフィへの応用条件が検討され、支持液体膜における光学活性アミノ酸の分別輸送現象機構が説明された(山口)。天然抗生物質の光学修飾によるイオン選択性材料の開発とその光ファイバーイオンセンサへのデバイス化が行われた(鈴木)。イオン選択性の向上を目的として両親媒性長鎖置換基をもつクラウン化合物を仕込んだLB膜を被服とする酸化錫電極は、この種の機能性電極としては初めてのものである(吉田)。構造化学的検討については、溶液X線回析法の測定に十分な濃度を保持する系の発見が困難であり、溶液化学の基礎的検討にとどまったのは残念出会った(横山・岩本)。分析化学的機能の発現が期待される新規大環状化合物の合成については,シュウ酸ジエステルとジアミンとの反応による環状ポリエーテル並びにポリアミン配位子(深田),ベンゾインとモノ・ジ・トリ・テトラエチレングリコールジトシレートとの反応による環内に不飽和結合をもつクラウン(井上),フェニル・フリル・ピリジル・キノリル側鎖をもつジアザクラウン(築部),それぞれキラルなビナフチルとペンタエチレングリコールジトシレート誘導体からのキラルクラウン(山口)など,今後の利用開発が有望な多くの成果を得た.それぞれの新規環状配位子における金属錯生成(深田・井上・築部),陽イオン捕捉能(井上・築部),アミノ酸捕捉能(山口),陽イオン輸送機能(築部),アミノ酸輸送機能(山口)などの評価も平行して進められ,多くのデータを得ている.天然物ポリエーテルカルボン酸型抗生物質の化学構造を官能基導入により化学修飾した数種の誘導体が合成され(鈴木),それらを用いたイオン選択性電極の製作とアルカリ金属イオン及びアルカリ土類金属イオンに対するイオンセンサとしての挙動,導入された官能基並びにその構造化学的特性との関係が解析された(鈴木).溶媒抽出挙動との関連においては,数種のクラウン並びにそれらのアルカリ金属イオン錯体の非水溶媒系での導電率測定の結果から,クラウンの構造,溶媒の諸特性定数,共存イオン種等と安定度との関連性が詳細に解析された(武田).抽出定数と輸送速度との関連いおいて,液体膜による担体輸送をモデルとする速度論的解析が数種の系において成功している(吉田).溶液化学での最大の問題点とも言える溶液内錯体の構造については,18ークラウンー6バリウム錯体及びカルシウム錯体の溶液X線回折法が試みられ(横山),ほぼ妥当な結果が得られたが,未解決の問題も残されており,さらに詳細な検討が必要とされよう.前年度に引続き、新規大環状化合物の合成と機能評価の研究が活発に進行した。

イオン選択性の向上を目的として両親媒性長鎖置換基をもつクラウン化合物を仕込んだLB膜を被服とする酸化錫電極は、この種の機能性電極としては初めてのものである(吉田)。構造化学的検討については、溶液X線回析法の測定に十分な濃度を保持する系の発見が困難であり、溶液化学の基礎的検討にとどまったのは残念出会った(横山・岩本)。
根粒菌エフェクターによるマメ科植物新規共生経路の解明

(1)根粒菌3型エフェクターORF5208タンパク質の大腸菌発現系を構築した。種々のタンパク質発現系の中から、ORF5208タンパク質を可溶性画分に最も多く発現させるものを選抜した。また、ORF5208タンパク質に対する抗体を作成し、ウェスタンブロットによりORF5208タンパク質が検出されることを確認した。ORF5208タンパク質はGSTタグ融合タンパク質としても発現できたことから、今後、ORF5208タンパク質を精製して生化学的解析を行うことで、宿主マメ科植物内での機能解析を行う。(2)宿主細胞内における根粒菌エフェクターの局在が、根粒形成を誘導するスイッチとなるかを検討するために、エフェクターを発現するミヤコグサの形質転換毛状根を作出し、その根粒形成を調査した。Agrobacterium rhizogenesを用いた毛状根形質転換系によりミヤコグサ根でORF5208タンパク質を発現させたが、根粒組織形成や根の形態に顕著な変化は観察できなかった。この原因としてはORF5208タンパク質以外にも必要な因子が必要である可能性が考えられたため、今後はダイズなど他のマメ科植物での発現試験を行う。(3)ミヤコグサ根粒菌MAFF303099株にエフェクターORF5208遺伝子を導入し、宿主域の拡大や根粒形成促進が観られるか検討した。プラスミドでORF5208を導入したMAFF303099株をミヤコグサのNod factor受容体変異株へ接種し、根粒形成を調査したが、根粒組織形成や根の形態に顕著な変化は観察できなかった。この原因としては、ORF5208はダイズ根粒菌USDA61株のエフェクターであり、ミヤコグサ根粒菌では分泌されない、分解や修飾を受けるなどの要因が考えられた。今後はダイズ根粒菌に属する他種根粒菌で同様の試験を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、根粒形成シグナルを活性化するエフェクターORF5208の生化学的解析、ORF5208と相互作用する宿主側標的タンパクの同定、ORF5208により活性化される宿主側遺伝子の同定により、根粒菌エフェクターによる新しいマメ科植物-根粒菌共生経路の解明を目指している。今年度の研究実績の概要は以下のとおりである。1.根粒菌エフェクターORF5208の生化学的解析・・・大腸菌でのORF5208発現系を検討した。二種類の大腸菌用発現プラスミドにORF5208をクローニングして発現を誘導し、SDS-PAGEで確認した結果、ORF5208の分子量に近いタンパク質の存在が確認できた。しかしながら発現量が極めて少なく、酵素活性測定などの生化学的解析には至っていない。現在、培地や別の発現ベクターなど発現量を高めるための条件を検討中である。2.根粒菌エフェクターを発現するマメ科植物形質転換毛状根の作出と根粒形成能の評価・・・ミヤコグサユビキチンプロモータの下流にORF5208遺伝子を挿入したバイナリーベクタを作成した。ミヤコグサGifu B-129およびMG-20の毛状根でORF5208を過剰発現させたが、根粒菌非接種下での自発的根粒形成はみられなかった。3.エフェクターORF5208の異種根粒菌への導入とその共生能の評価・・・ORF5208をトランスポゾンで根粒菌Bradyrhizobium japonicum USDA110株とBradyrhizobium sp. STM6978株に導入した。USDA110株ではORF5208導入株と野生株で共生能に変化はみられなかったが、STM6978株では野生株がダイズEn1282に根粒を形成できないのに対し、ORF5208導入株では根粒形成がみられた。この結果から、ORF5208が根粒菌株依存的に共生シグナルを活性化することが示唆された。以下の理由により、本課題の進捗はやや遅れていると判断した。1. ORF5208の生化学的解析を行うために必要なORF5208タンパク質を調製するために大腸菌でのORF5208発現系を検討したが、発現量が極めて少なく、酵素活性測定などの生化学的解析に十分な量を確保できていない。2.ミヤコグサを用いて根粒菌エフェクターを発現する形質転換毛状根を作出したが、根粒菌非接種下での自発的根粒形成はみられなかった。この結果はミヤコグサの根粒形成にはORF5208以外の因子(例えば、他のエフェクターや根粒菌由来の未知シグナル)が必要である可能性を示唆している。今後ミヤコグサを使った解析を行う上では、ORF5208以外の因子を同定するか、根粒菌を接種する必要がある。

ORF5208タンパク質はGSTタグ融合タンパク質としても発現できたことから、今後、ORF5208タンパク質を精製して生化学的解析を行うことで、宿主マメ科植物内での機能解析を行う。(2)宿主細胞内における根粒菌エフェクターの局在が、根粒形成を誘導するスイッチとなるかを検討するために、エフェクターを発現するミヤコグサの形質転換毛状根を作出し、その根粒形成を調査した。Agrobacterium rhizogenesを用いた毛状根形質転換系によりミヤコグサ根でORF5208タンパク質を発現させたが、根粒組織形成や根の形態に顕著な変化は観察できなかった。この原因としてはORF5208タンパク質以外にも必要な因子が必要である可能性が考えられたため、今後はダイズなど他のマメ科植物での発現試験を行う。(3)ミヤコグサ根粒菌MAFF303099株にエフェクターORF5208遺伝子を導入し、宿主域の拡大や根粒形成促進が観られるか検討した。プラスミドでORF5208を導入したMAFF303099株をミヤコグサのNod factor受容体変異株へ接種し、根粒形成を調査したが、根粒組織形成や根の形態に顕著な変化は観察できなかった。この原因としては、ORF5208はダイズ根粒菌USDA61株のエフェクターであり、ミヤコグサ根粒菌では分泌されない、分解や修飾を受けるなどの要因が考えられた。今後はダイズ根粒菌に属する他種根粒菌で同様の試験を行う。(1)ORF5208タンパク質の大腸菌での発現を検討した。これまでに使用したpETベクターでは発現量が低かったため、可溶性タンパク質の発現に適している2つの発現ベクター(GST融合発現ベクターpGS-21aおよびマルトース結合タンパク質融合発現ベクターpMAL-c5x)を用いて大腸菌における発現量と可溶性を検討した。その結果、いずれのタンパク質でも可溶性画分にORF5208融合タンパク質の発現が確認され、特にGST融合発現ベクターでの発現量が高かった。現在、このGST融合ORF5208のアフィニティカラム精製を行なっている。今後、精製したORF5208を用いてin vitroでSUMO付加・除去およびプロテアーゼ活性について検討する。(2)宿主細胞内における根粒菌エフェクターの局在が、根粒形成を誘導するスイッチとなるかを検討するために、ORF5208を発現するダイズの形質転換毛状根を作出し、その根粒形成を調査した。その結果、ORF5208導入形質転換体では、根の伸長が著しく阻害されることが判明した。ORF5208がダイズ根の細胞機能に悪影響を及ぼしている可能性が考えられた。(3)ミヤコグサ根粒菌にエフェクターORF5208遺伝子を導入し、ミヤコグサのNod factor受容体変異株に接種したが、根粒形成は観られなかった。この結果から、ORF5208がミヤコグサ根粒菌において正常に発現・分泌されていないか、もしくはミヤコグサへの根粒形成シグナル活性化には他の因子が必要である可能性が示唆された。ORF5208タンパク質を大腸菌で可溶性画分に発現させることに成功したことで、ORF5208の生化学的解析を行うことが可能となった。しかしながら、ORF5208を発現する形質転換ダイズの作成やミヤコグサ根粒菌へのORF5208導入試験については、当初期待していたように植物に根粒が形成されなかったため、今後発現量の異なる形質転換ベクターへの変更や他の根粒菌へのORF5208遺伝子導入を検討する必要がある。