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シアノバクテリアを用いた炭素・窒素・硫黄代謝間相互作用機構の解明

シアノバクテリアは、酸素発生型光合成を行う原核生物の一群である。淡水性シアノバクテリアSynechocystissp.PCC 6803(以下Synechocystis)は、マイクロアレイ、網羅的タンパク質間相互作用の解析など、ポストゲノム解析およびデータベースの整備が進んでいるモでる生物である。これまでに我々は、Synechocystisゲノムにコードされる9つのシグマ因子の内の1つSigEが、糖異化遺伝子群の発現を正に制御することを見出している(Osanai et al., 2005)。本研究の成果としては、SigE結合タンパク質ChlHを発見した。酵母ツーハイブリッド法を用いて、SigE結合タンパク質を探索したところ、マグネシウムキラターゼHサブユニットChlHが得られた。GST-pulldown法を用いて、ChlHとSigEがマグネシウムイオン依存的に結合すること、また免疫沈降法を用いて、明条件下で結合し、暗条件下で解離することが明らかになった。またIn vitro転写再構成実験より、ChlHはSigEの転写活性を抑制することが分かった。この結果は、ChlHがSigEのアンチシグマ因子であることを示すものである。本成果は、代謝酵素がアンチシグマ因子の役割をする初めての例であり、また、酸素発生型光合成生物における初めてのアンチシグマ因子の発見でもある(Osanai et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009)。この他に、代謝工学への展開として、SigE過剰発現株を用いた炭素代謝改変を行った。psbAIIプロモータを利用して、SigE過剰発現株を作製した。マイクロアレイ、ノーザンブロット、ウエスタンブロット解析の結果より、SigE過剰発現株では、糖異化酵素遺伝子のmRNA量、タンパク質量が増加することがわかった。生理学的表現型としては、グルコース感受性になることおよび暗条件下で生存率が低下することが分かった。SigE過剰発現株では、炭素の貯蔵源であるグリコーゲン量が減少していた。さらにCE-MSを用いたメタボローム解析では、TCA回路の代謝産物量が大きく変動していることが分かった。このようにすべてのデータは、SigE過剰発現株では糖異化が促進されていた。このよりに一次代謝をコントロールすることにより、光合成生物の代謝工学という応用研究へ展開することが期待される。シアノバクテリアは、酸素発生型光合成を行う原核生物であり、植物のモデル生物としても用いられる。特に淡水性シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803(以下Synechocystis)は、遺伝子破壊が容易な点や、マイクロアレイ、酵母ツーハイブリッドスクリーニングによる網羅的タンパク質間相互作用の解析など、ゲノム、ポストゲノム解析が進んでいるモデル生物である。これまでの研究により我々は、Synechocystisゲノムにコードされる9つのシグマ因子の内の1つSigEが、通常培養条件下および暗条件下で、糖異化遺伝子群の発現を正に制御することを見出している(Osanai et al.,2005)。本研究では、SigE結合タンパク質の同定と機能解析を行った。かずさDNA研究所(田畑研究室)との協同研究により、酵母ツーハイブリッド法を用いてSigEの結合タンパク質を探索したところ、クロロフィル合成酵素Mg-キラターゼのH-サブユニットChlHが候補として得られた。GST-pulldown法により、SigEとChlHがinvitroで結合し、またMg2+により結合が促進されることを見出した。また免疫沈降法によりin vivoにおいて、SigEとChlHが明条件で結合し、暗条件で解離することを見出した。さらにin Vitroでの転写再構成系を用いた実験により、ChlHがSigEの転写活性を抑制することが判った。このように、本研究によってChIHがSigEのアンチシグマ因子であることを示した(Osanai et al. submitted)。本研究の重要性としては、1.代謝酵素がアンチシグマ因子の役割をする初めての例2.酸素発生型光合成生物におけるアンチシグマ因子の初めての例3.光シグナルを伝えるアンナシグマ因子の初めての例の3点が挙げられる。淡水性シアノバクテリアSynechocystissp.PCC 6803(以下Synechocystis)は、マイクロアレイ、酵母ツーハイブリッドスクリーニングによる網羅的タンパク質間相互作用の解析など、ポストゲノム解析が進んでいる。過去に我々は市Synechocystisゲノムにコードされる9つのシグマ因子の内の1つSigEが、糖異化遺伝子群の発現を正に制御することを見出している(Osanai et al.,2005)。本研究では市SigE結合タンパク質ChlHの同定およびSigE過剰発現株の解析を行った。酵母ツーハイブリッド法を用いた解析より、SigE結合タンパク質としてマグネシウムキラターゼHサブユニットChlHが得られた。In vitroにおいて、ChlHとSigEがマグネシウムイオン依存的に結合すること、またIn vivoにおいて、明条件下で結合し、暗条件下で解離することが明らかになった。またIn vitroにおける転写再構成実験より、ChlHはSigEの転写活性を抑制することが明何なった。これは、ChlHがSigEのアンチシグマ因子であることを証明するものである。本結果は、代謝酵素がアンチシグマ因子の役割をする初めての例であり、また、酸素発生型光合成生物における初めてのアンチシグマ因子の発見でもある(Osanai et al.Proc.Natl.Acad.Sci.USA.in press)。

また、SigE過剰発現株を用いた解析では、SigEタンパク質量が増加すると、糖異化酵素遺伝子のmRNA量、タンパク質量が増加することがわかった。生理学的表現型としては、暗条件下で生存率が低下することが明らかになった。SigE過剰発現株では、炭素の貯蔵源であるグリコーゲン量が減少していたため市これが原因となった、暗条件感受性になったと思われる。今後は、メタボローム解析により、実際の代謝産物の変動を調べていく予定である。シアノバクテリアは、酸素発生型光合成を行う原核生物の一群である。淡水性シアノバクテリアSynechocystissp.PCC 6803(以下Synechocystis)は、マイクロアレイ、網羅的タンパク質間相互作用の解析など、ポストゲノム解析およびデータベースの整備が進んでいるモでる生物である。これまでに我々は、Synechocystisゲノムにコードされる9つのシグマ因子の内の1つSigEが、糖異化遺伝子群の発現を正に制御することを見出している(Osanai et al., 2005)。本研究の成果としては、SigE結合タンパク質ChlHを発見した。酵母ツーハイブリッド法を用いて、SigE結合タンパク質を探索したところ、マグネシウムキラターゼHサブユニットChlHが得られた。GST-pulldown法を用いて、ChlHとSigEがマグネシウムイオン依存的に結合すること、また免疫沈降法を用いて、明条件下で結合し、暗条件下で解離することが明らかになった。またIn vitro転写再構成実験より、ChlHはSigEの転写活性を抑制することが分かった。この結果は、ChlHがSigEのアンチシグマ因子であることを示すものである。本成果は、代謝酵素がアンチシグマ因子の役割をする初めての例であり、また、酸素発生型光合成生物における初めてのアンチシグマ因子の発見でもある(Osanai et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009)。この他に、代謝工学への展開として、SigE過剰発現株を用いた炭素代謝改変を行った。psbAIIプロモータを利用して、SigE過剰発現株を作製した。マイクロアレイ、ノーザンブロット、ウエスタンブロット解析の結果より、SigE過剰発現株では、糖異化酵素遺伝子のmRNA量、タンパク質量が増加することがわかった。生理学的表現型としては、グルコース感受性になることおよび暗条件下で生存率が低下することが分かった。SigE過剰発現株では、炭素の貯蔵源であるグリコーゲン量が減少していた。さらにCE-MSを用いたメタボローム解析では、TCA回路の代謝産物量が大きく変動していることが分かった。このようにすべてのデータは、SigE過剰発現株では糖異化が促進されていた。
解答プロセスに基づいた客観テスト項目の執筆ガイドラインの作成とその妥当性の検証

試験が適切であるためには,各問題項目が適切である必要がある。本研究では客観テストの問題項目執筆のための指針を作成することを目的とした。まず,項目執筆に関する文献調査を行い,その調査に基づいて問題作成者へのインタビューを行った。その結果,作成者間ではおおむね共通した認識が持たれていることが分かった。また,選択枝の内容のみを変更した問題を出題し,選択枝の変更は項目特性に影響を与えることが示された。本研究は,(1)文献調査およびインタビュー調査,(2)テスト項目と受験者の解答プロセスの関係の分析,(3)執筆ガイドラインの作成と妥当性の検証,で構成される。本年度は,(1)に関連して,センター試験の「生物」について,その出題傾向の推移を分析した。具体的には,平成2年度,平成12年度,平成22年度のセンター試験の「生物」で出題された問題の内容を調べ,知識の活用を問う問題の出題傾向に焦点を当てて,その推移を分析した。その結果,知識を問う問題と思考力を問う問題とのバランスの取れた出題が目指されていることが分かった。また(2)に関連して,小問形式のテスト項目を作成し,解答してもらった。具体的には,簡単な数学のような問題では,記述式の解答の練習をしていない場合には解答課程を記述することが難しく,何となく答えにたどり着いているように答案では見えること,また,小論文においては,採点基準が細かく決まっていても採点者によって与える点数が異なってしまうこと,などが確認された。このほか,数学の解答形式に関するアンケート調査を行った。数学の解答形式には大きく分けて,記述式,多肢選択式のほかに,最終的な答えだけを記入する短答式,センター試験のように数字を直接マークする数字選択式がある。アンケート調査の結果,記述式には,解答方法を自由に選べることから答えやすいという意見がある一方で,数字選択式の方が途中の誘導があるため安心して解答できるという意見があるなど,解答のしやすさは人それぞれであることが分かった。問題項目が適切であることは,適切な試験を実施するための必要条件である。しかし,適切な項目を作成するための指針として提案されているものは基礎的なものにとどまり,しかも実証的な証拠に基づいたものではない。そこで,本研究では項目執筆者へのインタビュー調査等とともに,客観テストの問題項目を執筆するための指針を提案し,多くのテストで利用されている客観テストをより有益なものにすることを目的とする。研究期間の全体を通じて,まず日本及び英語圏における関連する文献の調査を行い,その調査に基づいて,実際に問題を作成している問題作成者へのインタビューを行った。その結果,作成している試験により多少の違いはあるものの,問題作成において重要と考えていること,良い問題および悪い問題への評価等について,おおむね共通した認識が持たれていることが分かった。また,小問形式および大問形式のテスト項目を作成し,その解答プロセスデータを収集した。不得意な受験者は解答中にあまりメモを取らない様子が見られた。逆に得意と考えられる受験者は解答過程を事後の再現がスムーズにできていた。また,多肢選択式形式の問題について,選択肢のセットを変更して出題し,選択肢の内容によって問題項目の特性に違いが生じることを確かめた。また,数学や国語について出題形式についてのアンケート調査結果の分析を行った。その結果,数学では記述式を好む人が多く,ついでセンター試験のような数字マーク式を好む人が多かった。本研究の目的は,客観テストを構成するテスト項目を適切に作成するための執筆ガイドラインをその解答プロセスに着目して作成し,その妥当性を実証的に検討することである。初年度に当たる平成23年度には,文献調査と実務者へのインタビュー調査を行い,また実験用のテスト項目を作成し,その解答プロセスを検討することを計画した。平成23年度には,日本及び英語圏における関連する文献の調査を行い,その調査に基づいて,インタビュー調査のための質問項目案の作成を行った。これらの研究は,平成24年度以降の研究のための基礎となるものである。文献調査において対象としたのは次の通りである。まず,日本での現状を把握するために日本語の書籍(例えば『新しいテスト問題作成法』,『テストの科学試験にかかわるすべての人に』)や,30年以上にわたって発行されていた雑誌「人事試験研究」を対象とした。その他,英語圏の教育測定学の専門書や,テスト実施機関がインターネット上で公開している情報を対象とした。その結果,文献で述べられている内容は納得性の高いものが多いものの,その根拠が明示されていないことが多く,念頭にあるテストによって違いが大きいことが分かった。また実務者に対してプレインタビューを行ったところ,テストに関する情報漏洩の恐れから,実務者が話をしにくいと感じていることが分かった。そこで,インタビュー調査のための質問項目の案を作成し,インタビュー可能な範囲になるように調整を図った。平成24年度には,「研究実施計画」で平成24年度の計画として考えていたものを達成できなかったため,「(4)遅れている」と評価する。

その大きな理由は,日程の調整がつかず,インタビュー調査を実施できなかったことである。また,分析のために問題を試作しているが,難易度を適切に調整するのが難しく,試行を繰り返す必要が生じたことも理由である。平成23年度には,「研究実施計画」で平成23年度の計画として考えていたものを達成できなかったため,「(4)遅れている」と評価する。その理由は,文献調査に時間がかかってしまったことと,実務者へのインタビューを実施するための事前準備に時間がかかってしまったことである。研究の進捗状況は,当初の「研究実施計画」より遅れてはいるものの,着実に研究は進んでいる。平成25年度は最終年度に当たるため,これまでの成果と反省をいかし,効率的にインタビュー調査を行い,計画的に実験を進め,研究を推進していく。研究の進捗状況は当初の「研究実施計画」より遅れてはいるものの,着実に研究は進んでいる。平成23年度に行った基礎研究を活かして,平成24年度以降は当初の研究実施計画に沿って効率的かつ集中的にインタビュー調査や実験を進め,研究を推進していく。実験計画が遅れているため,本来であれば,昨年度までに終わっている計画が終わっていないため,次年度に使用する研究費が生じてしまった。まず,インタビュー調査を実施し,そのまとめを行うための書き起こし等に使用する。また,実験を計画しており,その実験準備,また被験者等に謝金を支払う。これまでの成果をまとめ,報告するため,学会発表のための経費として使用する。研究が当初の計画より遅れてしまったため,実験が実施できず,被験者等に謝金を支払うことができなかったため,次年度に使用する研究費が生じた。平成24年度以降は,平成23年度に予定していたものも含めて実験を行うため,被験者等への謝金,及び,成果を報告するための学会発表の経費のために使用する。
ゼニゴケ油体テルペノイドの生合成酵素及び遺伝子の特徴付けと物質生産への利用

ゼニゴケは増殖が速く、テルペノイド等の新油性化合物を大量に蓄積するという特徴を持つことから、医農薬やその原料を生産・蓄積させることのできる新たな植物工場として注目され始めている。本研究ではゼニゴケの親油性分の多くを占めるテルペノイドに着目し、その生合成酵素及び遺伝子の特徴を明らかにすると共に、これをゼニゴケにおける有用物質生産に利用することを目的とした。その中でも数種のセスキテルペンおよびジテルペン合成酵素遺伝子のクローニングに成功し、その機能解析・特徴付けでは興味深い知見を提供できた。ゼニゴケ(Marchantia polymorpha)は増殖も速く、油体と呼ばれる特徴的な細胞内構造体を持つ。最近ではアグロバクテリアによる外来遺伝子導入方法が開発されたことから、医農薬やその原料となる親油性化合物を生産・蓄積させる植物工場として注目されている。そこで、ゼニゴケ油体成分の制御および外来酵素遺伝子の効率的な発現方法の構築を見据えて、油体構成テルペノイド生合成酵素遺伝子の同定・機能解析を行った。約3万4千件のESTデータについて、アセンブルおよびBLAST検索によるアノテーションを行い、複数のセスキテルペン環化酵素様遺伝子配列(MpSTS)、ジテルペン環化酵素様遺伝子配列(MpDTS)およびトリテルペン環化酵素様遺伝子配列(MpTTS)を抽出できた。雌雄のゼニゴケからそれぞれ完全長cDNAを調製して鋳型とし、5'-および3'-RACEによりそれぞれ全長配列を決定した。全長配列を決定したセスキテルペン環化酵素様遺伝子配列(MpSTS14)およびジテルペン環化酵素様遺伝子配列(MpDTS13)うち、MpSTS1およびMpDTS2についてはGST融合タンパクとして異種細胞発現および可溶化に成功した。それぞれのリコンビナント酵素を精製し、FDPまたはGGDP等を基質とした変換反応を行ったところ、それぞれ環化反応産物が認められた。これらは天然物標品または化学誘導標品とGC-MS分析において一致したことから、構造を決定できた。また、MpSTS2,MpSTS3およびMpSTS4は、可溶化能の高いNusタグまたはTrxタグとの融合タンパクとして異種細胞発現および可溶化に成功したことから、FDPを基質とした変換反応による機能解析を行っている。今後は可溶化した酵素タンパクを用いて、免疫染色による細胞内局在の可視化を検討する予定である。前年度までに、ゼニゴケ由来の4種のセスキテルペン環化酵素様遺伝子(MpSTS14)、および3種のジテルペン環化酵素様遺伝子(MpDTS13)について全長配列のクローニングが完了しており、これらをGSTとの融合タンパク質として大腸菌で発現させた。MpSTS1およびMpDTS2は可溶化と精製に成功し、それぞれFDPおよびGGDPを基質とした環化産物を同定できた。一方で他の5種類のテルペン環化酵素については、それぞれ発現大腸菌の培養条件等を検討したが、発現量が極端に少ないか、インクルージョンボディとなり、満足な量のリコンビナント酵素を回収するには至らなかった。当年度はこれを解決するため、新たに宿主大腸菌の検討やHis-TrxおよびHis-Nusタグ等を用いた可溶化の検討を行ったところ、MpSTS24およびMpDTS1については小スケールにおいて可溶化に目途がついた。FDPおよびGGDPを基質とした環化産物の同定を行うべく、発現タンパク精製を行ったところ、MpSTS2については十分量の精製リコンビナント酵素を得られたものの、その他については種々検討を行ってもアフィニティカラム精製が機能せず、精製リコンビナント酵素を得るに至らなかった。このため、大腸菌内でFDPまたはGGDPを大量に供給することで、環化産物を直接得ることができる発現系を用いた機能解析に切り替えて検討を進めている。今回新たに得られたMpSTS2についてはFDPを基質とした環化産物のGC-MS分析を行ったところ、主要環化産物として数種のセスキテルペンを生成する多機能酵素であることが明らかとなった。これらの環化産物はゼニゴケ葉状体にも存在することから、現在これらの同定を進めている。また、これまでに得られた精製リコンビナント酵素については、細胞内局在を明らかにすべく、抗体の調製を検討している。
各種動力サイクルの最適動作点の探索

本研究では,アンモニアー水混合物を動作媒体とするカリナ・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルおよびHATサイクルについて最適動作点を求め,それぞれ蒸気ランキン・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルおよび単純なガスタービン・サイクルと比較して熱力学的性能の評価を行った.カリナ・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルは蒸気ランキン・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルと比較して熱源温度が低いと高性能を示すが,高いときはアンモニアー水混合物を用いる利点が小さくなることが分かった.HATサイクルについては,単純なガスタービン・サイクルに比較して熱効率の向上が見られたが、NO_x生成量はさほど少なくないことが判明した。また,LNG冷熱利用によるサイクルとして,R-13サイクルとメタンサイクルの複合サイクルの検討を行った.R-13サイクルでは,海水を高温熱源とし,LNGを低温熱源とし,R-13サイクルを通過したLNGは,海水で加熱されて二段のメタンタービン動作させる.計算においては,動作圧力,R-13とメタンの流量比等をパラメータとした.その結果,R-13サイクルの出力はメタンサイクルの約1/2であり,R-13サイクルの出力を上げることが,全体のサイクルの最適化に寄与すること,高圧凝縮器内でのR-13とメタンの温度差を小さくすることで有効率を増加させることができる,などの知見を得た.本研究では,アンモニアー水混合物を動作媒体とするカリナ・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルおよびHATサイクルについて最適動作点を求め、それぞれ蒸気ランキン・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルおよび単純なガスタービン・サイクルと比較して熱力学的性能の評価を行った.すべての計算において,燃料には純粋なCH_4を使用し,コンバインド・サイクルについてはトッピング側として用いた開放型ブレイトン・サイクルの燃焼室出口温度を800°C1400°Cに想定し,トッピング側のガスタービン冷却用空気の分流比,トッピング側排ガス流量とボトミング側動作媒体流量の比,ボトミング側のタービン入口圧力およびタービン入口アンモニア濃度(カリナ・サイクルのみ)を変化させ最適動作条件を求めた.HATサイクルについては燃焼室における空気比,加湿器出口温度およびガスタービン冷却用空気の分流比を変化させ,最適動作条件を求め,その条件でのNO_χ生成量を調べた.カリナ・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルは蒸気ランキン・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルと比較して熱源温度が低いと高性能を示すが,高いときはアンモニアー水混合物を用いる利点が小さくなることが分かった.HATサイクルについては,単純なガスタービン・サイクルに比較して熱効率の向上が見られたが,NO_χ生成量はさほど少なくないことが判明した.本研究では,アンモニアー水混合物を動作媒体とするカリナ・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルおよびHATサイクルについて最適動作点を求め,それぞれ蒸気ランキン・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルおよび単純なガスタービン・サイクルと比較して熱力学的性能の評価を行った.カリナ・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルは蒸気ランキン・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルと比較して熱源温度が低いと高性能を示すが,高いときはアンモニアー水混合物を用いる利点が小さくなることが分かった.HATサイクルについては,単純なガスタービン・サイクルに比較して熱効率の向上が見られたが、NO_x生成量はさほど少なくないことが判明した。また,LNG冷熱利用によるサイクルとして,R-13サイクルとメタンサイクルの複合サイクルの検討を行った.R-13サイクルでは,海水を高温熱源とし,LNGを低温熱源とし,R-13サイクルを通過したLNGは,海水で加熱されて二段のメタンタービン動作させる.計算においては,動作圧力,R-13とメタンの流量比等をパラメータとした.その結果,R-13サイクルの出力はメタンサイクルの約1/2であり,R-13サイクルの出力を上げることが,全体のサイクルの最適化に寄与すること,高圧凝縮器内でのR-13とメタンの温度差を小さくすることで有効率を増加させることができる,などの知見を得た.本研究では,アンモニアー水混合物を動作媒体とするカリナ・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルおよびHATサイクルについて最適動作点を求め,それぞれ蒸気ランキン・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルおよび単純なガスタービン・サイクルと比較して熱力学的性能の評価を行った.カリナ・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルは蒸気ランキン・サイクルをボトミング側としたコンバインド・サイクルと比較して熱源温度が低いと高性能を示すが,高いときはアンモニアー水混合物を用いる利点が小さくなることが分かった.HATサイクルについては,単純なガスタービン・サイクルに比較して熱効率の向上が見られたが,NOx生成量はさほど少なくないことが判明した.また,LNG冷熱利用によるサイクルとして,R-13サイクルとメタンサイクルの複合サイクルの検討を行った.R-13サイクルでは,海水を高温熱源とし,LNGを低温熱源とし,R-13サイクルを通過したLNGは,海水で加熱されて二段のメタンタービン動作させる.計算においては,動作圧力,R-13とメタンの流量比等をパラメータとした。その結果R-13サイクルの出力はメタンサイクルの約1/2であり,R-13サイクルの出力を上げることが,全体のサイクルの最適化に寄与すること,高圧凝縮器内でのR-13とメタンの温度差を小さくすることで有効率を増加させることができる,などの知見を得た.
オーソログアプローチによる雑草種子の休眠・発芽を不斉一にする遺伝的要因の解明

アブシジン酸(ABA)とジベレリン(GA)は、種子の休眠や発芽を調節する重要な植物ホルモンである。コナギ(Monochoria vaginalis)種子の休眠状態と種子中の内生ホルモン量の関係を調べるため、ABAとGA、そしてABAの代謝産物のコナギ種子中の内生量を一斉に定量する方法を確立した。この手法を用いて、休眠覚醒時のABAの不活性化経路を特定した。そして、内生ABA量調節の遺伝的機構を明らかにするため、ABAの生合成および不活性化に関与する遺伝子の全長鎖を決定した。本年度は、コナギMonochoria vaginalisにおけるアブシジン酸の生合成および不活性化に関与する遺伝子の部分配列を決定するとともに、コナギ種子から植物ホルモンを抽出し、その内生量をLC/MS/MSで定量する方法を確立した。部分配列を決定した遺伝子は、アブシジン酸の生合成に関与するNCED遺伝子と、アブシジン酸の不活性化に関与するCYP707A遺伝子およびABA-GT遺伝子である。これらの遺伝子の部分配列は、公表されているNCED遺伝子、CYP707A遺伝子、ABA-GT遺伝子の塩基配列を参考にプライマーを設計し、コナギ種子から抽出したRNAを逆転写したcDNAを鋳型としてPCRを行い決定した。次に、LC/MS/MSを用いたコナギ種子のホルモン分析の結果から、低温湿潤処理をした種子では、ABA-GT遺伝子が関与するグルコシル化経路により内生アブシジン酸量が低下していることが示唆された。低温湿潤処理には、コナギ種子の休眠を覚醒する効果があることから、コナギ種子の休眠覚醒に、ABA-GT遺伝子を介したABAの不活性化経路が関与している可能性が考えられる。21年度は、得られた部分配列をもとにRACE法により各遺伝子の全長鎖を決定しリアルタイムPCRによる発現解析を行うとともに、LC/MS/MSを用いたホルモン分析により種子の休眠状態および発芽応答と内生ホルモン量の関係を明らかにする。コナギ(Monochoria vaginalis)種子の休眠状態と種子中の内生ホルモン量の関係を調べるため、ABAとジベレリン(GA1およびGA4)、ABAの代謝産物であるファゼイン酸、ジヒドロファゼイン酸、ABAグリコシルエステルのコナギ種子中の内生量をLC/MS/MSで一斉解析する方法を確立した。そして、低温湿潤処理による休眠覚醒の過程で、グルコシル化経路によりABAが不活性化し種子中の内生ABA量が低下することを明らにした。このとき、ファゼイン酸・ジヒドロファゼイン酸の増加はなく、内生ABA量低下への酸化経路の関与は認められなかった。次に、内生ABA量調節の遺伝的機構を明らかにするため、アブシジン酸(ABA)の生合成および不活性化に関与する遺伝子の全長鎖を決定した。全長鎖を決定した遺伝子は、ABAの生合成に関与する9-cis-エポキシコロテノイドジオキシゲナーゼ(NCED)遺伝子と、ABAの不活性化に関与するグルコシル化酵素(ABA-GT)遺伝子である。また、戸外土中に埋土したコナギ種子を2ヶ月に一度回収し発芽試験に供試することで、コナギ種子の休眠サイクルを明らかにした。そして、発芽試験とは別に、発現解析およびホルモン分析に供試する種子もあわせて採取した。今後は、これらの材料を用いて、上記のNCED遺伝子およびABA-GT遺伝子の発現解析や内生ホルモンの一斉解析を行うことで、コナギ種子の休眠サイクルと遺伝子発現および内生ホルモン量の関係を明らかにする。
無機母材の微細孔に光感受性分子を整列させた新規複合材料の創製試行

光異性化により極性が顕著に変る有機分子を、向きや孔径のそろった多孔質無機母材の微細孔中に導入して、電子物性の光制御が可能な新しい有機/無機複合材料を創製するための基礎構築を、本研究は目指している。前年度に、そのような分子の要件を満たすことを確認した4-シアノ4ジメチルアミノアゾベンゼン(AB)と、微結晶状態ながら内径2.7mmの孔をハニカム状にそなえたメソポーラスモレキュラーシーブFSM-16を取り上げて着手した複合化を、今年度は多様な設定条件を吟味しながら進め、その最適化を図った。複合化は二通りの気相導入法:FSM-16とABを混ぜて減圧封管したガラスセルを加勢するmix法と、セルの両端に離して減圧封管したのち両者を別々の温度で加熱するseparale法を用いて試みた。生成物をFSM-16、AB、両混合物と比較しつつ、熱重量分析(TG)、赤外線吸収スペクトル(IR)、電子吸収スペ々トル(ES)、粉末X線回折(XD)により調べた。ABは母材表面にも付着しうるので、生成物のアセトン洗浄効果も観測した。両方の生成物ともIRやES原料や単純混合物と異なり、複合化の進行を支持した。TGの微分スペクトルを解祈した温度依存め質量減少パターンは、導入方法やアセトン洗浄の有無で異なり、separate法では母材加熱温度によっても異なることが分かった。これらを詳細に検討した結果、気相法によりAEをFSM-16の細孔中に導入できること、とくにseparate法は導入制御に有利でFSM-16の加熱温度が160180°Cのとき、本研究で初めて正しく評価できるようになった母材細孔への導入量が、質量比で約0.14(cf.ゼオライトに有機分子の導入を試みた従来の報告では、母材表面への吸着も含まれるかたちで0.10が最大)にまで達することが判明した。かくて、本研究は新しい複合材料開発の基礎を築いたと言え、細孔中の分子配向制などに可能性を導いた。本研究は、光異性化のような光感受性をもつ極性有機分子と、向きや孔径のそろった微細孔をもつ多孔質無機母材を組み合わせて、その微細孔中に光感受性分子を整列導入させて新しい有機/無機複合材料を創製するための基礎構築を目指した、二年度にわたる萌芽的研究である。初年度の今年度は、まず、光励起により分子極性が大きく変化しうる有機分子として4'-シアノ-4-ジメチルアミノアソベンゼン(以下AB)を合成し、同定した。その結晶構造解析にも成功し、分子内電荷分布の算出にも用いうる原子座標を決定した。ABの溶液中での光感受特性についても紫外光源を使って調べた結果、速い光異性化を示唆するスペクトル挙動を検出した。次に、多孔質無機母材としては、ゼオライトや陽極酸化アルミナなどと比べたうえで、微結晶状態ながら微細孔の向きや孔径のそろったメソポーラスモレキュラーシ-ブを選び、直径27nmの孔をもつFSM-16をまず取り上げることにした。その後、ABをFSM-16の微細孔中に導入する試みを、減圧封管中での気相導入法により開始した。ABと前もって減圧加熱したFSM-16をガラス管に減圧封じし、一定時間の加熱後、取り出した試料の熱分析、分光測定、X線回折によるキャラクタリゼーションに努めている。これまで、その赤外線吸収スペクトルは両出発物質とは異なり単なる混合物とよく似ていて、電子吸収スペクトルはFSM-16、混合物のどれとも異なり、粉末X線回折はABや混合物とは異なってFSM-16と似たパターンを与えたことから、ABがFSM-16の微細孔中に導入されたことが示唆されている。現在、分子の導入状態について詳しく調べつつあり、また今後は、無機母材への電場印加下での分子導入など分子配向の制御促進に関わる工夫も図って、本研究目的の達成に取り組みたい。

これらを詳細に検討した結果、気相法によりAEをFSM-16の細孔中に導入できること、とくにseparate法は導入制御に有利でFSM-16の加熱温度が160180°Cのとき、本研究で初めて正しく評価できるようになった母材細孔への導入量が、質量比で約0.14(cf.ゼオライトに有機分子の導入を試みた従来の報告では、母材表面への吸着も含まれるかたちで0.10が最大)にまで達することが判明した。かくて、本研究は新しい複合材料開発の基礎を築いたと言え、細孔中の分子配向制などに可能性を導いた。
積層構造を持つN-置換ポルフィリンオリゴマーの構築と錯体化学

ポルフィリンの多量体は電子移動を行う光合成反応中心の構造とも関連して大いに注目されている。また、金属ポルフィリン、金属フタロシアニンの一次元ポリマーの合成と物性に関する研究も導電性物質の開発を目的として盛んに行われるようになっている。本研究では当研究室で開発した新規な積層型ビスポルフィリンを構成単位とするオリゴマーの合成を目標にした。オクタエチルポルフィリン(OEP)とテトラ(p-トリル)ポルフィリン(TTP)を用いて3種のビスポルフィリンを開発した。即ち、アセチレンとコバルトポルフィリンを用いる方法により、(OEP) (CH=CH) (OEP)、(OEP) (CH=CH) (TTP)、(TTP) (CH=CH) (TTP)を収率よく得ることができた。これらに鉄(II)イオンを挿入する反応を行うとビス鉄ビスポルフィリン錯体が得られたが、混合ビスポルフィリンの場合にはOEP側に鉄の入ったモノ鉄ビスポルフィリン錯体が選択的に生成する事が、混合ビスポルフィリンの場合にはOEP側に鉄の入ったモノ鉄ビスポルフィリン錯体が選択的に生成する事を見いだした。このモノ鉄錯体を水の存在下、過塩素酸銀で酸化すると、Fe-O-Fe結合が生成し、4つのポルフィリンが積層状に配置されたビス鉄テトラキスポルフィリン錯体を収率よく得ることができた。ビス鉄ビスポルフィリン錯体を同様に酸化すると、その物性が興味深い鉄ポルフィリンポリマーが生成すると考えられるが、TTPのビス鉄ビスポルフィリン錯体はμ-オキソ結合が不安定である事、OEPのビス鉄ビスポルフィリン錯体は純度に問題があり分離精製を必要とする事のために更に検討が必要である。本研究で新たに開発したポルフィリン4量体はμ-オキソ結合を持ち、2つの鉄(III)が反強磁性相互作用を持つなどの興味ある物性を示すので、新規な1次元ポリマーの開発に向けて大きな効果を得たといえる。
薬用植物から難治性生活習慣病の治療薬シーズの開拓と天然分子プローブの創製

本研究では,研究対象とする薬用植物として,伝承薬効が確実で食経験があるなど安全性が確立しているものを現地調査から厳選し探索資源とする.そして,in vitroやin situ系アッセイを組み合わせた新しい総合評価系を構築応用して,特に,1)肥満や2型糖尿病の予防,治療物質,2)I型アレルギー抑制物質,3)癌増殖過程における癌細胞の浸潤や転移の抑制物質を探索,解明するとともに構造と活性相関を明らかにする.さらに,分子プローブを創製するなどして分子レベルでの作用メカニズムの解明を目標ととしている.平成19年度は,甘茶の主要なイソクマリン成分hydrangeno1が,3T3-L1細胞の脂肪細胞への分化誘導促進,adiponectinの産生やPPAR-γmRNAの発現増加,2型糖尿病モデルKK-A^yマウスでの血糖降下作用などを示すことを見いだした.その作用機序の解明を試みた結果,少なくともPPAR-γアゴニスト作用は全く認められないにもかかわらず,類似の作用を示すことが明らかとなった.また,甘茶の抗アレルギー活性成分thunberginol Bが細胞内シグナル伝達系において,ERKを介したパスウェイに影響を与えていることを明らかにするなど,その作用機序について知見を得ることができた.さらに,大良姜の-酸化窒素産生抑制活性成分l'S-1'-acetoxychavicol acetateやthunberginol B誘導体の分子プローブの創製を試み,いくつかの興味深い知見を得た.その他,中国産の茶花(Camellia sinensis)やデイジーフラワー(Bellis perennis,花部)のサポニン成分から脱穎粒抑制作用や血中中性脂質上昇作用を見いだすなど,平成19年度の当初計画をほぼ達成したものと考える.平成16年度は,当研究室で保有している植物ライブラリーおよび約250種のサポニン,約400種のジアリルヘプタノイド,フラボノイド,スチルベン,クマリンやアルカロイドなどの化合物およびそれらの誘導体の中から,有望な植物や物質をピックアップすることを目標に,膵リパーゼ阻害,α-グルコシダーゼ阻害,および好塩基球白血病細胞(RBL-2H3)を用いた脱顆粒抑制,基底膜浸潤阻害などの抗肥満,抗糖尿病,抗アレルギー及びがん転移抑制作用に関するin vitroアッセイおよびマウスを用いたin vivoアッセイを実施した.その結果,中近東地域において風邪や喘息などの治療に用いられるとともに食品としても供されているNigella sativa種子から,マウス初代培養肝細胞を用いた脂質代謝促進作用を指標に活性成分を探索し,活性成分としてdolabellane型新規ジテルペンアルカロイドnigellamine類を単離・構造決定した.地中海沿岸地域を原産とし,日本においてもハーブとして用いられるセイジ(Salvia officinalis,葉)の抽出エキスに,オリーブ油負荷マウスでの血中中性脂質上昇抑制作用が認められ,リパーゼ阻害活性を指標に分離・精製した結果,活性成分としてabietane型ジテルペンcarnosic acidを見いだした.茶花エキスなどに高脂肪食飼育マウスにおける体重増加や血清中性脂質の増加抑制などの抗肥満作用,胃粘膜保護作用,RBL-2H3を用いた脱顆粒抑制作用が見出された.血清中性脂質の増加抑制作用や胃粘膜保護作用成分として新規トリテルペンサポニンfloratheasaponin類を明らかにした.石蓮花エキスに糖尿病モデルKK-A^yマウスでの血糖降下作用やPPAR-γ様作用を見出すとともに多数の新規アシル化フラボノール配糖体を単離した.抗アレルギー物質としてタイ天然薬物Alpinia galanga根茎および主要なフェニルプロパノイド1'S-1'-acetoxychavicol acetateに顕著な脱顆粒抑制および受身皮膚アナフィラキシー反応抑制作用を見出した.種々の誘導体を合成し,検討したところ,4位または2位および1'位のアセトキシル基が活性発現に必須であること,2'-3'位エキソメチレンは強い活性発現に重要など構造と活性に関する知見を得た.大黄のスチルベンおよびタイ産Curcuma zedoariaのクルクミノイドに抗アレルギー作用を見出し,活性発現の必須構造を明らかにした.さらに,がん細胞浸潤抑制物質としてbaicaleinなどの数種のフラボノイドに強い抑制活性を見出すなど,平成16年度の当初計画をほぼ達成したものと考える.平成17年度は,茶花および石蓮花の抗肥満・抗糖尿病作用成分を明らかにすることを目的に,活性成分の探索を行った結果,茶花から新規サポニンfloratheasaponin A-Cを単離・構造決定し,石蓮花から多数の新規アシル化フラボノール配糖体を単離・構造決定した.また,1'S-1'-acetoxychavicol acetateは脱顆粒抑制などの抗アレルギー作用を示すことが判明していたが,その作用機序の解明とより有効な化合物の合成を試みた.その結果,エキソメチレン部分をフェニル基に置き換えた化合物に有効性を認めた.さらに,作用機序の一部には細胞内遊離Ca^<2+>の上昇を抑制することが判明した.多数のフラボノイドについて,がん細胞(HT1080)の基底膜浸潤抑制作用について検討した結果,数種のフラボノール類およびイソフラボン類に活性を見出すとともに構造と活性に関する知見を得た.さらに,昨年度に引き続き,当研究室で保有している植物ライブラリーの中から,有望な植物をピックアップすることを目標に,膵リパーゼ阻害,α-グルコシダーゼ阻害,および好塩基球白血病細胞(RBL-2H3)を用いた脱顆粒抑制,基底膜浸潤阻害などの抗肥満,抗糖尿病,抗アレルギー及びがん転移抑制作用に関するin vitroアッセイおよびマウスを用いたin vivoアッセイを実施した.

その結果,茶種子の新規トリテルペンサポニンteasaponin E_3E_7類を単離,構造決定するとともに胃粘膜保護作用成分を明らかにした.また,雪蓮花(Saussurea medusa)から新規ヨノン配糖体saussureoside A,Bを単離・構造決定するとともに,アルドース還元酵素阻害活性成分を明らかにした.日本民間薬ヤマニンジン(Angelica furcijuga)のクマリン類に活性化マクロファージにおける一酸化窒素(NO)の過剰産生を抑制することを明らかにした.また,1'S-1'-acetoxychavicol acetateおよびその誘導体に活性化マクロファージからの一酸化窒素産生抑制活性を見出し,構造活性相関を明らかにするとともにinterferon-βおよび核内転写因子NF-κBの活性化を抑制することを明らかにした.さらに,糖尿病に有効と伝承されていたインド伝統薬Salacia reticulata, S.oblongaのα-glucosidase阻害活性成分salacinolの構造活性相関を明らかにする目的で,多数の関連化合物を合成し,構造と活性相関に関する知見を得た.川骨アルカロイド6-hydroxythiobinupharidineに短時間型アポトーシス誘導活性を見出し,caspase-8が関与する経由が推察された.以上,平成17年度の当初計画をほぼ達成したものと考える.本研究では,研究対象とする薬用植物として,伝承薬効が確実で,食経験があるなど安全性が確立しているものを現地調査から厳選し,探索資源とする.そして,in vitroやin situ系アッセイを組み合わせた新しい総合評価系を構築応用して,特に,1)肥満や2型糖尿病の予防,治療物質,2)I型アレルギー抑制物質,3)癌増殖過程における癌細胞の浸潤や転移の抑制物質を探索,解明するとともにの構造と活性相関を明らかにするとともに,分子プローブを創製するなどして分子レベルでの作用メカニズムの解明を目標としている.昨年度に引き続いて新しい総合評価系を用いて,有望な薬用植物の選別を行い,ローズヒップやロベイラから抗肥満・抗糖尿病作用成分としてアシル化フラボノール配糖体tilirosideおよびステロイドアルカロイド配糖体を明らかにし,tilirosideについては活性発現のために必須構造およびその作用機序の一部を明らかにした.タイ伝統薬Erycibe expansaから腫瘍細胞の増殖抑制および浸潤抑制成分として4種のロテノイドを明らかにした.甘茶の抗アレルギー成分thunberginol Bおよび大良姜の一酸化窒素産生抑制活性成分1'
環境汚染有機塩素化合物による肝障害の機作と予防に関する薬学的研究

(1)胎盤エキスが強い抗酸化活性を示すことを明らかとし、デオキシリボース法で測定した結果、胎盤エキス0.2mg/mLのラジカル捕捉作用は、既知のラジカル捕捉物質であるマンニトール0.5mMおよびビタミンC0.4mMに相当することを認めた。胎盤エキス中の抗酸化活性成分をゲルろ過および逆相HPLCで精製し、NMRスペクトルを測定した結果から、L-Phe、L-Tyr、L-Trpおよびウラシルと同定した。この抗酸化活性成分はいずれも、in vitroの実験系ではDMSOやマンニトールより強力なヒドロキシラジカル消去作用を示し、さらにt-BuOOHで誘導されるラット肝ミクロソームのチトクロームP-450依存性脂質過酸化反応、およびFenton反応による蛋白質の酸化反応を抑制することを認めた。また、これらを前投与することにより、エタノールの投与によるマウスの急性肝障害の発生と酸化的ストレスの誘発が抑制された。(2)トリクロロエチレン(TCE)をマウスに投与し、酸化的ストレスのパラメーターおよびペルオキシソーム量を測定したところ、肝臓での酸化的ストレスの誘発とペルオキシソームの増加の間に有意な相関関係を認めた。TCEを投与する前に植物由来の抗酸化物質であるクルクミンを投与しておくと、TCEによるペルオキシソームの増加および酸化的ストレスのパラメーターの変動がいずれも濃度依存的に抑制されたことから、TCEによる肝臓の酸化的ストレスが抗酸化物質のクルクミンにより抑制されることを認めた。また、クルクミンはTCEによる酸化ストレスの誘発に対して、ペルオキシソームの増加を抑制し、さらに抗酸化酵素活性の低下を抑制して、抑制作用を示すことが示唆された。(1)有機塩素化合物により起こる肝臓傷害の性状の解析を明らかにするために、マウス肝をトリクロロエチレン(TCE)およびテトラクロロエチレン(PCE)とin vitroでインキュベートし、細胞外へのLDHの漏出、TBARS、GSH、抗酸化酵素活性およびペルオキシソームの変動を測定した。その結果、LDH活性の増加とともに、TBARSの増加とGSHの減少、およびペルオキシソームとカタラーゼ活性の増加が認められた。これらの変動がいずれも経時的および濃度依存的であり、TBARSの増加以外はいずれもαートコフェロール、GSH、SOD、カタラーゼ、尿酸の存在で抑制されたことから、TCEおよびPCEによる肝臓傷害と酸化的ストレスの発生の間には何らかの関係があり、酸化的ストレスの発生にはペルオキシソームの増加が関与することが示唆された。また、TCEおよびPCEによる過酸化脂質の増加に対しては、脂溶性抗酸化物質が抑制的に作用することが認められた。(2)胎盤エキスに含有される抗肝臓傷害因子と考えられる抗酸化活性成分を、SephadexG-50でゲルろ過したのち逆相HPLCで精製した。得られた抗酸化成分について、種々のクロマトグラフィーを行うと共に、マススペクトルおよびNMRスペクトルを行って構造解析を行った。さらに同定された成分について、マウスを用いた肝傷害モデル系を用いてその効果を検討した結果、抑制が認められた。(1)トリクロロエチレン(TCE)による酸化的ストレスの誘発機構を明らかにするために、マウスにTCEを段階的に投与したときの肝臓のTBARS、GSH、抗酸化酵素活性、および肝ペルオキシソーム量を測定した。その結果、TCEの投与によるTBARS、GSHおよび抗酸化酵素活性の変動とペルオキシソーム量の増加の間に、いずれも有意な相関関係が認められたことから、TCEによる酸化的ストレスの誘発にはペルオキシソームの増加が関与することが示唆された。また、TCEを投与する前に植物由来の抗酸化物質であるクルクミンを投与しておくと、TCEの投与によるペルオキシソームとTBARSの増加、GSHの減少、および抗酸化酵素活性の変動が、いずれも濃度依存的に抑制されたことから、抗酸化物質はTCEによる酸化的ストレスの誘発に対して予防的な効果を示すことが示唆された。

(2)胎盤エキスから抽出・精製し、NMRスペクトルを測定して4種の抗酸化活性成分を同定した。エタノールの投与によるマウスの急性肝障害の発生と酸化的ストレスの誘発は、いずれもこの4種の抗酸化活性成分を前投与することにより抑制された。またin vitroの実験系では、これらの抗酸化活性成分はDMSOやマンニトールより強力なヒドロキシラジカル消去作用を示し、さらにt-BuOOHで誘導されるラット肝ミクロソームのチトクロームP-450依存性脂質過酸化反応、およびFenton反応によるラット肝サイトソール蛋白質の酸化反応を抑制することが認められた。胎盤エキスをSephadex G-10を用いてゲルろ過し、ゲルに強い吸着性を持ち、すでに精製・抽出し同定した胎盤エキス中の抗酸化活性成分であるL-Phe、L-Tyrおよびウラシルと異なる位置に溶出した抗酸化活性画分を分取した。この画分中の抗酸化活性成分を、液-液抽出、シリカゲルカラムクロマトグラフィーおよび逆相HPLCを用いて精製し、NMRスペクトルを測定した結果から、この抗酸化活性成分がL-Trpであることを明らかとした。デオキシリボース法を用いて検討した結果、L-Trpのヒドロキシラジカル消去作用は、L-Phe、L-Tyrおよびウラシルや、ヒドロキシラジカル消去作用が既知の抗酸化物質であるマンニトールおよびDMSOより強力であることを認めた。さらに、t-BuOOHで誘導される肝ミクロソームのチトクロームP-450依存性脂質過酸化反応に対する各抗酸化活性成分の効果を検討した結果、L-Trpが最も強い抑制作用を示し、その作用は同濃度のビタミンCとほぼ等しいものであることを認めた。一方、Fenton反応で誘導されるBSAの酸化反応に対して、L-Trpは弱い抑制作用を示し、またL-PheおよびL-Tyrはほとんど抑制作用を示さなかったが、ウラシルが同濃度のビタミンCとほぼ等しい強い抑制作用を示すことを認めた。これらの抗酸化物質をマウスに経口投与すると、エタノールで誘発される急性肝障害と酸化ストレスに対して、L-Trpが最も強い抑制作用を示したが、エタノールの投与による抗酸化酵素活性の顕著な低下に対しては、ウラシルが最も顕著な抑制作用を示した。
土星内部磁気圏におけるダスト-プラズマ相互作用

土星内部磁気圏におけるダスト-プラズマ相互作用について,過去の観測結果に基づきイオン速度が共回転速度から遅れる原因が調べられ.イオン速度はダスト密度が大きい,あるいはダスト層の厚さが厚い時に減少することが明らかとなった.また磁気圏イオン速度は電離圏電気伝導度にも強く依存することが明らかとなった.そこで本研究では電離圏電気伝導度を求めるために電離圏プラズマ密度,速度,温度を数値計算によって求めた.プラズマ密度は高度1200km付近で最大値10^<10>m^<-3>となった.速度は高度10000km以下でプロトンのような軽いイオンは上向きの速度,重いイオンは下向きの速度を持った.特に上向き高速流イオンは土星系において初めて提案した結果である.これは遠心力及び分極電場による加速と重力によるバランスによるものと考えられる.温度は従来の結果から極端に高くなった.高度2000km付近で2000K,高度10000kmで20000Kとなった.低高度ではジュール加熱が,高高度では磁気圏からの熱流が温度上昇に寄与していることが明らかとなった.電離圏電気伝導度はローカルタイム依存性を示した.昼間,伝導度は最大となり明け方に最小となる.これは磁気圏イオン速度のローカルタイム依存性を示唆している.以上の結果から,土星内部磁気圏は強く電離圏と結合していることが分かった.これらの成果はまもなく論文投稿予定である.カッシーニ・ラングミュアプローブのデータ解析を行い,エンセラダスプリュームのプラズマ特性を調べた.土星内部磁気圏ではプリュームが重要なパラメターである.電子密度とイオン密度の比はエンセラダスに近い領域で0.01,離れると0.4となった.これはプリューム内に大量の荷電ダストが存在していることに一致している.これらの結果も論文投稿準備中である.(抄録なし)土星内部磁気圏におけるダスト-プラズマ相互作用について,過去の観測結果に基づきイオンが共回転速度から遅れる原因を数値計算を用いて調べた.イオン速度はダスト密度が大きい,あるいはダスト層の厚さが厚い時に減少することを明らかにした.ダスト密度もしくはダスト層の厚さが厚いとイオン-ダストの衝突が増加し,電流が流れ磁気圏内に新たな電場が発生する.この電場が磁気圏内に存在する共回転電場を小さくすることでイオン速度を遅くする,観測に一致するためにはダストの最大密度が10^5m^<-3>以上,ダスト層の厚さが1R_s(土星半径)以上必要であることを明らかにした.重要な点は,荷電ダストが磁気圏内に存在すると新たな電場が生成され磁気圏プラズマに影響を与えることである.これらはダストが存在する木星系への適用も可能になる.これらの成果を雑誌Planet. SpaceSci.へ投稿し今年1月に出版された.カッシーニ・ラングミュアプローブのデータ解析も行った.エンセラダスプリュームが内部磁気圏にどのように広がり分布しているかをきちんと理解することも重要である.本研究ではプリュームを横切る軌道を用いてプリューム特性を調査した.電子密度とイオン密度の比はエンセラダスに近いプリューム内で約0.001であった.ここから推定されるダスト密度はダスト最小半径が10nmの時100cm^<-3>以上,最小半径が100nmの時10cm^<-3>以上存在する.ダスト電位は一般的に負の電位なのだがエンセラダスに近い領域では正の電位となる部分が存在した、ダスト電荷がエンセラダスから放出された直後で定常状態に達していないためと考えられる.プリュームサイズは水平方向はエンセラダス近辺で2R_E(エンセラダス半径)程度,遠い領域では6R_E程度であった.鉛直方向は12R_E以上広がっている.これらの成果はまもなく論文投稿予定である.土星内部磁気圏におけるダスト-プラズマ相互作用について,過去の観測結果に基づきイオン速度が共回転速度から遅れる原因が調べられ.イオン速度はダスト密度が大きい,あるいはダスト層の厚さが厚い時に減少することが明らかとなった.また磁気圏イオン速度は電離圏電気伝導度にも強く依存することが明らかとなった.そこで本研究では電離圏電気伝導度を求めるために電離圏プラズマ密度,速度,温度を数値計算によって求めた.プラズマ密度は高度1200km付近で最大値10^<10>m^<-3>となった.速度は高度10000km以下でプロトンのような軽いイオンは上向きの速度,重いイオンは下向きの速度を持った.特に上向き高速流イオンは土星系において初めて提案した結果である.これは遠心力及び分極電場による加速と重力によるバランスによるものと考えられる.温度は従来の結果から極端に高くなった.高度2000km付近で2000K,高度10000kmで20000Kとなった.低高度ではジュール加熱が,高高度では磁気圏からの熱流が温度上昇に寄与していることが明らかとなった.電離圏電気伝導度はローカルタイム依存性を示した.昼間,伝導度は最大となり明け方に最小となる.これは磁気圏イオン速度のローカルタイム依存性を示唆している.以上の結果から,土星内部磁気圏は強く電離圏と結合していることが分かった.これらの成果はまもなく論文投稿予定である.カッシーニ・ラングミュアプローブのデータ解析を行い,エンセラダスプリュームのプラズマ特性を調べた.土星内部磁気圏ではプリュームが重要なパラメターである.