hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イシサンゴの有機無機プロセスを統合する骨格形成様式の解明

サンゴ骨格中に記録された成長線及び同位体・微量元素変動や,それらの周期性は古環境復元の重要な指標となっている.しかし,環境情報が如何に骨格中に保存されるのかといった,ナノミクロレベルでの骨格形成の詳細はいまだ明らかになっていない.本研究では,無藻性サンゴのバイオミネラリゼ-ションにおける有機ー無機プロセスを統合した骨格構造解析法を確立し,1日周期(概日)の生体リズム,時計・石灰化遺伝子の発現,1日1年に形成される骨格中の“周期構造"の解析を進める.学際的な研究を進めることで,ミクロ-マクロ形態と短期-長期時間軸を含めたサンゴの骨格形成様式の時間・構造・環境情報の相互関連性の解明を試みる.本研究の初年度は,南西諸島を中心とした水深100400mの生息場の調査やサンプリング(ドレッジ,採泥調査)を行うため,産総研,広島大学,三重大学の航海調査に参加し,数多くの無藻性イシサンゴの生体および骨格標本を採集した.採集した生体サンゴは一部をDNA,RNA採収用に固定し,残りは水槽において継続して飼育している.骨格分析に関してはオーストラリアのタスマニア海山周辺の水深1700mの深海サンゴ礁に生息する深海性イシサンゴを用い,サンゴの骨格形成様式,特に成長形態の変異の研究を進めた.これまで当該サンゴは単体として扱われてきたが,そのためひとつの個体から出芽が起こっている場合は一斉出芽などの不規則な出芽が起こった「偽群体」とされた.しかし,同一地点から得られた450個体以上の標本観察を行った結果,少なくても76%は骨格に出芽痕が残されており,2-4世代の群体形成がなされている.実際に出芽部位の検証を行うと特定の原隔壁と呼ばれる12か所からの顕著な出芽が認められた.このような出芽部位の限定は科の異なるキサンゴ科やビワガライシ科の複数のサンゴ種においても知られており,遺伝的な制約を示唆する.出芽部位の観察では適した部位で断面や薄片を作成し,実体顕微鏡,偏光顕微鏡,SEM, EDXなどを用いて詳細に観察した.その結果,骨格表面にはマンガンなどの鉱物が被覆し黒く骨格が変色している.しかし,初生個体(原隔壁)と親個体間の微細構造の関係を観察すると,粒状結晶と繊維状結晶の存在様式が同じであり,両間に他の物質による明瞭な境界がないことが認められた.これらの結果は,当該サンゴがは二次的に幼生が付着した偽群体ではなく,環境に応じて群体を形成する高い形態学的可塑性を有し, corallum型すなわち,単体または群体が深海イシサンゴ類において頑丈な分類形質ではない可能性を示唆している.当初の計画では,平成30年度には各種分析や解析に必要な実験室の設備環境を拡充させ,その後に飼育実験及び時間生物学的方法(生体リズム解析)・古生物学的方法(マーカー添加)を進める計画であった.しかし研究室に設備を設置する際に,各部屋の電力不足などが発覚し,水槽設置や研究機器の設置,運転などが速やかに行えない状況であった.そのため間接経費を用いて電気工事などを行った.そのため,平成30年度には,実験室の設備環境を整えることに多くの時間を必要とし,当初計画に掲げている分析の進展がやや遅れている状況である.しかし,研究代表者の既存データや研究協力者の予察データ等を用いて,サンゴ骨格の続成作用を踏まえた骨格微細構造解析と,マクロな形態解析を組み合わせた研究手法により,サンゴ骨格の形成様式の解明ついて考察を深めることができた.そのため,ここでは「(3)やや遅れている」の区分を選択した.本研究実績報告書の「現在までの進捗状況」でも述べた通り,当初の計画と比べて進捗がやや遅れている.今後は,実験室の設備環境をさらに拡充しつつ,併せて飼育実験を進め,分子生物学的手法(遺伝子解析)の分析や解析を順次進めていく必要がある.従って,申請書段階の平成31年度の計画にとらわれすぎることなく,実験室の現状に合わせて,可能な分析から順次行っていくという方針で研究を進める予定である.サンゴ骨格中に記録された成長線及び同位体・微量元素変動や,それらの周期性は古環境復元の重要な指標となっている.しかし,環境情報が如何に骨格中に保存されるのかといった,ナノミクロレベルでの骨格形成の詳細はいまだ明らかになっていない.本研究では,無藻性サンゴのバイオミネラリゼ-ションにおける有機ー無機プロセスを統合した骨格構造解析法を確立し,1日周期(概日)の生体リズム,時計・石灰化遺伝子の発現,1日1年に形成される骨格中の“周期構造"の解析を進める.学際的な研究を進めることで,ミクロ-マクロ形態と短期-長期時間軸を含めたサンゴの骨格形成様式の時間・構造・環境情報の相互関連性の解明を試みる.本研究の初年度は,南西諸島を中心とした水深100400mの生息場の調査やサンプリング(ドレッジ,採泥調査)を行うため,産総研,広島大学,三重大学の航海調査に参加し,数多くの無藻性イシサンゴの生体および骨格標本を採集した.採集した生体サンゴは一部をDNA,RNA採収用に固定し,残りは水槽において継続して飼育している.骨格分析に関してはオーストラリアのタスマニア海山周辺の水深1700mの深海サンゴ礁に生息する深海性イシサンゴを用い,サンゴの骨格形成様式,特に成長形態の変異の研究を進めた.

これまで当該サンゴは単体として扱われてきたが,そのためひとつの個体から出芽が起こっている場合は一斉出芽などの不規則な出芽が起こった「偽群体」とされた.しかし,同一地点から得られた450個体以上の標本観察を行った結果,少なくても76%は骨格に出芽痕が残されており,2-4世代の群体形成がなされている.実際に出芽部位の検証を行うと特定の原隔壁と呼ばれる12か所からの顕著な出芽が認められた.このような出芽部位の限定は科の異なるキサンゴ科やビワガライシ科の複数のサンゴ種においても知られており,遺伝的な制約を示唆する.出芽部位の観察では適した部位で断面や薄片を作成し,実体顕微鏡,偏光顕微鏡,SEM, EDXなどを用いて詳細に観察した.その結果,骨格表面にはマンガンなどの鉱物が被覆し黒く骨格が変色している.しかし,初生個体(原隔壁)と親個体間の微細構造の関係を観察すると,粒状結晶と繊維状結晶の存在様式が同じであり,両間に他の物質による明瞭な境界がないことが認められた.これらの結果は,当該サンゴがは二次的に幼生が付着した偽群体ではなく,環境に応じて群体を形成する高い形態学的可塑性を有し, corallum型すなわち,単体または群体が深海イシサンゴ類において頑丈な分類形質ではない可能性を示唆している.当初の計画では,平成30年度には各種分析や解析に必要な実験室の設備環境を拡充させ,その後に飼育実験及び時間生物学的方法(生体リズム解析)・古生物学的方法(マーカー添加)を進める計画であった.しかし研究室に設備を設置する際に,各部屋の電力不足などが発覚し,水槽設置や研究機器の設置,運転などが速やかに行えない状況であった.そのため間接経費を用いて電気工事などを行った.そのため,平成30年度には,実験室の設備環境を整えることに多くの時間を必要とし,当初計画に掲げている分析の進展がやや遅れている状況である.しかし,研究代表者の既存データや研究協力者の予察データ等を用いて,サンゴ骨格の続成作用を踏まえた骨格微細構造解析と,マクロな形態解析を組み合わせた研究手法により,サンゴ骨格の形成様式の解明ついて考察を深めることができた.そのため,ここでは「(3)やや遅れている」の区分を選択した.本研究実績報告書の「現在までの進捗状況」でも述べた通り,当初の計画と比べて進捗がやや遅れている.今後は,実験室の設備環境をさらに拡充しつつ,併せて飼育実験を進め,分子生物学的手法(遺伝子解析)の分析や解析を順次進めていく必要がある.従って,申請書段階の平成31年度の計画にとらわれすぎることなく,実験室の現状に合わせて,可能な分析から順次行っていくという方針で研究を進める予定である.
早期染色体凝縮システムとリン酸化プロテオミクスを用いた染色体凝縮機構の解明

本研究では、分裂期にクロマチンが凝縮するメカニズムを明らかにするために、クロマチン凝縮時にリン酸化される蛋白質を質量分析により網羅的に同定した。その結果、これまでに報告がある分裂期にリン酸化される蛋白質に加えて、未知のリン酸化蛋白質も同定された。また、染色体構造との関連が大きい蛋白質は、クロマチン凝縮時にリン酸化を受ける傾向があり、分裂期にクロマチンが染色体へと凝縮するためにはリン酸化が大きく寄与している可能性が示唆された。本研究では、分裂期にクロマチンが凝縮して染色体が構築されるメカニズムを、タンパク質のリン酸化に注目して明らかにすることを目的としている。細胞周期の分裂期への移行が、CDK (cyclin-dependent kinase)とCyclinからなる複合体による蛋白質のリン酸化により制御されていることは広く知られているが、クロマチン凝縮とリン酸化の関係については未だ不明な点が多い。そこで、クロマチン凝縮に関わるタンパク質のリン酸化を同定するために、本研究では早期染色体凝縮(Premature chromosome condensation: PCC)システムを用いて間期細胞から染色体凝縮を誘導し、その際にリン酸化されるタンパク質を質量分析により網羅的に同定する。PCCは、ホスファターゼ阻害剤であるCalyculin Aを用いることで細胞周期のどの時期からでも染色体凝縮を誘導でき、PCCで検出されるリン酸化ペプチドと通常の分裂期でリン酸化されるリン酸化ペプチドを比較することにより、クロマチンの凝縮に関わるリン酸化を特定することが容易になる。当該年度では間期核からのPCCの条件を最適化するために、G1期およびG2期に細胞を同調する条件を決定した。ダブルチミジンブロックよりリリースしたHeLa細胞をフローサイトメトリーにより細胞周期を測定した結果、G1期への同調率は90%、G2/M期への同調率は65%であった。G2/M期への同調率が低いため、リン酸化ペプチドをM期細胞と比較する際にはG1期細胞からPCCを誘導したものを用いる。今後、HeLa細胞からクロマチン画分を調製し、抽出したタンパク質からHMMOC方によりリン酸化ペプチドを濃縮してLC-MSによる同定する。クロマチン凝縮に関わるリン酸化ペプチドのカタログ化することで、リン酸化による染色体凝縮のメカニズムの理解が進むと期待できる。クロマチン凝縮に関わるタンパク質のリン酸化を同定するために、本研究では早期染色体凝縮(Premature chromosome condensation: PCC)システムを用いて間期細胞から染色体凝縮を誘導し、その際にリン酸化されるタンパク質を質量分析により網羅的に同定した。HeLa細胞を用いてダブルチミジンブロックにより、細胞周期をG2期に同調した細胞とM期に同調した細胞を用意した。また、G2期に同調した細胞はCalyculin Aで処理することでPCCを誘導した細胞も用意した。これら3種類の細胞からクロマチン画分を調製し、蛋白質を抽出後、トリプシンによる酵素消化を行い、得られたペプチドからHAMMOC法によりリン酸化ペプチドを濃縮した。得られたリン酸化ペプチドはnano-LC-MS/MSを用いて半定量的な網羅的同定を行った。その結果、クロマチンが凝縮しているG2期でPCCを誘導した細胞とM期細胞で共通してリン酸化がクロマチンが脱凝縮している状態(G2期)よりも上昇する蛋白質として、ヒストンや染色体スキャフォールド蛋白質のように、染色体構造との関連が報告されている蛋白質が多く同定された。これらの蛋白質には既に分裂期にリン酸化されることが報告されているものも含まれていたが、未だ報告がないものも同定されており、今後クロマチン凝縮との関係を調べることは大変興味深い。また、クロマチン凝縮時にリン酸化の上昇を示す蛋白質の中には、これまでに染色体凝縮との関連が報告されてないものも同定されており、これらの蛋白質についての染色体凝縮における機能解析も今後進めていく予定である。分子細胞生物学当該年度では、(1)PCCシステム最適化のための細胞同調条件の検討、(2)リン酸化ペプチド濃縮方法の検討、(3)リン酸化ペプチドの同定を進めた。(1)については、ダブルチミジンブロックによりG1/S期に同調したHeLa細胞を用いて、リリースから1時間おきに細胞を回収し、フローサイトメトリーにより各周期の細胞の割合を求めた。その結果、リリースから6時間後にG2/M期の細胞の割合が65%、12時間後にG1期の細胞が90%の割合で回収できることがわかった。これらの同調を行った細胞をcalyculin Aで処理することにより、PCCを誘導できることも確認できた。(2)・(3)については、HAMMOC法を用いてLys-C/Trypsin消化後のペプチド断片からリン酸化ペプチドを濃縮し、LC-MSを用いて同定を行った結果、Calyculin A処理無の細胞からは1549個、有の細胞からは5337個のリン酸化ペプチドが同定された。

このことから、PCC誘導細胞からのリン酸化ペプチドの同定が可能であることを示せたとともに、染色体凝縮には多くのタンパク質のリン酸化が伴うことが示唆された。以上のように、当該年度で目的としていたPCC条件の確立と、リン酸化ペプチドの同定を達成できたことから、当該研究はおおむね順調に進展していると判断した。当該年度において、PCCを誘導した細胞からリン酸化ペプチドを同定することが可能であることを示せたが、同定されたリン酸化ペプチドの数が多く、クロマチンの凝縮に関わるリン酸化を特定することが困難である。そこで、今後はクロマチン結合タンパク質に焦点を当て、凝縮したクロマチンと脱凝縮しているクロマチンに結合しているリン酸化タンパク質を比較することでクロマチン凝縮に必要なリン酸化を特定する予定である。具体的には、細胞からクロマチン画分を調製し、PCC誘導の有無でのリン酸化ペプチドの変化をLC-MSにより解析する。この際、定量的な解析を行うため、SILAC等の定量的な質量分析法の導入も考慮する。また、分裂期染色体に結合しているリン酸化タンパク質とも比較することで、同定されたタンパク質のリン酸化がPCCに特異的なものではなく、通常の分裂期でのクロマチン凝縮にも必要であることを確認する。さらに、同定したリン酸化ペプチドに対する抗体を作製したり、リン酸化部位に変異を導入した蛍光タグタンパク質を作製したりすることで、クロマチン凝縮とリン酸化の時空間的関係を明らかにする。
太陽風起源の禁制Ｘ遷移の実験室における観測

太陽風に含まれる炭素や酸素の多価イオンを電子サイクロトロン共鳴型多価イオン源によって生成し,中性気体と衝突させ,電子捕獲(電荷交換)反応によって生成する多価イオンの準安定励起状態からの禁制線発光の観測を最終目標としてKingdon型イオントラップの開発を行った。短い発光寿命の共鳴線については,シリコンドリフト検出器を用いて発光断面積の絶対値を測定した。また,電子捕獲の全断面積の測定を行い,発光断面積との比較をすると,水素様イオンが一つの電子を捕獲して生成する一重項状態と三重項状態の生成比が統計重率である1:3よりも遙かに三重項に偏っていることが判明した。首都大では,多価イオンを生成するする電子サイクロトロン共鳴型多価イオン源のイオン引き出し電極を改良して,5kV程度の電位差でも効率よく引き出すことに成功した。また,気体標的との衝突実験槽を製作し,この中にイオン減速用レンズ系を設けることで,太陽風と同程度の速度にまで多価イオンを減速できるようになった。この装置に新たに購入した半導体検出器を設置し,電荷移行衝突後に多価イオンから放出される軟X線発光スペクトルを測定した。太陽風に含まれる7価の酸素原子イオン,5価の炭素原子イオンなどについて,水素分子およびヘリウム原子を標的として測定を行い,数百eV程度のエネルギー領域での発光を観測した。過去に測定例があった系については定性的に一致したが,検出器に余分なフィルターがない分,信頼性が遙かに高い結果が得られた。半導体検出器を越える分解能での測定を行うため,電通大(中村)は分散型の軟X線分光器の開発を開始した。微弱な発光を観測するためには集光用のミラーが必須であるが,仕様の決定と製作会社の探索が困難であった。最終的にはシミュレーションの結果に基づいて円筒型の集光用ミラーを採用することにし,これを用いた新しい設計に基づいて部品の設計と製作を行い,年度内に仮組立まで完了した。準安定状態の多価イオンを蓄積するイオントラップの開発は上智大(岡田)の担当である。イオン軌道シミュレーションの結果に基づいて,静電場のみでイオンの運動を制御するキングドン・トラップが本研究には最適であるとの結論に達した。トラップだけでなく真空槽やイオン導入レンズ系についても部品の設計・製作を行って,年度内に仮組立を完了して真空排気テストを行った。電気通信大学において研究分担者・中村信行が開発し,小型電子ビームイオントラップからの発光を用いて性能を確認した斜入射型分光器を首都大学東京に移設し,多価イオン衝突チェンバーからの発光が観測できる位置に接続を行った。実際に,電子サイクロトロン共鳴型イオン源によって生成した多価イオンビームと希薄な標的気体との衝突に伴って発光する極端紫外領域(5-20 nm)におけるスペクトルの観測に成功した。その成果の一部については2013年11月の原子衝突学会年会において報告を行っている。もう一人の研究分担者・岡田邦宏が上智大学において開発したキングドン型イオントラップの性能評価を詳細に行い,その結果を日本物理学会秋季大会・年次大会,および原子衝突学会年会において報告している。性能評価が完了したため,装置本体を首都大学東京に移設し,ビームラインの最下流に接続した。首都大学東京では研究代表者である田沼肇が,斜入射型分光器とシリコンドリフト型半導体検出器によるマジック角からの同時測定を可能にする衝突分光観測装置を完成させ,電荷移行断面積の絶対値を測定するための装置とイオンビームを切り替えることで,軟X線領域における発光スペクトルの測定および発光断面積の絶対値測定を実施するとともに,一電子移行反応の断面積との比較を可能にした。まだ,予備的な結果であるが,水素様イオンの一電子捕獲によって生成するヘリウム様イオンからの光学的許容遷移の発光断面積は,一電子捕獲断面積の約4分の1程度であり,統計重率に従って一重項と三重項が1:3の比率で生成することが初めて示唆された。このような定量的な実験的観測はこれまでに例がなく,禁制遷移の直接的観測という最終的な目的以外にも,原子衝突物理学においてインパクトを残せる成果が出て来ていると言える。田沼(首都大)は酸素や炭素の裸の多価イオンを太陽風速度程度の低速イオンビームとして準備して,気体標的との衝突で発光する軟X線スペクトルを半導体検出器によって観測した。発光断面積の絶対値についても予備的なデータが出始めている。また,イオンビーム強度の変化から電荷移行断面積の絶対値を測定する装置を完成させ,幾つかの多価イオンと標的気体の組み合わせについて測定を行った。報告値のある系では測定結果がほぼ一致し,信頼性の高いデータを系統的に測定できる目途が立った。中村(電通大)は昨年度製作した平面結像型凹面回折格子分光器の試験を行った。

小型電子ビームイオントラップ装置に接続し,多価イオンからの530nm領域の発光を観測することで,分光器の分解能および効率の試験を行った。その結果,分解能は0.018nmと設計当初の性能が達成されていることを確認した。また,既存の分光器と信号強度を比較することにより効率を試験した結果,ミラーの集光効率も設計当初の性能が満たされていることが確認できた。今後,短波長領域(15nm)において同様の試験を行った後,首都大のビームラインに移設し測定を行う。岡田(上智大)は小型ECRイオン源と平成23年度に完成させたKingdonイオントラップを用いてアルゴン多価イオンのトラップ実験を行い,加速電圧4kVの実験においてAr2+,Ar4+のトラップ信号を確認することができた。真空度約2×10-7PaにおけるAr2+, Ar4+イオンのトラップ寿命は,それぞれ約40秒,約3秒であった。多価イオンのトラップ寿命は真空度に依存する。今後,水素分子に対して圧縮比の高い真空ポンプを用いることにより,1桁程度のトラップ寿命の向上が見込まれる。外部入射多価イオンのトラップ実験に成功したことにより,O6+多価イオンのトラップ及び禁制X遷移寿命測定への目処がついたと言える。上智大学において研究分担者・岡田邦宏が中心となって開発し,上智大学にある小型多価イオン源を用いて性能評価を終えたキングドン型イオントラップを首都大学東京に移設して,より強力な電子サイクロトロン共鳴型多価イオン源を備えたビームラインに接続した。異なる環境でのイオン蓄積性能の確認のために,上智大学でも用いた6価の酸素原子イオンについての蓄積実験を行い,移設による分解・再組立作業による影響はなく,イオントラップとしての装置性能に問題がないことを明確にした。一連のイオントラップ実験では,残留ガスとの電荷交換反応によって価数の低いイオンが生成することが判明したため,蓄積イオン量の減少から直ちに求められる反応速度定数と軌道シミュレーションによって求めたイオンの速度分布を用いて電荷交換断面積を求め,従来の報告値や簡単な理論による予測値と良く一致することを見出した。そして,これらの結果をまとめて論文として発表した。これまでに首都大学東京において窓無しのシリコンドリフト型X線検出器を用いて測定してきた短寿命の共鳴線の発光断面積と,追い返し法によって測定した移行電離(二電子捕獲の直後に一電子が多価イオンから放出されて結果的に価数が一つだけ低下する過程)を含む一電子捕獲断面積の関係を整理した。両者の差は発光寿命の長い禁制遷移および異重項間遷移の発光断面積に対応すると考えてきたが,慎重に吟味すると共鳴線強度が電子スピンについて統計重率を仮定した場合より著しく小さいことが判明した。このような傾向は水素原子を衝突標的にした最近の理論的な予想と合致するものではあるが,観測衛星によるX線スペクトルの定量的な解析に大きな影響を与えるため,さらに精度の高い測定が必要であることが判った。26年度が最終年度であるため、記入しない。原子分子物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。多価イオンビームの低速化と半導体検出器による予備実験は予定通りで,測定では予定以上に成果が上がった。分散型分光器の開発については,設計に時間を要したために予定していた予備実験にまで至らなかった。
重い電子系化合物の新奇超伝導状態の解明

本研究においては分子線エピタキシー法によりf電子からなる重い電子を2次元に閉じ込めることに成功した。そしてCeIn3/LaIn3超格子において量子臨界性の次元制御に初めて成功しただけでなくCeCoIn5/YbCoIn5超格子において2次元の重い電子を超伝導にすることにも成功した。2次元に閉じこめた重い電子の超伝導は極めて特異なものであることを発見した。f電子を持つCeなどの希土類元素やUなどのアクチノイド元素を含む金属間化合物では、f電子と伝導電子の近藤効果による混成のために狭いバンドが形成され、電子の有効質量が自由電子の100倍以上重くなったいわゆる「重い電子状態」が実現される。このような系で超伝導電子対が形成されると、強いクーロン斥力のため通常の超伝導とは異なる対称性を持った異方的な超伝導状態が実現する。実際、重い電子系化合物では、これまでに異常な超伝導相が発見されており、その超伝導状態は多種多様で想像していたものよりもはるかに興味あるものとなっている事が明らかになってきた。さらにその超伝導状態はいわゆる磁気的秩序状態(量子臨界点)近傍で生じることが多く、超伝導の舞台となるノーマル状態も従来のフェルミ液体とは大きく異なる振る舞いを示すこともわかってきている。本研究の目的は、上述した超伝導状態を解明するために、これまでに前例のない重い電子系の人工超格子を作製して新奇超伝導状態を創出すること、さらに従来の実験手法の分解能を上げるだけでなく新しい実験手法を開発し、様々な新奇超伝導状態やノーマル状態における異常な電気的、磁気的状態を解明することである。f電子を持つCeなどの希土類元素やUなどのアクチノイド元素を含む金属間化合物は、f電子と伝導電子の近藤効果による混成のために、狭いバンドが形成され、電子の有効質量が自由電子の100倍以上重くなったいわゆる「重い電子状態」が実現される。このような系で超伝導電子対が形成されると、強いクーロン斥力のため、通常の超伝導とは異なる対称性を持った異方的な超伝導状態が実現する。本年度は、まず分子線エピタキシャル成長法による重い電子系化合物の人工超格子の創成の目的で、エピタキシャル装置(MBE)の立ち上げを行った。その結果Ce系化合物CeIn3/LaIn3の人工超格子の作製に成功した。Ce系化合物の超格子作製だけでなくエピタキシャル成長自体が世界ではじめての例である。さらに極低温走査微小ホール素子を用いて、これまで測定が困難であった超伝導体の下部臨界磁場を精密に測定できる装置の開発を行った。この方法により新しく発見された超伝導体の下部臨界磁場の測定を行った。さらに重い電子系化合物URu2Si2は隠れた秩序下でエキゾチックな超伝導状態を示すが、我々は強磁場中で量子振動の測定を行い隠れた秩序の内部に新しい相転移があることを発見した。これは超伝導秩序を知る上で重要な情報を与えると考えられる。本年度はCeIn3/LaIn3の人工超格子を作製した。Laはf電子を持たないのに対しCeは持つため、この系は自然界には存在しない新しい重い電子系である。バルクのCeIn3は10Kで反強磁性に転移することが知られている。LaIn3を4層に固定しCeIn3層の厚みを変えていったところ10枚くらいの厚みからネール温度が下降し始め2枚のところで消失した。これは2次元化による反強磁性揺らぎの増大の効果である。さらにネール温度が下がるにつれ電子の有効質量も大きく増大することを発見した。これらの結果は人工的な次元制御による量子臨界点の制御に成功したと解釈できる。以上の成果はScience誌に発表した。さらに重い電子系超伝導体であるURu2Si2の隠れた秩序状態において強磁場をかけて輸送現象を測定し、隠れた秩序相には2種類あることを示した。さらに隠れた秩序下で起こる超伝導状態において、下部臨界磁場を新しく開発した方法により測定し下部臨界磁場が異常な温度依存性を示すことを発見した。これらの成果はPhysical Review Letter誌を含むいくつかの論文で公表した。重い電子系超伝導体CeCoIn5と、類似した結晶構造を持ち金属であるYbCoIn5の人工超格子を分子線エピタキシー法により作製した。YbCoIn5の厚みを5層に保ち、CeCoIn5の厚みを10層から1層まで変化させて、輸送特性を詳細に調べた。その結果CeCoIn5は一層の厚みを持つものでも超伝導を示すことを発見した。これは初めての2次元近藤格子における超伝導の実現である。さらに我々は超伝導状態の磁気-温度相図を人工超格子において調べたところ、原子層単位の厚みを持つCeCoIn5では超伝導に寄与する結合力が非常に強くなっていることを発見した。特に超伝導ギャップの大きさと超伝導転移温度の比が10を超え、従来型の超伝導体の3倍以上の強結合状態が生じていることを、明らかにした。

重い電子系化合物URu2Si2は、18Kにおいて比熱の大きな飛びを伴う2次相転移を示し、2Kにおいて超伝導転移を示す。この18Kにおける相転移以下の温度では、磁気秩序も構造相転移も示さず、低温相は[隠れた秩序」相とも呼ばれ、その招待は4半世紀の謎であった。我々は、磁気トルクを超高感度で測定する装置を開発し、トルクの面内磁場回転異方性の測定を行った。その結果、隠れた秩序相においては電子構造が結晶の4回対称性を破った2回対称性が生じていることを明らかにした。これにより、4半世紀の謎である「隠れた秩序」状態における対称性の破れを発見し、この謎を解く鍵、つまり隠れた秩序相は電子ネマティック相であることを示した。我々は同じ測定装置を持ちいて鉄系高温超伝導体においても電子ネマティック状態が存在することも示した。本年度、我々は重い電子系超伝導体CeCoIn5と、類似した結晶構造を持ち金属であるYbCoIn5の人工超格子を作製した。YbCoIn5の厚みを5層に保ち、CeCoIn5の厚みを10層から1層まで変化させて、輸送特性を詳細に調べた。その結果CeCoIn5は一層の厚みを持つものでも超伝導を示すことを発見した。これは初めての2次元近藤格子における超伝導の実現である。さらに我々は超伝導状態の磁気-温度相図を人工超格子において調べたところ、原子層単位の厚みを持つCeCoIn5では超伝導に寄与する結合力が非常に強くなっていることを発見した。特に超伝導ギャップの大きさと超伝導転移温度の比が10を超え、従来型の超伝導体の3倍以上の強結合状態が生じていることを明らかにした。f電子を持つCeなどの希土類元素を含む金属間化合物では、f電子と伝導電子の近藤効果による混成のために、狭いバンドが形成され、電子の有効質量が自由電子の100倍以上重くなったいわゆる「重い電子状態」が実現される。このような系で超伝導電子対が形成されると、強いクーロン斥力のため、通常の超伝導とは異なる対称性を持った異方的な超伝導状態が実現する。これまで重い電子系化合物では、これまでに異常な超伝導相が発見されており、その超伝導状態は多種多様で、想像していたものよりもはるかに興味あるものとなっている事が明らかになっている.さらにその超伝導状態はいわゆる磁気的秩序状態(量子臨界点)近傍で生じることが多く、そ超伝導の舞台となるノーマル状態も、従来のフェルミ液体とは大きく異なる振る舞いを示すこともわかってきている。
対話の加齢変化分析と高齢者支援システム開発による構成的会話研究

本研究は,高齢者と若年成人との対話場面において,若年成人が請け負う認知的負荷(若年者対話負荷)の存在とその構造を明らかにし,それを軽減することを目的とした対話支援システムを創出することを目的としている.同時に,その対話支援システムの導入による対話のあり方の変化から,人ー人間の対話がどのように行われているのかについての,構成論的な仮説モデルの構築に向けても研究を進めることを目的としている.2018年は,1)若年者対話負荷を明らかにするために実験室で実施した対象指示課題実験(8枚のタングラム図形並べ替えを6回反復する実験)における会話データについて,発話内容に基づく詳細な会話分析を深め,若年成人にとっての負担の要因を明らかにすること,ならびに2)対話支援システムを導入することによる対話支援評価のために,対話に関するどのような指標化が可能/有効かについての検討,を行った.1)からは,高齢者における注意制御機能低下,特に同時に2つ(以上)の課題を行う際の二重課題(あるいは課題切り替え)の課題達成低下が対話に及ぼす影響として,対話には言語産出/言語理解に加えて,対話マネジメントという認知的構成要素があること,高齢者の二重課題(課題切替機能)での機能低下はどのような組合せでの課題達成低下が若年成人にとっての対話負荷を高めているのかを明らかにする必要があることが示唆され,今後,若年成人同士の対話との比較を行いながら,さらに分析が必要であることが示された.2)については対話時点の視覚・身体情報(社会活動,チュータリング時の対話モニタリング),あるいは音声情報(トラブル発生の抽出)から「同期/非同期の対話事態において,対話の相手の状態を知るためのエンリッチされた環境情報からの指標化」の可能性について検討を行った.2018年度は3班(対話分析班,南部・須藤・原田:視覚身体的情報支援班,角;聴覚・蓄積型情報支援班,葛岡)に分かれての研究活動を進め,班間での情報共有・意見交換は随時二班間で行った.各班での研究活動は順調に行われており,また,聴覚・蓄積型情報支援班と対話分析班の一部メンバーは情報交流の上での研究活動が可能であったが,特に聴覚・蓄積型情報支援班と視覚身体情報支援班とが同席する場での情報交流の機会が少なく,2019年度にはその点を改善していきたいと考えている.2019年度は,上記3班(対話分析班:視覚運動的情報支援班;聴覚・蓄積型情報支援班)の情報共有と班間の議論を豊かにし,研究を進めていく予定である.まず,実支援システムを導入した実験事態での高齢者ー若年成人間の対話負荷状況について,検討をしていきたい.すなわち,現在すでに利用可能性があるOmniEyePendantなどの遠隔対話支援システムをベースとして,そこでの高齢者支援のための指標化を組み込む,あるいは,聴覚・蓄積型情報支援システムの技術要素も組み込みながら,対話支援プロトタイプを構築,高齢者ー若年成人,ならびに(統制条件としての)若年成人ペアでの対話活動との比較実験を計画・実施し,若年成人の対話負荷減少の可能性検討を進めていきたい.またその際に観察される対話変化について検討を進めていく.また2018年度に先行的に開始した「道具(モノ)を利用する方法の学習」における若年成人との対話が高齢者の学習をいかに支援しているかという研究とも統合的に検討を進め,高齢者にとって有益な対話状況を,いかに若年成人にとって負荷の低い,「楽しめる」ものにしていくかを実在する人工物の「利用学習場面」という具体的事例を対象として検討していきたいと考えている.本研究は,高齢者と若年成人との対話場面において,若年成人が請け負う認知的負荷(若年者対話負荷)の存在とその構造を明らかにし,それを軽減することを目的とした対話支援システムを創出することを目的としている.同時に,その対話支援システムの導入による対話のあり方の変化から,人ー人間の対話がどのように行われているのかについての,構成論的な仮説モデルの構築に向けても研究を進めることを目的としている.2018年は,1)若年者対話負荷を明らかにするために実験室で実施した対象指示課題実験(8枚のタングラム図形並べ替えを6回反復する実験)における会話データについて,発話内容に基づく詳細な会話分析を深め,若年成人にとっての負担の要因を明らかにすること,ならびに2)対話支援システムを導入することによる対話支援評価のために,対話に関するどのような指標化が可能/有効かについての検討,を行った.1)からは,高齢者における注意制御機能低下,特に同時に2つ(以上)の課題を行う際の二重課題(あるいは課題切り替え)の課題達成低下が対話に及ぼす影響として,対話には言語産出/言語理解に加えて,対話マネジメントという認知的構成要素があること,高齢者の二重課題(課題切替機能)での機能低下はどのような組合せでの課題達成低下が若年成人にとっての対話負荷を高めているのかを明らかにする必要があることが示唆され,今後,若年成人同士の対話との比較を行いながら,さらに分析が必要であることが示された.2)については対話時点の視覚・身体情報(社会活動,チュータリング時の対話モニタリング),あるいは音声情報(トラブル発生の抽出)から「同期/非同期の対話事態において,対話の相手の状態を知るためのエンリッチされた環境情報からの指標化」の可能性について検討を行った.2018年度は3班(対話分析班,南部・須藤・原田:視覚身体的情報支援班,角;聴覚・蓄積型情報支援班,葛岡)に分かれての研究活動を進め,班間での情報共有・意見交換は随時二班間で行った.各班での研究活動は順調に行われており,また,聴覚・蓄積型情報支援班と対話分析

班の一部メンバーは情報交流の上での研究活動が可能であったが,特に聴覚・蓄積型情報支援班と視覚身体情報支援班とが同席する場での情報交流の機会が少なく,2019年度にはその点を改善していきたいと考えている.2019年度は,上記3班(対話分析班:視覚運動的情報支援班;聴覚・蓄積型情報支援班)の情報共有と班間の議論を豊かにし,研究を進めていく予定である.まず,実支援システムを導入した実験事態での高齢者ー若年成人間の対話負荷状況について,検討をしていきたい.すなわち,現在すでに利用可能性があるOmniEyePendantなどの遠隔対話支援システムをベースとして,そこでの高齢者支援のための指標化を組み込む,あるいは,聴覚・蓄積型情報支援システムの技術要素も組み込みながら,対話支援プロトタイプを構築,高齢者ー若年成人,ならびに(統制条件としての)若年成人ペアでの対話活動との比較実験を計画・実施し,若年成人の対話負荷減少の可能性検討を進めていきたい.またその際に観察される対話変化について検討を進めていく.また2018年度に先行的に開始した「道具(モノ)を利用する方法の学習」における若年成人との対話が高齢者の学習をいかに支援しているかという研究とも統合的に検討を進め,高齢者にとって有益な対話状況を,いかに若年成人にとって負荷の低い,「楽しめる」ものにしていくかを実在する人工物の「利用学習場面」という具体的事例を対象として検討していきたいと考えている.2018年度は,新規の対話支援システムを作り始める前に,既存システムを用いた実験での対話/行動データの分析から始めることとなり,システム構築の経費を2019年度に繰り越したこと,会話分析については新規データ採集のために実験実施の予定があったが,まずは既存データで分析枠組を創ることの重要さが判明したため,既存データの再分析を実施し,2019年度に新規の対話支援システムを利用した対話実験に一本化して実施することとしたため.いずれも2019年度中に(新たな研究計画に基づき)実施予定である.
油性汚れの付着力と洗浄性

油汚れの繊維への付着仕事と実際の付着力との対応をしらべるために,モデル基質としてポリアミド,セルロース(いづれもパウダー)を用いモデル油汚れとしてステァリルアルコールを用いて吸着実験を行った.その結果,平衡吸着量はいづれの濃度(1.6, 3.2, 6.4%o.w.f)においても付着仕事の大きいポリアミドがセルロースより大きく,付着仕事とよく対応した.さらに吸着量は15, 30, 60分でほとんど変わらず,比較的短時間で繊維表面への吸着が平衡に達することがわかった.2.そこで1.の実験結果をふまえ,より低濃度(0.4, 0.8, 1.6%o.w.f)で温度(50, 60, 70°c)を変えて同様の実験を行った結果, 15分の間に吸着量のおよそ90%が吸着すること,平衡吸着量は, 50, 60, 70°Cの順に大きく,エタノール比率が小さいものほど吸着量は増大することなどがわかった.これらのデータをもとに,今後吸着熱の算出を行う予定である.3.次にステアリルアルコールのポリアミドパウダーからの脱離過程をしらべるために,モデル洗浄機(再汚染のおきない)を試作し, 25, 50°Cにおける水/エタノール混合液による洗浄を行い,各洗浄時間(115分)の脱落量,パウダー上に残留した量を定量した.その結果, 25°Cにおける洗浄では,洗浄液中のエタノールの割合が高い方がより高い脱落率を示すが,エタノール比率が50%を境に急激な変化がおきる. 50°Cにおける洗浄では, 25°Cにくらべ脱落率は急激に高くなることなどがわかった.速度論的解析を行うためには,今後洗浄液の流量を小さくする,水/エタノール比をより細かくするなど,実験条件を整えることによって,多くの知見が得られることが判明した.油汚れの繊維への付着仕事と実際の付着力との対応をしらべるために,モデル基質としてポリアミド,セルロース(いづれもパウダー)を用いモデル油汚れとしてステァリルアルコールを用いて吸着実験を行った.その結果,平衡吸着量はいづれの濃度(1.6, 3.2, 6.4%o.w.f)においても付着仕事の大きいポリアミドがセルロースより大きく,付着仕事とよく対応した.さらに吸着量は15, 30, 60分でほとんど変わらず,比較的短時間で繊維表面への吸着が平衡に達することがわかった.2.そこで1.の実験結果をふまえ,より低濃度(0.4, 0.8, 1.6%o.w.f)で温度(50, 60, 70°c)を変えて同様の実験を行った結果, 15分の間に吸着量のおよそ90%が吸着すること,平衡吸着量は, 50, 60, 70°Cの順に大きく,エタノール比率が小さいものほど吸着量は増大することなどがわかった.これらのデータをもとに,今後吸着熱の算出を行う予定である.3.次にステアリルアルコールのポリアミドパウダーからの脱離過程をしらべるために,モデル洗浄機(再汚染のおきない)を試作し, 25, 50°Cにおける水/エタノール混合液による洗浄を行い,各洗浄時間(115分)の脱落量,パウダー上に残留した量を定量した.その結果, 25°Cにおける洗浄では,洗浄液中のエタノールの割合が高い方がより高い脱落率を示すが,エタノール比率が50%を境に急激な変化がおきる. 50°Cにおける洗浄では, 25°Cにくらべ脱落率は急激に高くなることなどがわかった.速度論的解析を行うためには,今後洗浄液の流量を小さくする,水/エタノール比をより細かくするなど,実験条件を整えることによって,多くの知見が得られることが判明した.
結び目群間のメリディアンを保たない全射準同型に関する研究

本研究において、三つ葉結び目と呼ばれる結び目の結び目群へメリディアンを保たない全射準同型をもつ素な結び目を無限個構成することができた。さらにこれらの結び目はそれぞれ三つ葉結び目へメリディアンを保つ全射準同型は決して持たないことも証明することができる。同じ主張が八の字結び目と呼ばれる結び目に対しても成立する。3次元球面内の結び目の補空間の基本群を結び目群と呼ぶ。結び目群は結び目の不変量であり、素な結び目に対しては、結び目群が群として同型であることと結び目が同型であることは同値であることが知られている。よって、素な結び目を考える際に、その結び目群の構造を考察し、二つの結び目群が同型か否かを決定することは結び目を考察することや結び目が同型かを決定するすることにつながる。しかしながら結び目群が同型であるかを決定することは一般に難しい。よって、結び目群の間に全射準同型が存在するかを考察する意義が生ずる。本研究では全射準同型の特にメリディアンの像に着目し、メリディアンを保たない全射準同型を考察した。本研究によって、メリディアンを保たない準同型の具体的な構成を考察し、実際にいくつかの例を構成した。特に八の字結び目と呼ばれる結び目に対して、メリディアンを保たない全射準同型は存在するが、メリディアンを保つ全射準同型は存在しないような結び目を構成することができた。特にメリディアンを保つ全射準同型が存在しないことを示すためには、計算機よる膨大な計算を行い、ねじれAlexander多項式を計算することにより証明を行った。すなわち、ある八の字結び目の結び目群のある表現によるねじれAlexander多項式は、その結び目の同じターゲットをもつどんな表現によるねじれAlexander多項式でも、分子が割り切れないか分母が同じにならないことを証明することができた。結び目群は結び目の不変量であるが、一般に群が同型であるかを決定することは難しい問題である。そのため結び目群の構造を研究することに意義があり、特に本研究では、結び目群の間に全射準同型が存在するかという問題を考察した。さらに、単に代数的に結び目群の間に全射準同型が存在するかだけでなく、結び目群のメリディアンの像に着目をした。メリディアンは結び目群の正規生成元である。すなわち、結び目群の任意の元はメリディアンもしくはその逆元の共役の積で表すことができる。さらに上記の条件を満たす元、すなわちその元もしくはその逆元の共役の積で結び目群の任意の元を表すことができるような元を擬メリディアンと呼ぶ。本研究課題の初年度は5_1と呼ばれる結び目の擬メリディアンを見つけた。これは5_1が2橋結び目と呼ばれる結び目であることを使い、結び目群の表示を擬メリディアンを構成するのに都合の良い表示に書き換えることができたからである。同様の方法で2橋結び目でありかつトーラス結び目である結び目は多くの擬メリディアンを構成できることが予想される。その元を使い、メリディアンを5_1のメリディアンへうつす全射準同型が存在する結び目の発見に挑戦をした。しかし上記の条件を満たすような結び目は100交点以下では構成することができなかった。これは100交点以下では存在しないことを示したわけではない。結び目群は結び目の不変量である。すなわち、同じ結び目に対しては、その表示などによらず、結び目群は同型な群になる。この性質を用いて、たとえば結び目群が同型でなければ、結び目が異なることが決定できる。このため、結び目群が同型かなど、その群の構造を考察することは意義のあることであるが、一般に群の構造を調べることは難しく、たとえば与えられた群が同型であるかを決定することは非常に難しい。そのため、特に本研究では、結び目群の間に全射準同型が存在するかという問題を考察した。これにより、二つの群の関係を調べることができ、結び目の関係を考察することができる。本研究において、三つ葉結び目と呼ばれる結び目と八の字結び目と呼ばれる結び目の結び目群へ、メリディアンを保たない全射準同型をもつ結び目を無限個構成することができた。しかもこれらの例においてはメリディアンを保つ全射準同型は決して構成することができないことも証明した。また、これらの結び目は互いに異なる結び目であり、すべて素な結び目であることも証明することができている。位相幾何学八の字結び目へメリディアンを保たない全射準同型が存在し、メリディアンを保つ全射準同型が存在しないような結び目を構成することができ、そのことを証明できた。

全ての結び目に対して擬メリディアンの特徴づけを行うことはできなかったが、いくつかのタイプの結び目に対しては擬メリディアンの構成方法を見つけることができた。また、当該年度に予定していたことよりも早く、5_2に対してはメリディアンを擬メリディアンにうつす全射準同型の考察を行えた。現状では、メリディアンを保たない全射準同型が存在し、メリディアンを保つ全射準同型が存在しないような結び目を構成できるのは、三つ葉結び目からか、八の字結び目のみだが、そのような結び目のクラスを拡大する。引き続き、結び目の擬メリディアンの特徴づけを行う。並行してメリディアンを保たない全射準同型の構成方法を考察する。現在本研究代表者が使っている構成方法は、試行錯誤の上で構成するという方法で、さらに交点数が多くなってしまう。そこであまり交点数が多くならない構成方法を考察する。旅費の精算において残額が生じたため翌年度にこの残額と合わせて研究集会や研究打ち合わせのための旅費として使用する予定次年度はメリディアンを保たない全射準同型を探索するため、ハイスペックな計算機を導入し、数多くの写像を調べる。また、浦項工科大学のJae Choon Cha氏は結び群間の全射準同型に関して研究を行っているので、訪問して研究打ち合わせを行う。
カンキツ類の栄養・生殖両生長の調節に果たす根系の役割の解明

カンキツの生長に果たす根系の役割を3年間にわたって研究してきた。本年度はこれまでの研究成果をもとに実践的応用の可能性を探りながら実験を展開した。すなわち香川大学片岡郁雄と近畿大学井上宏は露地栽培とハウス栽培のウンシュウミカンの地上部及び地下部の生長を比較するとともに、ファイトトロン内で栄養生長及び生殖生長の温度条件を検討した。宮崎大学山下研介はカイネチンが根の生長ならびに翌春の花蕾の着生に及ぼす影響を調査した。高知大学長谷川耕二郎は土佐文旦における根の炭水化物の蓄積時期と翌春の花蕾の着生や新梢生長との関係を調べた。静岡大学高木敏彦は水ストレスが果実の糖度代謝に及ぼす影響を究明した。愛媛大学門屋一臣・石井孝昭は急傾斜地カンキツ園の生産力の向上には土壌の流亡防止とともに土壌の物理性の改善が必要であり、草生栽培の重要性に改めて着目した。また、VA菌根菌が感染している樹は土壌乾燥に対して強い抵抗性を示すことや、バヒアグラスの根にはVA菌根菌がよく感染することに着目し、VA菌根菌の生長を促す物質がバヒアグラスの根や数種の植物根に存在していることを究明した。すなわち、(1)VA菌根菌の禁止の生長促進にアルギン酸オリゴ糖やポリアミン類に属するプトレッシンやカダベリンが極めて有効であること、(2)プロパモカルブ塩酸塩はVA菌根菌の菌糸の生長を阻害するが菌根形成には効果的であること、(3)数種の植物根に限らずミカンジュースかすのメタノール抽出物中にも菌糸の生長を促す物質が含まれていることなどを明らかにした。今後はこれらの研究成果をもとに、VA菌根菌の人工培養への道を探索するとともに、果樹、特にカンキつ樹と共生関係にあるVA菌根菌由来の代謝物質を探求し、VA菌根菌と植物との共生メカニズムをさらに追及していくための基礎資料が得られたものと判断する。平成9年度の研究成果は次のとおりである。1果汁中の糖度を高めるためには、樹に水ストレスを与えることが必要である。水ストレスの程度が強いほど糖度が高くなる。しかしながら、水ストレスが強すぎると樹勢が弱り、翌年以降の収量低下を招く。このとき、VA菌根菌が共産していると、葉の光合成速度もあまり低下せず、樹の水ストレス抵抗性が非常に高まることが確認できた。2よくVA菌根菌が感染している雑草の根の近くに果樹の根が伸びてくると、その果樹の根にもよく感染することが確認できた。春草では、スイバ、カモジグサ、ハコベ、クサフジ、ウマゴヤシ、ホトケノザなどの根に感染率が高いのに対し、スズメノカタピラ、ヨモギ、ヤブカラシ、ヒルガオなどは感染率が低い。夏草ではギョウギシバ、カズノコグサ、メヒシバ、ツユクサ、カタバミなどが高く、エノコログサ、ノゲシ、ムラサキカタバミ、ハマスゲ、スベリヒユ、スギナなどが低い。また、バヒアグラスには非常によくVA菌根菌が感染することが明らかになった。3バヒアグラスの根を材料としてメタノール抽出したのち、分画精製した化学物質のなかにはVA菌根菌の菌糸を生長させるものがある。さらに、みかんのジュースかすからの抽出物中にも生長を促進する物質が存在していることも分かってきた。そういった物質を添加することでこれまで困難とされてきたVA菌根菌の大量増殖への見通しが開けてきた。平成10年度の研究成果は次の通りである。

1カンキツ園に生息する草を4月上旬と7月上・中旬に採取し、それらの草の根におけるVA菌根(VAM)菌の感染状態を観察した。その結果、春草ではスイバ、カモジグサ、ハコベ、クサフジ、ホトケノザ及びウマゴヤシ、夏草ではヒメムカシヨモギ、イヌビユ、ギョウギシバ、カズノコグサ、ツユクサ、カタバミ及びメヒシバにおいて、70%以上の菌根感染率を示した。また、春草のハコベ、クサフジ、及びホトケノザにおいてはVAM菌胞子が根中に多数形成されていた。しかし、イヌタデ、ギシギシ及びスギナでは感染が認められなかった。2ナリルチン及びヘスペリジンを土壌に処理し、カラタチ根のVAM形成や樹体生長に及ぼす影響について調査したところ、これらの物質はVAM菌の生長を促すことが判明した。これらの物質はカンキツジュースかす中にも含有されており、ジュースかすから25%メタノールで溶出させた後、土壌かん(潅)注またはスプリンクラー散布によって利用することが期待できるようになった。3 VAM菌の人工増殖を目指して、培地組成の検討を行った。ユーパリチン、プトレッシン及びキビ根の25%メタノール溶出物を添加して菌糸形成やその後の生長を観察した。これら物質の添加区にあっては胞子を切除した菌糸から新しい菌糸が形成され、さらにその菌糸が伸長していることが確認された。これらの成果は人工培養によるVAM菌の増殖に向けて扉を開くものであり、平成11年度も継続して研究に当たりたいと考えている。カンキツの生長に果たす根系の役割を3年間にわたって研究してきた。本年度はこれまでの研究成果をもとに実践的応用の可能性を探りながら実験を展開した。すなわち香川大学片岡郁雄と近畿大学井上宏は露地栽培とハウス栽培のウンシュウミカンの地上部及び地下部の成長を比較するとともに、ファイトトロン内で栄養生長及び生殖生長の温度条件を検討した。宮崎大学山下研介はカイネチンが根の生長ならびに翌春の花蕾の着生に及ぼす影響を調査した。高知大学長谷川耕二郎は土佐文旦における根の炭水化物の蓄積時期と翌春の花蕾の着生や新梢生長との関係を調べた。静岡大学高木敏彦は水ストレスが果実の糖度代謝に及ぼす影響を究明した。愛媛大学門屋一臣・石井孝昭は急傾斜地カンキツ園の生産力の向上には土壌の流亡防止とともに土壌の物理性の改善が必要であり、草生栽培の重要性に改めて着目した。また、VA菌根菌が感染している樹は土壌乾燥に対して強い抵抗性を示すことや、バヒアグラスの根にはVA菌根菌がよく感染することに着目し、VA菌根菌の生長を促す物質がバヒアグラスの根や数種の植物根に存在していることを究明した。すなわち、(1)VA菌根菌の菌糸の生長促進にアルギン酸オリゴ糖やポリアミン類に属するプトレッシンやカダベリンが極めて有効であること、(2)プロパモカルブ塩酸塩はVA菌根菌の菌糸の生長を阻害するが菌根形成には効果的であること、(3)数種の植物根に限らずミカンジュースかすのメタノール抽出物中にも菌糸の成長を促す物資が含まれていることなどを明らかにした。今後はこれらの研究成果をもとに、VA菌根菌の人工培養への道を探索するとともに、果樹、特にカンキツ樹と共生関係にあるVA菌根菌由来の代謝物資を探求し、VA菌根菌と植物との共生メカニズムをさらに追求していくための基礎資料が得られたものと判断する。
肝細胞がん化に関するC型肝炎ウイルスの複製機構の解析

C型肝炎ウイルス(HCV)感染後に起こる肝がんの発症を抑止する方策を見い出すためにはHCVの複製機構を解析できるHCVの増殖系の開発が必要であることから、本年度はヒト肝細胞などへのHCV遺伝子導入によるHCVの複製機構の解析における第一歩としてHCVキャリヤ-である献血者の血清由来のcDNAライブラリーを用いたHCV全ゲノムの再クローニングとHCVに感受性を示すヒト細胞株の同定作業を行った。まず、2例の献血者血清(100-200ml)からRNAを調整しそれぞれについてλgt10のcDNAライブラリーを構築後、HCV遺伝子の各領域をプローブとしてスクリーニングし、できるだけ長いcDNAをクローニングした。得られたcDNAの平均鎖長は1kb弱であった。一例についてはほぼ全領域をカバーするcDNAクローンが得られたが、二例目については一部の領域のcDNAクローンが得られておらず現在さらにクローニングを続行している。今後、得られたcDNAクローンを制限酵素やPCR法で繋ぎ合わせて一人のHCVキャリアー由来の完全長HCVcDNAを構築する予定である。次に、HCV遺伝子全体を細胞内に導入する際に必要なHCVの複製が可能な細胞を選定することを目的として種々のヒト培養細胞のHCV感染に対する感受性を調べた。その結果、ほとんどの細胞はHCV感染に対して非感受性と考えられたが、成人T細胞白血病ウイルス感染細胞であるMT-2細胞はHCV陽性の血清添加後すくなくとも15日間細胞内にHCVが保持されていることを見い出した。また、HCVの細胞内複製を示唆するHCVのマイナス鎖RNAも検出された。本研究によりHCVの細胞内増殖系の開発に必要なHCV遺伝子の全長をカバーするcDNAとHCV感染に対して高感受性を示し、細胞内複製が示唆されるヒト細胞(MT-2細胞)を選定することができた。これらの成果は今後に予定されているHCVの複製機構の解析に有用であると考えられる。