hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
語用論的能力の発達

英語で相手に何か質問する場合でも、直接的な疑問文から、I wonder型の間接的な問いかけまで様あるが、一般的にこのような語用論的知識は、英語学習者にとって獲得が困難であるといわれている。当該研究機期間において、第2言語(英語)における語用論上の表現能力がどのように発達するかに焦点を当て、研究を進めた。本研究では、3つの異なる英語学習者において、挨拶・要求・お詫び等の発話行為の獲得と学習経験の関連を調査した。まず1つの群は、アメリカ国内の私立高等学校で英語学習を1年間している10人の日本人学習者で構成された。残りの2群は日本国内の大学に通う大学生を対象とした。一つの群は実験群であり、日本で英語を学習する22人の大学1年生である。このグループには、教科書で学習する以外に、毎授業時に約20分程度の当該の発話行為に関する明示的教授を行った。最後の群は統制群であり、日本で英語を学習する大学1年生で、当該の発話行為に関する授業を受けていない24人の学生からなる。これらの3群に対して、事前・事後テストとして、自由談話完成課題(Free Discourse Completion Test: FDCT)を課した。調査の結果、海外で学習する経験を持つ日本人英語学習者は、挨拶・要求・お詫び等の発話行為の獲得に関して、英語母語話者に近い表現能力を見せた。また、明示的教授を行った群も英語母語話者に近い発話が見られ、明示的教授の効果も明らかになった。2006年6月、研究のデータを収集するため、アメリカ合衆国カリフォルニア州サンタクルーズの留学プログラムを訪れた。この期間中、留学プログラムの教師に会い、プログラムのカリキュラムなどの理解に努めた。実験対象となる学生にも会い、研究概要と研究目的を説明した後、学生の個人データを収集し、語用能力を測定するテストを実施した。これらのデータに加え、学習期間を通じての英語習熟度推移を把握するために、TOEFL得点も資料として得ることができた。日本へ帰国後、すべてのデータはコンピュータに入力され、第2回テスト(2007年2月実施)と比較できるように保存された。同様のテストは日本語版も作成された。日本語版は、山形大学に入学した1年生を対象に、必修英語クラスで実施される予定である。山形大学1年生から収集されるデータと、アメリカの留学プログラムで収集されたデータを比較し、この2群に顕著な差があるかを検証する。また、これら非英語母語話者からのデータとの比較のために、英語母語話者の学生からもデータを収集する予定だが、まだ許可が下りていないため、実現できるかは今のところ不明である。最終的に、3群のデータを比較し、語用能力の発達を観察したいと考えている。最初の語用論能力測定テストは、特定の語用側面を産出するものであったので、2007年度には、学習者が語用論的に適切な反応を理解することができるかを測定するもう一つのテストを作成し、実施する予定である。2007年2月には、サンタクルーズの留学プログラムを訪れ、1年の学習を終えた学生に対してテストを行い、6月に収集したデータと比較した。この比較により、1年の学習での語用論能力の発達を知ることができる。2007年4月に渡米し、ワシントン州シアトルで開催されたTESOL Conferenceの語用論ワークショップ(Pragmatic Workshop)にて挨拶・要求・詫び等の言語活動における第2言語(英語)の語用論上の表現能力の発達に関して他の研究者と意見交換を行うと共に最新の研究動向を調査した。終了後、カリフォルニア州に赴き、1年間の留学プログラムで渡米して間もない日本人学生を対象にして新たなデータ収集を行った。研究概要と研究目的を説明した後、学生の個人データを収集し、語用能力を測定するテストを実施した。

国内では、自身が所属する大学・学部において担当している英藷コミュニケーションの授業を利用し、1年次生を対象として、同一のプラグマティック能力に関する事前調査と事後調査を開始した。調査には2クラスを利用した。一方のクラスを対照標準クラスと設定し、当該授業におけるプラグマティック面の指導は教科書で取り上げられている項目にとどめた。他方のクラスでは、教科書で取り上げられている項目に加えて、毎授業時に約20分を費やしてプラグマティック面の特別指導を行った。今後、この調査から得られたデータに基づいて、第2言語のプラグマティック能力が教育によって開発できるか否かという、第2言語習得研究で議論の的となっている問題に対して、実証的な見解を提示する。例えば、相手に質問する場合でも、直接的な疑問文からI wonder型の間接的な問いかけまで様々あるが、英語圏へ留学している学生の発話には、相手の身分や状況にあわせた表現の選択が見られる。こういった研究成果の一端を、2007年10月開催の第5回山形大学言語学フォーラムにおいて報告した。
個人のライフスタイルに見合う自重負荷エクササイズプログラムの確立

本研究は、個人のライフスタイルに見合う筋のトレーニング手段として自重負荷エクササイズに着目し、1)自重負荷エクササイズの筋活動水準、および2)自重負荷スクワットによるトレーニングの効果について検討した。その結果、1)本研究において分析対象とした自重負荷エクササイズは、いずれも主働筋の筋活動水準が日常生活活動中のそれを上回るものであり、筋力の維持・増加に有効な手段になりうること、および2)下肢に対する自重負荷エクササイズの筋活動水準は、体重当たりの筋力と指数関数的な関係にあり、自重負荷エクササイズによるトレーニングの効果は、実施者の体重当たりの筋力の影響を受ける可能性があることが示唆された。個人のライフスタイルに見合う自重負荷エクササイズプログラムの確立を目指し、平成23年度は、若年男性を対象に、日常生活中の長時間筋電図および身体活動量の計測、ならびに椅子の坐り立ち、階段歩行、歩行、多方向への体重移動、腕立て伏せ、上体起こし、上体そらし、脚挙上等の動作並びに自重負荷トレーニングとして一般に普及している各動作実施中の筋電図を計測し、それらの分析結果に基づき、筋のトレーニングとして、オーバーロード(過負荷)の条件を満たしうる自重負荷動作の実施条件の明確化を目的とした。筋電図は、腹直筋、外腹斜筋、内腹斜筋、脊柱起立筋、中殿筋、大腿直筋、内側広筋、外側広筋、大腿二頭筋の10筋より導出した。各筋の放電量は、それぞれの筋が主働筋となる動作での最大随意収縮中の筋放電量によって正規化(%EMGmax)し、動作中の筋活動水準の指標とした。なお本研究では、%EMGmaxが60%を越える動作について、筋のトレーニングとしてのオーバーロードを満たす動作と判断した。その結果、若年男性の場合に、上体起こしでは腹部の筋に対しオーバーロードを満たすまでには至らず、上体と脚を同時に上げ下げする動作によって、腹部の筋の活動水準は60%EMGmax以上になることが明らかになった。一方、上体そらし動作では脊柱起立筋に60%EMGmax前後の値が観察され、背筋群のトレーニング動作としての有効性が伺えた。また、下肢筋群が主働筋となる動作として、スクワット(膝関節の屈曲伸展)動作がオーバーロードを満たすと考えられたが、中殿筋、大腿直筋、内側広筋、外側広筋、大腿二頭筋のいずれの筋においても平均で40%EMGmax以下であった。同様に、階段昇降動作においても、それらの筋の活動水準はオーバーロードを満たすものではなかった。それに対し、ワンレッグスクワット(片脚での膝屈伸動作)では中殿筋および大腿各筋群に60%EMGmax以上の活動がみられ、その活動水準は他のいずれの体重移動動作よりも高く、若年男性であっても下肢筋群のトレーニング動作となりうることが確認された。本年度は、1)運動処方として推奨されている歩行運動における下肢筋群の活動水準、2)歩行速度と下肢筋群の活動水準との関係、および3)スクワット動作における乳酸性作業域値について検討した。課題1)においては、歩行による運動処方条件として推奨されている歩行速度を基準に3種類の歩行速度(3 km/h, 4 km/h, 5 km/h)を設定し、各速度条件において30分間の歩行を実施した際の下肢筋群の筋活動水準を定量した。その結果、各条件での筋活動水準(%EMGmax)は、膝関節伸展筋群の場合に5.211.7%であり、足関節底屈筋群では26.136.6%であった。これらの結果と日常生活動作中の各筋群の活動水準から、運動処方として推奨される歩行運動の内容では、たとえ時間を延長しても、下肢筋群、特に大腿四頭筋群に対しては筋機能を改善しうる強度とはならないことが示唆された。課題2)では、課題1)の結果を受けて、歩行速度を上げることにより、下肢筋群の筋量・筋力を改善することが可能であるかどうかを検討するために、歩行速度と下肢筋群の活動水準との関係を検討した。その結果、膝関節伸展筋群の活動水準は、最大歩行速度時においても、筋力の増加に必要と考えられる40%MVC以上のものとはならなかったが、下腿筋群の活動水準は、最大歩行速度の57%に相当する速度において40%MVCに匹敵する活動水準が得られ、その運動時の主観的強度として、“楽である"と“ややきつい"の間である“12"という値が求められた。課題3)では、スクワット動作における乳酸性作業域値(LT)の発現する運動強度および自重負荷スクワットでの回数について検討した。その結果、外的負荷を用いたスクワットにおいては最大挙上重量の約25%に相当する重量での動作において、自重負荷スクワットでは40-60回(3秒に1回)の反復時において、それぞれLTが発現することが明らかとなった。

本年度は、1)日常生活動作および自重負荷エクササイズの筋活動水準の明確化(課題1)、および2)中年者ならびに後期高齢者に対する自重負荷エクササイズによるトレーニングの効果(課題2)を検証した。まず課題1では、特に下肢筋群の筋量・筋力の維持・増進に有効な日常生活動作および自重負荷エクササイズについて検証した。その結果、1運動処方として代表的なエクササイズであるウオーキングは、下腿三頭筋の筋活動水準を高いものにするが、大腿四頭筋に対しては、歩行速度および歩行時間に関係なく筋量・筋力の維持・増進を満たしうる筋活動水準を引き起こし得ないこと、2大腿四頭筋に対し、筋量・筋力の維持・増進に有効と考えられる負荷刺激を与えうる自重負荷動作は、その場での膝屈伸・屈曲動作(スクワット動作)であり、それによる負荷刺激の大きさは、ライフスタイルに関係なく個人の体重当たりの膝伸展力に依存し、体重当たりの膝伸展力が1.41.5 Nm/kg以下の人では、自重負荷スクワットによって、大腿四頭筋の筋量・筋力を維持・増進するうえで必要な筋活動水準を得ることができる可能性が示唆された。また、課題1では、体幹部筋群に対するエクササイズについても検討した。その結果、運動処方およびスポーツトレーニングのいずれを問わず、広く採用されている上体起こし(腹筋運動)や上体そらし(背筋運動)に比較して、腹部および下背部の筋群の同時収縮(ブレーシング)は、脊椎の安定に貢献する腹部深部筋に高い筋活動を引き起こしうることが明らかになった。課題2では、自重負荷スクワット動作によるトレーニングを、運動習慣を持たない中年齢者および後期高齢者に処方し、その効果を検証した。その結果、中年齢者および後期高齢者のいずれにおいても、膝関節伸展力に有意な改善が得られ、自重負荷スクワットエクササイズの有効性が示唆された。本年度は、1)日常生活中の筋活動水準および筋活動量と身体活動量との関係、2)自重負荷エクササイズの実施要件が、実施中の筋活動水準および筋活動時間に及ぼす影響、および3)筋量および筋力のトレーニングとしてのオーバーロードの条件を満たす自重負荷エクササイズの実施条件を明確にすることを目的とした。そのなかで、1)については、データの処理方法に課題を残し、また全体として予定の被検者数を確保することができなかったが、2)および3)については目的を達成できたと判断できる結果を得た。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、1)日常生活動作および自重負荷エクササイズの筋活動水準について検討したことに加え、2)1)の結果に基づき効果的なトレーニング動作を特定し、それを中年者ならびに後期高齢者に適用することで、その効果の実態を検証することができた。その過程において、1)一般人の運動処方として広く採用されているウオーキングについて、歩行速度および歩行時間との関係から検討し、ウオーキングは下腿三頭筋の筋量・筋機能を維持・増進するうえで有効であるが、四肢筋群のなかで最も不活動や加齢の影響を受けやすい筋群の一つである大腿四頭筋に対しては、歩行速度・歩行時間に関係なく、筋量・筋機能を維持・増進するうえで必要な筋活動水準を引き起こし得ないこと、2)大腿四頭筋に高い筋活動水準をもたらすためにはスクワット動作が有効であり、その程度は、個人の運動習慣や生活習慣ではなく、体重当たりの筋力に依存する可能性があることを明らかにした。
動脈硬化の発生・進展におけるC反応性蛋白の役割-遺伝子改変ウサギを用いた研究

より高発現なfounderの作製前年度ですでにC反応性蛋白(CRP)を発現するトランスジェニックウサギの開発に成功したが、さらにヒト病態に即した高発現の系統作出のため、新たな戦略によるconstructの開発を行なった。insulator配列と呼ばれる特殊な配列を、これまでのconstructの両端に挿入することにより、組み込まれた染色体の位置による影響を受けずに安定した高発現が実現可能となる。この新たなconstructを用いて、392個の受精卵にマイクロインジェクションを行い、36羽の子ウサギが誕生、うち5羽(3羽は死産)にCRP遺伝子の導入が確認された。遺伝子が導入されかつ生存していた子ウサギの離乳後、耳組織の一部の採取と採血を行い、耳組織からgenomic DNAを抽出してサザンブロッティングを行い、また、血漿を用いてELISAを行なった。その結果、2羽のウサギのgenomic DNAにヒトCRPが組み込まれていることを確認し、また、ELISAの結果、2羽のウサギの血中にそれぞれ50mg/L,8mg/LのヒトCRP蛋白が存在していることが明らかになった。これらのウサギを繁殖し、次年度の研究の円滑な遂行を目指している。CRP研究の成果が世界にプレスリリースより高発現なfounderの作製前年度ですでにC反応性蛋白(CRP)を発現するトランスジェニックウサギの開発に成功したが、さらにヒト病態に即した高発現の系統作出のため、新たな戦略によるconstructの開発を行なった。CRP研究の成果が世界にプレスリリース
ジグリングによる歯根吸収発現機序の解明とGCFを用いた歯根吸収予測法の探索

矯正歯科治療に伴う偶発症として挙げられてる歯根吸収には、ジグリングフォース(歯に加わる力の方向が定まらず、頻繁に変化する矯正力)がその一要因と考えられているが、未だ明確に実証はされていない。そこで、本研究では、ジグリングフォースが歯根および歯周組織に及ぼす影響について動物実験を用いて検討した。ジグリングフォースの負荷により歯根吸収量が増加することが明らかとなった。さらに歯根膜腔内に発現する歯根吸収因子が増加し、歯根吸収の発現と進行にジグリングフォースは多大な影響を与えることが強く示唆された。矯正歯科治療に伴う歯根吸収は最も懸念される偶発症の一つである。その要因の一つとしてジグリング状態(矯正治療中に歯に加わる力の方向が定まらず、頻繁に変化する矯正力)が重篤な歯根吸収を引き起こすと推察されているが、これらの病態を組織学的あるいは分子生物学的に検討した研究は皆無である。ジグリングフォースと歯根吸収との関連性を検討することにより、その発現機序を解明すること、またその予測法を探索することを目的として、この研究を進めた結果を下記に示す。ラットに考案した装置を装着し、ジグリング状態を再現することでジグリングによる歯根吸収モデルを確立することに成功した。そのモデルを基に歯根吸収を生じにくいとされる至適矯正力と、歯根吸収を生じやすいとされる過度な矯正力でジグリングフォースを負荷した際の歯根への影響についてそれぞれ組織学的な検討を行い、歯根吸収窩面積等の比較を行った。また、矯正力負荷期間の違いが歯根に与える影響を検討するための組織学的解析も遂行することができた。現在、ジグリングフォースが歯根へ与える影響を三次元的に解析するため、マイクロCT撮影を行いながら歯根、歯周組織への影響を検討しているところである。したがって平成25年度に行う予定としていた研究内容はほぼ遂行されており、本年度の研究成果は歯根吸収とジグリングフォースの関連性を解明するうえで非常に有意義な結果を得ることができたと言える。矯正歯科治療に伴う重篤な歯根吸収は、偶発症の中でも特に問題となる。その要因の一つとしてジグリングフォース(矯正歯科治療中に歯に加わる力の方向が定まらず、頻繁に変化する矯正力)が重篤な歯根吸収を引き起こすと推察されているものの、これらの病態を組織学的あるいは分子生物学的に検討した研究は皆無である。ジグリングフォースと歯根吸収の関連性を検討することにより、その発現機序を解明するとともに歯根吸収の発現を予測することを目的として、研究を進めた結果を下記に示す。ラット第一臼歯にジグリングフォースを負荷するジグリング群と、一方向へのみ矯正力を負荷する対照群の2群を設定し、マイクロCT撮影を行うことで、歯根、歯根周囲組織の変化についての三次元的な検討を行った。またジグリングフォース負荷期間の違いによる組織学的変化の検討を行うため、長期負荷群と短期負荷群の2群を設定し、三次的な解析を行うことで、歯根吸収窩体積の比較も行うことができた。その結果、ジグリングフォースを負荷することにより歯根吸収窩体積が増加することが明らかとなった。また、ジグリング群と対照群において、ラット上顎第一臼歯歯根と周囲組織の組織像の観察、ならびにTRAP染色下にて破歯細胞の分布を確認した結果、ジグリング群において破歯細胞の有意な増加が認められた。さらに、歯根吸収関連因子とされるRANKL、M-CSF、歯根吸収抑制因子であるOPGの発現と分布を確認するため免疫組織化学染色を行った結果、ジグリングフォースの負荷により歯根膜腔内の歯根吸収因子が増加した。以上の結果から、ジグリングフォースが歯根吸収の発現と進行の要因となっていることが示唆された。歯科矯正学現在、歯根吸収モデルラットの確立に成功し、至適矯正力でジグリングフォースを負荷した際の歯根への影響を組織学的に明らかにすることができた。また矯正力負荷期間の差が歯根に与える影響に関しても検討することができた。現在CTを用いた三次元的検討を行っているところであり、計画していた内容は概ね遂行されつつある。今後は、現在遂行しているCTを用いた三次元的解析を引き続き進めることと、予定している免疫組織学的検討と歯肉溝浸出液を用いた歯根吸収抑制因子の探索をすすめていくこととする。本研究目的を達成するうえで必要不可欠となる機器、消耗品を計上したが、当初購入を予定していたドラフトチャンバーは購入困難であったため、次年度使用額が発生した。次年度は染色等に使用する抗体等の消耗品の購入と外国語論文投稿に必要となる経費を計上する予定である。
鉄筋コンクリート建物の中間層崩壊に関する研究

1995年兵庫県南部地震では、RC系建物中間階のある層において柱がせん断破壊を起こしたあとついには軸力保持能力を喪失して軸方向に崩壊したものが数多く見られた(中間層崩壊)。このような崩壊の再発を防止する上で柱の軸力保持限界と、そこに至るまでの過程を知ることが重要である。そこで、両端固定形式のせん断破壊型RC柱を4体製作して加力実験を行った。パラメータは軸力比と載荷履歴とし、一定軸力を載荷した状態で、柱が軸力保持能力を喪失するまで水平載荷した。実験結果を以下に示す。1)せん断力がほぼゼロになったときに軸力保持限界に達する。2)軸力比が大きいほど、軸力保持限界時変形が小さい。軸力比0.18では水平変形約10%20%、鉛直変形約2%4.5%であったのに対して、軸力比0.27では水平変形約3%5%、鉛直変形約1%であった。3)載荷履歴は軸力保持限界時変形に影響を及ぼす。なお、軸力比0.18では載荷履歴の違いにより破壊モードが変化した。4)水平変形増分に対する鉛直変形増分の比は破壊の進行に伴い増加する。次に、旧基準により設計された既存建物を、耐震壁の増設で耐震補強することによって中間層崩壊の発生を防ぎ、被害を許容される範囲内にとどめる方法を検討した。10層と5層のRC建物を対象として、補強前と補強後に関する地震応答解析を行った。その際、実験結果を参考にして復元力モデルを作成し、せん断破壊型RC柱の耐力低下および軸力保持能力喪失を考慮した。入力地震動は、最大速度を50(cm/s)に基準化した。さらに、諸設計指針での大地震動に対する許容層間変形が1%程度であることから、そのために必要な壁補強量についても検討した。解析結果を以下に示す。1)ベースシア係数が0.5以上になるように補強を行えば、層間変形を1%以下に抑えられる。2)壁補強量のわずかな違いでも応答が大きく変わることがある。1995年兵庫県南部地震では,RC系建物中間階のある層において柱がせん断破壊を起こしたあとついには軸力保持限界に達して軸方向に崩壊したものが数多く見られた(中間層崩壊)。ここで,軸力保持限界とは,破壊の進展に伴いついには軸力保持能力を喪失して軸方向に崩壊する状態を指す。このような崩壊の再発を防止する上で,RC柱の軸力保持限界と,そこに至るまでの過程を知ることが重要であると考えられる。そこで,せん断破壊型RC柱を4体作製し,比較的低軸力下での水平加力実験を行い,軸力保持限界に達するまでの挙動について考察した。なお、試験体の形状寸法、配筋、コンクリート強度は同一とし,軸力比と載荷履歴をパラメータとして実験を行った。加力は一定軸力を加えた状態で、逆対称変形となるように水平力を加え、鉛直変形があらかじめ設定したリミット(50mm)を超えた時に軸力保持限界に達したとし、実験を終了した。実験から得られた結果は以下のとおりである。(1)軸力比0.27程度までの軸力であれば,せん断力がゼロ近くになるまで安定して軸力を保持することができる。

(2)軸力比が大きいほど,軸力保持限界時変形が小さい。軸力比0.18では水平変形約10%20%,鉛直変形約2%4.5%であったのに対して,軸力比0.27では水平変形約3%5%,鉛直変形約1%であった。(3)載荷履歴は軸力保持限界に影響を及ぼす。軸力比0.27では,破壊モードが同じせん断となり,繰り返し載荷のほうが単調載荷より軸力保持限界時水平変形,鉛直変形が小さかった。しかし,軸力比0.18では,単調載荷がせん断破壊であったのに対して繰り返し載荷では付着割裂破壊となり,破壊モードが変化することによって,この傾向が逆転した。本年度は,平成12年度に行った実験結果に対して更なる考察を加え,鉄筋コンクリート(RC)柱の軸力保持能力喪失について検討した。平成12年度に,兵庫県南部地震において中間層崩壊した建物の柱を対象として,比較的低軸力を受けるせん断破壊型RC柱が軸力保持能力を喪失するまでの実験を行った結果,1)軸力比0.27程度までの軸力であれば,せん断力がゼロ近くになるまで安定して軸力を保持することができる。2)軸力比が大きいほど,軸力保持能力喪失時変形が小さい,等の知見が得られた。本年度は,まず,載荷開始から軸力保持能力喪失時までにおける,水平力による吸収エネルギー(E_L),鉛直力による吸収エネルギー(E_v)およびそれらの和(E_L+E_v)について考察した。次に,軸力保持能力喪失を評価する指標として変形増分比(水平変形増分に対する鉛直変形増分の比)を定義し,実験により得られた鉛直変形,水平変形によって変形増分比を算出し,検討した。次に,実験により得られた変形増分比の性状を塑性流れ則に基づいて説明することを試みた。その際,破壊曲面を荷重平面上に想定し,縦軸が軸力,横軸がせん断力によって構成された楕円で表せると仮定した。初期破壊曲面は実験結果の最大せん断力に対応し,軸圧縮耐力点および軸引張耐力点を通ることとし,破壊の進行に伴い,軸引張耐力点を表す最下部は不動のまま,破壊曲面が全体的に縮小すると考えた。一方,塑性流れ則によると,変形増分は,破壊曲面の法線方向となる。得られた結果は以下のとおりである。1)単調載荷,繰り返し載荷ごとに比較した場合,軸力比が大きいほど,吸収エネルギーE_L,E_vおよびE_L+E_vが小さい。2)変形増分比は破壊の進行に伴い増加し,同一軸力下において,軸力保持能力喪失時の変形増分比は載荷履歴によらず一定の値となる。この,変形増分比が増加していくという現象は,楕円で仮定した破壊曲面の縮小という概念を用いておおむね説明できる。本年度は、平成12年度に行った鉄筋コンクリート(RC)柱に関する実験の結果を用いた解析を行い、耐震壁の増設で旧基準により設計された既存建物を耐震補強することによって中間層崩壊の発生を防ぎ、被害を許容される範囲内にとどめる方法を検討した。その際、実験を行った試験体の2倍の大きさをもつ柱からなる10層と5層の旧基準RC建物を耐震壁により補強することを想定して、補強前と補強後に関する地震応答解析を行った。解析対象は、多質点せん断モデルとした。実験結果を参考にしてせん断破壊型RC柱の軸力保持能力喪失を考慮できる復元力モデルを作成し、建物の崩壊過程を考慮した解析を行った。復元力モデルは最大耐力後の耐力低下を考慮し、実験結果より水平耐力がゼロになったときに軸力保持能力を喪失して崩壊するものと考え、耐力ゼロ時の変形を実験結果をもとに算定した。入力地震動には、最大速度を50(cm/s)に基準化した4種類の地震動を用いた。さらに、諸設計指針での大地震動に対する許容層間変形角が1%程度であることから、そのために必要な壁補強量についても検討した。得られた結果は以下の通りである。
哺乳類の精子形成過程に特異的に発現する解糖系酵素遺伝子に関する分子生物学的研究

精子形成過程は、減数分裂や精子形成に関与する様々な遺伝子の組織特異的及び時期特異的発現機構を分子レベルで研究し得る格好のモデルである。本研究では、細胞の生存に必須である解糖系酵素の遺伝子(house keeping gene)に着目し、その精巣における発現パターンを解析すると共に、研究代表者らがマウスでクローニングし精子形成過程との密接な関連が示唆されている遺伝子spermatogenic cell specificglyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase(Gapd-s)及びhexokinase(Hk-s)について、ヒトにおいてクローニングを行い、それらの生物学的意義を解明することを目的とした。平成5年度では、マウスの両遺伝子Gapd-s及びHk-sの種特異性を検討し、ヒトにおいて、マウスGapd-sとHk-s両遺伝子の相同遺伝子の存在を証明した。平成6年度は、ヒト精巣cDNA libraryより精子形成過程特異的タイプである両遺伝子Gapd-s及びHk-s cDNAsのクローニングを開始し、ヒトにおける両遺伝子のcDNA塩基配列及びアミノ酸配列を決定した。(現在、論文投稿準備中)さらに、マウスとヒトのGapd-s及びHk-s両遺伝子に対する特異的プローブを様々な哺乳類の精巣から抽出したtotal RNAとハイブリダイズした結果、Gapd-s及びHk-s両遺伝子は解糖系酵素の進化的面からも非常に重要であり、哺乳類全般に保存されていることが判明した。また、両遺伝子の産物は解糖系酵素としての機能の他に精子の形態形成蛋白としての役割を持つことが判明した。次に、マウスのGapd-s及びHk-s両遺伝子のcDNA塩基配列から類推したアミノ酸配列を基に合成ペプチドを合成後ポリクロナール抗体を作製した。現在、ポリクロナール抗体の特異性を検定しており、免疫組織化学による精巣及び精子における両遺伝子産物の局在を検討中である。申請者らが、マウスでクローニングした精子形成過程に特異的に発現する解糖系酵素遺伝子{Spermatogeniccell specificglyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase及びhexokinase}について、その発現パターンをノーザンブロット及びIn Situ Hybridizationにより解析した。さらに、両遺伝子の種特異性を検討した結果、ヒトにおいても相同遺伝子が存在することが示唆されたので、ヒト精巣cDNA libraryより各々の解糖系酵素の精子形成過程特異的タイプのcDNAのクローリングを開始した。解糖系酵素のうち精巣に特異的なアイソザイムが知られているが、それらのアイソザイムが精巣に特異的なmRNAに由来するものかを、マウスの各種組織(精巣を含む)よりRNAを抽出し、各解糖系酵素のプローブとハイブリダイズさせ、精巣におけるそれらの発現パターンと精巣で発現しているmRNAのサイズを調べた結果、Triosphosphate isomerase(TPI)に関して新知見が得られた。研究代表者らがマウスでクローニングした精子形成過程に特異的に発現する解糖系酵素遺伝子{spermatogeniccell specificglyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase(Gapd-s)及びhexokinase(Hk-s)に関して、平成5年度に両遺伝子の種特異性を検討した結果、ヒトにおいても相同遺伝子が存在することが示唆された。よって、平成6年度はヒト精巣cDNA libaryより各々の解糖系酵素の精子形成過程特異的タイプのcDNAのクローニングを開始し、ヒトにおけるGapd-s及びHk-s両遺伝子のcDNA塩基配列及びアミノ酸配列を決定した。(現在、論文投稿準備中)

さらに、マウスとヒトのGapd-s及びHk-s両遺伝子に対する特異的プローブを様々な哺乳類の精巣から抽出したtotal RNAとハイブリダイズした結果、Gapd-s及びHk-s両遺伝子は解糖系酵素の進化的面からも非常に重要であり、哺乳類全般に保存されていることが判明した。また、両遺伝子の産物は解糖系酵素としての機能の他に精子の形態形成蛋白としての役割を持つことが判明した。次に、マウスのGapd-s及びHk-s両遺伝子のcDNA塩基配列から類推したアミノ酸配列を基に合成ペプチドを合成後ポリクロナール抗体を作製した。現在、ポリクロナール抗体の特異性を検定しおり、免疫組織化学による精巣及精子における両遺伝子産物の局在を検討中である。
スポーツを核とした文化的アプローチによる感性理論の体系化の試み

本研究では、一部のスポーツと芸術において一流とされる人々の感性とゾーンについて、インタビュー調査を実施し、主に1感性の捉え方、2ベストパフォーマンスを生み出したときとその前後の感性状況や心身の状態、3ベストパフォーマンス時の周囲の状況、4感性を磨いたと考えられる習慣、5ベストパフォーマンス直前の行動について調べた。これらの共通性を見出した結果、スポーツと芸術には共通するゾーンの特性が多く見られ、さらにゾーンに入るために必要な条件について心理学や鈴木大拙の禅の思想などの東洋思想、脳科学の観点から検討した。本研究の結果から、先行研究における感性理論を強化し、感性をより明確に定義した。平成24年度の研究においては、研究代表者の先行研究であるトップアスリートたちのゾーン体験と、文献調査による各分野のトップパフォーマーたちのベストパフォーマンスに関する同様の感性的体験についてまとめ、一般向けの書籍を出版した。本著は、1一般社会に「ゾーン」というスポーツにおける感性的体験の概念やその具体的内容、さらには一般の人々もまた「ゾーン体験」という幸福感を得る感性的体験を会得できる可能性があることをわかりやすく伝える、2「ゾーン」がスポーツ以外の分野にも存在する可能性について示唆し、これまでスポーツ界の一握りの人々しか体験できないと考えられてきた「ゾーン体験」を一般の人々に身近に感じさせる、3「ゾーン」に入る方法を追求している人々に具体的なヒントを提示する、といった点で、意義ある業績になったと思われる。また、トップアスリートのゾーン体験の事例研究は今秋発行予定の学会誌への掲載が決定しており、ゾーン研究における新たな視点が提示される予定である。さらに、これまでの研究におけるゾーンの特性を、ゾーン体験やフロー体験に関する先行研究と合わせて分類し、24年度に実施した芸術家として国内外で活躍する人々を対象としたインタビュー調査の結果と共に、25年3月に米国スタンフォード大学における「2013 AAAI(Association for the Advancement of Artificial Intelligence全米人工知能学会)SpringSymposium Series」で発表し、同学会の学術誌(CD-ROM)にも掲載された。25年度には国内の学会誌の特集として「ゾーン」と「感性」の研究について、論文が掲載されることが決定しており、これまで「感性」や「ゾーン」と無関係と考えられていた分野でも、本研究に対する関心が高まりつつある。平成25年度は、平成24年度に実施した世界的に活躍する版画家と織物作家のインタビュー調査の結果を中心とした研究成果を、3月に米国スタンフォード大学において実施されたAAAI2013SPRINGSYMPOSIAにて口頭発表と論文にて、海外の研究者に芸術分野における「ゾーン体験」の内容をスポーツにおけるゾーン体験内容と比較した。版画制作と織物制作に共通する感性状況を見出し、スポーツにおけるゾーン体験の特性との共通点を明らかにし、芸術においてもスポーツと同様の仕組みでパフォーマーの感性が働き、ゾーン体験を会得していることを考察した。上記の内容を踏まえ、11月に発行された人工知能学会誌特集号における論文では、科学と芸術、スポーツにおけるゾーン体験の事例や感性の必要性について記述し、「感性」の定義の再考を行った。さらに、これまでの感性とスポーツに関する研究成果は、9月に日本トランスパーソナル精神医学/心理学会における論文発表や、ベースボール・マガジン社発行の「コーチング・クリニック」誌上における「スポーツ感性学」の連載で発表を継続している。特に、本連載では、未だ確立されていない「スポーツ感性学」の確立に向け、学問的位置付けを踏まえて授業内容を公開している。その他、同誌では、平成25年度に社会問題になった「スポーツと体罰」の特集を組んでおり、筆者はその際に3回に渡って、スポーツ指導者との対談や寄稿を通して感性の観点からスポーツにおける体罰について論じた。3年に渡り本研究の成果は、今世紀が「感性の時代」と言われる所以に迫り、感性の重要性を再認識する点で有意義なものになったと思われる。平成23年度の研究においては、研究代表者(志岐幸子)が1997年から収集している「感性」に関するデータに加え、関西大学における文献調査、さらにはスポーツを中心とした各分野のトップレベルで活躍する人々数名に、研究協力の同意を得た上でインタビュー調査を実施した。その成果は、それまでの成果と合わせて、「『感性』の観点からのゾーン体験の仕組みと意義に関する一見解」として、アメリカのスタンフォード大学における「2012 AAAI(Association for the Advancement of Artificial Intelligence ) Spring Symposium Series」での招待講演、同学会の学術誌である「AAAI Technical Report SS-12-05 Self-Tracking and Collective Intelligence for Personal Wellness」への掲載等、公表を行った。その内容は、63名のトップアスリートの「ゾーン体験」の特性や内容の詳細を紹介し、「ゾーン体験」の起きる仕組みを「感性」の観点で説明を行い、さらには、「ゾーン体験」の意義について、鈴木大拙やユングの説、脳科学的視点を引用しながら考察したものである。現地では海外で活躍する脳科学者たちやスタンフォード大学の学生との有意義な討論を行い、今後の共同研究の可能性についても話し合った。

一方、スポーツ以外の文化における「感性」については、主に文献調査により「感性」が最も研ぎ澄まされていると思われる状況について考察し、その成果は、「文化的アプローチによる『深い感性』に関する一見解-ゾーン体験の観点から-」として「人間健康学研究」に掲載された。23年度は、主に「ゾーン体験」について調査・検討を実施した。社会へのフィードバックの点では、24年度に海外における学会発表や論文・書籍掲載を行い、順調といえるだろう。しかしながら、海外での学会発表や、文化人へのインタビュー等に費用がかかり、予算内での文化人のインタビュー収集が困難になったため。社会へのフィードバックの点では、23年度に海外における講演や論文掲載を行い、かなり順調といえる。しかしながら、スポーツ以外の文化人のインタビューの依頼・交渉に時間がかかっているため、データ収集の点で計画より遅れているため。前年の研究を基盤に、24年度にインタビューしきれなかった調査対象者への調査を補完しながら、「感性」の理論化・体系化に向けて、スポーツ、脳科学、心理学、哲学、東洋思想等の観点における文献調査、各種メディアの調査をさらに進める。また、理工系の学会誌の他、一般スポーツ指導者向けの雑誌等でこれまでの研究成果をわかりやすく伝える「スポーツ感性学」についての連載や対談等が決定しており、これらの媒体を通して、「スポーツ感性学」の確立とその普及に力を入れる予定である。前年の研究を基盤に、23年度にインタビューしきれなかった調査対象者への調査を中心に実施しながら、スポーツ以外の分野の事例収集に力点を置く。具体的には、研究代表者(志岐幸子)が博士論文(エリートジュニアサッカー選手の心理特性ーアスリートの感性研究へのアプローチー)や著書(岡田武史監督と考えた「スポーツと感性」)において試みた感性の定義や感性に纏わる理論をベースに、「感性」に強い関心を持ち、「優れた感性」を発揮していると考えられる、種々の分野で活躍する一流の文化人へのインタビュー調査を中心とした事例研究を継続する。また、それまでの調査結果の整理と並行して、「感性」の理論化・体系化の段階において必須となる、スポーツ、脳科学、心理学、哲学、東洋思想等の観点において各分野の文献調査、各種メディアの調査を進める一方、学会等での発表に伴う討論からも理論構築を行っていく。以上の研究から、「感性」を言語や図の形で理論化し、「感性」の学術的定義について提示する。また、これまで系統だっていなかったいわゆる「感性を磨く方策」について具体的事例を挙げつつ、論理的な説明ができる形にする計画である。
最大吸引力の客観的評価方法の確立を目指して

吸引・嚥下時に口腔内に圧力変化が生じることは明らかとなっているが,その圧力変化を詳細に検討し,吸引力の客観的指標として臨床的な評価方法へと応用している研究は少ない。そこで本研究では,試作した口腔内圧測定装置を用いて,あらゆる年代の最大吸引力(力いっぱいチューブを吸った時の力)および口腔機能の測定を行い,健常者の基礎データを得るとともに,種々の口腔機能との関連を検討する。また,摂食嚥下障害を有する者や,顎口腔領域の手術を受けた者を対象に、術後の回復の度合いやリハビリテーションの効果を評価することが可能となるようなシステムを構築する。
無重力環境下における歯と骨の代謝機構解明に向けたモデル動物としてのメダカ活用戦略

本研究では、メダカを用いた実験から重力に関連する骨代謝機構を明らかにすることを目的としている。国際宇宙ステーションで行った実験結果をまとめあげ、発現遺伝子のデータを基盤として、地上実験を進めた。無重力環境下における骨吸収活性化に対してメダカの遺伝子発現を調べたところグルココルチコイドの関与が示唆されたため、グルココルチコイドシグナルが骨代謝に及ぼす影響に注目し、骨に関連する遺伝子改変メダカを用いることで未知なる骨吸収機構の解析を試みた。破骨細胞と骨芽細胞の分化や活性に関連する遺伝子改変メダカとしてTRAP promoter-EGFP、osterix promoter-DsRedTGラインを作製し、メダカのヒレにある鰭条骨を骨折させて、その部位に出現する破骨細胞と骨芽細胞を経時観察できる骨折修復モデルを用いて骨吸収機構を調べた。メダカにグルココルチコイドを投与するとfkbp5, ddit4遺伝子発現が増加した。メダカ骨代謝においてグルココルチコイドがどのように作用するか調べるために、メダカにグルココルチコイド製剤を濃度別に投与する実験を行ったところ、グルココルチコイド製剤は骨代謝が盛んな咽頭歯骨で濃度依存的に破骨細胞と骨芽細胞を減少させることが示唆された。グルココルチコイド受容体であるGR2の欠損メダカを作製したところ、骨折によって動員される破骨細胞と骨芽細胞の量が増加することが示唆された。また重力影響を調べるため加重力環境でメダカを飼育する実験系を作り骨組織の形成をマイクロCTを用いて詳細に調べた。その結果、背骨が「への字」に曲がる変形が見られ、三半規管に存在する耳石の形成異常が観察された。この結果から、重力の大きさが骨格や骨組織の形成を制御していることが示された。さらに骨芽細胞と破骨細胞が光る遺伝子改変メダカで調べると、これらの細胞に異常がみられることが示された。骨は常に形成と吸収が行われており、バランスが保たれるが、その詳細なメカニズムは明らかではない。宇宙空間で骨量が減少するという報告から、骨代謝には重力が関与すると考えられる。それを明らかにするため私達の研究グループは過去に2回の宇宙実験を行った。その解析から、破骨細胞は活性化し、ストレス応答として知られるGR(グルココルチコイド受容体)のシグナルが微小重力環境で上昇していることを見出した。それを基盤にして重力ストレスと破骨細胞の関連を調べている。2014年において、国際宇宙ステーションにある「きぼう」日本実験棟で骨芽細胞と破骨細胞が蛍光で光る遺伝子を組み込んだメダカを、8日間の連続で顕微鏡を用いて観察し、両細胞の蛍光シグナルが無重力下で急速に活性化されている様子を観察した(代表研究者、工藤明教授)。また、無重力に応答する遺伝子を網羅的に解析した結果、骨関連遺伝子の他に5つの遺伝子、c-fos, jun-B-like, pai-1, ddit4, tsc22d3が発現上昇することを見出した。この結果をまとめ上げ論文発表した。老人性あるいは不動性骨粗鬆症の原因解明に繋がることが期待できる。重力研究にメダカをモデル動物として用いるため、メダカの破骨細胞の基礎的な性質を明らかにする実験を行った。骨の関連遺伝子を欠損したノックアウトメダカを解析した結果、全身における破骨細胞の新たな分化様式を見出している。無重力環境下における骨吸収の活性化はGCのシグナル活性化が原因であるという仮説を立て、GC(グルココルチコイド)の作用を調べた。破骨細胞トランスジェニックメダカにGCのアクチベーターを投与した結果、通常では破骨細胞が全く観察されない鱗に破骨細胞が誘導されることを明らかにしている。今後、そのメカニズムを明らかにする予定である。2014年に行った国際宇宙ステーション利用実験の結果をまとめ上げ、微小重力に移動した際の初期反応の論文を発表した。骨関連遺伝子が光るメダカを生きた状態でジェルの中に入れ、それを微小重力環境で観察するという世界で初めての試みだった。その際、重力に応答する可能性の高い5つの遺伝子を見出した。また、地上における骨の基礎研究として、数種の遺伝子ノックアウトメダカとトランスジェニックラインとのを掛け合わせを進めており、生体内における破骨細胞や骨芽細胞の興味深い動態を見出している。1.「微小重力環境に対して早期に応答する遺伝子発現」我々のグループは2014年において、破骨細胞と骨芽細胞が蛍光タンパク質で標識されたメダカ(TRAP promtoer-GFP/osterix promoter-DsRed)を国際宇宙ステーションの「きぼう」日本実験棟で飼育し、8日間連続で顕微鏡を用いて観察することで両細胞の蛍光シグナルが無重力下で急速に活性化されていることを明らかにした(当代表研究者、工藤明教授)。無重力に応答する遺伝子を網羅的に解析した結果、骨関連遺伝子の他に5つの遺伝子、c-fos, jun-B-like, pai-1, ddit4, tsc22d3が発現上昇することを見出した。2.「骨代謝におけるグルココルチコイド(GC)の機能解析」重力変化に応答する骨代謝研究にメダカをモデル動物の1つとして用いるため、メダカの破骨細胞の性質を調べる実験を行っている。破骨細胞に関連した遺伝子を欠損した複数のノックアウトメダカを解析し、哺乳類と同様の仕組みがあること、全身レベルでの破骨細胞分化様式を見出しており、さらなる発展が期待される。3.「遠心による加重力実験」

地上の重力の5倍に相当する5G環境下でメダカを長期飼育し骨組織を詳細に調べた。その結果、ソフトX線解析から背骨が浮袋を境に湾曲し、μCT解析から頭部の三半規管である耳石形成に異常が生じていることが明らかになった。咽頭歯骨におけるTRAPpromtoer-GFPのシグナルが変化したことから加重力環境下で骨吸収に異常をきたすことが予想された。破骨細胞を生きた状態で検出することができる遺伝子改変メダカを基盤として実験に応用することで、宇宙生命科学、薬の投与、重力影響に関した研究が推進できている。新たな遺伝子改変動物の作製に成功しているため、その表現型を詳細に解析していく予定である。本研究では、メダカを用いた実験から重力に関連する骨代謝機構を明らかにすることを目的としている。国際宇宙ステーションで行った実験結果をまとめあげ、発現遺伝子のデータを基盤として、地上実験を進めた。無重力環境下における骨吸収活性化に対してメダカの遺伝子発現を調べたところグルココルチコイドの関与が示唆されたため、グルココルチコイドシグナルが骨代謝に及ぼす影響に注目し、骨に関連する遺伝子改変メダカを用いることで未知なる骨吸収機構の解析を試みた。破骨細胞と骨芽細胞の分化や活性に関連する遺伝子改変メダカとしてTRAP promoter-EGFP、osterix promoter-DsRedTGラインを作製し、メダカのヒレにある鰭条骨を骨折させて、その部位に出現する破骨細胞と骨芽細胞を経時観察できる骨折修復モデルを用いて骨吸収機構を調べた。メダカにグルココルチコイドを投与するとfkbp5, ddit4遺伝子発現が増加した。メダカ骨代謝においてグルココルチコイドがどのように作用するか調べるために、メダカにグルココルチコイド製剤を濃度別に投与する実験を行ったところ、グルココルチコイド製剤は骨代謝が盛んな咽頭歯骨で濃度依存的に破骨細胞と骨芽細胞を減少させることが示唆された。グルココルチコイド受容体であるGR2の欠損メダカを作製したところ、骨折によって動員される破骨細胞と骨芽細胞の量が増加することが示唆された。また重力影響を調べるため加重力環境でメダカを飼育する実験系を作り骨組織の形成をマイクロCTを用いて詳細に調べた。その結果、背骨が「への字」に曲がる変形が見られ、三半規管に存在する耳石の形成異常が観察された。この結果から、重力の大きさが骨格や骨組織の形成を制御していることが示された。さらに骨芽細胞と破骨細胞が光る遺伝子改変メダカで調べると、これらの細胞に異常がみられることが示された。新たな遺伝子改変メダカを開発する。宇宙空間で行った実験の結果からいくつかの遺伝子に発現上昇が見られ、グルココルチコイドの下流で変化が起きている。そのため、グルココルチコイドに関連した遺伝子ノックアウトメダカやトランスジェニックメダカラインを作出し、これまでの遺伝子改変メダカを駆使することで、重力変化に対してどのような応答を示すのかを地上実験により明らかにする。破骨細胞が可視化されるトランスジェニックメダカや遺伝子変異メダカを基盤として、これまでに見い出されてきた生命現象のメカニズムを明らかにする。具体的には、グルココルチコイドに関連した遺伝子改変メダカの解析、加重力環境下に適応したメダカの解析を行う予定である。
分子同士の弱い結合生成機構の解明にむけたμ秒時間分解低振動数ラマンイメージング

本研究課題の目的は、振動分光に基づいて溶媒の混合過程を観測する新しいイメージング技術を確立することであった。そのために、ラマンイメージング技術と連続フローシステムとを組み合わせた「連続フローラマンイメージング」装置の開発と、さらにそれを分子間結合の領域(低振動数領域)へ拡張することを計画した。本年度は、連続フローラマンイメージング装置の開発を行い、基本的な溶媒についての混合過程、特に混合初期過程での分子分布の変化が追跡可能であることを確認した。石英製のY字型マイクロ流路(マイクロリアクター)を用いた連続フローシステムを導入し、それを既存のラマンイメージング装置と組み合わせた。2つの流入口からベンゼンとシクロヘキサンとをそれぞれ流し、2液の合流点付近を数十μmスケールの空間分解能でラマン分光測定したところ、2つの分子種に由来するラマンバンドが現れる空間分布を測定することができた。特に、混合後の数cm(数秒間に相当)の距離において、2種類のラマンバンドの空間分布が流路の両側に片寄ったままであることが確認された。これは2つの分子種がどのような空間分布を経て混合するかについての情報を与える。さらに、両者のバンドが観測される箇所のラマンスペクトルを詳細に調べることにより、空間分布が重なる(見かけの)混合後の溶媒環境の変化を分子レベルで知ることができる。26年度が最終年度であるため、記入しない。
アワゴケ属水草の水中適応的異形葉の獲得機構の解明

アワゴケ属の水草、ミズハコベCallitriche palustrisの示す顕著な異形葉性の分子機構にせまることを目的とし、本種、および同属の近縁種アメリカアワゴケC. terrestrisを用いた比較発生学的実験を行なった。形態観察の結果、アメリカアワゴケは水中で育成しても、ミズハコベのように顕著な異形葉性を示さないことがわかった。そこで、アメリカアワゴケの発生中の葉におけるトランスクリプトーム解析を行なった。さらに、ミズハコベにおいても、植物ホルモンの作用を阻害することによって、水中における異形葉形成を抑制することができる。そこでそうした状態における、発生葉のトランスクリプトーム解析も行ない、発現量の網羅的データを得た。これらのデータと、以前に取得したミズへコベの葉の通常発生のデータを比較解析することによって、本種で異形葉形成に関わりうる候補因子の絞り込みを大きく進展させることができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、水草と呼ばれる一部の被子植物がもつ、水中生活に適応した異形葉(水中葉)の獲得機構を明らかにすることを目的とし、そのための新規モデルとして、アワゴケ属(Callitriche)の植物を用いて実験を行なった。アワゴケ属植物は、分子発生学的な研究対象としての実績が全くなかった。そのため本年度は、本属植物を異形葉性機構の研究材料として、分子発生学および遺伝学的実験に用いるにあたり、必須となる基盤的な情報の収集を主目的として実験を行った。その結果、実験材料としてミズハコベC. palustrisおよびアワゴケC. japonicaの実験室内育成系を立ち上げることに成功した。両者とも人工気象器の中でよく育成し、自家受粉より種子を付けることを確認した。形態的にも、ミズハコベは水中育成時に顕著な異形葉を形成するのに対し、アワゴケの葉はほとんど変化しないことを確認した。今後、両者の水中環境への反応性を分子的に比較することで、異形葉形成に関わる経路の特定が期待できる。ミズハコベについては、形質転換を行うにあたり重要な技術である、非幹細胞系組織からの茎頂組織の再生誘導系も確立した。さらに、次世代シーケンサーを用いてRNAseqを行ない、ミズハコベの網羅的遺伝子情報を得ることができた。本年度の成果でアワゴケ属植物の実験室内育成条件や遺伝子情報が明らかになった。これらの情報をもとに、本属において異形葉形成にかわる分子的なメカニズムを特定していくとともに、その進化を明らかにする。アワゴケ属の水草、ミズハコベCallitriche palustrisの示す顕著な異形葉性の分子メカニズムに迫るため、本種を水中と気中で育てた時の発生葉とその比較として成熟葉のトランスクリプトーム解析を行なった。発生葉間のみで特異的に発現が変動している遺伝子を異形葉発生に関わる重要な候補として探索したところ、400程度の遺伝子まで絞り込むことができた。その中には気孔の分化を支配する遺伝子など、明らかに形態と関わるものがあった。しかし多くの場合葉の形態形成に関する機能は未知であり、今後異形葉性との関わりを検証する必要がある。そのための技術として、ミズハコベへの形質転換技術の開発を行なった。今のところ効率は低いものの、外来遺伝子を発現する形質転換体を作出することに成功している。さらに、陸生への移行したために異形葉性を失ったアメリカアワゴケC. terrestrisを、比較対象として用いるべく、採集・実験室内育成を行なった。本種は実験室内でも旺盛に生育し、今後分子生物学的実験に用いることが可能である。当初の計画通り、トランスクリプトーム解析によって今後優先的に解析すべき遺伝子群を絞り込むことができた。中にはモデル植物等の知見に照らして、非常に興味深い遺伝子も含まれていた。またミズハコベにおける、形質転換が成功したの非常におおきな成果であった。さらに、比較種として当初はアワゴケC. japonicaを想定していたが、よりミズハコベに近縁なアメリカアワゴケを得られたことで、今後より質の高い解析の可能性が出てきた。本年度の目的は、アワゴケ属の植物を分子発生学的実験に供する材料とするための、基礎的な知見を集めることであった。

本属植物は過去、実験室内における長期育成の報告はなく、この植物を管理された環境下で育成できるかどうかが本研究の鍵であったが、ミズハコベおよびアワゴケを用いることで実験室内での継代まで可能なことがわかった。そして特に顕著な異形葉性を示すミズハコベの系を用いて、再生系の確立、およびトランスクリプトームの情報を得ることができたので、本年度の目的は概ね達成できたと考えている。今後は異形葉性に関わると思しき候補遺伝子を、in situ発現解析など、発生学的なアプローチから絞り込んでいきたい。特に形質転換系の効率を改善することで、遺伝子機能阻害実験などより実証的なアプローチを実現していきたい。また、異形葉性と失ったアメリカアワゴケにおいて、これらの遺伝子がどのように働いているかを調べることによって、間接的ながらも異形葉性との関連の有無を検証していきたい。28年度が最終年度であるため、記入しない。ミズハコベの異形葉形成に関わる遺伝子群を特定すべく、発生中の水中葉、水上葉において比較トランスクリプトーム解析を行なう。同様に、異形葉を形成しないアワゴケについてもトランスクリプトーム解析を行ない、変化する遺伝子群をミズハコベと比較する。また、解析によって得られた遺伝子群について、機能解析を行なうべく、形質転換の実験系の確立を目指す。さらに、順遺伝学的に異形葉形成に関わる遺伝子を特定すべく、継代して遺伝的に均質化されたと考えられる種子を用いて、異形葉形成に関わる変異体の作出を試みる。