hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
励起状態の活用にもとづくイオン性中間体の発生と反応開発

また、基質適用範囲を実験的に検証すると同時に、計算化学的手法による基質と収率の相関解明にも取り組み、発生するアリルラジカルのアリル位のスピン密度の大きさが付加段階の活性化エネルギーに影響することを突き止めた。本反応で得られた生成物はエノールエーテル部位を残したままであり、引き続くα-位でのイオン反応を行うことで高度に官能基化されたカルボニル化合物へと変換できることも実証した。業績の概要欄記載の通り、一電子移動反応によって生成するラジカルイオンの酸性度を正確に見積り、酸性度向上を活かしてユニークな触媒反応を開発することに成功しており、初年度の研究はおおむね順調に進展したと言える。特に、シリルエノールエーテルの一電子酸化によって生じるラジカルカチオンが、スルホン酸に匹敵するほどの高い酸性度を発揮することを明らかにした点が大きな発見であり、ラジカルイオンの強酸性を活かした新反応の開拓につなげることができる。実際、開発したシリルエノールエーテルのアリル位アルキル化反応では、一電子移動反応によって生成するラジカルイオンから求核的なラジカルを生成させており、ラジカルイオンを求核種前駆体として利用しているのみであったが、反応系内で触媒的に生成する強酸性ラジカルイオンをブレンステッド酸として活用する新しい触媒反応を発見することにも成功している。ここで発見した電子移動反応による酸性度向上という現象を、分子内一電子移動反応によるラジカル双性イオンの生成につなげることで、本研究で目指す励起酸が創製できると考えられる。シリルエノールエーテルあるいは電子豊富オレフィン、電子豊富アレーンの一電子酸化によって生じるラジカルイオンを酸触媒として活用する反応開発を継続する。ラジカルイオンの生成については光レドックス触媒の利用を基本戦略とするが、分子内電荷移動による強酸性の発現を指向した新しい光親和性有機分子触媒の開発も並行して進める。本研究の遂行には、開発する有機分子の基底状態・励起状態の性質や、生成するラジカルイオン種の性質に関する情報集積が不可欠である。各種分光学的手法による解析が重要となるのはもちろん、理論計算による予測が極めて有効になると考えている。そのため、代表者の所属機関である名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所内の計算化学者の協力を得ながら、理論計算による検証を行う。2018年度は代表者と大学院生1名で本研究を遂行したが、反応開発と新規触媒の開発、分光学的手法による解析、さらには理論計算による検証を同時進行させるためには、プロジェクトに参画するメンバーを増員する必要があり、学部4年または修士課程1年次の学生を新たに加えて研究を実施する。
CD23及びCD40欠損マウスを用いたB細胞分化-腫瘍化の解析

昨年度、gene targeting法を用いてCD40欠損マウスとCD23欠損マウスを作製した。本年度では、CD40,CD23の正常及び異常なB細胞分化増殖への関与、さらには抗腫瘍免疫への関与を明かにすることを目的に、これら欠損マウスの液性及び細胞性免疫を詳細に解析し、以下の結果を得た。1.CD40欠損マウスにおける免疫応答を解析し、CD40がT細胞依存性の免疫グロブリン(Ig)クラススイッチと、二次リンパ組織における胚中心形成に必須な分子であることを明かにした。また、Leishmania major感染実験などからCD40が細胞性免疫にも関与していることを明かにした。2.CD23欠損マウスの解析から、CD23がIgE依存性の抗原フォーカシングを介した特異的免疫反応の増強に関わっていることを明かにした。
親子の調理技術向上の介入による生活習慣および心身の健康への影響に関する研究

調理技術の低さが食事内容に影響を与えることが報告されているが、親子に調理技術向上を目的とした介入による生活習慣の変容を確認したエビデンスは限られている。さらに子どもの心身への健康影響を評価した研究はきわめて少ない。そこで、小中学生を対象に家庭科等でのより実践的な調理技術の教育および親への調理レシピの提供といった親子への調理技術向上を目的とした介入を実施し、それによる子どもの生活習慣変容効果を検証する。さらに、この介入によって子どもの肥満や糖尿病、メンタルヘルス、不登校等の予防につながるかを縦断調査により検証する。
ＷＴＯ紛争処理における履行確保に向けた課題－利害関係者の視点から－

WTO紛争処理制度における「履行」に関連する諸要因について研究を行った。同紛争処理手続上の「私」的要素の検討(市民社会との関係、アミカスブリーフの扱い、紛争関連会合の公開)、貿易紛争に関する分野別検討(食品安全、環境保護分野)、類似の紛争処理手続(環太平洋パートナーシップ(TPP)協定)の分析を通じて、WTO協定及び同紛争処理制度に関する課題を明らかにした。平成24年度は、平成23年度に引き続き、非貿易的関心事項(食品安全)分野において、どのような状況下で貿易紛争が生じているのか、また貿易紛争がWTO紛争処理手続に付託され、法的判断が出された場合に、どのような規律上の限界があるのか等について検討を行った。この結果、平成23年度に抽出された問題(輸入国が発動する緊急措置、輸入国の食品安全基準への適合、科学的不確実性、民間基準、輸入国の食品安全確保体制の導入、潜在的課題としてFTAの締結に伴う基準の厳格化)に加えて、措置のWTOに対する通報の遅れといった手続上の問題、必要以上に対象範囲を拡大したSPS措置の導入や継続、輸入手続・基準のルール違反(科学的正当性の欠如、内国民待遇原則違反)が抽出された。但し、食品安全分野に関わるルール(WTOにおけるSPS協定)には、そもそも、それ以外の物品貿易に関する協定に比して特殊性が認められる。すなわち、物品貿易に関わる協定は、従来、無差別・相互的という原則に基づいてルールが形成されている一方、SPS協定では「科学」的に正当か否かという点がベンチマークとしてルールに導入されている。そこで、SPS協定における「科学」に関する規定について検討を行い、それが輸出国・輸入国に及ぼす影響について分析した。この結果、SPS協定上の科学に関するルールは科学に関わる幅広い知見と能力をWTO加盟国に要求しており、加盟国の経済発展段階によって異なる影響を及ぼし得ることが得られた(例えば、科学的キャパシティに劣る発展途上国は導入するSPS措置の科学的正当性の担保に限界があり得る等)。非貿易的関心事項の分野では、履行確保が遅れる案件も過去に見られていることから、上記の分析結果からは、貿易紛争の特性を検討する上で貴重な示唆が得られる。平成25年度は、平成24年度に引き続き、非貿易的関心事項(食品安全や環境保護)分野において、どのような状況下で貿易紛争が生じているのか、また紛争が生じた場合にWTO協定上どのような規律上の限界があるのか等について検討を行った。また、過去の環境保護関連の貿易紛争の検討も平成24年度から継続しており、貿易ルール(特に、GATT、SPS協定、TBT協定)上、どのような問題が論点となり得るのか検討を進めた。非貿易的関心事項の分野では、履行確保が遅れる紛争案件が過去に見られていることから、これらの分析結果からは貿易紛争の特性を検討する上で貴重な示唆が得られた。一方、こうした分野特定的な検討を進めた結果、紛争が発生する背景(紛争発生のメカニズム)及び各種の紛争処理手続に関するより基礎的な調査・分析の必要性も感じるところとなった。研究実施計画によれば、平成2325年度にWTO紛争の類型化を行いつつ、紛争の事例研究を行うこととなっている。しかし、上述の通り、基礎的な別の視点からの検討の必要が生じため、その部分の研究を行う観点からも、事業期間の延長を申請し、承認されたところである。そこで、平成26年度は、当該研究に関する基礎的な調査を更に深めることとし、その過程で更なる文献収集と分析を行うと同時に、必要に応じて経済紛争処理手続を有する関係国際機関又は関係者にヒアリングを行うことを検討している。平成23年度は、非貿易的関心事項(食品安全や環境保護)分野において、どのような状況下で貿易紛争が生じているのか、また紛争が生じた場合にWTO協定上どのような規律上の限界があるのか等について主に検討を行った。この結果、食品安全分野については、輸入国が発動する緊急措置、輸入国の食品安全基準への適合、科学的不確実性(GMO)、民間基準、輸入国の食品安全確保体制の導入、潜在的課題としてFTAの締結に伴う基準の厳格化といった問題が貿易紛争につながり得ることが得られている。また、環境保護関連の過去の紛争を検討すると、WTO協定上の課題として、GATT第20条と物品貿易に関するその他の協定との関係、GATTとTBT協定との関係、TBT協定が規定する「正当な目的」のための措置とGATT20条との関係、GATT20条各号該当性が検討されるべき対象の射程及びGATT20条柱書が規定する、同様の条件の下にある諸国間の「恣意的な差別」、同諸国間の「正当と認められない差別」、「国際貿易の偽装された制限」という3つ基準の間の関係、それぞれにおいて明確化の必要性が確認された。研究実施計画によれば、平成23年度にWTO紛争の類型化を行うこととしている。非貿易的関心事項の分野では、履行確保が遅れる紛争案件も過去に見られていることため、上記の分析結果は、貿易紛争上の特性を検討する上で貴重な示唆を得ることができたものと考える。平成26年度は、平成24年度、平成25年度にすすめてきた非貿易的関心事項(食品安全や環境保護)分野における貿易紛争に関し、どのような状況下で貿易紛争が生じているのか、また紛争が生じた場合にWTO協定上いかなる規律上の限界があるのか等について行った検討に基づいて必要となった基礎的な調査・分析について考察を試みた。具体的には、紛争が発生する背景(紛争発生のメカニズム)および各種の紛争処理手続に関する検討である。

研究実施計画によれば、平成26年度は、当該研究に関する基礎的な調査を深め、その過程で更なる文献収集と分析を行うこととしており、これを試みた。同時に、必要に応じて経済紛争処理手続を有する関係国際機関又は関係者にヒアリングを行うことも検討対象としていたが、これは今後行うこととしたい。平成27年度は、産前産後の休暇及び育児休業の取得に伴い研究を中断した。平成26年度の本個所にて記述の通り(平成27年度は、産前産後の休暇及び育児休業の取得に伴い研究を中断した)。平成28年度は、平成2426年度を通じて行った検討に基づいて必要となった基礎的な調査・分析について引き続き考察を試みた。具体的には、昨今の外部環境変化に伴って成立した各種の紛争処理手続に関する検討である。特に、平成2627年に合意に達し公表された環太平洋パートナーシップ(TPP: Trans-Pacific Partnership)協定は参加国の多さやルールの「深さ」、カバー範囲の広さでも突出しており、WTO紛争処理との関連も大きいことが想定されるため、主に同協定に焦点を当てた。また、平成28年度に実施した現地調査では、WTO紛争処理手続をめぐる近年の課題(例えば、従来存在していた同手続の外交的側面よりも司法的側面が強調されつつあること、言い換えれば当該手続に内在する政治的境界とも表現し得るような限界が現れる局面が見られること)を把握することができた。当面の成果の一部として公表した論文(飯野文「今後の貿易・投資協定に対するTPP協定の含意:分野横断的観点から」『商学集志』第86巻第4号、2017年、207ー229頁)においては、TPPの紛争処理手続の特徴と、WTO紛争処理手続との関係性について指摘しているとともに、上記の限界についても触れている。また、平成2425年度には基礎的な調査・分析の一環としてWTO紛争処理手続の課題についても検討を行ったが、上記論文では、当該検討を通じて得られた視点(透明性・包摂性確保の必要性など)からの分析も含まれている。WTO紛争処理制度における「履行」に関連する諸要因について研究を行った。同紛争処理手続上の「私」的要素の検討(市民社会との関係、アミカスブリーフの扱い、紛争関連会合の公開)、貿易紛争に関する分野別検討(食品安全、環境保護分野)、類似の紛争処理手続(環太平洋パートナーシップ(TPP)協定)の分析を通じて、WTO協定及び同紛争処理制度に関する課題を明らかにした。上記「研究実績の概要」で示した通り、これまでに行った研究成果は、貿易紛争の特性を検討する上で貴重な示唆を提供するものではあるものの、研究を進めるうちに、各種の紛争発生の背景や紛争処理手続に関するより基礎的な調査・研究を行う必要性が生じた。そこで、当初の研究計画から比べると、やや遅れているとの区分に該当すると考えられる。国際経済法研究計画を念頭に置きながら、各種の紛争発生の背景及び紛争処理手続に関するより基礎的な調査・研究を進めることとしたい。同時にWTO紛争の全般的な類型化を試みる。この過程で更なる文献収集を行うと同時に、必要に応じて経済紛争処理手続を有する関係国際機関又は関係者にヒアリングを行うことを検討している。
宇宙ステーションフリーダム上のテザ-発電システムとその電磁環境シュミレーション

日米欧加の共同事業である宇宙ステーション計画フリーダムは1998年に有人オペレーションが予定されている。宇宙空間という新しい実験室を初めて人類に半恒久的に与えてくれるフリーダムは、過去のスペースラブと比べて遙かに高精度で質の高い実験データを与えてくれるはずである。しかし、同時に我々は、工学的見地から宇宙基地が地球の磁気圏と電離層に与える影響や宇宙基地が受ける電磁的影響を正しく理解しなければならない。本研究の目的は帯電した宇宙飛翔体と宇宙プラズマとの干渉現象を粒子シミュレーションにより明らかにすることである。本研究では帯電した宇宙飛翔体がどのように宇宙プラズマから還流電流を得るかを、特に、宇宙飛翔体自体が内部から洩れでるアウトガスが大きな人工プラズマ源になることを着目してシミュレーションモデルを構成した。本モデルでは正準モーメンタム保存則を利用して一次元的なアウトガスの挙動を解析的に平衡状態で求めた。この解析によると、アウトガスは宇宙空間に放出された瞬間に宇宙プラズマとの電荷交換により宇宙飛翔体と同期して動くプラズマビームとなる。このビームは同時に、磁場により、進行方向と垂直な方向に分極電場を作り、飛翔体と同期してうごこうとする。分極後、このビームは一次元的に安定であることを不安定性解析と一次元シミュレーションによって確かめた。さらにこの一次元モデルを使って、2次元以上の粒子シミュレーションをスタートさせ、ビームの減速がケルビン・ヘルムホルツ不安定によって起こることを確かめた。また、これらのプラズマがかなりの時間飛翔体を取り巻き、飛翔体の帯電現象と密接な関わりを持つことを明らかにした。これらの結果は、Physics of Fluids,Journal of Comutational Physicsなどの学会誌に投稿され、受理されている。
レーザー治療機器の高機能化を目指したレーザー打診法の開発

レーザーを生体組織に照射した場合に発生する誘起音特性の解析から、生体組織の種類とその状態を識別できることが明らかになった。高速度ビデオカメラで観察した結果、レーザー照射によって生体組織中の水分が蒸発する時に、レーザー誘起音は発生することが分かった。レーザー誘起音の情報を元にレーザー照射条件を適正値に制御するシステムを構築した。これにより安全で信頼性の高いレーザー治療機器実用化に近づいた。レーザー治療における対象生体組織の識別が、レーザー打診法によって可能になるかどうかを調査した。レーザーはパルスおよび連続発振CO_2レーザーである。その成果を次の通りまとめた。(1)レーザー打診法としての信号(レーザー誘起音)を得るに必要な最低レーザーエネルギー密度(P_d)を明らかにした。ゼラチン(蛋白質)の場合はその含水率によってP_dが異なる。同じ赤身腿肉でも牛と豚では異なり、脂、肉芽の割合によってもP_dは異なる。しかし、その違いは予想以上に小さかった。硬組織である皮質骨、半月板、軟骨は比較的均質な組織であるため、P_dの個体差は小さかった。(2)各種生体組織の組織標本を作製し、比較対象とするベースを蒐集した。紫外から赤外に及ぶ光吸収スペクトルを測定し、整理した。腿肉組織のレーザー照射による影響を調査した結果、その変性状態と影響範囲、光吸収スペクトルへの影響が明らかになった。(3)レーザー誘起音発生機構を解明するため、高速度CCDカメラによる観察結果を精査した。その結果、CO_2レーザーは水分に強く吸収されるため、生体組織中の水分が爆発的に蒸発し、次いで気泡を組織内に形成し、その気泡が破裂する際に音波が発生することが明らかになった。(4)本研究ではあらゆる全ての生体組織のレーザー誘起音特性データを蒐集・解析し、データベースを構築する必要がある。現在までに12種の組織のデータを得た。誘起音の音圧レベル、波形および周波数を解析した結果、組織の識別が可能であることが明らかになった。したがって、レーザー打診法は極めて有効な方法であることを確信した。(1)各種生体組織の組織標本を作製し、比較対象とするベースを蒐集した。タンパク質のレーザー照射による影響を調査した結果、結合状態・分子量の異なるコラーゲンとゼラチンではその変性状態と影響範囲、光吸収スペクトルへの影響が異なった。(2)レーザー誘起音発生機構を解明するため、高速度CCDカメラによる観察結果を精査した。その結果、CO_2レーザーは水分に強く吸収され、生体組織中の水分が爆発的に蒸発し、次いで気泡を組織内に形成し、その気泡が破裂する際は音速を越える速さで組織が噴出する。(3)本研究ではあらゆる全ての生体組織のレーザー誘起音特性データを蒐集・解析し、データベースを構築する必要がある。現在までに20Hz70kHzの超音波センサーを用い、12種の組織の誘起音データを収集した。(4)レーザー誘起音波形は生体組織の種類やその状態によって異なることが明らかになった。(5)数10kHzを越える超音波を計測できるトランスデューサーはその周波数範囲が限局している。そこで、可聴域からMHzオーダーまでの誘起音を計測するため、赤色レーザーを試料表面に照射し、その反射光からCO_2レーザー照射時に発生する音による表面振動を捉えることを試みた。その結果、熱弾性波を捉えることはできたが、数100kHz以上の振動を捉えることはできなかった。レーザー誘起音の情報が、生体組織の識別と、その状態のモニタリング情報となりうることは前年度までに明らかにした。今年度は生体組織の状態(水分量、凝固・炭化の程度など)と誘起音情報との関連を詳細に調べた。用いたレーザーは光波長10.6μmのCO2レーザーである。その結果、レーザー照射部位の水分量によって、誘起音の音圧レベルが異なることが確認された。したがって、誘起音情報から照射部位の水分量のモニタリングが可能である。レーザー照射によって凝固あるいは炭化した部位は水分量が異なる上、誘起音の音圧波形にも違いが見られることから、凝固あるいは炭化の程度も推量できることが分かった。音響測定ではノイズと信号との比(SN比)が問われる。誘起音の周波数特性を調べた結果、ノイズの周波数は10kHz以下の低周波数帯に存在し、信号の周波数帯域はこれ以上であることから、SN比は100倍以上であることが分かった。数10kHzを越える超音波の測定は既存のトランスデューサーでは困難である。そこで、赤色レーザー(He-Ne、光波長633nm)を用いて、レーザー誘起音による表面振動を捉える実験を試みた。その結果、100kHzオーダーの超音波振動を捉えることができた。併せて、熱弾性波の信号も捉えることができた。
囲続固定による下顎枝矢状分割術後の外側骨片の経時的形態変化について

1.オトガイ頭頂方向エックス線写真撮影法を用いて,下顎枝矢状分割術を行った28症例の下顎頭長軸の角度変化と下顎骨の位置変化との関連を検討した.下顎骨の位置変化は,実際には複雑である.その位置変化は,平行移動と回転移動との要素に分け分析すべきであると考えられたことから,下顎骨の位置変化における回転移動に影響を受けない点として,下顎骨の前歯部,左右第一大臼歯部ならびに左右ゴニオンからなる五角形の重心に着目した.この際,この不整5角形の重心は,幾何学的作図によっては求められず,今回の科学研究費補助金によるパーソナルコンピュータを用いて,始めて求めることができた.このような,分析により,始めて下顎骨の位置変化を,その重心の移動と回転角度との要素により解析可能であった.得られた結果を以下に記す.2.28症例の診断の内訳は,骨格性反対咬合20例,骨格性交叉咬合5例,骨格性開咬2例,開咬を伴う骨格性反対咬合1例であった.撮影は,術直前と術後3・4週目に行った.28例を,対称症例13例と非対称症例15例とに分けた.(1)26例において,44下顎頭が術後3・4週目に内側に回転していた.対称症例13例の左右下顎頭長軸の変化角度で,大きな側の平均は3.1度,小さな側は1.8度であった.非対称症例15例では,それらは5.5度と1.9度であった.変化角度の左右差は,対称症例の12例で2.0度以下であったが、非対称症例では7例が4.0度以上であった.(2)下顎骨の位置変化では,下顎骨重心が左右棘孔間直線の中線に平行に遠心移動していた症例は,対称症例10例,非対称症例6例であった.下顎骨の回転角度では,対称症例12例は2.5度以下であったが,これらの非対称症例の4例は5.5度以上であった.他の非対称症例6例においては,下顎骨重心は左右棘孔間直線の中線に対し斜め遠心に移動していた.これらの5例においては,下顎骨の回転が3.0度以下であった.(3)対称症例と非対称症例の多くにおいて,下顎骨の位置変化と左右下顎頭長軸の変化角度とに関連が認められた.3.以上より,下顎枝矢状分割術による下顎骨の位置変化と下顎頭長軸の角度変化とを,術前にあらかじめ予想可能となった.1.オトガイ頭頂方向エックス線写真撮影法を用いて,下顎枝矢状分割術を行った28症例の下顎頭長軸の角度変化と下顎骨の位置変化との関連を検討した.下顎骨の位置変化は,実際には複雑である.その位置変化は,平行移動と回転移動との要素に分け分析すべきであると考えられたことから,下顎骨の位置変化における回転移動に影響を受けない点として,下顎骨の前歯部,左右第一大臼歯部ならびに左右ゴニオンからなる五角形の重心に着目した.この際,この不整5角形の重心は,幾何学的作図によっては求められず,今回の科学研究費補助金によるパーソナルコンピュータを用いて,始めて求めることができた.このような,分析により,始めて下顎骨の位置変化を,その重心の移動と回転角度との要素により解析可能であった.得られた結果を以下に記す.2.28症例の診断の内訳は,骨格性反対咬合20例,骨格性交叉咬合5例,骨格性開咬2例,開咬を伴う骨格性反対咬合1例であった.撮影は,術直前と術後3・4週目に行った.28例を,対称症例13例と非対称症例15例とに分けた.(1)26例において,44下顎頭が術後3・4週目に内側に回転していた.対称症例13例の左右下顎頭長軸の変化角度で,大きな側の平均は3.1度,小さな側は1.8度であった.非対称症例15例では,それらは5.5度と1.9度であった.変化角度の左右差は,対称症例の12例で2.0度以下であったが、非対称症例では7例が4.0度以上であった.(2)下顎骨の位置変化では,下顎骨重心が左右棘孔間直線の中線に平行に遠心移動していた症例は,対称症例10例,非対称症例6例であった.下顎骨の回転角度では,対称症例12例は2.5度以下であったが,これらの非対称症例の4例は5.5度以上であった.他の非対称症例6例においては,下顎骨重心は左右棘孔間直線の中線に対し斜め遠心に移動していた.これらの5例においては,下顎骨の回転が3.0度以下であった.(3)対称症例と非対称症例の多くにおいて,下顎骨の位置変化と左右下顎頭長軸の変化角度とに関連が認められた.3.以上より,下顎枝矢状分割術による下顎骨の位置変化と下顎頭長軸の角度変化とを,術前にあらかじめ予想可能となった.
岩石の化学組成による兵庫県南部地震の斜面崩壊の機構の解明と崩壊予知

本科学研究費の研究から,兵庫県南部地震による斜面崩壊の機構の解明や崩壊予知にとって,岩石や鉱物の化学組成や画像はきわめて有効で,断層に沿って侵入した熱水がきわめて重要な働きをなすことが明らかとなり,崩壊予知も可能であることが判明した。特に,花崗岩中の粘土質細脈は重要で,地震で損傷した斜面の多くはその後の降雨で,この粘土質細脈に沿って崩壊が拡大していることが明らかとなった。科研費で購入した電界放射型走査電子顕微鏡により,粘土質細脈を検討すると,長石や黒雲母が変質して,斜長石の劈開に沿ってカオリナイトなどの粘土鉱物が生じ,黒雲母では劈開に沿ってスメクタイトやバーミキュライトが生じていた。化学組成や画像の特徴から,黒雲母から粘土鉱物への系統的な変化や,長石の粘土鉱物への変化は風化作用の程度に対応していることが判明し,電界放射型走査電子顕微鏡での画像研究は斜面崩壊の機構研究や崩壊予知にきわめて有効であることが明らかとなった。斜面崩壊地の化学組成をみると,風化が進むにつれ,CaO, MgOなどの元素逸脱度が系統的にみられ,化学組成からも崩壊の予知が可能である。崩壊地の分布と航空写真から,崩壊分布をみると,崩壊は六甲山の東部で多く,しかも断層に沿って細脈が多く存在するところに多いことが判明した。降雨での崩壊拡大は,風化作用が著しい所,すなわち,カオリナイトが生じている所で多く発生している。分担者の宮田により,斜面崩壊多発地の断層調査が行われ,崩壊地には小断層が,しかも破砕帯中に粘土質細脈が発達していた。また,台湾などの活断層調査も行われ,兵庫県南部地震との比較が行われ,後者の規模が大きいのに,被害は前者が多いことが明らかとなった。斜面崩壊多発地域の河川水の化学分析を分担者の梅本が行い,これら地域ではCaOやMgOなどが高い値を持つことが明らかとなり,水質も崩壊の予知に有効であることが明らかとなった。また,生野山地ではリンが多く異なっていた。河川底質の検討が分担者である駒井により明らかにされた。崩壊多発地では,Caに富む粘土が多いことやリンも高く,長期的な崩壊予測に底質も検討する必要がある。斜面崩壊地の花崗岩の調査が,分担者である先山により明らかにされた。崩壊多発地の花崗岩は磁鉄鉱を含み,帯磁率が高い磁鉄鉱系花崗岩からなることを明らかにした。この磁鉄鉱は断層に沿って侵入した熱水により,黒雲母が分解し鉄が析出したためである。1.本科学研究費で購入した高速エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(日本電子、ISIS)(EDS)を組立、標準試料のプロファイルを作成し、試料を電子顕微鏡で拡大し、非破壊で精密に化学分析できるシステムを完成させた。2.兵庫県南部地震で崩壊した斜面から、神戸市の鶴甲付近の斜面崩壊地の岩石を採取し、研磨薄片を作成し、高速エネルギー分散型X線マイクロアナライザーで分析を行い、黒雲母の劈開に沿って、緑泥石が生じ、Feが逸脱していることが明らかとなった。また、斜長石の核部の白濁したところが、絹雲母化し、Naが逸脱していることも判明し、高速エネルギー分散型X線マイクロアナライザーが、岩石の風化作用の定量化にきわめて有効であることがわかった。3.斜面崩壊が多発している宝塚付近の急傾斜地崩壊危険区域の斜面を現地調査し、亀裂や脈などの詳細を調査し、さらに、これらと南九州の斜面と比較して、その部分にCaが濃集していることが判明した。また、それらが断層に沿って貫入していることが、明らかとなり、EDSでみると、沸石であることも明らかとなった。特に、崩壊が著しい宝塚の斜面崩壊地の化学分析の結果を神戸大学発達科学部研究紀要に報告した。4.研究分担者の宮田により、これら断層調査が行われ、斜面崩壊地で断層に伴う破砕作用が大きな役割をしていることが調査された。5.斜面崩壊の崩壊多発地域の河川の底質も採取し、これらの化学分析も分担者の梅本・駒井により行われ、これら底質の土砂の分析から、Caが多く、崩壊地の特色をなす。6.六甲山系の斜面崩壊の位置を、本科学研究費で購入したパソコンを用い、さらに購入した地形図ソフトを用いて、入力し、地図上にデータを落とした。平成12年度における本研究の実施結果は,おおむね次の通りであった。1.本科研費で購入した電界放射型走査電子顕微鏡で斜面崩壊地の花崗岩を検討した結果,沸石脈や粘土質脈が予想より多く分布し,これら脈を滑り面として崩壊していることが明らかとなった。2.航空写真で検討した結果,兵庫県南部地震により損傷した斜面の降雨での崩壊拡大は,六甲山地で均等に分布せず,東方に多く分布していた。3.電界放射型走査電子顕微鏡で,崩壊斜面の岩石を観察した結果,長石や黒雲母が変質して,斜長石の核部にきわめて微細なカオリナイトなどの粘土鉱物が劈開に沿って生じ,黒雲母でも,劈開に沿ってバーミキュライトが生じていることが判明した。4.斜面崩壊地の岩石を電界放射型走査電子顕微鏡やエレメントアナライザーを用いて,非破壊で化学分析を行い,化学組成を検討した。斜面崩壊地の岩石の元素逸脱度が大きく。

特に,MgOやCaOさらにFeOが著しく減少していることが判明した。元素逸脱度が大きい所では,電界放射型走査電子顕微鏡の観察では繊維状の変質鉱物が長石表面に生じていることが明らかとなった。また,細かい粘土状のものが生じていた。5.斜面崩壊地で元素逸脱が大きい所の断層調査を分担者の宮田が行った結果,小断層が発達し,断層面に沿って上昇した熱水により岩石が著しく変質し,多くの粘土質脈が発達し,それに沿って崩壊していた。6.斜面崩壊多発地域の河川水の分析を分担者の駒井が行った結果,明らかにCaOやMgOなどが高い値をもち,岩石から逸脱した元素が河川水に溶け込んでいることが判明した。7.斜面崩壊地の河川堆積物を分担者の梅本が検討すると,著しく粘土化しており,また,CaOなどが著しく逸脱していた。8.六甲山の花崗岩類を分担者の先山が検討したところ,六甲山の花崗岩類は地形的高度が増すに従い,細粒となり,累帯マグマ溜まりが固結したことを示す。さらに,細粒花崗岩ほど,元素逸脱度が高く,風化作用が進行していた。本科学研究費の研究から,兵庫県南部地震による斜面崩壊の機構の解明や崩壊予知にとって,岩石や鉱物の化学組成や画像はきわめて有効で,断層に沿って侵入した熱水がきわめて重要な働きをなすことが明らかとなり,崩壊予知も可能であることが判明した。特に,花崗岩中の粘土質細脈は重要で,地震で損傷した斜面の多くはその後の降雨で,この粘土質細脈に沿って崩壊が拡大していることが明らかとなった。科研費で購入した電界放射型走査電子顕微鏡により,粘土質細脈を検討すると,長石や黒雲母が変質して,斜長石の劈開に沿ってカオリナイトなどの粘土鉱物が生じ,黒雲母では劈開に沿ってスメクタイトやバーミキュライトが生じていた。化学組成や画像の特徴から,黒雲母から粘土鉱物への系統的な変化や,長石の粘土鉱物への変化は風化作用の程度に対応していることが判明し,電界放射型走査電子顕微鏡での画像研究は斜面崩壊の機構研究や崩壊予知にきわめて有効であることが明らかとなった。斜面崩壊地の化学組成をみると,風化が進むにつれ,CaO, MgOなどの元素逸脱度が系統的にみられ,化学組成からも崩壊の予知が可能である。崩壊地の分布と航空写真から,崩壊分布をみると,崩壊は六甲山の東部で多く,しかも断層に沿って細脈が多く存在するところに多いことが判明した。降雨での崩壊拡大は,風化作用が著しい所,すなわち,カオリナイトが生じている所で多く発生している。分担者の宮田により,斜面崩壊多発地の断層調査が行われ,崩壊地には小断層が,しかも破砕帯中に粘土質細脈が発達していた。また,台湾などの活断層調査も行われ,兵庫県南部地震との比較が行われ,後者の規模が大きいのに,被害は前者が多いことが明らかとなった。斜面崩壊多発地域の河川水の化学分析を分担者の梅本が行い,これら地域ではCaOやMgOなどが高い値を持つことが明らかとなり,水質も崩壊の予知に有効であることが明らかとなった。また,生野山地ではリンが多く異なっていた。河川底質の検討が分担者である駒井により明らかにされた。崩壊多発地では,Caに富む粘土が多いことやリンも高く,長期的な崩壊予測に底質も検討する必要がある。斜面崩壊地の花崗岩の調査が,分担者である先山により明らかにされた。崩壊多発地の花崗岩は磁鉄鉱を含み,帯磁率が高い磁鉄鉱系花崗岩からなることを明らかにした。この磁鉄鉱は断層に沿って侵入した熱水により,黒雲母が分解し鉄が析出したためである。平成13年度における本研究の実施結果は,おおむね次の通りであった。1.電界放射型走査電子顕微鏡で,崩壊斜面の岩石中の鉱物画像を多量に観察し、それらをまとめた。
アセチレンコバルト錯体を利用する立体選択的天然物合成と方法論開発

海洋猛毒であるシガトキシンの化学全合成を目的としている。抗体となる分子の創成を通して食中毒により引き起こされる社会的問題の解決の一途とするのが副目的である。シガトキシン分子のポリオキシエチレン構造をもととする多環骨格は、syn/trans型の立体化学が繰り返されている。この分子を合成する目的で、アセチレンのコバルト錯体の新しい化学を開拓した。その成果の一つが、中員エーテル環形成の立体選択的反応で、その後コバルトをスズヒドリドやケイ素ヒドリド化合物と加熱することで、還元的な脱錯化がおこり、オレフィン成績体をきれいに与える。化学量論のコバルトを用いる場合に、脱離したコバルトが別の活性を持ち、2重結合の異性化やアルコールのシリルエーテル化をもたらすことがわかった。これを防止するために、ビストリメチルシリルアセチレンを添加すると良いこともわかった。この反応機構から、ヒドロシリル化ではアセチレンに活性を持つコバルト種が存在することがわかったので、考察の結果ヒドロシリル化反序を触媒的に進行させることを目的とした。その結果、別のアセチレンを予めコバルト錯体としておき、この空気中で安定な反応剤を10%程度の触媒量で進行させる反応系を確立することができた。さらに、鎖状アセチレン化合物を前駆体として、試薬として10モル%程度のブーチンアルコールコバルト錯体を用いて酸性条件で一挙にコバルト交換・ヒドロシリル化・環化の3段階をワンポットで達成することにも成功した。これらの手法を用いて、シガトキシン全合成も最終段階にかかっている。全合成に対する準備状況はきわめて良い。シガトキシンの全合成は最終段階にさしかかっている。シガトキシンの中で最も酸に弱いジアリルエーテル部分をもつA環は全合成の中で最後の段階で形成する計画ですすめた。B環から出発して順次B-C-D-E-と合成し、FとG環を形成する前に、左右の2大セグメントをカップリングする大きな予定とした。左側セグメントの合成をつい最近完成した。大方針通り右側部分の合成を進めた。HIJK環部分の合成を完成しているが、あらためてJ環から出発してI環方向に向けて6-8-6-7員環を合成した手法で合成を進めている。すなわち、右側部分をR1-R2-R3の3セグメントに逆合成し、それぞれをカップリングする収束型合成ですすめ、そでにスピロ部分を含む右側のJKLM環部の合成を完了した。左右の2大セグメントの合成が完了あるいはその目前であるので、最後に両セグメントをカップリングし全合成を達成する計画に基づき、モデル4環物質EFGHの合成に成功した。アセチレンコバルト錯体を利用する合成方法論はなかったが、エンドコバルト型の還元的脱コバルト化反応を見つけてからはかなり独走した展開をし、触媒的な環化反応や、全合成では副反応であった新しい反応を開発した海洋猛毒であるシガトキシンの化学全合成を目的としている。
誘導多能性幹細胞から気管支肺胞上皮幹細胞への分化誘導とその臨床応用の探索

肺・気管支は解剖学的に複雑な組織形態をとっているため,再生医学の対象になりづらい臓器である。しかし,肺気腫を始めとする炎症性肺疾患の多くは不可逆的な組織破壊を伴っており,組織再構築が目指すべき根源的な治療法と言える。そこで当該研究課題では,治療を受ける疾病者本人の体細胞から作製可能という誘導多能性幹細胞(iPS細胞)の利点を生かして, iPS細胞を気管支・肺胞の組織再構築に活用していくため,その基盤的技術の開発を行った。肺・気管支は内胚葉由来の呼吸器系臓器であり,体内外のガス交換を司るという特性上,気管から肺胞に至る気道,肺胞,そしてそれを取り巻く肺動静脈系と,解剖学的に複雑な組織形態をとっている。そのため,再生医学の対象になりづらい臓器の一つに挙げられているが,肺気腫を始めとする炎症性肺疾患の多くは,細気管支より末梢の気道域に不可逆的な組織破壊を伴っており,このような疾病に対する細気管支・肺胞の組織再構築は,目指すべき根源的な治療法と考えられている。そこで当該研究課題では,治療を受ける疾病者本人の体細胞から作製可能という誘導多能性幹細胞(iPS細胞)の利点を生かして,iPS細胞を細気管支・肺胞の組織再構築に活用していこうという将来目標を掲げ,その基盤的技術の開発を行うものである。今年度は,iPS細胞から,CCSPとSPCが共に陽性の気管支肺胞上皮幹細胞への分化系を樹立するために,同じ幹細胞である間葉系幹細胞を用いて,その分化能や増殖能をまず検討した。さらには,当該研究の基盤的技術として,マウスの肺において気管支肺胞上皮幹細胞を同定する手法を確立した。具体的には,抗CCSP抗体と坑SPC抗体を用いた免疫組織染色により,マウス肺の終末細気管支に二重陽性となる気管支肺胞上皮幹細胞を同定することができた。肺・気管支は内胚葉由来の呼吸器系臓器であり、体内外のガス交換を司るという特性上、気管から肺胞に至る気道、肺胞、そしてそれを取り巻く肺動静脈系と、解剖学的に複雑な組織形態をとっている。そのため、再生医学の対象になりづらい臓器の一つに挙げられているが、肺気腫を始めとする炎症性肺疾患の多くは、細気管支より末梢の気道域に不可逆的な組織破壊を伴っており、このような疾病に対する細気管支・肺胞の組織再構築は、目指すべき根源的な治療法と考えられている。そこで当該研究課題では、治療を受ける疾病者本人の体細胞から作製可能という誘導多能性幹細胞(ips細胞)の利点を生かして、ips細胞を細気管支・肺胞の組織再構築に活用していこうという将来目標を掲げ、その基盤的技術の開発を行うものである。本年度は,iPS細胞から気管支肺胞上皮幹細胞(CCSPとSPCが共に陽性)へのin vitro分化系を樹立するために,フローサイトメーターによって,気管支肺胞上皮幹細胞を同定する実験系を確立した。具体的には,Teisanuらの方法(Stem Cells.2009;27:612-22)に従って,気管支肺胞上皮幹細胞を同定した。この細胞集団はマウス肺の全細胞数の5%程度であった。また,マウスにナフタレンを投与すると,CCSP陽性のクララ細胞が除去されることが知られているが,この細胞集団はナフタレン投与によっても除去されず,薬物排出能に富むという幹細胞の特徴を具えていることを確認した。そこで当該研究課題では、治療を受ける疾病者本人の体細胞から作製可能という誘導多能性幹細胞(iPS細胞)の利点を生かして、iPS細胞を細気管支・肺胞の組織再構築に活用していこうという将来目標を掲げ、その基盤的技術の開発を行うものである。そこで当該年度は,iPS細胞から気管支肺胞上皮幹細胞へのin vitro分化系を樹立するために,フローサイトメーターによって気管支肺胞上皮幹細胞を分離し,その性状や機能を解析した。その結果,100,000個の気管支肺胞上皮幹細胞を経静脈的にマウスに投与することによって,ナフタレンの肺炎症が有意に軽減されることを明らかにした。

さらに,マイクロアレイ解析を行って,気管支肺胞上皮幹細胞(CCSPとSPCが共に陽性)とクララ細胞(CCSPのみ陽性)とのmRNA発現を比較したところ,クララ細胞に比べ,10倍以上有意に発現が上昇していた遺伝子が229個(うち100倍以上が2個),10分の1以下まで有意に発現が低下していた遺伝子が366個(うち100分の1以下が9個)同定することができた。
脊髄慢性圧迫モデルに対するb-FGF,BDNF発現ベクターの脊髄への導入〜神経保護効果の検討〜

平成14、15年度を通じ、(1)b-FGF, BDNF遺伝子の細胞への導入、(2)ラット脊髄慢性圧迫モデルの作成を行ってきた。(1)b-FGF, BDNF遺伝子のプラスミドをリポソーム法にてNRK細胞(ラット正常腎臓由来)へ導入した。クローニングし、それらをSouthern blot法にてBDNF遺伝子が導入されているか確認した。これにより得たクローンにb-FGF, BDNF遺伝子が導入されていることを確認した。さらに、これらの細胞株についてNorthern blot法を用いてmRNAが導入されているかを確認した。これにより、4種類のクローンでBDNF mRNAが確認できた。これらの細胞株に対してWestern blottingを行い、細胞内でBDNF蛋白が産生されているかの確認を行ったところ、BDNFの産生が認められた。さらに、酵素結合イムノソルベント検定法(ELISA)を行い、細胞の蛋白産生を確認した。以上によりb-FGF, BDNF産生細胞株を樹立した。(2)Wister ratを用い、全身麻酔下にて、第5、第6頚椎椎弓下にcompression materialを挿入し慢性圧迫モデルを作成した。術後、自発的運動量と、強制運動量を回転式運動量測定ケージおよびトレッドミル、傾斜姿勢維持測定板にてそれぞれ計測した。術後、24週になると運動機能の低下が見られ始める。この時期には、脊髄前角細胞も減少してくるのだが、ここで全身麻酔下にて、BDNF産生細胞とb-FGF産生細胞をそれぞれ1×10^6 cellsずつ脊髄圧迫部位に移植した。また、BDNF産生細胞およびb-FGF産生細胞の単独移植群も作製した。その後、細胞移植をしていないcontrol群とBDNF産生細胞+b-FGF産生細胞同時移植群、BDNF産生細胞群単独移植群、b-FGF産生細胞単独移植群それぞれについて、自発的運動量、強制運動量を測定した。その結果、26週目以降、control群とb-FGF産生細胞単独移植群では、引き続き運動量が減少したのに対して、BDNF産生細胞群単独移植群では、強制運動量には低下が見られたものの、自発的運動量低下が停止する傾向がみられた。さらにBDNF産生細胞+b-FGF産生細胞同時移植群では、自発的運動量、強制運動量ともに回復がみられる傾向があった。これらの群についてラットを経心潅流固定し脊髄を採取し、移植部位の連続切片を作成し、それぞれの群での前角細胞の形態学的変化と細胞数の計測を行っているが現在のところ有意な差は見られていない。さらに多くのラットを用いて検討を加えたが、統計学的な有意差は見られていない。現在、移植後早い時期での移植部位についても同様な検討を行っているところである。その上で、再度統計学的に様々な角度から検証していくことにしている。(1)b-FGF,BDNF遺伝子のプラスミドよりそれぞれのcDNAを切り出し、コスミドを作製しこれらをアデノウイルスベクターNRK細胞(ラット正常腎臓由来)へ導入する。遺伝子導入操作を終えた細胞をG-418(neomycin analogue)存在下で培養し、生き残った細胞をクローンニングし、現在、b-FGF,BDNF遺伝子が導入されていることを確認している。方法としてはSouthern blot法にてb-FGF,BDNF遺伝子が導入されているか確認している。さらに、これらの細胞株についてNorthern blot法を用いてmRNAが導入されているかを確認する。これにより、導入が確認できたクローンでBDNF mRNAの発現を確認する。これらで得られた細胞株に対してWestern blottingを行い、細胞内でBDNF蛋白が産生されているかの確認を行う。さらに、酵素結合イムノソルベント検定法(ELISA)を行い、細胞の蛋白産生を確認する。以上によりh-FGF,BDNF産生細胞株を樹立する。(2)Wister ratを用い、全身麻酔下にて、第5、第6頚椎椎弓下にcompression meterialを挿入し慢性圧迫モデルを作成した。この時期には、脊髄前角細胞も減少してくるのだが、ここで全身麻酔下にて、BDNF産生細胞とb-FGF産生細胞をそれぞれ1×10^6.cellsずつ脊髄圧迫部位に移植した。また、BDNF産生細胞およびh-FGF産生細胞の単独移植群も作製する。その後、細胞移植をしていないcontrol群とBDNF産生細胞+b-FGF産生細胞同時移植群、BDNF産生細胞群単独移植群、b-FGF産生細胞単独移植群それぞれについて、自発的運動量、強制運動量を測定する。以上のように、現在安定した細胞株樹立を目指しているところである。また、脊髄慢性圧迫モデルについてコントロールとしてh-FGF,BDNFの発現を蛍光抗体法を用いて検討している。

これにより得たクローンにb-FGF, BDNF遺伝子が導入されていることを確認した。さらに、これらの細胞株についてNorthern blot法を用いてmRNAが導入されているかを確認した。これにより、4種類のクローンでBDNF mRNAが確認できた。これらの細胞株に対してWestern blottingを行い、細胞内でBDNF蛋白が産生されているかの確認を行ったところ、BDNFの産生が認められた。さらに、酵素結合イムノソルベント検定法(ELISA)を行い、細胞の蛋白産生を確認した。以上によりb-FGF, BDNF産生細胞株を樹立した。(2)Wister ratを用い、全身麻酔下にて、第5、第6頚椎椎弓下にcompression materialを挿入し慢性圧迫モデルを作成した。術後、自発的運動量と、強制運動量を回転式運動量測定ケージおよびトレッドミル、傾斜姿勢維持測定板にてそれぞれ計測した。術後、24週になると運動機能の低下が見られ始める。この時期には、脊髄前角細胞も減少してくるのだが、ここで全身麻酔下にて、BDNF産生細胞とb-FGF産生細胞をそれぞれ1×10^6 cellsずつ脊髄圧迫部位に移植した。また、BDNF産生細胞およびb-FGF産生細胞の単独移植群も作製した。その後、細胞移植をしていないcontrol群とBDNF産生細胞+b-FGF産生細胞同時移植群、BDNF産生細胞群単独移植群、b-FGF産生細胞単独移植群それぞれについて、自発的運動量、強制運動量を測定した。その結果、26週目以降、control群とb-FGF産生細胞単独移植群では、引き続き運動量が減少したのに対して、BDNF産生細胞群単独移植群では、強制運動量には低下が見られたものの、自発的運動量低下が停止する傾向がみられた。さらにBDNF産生細胞+b-FGF産生細胞同時移植群では、自発的運動量、強制運動量ともに回復がみられる傾向があった。これらの群についてラットを経心潅流固定し脊髄を採取し、移植部位の連続切片を作成し、それぞれの群での前角細胞の形態学的変化と細胞数の計測を行っているが現在のところ有意な差は見られていない。さらに多くのラットを用いて検討を加えたが、統計学的な有意差は見られていない。現在、移植後早い時期での移植部位についても同様な検討を行っているところである。その上で、再度統計学的に様々な角度から検証していくことにしている。
雑草に除草剤抵抗性を付与する一塩基多型の維持機構に関する雑草防除学的研究

雑草の除草剤抵抗性獲得機構の一つに、当該除草剤のターゲット酵素におけるアミノ酸置換に因るものがある。本研究では、麦作雑草のスズメノテッポウにおけるSU剤抵抗性の一塩基置換の多型を明らかにした。調査対象の北九州集団では、Pro197部位あるいはTrp574部位に抵抗性を付与するとみられる8種類の一塩基置換が認められた。抵抗性の程度は、ALS1Thr197およびALS1Leu574型が最も高く、ALS1Ser197、ALS2Ser197、ALS1Ala197およびALS1His197型は中程度で、ALS1Leu197およびALS2Leu197型は最も低かった。除草剤抵抗性雑草の顕在化は、作物生産に大きな負の影響を及ぼす。九州北部の麦畑では、スルホニルウレア系除草剤(SU剤)に対して抵抗性を示すスズメノテッポウが出現し、問題となっている。本年度は、まず、九州北部においてSU剤抵抗性スズメノテッポウが出現している麦畑の実態調査を行った。このうち、栽培者からの聞き取り調査が可能であったケースでは、使用している除草剤の種類、頻度、使用歴などに関する調査を行った。SU剤抵抗性スズメノテッポウの地理的な分布状況をもとに分布の中心部から網羅的に周辺部に向かって30圃場において抵抗性個体を個体識別して1圃場あたり50個体採集した。また、抵抗性出現圃場の周辺で感受性と推定される個体を同様に1地点あたり50個体採集した。採集した個体の葉からDNAを抽出し、CAPS(Cleaved Amplified Polymorphic Sequences)法によってALSにおける塩基置換の有無と置換塩基の種類を特定した。その結果、抵抗性個体ではPro197がSer、LeuあるいはHisへ、また、Trp574がLeuへ変異する一塩基置換が認められた。抵抗性が出現した圃場では、抵抗性個体がすべて同じ一塩基置換をもつ場合と異なる一塩基置換をもつ場合があった。さらに、サザンハイブリダイゼーションによってALS遺伝子座が2個存在することを明らかにし、RACE法によって3末端および5末端の非翻訳領域を含む領域の塩基配列を決定した。抵抗性個体のSU剤に対する抵抗性の程度を感受性個体を対照として評価した。供試個体の抵抗性遺伝子型を決定後、遺伝子型と抵抗性の程度を明らかにする予定である。本年度は、昨年度種子を採集した九州北部(福岡県、佐賀県、熊本県)のスズメノテッポウ19集団および対照として栃木県、埼玉県、静岡県の各1集団の合計22集団について、昨年度設計したALS1およびALS2を特異的に増幅するプライマーを用いて、1集団それぞれ30個体のALS遺伝子型を決定した。供試した22集団のうち、感受性4集団ではALSにおいて抵抗性を付与する変異が確認されなかった。残りの18集団では、ALSのPro197部位がSer、LeuあるいはHisへ、また、Trp574部位がLeuへ変異するなどの一塩基置換が認められ、かつ、16集団においては多型が認められた。また、ヘテロ遺伝子型の存在も確認した。抵抗性を付与する異なる一塩基置換をもつ抵抗性生物型のうち、ALS1のPro197部位がLeuに変異した生物型(1Leu197と表記)、1Ser197生物型および2Ser197の適応度を感受性型と比較したところ、いずれの抵抗性生物型も感受性生物型との間に差異は認められなかった。本年度は、抵抗性を付与する一塩基多型の維持機構を解明するために、昨年度明らかにしたそれぞれの遺伝子型(ALSのPro197部位がSer、Leu、Thr、AlaあるいはHisへ、また、Trp574部位がLeuへ変異)の埋土種子集団の動態を明らかにするために、休眠性の程度および発芽率の季節変化を検定した。それぞれの遺伝子型の種子を水田条件および畑条件に埋土し、1か月ごとに掘り起こし、20/15°C、明暗9/15時間条件下での発芽率を調査した。2か月以上畑条件に埋土処理した種子では、土中発芽が認められ、未発芽の生存種子数は減少した。しかし、ALS1のPro197His型、Pro197Thr型およびPro197Ala型では、感受性型と比較して、生存種子の割合が高く、農機具などに付着して圃場間を移動する可能性が示唆された。また、埋土条件(水田条件および畑条件)による休眠覚醒程度の差異には遺伝子型による一定の傾向は認められなかった。一塩基多型の維持機構のひとつとして、他殖が関わっている可能性があるため、他殖率を推定した。ALS1のPro197Thrホモ個体を囲むように感受性ホモ個体を配置し、自然交雑させたF1種子を回収し、発芽、生育させた。この実生の遺伝子型を検定した結果、23%の割合で他殖していることが確認され、前述の埋土条件下での種子の生存とあわせ、多型の維持に一定の寄与をしていることが推定された。

雑草の除草剤抵抗性獲得機構の一つに、当該除草剤のターゲット酵素におけるアミノ酸置換に因るものがある。本研究では、麦作雑草のスズメノテッポウにおけるSU剤抵抗性の一塩基置換の多型を明らかにした。調査対象の北九州集団では、Pro197部位あるいはTrp574部位に抵抗性を付与するとみられる8種類の一塩基置換が認められた。抵抗性の程度は、ALS1Thr197およびALS1Leu574型が最も高く、ALS1Ser197、ALS2Ser197、ALS1Ala197およびALS1His197型は中程度で、ALS1Leu197およびALS2Leu197型は最も低かった。ほぼ当初計画通り進行している。スズメノテッポウではALSが2コピー存在することを明らかにし、それぞれを個別に増幅することに成功した。これをもとに、SU剤抵抗性集団においてALS2コピーにおける集団内多型の存在を明らかにした。また、それぞれの抵抗性変異型の遺伝子型を決定した後、それぞれの抵抗性遺伝子型のSU剤に対する抵抗性の程度が異なることも明らかにした。また、一部の変異型については、それらの適応度も明らかにしたが、感受性型との差異は認められなかった。最終目標である多型の維持機構の解明にむけて、スズメノテッポウは自殖であると報告されているが、ヘテロ個体の存在が確認されたことから、他殖率を解析する必要がある。また、埋土種子集団の動態も明らかにする必要がある。27年度が最終年度であるため、記入しない。雑草生態学SU剤抵抗性を付与する一塩基多型の維持機構の解明にむけて、自殖であると報告されているスズメノテッポウの他殖率を、一塩基多型をマーカーとしてCAPS法によって明らかにする。また、ヘテロ個体の適応度を感受性型と比較する。さらに、埋土種子集団の動態を明らかにすることによって多型の維持機構を明らかにする。ALS遺伝子座が2個存在することが明らかになり、これは新規の結果である。それぞれのALS遺伝子だけをPCRで特異的に増幅するプライマーを設計し、SU剤抵抗性個体の抵抗性遺伝子型を早急に決定したい。ALS遺伝子座が2個存在することが明らかになったため、SU剤抵抗性個体の抵抗性遺伝子型を決定し、遺伝子型ごとの抵抗性の程度や適応度を解析するために、それぞれのALS遺伝子をPCRで特異的に増幅するプライマーを設計する。