hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
『隣在歯の損傷』を評価項目に組み入れた支台歯形成技能自動評価システムの開発

本研究は,より臨床に近い環境を臨床シミュレーション実習に与えるため,支台歯のみならず,隣在歯の損傷という周囲組織の評価も加え,付加価値を備えた支台歯形成技能自動評価システムの構築を目標に行われた.平成18年度は,隣在歯損傷の測定方法ならびに測定結果の評価方法を確立し,平成19年度は,学生対象に支台歯形成を実施し,測定結果をフィードバックし,再度支台歯形成を実施し比較検討を加える計画のもと遂行された.半導体レーザー応用の短時間かつ高精度の安定した測定環境を作ることができ,今後の新たな評価にも十分対応可能である.また学生教育の現場では初めてフィードバックを実施することができた.隣在歯の損傷は予想以上に大きく深いものであった.この結果を今後支台歯形成教育において指導者ならびに学生へ提示し,隣在歯の損傷の実態を把握し,同時に未然に防ぐ方法を早急に考案する必要があろう.本評価システムは登院前学生あるいは研修医が支台歯形成時に生じる隣在歯の損傷を画像表示で視覚に訴え,同時に自分の形成スキルの習熟度を定量的に把握することを目的としている.さらに医原病とされる隣在歯の損傷を未然に防ぐことへ意識が向く教育効果が表れることを期待して研究を継続発展させたい.本研究は,より臨床に近い環境を臨床シミュレーション実習に与えるため,支台歯のみならず,隣在歯の損傷という周囲組織の評価も加え,付加価値を備えた支台歯形成技能自動評価システムの構築を目標に行われた.平成18年度は,隣在歯損傷の測定方法ならびに測定結果の評価方法を確立し,平成19年度は,学生対象に支台歯形成を実施し,測定結果をフィードバックし,再度支台歯形成を実施し比較検討を加える計画のもと遂行された.半導体レーザー応用の短時間かつ高精度の安定した測定環境を作ることができ,今後の新たな評価にも十分対応可能である.また学生教育の現場では初めてフィードバックを実施することができた.隣在歯の損傷は予想以上に大きく深いものであった.この結果を今後支台歯形成教育において指導者ならびに学生へ提示し,隣在歯の損傷の実態を把握し,同時に未然に防ぐ方法を早急に考案する必要があろう.本評価システムは登院前学生あるいは研修医が支台歯形成時に生じる隣在歯の損傷を画像表示で視覚に訴え,同時に自分の形成スキルの習熟度を定量的に把握することを目的としている.さらに医原病とされる隣在歯の損傷を未然に防ぐことへ意識が向く教育効果が表れることを期待して研究を継続発展させたい.本研究は,より臨床に近い環境を支台歯形成の臨床シミュレーション実習に与えるため,支台歯のみならず,隣在歯および辺縁歯肉の損傷という周囲組織の評価も加え,より高い付加価値を備えた支台歯形成技能自動評価システムの構築を目的として行ったものである.平成18年度は『隣在歯の損傷』を短時間にかつ高精度データとして採取する方法を確立した.すなわち,レーザー光による測定用の専用台(中央に支台歯,両脇に隣接面を上方に向けた隣在歯を配した艶消し処理済み黒色エポキシ樹脂製)を製作した.この専用台を用いて採取したデータを基に,測定時の歯の位置にずれはないか,専用台への歯の戻り具合の確認を行った結果,十分な精度で計測できることを確認した.次に研究のテーマである『隣在歯の損傷』を計測し,その結果の画像表示方法を確立した.すなわち,隣在歯の隣接面に基準となる損傷を与え,データを採取し,未切削人工歯のデータと重ね合わせ,損傷部の差,すなわち傷の深さを等高線を用いて色分け表示を行った.その結果,隣在歯損傷の程度を視覚的に確認することが容易となった.さらに,重ねあわせた画像上に損傷部位の断面を作り,損傷の深さを定量的に計測し,客観的評価結果(数値)として提示することも可能となった.以上,支台歯形成時における『隣在歯の損傷』の定量評価方法が確立され,より高い付加価値を備えた支台歯形成技能自動評価システムの構築の基盤を作ることができた。本研究は,支台歯形成教育における『隣在歯の損傷』の評価も加えた支台歯形成技能自動評価システムの構築を目的としている.平成19年度は『隣在歯の損傷』の測定環境の確立を目標に,新規に測定ジグを作製した.各対象歯(隣在歯)の歯根部をNC加工したホルダー底部に磁石を応用したジグである.これを用いた結果,測定時間は前年の約10分の1の2分となり,しかも安定した高精度(50μm)のデータが得られ,その結果はリアルタイムに等高線表示を用いた見やすいCGで確認することができた.このジグを用いて学生による上顎左側第一大臼歯形成時の隣在歯の損傷を測定した.測定域として『真の隣接面』を設定し,当域内における損傷の最大深さと最大幅径(広さ)を求めた.その結果,両隣接面とも深さは平均0.2mm,広さは,第二大臼歯近心面では頬舌側方向に平均4.3mmと第二小臼歯遠心面の1.5倍に相当する大きな値を示した.歯冠長方向には共に平均約2.0mmの損傷が認められ,予想以上に大きく深い損傷であった.本研究の成果は支台歯形成時の『隣在歯の損傷』を客観的測定値として算出する方法を初めて確立したことである.これは研究目的とした『隣在歯の損傷』の評価も加えた支台歯形成技能自動評価システムの構築に応用できると考えられる.このシステムを運用していけば,医原病とされる
電子注入機能をもつ人工格子型異相表面の触媒作用

本年度は、128゚回転Yカットニオブ酸リチウム強誘電体単結晶を用いる弾性表面波の効果との比較を行うため、単分域化した単結晶として、自発分極軸を結晶の表面に対して垂直な方向を持つz-カットニオブ酸リチウム強誘電体結晶を用い、結晶の片面に異相交互周期膜構造を作成し、共振を発生させた場合の触媒作用に及ぼすに効果について調べた。電子ビーム蒸着法を用い、それぞれ10nmの膜厚でAlとCu膜が互いに10層から成る200nmの膜厚の交互膜を作成し、その人工格子間隔をもつ周期交互性を、深さ方向のオージェ電子分光分析および低角度X線回折パターン解析により確認した。この交互膜は373Kの加熱でも安定に存在するが、室温での1W共振により、人工格子間隔が10.5%小さくなることを見出した。この変化は超格子間隔が4.5%増加する弾性表面波の効果と逆となった。レーザードップラー法により、格子変位の大きさを調べ、厚み振動により、3W印加で60nmにも達する垂直方向の不規則なパターンを持つ定在波が生じることを示した。交互膜を単純化した3成分系(20nm Ag/100nm Pd/100nm AI)および(2nm Ag/100nm Pd/100nm Al)上でのエタノール酸化反応において、373Kでアセトアルデヒド生成活性は、1Wでの共振により、前者の触媒では3.6倍、後者では5.7倍と大きく増加することを示し、共振による表面に垂直成分の格子変位が交互膜の触媒作用に効果を与えることを明らかにした。また、単一層ではあるが、酸化物系についても調べ、弾性表面波が酸素に対するNiOの吸着および脱離作用を促進する効果を持つことを見出した。以上の結果に基づき、本方法が制御機能を持つ触媒系の確立に有用であることを結論した。本研究では、外部からの指令により触媒作用を制御可能な機能を持つ触媒を開発するために、新しい原理として人工格子型構造の周期異相薄膜触媒表面に電力を印加し、触媒に活性化状態を起こさせることを行った。下地基板にSi単結晶を用い、Cu金属とAl_2O_3焼結体をそれぞれターゲットとし、ヘリコン波スパッタリング法により交互積層膜を作製した。基板の温度を室温とし、Cuの蒸着速度を0.7nmmin^<-1>、Al_2O_3の蒸着速度を0.8nmmin^<-1>に保ち、Cu膜の膜厚は5nm、またAl_2O_3の膜厚を6nmに設定し、Cu膜とAl_2O_3膜の周期交互膜の作製を行った。Cuのオージェ電子LMMおよびAlのKLLエネルギー準位の強度をそれぞれの元素の濃度とし、作製した積層膜の表面から内部をArイオンスパッタリングし、深さ方向分析を行った。上記条件において作製した交互積層膜において、設定した膜圧をもつ周期交互性が存在する結果を得た。交互膜のX線回折構造解析より、上記条件ではCuは配向成長せず、(111)、(100)(110)面から構成される多結晶蒸着膜であることが示された。マスクを通しての蒸着の場合に、100μmの口径に対して交互膜の作製が可能なことが示された。連続膜とする場合については、交互積層膜の側面の表面積を増加させるためのジグザグ形状を設計した。基板にニオブ酸リチウム単結晶を用いその表面にCuを蒸着し、Cu膜の両端に電極を取り付け高周波電力を印加した場合に、加熱したAlにC_2H_5OH蒸気ふれさせた雰囲気下で、Cu上に交互周期表面が形成されることを見出した。この新しい現象に対し、ニオブ酸リチウム単結晶表面に弾性表面波が発生し、その効果によりCuとAlの異相膜が形成される機構が考えられ、本現象を用いることにより目的とする異相交互周期膜の得られることが新たな知見として得られた。本年度は、昨年度に見出した弾性表面液が異相交互周期膜構造に及ぼす効果についてさらに検討した。下地基板に128°回転Yカットニオブ酸リチウム強誘電体単結晶を用い、人工格子型構造の周期異相金属触媒の作成および電力印加による弾性表面波の発生とそれに基づく格子変位が人工格子膜の周期構造に及ぼす効果を調べた。新たに電子ビーム蒸着法を用い、それぞれ10nmの膜厚でAlとCu膜が互いに10層から成る交互膜を作成した。Cuのオージェ電子LMMおよびAlのKLLエネルギー準位のピーク強度の深さ方向分析から周期交互性が存在する結果を得た。また、低角度でX線回折パターンに2theta=2°3°に超格子に基づく回折ピークが出現し、設定した人工格子間隔をもつ周期異相薄膜が作成できることを示した。室温において1Wの電力を印加し、弾性表面波が異相界面構造に及ぼす効果を調べ、印加時間とともに弾性表面波の伝搬特性は1.8dBより0.4dBに変化すること、Cu(111)面の回折ピーク強度は変化しないのに対し、Al(111)面のピーク強度は増加し、弾性表面波伝搬によりAl膜のみが配向すること、さらに、超格子間隔も4.5%増加することを示し、下地強誘電体基板の格子変位により異相界面構造が制御できる結果が得られた。

本年度は、128゚回転Yカットニオブ酸リチウム強誘電体単結晶を用いる弾性表面波の効果との比較を行うため、単分域化した単結晶として、自発分極軸を結晶の表面に対して垂直な方向を持つz-カットニオブ酸リチウム強誘電体結晶を用い、結晶の片面に異相交互周期膜構造を作成し、共振を発生させた場合の触媒作用に及ぼすに効果について調べた。電子ビーム蒸着法を用い、それぞれ10nmの膜厚でAlとCu膜が互いに10層から成る200nmの膜厚の交互膜を作成し、その人工格子間隔をもつ周期交互性を、深さ方向のオージェ電子分光分析および低角度X線回折パターン解析により確認した。この交互膜は373Kの加熱でも安定に存在するが、室温での1W共振により、人工格子間隔が10.5%小さくなることを見出した。この変化は超格子間隔が4.5%増加する弾性表面波の効果と逆となった。レーザードップラー法により、格子変位の大きさを調べ、厚み振動により、3W印加で60nmにも達する垂直方向の不規則なパターンを持つ定在波が生じることを示した。交互膜を単純化した3成分系(20nm Ag/100nm Pd/100nm AI)および(2nm Ag/100nm Pd/100nm Al)上でのエタノール酸化反応において、373Kでアセトアルデヒド生成活性は、1Wでの共振により、前者の触媒では3.6倍、後者では5.7倍と大きく増加することを示し、共振による表面に垂直成分の格子変位が交互膜の触媒作用に効果を与えることを明らかにした。また、単一層ではあるが、酸化物系についても調べ、弾性表面波が酸素に対するNiOの吸着および脱離作用を促進する効果を持つことを見出した。以上の結果に基づき、本方法が制御機能を持つ触媒系の確立に有用であることを結論した。
養殖魚類における新型連鎖球菌感染症の早期診断および疫学に関する研究

養殖魚類、特にカンパチより分離される新型の連鎖球菌は、ランスフィールドC群のStreptococcus dysgalactiaeであることを明らかにした。この細菌は、もともと畜産動物であるウシ乳房炎から分離される細菌で有名であるが、同様の細菌が現在魚類養殖場の魚類からも分離されることが判明した。魚類由来の細菌は、畜産動物由来の細菌とは、ラクトースからの酸産生の違い、あるいはある特定の領域(16srRNA-23srRNA)の遺伝子の1塩基の相違が明らかとなった。また、魚類由来の菌株の疫学調査を行った結果、均一の細菌集団による感染が拡大していることが明らかとなった。また、魚類由来株の感染魚からの細菌分離において、選択培地(クーマシー・ブリリアントブルーを加えた選択培地)を開発し、従来のレンサ球菌感染症の原因細菌であるLactococcus garvieaeとの識別診断が可能であることを明らかにし、養殖現場での応用を可能とした。【目的】ブリ属魚類特にカンパチに被害をもたらすStreptococcus dysgalactiaeは、畜産動物でも分離されることがある。同種細菌に特異的なプライマーで増幅される16S-23SrDNAのITS領域の部分塩基配列について魚類由来および畜産動物由来菌株を比較したところ、1塩基の相違があることを報告した。今回は更に対象菌株数を増やし、β溶血性のS.dysgalactiae subsp. equisimilisにまで調査範囲を拡大した結果、若干の知見を得た。
高機能吸着・誘電複合材料の創製に向けた強誘電多孔性配位高分子の開発

多孔性配位高分子は,金属イオンが有機配位子によって架橋されることで構築されるフレームワークを持っており,内部での有機配位子は回転運動等の高い自由度を有する.本研究では,その運動の様子を誘電率として観測し,気体吸蔵に伴う骨格構造の変化を電気信号変化として検出するような,誘電・吸着複合材料の開発に取り組んだ.複数の配位骨格に対する誘電率測定の結果から,ガス吸着と同期した構造変化を伴う化合物が,誘電・吸着複合材料として有望である事が明らかになった.ジャングルジム型多孔性錯体,[Cu2(L)2(dabco)]n (L = dicarboxylate, dabco = 4-diazabicyclo[2,2,2]octane)のLを様々に変えたサンプル合成した.配位子Lにdmbdc (= 2,3-dimethoxy-1,4-benzenedicarboxylate)を用いた化合物は400 Kにおいて正方晶系のジャングルジム様構造を有しており,配位子中のメトキシ基が4サイトにディスオーダーしていた.300 Kから冷却して行くと,280 K付近から回折パターンに超格子ピークが観測され,解析の結果これらはメトキシ基のオーダリングに伴うピークであることがわかった.誘電率測定の結果,室温以下の温度領域において誘電率に周波数に依存しない大きな値の変化が観測された.これはメトキシ基のオーダー・ディスオーダーを伴う構造転移に起因するものと現在考えている.さらに本化合物ではCO2の導入圧に応じて誘電率の値が大きく変化することが分かった.以上のように,ガス吸着と配位子の運動性をリンクさせた誘電材料を得るためには,構造相転移を伴わせることが重要であることが分かった.以上の知見を基に,あるしきい値圧力以上において構造変化とガス吸着が同期して起こる,"ケートオープン挙動"を示す一次元鎖状錯体化合物,[Ru2II,II(4-Cl-2-OMePhCO2)4(phenazine)]について様々なガス囲気下における誘電応答の検討を行った.その結果,誘電率実部の温度依存性において,それぞれの気体の沸点より30-40 K高い温度付近で急激な誘電率の減少が観測された.この現象は吸着ガス種,およびガス圧力に敏感に依存しており,ゲート開閉の状況を電気信号として正確に検出可能であることが示された.多孔性配位高分子は,金属イオンが有機配位子によって架橋されることで構築されるフレームワークを持っており,内部での有機配位子は回転運動等の高い自由度を有する.本研究では,その運動の様子を誘電率として観測し,気体吸蔵に伴う骨格構造の変化を電気信号変化として検出するような,誘電・吸着複合材料の開発に取り組んだ.複数の配位骨格に対する誘電率測定の結果から,ガス吸着と同期した構造変化を伴う化合物が,誘電・吸着複合材料として有望である事が明らかになった.ジャングルジム型多孔性錯体,[Cu2(L)2(dabco)]n (L = dicarboxylate, dabco = 4-diazabicyclo[2,2,2]octane)のLを様々に変えたサンプル合成した.配位子Lにdmbdc (= 2,3-dimethoxy-1,4-benzenedicarboxylate)を用いた化合物は400 Kにおいて正方晶系のジャングルジム様構造を有しており,配位子中のメトキシ基が4サイトにディスオーダーしていた.300 Kから冷却して行くと,280 K付近から回折パターンに超格子ピークが観測され,解析の結果これらはメトキシ基のオーダリングに伴うピークであることがわかった.誘電率測定の結果,室温以下の温度領域において誘電率に周波数に依存しない大きな値の変化が観測された.これはメトキシ基のオーダー・ディスオーダーを伴う構造転移に起因するものと現在考えている.一方,配位子LにR-bdc (R = 2-methoxy-,2-nitro-,2-chloro-,2,3-difuluoro-,2-bromo-, 2,3,5-trifluoro-)を用いた化合物では,誘電率虚部に周波数分散が観測され,配位子が回転運動する際に乗り越えるエネルギー障壁の大きさが10-30 kJ mol-1程度であることが明らかとなった.これらの化合物にCO2を吸着させて誘電率の測定を行った所,LにR-bdcを用いたものではエネルギー障壁の大きさの増大が見られたが,Lにdmbdcを用いたものではCO2の導入圧に応じて誘電率の値が大きく変化することが分かった.以上のように,ガス吸着と配位子の運動性をリンクさせた誘電材料を得るためには,構造相転移を伴わせることが重要であることが分かった.研究目的の一つである“吸着と誘電の複合物性領域の開拓"については,架橋配位子の側鎖(分子ローターの種類)を様々に降ることによって,それぞれ異なる誘電挙動を示す化合物を得ることに成功した.またこれらの物質がゲスト吸着に対してそれぞれ異なる誘電応答を示すことも分かってきており,ゲスト吸着が分子ローターの運動に与える影響について系統的な知見が得られて来ている.一方で,もう一つの目的である“強誘電性を示す多孔性配位高分子の開発と構造・物性の評価"については,強誘電性の発現を示唆する化合物の合成に成功しており,今後,再現性の確認など詳細な物性の検討を行っていく.“強誘電性を示す多孔性配位高分子の開発と構造・物性の評価

"については,強誘電性の発現を示唆する化合物の合成に成功しており,今後,再現性の確認など詳細な物性の検討を行っていく.物質のバリエーションがまだ少なく,系統的な研究に発展させていくには,様々なピラー配位子での単結晶合成を行っていく必要がある.配位子合成のためのガラス器具,溶媒,試薬の購入に使用する.また,研究成果を学会等で発表する際の旅費として使用する.
自民党内親中派と戦後の日中関係の研究―日中国交正常化から1980年代末まで

昨年は日中国交正常化40周年。尖閣諸島領有問題をめぐって日中関係は冷たくなったが、日中間の一層の友好増進を図るためにも、日中双方政府と民間の努力が不可欠である。昨年、研究代表者は各地で日中国交正常化40周年記念講演を行ない、中国や日中関係に関する著書や論文を刊行した。また、通訳として対日関係を担当した周斌氏の回顧録を入手した。この本は公文書の少ない国交回復にむけて秘密裏に行われた交渉や民間ベースでの交渉過程などが語られている。研究代表者は研究分担者とともにこの本を日本語に訳して、日本で出版する取り組みを立てている。以上の作業は日中間の相互理解と友好増進に役立つと考えている。研究分担者は日中関係に関する論文を二本掲載し、日中国交40周年記念交流事業のために鳥取県に行って講演した。日本側個人資料の発掘と利用をするために、高碕達之助記念館や岡崎嘉平太記念館に行き、日中LT貿易協定の成立に関する資料を収集した。近年来、中国側がLT貿易関係の資料を一部公開したので、研究分担者は中国外交部档案館でこれらの資料を調査、収集した。収集された資料をもとに、「日中LT貿易協定の成立をめぐる中国の対日戦略」という論文を作成し、LT貿易協定に対する中国側の政策と対応を、自民党内親中派の動きと関連しつつ明らかにした。この論文は掲載のために査読中である。それと同時に「古井喜実文書」のデジタル化作業を引続き行なった。また外交史料館にも行って、日中国交回復後の資料を大量収集したため、これらの史料を分析しながら、論文を作成する予定である。研究代表者と研究分担者は研究計画に基づいて研究を行なった。著者や論文を掲載し、講演を行ない、既定の研究成果を収めた。研究代表者は研究分担者と共同して日中関係に関する回顧録の翻訳を行ない、日本での出版計画を組み立てる。また研究課題に基づいて日中関係に関する研究を引続き行なう。今年度、研究課題と関連して、研究代表者は図書1件、論文2件、講演2件の研究成果を出した。これにより、戦後中国の対日外交の全体像を見ることができ、中国側の視点から日中関係の全般を探り、現在の日中関係の在り方に示唆を与えた。また、講演などにより、戦後から現在に至るまでの日中関係の全体像を多くの人々に別ち合うことができた。研究分担者は研究代表者の指導のもと、図書1件、論文2件、講演1件の研究成果を出すことができた。図書の刊行により、日中国交正常化における自民党内の親中派の役割を世に明らかにし、論文や講演などにより、日中国交回復における陰の立役者の役割をより多くの人々に知らせることができた。今年度の具体的な研究課題として、既往の研究では残されている未解決の課題「日中LT貿易協定の成立における中国側の政策」について明らかにしようとした。つまり、日中LT貿易協定の成立をめぐって、たくさんの研究成果が出されていたが、中国側の資料公開の制限もあって、この貿易協定の成立をめぐる中国側の政策と対応が明らかにされていない。近年来、中国がLT貿易関係の資料を一部公開したので、これらの資料を調査、収集するために、中国外交部梢案館に行ってきた。収集した資料をもとに、LT貿易協定に対する中国側の政策と対応を、自民党内親中派の動きと関連しつつ、明らかにしようとした。現在、一編の論文が作成中であり、年内掲載されるように努力している。近年来、中国側がLT貿易関係の資料を一部公開したので、研究分担者は中国外交部梢案館でこれらの資料を調査、収集した。

昨年、研究代表者は各地で日中国交正常化40周年記念講演を行ない、中国や日中関係に関する著書や論文を刊行した。また、通訳として対日関係を担当した周斌氏の回顧録を入手した。この本は公文書の少ない国交回復にむけて秘密裏に行われた交渉や民間ベースでの交渉過程などが語られている。研究代表者は研究分担者とともにこの本を日本語に訳して、日本で出版する取り組みを立てている。以上の作業は日中間の相互理解と友好増進に役立つと考えている。研究分担者は日中関係に関する論文を二本掲載し、日中国交40周年記念交流事業のために鳥取県に行って講演した。日本側個人資料の発掘と利用をするために、高碕達之助記念館や岡崎嘉平太記念館に行き、日中LT貿易協定の成立に関する資料を収集した。近年来、中国側がLT貿易関係の資料を一部公開したので、研究分担者は中国外交部档案館でこれらの資料を調査、収集した。収集された資料をもとに、「日中LT貿易協定の成立をめぐる中国の対日戦略」という論文を作成し、LT貿易協定に対する中国側の政策と対応を、自民党内親中派の動きと関連しつつ明らかにした。この論文は掲載のために査読中である。それと同時に「古井喜実文書」のデジタル化作業を引続き行なった。また外交史料館にも行って、日中国交回復後の資料を大量収集したため、これらの史料を分析しながら、論文を作成する予定である。今年度の具体的な研究課題に関する中国側の資料収集が済んでおり、それについての論文作成も予定通りに進んでいる。それ以外、研究課題と関連のある図書の出版、論文の掲載、招待講演など、当初の計画以上に繁忙な研究活動を行なったため、計画以上の研究成果を出すことができた。研究代表者と研究分担者は研究計画に基づいて研究を行なった。著者や論文を掲載し、講演を行ない、既定の研究成果を収めた。本研究課題について、今後引き続き資料調査や資料収集を行ない、関係者へのインタビューなどを進めていきたい。研究代表者は研究分担者と共同して日中関係に関する回顧録の翻訳を行ない、日本での出版計画を組み立てる。また研究課題に基づいて日中関係に関する研究を引続き行なう。
肝前駆細胞を介した胆管上皮細胞増殖、胆管形成、再生における核内受容体CARの役割

1.CARノックアウトマウスを用いた解析CARのKOマウスとWTマウスでEpCAM抗体による免疫組織染色、フローサイトメトリー法により胆管上皮細胞数を比較解析、肝内胆管の樹状三次元構造を可視化して比較解析を行った。12週齢雄のCARのKOマウスはWTマウスと比較しての肝組織の免疫染色およびフローサイトメトリー法によりEpCAM陽性の胆管上皮細胞数が有意に減少していることを再確認した。総胆管から逆行性にインクを注入し、その後、肝臓全体を視覚的に透明化することで、肝内胆管の樹状構造を可視化して検討を行った。肝内胆管の樹状三次元構造を可視化して定量する別の手法として、群馬大学機能形態学分野の多鹿友喜講師の協力のもと、標本の切削面を一眼レフカメラで連続撮影してコンピューター上で3D画像を再構築する1つの生物標本から2D顕微鏡画像と3D画像を同時に得る手法を用いて解析を開始した。フローサイトメトリー法(FACS)および磁気細胞分離法(MACS)により肝細胞、胆管上皮細胞、間葉系細胞を分離同定し、各細胞のCARや肝前駆細胞ニッチシグナルの関連するマーカーの発現をリアルタイムPCRを用いて解析を行った。CARのKOマウスの繁殖状況が悪化し、以前マウスを提供した国内の共同研究施設からCARのKOマウスの再入手し、繁殖を再開した。漸く実験可能なマウスがそろい始めたため、実験を再開している。CARのKOマウスの繁殖状況が悪化し、以前マウスを提供した国内の共同研究施設からCARのKOマウスの再入手し、繁殖を行っている。漸く実験可能なマウスがそろい始めたため、実験を再開しているが、繁殖に時間がかかった影響でCARのKOマウスとWTマウスの比較分析する研究が遅れている。国内の共同研究施設からCARのKOマウスの再入手して繁殖に時間がかかったため、予定より遅れている以下の研究を推進する。1.CARノックアウトマウスを用いた解析CARのKOマウスとWTマウスでEpCAM抗体による免疫組織染色、フローサイトメトリー法により胆管上皮細胞数を比較解析、肝内胆管の樹状三次元構造を可視化して比較解析を2および4、6、8、10週齢のマウスを用いて行う。総胆管から逆行性にインクを注入し、その後、肝臓全体を視覚的に透明化することで、肝内胆管の樹状構造を可視化する手法と群馬大学機能形態学分野の多鹿友喜講師の協力のもと、標本の切削面を一眼レフカメラで連続撮影してコンピューター上で3D画像を再構築する1つの生物標本から2D顕微鏡画像と3D画像を同時に得る手法を用いて肝内胆管の樹状三次元構造の比較解析を行う。FACSおよびMACSにより肝細胞、胆管上皮細胞、間葉系細胞を分離同定し、各細胞のCARや肝前駆細胞ニッチシグナルの関連するマーカーの発現をリアルタイムPCRを用いて解析を行う。WTマウス由来の分離細胞を用いてTCPOBOPなどのCAR activatorによるFGF7など肝前駆細胞ニッチシグナルの誘導を解析する1.CARノックアウトマウスを用いた解析CARのKOマウスとWTマウスでEpCAM抗体による免疫組織染色、フローサイトメトリー法により胆管上皮細胞数を比較解析、肝内胆管の樹状三次元構造を可視化して比較解析を行った。CARのKOマウスの繁殖状況が悪化し、以前マウスを提供した国内の共同研究施設からCARのKOマウスの再入手を進めている。残り少ないCARのKOマウスは繁殖中心に使用したため、WTマウスのみを用いた解析を中心に行った。今年度は残り少ないCARのKOマウスは繁殖中心に使用したため、WTマウスのみを用いた解析を中心に行った。そのため、CARのKOマウスとWTマウスの比較分析する研究が遅れている。

肝内胆管の樹状三次元構造を可視化して定量する別の手法として、群馬大学機能形態学分野の多鹿友喜講師の協力のもと、標本の切削面を一眼レフカメラで連続撮影してコンピューター上で3D画像を再構築する1つの生物標本から2D顕微鏡画像と3D画像を同時に得る手法を用いて解析を開始した。フローサイトメトリー法(FACS)および磁気細胞分離法(MACS)により肝細胞、胆管上皮細胞、間葉系細胞を分離同定し、各細胞のCARや肝前駆細胞ニッチシグナルの関連するマーカーの発現をリアルタイムPCRを用いて解析を行った。CARのKOマウスの繁殖状況が悪化し、以前マウスを提供した国内の共同研究施設からCARのKOマウスの再入手し、繁殖を再開した。漸く実験可能なマウスがそろい始めたため、実験を再開している。CARのKOマウスの繁殖状況が悪化し、以前マウスを提供した国内の共同研究施設からCARのKOマウスの再入手し、繁殖を行っている。漸く実験可能なマウスがそろい始めたため、実験を再開しているが、繁殖に時間がかかった影響でCARのKOマウスとWTマウスの比較分析する研究が遅れている。国内の共同研究施設からCARのKOマウスの再入手して十分に繁殖後に、予定より遅れている以下の研究を推進する。1.CARノックアウトマウスを用いた解析CARのKOマウスとWTマウスでEpCAM抗体による免疫組織染色、フローサイトメトリー法により胆管上皮細胞数を比較解析、肝内胆管の樹状三次元構造を可視化して比較解析を2および4、6、8、10週齢のマウスを用いて行う。総胆管から逆行性にインクを注入し、その後、肝臓全体を視覚的に透明化することで、肝内胆管の樹状構造を可視化する手法と群馬大学機能形態学分野の多鹿友喜講師の協力のもと、標本の切削面を一眼レフカメラで連続撮影してコンピューター上で3D画像を再構築する1つの生物標本から2D顕微鏡画像と3D画像を同時に得る手法を用いて肝内胆管の樹状三次元構造の比較解析を行う。FACSおよびMACSにより肝細胞、胆管上皮細胞、間葉系細胞を分離同定し、各細胞のCARや肝前駆細胞ニッチシグナルの関連するマーカーの発現をリアルタイムPCRを用いて解析を行う。WTマウス由来の分離細胞を用いてTCPOBOPなどのCAR activatorによるFGF7など肝前駆細胞ニッチシグナルの誘導を解析する国内の共同研究施設からCARのKOマウスの再入手して繁殖に時間がかかったため、予定より遅れている以下の研究を推進する。
野生アカウミガメの受精卵を移植した場合の艀化率低下原因の解明

アカウミガメでは、通常受精卵の頂点付近から胚の固着と卵殻の白濁が進行した。しかし、転卵区ばかりでなく通常の孵卵条件下の受精卵でも胚が卵殻上部の位置で固着せず、孵卵15日目において卵殻下部の位置で発生が進行しているものも観察できた。そのため、初期胚は必ずしも卵上部で固着し発生が進行するとは限らないものと考えられた。また、アカウミガメの受精卵において移植時に生じる胚発生の停止は、産卵後12時間以上から約40日目までに起こるものと考えられた。孵卵に必要な温度と砂中水分含量は、自然下では降水量と密接に関係しており、積算温度は、1800°Cを超えると孵化に至ることが確認できた。一方、飼育水槽内の水温が低下した時期に雌のエストラジオール-17β濃度、雄のテストステロン濃度の上昇が一致する動態が見られ、雌の血中エストラジオール17β濃度および雄の血中テストステロン濃度は、飼育海水温が低下する9月から2月にかけて上昇し、飼育海水温が上昇する5月から7月にかけて低下した。なお、雌のプロジェステロン濃度は、2月から5月にかけて上昇した。本研究では、産卵してもほとんど孵化が期待できない場合の移植時期と方法を明らかにすることができ、また雌雄のウミガメの産卵生理を内分泌学的に捉えることができた。希少動物種であるアカウミガメが北太平洋で唯一の産卵場所である日本の海岸で、できる限り多くのアカウミガメを保護・保全するために、この研究が役立つものと期待される。和歌山県日高郡みなべ町千里の浜に上陸した雌アカウミガメ3頭から採取した60個の卵を用いて、1)孵卵後期以降の転卵処理による発生率および孵化率の変化と最適な移植時期の検討、2)発生の進行に伴う胚の固着と卵殻の白濁現象の関係、3)SDS-PAGEによる発生過程の卵白タンパク質の変化の解析、4)姫路市立水族館の雌雄アカウミガメの繁殖生理に関する内分泌学的研究と飼育水温との関係についての研究を実施した。1)孵卵後期である孵卵40日目以降に受精卵を転卵したところ、すべての実験区で孵化がみられた。従って、孵卵後期での移植は発生の進行に全く影響を与えないことが分かった。2)通常の孵卵条件下で孵卵を行ったところ、胚は卵殻上部の位置で固着せず、孵卵15日目においても卵殻下部の位置で胚が卵殻(膜)に固着し発生が進行している状態が観察できた。一方、卵殻頂点部を中心にして時間の経過とともに卵殻の白濁が拡大した。これまでの報告では、孵卵中の胚が固着した卵殻の位置から卵殻の白濁が進行すると言われてきたが、胚の固着した位置と卵殻の白濁開始する位置は異なり、相互関係がないものと考えられた。3)SDS-PAGEにより、産卵前の受精卵や発生開始した卵の卵白を用いて卵白タンパク質を解析したが、分子量16,000または30,00040,000のタンパク質が経時的に変化していたが、それらのタンパク質を特定できなかった。4)野生下での産卵開始時期よりも前に飼育下の雌個体で血中エストラジオール濃度が高まり、その後プロジェステロン濃度が高くなる傾向が認められたが、産卵は起こらなかった。また雄個体では、血中テストステロン濃度の顕著な年周期が認められた。さらに、雌の血中エストラジオール濃度と雄の血中テストステロン濃度は、飼育水温の下降に伴いともに上昇し、水温の上昇に伴い減少する傾向が明らかとなった。和歌山県日高郡みなべ町千里の浜で採取したアカウミガメ卵を用いて、まず1)発生学的・生化学的に卵殻の白濁現象と胚の役割(固着)を調べるために、産卵14時間後と22時間後に卵を90°転卵処理して、胚の固着と卵殻の白濁の関係および艀化率の変化について調査した。

次に2)野生下の産卵巣周囲の砂中温度と水分含量および産卵巣内の湿度を継続的に測定して、適正な艀卵条件を解析するためにロガーによって記録した。さらに、3)姫路市立水族館のアカウミガメ3頭の血清中の性ステロイドホルモン濃度の動態をEIA法により調べ、飼育海水温との関係について検討した。1)ウミガメ胚は、産卵後約1日目以降に胚が位置する卵上部で固着したが、卵殻の白濁は胚の位置とは無関係に産卵直後の頂点から進行し、昨年度の研究と同じ結果が得られた。本年度の研究では人為的胚の固着位置を変えることができたことから、胚の白濁は産卵直後から既に開始されて、胚の呼吸等により起こるものではないことが明らかとなった。さらに、SDS-PAGEにより発生を開始した卵の卵白を用いて卵白タンパク質を解析したが、発生過程が進行するに伴いバンド数が多くなり、卵白の水溶化現象の一部が確認できた。2)ロガーを設置した自然下での移植巣からは孵化が全く認められなかったため、卵の胚発生状況を確認したところ、孵卵5日目から14日目の初期発生段階で死滅していた。胚発生を中止したと思われた時期には、移植巣周辺の砂中水分含量が急激に上昇しており、これらが原因となり初期胚の段階で死滅したものと考えられた。今年度は、結果的に胚発生が中止された産卵巣についてのデータしかえられなかった。3)飼育下の雌の血中エストラジオール17β濃度および雄の血中テストステロン濃度は、飼育海水温が低下する9月から2月にかけて上昇し、飼育海水温が上昇する5月から7月にかけて低下した。なお、雌のプロジェステロン濃度は、2月から5月にかけて上昇した。平成19年度は、カメ目に特徴的な現象である胚の固着や卵殻の白濁に着目して、アカウミガメの胚発生の進行状況について調査し、さらに飼育下個体の産卵生理についても内分泌学的に検討した。本研究には、和歌山県日高郡みなべ町千里の浜で採取した野生アカウミガメの受精卵60個と、姫路市立水族館のアカウミガメ3頭を用いて行った。転卵実験の結果、対照区と転卵区すべてにおいて卵の頂点から固着と白濁が進行した。また、孵卵6468日目で孵化が起こったが、孵化率は、対照区80%、産卵8時間後転卵区70%であったのに対し、12時間後転卵区では30%という差が生じた。産卵後8時間を経過した卵の移植では、発生に及ぼす影響は少ないことが分かった。これらのことから、アカウミガメの受精卵において移植時に生じる胚発生の停止は、産卵後12時間以上経過した卵において起こる現象であると考えられた。砂中温度は、千里の浜で平均30.9°C、恒温器では平均28.2°Cとなり、湿度は両方共にほぼ100%であった。それらの環境下で孵化させた結果、孵化日数は千里の浜で59日間、恒温器では64日間となった。これらの積算温度を計算すると、千里の浜では1823°Cであったのに対し、恒温器では1804°Cと算出されたことから、積算温度が1800°Cを超えると孵化に至るのではないかと推察された。飼育下個体における20062007年の血中性ステロイドホルモン濃度を測定した結果、雌2頭共にそれ以前と比べエストラジオール-17β濃度が常に低い値で推移し、同様に雄のテストステロン濃度も常に低い値で推移した。雄雌ともに血中性ステロイドホルモンの有意な変動が認められなかった。
温廃水ゼロ発電「一石三鳥」システムの構築

本研究は小型火力発電システムに,海水淡水化装置及び製塩プラントを組み合わせた「一石三鳥」システムの考案に基づき,そのフィージビリティースタディを行おうとするものである.従来は互いに独立であった発電,海水淡水化及び製塩システムを一体化することにより,トータルの熱効率が飛躍的に改善され,ほぼゼロエミッションを達成することは自明のように思われるが,ボイラタービンの材料選択など技術的に克服すべき課題が山積している.本年度は海水用蒸発ボイラの設計仕様の完成と製作に取り組んだ.そのためにまずボイラに見たてた容量3リットルの広口瓶と500W電熱ヒ-タを用いた海水蒸発予備実験を行った.その結果蒸留効率90%で塩濃度1ppm以下の蒸留水を得ることができ,広口瓶下部では飽和塩水(28.2%)から連続的に塩が析出、堆積することを確認できた.予備実験の結果と熱収支計算に基づき,研究室レベルで実験可能な小規模の海水濃縮用ボイラを設計・製作した.蒸気条件は10bar,240°C,流量21.7kg/hであり約1.5kWの蒸気タービンを駆動することができる.ボイラ形式は炉筒煙管型で,生成飽和蒸気を後部煙室で過熱する過熱器一体型である.同ボイラの特徴は,ボイラ胴の下部に塩を析出促進させる温度成層二重管を備えている事である.外観状部に新鮮海水をいったん貯溜し,内部管の濃縮海水を冷却する.使用燃料は灯油で,過熱器をふくめた設計ボイラ効率は80%とした.ボイラは外注により年度内に完成させ,実験室への搬入,設置を行った.なお上記海水濃縮用温度成層ボイラは新型ボイラとして大学へ発明届けと任意譲渡の申し出を行い,現在手続き中である.本研究は小型火力発電システムに,海水淡水化装置及び製塩プラントを組み合わせた「一石三鳥」システムの考案に基づき,そのフィージビリティースタディを行おうとするものである.従来は互いに独立であった発電,海水淡水化及び製塩システムを一体化することにより,トータルの熱効率が飛躍的に改善され,ほぼゼロエミッションを達成することは自明のように思われるが,ボイラタービンの材料選択など技術的に克服すべき課題が山積している.本年度は海水用蒸発ボイラの設計仕様の完成と製作に取り組んだ.そのためにまずボイラに見たてた容量3リットルの広口瓶と500W電熱ヒ-タを用いた海水蒸発予備実験を行った.その結果蒸留効率90%で塩濃度1ppm以下の蒸留水を得ることができ,広口瓶下部では飽和塩水(28.2%)から連続的に塩が析出、堆積することを確認できた.予備実験の結果と熱収支計算に基づき,研究室レベルで実験可能な小規模の海水濃縮用ボイラを設計・製作した.蒸気条件は10bar,240°C,流量21.7kg/hであり約1.5kWの蒸気タービンを駆動することができる.ボイラ形式は炉筒煙管型で,生成飽和蒸気を後部煙室で過熱する過熱器一体型である.同ボイラの特徴は,ボイラ胴の下部に塩を析出促進させる温度成層二重管を備えている事である.外観状部に新鮮海水をいったん貯溜し,内部管の濃縮海水を冷却する.使用燃料は灯油で,過熱器をふくめた設計ボイラ効率は80%とした.ボイラは外注により年度内に完成させ,実験室への搬入,設置を行った.なお上記海水濃縮用温度成層ボイラは新型ボイラとして大学へ発明届けと任意譲渡の申し出を行い,現在手続き中である.
超弾性型中空線の振動減衰能と骨代謝におけるmechanotransduction

矯正治療中において、不安定な咬合状態では、一時的に特定の歯に過大な咬合力がかかることがある。本研究は、これらの歯に対する振動刺激が種々の矯正用アーチワイヤーをして歯周組織に及ぼす影響を明らかにすることを目的として行った。一方で中空超弾性型Ti-Ni合金ワイヤーは従来の超弾性型Ti-Ni合金ワイヤーに比べ、内空の存在からより弱く持続的な荷重および低荷重ヒステリシスを有するため、優れた振動減衰能を有している可能性が考えられる。ラットにおいて超音波スケーラーによる刺激がワイヤーを介して歯周組織に与える影響を観察したところ、ワイヤーを装着せずに直接刺激を与えたものでは高度の歯根膜の変性や炎症性反応、歯髄の充血などが認められた。それと比較して超弾性型Ti-Ni合金ワイヤーを介して刺激を与えたものでは歯根膜の変性や炎症性反応、歯髄の充血はほとんど認められなかった。なかでも低荷重ヒステリシスを有するISW (Improved super-elastic Ti-Ni alloy wire)を介して振動を与えたものでは、歯周組織の変化はほとんど認められなかった。このことから、矯正臨床において一部の歯に強い咬合力が加わった場合、これらのワイヤーが衝撃を緩衝し、歯周組織を刺激から保護するとともに、他歯への振動の伝播を防いでいることが示唆された。また、中空超弾性型Ti-Ni合金ワイヤーを矯正治療に用いた場合、その優れた振動減衰能によって歯の移動時に過度の衝撃を緩衝し、良好な歯周組織のリモデリングが行われていることを報告した(第62回日本矯正歯科学会大会、新潟)。【目的】矯正治療中において、反対咬合の被蓋改善時などの不安定な咬合状態では、一時的に特定の歯に過大な咬合力がかかることがある。本研究は、これらの歯に対する振動刺激が矯正用アーチワイヤーを介して他歯や歯周組織に、及ぼす影響を明らかにすることを目的として行った。【材料・方法】ラット下顎切歯から右側第一、第一、第三臼歯に超弾性型Ti-Ni合金ワイヤー、もしくはステンレス鋼ワイヤーを光重合型レジンにて装着し、超音波スケーラーによる3種類の強さの振動刺激を下顎切歯に与え、この刺激がワイヤーを介してラット臼歯歯周組織に与える影響を光顕的に観察した。【結果】ワイヤーを装着せずに直接臼歯に刺激を与えたものでは高度の歯根膜の変性や炎症性反応、歯髄の充血などが認められた。それと比較して、ワイヤーを装着して切歯に刺激を与えたものでは、ステンレス鋼ワイヤーを装着したものにおいては軽減されてはいるものの、同様の所見が認められた。一方、超弾性型Ti-Ni合金ワイヤーを装着したものでは歯根膜の変性や炎症性反応、歯髄の充血はほとんど認められなかった。【考察】本実験においてISW(Improved Super-Elastic Ti-Ni Alloy Wire)を介して振動を伝播させたものでは、歯周組織の変化はほとんど認められなかった。これは、単一の母相からなるステンレス鋼ワィヤーと異なり、Ti-Ni合金は双晶型合金であり、熱弾性型マルテンサイトにおける変態双晶境界、または母相とマルテンサイト相との相界面の移動に関連して内部摩擦が増大して高い振動減衰能が出現するため、ラット口腔内においてもISWの振動減衰能が発現され、振動が緩衝されたものと考えられる。このことから、マルチブラケット法による矯正治療にISWを使用した際に、一部の歯に強い咬合力などが加わった場合、ワイヤーが衝撃を緩衝し、歯周組織を刺激から保護するとともに、他歯への振動の伝播を防いでいることが示唆された。

本研究は、これらの歯に対する振動刺激が種々の矯正用アーチワイヤーを介して歯周組織に及ぼす影響を明らかにすることを目的として行った。一方で中空超弾性型Ti-Ni合金ワイヤーは従来の超弾性型Ti-Ni合金ワイヤーに比べ、内空の存在からより弱く持続的な荷重および低荷重ヒステリシスを有するため、優れた振動減衰能を有している可能性が考えられる。ラットにおいて超音波スケーラーによる刺激がワイヤーを介して歯周組織に与える影響を観察したところ、ワイヤーを装着せずに直接刺激を与えたものでは高度の歯根膜の変性や炎症性反応、歯髄の充血などが認められた。それと比較して超弾性型Ti-Ni合金ワイヤーを介して刺激を与えたものでは歯根膜の変性や炎症性反応、歯髄の充血はほとんど認められなかった。なかでも低荷重ヒステリシスを有するISW(Improved super-elastic Ti-Ni alloy wire)を介して振動を与えたものでは、歯周組織の変化はほとんど認められなかった。このことから、矯正臨床において一部の歯に強い咬合力が加わった場合、これらのワイヤーが衝撃を緩衝し、歯周組織を刺激から保護するとともに、他歯への振動の伝播を防いでいることが示唆された。また、中空超弾性型Ti-Ni合金ワイヤーを矯正治療に用いた場合、その優れた振動減衰能によって歯の移動時に過度の衝撃を緩衝し、良好な歯周組織のリモデリングが行われていることを報告した(第62回日本矯正歯科学会大会、新潟)。
植物の適応的な葉形変異を制御する分子メカニズムの解明

植物の成長・生存の基盤である葉形態を制御する分子メカニズム解明を目的として、顕著な細葉形態をもつ渓流植物を用いて組織学的解析を行った結果、渓流植物の葉身拡大は高い細胞増殖活性に起因し、発達初期の葉の先端と基部にオーキシンが蓄積することで、細胞増殖の活性化と主脈となる維管束の発達が促進される可能性が考えられた。遺伝学的解析の結果、渓流植物の発達中の葉ではオーキシン機能に関与する遺伝子の活性化が明示された。また、渓流植物と近縁種との比較解析により、オーキシンの輸送、シグナル伝達の調整に関わる遺伝子の発現調節の変化によって、葉形変異が制御されている可能性が示唆された。本研究では、渓流植物の細葉形態をモデルとして、植物の葉形態形成を制御する分子メカニズムを解析する。本年度は、細葉と対称的な広葉形質を持つ近縁分類群を用いて、比較解剖学的解析、葉形態形成を制御する遺伝子の探索を行った。細葉・広葉変異の比較解剖学的解析:一般的に植物の葉身伸長においては、伸長初期には葉肉組織の細胞数の増加が著しく、次第に細胞サイズが拡大することで葉身拡大が進行していくと考えられている。しかし、キク科のホソバハグマ(細葉型)では、葉身の伸長に伴い縦(長さ)と横(幅)両方向で表皮細胞や柵状細胞のサイズが小さくなっていっており、対照的に近縁種キッコウハグマ(広葉型)では、葉の伸長に伴って細胞サイズが大きくなった。細胞増殖によって発達したホソバハグマの細葉では、葉の伸長に伴って細胞サイズが減少することが明らかとなり、渓流植物が特異な葉身発達のしくみをもつことが示された。また、細葉と広葉の変異は、茎頂で葉原基が発生したあと、比較的早い段階で特徴的な維管束パターンが形成されることで生じていた。葉形態形成に関わる遺伝子の探索:上記の解析で明らかになった葉形態変異の発生パターンをもとに、葉身の1発生段階、2成長段階、3成熟段階の組織からRNAを抽出し、トランスクリプトーム解析(RNA-seq解析)により全発現遺伝子の同定、各成長段階で発現量の比較解析を行った。その結果、約95,000個の遺伝子配列を決定した。細葉成長時には、細胞骨格・細胞壁の形成に関わる酵素やタンパクをコードする遺伝子が活性化していた。また、葉の発生初期においてはオーキシンやジベレリンの調節に関わるタンパクをコードする遺伝子が活性化していることを明らかにした。年次計画通り、本年度は解剖学的解析および遺伝子発現解析を実施することができた。本研究は、渓流植物の細葉形態をモデルとして、植物の葉の形態形成を制御する分子メカニズムを解析する。昨年度は、キク科モミジハグマ属の渓流植物を用いて、葉身発達に伴う細胞増殖と細胞サイズ拡大との関連性を解析した。また、葉の発生・発達段階で発現する全遺伝子を検出し、モデル植物で葉形態形成に関わることが報告されている植物ホルモンや維管束形成関連遺伝子の発現を渓流植物で確認した。本年度は、細葉形成の解剖学的解析を新たにユキノシタ科ダイモンジソウ属の渓流植物で行い、分類群間で比較した。また、渓流植物の細葉形成において、葉の発生、維管束形成、葉身発達に関わると考えられる植物ホルモンであるオーキシンの役割を明らかにするため、ホールマウント蛍光抗体法を用いて葉身形成初期段階の葉におけるオーキシン(IAA)の局在を解析した。その結果、発達中の葉ではオーキシンの蛍光シグナルが葉身の先端と基部で検出された。葉身の発達は基部組織での活発な細胞増殖により生じることを明らかになっており、オーキシンが細胞増殖に関与している可能性が示唆された。また、縦方向に大きく伸長する渓流植物の葉では先端のみでオーキシンが検出され、一方、葉が横方向にも伸長する非渓流植物の葉では各鋸歯の先端でもオーキシンシグナルが検出された。従って、渓流植物の細葉ではオーキシンが先端部分に集中して蓄積することで主脈となる維管束が特に発達し、縦方向への伸長が促進される可能性が考えられた。さらに、葉身発達がある程度進んだ段階では、オーキシンシグナルが検出されなかったことから、オーキシンは葉の発生および発達初期段階で機能すると考えられた。茎頂分裂組織の微細構造の観察法を確立することができていない。これは、材料となる植物種の茎頂部分は柔毛で密に覆われており、微細構造の観察が難しいためである。これにより、遺伝子発現解析より推定された葉形態形成に関わる候補遺伝子の機能解析が予定通りに進展していない。植物の適応的な葉形変異として、渓流植物の細葉形態の発達に関わる遺伝子を探索するため、本年度は渓流植物と、広葉形態をもつ近縁種を用いて、葉の発達段階における遺伝子の発現パターンを詳細に比較・解析した。遺伝子発現解析として、1細葉の発達段階と成熟段階、2広葉の発達段階と成熟段階、3細葉の発達段階と広葉の発達段階でRNA-seq解析を行い、統計的に有意に(FDR P-value < 0.01)発現量が異なる遺伝子群(Differentially Expressed Genes: DEGs)を検出した。その結果、DEGsの数は、13,921個、21,746個、35,895個となった。

続いて、それぞれのDEGsの遺伝子機能(Gene Ontology: GO)を予測し、全発現遺伝子(142,648個:細葉型をリファレンスとした)のGOと比較して、有意に変化しているGOをFisher's Exact Testによって検定した結果、細葉および広葉の発達中に活性化している遺伝子群が検出された。とりわけ、細胞壁や細胞膜の機能、Carbohydrateの代謝機能が増加していた。さらに、発達中の細葉と広葉で比較した結果、細胞壁や細胞膜の機能などに関して差が確認できた。したがって、全体的な遺伝子発現パターンにおいて、これらの遺伝子群の機能的変化により、葉の発達や形態形成の差異がもたらされている可能性が示唆された。また、葉の発達に関与すると予測されるオーキシンに関連する遺伝子の発現パターンを解析した結果、オーキシン生合成に関わるYUC遺伝子、オーキシンの輸送に関わるPIN/PILSおよびAUX1/LAX遺伝子、オーキシンの受容やシグナル伝達に関わるAFB遺伝子、AUX/IAA遺伝子において、発達中の細葉と広葉の間で明瞭な発現差が検出された。植物の成長・生存の基盤である葉形態を制御する分子メカニズム解明を目的として、顕著な細葉形態をもつ渓流植物を用いて組織学的解析を行った結果、渓流植物の葉身拡大は高い細胞増殖活性に起因し、発達初期の葉の先端と基部にオーキシンが蓄積することで、細胞増殖の活性化と主脈となる維管束の発達が促進される可能性が考えられた。遺伝学的解析の結果、渓流植物の発達中の葉ではオーキシン機能に関与する遺伝子の活性化が明示された。また、渓流植物と近縁種との比較解析により、オーキシンの輸送、シグナル伝達の調整に関わる遺伝子の発現調節の変化によって、葉形変異が制御されている可能性が示唆された。網羅的な発現遺伝子解析で得られた結果をもとに、細葉/広葉形態が発生、発達する成長ステージで特徴的に発現する遺伝子を、インフォマティクス解析により絞り込んでいく。これらの成果をまとめて、平成28年度の前半に論文投稿したい。上記の解析で抽出された候補遺伝子について、発現局在解析を行う。先行研究から葉形変異を制御する因子としてオーキシン関連遺伝子の働きが明らかにされており、トランスクリプトーム解析でもこれらの遺伝子が特異的な発現を示していた。そこで、オーキシンの極性輸送と生合成に関わる遺伝子、それを制御する転写因子について詳細な発現解析を行う。平成28年度は、葉身形成時におけるオーキシン輸送体およびその調節因子の局在を蛍光染色法により可視化するための系を確立したい。茎頂分裂組織の微細構造の観察法を確立するため、顕微鏡マニピュレーターを導入する。すでにデモを行い、詳細な観察が可能であることを確認している。今後は茎頂分裂組織と発生初期段階の葉においてオーキシン生合成・輸送体関連遺伝子の局所発現を明らかにする。具体的には、これまでの解析で得られている葉形態形成に関わる候補遺伝子のmRNAの葉における局在を、in situ hybridization法によって解析する予定である。さらに、遺伝子の具体的な機能解析を行うために、渓流植物の組織培養法を検討し、形質転換の技術を開発したいと考えている。進化・多様性ほぼ予算どおりに執行できている。次年度繰越額はごくわずかである。ほぼ計画通りに予算執行することができたが、僅かに未使用額が残ったため昨年度同様に、予算内で適正な執行を行っていく。今後も計画通りに適切に予算を執行し、研究を遂行していく