hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
性転換魚の生殖原細胞における雌雄性調節機構の解明

本研究では、性転換魚であるミツボシキュウセンを用いて、その雌雄生殖原細胞の遺伝子発現を解析し、これまで未解明であった生殖細胞の性的可塑性や性差を生み出す分子機構の解明をめざしてきた。そのため、魚類の精巣や卵巣から生殖原細胞を分離する必要があり、フローサイトメトリーによる単離方法を検討した。生殖細胞にGFPを持つトランスジェニックメダカにおいて幹細胞マーカーを指標にして、また、GFPを持たないメダカにおいても2種類の幹細胞マーカーを利用することで、生殖原細胞(精原細胞)を単離することに成功した。今後、これらの方法を用いて、ミツボシキュウセンの雌雄生殖原細胞を単離し、遺伝子解析を進めていく。魚類には、一度、性成熟した後に性を変えることのできる性転換魚が存在する。これまでの研究で、雌から雄に性転換するミツボシキュウセンの卵巣に精巣組織は存在しないが、性転換により生ずる精子の起源は卵巣内に存在する生殖原細胞である可能性を示してきた。しかし、この生殖原細胞が卵原細胞なのか、それとも雄化が可能な別の細胞群なのかは不明なままである。本研究では、性転換前後の生殖原細胞についてトランスクリプトーム解析を行い、これまで未解明であった生殖細胞の性的可塑性や性差を生み出す分子機構を解明することを目的としている。今年度は、卵巣や精巣、さらに性転換誘導後の生殖腺からの生殖原細胞の単離法を確立し、これらの細胞で発現している遺伝子を次世代シークエンサーを用いて網羅的に解析することを計画していた。はじめにミツボシキュウセンの卵巣や精巣の細胞を酵素的に分散し、BSAの密度勾配遠心法による分離を試みたが、生殖原細胞だけを分離することはできなかった。次に、フローサイトメーターを用い、直方散乱、側方散乱の違いによる分離法、さらにHoechst染色によるside population(SP)の分離法を試みたが、これらの方法だけでは生殖原細胞を分離できなかった。しかしながらフローサイトメーターは細胞をその種類ごとに分離し、特に分散が不十分な細胞を除去するには非常に有効であると考え、生殖細胞にGFPを特異的に発現するメダカを用い、細胞の分離条件のさらなる検討を行った。その結果、GFPとSP活性を指標に生殖原細胞を含む細胞群の分離に成功した。さらにGFPを発現しない系統においても、幹細胞マーカーを指標にした分離法を用いることで、生殖原細胞を分離できることをみいだした。今後、この方法を用いてミツボシキュウセンの生殖原細胞の分離法の確立をめざす。魚類の性決定システムは多様で、他の脊椎動物にみられる遺伝的な、或いは温度などの環境的な要因による性決定システムだけではなく、成魚においても性を転換する性転換現象が存在する。この魚類の性転換現象は、性転換魚の脳や生殖腺が高い性的可塑性(変わりやすさ)を有することで可能になると考えられてきた。しかしながら、近年の研究で、自然には性転換しない雌雄異体魚においても、実験的に性転換を誘導することに成功し、潜在的に性的可塑性が保持されていることが示された。本研究では、これまで未解明であった生殖細胞と支持細胞の性的可塑性や性差を生み出す分子機構を明らかにするために、雌から雄へ性転換するミツボシキュウセンの雌雄生殖原細胞、未分化支持細胞についてトランスクリプトーム解析を行い、細胞種特異的に発現する遺伝子群や発現変動遺伝子群を同定し、これらの遺伝子群の機能解析を行う。これまでの生殖細胞にGFPを発現するメダカを用いた予備的な実験で、セルソーターを用いて精巣や卵巣から生殖原細胞を分離することに成功しており、この方法はミツボシキュウセンにも有効であると考えられる。しかしながら、幹細胞マーカーを指標に分離した細胞が生殖原細胞であることを確認する必要があるため、生殖腺に存在する生殖細胞、支持細胞、ステロイド産生細胞のマーカー遺伝子のPCR系を確立した。今後、ミツボシキュウセン精巣および卵巣から単離された幹細胞性マーカー陽性の細胞集団はPCRで細胞種を確認した後に、トランスクリプトーム解析を行う。本研究課題において、本年度中に雌雄生殖原細胞のRNA-Seq解析を行う予定であったが、現時点でその計画は達成できていない。昨年度までに行った生殖細胞にGFPを発現するメダカを用いた予備的な実験で、セルソーターを用いて精巣や卵巣から生殖原細胞を分離することに成功しており、この方法はミツボシキュウセンにも有効であると考えられる。しかしながら、メダカでは生殖細胞マーカー(vasa-GFP)および幹細胞マーカーを指標に生殖原細胞を分離できたのに対し、ミツボシキュウセンでは細胞の分離を、細胞の大きさ(前方散乱)および幹細胞マーカーのみで行ったため、分離後の細胞は生殖細胞であることを改めて確認する必要があると考えた。そこで、生殖細胞、支持細胞、ステロイド産生細胞のマーカー遺伝子のPCR系を確立したので、今後早急に、ミツボシキュウセン精巣および卵巣から単離された幹細胞性マーカー陽性の細胞集団はPCRで細胞種を確認した後に、トランスクリプトーム解析を行い、本研究課題の推進に努めていきたい。魚類における性決定システムは多様で、他の脊椎動物にみられる遺伝的な、あるいは環境的な要因による性決定システムの他に、一度性成熟した個体が性を変える性転換現象が存在する。この魚類の性転換現象は、性転換魚類の脳や生殖腺に高い性的可塑性(変わりやすさ)をもつためであると考えられてきた。

しかしながら、近年の研究から自然条件下では性転換しない雌雄異体魚においても、実験的に性転換を誘導することに成功し、潜在的に性的可塑性が保持されていることが示された。本研究では、これまで未解明であった生殖腺の性的可塑性や性差を生み出す分子機構を明らかにするために、メスからオスに性転換するミツボシキュウセンの雌雄生殖原細胞を単離しトランスクリプトーム解析を行い、雌雄に特異的に発現する遺伝子や発現が変動する遺伝子の同定をめざしてきた。これまで本研究では、生殖細胞にGFPを発現するトランスジェニックメダカを用いた予備的な実験を行い、フローサイトメーターを用いて精巣から生殖原細胞を分離する手法を確立した。同様に、非トランスジェニックなメダカの精巣からも、幹細胞の指標となるALDE活性とSP活性を組み合わせた手法で、生殖原細胞の単離法を確立した。このようにフローサイトメーターが生殖原細胞の分離には強力なツールになることが確認されたことから、ミツボシキュウセンの卵巣および精巣からそれぞれの生殖原細胞の分離を試みた。その結果、ALDE活性においては陰性細胞群と陽性細胞群が明瞭に分離されたが、前方散乱や側方散乱では細胞集団が形成されず、細胞集団の分離は困難であった。すなわち、現時点で分離可能なALDE陽性集団には、生殖原細胞の他に生殖腺に存在する様々な幹細胞が混在していることが推察される。今後、生殖細胞を特定できるようなマーカーの探索をはじめ更なる分離法の改善が必要であると考えている。本研究では、性転換魚であるミツボシキュウセンを用いて、その雌雄生殖原細胞の遺伝子発現を解析し、これまで未解明であった生殖細胞の性的可塑性や性差を生み出す分子機構の解明をめざしてきた。そのため、魚類の精巣や卵巣から生殖原細胞を分離する必要があり、フローサイトメトリーによる単離方法を検討した。生殖細胞にGFPを持つトランスジェニックメダカにおいて幹細胞マーカーを指標にして、また、GFPを持たないメダカにおいても2種類の幹細胞マーカーを利用することで、生殖原細胞(精原細胞)を単離することに成功した。今後、これらの方法を用いて、ミツボシキュウセンの雌雄生殖原細胞を単離し、遺伝子解析を進めていく。本年度は、ミツボシキュウセンの生殖原細胞の単離法を確立し、生殖原細胞のRNA-seq解析を行うことを計画していた。しかしながら、現時点でその計画は達成できていない。本研究の目的としている生殖原細胞の遺伝子発現解析には、当初予定していたBSA密度勾配遠心法は適していないことがわかった。そこでフローサイトメーターを活用した分離法の検討を続けてきた。その条件検討の過程で、まず、生殖細胞にGFPを特異的に発現するメダカを用い、GFPとSP活性を指標にした精原細胞の単離に成功した。さらに幹細胞マーカーとSP活性を組み合わせた精原細胞の分離法を確立した。この方法はGFPを持たないメダカ系統において確認され、すなわち遺伝子組換え法が確立していないミツボシキュウセンにおいても有効な手法であると期待される。早急に、この手法がメダカ卵巣やミツボシキュウセン生殖腺でも生殖原細胞の分離に適応できるかどうか確認し、次のステップである遺伝子解析を進めていきたい。本研究の今後の推進方策として、まず早急に、雌雄生殖腺(精巣および卵巣)からの細胞の分離、PCRによる確認を行い、雌雄生殖原細胞のRNA-Seqを開始する。
腹部大動脈瘤の進展メカニズムの解明とその治療戦略の基礎構築

腹部大動脈瘤(AAA)は腎動脈分岐部から腸骨動脈の間に生じ、このAAAが破裂した場合は高い死亡率に達する重篤な疾患であるが、このAAAの形成・進展・破裂の機序はあまり研究が進んでいない。一方、AAAの形成に対して炎症細胞とそれ由来のプロテアーゼの関与が疑われている。本研究では、AAA病変における炎症細胞の浸潤とプロテアーゼの発現について検討した。ヒトAAA病変において各炎症細胞の浸潤が認められ、それらの浸潤は正常腹部大動脈に比べて高度であった。一方、幾つかのプロテアーゼ発現もAAA瘤化部で高値を示した。以上の結果から、AAAの形成・進展に炎症細胞とそれら由来のプロテアーゼの関与が示唆された。腹部大動脈瘤(AAA)は大動脈瘤の中でも最も頻度が高く、このAAAは破裂した場合は非常に高い死亡率に達する極めて重篤な疾患であるが、このAAAの形成・進展・破裂に関するメカニズムについてはあまり研究が進んでいない。一方、マクロファージなどの炎症性細胞は、MMPやカテプシンなどのプロテアーゼを分泌し、細胞外マトリックスを分解することが知られており、動脈硬化病変の形成においては、このような機序が重要な役割を果たしていると考えられている。我々の最近の研究では、ヒトAAAの病変部において、マクロファージのみならずB細胞等の炎症性細胞の局在が確認された。さらに、このB細胞にはアンギオテンシン1型受容体(AT1R)の発現が認められ、レニン-アンギオテンシン(RA)系がB細胞を介してAAAの形成、進展に関与している可能性が示唆された。このような背景のもと、本研究では、AAA病変に局在するB細胞に着目し、B細胞がAAA形成、進展における役割について検討した。ヒトAAA病変において炎症性細胞の浸潤が認められ、またRA系因子とプロテアーゼの発現が観察された。特にB細胞は中膜と外膜の境界付近に数多く浸潤し細胞群を形成していた。また、AT1R、CD68、CD20は正常組織に比べてより強い発現であり、カテプシンSとMMP-13は非瘤化部に比べて瘤化部で有意に高い発現であった。これに反して、カテプシンやMMPの内因性阻害因子であるシスタチンCやTIMP-2は瘤化部で最も低く、中間部、非瘤化部の順に発現が高かった。さらに、B細胞やマクロファージにおいてAT1Rの発現が確認され、このB細胞においてプロテアーゼの発現も観察された。以上の結果から、AAAの形成・進展にマクロファージやB細胞のような炎症性細胞の関与が疑われ、特にこれらの細胞からのRA系を介したプロテーゼ分泌という機序が考えられた。我々の最近の研究では、ヒトAAAの病変部において、マクロファージのみならずB細胞等の炎症細胞の局在が確認されたが、AAAにおけるB細胞の役割は殆ど分かっていない。本研究では、AAA病変に局在するB細胞に着目し、B細胞やその周辺における様々な分子の発現を調べ、AAA形成・進展におけるB細胞の役割について考察した。浜松医科大学付属病院血管外科及び病理部において採取されたヒトAAAの病理組織を薄切し、細胞マーカー、RA系の因子、プロテアーゼとその内因性阻害因子に対する各抗体で免疫組織化学染色を行ない、各抗体に対する染色領域をAAAと正常大動脈、またはAAAの非瘤化部、中間部、瘤化部との間で比較した。さらに上記の複数の抗体を用いて免疫蛍光二重染色を行ない、各分子の発現細胞を同定した。ヒトAAA病変において炎症細胞の浸潤とRA系因子とプロテアーゼの発現が認められた。特にB細胞は中外膜の境界付近に数多く浸潤し細胞群を形成していた。また、AT1R、CD68、CD20は正常組織に比べて発現が高く、カテプシンSとMMP-13は非瘤化部に比べて瘤化部で高い発現であった。これに反して、カテプシンやMMPの内因性阻害分子であるシスタチンCやTIMP-2は瘤化部で発現が低かった。免疫蛍光二重染色では、B細胞やマクロファージにおいてAT1Rやプロテアーゼの発現が観察された。以上の結果から、AAAの形成・進展にマクロファージやB細胞のような炎症細胞の関与が疑われ、これらの細胞、特にB細胞からのRA系を介したプロテーゼ分泌によるAAAの形成・進展という新しい機序が考えられた。大動脈瘤とは動脈の異常な拡張であり、その中でも腎動脈分岐部から腸骨動脈の間に生じる腹部大動脈瘤(AAA)が最も頻度が高い。

AAAは、その破裂が非常に高い死亡率に達するため重篤な疾患であると考えられているが、、このAAAの形成・進展・破裂に関するメカニズムについてはあまり研究が進んでいない。レニン-アンギオテンシン(RA)系は、生体の血圧変動と密接に関係する酵素-ホルモン系であり、この中でアンギオテンシンII(AngII)は血圧上昇の誘起だけでなく、AAAの形成・進展への関与が疑われているが、その関与の詳細や機序については未だ多くが不明である。一方、最近の研究では、動脈硬化症モデルマウスやヒトの病変部においてAngII受容体であるアンギオテンシン1型レセプター(AT1R)の強い発現が認められ、そのAT1R発現細胞の一つとしてマクロファージが同定された。このマクロファージは、プロテアーゼを分泌して血管壁のECMを分解、血管壁の脆弱化を誘起することが知られている。これらのことから、RA系がマクロファージからのプロテアーゼ分泌を介し、動脈壁の脆弱化を誘導してAAAの形成・進展に関与しているという仮説が考えられた。現在までの研究成果として、ヒトAAA病変においてAngII、AT1R、ACE、CD68、CD20の発現が認められ、特にAT1R、CD68、CD20は正常検体に比べてより強い発現であった。また、中膜から外膜領域にマクロファージとB細胞の浸潤が認められ、AT1Rはマクロファージのみならず、B細胞においても発現が認められた。加えて、このB細胞の集簇領域において、幾つかのプロテアーゼの局在が観察された。以上の結果から、ヒトのAAAの形成・進展にRA系の関与が疑われたが、この中でも特に、炎症細胞とそれらが分泌プロテアーゼの関与が示唆された。腹部大動脈瘤(AAA)は大動脈瘤の中でも最も頻度が高く、このAAAは破裂した場合は非常に高い死亡率に達する極めて重篤な疾患であるが、このAAAの形成・進展・破裂に関するメカニズムについてはあまり研究が進んでいない。一方、マクロファージなどの炎症性細胞は、MMPやカテプシンなどのプロテアーゼを分泌し、細胞外マトリックスを分解することが知られており、動脈硬化病変の形成においては、このような機序が重要な役割を果たしていると考えられている。我々の最近の研究では、ヒトAAAの病変部において、マクロファージのみならずB細胞等の炎症性細胞の局在が確認された。さらに、このB細胞にはアンギオテンシン1型受容体(AT1R)の発現が認められ、レニン-アンギオテンシン(RA)系がB細胞を介してAAAの形成、進展に関与している可能性が示唆された。このような背景のもと、本研究では、AAA病変に局在するB細胞に着目し、B細胞がAAA形成、進展における役割について検討した。ヒトAAA病変において炎症性細胞の浸潤が認められ、その中でB細胞は中膜と外膜の境界付近に数多く浸潤し細胞群を形成していた。また、これらのB細胞には他の炎症細胞と同様、いくつかのプロテアーゼ(カテプシン、MMP)の発現が認められ、これらのプロテアーゼは正常大動脈と比較してAAA病変部における発現で高かった。さらに、これらのB細胞においてはマクロファージのような炎症細胞を制御すると考えられるGM-CSFの発現が観察された。以上の結果から、AAAの形成・進展にマクロファージやB細胞のような炎症性細胞の関与が疑われ、特にこれらの細胞から分泌されるプロテーゼがAAAの形成において重要な役割を果たしていると考えられた。
免疫抑制剤とその誘導体による脊髄損傷修復の基礎的研究

これまでの研究により、免疫抑制剤を含むイムノフィリンリガンドが神経栄養因子の産生を促進する活性を持つことが明らかとなった。これまで知られていたイムノフィリンリガンドによる神経保護作用の少なくとも一部はこの神経栄養因子産生促進活性に起因すると推定された。しかし神経保護作用を期待するとき免疫抑制作用は生体に不利益をもたらす恐れがある。昨年度は免疫抑制作用をもたないイムノフィリンリガンドリガンドとしてLeu-Ileジペプチドを見出した。本年度は、生体内でのLeu-Ileジペプチド機能について検討した。PBSに溶解したLeu-Ileをマウス脳室内または腹腔内に1日1回、10日間投与し、最終投与から24時間後に線条体の脳由来神経栄養因子(BDNF)およびグリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF)含量を測定した。その結果、Leu-Ileの脳室内投与、腹腔内投与いずれの場合も明瞭なBDNF、GDNF含量の増加を認めた。腹腔内投与の場合、Leu-Ileは血中では不安定であり、脳・血液関門通過性にも問題があると推定されたが、脳室内投与に遜色のない効果を引き出した。すなわちLue-Ileジペプチドは免疫抑制作用をもたず、神経細胞保護効果をもつイムノフィリンリガンドとして有望である。これらの免疫抑制作用をもたないイムノフィリンリガンドをリード化合物してさらに強力な活性物質が創製できれば、脊髄損傷をはじめとする中枢神経疾患の治療薬の開発につながるものと期待される。わが国でも脳死患者からの臓器移植が可能となり、新しい医療が幕を開けた。臓器移植では、免疫抑制剤は欠かすことの出来ない薬剤である。免疫抑制剤が生体内で結合する部位はイムノフィリンと総称され、当初はT細胞の細胞質に存在することが報告されていた。しかし、免疫系の約100倍のイムノフィリンが脳に発現していることが見い出され、その役割について注目されている。我々は、これらイムノフィリンが神経栄養因子的に働いているのではないかという仮説をたて、本研究を行った。サイクロスポリンAやタクロリムスのようなイムノフィリンリガンドをラットやマウスに連続投与すると脳内で脳由来神経栄養因子(BDNF)グリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF)含量が増加した。さらにパーキンソン病モデルマウスのドパミン作動性神経系の障害に対しても顕著な保護効果を有していた。これら新知見は、イムノフィリンリガンドが中枢神経性の疾患に対して有効であることを強く示唆するものである。しかしながら、このようなイムノフィリンリカンドは免疫抑制作用を併せもつため、そのまま中枢疾患治療薬としての活用には限界がある。イムノフィリンリガンドの構造中の、どの部分が神経栄養因子の産生の誘導に必要なのか現在検討中であり、もしこの研究が成功すれば、今まで抜本的な治療法が存在しなかったアルツハイマー病やパーキンソン病の患者に対して大きな福音をもたらすと考えられる。わが国でも脳死状態の患者からの臓器移植が可能となり、新しい医療が幕をあけた。臓器移植では、拒絶反応を防ぐために欠かすことの出来ない薬剤である。しかし、免疫系の約100倍のイムノフィリンが脳に発現していることが見出され、その役割について注目されている。我々は、これらイムノフィリンが神経栄養因子的に働いているのではないかと仮説をたて、本研究をおこなった。サイクロスポリンやタクロリムスのようなイムノフィリンリガンドをラットやマウスに連続投与すると脳内で脳由来神経栄養因子やグリア細胞株由来神経栄養因子ことやパーキンソンモデルマウスに投与するとドパミン作動性神経系の障害を保護することを昨年までに見出した。しかし、これらの免疫抑制剤は、免疫抑制効果を併せ持つため、中枢変性疾患の治療薬としての候補化合物にはなりえない。そこで、今年度はそれらの結合タンパクとの結合部位に注目して、ジペプチドの神経栄養因子の産生誘導効果について検討した。Leu-ILe,Leu-Pro等のジペプチドを作成した。これらを培養ラット神経細胞に添加したところ、いくつかの種類の神経栄養因子の産生が誘導された。また、培養神経の細胞死を有意に抑制した。さらに、これらペプチドには免疫抑制効果は全く観察されなかった。今年度の本研究において、免疫抑制作用のないイムノフィリンリガンドの開発に成功した。次年度は、これらジペプチドを、中枢変性疾患モデルマウスに投与した場合の作用について検討したいと考えている。本研究の結果は、今まで抜本的な治療法が存在しなかったアルツハイマー病やパーキンソン病の患者に対して大きな福音をもたらすと考えられる。

PBSに溶解したLeu-Ileをマウス脳室内または腹腔内に1日1回、10日間投与し、最終投与から24時間後に線条体の脳由来神経栄養因子(BDNF)およびグリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF)含量を測定した。その結果、Leu-Ileの脳室内投与、腹腔内投与いずれの場合も明瞭なBDNF、GDNF含量の増加を認めた。腹腔内投与の場合、Leu-Ileは血中では不安定であり、脳・血液関門通過性にも問題があると推定されたが、脳室内投与に遜色のない効果を引き出した。すなわちLue-Ileジペプチドは免疫抑制作用をもたず、神経細胞保護効果をもつイムノフィリンリガンドとして有望である。これらの免疫抑制作用をもたないイムノフィリンリガンドをリード化合物してさらに強力な活性物質が創製できれば、脊髄損傷をはじめとする中枢神経疾患の治療薬の開発につながるものと期待される。
がん診断のための細胞外ベシクル捕捉・破砕用マイクロチップ開発

細胞が体液中に分泌する小胞である細胞外ベシクル(EV)は,分泌した細胞の情報を持っていることから,新規バイオマーカーになると期待されている。本研究ではその情報をがんのその場診断に利用するために,EVを捕捉・破砕するマイクロチップの開発を試みた。EV(特にエクソソーム)に一般的に発現している抗原と特異的に結合する抗体をマイクロチップ固定することで,簡便かつ迅速なEVの捕捉に成功した。これらの成果は,学会,学術雑誌,新聞によって発表し,学会賞も受賞した。また,EV破砕する高分子鎖修飾表面の作製にも成功した。今後は上記技術を改良し,統合することでがんのその場診断実現へ繋がると考えている。がんのバイオマーカーとして,体液中に存在する細胞外ベシクル(EV)が近年注目されている。EVはがん特異的なタンパク質をその膜に有することが報告されており,EVの検出ががん診断に繋がるとして期待されている。しかし,既存のEV検出方法は,煩雑で時間がかかり,多くのサンプル量が必要となる。これらの問題を解決する方法として,診療室や自宅などで簡単に病気を診断できる技術であるpoint-of-care testing (POCT)が注目されている。POCTを実現する材料として,自律駆動マイクロチップは,低コスト・短時間・少ないサンプル量・ポンプ無しで使用することができるため期待されている。申請者は,放射線グラフと重合法を本マイクロチップに適用し,表面機能化自律駆動マイクロチップを作製してきた。本年度は,本技術をEVに適用し,EVを簡便かつ迅速に検出することをめざした。チップは以下の3ステップにより作製した。まず,開始剤BenzophenoneをPDMSマイクロチップ流路表面に担持した。次に,モノマー2-aminoethyl methacrylate (AEMA)で流路を満たし,10分間UV照射することによりPAEMAをグラフト重合した。さらに,anti-CD63 antibodyで流路を満たし,37 °Cで2時間,湿度100 %で静置することにより抗体を固定し,その後脱気した。作製した表面機能化自律駆動マイクロチップを用いて,MCF-7由来のEVを層流樹状増幅法(LFDA)によって検出した。増幅開始5分後における,左側の流路にEVを通液した場合と通液していない場合の蛍光画像をt検定(両側)すると,5 %水準において蛍光強度に有意差が認められたことから,EVを簡便かつ迅速に検出できることが実証できた。当初の予定では放射線グラフと重合法のうち,電子線グラフト重合法を利用する予定であり,電子線グラフト重合法を利用して作製した表面機能化自律駆動マイクロチップを用いてEV検出には成功した。しかしながら,電子線グラフト重合法では,電子線照射装置購入は現実的ではなく,電子線照射を外部委託しているため,マイクロチップ作製コストが高いことが問題であった。また,外部で照射・高分子鎖を重合するために重合時の条件を検討することにも限界があった。そこで今年度は,UVグラフト重合法をマイクロチップに適用することを検討し,安価,簡便,かつ様々な重合条件を容易に検討可能なマイクロチップの機能化法を確立することに成功した。このように,マイクロチップの作製にあたり,利用する放射線グラフト重合法の種類を電子線からUVへと変更したことが,やや進捗が遅れている理由の一つである。細胞が体液中に分泌する小胞である細胞外ベシクル(EV)は,分泌した細胞の情報を持っていることから,その「濃度」,「表面性状」,「内部分子」などが,がんの新規バイオマーカーになると期待されている。本研究ではその情報をがん診断に利用するために,EVを捕捉・破砕するマイクロチップの開発を試みた。EVの「濃度」の情報を得るために,EV(特にエクソソーム)に一般的に発現している抗原と特異的に結合する抗体をマイクロチップ固定することで,迅速かつ簡便なEVの検出に成功した。また,マイクロチップのデザインや,検出のためのプロトコルを改善することにより,検出感度の高感度化にも成功した。これらの成果は,学会,学術雑誌,新聞によって発表し,研究代表者が1件,研究に従事してくれた学生が4件の学会賞を受賞をした。「表面性状」の情報を得るために,がん細胞が分泌したEV特異的な抗原と結合する抗体をマイクロチップに固定し,EVを検出することでEV表面に発現する膜タンパク質の情報を得ることに成功した。本成果に関しての学会発表することがすでに決定している。「内部分子」の情報を得るために,EVを破砕する表面を作製し,ある特定の条件ではEVが破砕されているという結果を得ることができた。表面の作製には,精密グラフト重合法やUVグラフト重合法など複数の方法でアプローチし,今後は最適な破砕表面の作製条件を見つけ,上記の捕捉表面と組み合わせてゆく必要があると考えている。

EVを検出,解析,破砕という3つの目標のうち,今年度は1つ目の「検出」に関してはおおむね達成することができた。しかしながら,チップを実用化するためにはEVの検出感度の向上が必須である。そこで,より効率よくEVを捕捉するためにマイクロ流路の一部の高さを低くし,より抗体とEVとの接触頻度を向上させたチップを用い研究を進める予定である。また用いる抗体の種類,用いるサンプル量も検討予定である。これらの検討が済み,十分な検出感度が得られた場合には,本表面機能化自律駆動マイクロチップを腫瘍を形成させたマウスの血液中のEV検出へ適用する予定である。またこれと並行して裸眼での検出方法の確立も試みる。2つ目の解析については,これまでアビジン-ビオチン間の相互作用を利用して検出していたため,一度にEV膜上の一つのタンパク質を検出することしかできなかった。そこで,今後はレクチン-ガラクトースというもう一つの相互作用を導入することで,EV膜状のタンパク質の複数同時検出(解析)をめざす。本実験に当たっては,ガラクトース複合体およびガラクトース修飾レクチンが必要となるため,それら分子の合成を進め,その後合成した試薬を用いて,層流樹状増幅法に適用する予定である。3つ目の破砕に関しては,当初の予定通り,一定の密度以上の4級アミンが細胞膜を破砕し細胞を殺すことに着目し,温度によりEVを捕捉した高分子を収縮させ基材表面付近の4級アミンと接触させることで破砕を試みる。その際に十分な密度の4級アミンと接触させられるかという点が予想される課題点であり,4級アミンをガラス基板表面だけでなく,ガラス表面から原子移動ラジカル重合法によって4級アミンを含む高分子鎖を成長させることで十分な密度の確保を試みる。機能性高分子材料表面機能化自律駆動マイクロチップの作製にあたり,当初の予定では電子線グラフト重合法を利用する予定であったが,途中から予定を変更し,より安価かつ簡便なUVグラフと重合法を利用することにしたため,実験を安価に進めることができたから。細胞外ベシクルに関する最大規模の学会であるISEV2017への参加費として利用する予定である。また,検出に当たりこれまでの蛍光検出から裸眼検出を目指すためその試薬や装置の購入に利用する予定である。
生理食塩水による磁気共鳴差分血管撮影法の開発

MRIで生理食塩水により血液が希釈された領域の描出を行った。まず、静止ファントムにより血液と生理食塩水との信号強度の差が見られることを確認した。次に流体ファントムにて流体中でも血液と水の信号強度が異なることを確認した。最後に正常ボランティアの足背静脈より生理食塩水を注入する前と注入中での撮影を行った。FFE法T2*強調像での撮影で、生理食塩水注入中から注入前の画像を差し引いた差分画像を作成すると、生理食塩水が注入された領域を強調して描出することができた。1.抗凝固剤の緩和時間に対する影響の検討予備実験として抗凝固剤の緩和時間に対する影響を検討した。EDTA、ヘパリン、クエン酸ナトリウム、フッ化ナトリウムの水溶液をIR法とFE法で撮影し、濃度と緩和速度との関係を検討した。血液検査で通常に用いる濃度で緩和時間への影響がもっとも大きいのはフッ化ナトリウムで、もっとも小さいのがヘパリンであった。ヘパリンでは通常の使用量では緩和時間に対する影響はほとんど見られなかった。今後の実験にはヘパリンを使用することとした。2.血液希釈による信号強度の変化の検討血液を生理食塩水で希釈し血液の濃度が100%、75%、50%、25%、0%のものを作成しT1強調像、T2強調像、T2*強調像にて撮影した。T2*はTR750msでFAを10°、20°、30°、40°、50°、60°で撮影した。これらの中で希釈前後での血液のCNRを検討すると希釈率が高い場合はT2強調像がもっともCNRが高かったが、希釈率が低い場合はT2強調像のFA30°が最もCNRが高く、同じT2*強調像でもFAが30°より高くなっても、低くなってもCNRの低下が見られた。また、もっとも希釈率の低い75%血液の場合でもFA30°のT2*強調像では100%血液とのCNRが27.9であり、ノイズの30倍近い信号差が得られた。視覚的にも信号強度の違いは明らかであった。3.流体ファントム作成の予備実験次年度の流体ファントムでの実験に備え、血液と近似した緩和時間を持つ水溶液を作成した。水1l中にフェリデックス0.6mlを加えることによりT1値781ms、T2*値57msと緩和時間が静脈血に近似する水溶液を、フェリデックス0.3ml、マグネビスト0.24mlを加えることによりTl値786ms、T2*値102msと緩和時間が動脈血に近似する水溶液を作成することができた。生理食塩水を血管内に注入し、血液が希釈された領域をMRIで描出するための基礎研究を行った。今回は本法が実現可能かの初期検討のみの計画であるが、最終目標は腎不全や気管支喘息などにより造影剤使用の危険性の高い患者でも、造影剤の代わりに生理食塩水を用い安心して血管内治療を受ける事ができるようにすることである。前年度の研究成果に基づき、ファントム実験で血液が凝固しないようにするための薬剤はヘパリンを用いた。ファントム実験では様々な撮影法で生理食塩水と血液の信号強度を測定し、それらの信号強度差を背景ノイズの信号強度の標準偏差で除した信号雑音比(CNR)を求めた。撮影法はFSE法T2強調像(T2)、SE法T1強調像(T1)、FE法T2*強調像(T2*)、Bold Venography (BV)、balanced FFE法(BFE)の5種類である。血液と生理食塩水とのCNRはT2:73、T1:22、T2*:18、BV:28、BFE:45であり、いずれの方法でも有意な信号強度差を確認することができた。この時の撮影時間(秒)はT2:173、T1:235、T2*:59、BV:28、BFE:65であった。さらに、健常成人の下肢静脈に生理食塩水を注入することにより血管内の信号強度が変化するか否かの検討を行った。撮影法はファントム実験で用いた撮影法の内、血流による信号低下が少なく撮影時間の短いT2*とBFEを用いた。生理食塩水は0.7ml/secにて足関節背側の皮静脈より撮影開始の5秒前から撮影終了まで持続的に注入した。測定は生理食塩水の注入前と注入中で静脈内と筋肉との信号強度差を測定しそのCNRを求めた。BFE法でのCNRは注入前98.7注入中210.7、FFE法でのCNRは注入前47.6注入中159.1となり生理食塩水の注入により血管内腔の信号強度が著明に上昇した。

また、生理食塩水注入中の画像と注入前の画像の差分を行うことにより、生理食塩水が流入した領域を画像化することが可能であった。この生理食塩水注入による血管内の信号強度の上昇は血液の希釈と流量の増加の両方の効果によるものと考えられた。MRIによる血管内の生理食塩水を注入された領域の描出は実現可能な技術と考えられた。
小水力発電所用ネオジウム磁石発電機の開発

有限要素法による、永久磁石発電機の特性解析法を確立するとともに、発電機内の磁界解析を行い、永久磁石の最適位置、及び磁石の着磁方法について検討を行うとともに、モデル発電機による実測との対応も行った。本研究の成果を要約すれば、以下のようになる。1.永久磁石発電機の特性解析手法としての有限要素法の確立永久磁石発電機の特性解析方法を確立するとともに、コンデンサを放電して磁石を着磁する際の過渡磁界の解析法を開発した。2.磁石の最適配置の検討無負荷時の解析を行った結果、磁石を回転子中に放射状に、あるいは傾斜させて埋め込んだ方が、ステータとロータ間のギャップ中の磁束密度を高くできることが明らかになった。3.磁石の着磁方法の検討ネオジウム磁石のような超強力磁石を、発電機内に組み込む作業を行う際には、大きな力が働いて工作が困難である。そこで、磁石を回転子に固定してから着磁する方法を種々検討した結果、磁石を回転子中で傾斜させ、かつ1極ずつ着磁するのがよいことがわかった。4.過負荷耐量の検討発電機が短絡した場合は、強大な電機子反作用のために、磁石が減磁する恐れがあるので、電機子反作用を減少させるような磁路構成の検討を行った。その結果、減磁を少なくさせるためには、磁石を回転子中に傾斜させて埋め込んだ方がよいことを明らかにした。5.モデル発電機の実験的検討最適な発電機構造のモデルを試作し、パルス着磁を行った際の磁束分布を測定して、解析結果との比較を行った。有限要素法による,永久磁石発電機の特性解析法を確立するとともに,発電機内の磁界解析を行い,永久磁石の最適位置,及び磁石の着磁方法について検討を行った.本年度の研究成果を要約すれば,以下のようになる.1.永久磁石発電機の特性解析手法としての有限要素法の確立永久磁石発電機の特性解析については,ほぼ開発が完了した.また,回転機の三次元解析を行う際の周期境界条件の与え方の検討を行った.2.パルス着磁器の非線形過度磁界解析法の開発電荷を未知数として取り扱うことにより,コンデンサを放電して磁石を着磁する際の過度磁界を解析する手法を確立した.3.磁石の最適配置の検討磁石を回転子の表面にはりつけた場合と回転子中に埋め込んだ場合について,無負荷時の解析を行った結果,磁石を回転子中に放射状に,あるいは傾斜させて埋め込んだ方が,ステータとロータ間のギャップ中の磁束密度を高くできることが明らかになった.4.磁石の着磁方法の検討ネオジウム磁石のような超強力磁石を,発電機内に組み込む作業を行う際には,大きな力が働いて工作が困難である.そこで,磁石を回転子に固定してから着磁する方法を種々検討した結果,磁石を回転子中で傾斜させ,かつ1極ずつ着磁するのがよいことがわかった.4.モデル発電機の試作最適な発電機形状がほぼ明らかになったので,モデルの試作を行った.また,購入した直流コンデンサを用いて,着磁用のパルス電源を製作し,実験の準備がほぼ完了した.磁束分布等の測定は63年度に行う予定である.昨年度確立した永久磁石発電機の特性解析法を用いて、短絡時の過負荷耐量の検討を行うとともに、保持環を流れるうず電流の影響、三次元磁界解析時の周期境界条件、並びに回転機の軸方向長さの影響の検討も行うことができた。さらに、モデル発電機の磁束分布の測定も行った。本年度の研究成果を要約すれば、以下のようになる。1.過負荷耐量の検討発電機が短絡した場合は、強大な電機子反作用のために、磁石が減磁する恐れがあるので、電機子反作用を減少させるような磁路構成の検討を行った。

2.保持環内のうず電流が磁石の着磁特性に及ぼす影響の検討パルス着磁を行う際に、回転子磁石を保持するための保磁環にうず電流が流れ、十分着磁が行えない可能性がある。そこで、このうず電流を少なくするためのL、C、R及び着磁コイルの巻数の検討を行った。3.三次元磁界解析時の周期境界条件の検討回転機の負荷時の磁界解析を行う際は、周期境界条件の導入が必要不可欠である。そこで、三次元磁界解析における周期境界を導入し、どの程度記憶容量及び計算時間を減少できるかを明らかにした。4.回転機の軸方向長さが磁束分布に及ぼす影響の検討軸方向に短い回転機を二次元解析した場合に、回転機の軸長さがどの程度なら二次元解析結果が実測と一致するかを明らかにした。5.モデル発電機の実験的検討最適な発電機構造のモデルを試作し、パルス着磁を行った際の磁束分布を測定して、解析結果との比較を行った。
ＳＮＳにおける適切なコミュニケーションを学習するアニメーション教材の開発と展開

本研究は、グループチャットやSNS等の適切な利用や人間関係を疑似体験可能なアニメーション教材を開発し、教育現場で授業実践・検証し、効果を評価した上で、無償で公開することを目的として実施した。6種類のアニメーション教材を開発し、高校生を対象に授業実践を実施した結果、5点満点でアニメーション教材の評価は平均4.09、授業に関する評価は平均4.37であった。これらの評価理由や学習内容の理解度確認から、アニメーション教材を活用した授業に教育効果があることが示された。開発したアニメーション教材は、ホームページにて無償公開し、指導案のサンプルも併せて公開しており、学校教員が自由に活用できるようにした。実態把握のための調査では、スマートフォンを所持している高校生は9割を超えており、LINEやTwitterなどのサービスを主として利用している実態を掴んだ。Twitterにおける公開範囲の設定については、約6割が「全体に公開」にしており、Twitterに投稿したことのある個人情報としては、自分の写真が約5割、友人や恋人の写真が約4割、通っている学校名や自分の本名も3割を超えた。このような実態から、高校生であっても、TwitterやSNSなどのインターネットを媒介したコミュニケーション(以下、ネットワークコミュニケーションと記す)に関する危険性や、その対応策を把握していないという実態が明らかとなった。そのため、スマートフォンを所持するようになる小学校高学年から中学校にかけての期間において、ネットワークコミュニケーションにおける教育を実施する必要性が示された。これらの実態を踏まえ、本年度はアニメーション教材「SNSを上手に使おう」シリーズとして、悪ふざけなどの写真をアップロードすると炎上や特定に至る可能性を示す『その写真だいじょうぶ?編』、意識せずにインターネット選挙運動に該当する場合がある可能性や選挙に関するSNSでの注意事項をまとめた『選挙運動編』、写真を迂闊にアップロードすると映り込んでいるものなどから場所などの特定や最悪の場合は個人を特定できてしまう可能性がある例を示す『匿名でも要注意編』、オンラインゲーム上でのクランの仲間を優先してネットゲーム依存になってしまう可能性を示す『ネットゲーム依存編』の4作品を制作した。特に『その写真だいじょうぶ?編』では、LINEなどの閉じられたグループチャットやアクセス制限付きのSNSであっても、メンバーの誰かがスクリーンショットを取得してTwitterやインターネット掲示板等に投稿することによって不特定多数に拡散していく様子を描いた。1年目として計画した実態調査と教材開発は概ね完了した。昨年度制作したアニメーション教材「SNSを上手に使おう」シリーズのうち、意識せずにインターネット選挙運動に該当する場合がある可能性や選挙に関するSNSでの注意事項をまとめた『選挙運動編』を用いて高等学校において授業実践を実施した結果、選挙に関する興味やインターネット選挙運動に関する知識についての事前・事後調査に有意差が認められ,関心の低いインターネット選挙運動に関する学習内容は,身近なSNSの話題から授業を展開することで興味を持つことが示された。続編を制作するにあたり、現役の大学2年生に、自分や周囲の人が被害にあったり、あいそうになったことを考えさせ、中学生や高校生に学習して欲しいことを検討させたところ、SNSによるチケットの購入と見知らぬメールやインターネットで目にする架空請求の2点に絞られた。そこで、本年度はアニメーション教材「SNSを上手に使おう」シリーズとして、SNSでチケットの取引をすると、お金を振り込んでもチケットが届かない詐欺にあう可能性を示す『チケット購入編』、見知らぬ相手からのメールに書かれたリンクをクリックすると請求画面が表示され、お金を振り込んでしまう可能性があるので注意を促す『架空請求編』の2作品を制作した。昨年度から制作したアニメーション教材「SNSを上手に使おう」シリーズについて、2017年10月に「第5回アニ玉祭」(主催:アニ玉祭実行委員会ー公益財団法人埼玉県産業文化センター・埼玉県ほか)に出展し、会場内で常時上映したほか、チラシを作成して配布するなどの方法で広く一般に公開した。また、アニメーション教材「SNSを上手に使おう」シリーズを活用した授業の略案を作成し、現役の教員が活用できるようにした。開発したアニメーション教材と略案は準備ができ次第、順次Webにて無償公開する。開発したアニメーション教材を用いた授業展開方法を検討するとともに、授業後の評価の観点についても検討する。これには、これまで数多くの授業実践を実施してきた大学教員や、現職教員の意見を聞くことにより、適切な評価の観点を設定する。そして、中学校や高等学校において授業実践を実施し、授業実践後には生徒にアンケート調査を行い、授業の効果についての調査を行う。また、事前に検討した評価観点に基づき評価を行うほか、大学教員や現職教員から授業についての評価していただき、本研究に関する授業内容をより高めていく予定である。最後に、これまでの研究の成果をまとめるとともに、国内学会で発表し、論文にまとめる。また、Webページ等の情報発信手段を用いて、開発したアニメーション教材を広く一般に公表する。Webページでは、カリキュラムや学習指導案の例を提示するだけでなく、開発した教材も出来るだけ公表することとし、現職教員が利用しやすい環境を整える予定である。
塑性加工プロセスおける省エネルギー化に関する研究

(1)大同工大から戸澤学長がア-ヘン工大を訪問し、本プロジェクトのとりまとめについてKopp教授と打ち合わせた。また、ア-ヘン工大よりG. Bernrath氏が来日し、ア-ヘン工大側のまとめ案について本学スタッフとの討論を行い、最終的な報告書の内容を決定した。また、G. Bernrath氏は大同工大および各地の研究機関を訪問して、熱間における材料特性の試験方法および特性について情報交換を行った。大同工大から小森助教授がア-ヘン工大に訪問し、ア-ヘン工大およびドイツの各研究機関における解析的研究に関する情報交換を行った。また、西堀教授はドイツで開催されたメカトロニクスとロボティクスに関する国際会議に出席して発表し、各国の研究者と情報交換を行った。(2)前方および後方へ同時に押出す複合押出しについては、実用的なデータが少ない。平成7年度には、アルミニウム合金の前方缶・後方棒の複合押出しを広い減面率の組合せについて行い、割れの発生条件を明らかにした。これまでの研究により、任意の減面率の組合せの複合押出しにおける荷重の推定、前方・後方への流動体積の推定、および加工限界の推定がある程度可能になった。(3)アルミニウム合金の鋳造、鍛造プロセスは、既に一部の企業において実用化されているが、その基礎的事項については公表されていない。そこで、鋳造・鍛造プロセスによる材質の改善を明らかにするために基礎的な研究を行った。平成7年度は、アルミニウム合金の鋳造材およびダイカスト材の鍛造性試験結果を基にして熱間密閉型鍛造を行い、鍛造加工条件と機械的性質(引張特性)との関係を調べた。鋳造材の引張強さは鍛造を施すことにより改善されるが、その改善の程度は材種により異なり1.1倍から約2倍であった。また、延性に関しては、鋳造材は、ほとんど延性は示さないが、鍛造を施すことによりある程度の延性が得られた。(4)熱間圧延では、高温である材料と低温のロールの間で熱伝導が起こるため、材料とロールの接触面近傍の温度分布が急激に変化する。そこで熱間孔型圧延のための数値解析の一手法を提案した。この手法では、材料の変形は通常の三次元剛塑性FEMにより解析され、一方、材料内の温度は三次元FEMと一次元FDMの新たな結合法を用いて解析される。この方法を応用して、H型鋼圧延の解析シミュレータを開発し、ユニバーサル圧延後の残留応力分布を求める手法を提案した。(5)これまでは、超音波モータを用いたロボットマニピュレータやロボットハンドについてその駆動特性および制御方法の開発を行ってきた。H7年度は、ロボットによるハンドリングにおいて問題となる位置情報を取り込むために視覚センサ付きアームロボットの開発を当初の目的としたが、位置情報よりも把持力による駆動特性の変化が重要であることが明らかになったため、力および触覚センサ付きロボットハンドの開発研究を行った。(6)半溶融鍛造(thixo-forging)においては、加圧温度および加圧速度のコントロールが重要な制御対象となる。そこで標準的な油圧プレスを改造して最適なコントロールを行えるようにした。また、各種条件で加工した半溶融鍛造材の評価および比較を行った。(7)熱間加工のシミュレーションを行うためには、温度およびひずみによって変化する材料特性および境界条件を明らかにする必要がある。そこでこれまでに行ってきた基礎的実験結果を基にして、熱間加工における材料特性および境界条件の検討を行った。(8)ロールから板材への微視的表面構造の転写状態を解析するための、および据込み試験における真実接触領域の幾何学的現象によりもたらされる微視的摩擦を解析するためのFEM技術が開発された。成形過程における動的再結晶および加工待ち時間における静的再結晶による材料特性データの変化を記述するための材料モデルが開発された。

鋳造材の引張強さは鍛造を施すことにより改善されるが、その改善の程度は材種により異なり1.1倍から約2倍であった。また、延性に関しては、鋳造材は、ほとんど延性は示さないが、鍛造を施すことによりある程度の延性が得られた。(4)熱間圧延では、高温である材料と低温のロールの間で熱伝導が起こるため、材料とロールの接触面近傍の温度分布が急激に変化する。そこで熱間孔型圧延のための数値解析の一手法を提案した。この手法では、材料の変形は通常の三次元剛塑性FEMにより解析され、一方、材料内の温度は三次元FEMと一次元FDMの新たな結合法を用いて解析される。この方法を応用して、H型鋼圧延の解析シミュレータを開発し、ユニバーサル圧延後の残留応力分布を求める手法を提案した。(5)これまでは、超音波モータを用いたロボットマニピュレータやロボットハンドについてその駆動特性および制御方法の開発を行ってきた。H7年度は、ロボットによるハンドリングにおいて問題となる位置情報を取り込むために視覚センサ付きアームロボットの開発を当初の目的としたが、位置情報よりも把持力による駆動特性の変化が重要であることが明らかになったため、力および触覚センサ付きロボットハンドの開発研究を行った。(6)半溶融鍛造(thixo-forging)においては、加圧温度および加圧速度のコントロールが重要な制御対象となる。そこで標準的な油圧プレスを改造して最適なコントロールを行えるようにした。また、各種条件で加工した半溶融鍛造材の評価および比較を行った。(7)熱間加工のシミュレーションを行うためには、温度およびひずみによって変化する材料特性および境界条件を明らかにする必要がある。そこでこれまでに行ってきた基礎的実験結果を基にして、熱間加工における材料特性および境界条件の検討を行った。(8)ロールから板材への微視的表面構造の転写状態を解析するための、および据込み試験における真実接触領域の幾何学的現象によりもたらされる微視的摩擦を解析するためのFEM技術が開発された。成形過程における動的再結晶および加工待ち時間における静的再結晶による材料特性データの変化を記述するための材料モデルが開発された。(1)日本側の代表として小野教授がア-ヘン工大を訪問し、また、ア-ヘン工大からUdoZitz氏が大同工大を訪問し、両大学の各研究者分担ならびに協力関係を明確にした。(2)アルミニウム合金の複合押出し実験を広範囲の減面率の組合わせについて行い、押出し圧力は前方減面率と後方減面率とから定まる加工度パラメータと一定の関係があることを見いだした。また、前方減面率と後方減面率との比と前方押出し体積と後方押出し体積との比との間に一定の関係があることが見いだせた。なお、材料流動に関しては材質は影響しないことが明らかになった(3)鋳型温度をコントロールすることによって結晶粒径の異なる鋳造材(AC8C相当材)を作製し、これから作製した試験片について300450°Cの温度範囲で圧縮試験を行い、変形抵抗曲線、割れ発生ひずみおよび密度変化を求めた。400°C以上の温度域では割れ発生ひずみが急激に増大するが、密度の増加はほとんど生じなかった。(4)
宿根花弁の広域的生態比較に基づく省エネルギー的新作型の開発と生産安定

1.ダイアンサスの種間における開花反応の比較:低温要求性の異なる3種のダイアンサスと供試し、沖縄から青森に至る10地域における生態を調べ数的解析を行った。種々の基準温度を設け、基準より低い温度に遭遇した時間数と生育・開花の関係をみると、(1)-季咲種の場合、低温遭遇量の少い段階では遭遇量の増加に伴って開花数が増すが、ある遭遇量を越えるとこの関係は逆転した。(2)出蕾期までの低温遭遇量と開花数との相関を基準温度別にみると、一季咲の2種では基準温度4゚Cに相関のピークがあり、開花に最も促進的に作用する低温量は4゚C以下9001000時間と確認された。(3)四季咲の1種では3゚C以下および18゚C以上が生育・開発を阻害する温度域と認められた。(4)休暇解除に必要な低温遭遇量と休暇解除日の推定値から開花予測式を得た。2.シュッコンカスミソウの系統間における開花反応の比較:低温要求性と異なる'ブリストル・フェアリー'4系統を供試し、10地域での生態を調べ数的解析を行った。第1回の実験ではChill Unitモデルの適用によって自発休暇の解除期を推定し、第2回の実験では節数の定まる茎頂肥大期を推定した。この時期を基準とし生育と温度との相関を総括的に考察した。摘心日から節数決定期までの010゚Cおよび15゚C以上の温度の積算時間と平均着らい節数との重相関および低温要求量の算出結果によると、どの系統も十分な低温量を経過すると平均着らい節数がほぼ一定になり低温要求量も同程度となった。又、かつて低温要求量が大きいとみられた系統ほど15゚C以上の温度遭遇により脱脊化され易くなるという傾向が認められた。1.および2.の知見は、作物の種類、品種、および系統と気象条件の異なる諸地域または時期別の作型を組合せる上での重要な基礎資料となる。3.生産安定に関わる諸問題の検討:各共同研究地域において、シュッコレカスミソウを主体とする栽培上の問題点の解明又は技術開発を行った。1.ダイアンサスの種間における開花反応の比較低温要求性の異なる3種のダイアンサスを供試し、14°C以上・16時間日長下で育苗した後、そろった苗を10地区に配布し生態比較を行った。ある基準温度以下の温度遭遇量(遭遇時間数)と生育・開花との関係を検討した結果、(1)ある低温遭遇量を超えると、それに応じて開花側枝数が減る。(2)基準温度別にみた開花側枝数のピークは、D.brevicaulisでは6°C,D.plumariusでは3°Cないし6°C,D.caryophyllusでは1°Cとなった。(3)開花に対して最も効果的な低温量は、D.brevi.,D.pluma.で6°C以下400時間,D.caryo.で1°C以下100時間と出たが、D.caryoは四季咲であり、強制休眠との関係を考慮する必要がある。(4)摘心後の到花日数と温度遭遇量との間には3種とも正の相関が認められ、基準温度14°Cで最も高く出た。