hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マルチカノニカル法によるX線及びNMR実験データに基づく生体高分子の立体構造解析

我々はこれまで、タンパク質の立体構造予測問題に、物理学の分野で開発された、徐冷モンテカルロ法やマルチカノニカル法を適用することを提唱してきた。これまでは、小ペプチド系において、第一原理からの構造予測を試みてきたが、これらの手法はX線実験やNMR実験から得られる構造決定にも使えることを示すと共に、有功なプログラムを開発することが本研究の目的である。平成9年度では、まず、溶媒効果を取り入れる有効な手法として、RISM理論を導入し、最適化法の徐冷法との合体を成功させた。また、マルチカノニカル法では、その確率重み因子を求めるのが容易でないので、それが比較的簡単に求められる新しい手法を開発することが重要であるが、我々は重み因子が簡単に求められる、Tsallis統計に基づく新しいモンテカルロ法を独自に開発することに成功した。そして、その有効性をアミノ酸数5個のペプチドであるMet-enkephalinの系で確かめた。平成10年度では、まず、このTsallis統計に基づいた新手法の分子動力学法版を開発することを目指し、それに成功した。これは、X線実験やNMR実験から得られる構造決定ではモンテカルロ法よりも分子動力学法が広く使われているために、ぜひやっておきたかったことである。我々は更に、マルチカノニカル法によるシミュレーションによって、ribonucleaseAのC-peptideの立体構造予測に成功するとともに、徐冷法によるシミュレーションによって、bovine pancreatic trypsin inhibitorのフラグメントの立体構造予測にも成功し、これらの結果がX線実験やNMR実験の結果と良く一致することを示した。我々はこれまで、タンパク質の立体構造予測問題に、物理学の分野で開発された、徐冷モンテカルロ法やマルチカノニカル法適用することを提唱してきた。本年度はこれらの最適化手法のうちの三つ(すなわち、マルチカノニカル法、1/k法、焼き戻し法)の有効性を比べ、これら三つの手法が大体同等の有効性を持つことを示した。更には、マルチカノニカル法では、その確率重み因子を求めるのが容易でないので、それが比較的簡単に求められる新しい手法を独自に開発することに成功した。そして、その有効性をMet-enkephalinの系で確かめた。マルチカノニカル法では、その確率重み因子を求めるのが容易でないので、それが比較的簡単に求められる新しい手法を開発することが重要であるが、昨年度、我々は重み因子が簡単に求められる、Tsallis統計に基づく新しいモンテカルロ法を独自に開発することに成功した。しかし、X線実験やNMR実験から得られる構造決定ではモンテカルロ法よりも分子動力学法が広く使われている。よって、本年度はこのTsallis統計に基づいた新手法の分子動力学法版を開発することを目指し、それに成功した。
大陸棚制度の新展開 ―大陸棚限界委員会の実行を中心として―

本研究では、3つの側面から大陸棚制度の新展開について検討を行った。第1に、大陸棚限界委員会における手続の機能、第2に、大陸棚の根拠としての自然の延長概念の内容についての理解の展開、第3に、海洋境界画定における自然の延長概念の役割、である。大陸棚限界委員会がその活動を本格化させ、延長大陸棚の様々な側面が具体的に問題化する中で、大陸棚制度にとって重要な展開が生じてきている。特に、大陸棚制度の根拠である「自然の延長」について、延長大陸棚の境界画定に関する判決及び大陸棚限界委員会の実行の中で形成されてきた国連海洋法条約第76条4項を重視する理解は、同概念の理解の変化を示している。国連海洋法条約上、沿岸国の大陸棚は領土の自然の延長をたどって大陸縁辺部の外縁に至るまで、または大陸棚縁辺部の外縁が基線から200海里の距離まで延びていない場合には基線から200海里までと定義されている(条約第76条1項)。沿岸国の大陸棚が200海里を超えて延びている場合(「延長大陸棚」)には、国連海洋法条約上設置された大陸棚限界委員会に自国大陸棚に関する情報を提出することになっている(同8項)。同委員会による勧告に基づいて設定した大陸棚は、「最終的なものとし、かつ拘束力を有する。」本研究では、大陸棚限界委員会における沿岸国の申請の検討及び最近の海洋境界画定事件における「自然の延長」概念の2点から、大陸棚制度に関する最近の展開について検討を行った。前者については、大陸棚限界委員会が第三国からの口上書を受けて沿岸国による申請の検討を先延ばしにしている実行を検討し、こうした取り扱いが国連海洋法条約上予定されたものではなく、また大陸棚限界委員会に条約上付与された任務・機能とも整合しないものであることを明らかにした。また、後者について、近年の海洋境界画定事件の判決における「自然の延長」理解には、従来の理解とは異なる要素が見られるようになっていることを明らかにした。本研究は、大陸棚制度の現代的理解に寄与するものであるとともに、実務的な意義も有する。大陸棚限界委員会は、中国・韓国からの口上書を契機に、沖ノ鳥島とパラオの間の海域である九州パラオ海嶺南部海域については勧告を行う立場にないとの判断を行っており、委員会の手続に関する検討は同海域の今後を考える判断材料になる。また、大陸棚制度における「自然の延長」概念の位置付けの変化の検討は、東シナ海における日中韓の海域主張の今後を検討する上での基礎的な研究となるものである。国連海洋法条約の下、沿岸国は領海基線から200海里まで、または大陸棚縁辺部の外縁がそれ以遠に及ぶ場合には200海里を超えて大陸棚を有する(国連海洋法条約第76条1項)。200海里以遠の大陸棚(「延長大陸棚」)については、沿岸国が自国の大陸棚に関する情報を大陸棚限界委員会に対して提出し、その勧告に基づいて設定した大陸棚の限界が最終的かつ拘束力を有するものとなるとされている(国連海洋法条約第76条8項)。国連海洋法条約は単一の大陸棚制度を設けており、基本的には200海里の内外で異なる法制度を採用しているものではないが、大陸棚限界委員会の活動が進展し、各国が延長大陸棚の限界設定を行うようになって、延長大陸棚に関する問題が関心を集めるようになっている。本年度の研究では、「自然の延長」概念と大陸棚限界委員会の実行という2点に関する検討を引き続き実施するとともに、延長大陸棚の境界画定についても検討の対象とした。それぞれ、(1)大陸棚制度の基礎である「自然の延長」概念について、延長大陸棚の問題が注目を集めるに至って理解の変容が見られるようになっていること、(2)大陸棚限界委員会が第三国から口上書を受けて沿岸国による申請の検討を先延ばしにしている実行は、国連海洋法条約で同委員会に与えている権能と整合しない点で問題があるということ、(3)延長大陸棚の境界画定については、国家実行上は大陸棚限界委員会の勧告は必ずしも前提とされておらず、境界画定の方法についてはベンガル湾における中間線を基調とする2つの判決が出ているものの、二国間の画定方法は多様であること、を示すことができた。本研究は、現代の大陸棚制度の理解に寄与するものであると同時に、日本の延長大陸棚に関する各種論点を考えるための基礎を提供するものでもある。研究課題1年目である今年度の研究成果としては、大陸棚限界委員会の実行の検討を中心とした延長大陸棚設定の手続面及び「自然の延長」概念の検討を中心とした延長大陸棚制度の実体面の双方について、口頭発表を行った。

研究課題の最終年度となる次年度には、既に口頭発表を行った内容を基礎に論文をとりまとめる予定である。国際法大陸棚限界委員会の実行を中心とした延長大陸棚に関する最近の展開に関するこれまでの検討を継続し、検討結果を英文の論文にとりまとめる予定である。英文論文の発表に関連する費用を見込んでいたが、発表時期が次年度となったため。最終年度にとりまとめる英文論文の発表に関連する費用として使用する。
高齢者介護作業者の介護負担軽減をめざした人間工学的実験研究

高齢者介護における介護作業者の運動器障害予防をめざし、適切な介護方法・条件を明らかにすることを課題として人間工学的な実験を実施した。実験Iでは、左回りのベッドから車椅子への移乗介助作業を、ベッドの高低(69.0cm,43.8cm)、新旧の車椅子(新型車椅子は肘掛け可倒式かつ足置き収納式)、患者用介護ベルト使用の有無の3要因を組み合わせた8条件で、女子学生10名(平均体重48.9kg)に実施させた。患者役として女子学生1名(体重46.0kg)を用いた。介護者毎に標準化した全身と身体各部位の主観的作業強度(RPE)に関して、左腕におけるベルと使用が不使用より有意に高値を示した。しかし、患者の回答はベルト使用の方が有意に快適で安全であった。介護者と患者の合算体重を基準にその倍率で表した鉛直方向の床荷重ピーク値(PI値)に関して、両足合成荷重における高ベッド条件が低ベッド条件より有意に低値を示した。実験IIでは、左回りの車椅子からベッドへの移乗介助作業を、実験Iの3要因に患者の体重要因(軽39.6kg,重47.4kg)を加えた4要因の組み合わせによる16通りの条件設定で、女子学生12人(平均体重48.6kg)に実施させた。標準化RPEが有意に低値となった条件は、全身における新型車椅子と全ての身体各部位における軽い患者であった。新型車椅子は患者の快適度と安全性を有意に高めた。荷重ピーク値(PI値)は、右足については新型車椅子が、左足については、高ベッド、新型車椅子、ベルト使用がそれぞれ有意に低値を示した。両足合成のピーク値については、低ベッドと重い患者がそれぞれ有意に低値を示した。また、低ベッドでかつ新型車椅子の条件は他のベッドと車椅子の組み合わせ条件より有意に低値であった。両実験結果から、ベッド-車椅子間の移乗介助作業において、設備用具条件の設定の工夫によって介護者の作業負担軽減の可能性が示唆された。しかし、そのための条件と患者の快適度・安全感向上のための条件は必ずしも一致しなかったので、今後は両者にとって妥当な条件を検討することが必要であると考えられた。平成9年度は、介護作業として、ベッドから高齢者を立ち上げる模擬作業を行った。作業変数として、ベッドを含む介護者の手の高さ、介護ベルトの有無を組合わせた。介護ベルトは市販のベルトを用いた。人体の腰部または腋窩部を模した取手のついた動的測定機器を用い、ベルト使用時に関しては取手部にベルトを装着した。被験者として学生13名を募り、事前に実験のインフォームドコンセントを書類にて取った。被験者に測定機器の取手部を把持して上に持ち上げる作業を課した。負荷を漸増して、最終的に遅い持ち上げ動作になるように設定し、最終時点付近の持ち上げ成功試技について、データを採用した。測定項目として、作業者の持ち上げ発揮力、床反力、ビデオ撮影、角度センサーによる姿勢情報モニター、作業者の作業負担感(Borgによる局所評価尺度)を用いた。作業者の姿勢情報やビデオを元に、主な身体関節角度を求めた。また、バイオメカニカルな身体負荷の計算のため、準静力学的なモデルを開発した。

その結果、介護ベルトを用いた場合に、作業負担感や腰仙椎間の力学的負荷推定値が相対的に小さく、しかもより高い発揮力を出せることが見出された。また、患者の腋窩部を把持した条件を模した高い位置条件においては、作業者の発揮可能な力が減弱した。特に作業者が膝を曲げずに、膝の有効な利用を行わなかった行った場合は、発揮力が顕著に減弱した。今後、実験の積み重ねにより、最適なベッドの高さ条件、介護ベルト条件、介護テクニック等を明確にしたい。平成10年度は、ベッドから車椅子への移動介助作業を対象として実験的検討を行った。実験条件として、患者用介護ベルトの使用の有無、車椅子の新旧(新型の車椅子とは肘掛けとフットレストの調節が可能なもの)、ベッドの高低の3要因を組み合わせて8パターンの移動介助を設定した。患者役には介護用のマネキン人形および看護学生1名(身長156.8cm体重46.0kg)を用いた。介護作業者として疾病既往歴のない看護学生10名を用いた。介護ベルトにはスウェーデン製の市販のベルトを用いた。各介助作業毎に、自覚的評価として介助者には作業強度感(Borgによる局所評価尺度)を、患者役には快適度と安全感を質問した。また、作業動作をビデオ等で記録し、同時に床反力計で左右の各々の足に加わる圧力をモニターした。さらに表面筋電計を用いて僧帽筋、上腕二頭筋、脊柱起立筋群などの筋放電量を測定した。現在までに得られた結果では、ベルト・車椅子・ベッド高の要因効果は、介護者のRPEにRPEについて、指標値=((測定値-各被験者の平均値)/各被験者のSD)を用いた時、ベルトの有無要因が左腕のRPEに関して有意であった。また、患者役の快適度については3要因が全て有意であり、安全感についてはベルトの有無にのみ有意であった。今後、さらに結果の解析を進めるとともに、実験の積み重ねにより、最適なベッドの高さ条件、介護ベルト条件、介護テクニック等を明確にする予定である。高齢者介護における介護作業者の運動器障害予防をめざし、適切な介護方法・条件を明らかにすることを課題として人間工学的な実験を実施した。実験Iでは,左回りのベッドから車椅子への移乗介助作業を,ベッドの高低(69.0cm,43.8cm),新旧の車椅子(新型車椅子は肘掛け可倒式かつ足置き収納式),患者用介護ベルト使用の有無の3要因を組み合わせた8条件で,女子学生10名(平均体重48.9kg)に実施させた。患者役として女子学生1名(体重46.0kg)を用いた。介護者毎に標準化した全身と身体各部位の主観的作業強度(RPE)に関して、左腕におけるベルト使用が不使用より有意に高値を示した。介護者と患者の合算体重を基準にその倍率で表した鉛直方向の床荷重ピーク値(PI値)に関して,両足合成荷重における高ベッド条件が低ベッド条件より有意に低値を示した。実験IIでは,左回りの車椅子からベッドへの移乗介助作業を,実験Iの3要因に患者の体重要因(軽39.6kg,重47.4kg)を加えた4要因の組み合わせによる16通りの条件設定で,女子学生12名(平均体重48.6kg)に実施させた。標準化RPEが有意に低値となった条件は,全身における新型車椅子と全ての身体各部位における軽い患者であった。荷重ピーク値(PI値)は,右足については新型車椅子が,左足については,高ベッド,新型車椅子,ベルト使用がそれぞれ有意に低値を示した。両足合成のピーク値については,低ベッドと重い患者がそれぞれ有意に低値を示した。
公的部門の統合報告書の保証モデル構築に向けた国際比較研究

本研究は、現在民間企業においてその作成と公開が世界的に進展しつつある統合報告書に対して、どのような監査ないし保証が行いうるのかを、特に公的部門において検討することを意図している。最終的には、その保証モデルを示すことが目的であり、このため、すでに統合報告書の実務が広がりつつある諸外国、特に欧米諸国の事例、制度的枠組みを比較検討することが必要となる。これらには、文献的な資料の収集に加え、公的部門の実務従事者及び研究者等の関係者への聞き取り調査も含まれる。
有限温度及び非平衡状態におけるカイラル対称性の非摂動的取り扱いによる研究

1格子色力学の計算に関して:量子色力学におけるカイラル対称性の振舞および実際の観測量と密接に関係した、実時間スペクトル関数を、ユークリッド格子上の測定値から構成する方法を確立した。まず、零温度において実際の格子上で測定を行い、スペクトル関数を上記の方法を用いて解析し、様々なメソンチャンネルに対して、スペクトル関数を初めて量子色力学の第一原理から求めることに成功した。この成果はすでに論文として発表済みである。さらに、核子と同じ量子数を持つチャンネルのスペクトル関数を正および負パリティー状態へ分離する方法を、場の理論の一般論に基ずいて定式化した。また、有限温度におけるスペクトル関数を測定するための、予備的研究を行った。2スクィーズド状態の問題について:超相対論的重イオン衝突においては、系の時間発展は非定常的であり、特に最終的に粒子間に相互作用が働かなくなるフリーズアウトの近辺では、系の膨張速度は極めて速く、系の量子状態は断熱近似では記述出来ないと考えられる。また一方、フリーズアウト以前には系は相互作用をしており、その中における量子状態は真空における漸近的なそれとは異なっている。平均場近似を用いると、真空中の場と媒質中の場とはボゴリューボフ変換で関係付けられ、有限温度における媒質中の量子状態は、真空中での場のスクィーズド状態の重ね合わせとして書くことが出来る。我々は、超相対論的重イオン衝突において、この効果が実際に互いに逆向きの運動量を持った二つの同種粒子の相関として観測できることを初めて示した。この結果はすでに論文として発表済みである。1格子色力学の計算に関して:量子色力学におけるカイラル対称性の振舞および実際の観測量と密接に関係した、実時間スペクトル関数を、ユークリッド格子上の観測値から構成する方法を確立した。有限温度における解析の準備として、本年度は零温度において実際の格子上で測定を行い、スペクトル関数を上記の方法を用いて解析し、初めて量子色力学におけるスペクトル関数を格子上で求めることに成功した。また、その求められたスペクトル関数が、実際に零温度において測定可能なベクトルチャンネルにおいては、測定値とよく一致しており、この方法の有効性が確かめられた。この成果をまとめた論文は近く投稿予定である。2 Disoriented Chiral Condensate(DCC)生成の問題について:超相対論的重イオン衝突におけるDCC生成においては、衝突する重イオンが電荷を帯びているので、そのために生じた電磁場の影響があるはずであるが、通常はその影響は無視できるほど小さいと思われてきた。我々は、その衝突の瞬間に生成される電磁場がアノマリーを通じて中性パイ中間子場と結合するということに着目し、実際にRHIC等での超相対論的重イオン衝突において実現されると考えられる条件をシミュレートすることによって、その効果は極めて大きく、衝突面をはさんで上下にそれぞれ、カイラル空間において逆向きに配位したDCCを生成する傾向があるということを、数値計算及び解析的議論によって示した。また、一般的な予想とは逆に、DCC生成は、重イオンの正面衝突よりも、衝突パラメーターがある程度有限である衝突において、より起りやすいということも示した。
細胞周期を可視化する蛍光プローブを用いた新規の心筋細胞周期調節因子の探索

終末分化した心筋細胞はほとんど細胞分裂しないため、自己修復できないことが末期心不全の難治性を規定する大きな要因となる。心筋細胞を再び細胞分裂させ、組織を再生することができれば、末期心不全患者の根治的な治療法を確立することができる。そのため我々は、心筋細胞の増殖を調節している機構を解析し、心筋細胞の細胞周期を制御している新たな調節因子を探索することを目的として研究を計画した。我々は心筋細胞の増殖期において発現量が変化しているタンパク質を同定した。現在はこのタンパク質を心筋細胞の細胞周期を調節する新たな候補分子として、心筋細胞レベルもしくは動物レベルでの解析を進めている。我々は蛍光タンパク質を用いて細胞周期をリアルタイムで可視化するイメージング技術Fucci (Fluorescent ubiquitination-based cell cycle indicator)のプローブを恒常的に発現するトランスジェニックマウスを用いて、心筋細胞の細胞周期の解析を行った。そして今までの研究成果に基づき、新生仔期マウスにおける細胞周期の停止する直前と直後の心筋細胞を用いてDNAマイクロアレイによる解析を行い、心筋細胞の細胞周期を制御している新たな調節因子を探索することを目的として研究を計画した。最終的には同定した新規の心筋細胞周期の調節因子を用いて、終末分化状態に入った心筋細胞を再び増殖させ、組織を再生し、末期心不全患者の新たな根治療法を確立することを目標としている。我々は独自に心臓ex vivo培養法を確立し、これを用いてFucciトランスジェニックマウスの心臓のライブイメージングを行った。その結果、中期マウス胚(E11.514.5)に比べて後期マウス胚(E18.5)や新生仔期の心筋細胞のS/G2/M期の長さは1.5倍ほど延長しているという新知見が得られた。上記の結果より、本年度は心筋細胞周期の調節機構が変化していると予測される新生仔期のFucciトランスジェニックマウスの心臓を用いて、フローサイトメトリーによりS/G2/M期にある心筋細胞を振るい分け、DNAマイクロアレイ解析を行った。その結果、我々はS/G2/M期にある心筋細胞において著名にmRNA発現量が変化しているいくつかのタンパク質を同定した。上記のDNAマイクロアレイ解析の結果より、新規の心筋細胞周期調節因子の候補を複数同定しており、まずは各ステージ間のマウスの心臓で候補因子の発現量をQT-PCRで比較し、実際にどの発育段階で多く発現しているかを評価している。そして今までの研究成果に基づき、新生仔期マウスにおける細胞周期の停止する直前と直後の心筋細胞を用いてDNA解析を行い、心筋細胞の細胞周期を制御している新たな調節因子を探索することを目的として研究を計画した。上記の結果より、心筋細胞周期の調節機構が変化していると予測される新生仔期のFucciトランスジェニックマウスの心臓を用いて、フローサイトメトリーによりS/G2/M期にある心筋細胞を振るい分け、DNAマイクロアレイ解析を行った。上記のDNA解析の結果より、新規の心筋細胞周期調節因子の候補を複数同定しており、新規候補因子をアデノウイルスを用いて心筋細胞で強発現させ、その機能を解析している。また、新規候補因子を心筋細胞においてノックダウン、もしくはノックアウトする計画も進行している。我々は、同定した遺伝子をCAG promoterを有する発現plasmidに組み換え挿入し、COS7細胞に遺伝子導入しタンパク質を発現させる実験を行っている。これにより組み換えタンパク質を作成・精製し、同タンパク質を用いて初代培養心筋細胞に様々な条件で添加してin vitro機能解析を行う予定であるが、目的のタンパク質の発現が不安定であり、精製がうまくいっていない。候補因子のタンパク質は商業ルートでは入手できないため、機能解析はどうしても我々で作成する組み換えタンパク質の精製に依存してしまう。そのため現在は遺伝子導入用カチオン性脂質を利用しているが、場合によってはアデノウイルスを利用する方法に変更することを検討している。また、成獣の心筋細胞をフローサイトメトリーで解析しようと試みたが、細胞の大きさ、もしくは耐久性の問題のためか、RNAの抽出が困難であり、代替策を検討しているところである。

in vivo解析としてαMHC promoterを用いて候補因子の心臓特異的過剰発現遺伝子改変マウスを作製しているが、こちらはプラスミドの作製までは順調に進行している。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は引き続き心筋細胞の細胞周期を制御する調節因子候補のin vitro機能解析をin vitroおよびin vivoで解析する。in vitro系ではアデノウイルスを用いたベクターへの変更を検討している。また、in vivo解析としてαMHC promoterを用いて候補因子の心臓特異的過剰発現遺伝子改変マウスを作製する。このマウスを用いて、候補因子が心臓の発生、および成熟においてどのような役割を果たしているのかを明らかにする。また、Fucciトランスジェニックマウスの成獣においての細胞周期の解析をより詳細に行う予定である。特にFucci心筋梗塞、及び大動脈縮窄モデルマウスを作成し、病的状態における心筋細胞周期がどのように変動するかを明らかにする。また、そのときに細胞周期進行シグナルを発現している心筋細胞がどのような遺伝子プロファイルを持つか解析し、胎仔期の心筋細胞と比較することにより、各ステージ間での心筋細胞周期調節機構の違いを解析する予定である。
生体金属輸送体を介した新規ベージュ化決定機構の解明

エネルギーを貯蔵する白色脂肪細胞を、エネルギーを消費するベージュ脂肪細胞へと形質転換することによって、太りにくい体質に繋がる薬の開発に注目が集まっている。私たちは、エーラス・ダンロス症候群の原因遺伝子として同定された亜鉛トランスポーターZIP13が、ベージュ脂肪細胞の分化抑制に必要であることを見出した。しかしながら、1なぜZIP13を欠損するとベージュ化が亢進するのか、2ベージュ化亢進は脂肪細胞自律的に起きているのかなど、ZIP13を介するベージュ化の制御には不明な点が多く残されている。本研究ではZIP13の直接の標的分子を同定し、どのようにZIP13の機能に介入すれば肥満糖尿病治療に繋がるかを明らかにする。
入院治療中の精神病性障害を有する患者のパーソナルリカバリーを規定する要因について

従来の医学的モデルにおけるような、疾患や症状がなくなることにとどまらず、機能の回復に加え、暮らしの回復、主体性の回復などの概念が含まれ、自分の送りたい人生へと近づいていく「パーソナルリカバリー」が重視されてきている。本研究の目的は、統合失調症をはじめとする精神病性障害で入院した患者において、パーソナルリカバリーについての4つの尺度を主要評価項目として、入院後と退院前の変化量とその規定する要因について検討することである。これにより、入院中の患者が疾患や症状を有しても主体性の回復や暮らしへの回復を感じられ、心理面への大きな安寧につながると考えられ、より質の高い精神医療を提供できると考えられる。
中国の「一帯一路」構想が地球環境に及ぼす影響に関する研究

2018年では予定の通り以下の研究を行った。1、一帯一路国の経済・エネ・人口・一人当たりGDP等炭素排出に関わるデータを収集している。特に、2012年中国全国と知育別の最新産業連関表のデータを入手した。2、名古屋大学で「低炭素経済」「緑の一帯一路」をテーマにした集会・ワークショックを開催し、共同研究者と研究協力者を集まり、研究の成果を報告し、深い議論を行った。4、以上の研究活動により、2018年度では、計8本の共同論文を国際学術誌に発表した。中には、Impact Factor (IF) =15.7のNature Communications、IF=7.9のApplied Energy、または社会科学系SSIC誌のEnergy Economics (IF=3.8)に共同論文を掲載した。それらの研究により、途上国の環境保全システムの不健全、技術の欠如・人材の不足、および政権の不安定等の大きな問題は明らかにした。これらを重点にこれから調べていく。5、今まで明らかにしたことは、一帯一路における国、特に深く関われたスタン国のデータ収集の難しさ、および政府が公表したデータの不完全(例えば、対外投資には国別のデータがあっても産業別・部門別・地域別・製品別の詳しいデータはない)、および投資時期の短さである。計画の通りおよび計画より本研究はすすめられている。(1)上述の研究会・ワークショックおよび国際会議にて研究報告を行い、これからの研究の進め方を明確にしている。(3)データの問題を解決するため、2018年8月にイギリスのEast Anglia・清華大学の研究協力者と連携し国別のデータ収集とデータベースの構築をし始めている。今は作業が順調に進んでいる。1、一帯一路の関連国のデータ収集、データベース構築を続けていく。2、産業連関表を利用して、一帯一路への投資による諸国特にアジアの国の産業構造・貿易構造の変化を分析し、その環境にかかる負荷・炭素排出の量を推計する。これにより炭素排出の源泉・構造・要因を分析し、対策を考えていく。3、11月20-21日名古屋大学で開催する予定の「持続可能な発展イノベーション」国際会議で共同研究の成果を報告する。この会議は名古屋大学経済学研究科100周年記念の行事として開催されるので12ヵ国から計50人以上の外国人研究者が来られ、研究の成果を交流する。4、引き続き、Nature等の学術誌に投稿し研究の成果を世界に紹介していく。5、炭素排出の雁行形態の理論モデルを構築し、経済学の新たなモデルを創出していく。(2)予想以上の研究成果が出来ている。2018年度では、計8本の共同論文を国際学術誌に発表した。特に、レベルの高い国際誌Nature Communications、Applied Energy、Energy Economics発表した共同論文は、本課題の一部の目標達成したとはいえる。1、関連国のデータ収集と整理約50万円2、名古屋大学での国際シンポジウム開催に使う予定
デフォルトモードネットワークにおけるＢＭＩの応用に向けた脳波特性の研究

本研究は,ヒト脳のデフォルトモードネットワーク(DMN)を時間分解能が優れているMEGで観測しデータ収集,解析からMEGのDMN状態の同定を目指した。15名の健常者におけるまどろんだ状態でのMEGデータを収集し,その内,8名はEEGとの同時計測をすることができ,解析を進めている。また,デフォルトモード状態の脳波の特徴量抽出のための信号解析として同期性と複雑性を用いたハイブリッドな解析手法を提案した。そして,健常者とアルツハイマー病患者にその解析法を適用し有効性を確かめた。従来,何もせずぼんやりしている状態では脳もまた休んでいると考えられていたが,近年の実験から安静状態の脳でも複数の領野がそれぞれ同調しながら活動しており,ただ同期は0.1 Hz程度の非常にゆっくりした振動であるが,さまざまな神経活動を同調させ,これから起こりうる出来事に備え,脳活動を統括する上で重要な役割を果たしていると考えられている。この活動の中心となっているのが,「デフォルトモードネットワーク(DMN)」と呼ばれる脳の複数領野で構成されるネットワークで,この状態が「脳の基底状態」と考えられ,最近の知見では,DMNの異常がアルツハイマー病やうつ病などの神経疾患とも関係する報告がある。例えば,アルツハイマー病患者で顕著な萎縮が見られる脳領域は,DMNを構成する主要な脳領域とほとんど重なっている。従って,安静時の脳活動,すなわちDMNを研究することにより,脳機能や神経疾患を理解するための新たな手がかりが期待でき,この状態を脳磁計(MEG)で特定し,脳波(EEG)との同時記録から,EEGデータの収集・精査・解析を行い,脳の基底状態におけるEEGの振る舞いの同定を試みる。そこで平成25年度は1.EEG,およびMEGの解析手法の検討2.サンプルEEGによる予備解析健常者3名とアルツハイマー病患者3名のEEG (16チャンネル)を使い,上述1の解析法で差異を調べた。結果は,Granger causality法で閾値0.9以上を取ると,健常者3名すべてでEEGチャンネルでP3からF4に向かう因果関係を見ることができた。ただ,サンプル数が少ないため検定においては有意な差は出なかった。従来,何もせずぼんやりしている状態では脳もまた休んでいると考えられていたが,近年の実験から安静状態の脳でも複数の領野がそれぞれ同調しながら活動していることが分かった。このような脳活動の中心となっているのが,「デフォルトモードネットワーク(DMN)」と呼ばれる脳の複数領野で構成されるネットワークで,最近の知見では,DMNの異常がアルツハイマー病やうつ病などの神経疾患とも関係する報告がある。従って安静時の脳活動,すなわちDMNを研究することにより,脳機能や神経疾患を理解するための新たな手がかりが期待でき,この状態を脳磁計(MEG)で特定し,脳波(EEG)との同時記録から,EEGデータの収集・精査・解析を行い,脳の基底状態におけるEEGの振る舞いの同定を試みている。そこで26年度は1.EEGの同期特性と複雑ネットワーク解析を行った。ここでは,健常者18名とアルツハイマー病患者16名のEEG (16チャンネル)を使い,位相同期の解析としてPhase Lag Index (PLI)の方法を選び,その値から多重比較検定で差異を見た。結果は,高い周波数帯で健常者とアルツハイマー病患者のPLI値に有意な差があった。さらにPLI値と任意のしきい値から隣接行列を求め,クラスター係数と平均最少経路長を算出すると,α波とβ波で適当なしきい値を決めることで健常者とアルツハイマー病患者との統計的差異を見つけた。2.安静時のMEGによる計測とための予備実験(独)情報通信研究機構NICT・未来ICT研究所のMEGを使って,安静時と内向刺激(暗算)の計測を行った。予備実験のため,被験者は1名とした。現在,解析ソフト(BrainStorm)を使い安静時の賦活領域の同定を行っている。従来,何もせずぼんやりしている状態では脳もまた休んでいると考えられていたが,近年の実験から「デフォルトモードネットワーク(DMN)」と呼ばれる脳の複数領野で構成されるネットワークを構成し活動していることが分かった。そこで27年度は1.EEG,およびMEGの解析ソフトの開発した。すなわち,26年度に開発した信号同期性の指標であるPhase Lag Index (PLI)や,複雑性の指標であるマルチスケールエントロピーなどの信号解析ソフトをGUIに拡張しさらに群間検定を行えるようにした。得られた結果は電極別にマトリックスグラフだけでなくトポグラフで表示できる。2.EEGの同期特性と複雑ネットワーク解析においては,上述のPLIを脳内の機能的結合と考え,PLI値と任意のしきい値から隣接行列を求め,クラスター係数と平均最少経路長を算出した。しかし,しきい値の決定には十分有効な理論的考察を与えられないため,ここで新たにPLI値を結合の重みと仮定し,重み付きグラフによるクラスター係数と平均最少経路長のネットワーク解析を行えるようにした。

その結果,適当なしきい値に依存することなく,高い周波数帯で健常者とアルツハイマー病患者との統計的差異を見出した。3.安静時のMEGによる計測実験では,20代前半の6名の健常者(内,2名は女性)で,安静時と内向刺激(暗算)時の脳内計測を行った。現在,解析ソフト(BrainStorm)を使い安静時の賦活領域の同定と統計的検定を行っている。平成27年度の研究計画は,26年度に引き続きデータの収集・精査・解析を行い,脳の基底状態におけるEEGの振る舞いを調べることであり,1.脳内デフォルトモードネットワーク状態と,タスク下におけるMEGーEEGの同時記録では,(国開)情報通信研究機構NICTのMEGとEEGで,脳内デフォルトモードネットワーク状態における脳活動を測定する。被験者は健常な10名ほど(大学生で男女同比)のボランティアとする。2.脳信号における固有同期解明のための解析手法の開発では,頭皮脳波分布同定法の前段階を使い,脳内デフォルトモードネットワークに関与する脳領域のEEG周波数を抽出する。また,カオス・フラクタル解析から脳内デフォルトモードネットワークの定量化に取り組み,その根源を解明であった。そこで,1では大学3年生で健常な4名の男子学生と2名の女子学生がボランティアで被験者となりMEG計測を実施し,現在,解析に取り掛かっている。ただ,EEGとの同時計測はMEG装置の経年もあり来年度に持ち越した。これについては,同研究機構で大阪府吹田市の脳情報通信融合研究センターでの実施を検討中である。2についてはEEGやMEGデータから信号の同期性と複雑性の指標を使い,計算と結果の可視化,そして統計による多重比較検定がGUIでできるようになり,健常者とアルツハイマー病患者のEEGや自閉症のMEGから機能的ネットワークにおける差異を見つけることができた。特にアルツハイマー病のEEG解析では被験者の認知機能との相関を特定するための信頼性向上をめざすところまで来た。さらに現在,カオス・フラクタルの知見を用いて新しい信号解析法を試みている。従来,何もせずぼんやりしている状態では脳もまた休んでいると考えられていたが,近年の実験から安静状態の脳でも複数の領野がそれぞれ同調しながら活動していることが分かった。このような脳活動の中心となっているのが,「デフォルトモードネットワーク(DMN)」と呼ばれる脳の複数領野で構成されるネットワークで,最近の知見では,DMNの異常がアルツハイマー病やうつ病などの神経疾患とも関係する報告がある。そこで,この状態を脳磁計(MEG)で特定し,脳波(EEG)との同時記録から,脳の基底状態におけるEEGの振る舞いの同定を試みている。28年度は,1.アルツハイマー病による認知機能における脳波特性の同定26年度に開発した信号同期性の指標であるPhase Lag Index(PLI)と,複雑性の指標であるマルチスケールエントロピーの信号解析ソフトを使い,高齢な健常者18名とアルツハイマー病患者16名のEEGデータを解析した。その結果,電極Fp1-F4のα帯域におけるPLI値と電極F3でSF値が12のときのMSE値の2次元プロットからアルツハイマー病による認知機能値(MMSE)で,重軽度の認知症を判別できることを見出した。
多目的最適化のための効率的なアルゴリズムに関する研究

この研究では,いくつかのクラスの多目的最適化問題を単一目的の非凸型最適化問題として定式化し,その大域的最適解を効率よく生成するアルゴリズムを提案した.主な結果は以下の通りである:1 2つの目的値の積が与えられた定数を越えないことを条件とする問題を研究し,有限時間で大域的な最適解を生成するためのアルゴリズムを構築した.ワークステーション上での実験によって,この積を含む制約式の数が5を越えなければ,アルゴリズムは充分に実用的なことが判明した.2 0-1ナップサック制約をもつ多目的最適化問題を解決するため,分枝限定法に基づくアルゴリズムを構築した.分技操作の手続きにラグランジュ緩和を組み込んだが,これに必要な計算量は問題サイズの低次多項式で押さえられた.このアルゴリズムによって20目的,120変数の問題を20秒以内で解くことに成功した.3 0-1ナップサック条件付き多目的最適化と凹型生産費用の生産輸送問題との関係を考察し,前者のためのアルゴリズムを後者のネットワーク問題に拡張した.その結果,既存のアルゴリズムを用いた場合の数百分の一の計算時間で生産輸送問題を解決できることが判明した.4 2目的の最短路問題について研究を行ない,二つの強多項式時間アルゴリズムを構築した.一方は効用関数が準凹の場合に有効であり,もう一方は効用関数が準凸関数である場合に有効である.これらのアルゴリズムが,カーナビゲーション等に直ちに応用できることを示した.この研究結果は,よく知られている困難なクラスの問題であっても,その特殊構造を利用することで理論的にも実用的にも効率のよいアルゴリズムを設計することが可能であることを示すものである.この研究では,いくつかのクラスの多目的最適化問題を単一目的の非凸型最適化問題として定式化し,その大域的最適解を効率よく生成するアルゴリズムを提案した.主な結果は以下の通りである:1 2つの目的値の積が与えられた定数を越えないことを条件とする問題を研究し,有限時間で大域的な最適解を生成するためのアルゴリズムを構築した.ワークステーション上での実験によって,この積を含む制約式の数が5を越えなければ,アルゴリズムは充分に実用的なことが判明した.2 0-1ナップサック制約をもつ多目的最適化問題を解決するため,分枝限定法に基づくアルゴリズムを構築した.分技操作の手続きにラグランジュ緩和を組み込んだが,これに必要な計算量は問題サイズの低次多項式で押さえられた.このアルゴリズムによって20目的,120変数の問題を20秒以内で解くことに成功した.3 0-1ナップサック条件付き多目的最適化と凹型生産費用の生産輸送問題との関係を考察し,前者のためのアルゴリズムを後者のネットワーク問題に拡張した.その結果,既存のアルゴリズムを用いた場合の数百分の一の計算時間で生産輸送問題を解決できることが判明した.4 2目的の最短路問題について研究を行ない,二つの強多項式時間アルゴリズムを構築した.一方は効用関数が準凹の場合に有効であり,もう一方は効用関数が準凸関数である場合に有効である.これらのアルゴリズムが,カーナビゲーション等に直ちに応用できることを示した.この研究結果は,よく知られている困難なクラスの問題であっても,その特殊構造を利用することで理論的にも実用的にも効率のよいアルゴリズムを設計することが可能であることを示すものである.多目的最適化問題の答として意思決定者に提供されてきたのはパレ-ド解すべての集合であり,その膨大な数の中から1つを選択する方法は,これまで意思決定者の経験と嗜好に任されてきた.こうした意思決定者の負担を軽減するにはパレート解集合上での一目的最適化が必要であるが,パレート解集合は一般に非凸型であり,既存の最適化手法でこれを行なうことは不可能である.そこで今年度は,主として以下の3つの非凸型最適化問題を効率的に解決する方法について研究を行なった:1.2つの目的値の積を与えられた値以下に押さえるモデルを提案し,その大域的最適解を有限時間で算出するアルゴリズムを設計した.積に関する制約の数が5つ前後までの問題に対し,計算実験によってアルゴリズムの実用性を確認した.2.予算制約などを表すナップサック条件の下で互いに独立な複数の目的値の積を最小化するモデルを提案した.整数計画問題の解法として一般的な分枝限定法にラグランジュ緩和を組み込むことで各分枝操作を多項式時間で行なうことが可能となった.計算実験でも,120変数20目的の場合の大域的最適解を約20秒で得ることに成功した.3.ナップサック条件下での多目的最適化と,生産費用と輸送費用の最適化を同時に行なう生産-輸送問題との関連を明らかにし,2のアルゴリズムを後者に拡張した.計算実験の結果,従来のアルゴリズムのわずか数百分の一の計算時間で大域的最適解を算出するできることが明かとなった.これまでの多目的最適化手法が意思決定者に提供したのはパレート解すべての集合であり,その膨大な数の中から1つの妥協解を選択するにはかなりの熟練が必要であった.しかし,多目的最適化が身近なものとなった今日、意思決定者はそのシステムの末端ユーザにしか過ぎず,熟練を期待するなど一般には不可能である.実際,カーナビゲーション・システムでも多目的最適化が行なわれており,目的地へのルートの候補が複数モニター上に表示されるが,その中からドライバーが車の運転と同時に妥協解の選択までを行なうことは容易ではない.

そこで今年度の研究では,このカーナビゲーション・システムをモデル化した2目的最短路問題について研究を行ない,強多項式時間で1つの妥協解を算出するアルゴリズムを2つ設計した.1つは意思決定者の効用関数が準凹関数として表される場合,もう1つは準凸関数として表される場合に有効である.また,多目的最適化を最も簡便に行なう方法として目的関数達の積を最適化する方法が知られているが,これを効率的に行なうため,分枝限定法に基づくアルゴリズムについての研究も行なった.基本的なアイデアは限定操作を2段階に分けて行なうことだが,限定操作にかかる総計算量は従来のままに押さえることができた.既存の方法では5目的以上の問題の大域的最適解を現実的な計算時間で算出することは不可能であったが,構築したアルゴリズムでは15目的までの問題であれば変数の数が百を越えても効率的に解決できることを確認できた.分枝限定法は元来,組合せ最適化のための主要なツールであるが,この例が示すように多目的最適化から派生する非凸型最適化問題の大域的最適化に対しても効果的である.そこで,分枝限定法による大域的最適化の可能性について様々な観点から考察し,評論としてまとめあげた.
解離片のエネルギー状熊に着目した内殼励起分子の解離機構に関する研究

内殻励起光化学の興味の一つは,分子の内殻励起に伴う特異な反応過程を詳細に調べ,これを積極的に活用することにある。すなわち。適切な単色光を用いて分子内の隣接する原子を識別して光励起すれば,内殻電子の局在性に起因する化学結合切断のメカニズムを探ることができる。その目的のため,本研究では「解離片の運動エネルギー」に着目して内殻励起分子の解離ダイナミクスを考察する。本年度は以下のことを実施した。フッ素原子を含む有機化合物の内殻励起・解離ダイナミクスについて系統的に調べるために,四員環構造をもつパーフルオロシクロブタンで実験を行った。具体的には,フッ素内殻から様々な励起状態への遷移における,解離生成イオンの収量変化や励起光の偏光に対する解離イオンの角度分布と解離イオン対の相関スペクトルを測定した。データ解析の結果,炭素端と同様,従来Fls→δ^*(CC)遷移と帰属されていた688.5 eVの第一共鳴ピークは,F 1s →σ*(CF)遷移と帰属すべきであるとの結論を得た。解離生成イオンについて,CF^+イオンが最大収量を与えることは炭素内殻領域と同様であったが,フッ素領域ではF^+イオンの収量が増加した。解離イオンの角度分布ではF^+イオンの異方性が顕著に現れた。一方において,解離イオン対の相関スペクトルから,最も多く生成する解離イオン対はCF^+とF^+およびCF^+とCF_2^+であることが分かつた。さらに,分子内転位が起こった後に生じた解離イオンの存在もみいだした。さらに,今年度はこれまでの研究で得た研究成果の学会発表を積極的に行った。すなわち,適切な単色光を用いて分子内の隣接する原子を識別して光励起すれば,内殻電子の局在性に起因する化学結合切断のメカニズムを探ることができる。初年度である本年度では以下のことを実施した。(1)フッ素原子を含む有機化合物の内殻励起・解離ダイナミクスについて系統的に調べるために,手始めとして最も単純なCF_2CH_2分子を取りあげ,分子の内部エネルギー状態の解離への影響について調べた。具体的には,各炭素内殻からπ^*共鳴への遷移に注目し,光子エネルギーを徐々に変化させて,振動励起効果による解離片CH_2^+とCF_2^+の運動エネルギー分布の変化を調べた。C_Fls→π^*遷移において,振動励起の程度とともにCH_2^+イオンの高運動エネルギー成分が増加するとの結果を得,内殻励起分子の解離に対しても分子振動の効果があることが分かった。フッ素内殻領域のデータ解析と,分子歪みを有する四員環化合物での実験が進行中である。(2)運動エネルギーをもった解離生成イオン種の測定を簡便に行えるようにするため,マスフィルタ型質量分析計を導入した。生成イオンの検出効率を上げるための調整を鋭意進めている。1の研究においても,我々が以前に別の分子で見出した,擬似二原子分子的な解離メカニズム(インパルシブ・モデル)の存在が見つかった。今後,V字型の分子に対しても同じモデルで解離片の運動エネルギーが解釈できるか,検討を進めたい。(1)フッ素原子を含む有機化合物の内殻励起・解離ダイナミクスについて系統的に調べるために,四員環構造をもつパーフルオロシクロブタンで実験を行った。具体的には,炭素内殻から様々な励起状態への遷移における,解離生成イオンの収量変化や励起光の偏光に対する解離イオンの角度分布・運動エネルギー分布を調べた。データ解析の結果,従来C1s→σ^*遷移と帰属されていた291.3eVの第一共鳴ピークは,C1s→π^*遷移と帰属すべきであるとの結論を得た。運動エネルギー分布もπ^*への遷移とσ^*への遷移で異なることが分かった。今後,フッ素内殻領域での実験を実施する予定である。(2)マスフィルタ型質量分析計を用いたエナジェティック解離イオンの検出効率を上げるために,調整用励起源として電子銃と高電圧電源を導入した。今後,調整をさらに進める。すなわち。

その目的のため,本研究では「解離片の運動エネルギー」に着目して内殻励起分子の解離ダイナミクスを考察する。本年度は以下のことを実施した。フッ素原子を含む有機化合物の内殻励起・解離ダイナミクスについて系統的に調べるために,四員環構造をもつパーフルオロシクロブタンで実験を行った。具体的には,フッ素内殻から様々な励起状態への遷移における,解離生成イオンの収量変化や励起光の偏光に対する解離イオンの角度分布と解離イオン対の相関スペクトルを測定した。データ解析の結果,炭素端と同様,従来Fls→δ^*(CC)遷移と帰属されていた688.5 eVの第一共鳴ピークは,F 1s →σ*(CF)遷移と帰属すべきであるとの結論を得た。解離生成イオンについて,CF^+イオンが最大収量を与えることは炭素内殻領域と同様であったが,フッ素領域ではF^+イオンの収量が増加した。解離イオンの角度分布ではF^+イオンの異方性が顕著に現れた。一方において,解離イオン対の相関スペクトルから,最も多く生成する解離イオン対はCF^+とF^+およびCF^+とCF_2^+であることが分かつた。さらに,分子内転位が起こった後に生じた解離イオンの存在もみいだした。さらに,今年度はこれまでの研究で得た研究成果の学会発表を積極的に行った。
ワイドターゲットメタボロミクスを基盤とした植物のシュウ酸蓄積分子機構の解明

本研究課題は、イネ茎葉におけるシュウ酸蓄積機構の解明により、稲わらを低シュウ酸化することで飼料としての価値向上を目指すための基盤研究として行った。最終年度では、シュウ酸合成経路の1つであるイソクエン酸経路の主要酵素の1つであるイソクエン酸リアーゼ(ICL)の発現解析を行った。ICL promoter-GUS植物体を用いたICLの局在解析により、種子のアリューロン層において出穂後1か月目以降の登塾過程でICLが発現し始めることが明らかになった。また、吸水後においては6時間目までの物理的吸水期では吸水前と同様にアリューロン層でのICLの発現が観察されたが、12時間目以降(発芽準備期以降)ではICLの発現が見られなくなることが示された。次に、シュウ酸含有量が異なる2品種コシヒカリおよびタカナリを用いてシュウ酸蓄積に影響を及ぼす染色体領域の特定を行った。2品種の染色体部分置換系統(80 CSSLs)において、精度を高めるために前年度以上にサンプル数を大幅に増やしてシュウ酸含有量を測定した結果、シュウ酸含有量が親品種と異なる複数の染色体置換系統を見出し、シュウ酸に影響を及ぼす5か所の染色体領域を特定することが出来た。このうち、最もシュウ酸含有量に影響を及ぼす3か所の染色体領域の部分置換が起こっているそれぞれのCSSLsについて、シュウ酸蓄積に影響を及ぼす遺伝子(座)を特定するために、親品種との戻し交雑を試み、そのうち3つのCSSLsにおいてF1世代の種子を得ることが出来た。本研究課題では、イネを用いたシュウ酸蓄積の分子機構解明を目的として、メタボローム解析を中心とした研究を行っている。本年度は、まず、シュウ酸合成経路の1つであるイソクエン酸経路の主要酵素とされるイソクエン酸リアーゼ(ICL)遺伝子について、ICLプロモーターGUS植物体を用いた発現解析を行った。その結果、定常状態の葉ではICLが発現しないものの、冠水させた幼植物体の葉においてICLが冠水後1日で発現することが明らかになった。また、種子ではシュウ酸をほとんど蓄積していないものの、ICLが種子のアリューロン層(糊粉層)において発現することも本研究によって初めて見出された。次に、ICL以外のシュウ酸蓄積に関与する新規遺伝子座を特定するため、シュウ酸含有量の品種間差を利用したゲノム比較解析に着目した。シュウ酸含有量が異なる品種を探索する一環で、コシヒカリとタカナリの葉におけるシュウ酸含有量をキャピラリー電気泳動ートリプル四重極型質量分析装置(CE-QQQ-MS)で測定した。この2品種の葉のシュウ酸含有量を比較したところ、タカナリではコシヒカリの2から10分の1倍程度までシュウ酸含有量が少ないことが明らかになった。さらに、重イオンビームを照射したコシヒカリ(M2世代)から見出された低シュウ酸個体における代謝変動を明らかにするため、CE-QQQ-MSを用いたメタボローム解析を行った。その結果、イオンビーム照射個体における葉のシュウ酸含有量の低下が、シュウ酸周辺の炭素代謝物量が減少しアミノ酸が増加したことによるものと、一次代謝物含有量が全体的に減少したためにシュウ酸が減少したと考えられるものの2パターンに分類されることが示された。シュウ酸合成経路の1つであるイソクエン酸経路の主要酵素ICLの機能解析を行うにあたり、作成したICLプロモーターGUSイネ系統を用いた発現解析により、水没時の幼植物体の葉において発現が誘導されることを示すことが出来た。さらに、ICLが種子のアリューロン層においても発現することも示せた。ICLノックダウン系統についてもRNAi法を用いて作出済であり、予定以上に研究が進んでいる。品種間差を利用した遺伝学的解析を行う上で、シュウ酸含有量が数倍は異なる2品種を見出す必要があったが、シュウ酸含有量が2-10倍程度異なる品種として、既に染色体部分置換系統が確立されているタカナリとコシヒカリを見出すことが出来た。このため、当初の予定通り次年度は染色体置換系統を用いた解析に進むことが出来ると考えている。イオンビーム照射によって見出された低シュウ酸個体の代謝解析についても、当初の予定通り、CE-QQQ-MSを用いたターゲットメタボロミクスにより、低シュウ酸化の理由としてシュウ酸周辺の炭素代謝物量が減少しアミノ酸が増加したことによるものと、一次代謝物含有量の全体的な減少によることが推測することが出来た。なお、これらの内容の一部については学会にて口頭発表を行った。本研究課題は、イネの茎葉におけるシュウ酸蓄積機構を解明することにより、稲わらの低シュウ酸化による飼料価値の向上を目指すものである。本年度は、まず、シュウ酸合成経路の1つであるイソクエン酸経路における主要酵素イソクエン酸リアーゼ(ICL)に着目し、RNAi法を用いてICLノックダウンイネ系統の作出を試みた。次に、前年度においてシュウ酸含有量が4倍異なることが判明した2品種コシヒカリおよびタカナリにおける代謝物パターンの違いを明らかにするため、CE-QQQ-MSを用いて一次代謝物のメタボローム解析を行った。得られた代謝物データを用いて多変量解析を行った。その結果、シュウ酸含有量と比例してクエン酸などのシュウ酸周辺代謝物が蓄積する傾向が見られた。その一方で、アミノ酸含有量が減少することが示された。また、2品種間のシュウ酸含有量の違いに影響を及ぼす染色体部位を明らかにするため、染色体部分置換系統(80系統)のシュウ酸含有量を測定した。その結果、シュウ酸含有量が親品種と異なる複数の染色体置換系統を見出した。