hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
データ収集ミドルウエアのためのWEB技術の研究開発

検出器からのデータを収集・モニターするサブシステムであるデータ収集サーバや、ビームラインや電源や温度などの機器を制御するサブシステムである制御サーバをマネージするため、WEB技術を利用しApacheと呼ばれるWEBサーバを利用したシステムを試作した。これにより、WEB技術を使ったデータ収集ミドルウエアのための運用システムのモデルを研究しデータ収集コンポーネントを運用するフレームワークを明らかにすることができた。本研究構想に基づいて研究開発されているDAQミドルウエアは、2つの柱から成る。1つはRTミドルウエアを利用したデータ収集コンポーネント群をまとめるフレームワークで、もう1つはデータ収集コンポーネントを運用するフレームワークである。本研究は、データ収集コンポーネントを運用するフレームワーク研究開発の一環として、WEB技術を使ったデータ収集ミドルウエアのための運用システムのモデルを研究し、実験用オペレータGUIを例に、GUIの枠組みを開発することによって、データ収集コンポーネントを運用するフレームワークを明らかにするものである。検出器からのデータを収集・モニターするサブシステムであるデータ収集サーバ(DAQサーバ)や、ビームラインや電源や温度などの機器を制御するサブシステムである制御サーバをマネージするためのWEB技術として、Apacheと呼ばれるWEBサーバを利用したシステムを試作した。この運用システムは、これらのサーバにアクセスする通信技術にHTTPプロトコル(文献1)を利用した。HTTPプロトコルはWEB技術の通信プロトコルである。ユーザインターフェース(UI)はInternet-ExplorerやMozillaなどのWEBブラウザを利用する。WEBブラウザは複数のUIからのリクエストを管理するWEBマネージャを介して、データベースを利用し運用ポリシーに沿って、制御サーバやDAQサーバなどにアクセスする。HTTPプロトコルで処理されるメッセージはXMLやHTMLである。さらに、Ajax技術の利用で、効率の良いWEBマネージャを実現させることが可能となった。平成20年度は実験用オペレータGUIの事例研究の1つとして、J-PARC/MLFの実験に用いるGUIを開発し、実験に使用した。この運用システムは、これらのサーバにアクセスする通信技術にHTTPプロトコルを利用した。平成21年度は実験用オペレータ汎用GUIとして、その枠組みを設計した。平成22年度は実験用オペレータ汎用GUIとして、SOIのテスト実験に用いるGUIを開発した。
カラーセンタレーザを用いる赤外ラマン分光の新規免疫検査法への応用に関する研究

本研究を通して得られた成果を以下に述べる。1 FT-IRスペクトル装置によるC-F結合赤外吸収マッピング(10ミクロン)手法について検討(1)抗体への含フッ素置換基の導入法の実践的プロトコールの開発:錯体色素の合成法を確立すると共に、広いpH領域への対応を図った。(2)モデル免疫反応へのフッ素修飾抗体の適用の継続検討:上記(1)の色素がタンパクのアミノ基と定量的に反応することを確認。しかし色素の大量合成が困難なため、現実のモデル免疫系への適用は未達成。2スペクトル用レーザーの選定と赤外スペクトルへの適用(1)上記色素を用いた赤外部計測用光源としては緑色光が最適である事を見いだし、白色光レーザ(藤井)、カラーセンタレーザ(Mirov)のいずれも適用可能であることを明らかにした。3レーザー赤外ラマン顕微鏡による高精度(1ミクロン)画像情報の取得の基礎検討(1)高精度なラマンマッピングにより、含フッ素色素で修飾した細胞表面の三次元マッピングの可能性を検証した。今後の展開:以上の成果を得る過程で、レーザ赤外ラマン顕微鏡による高精度(1ミクロン)C-F結合吸収画像情報の取得法は、対象物体が生体物質以外の分野でも活用可能であることが明らかになった。例えば、抗菌剤を用いない細菌排除性総義歯材料の開発など、今度新テーマとして取り組んで行きたい。当初計画に沿って項目ごとに記述する。1.レーザ光源の検討(1)最適波長の再吟味---本年度の久保田による色素の検討から可視化型免疫検査法に炭素-フッ素結合の赤外吸収を可視化することが可能であることが確認され、紫外・可視領域のみならず赤外領域の利用がより緻密な免疫情報の収集に有効であることを明らかにできた。(2)光源部分の小型化---従来からの光源ではシステムを実際の利用に即した形で実現するためには、「システムの小型化」の点で問題が生じていた。このほど久保田、鵜野らの3月のアラバマ訪問に際しての討論、、検討で明らかになったが、ごく最近Mirovが半導体レーザーの広帯域化と小型化に成功しており、今後詳細なデータなどを得られ次第、随時報告して行くことが可能である。2.蛍光色素の合成(1)さらに高効率な色素の検討とその合成---新規ビス(含フッ素β-ケトアシル)テルフェニル型キレートとユーロピウムイオンとの錯体色素の合成法と抗体への結合法を確立し、紫外・可視および赤外領域の可視化が可能であることを明らかにした。とくに、赤外マッピングにアラバマ大学物理学科Mirov教授らが開発したレーザーラマン顕微鏡を利用することにより1ミクロンの精度で定性・計数・定量が可能であることを見いだした。
キラル高速フォトクロミック分子による革新的高速光スイッチング材料の創製

本基盤研究では、キラル高速フォトクロミック分子による革新的高速光スイッチング材料の創製の観点に立ち、「究極の立体映像方式」であるホログラムの動画実現に向けた実時間ホログラム材料、キラルネマチック相の螺旋ピッチ長の実時間光制御、超解像顕微鏡用蛍光プローブ分子としての高速フォトクロミック蛍光スイッチ分子の開発研究を推進した。顕著な研究成果は、フォトクロミック材料を使った三次元物体の実時間ホログラムを世界で初めて成功したことである。平成22年度は、「キラルネマチック液晶の実時間螺旋ピッチ光制御」と「ホログラム光学系の構築およびアモルファスフォトクロミック薄膜を用いたホログラムの作製」に取り組んだ。ネマチック液晶に少量のキラリティを有する光学活性物質を添加すると、液晶分子の配向方向が連続的に回転した螺旋構造を有するキラルネマチック相を形成する。キラルネマチック相は螺旋周期(ピッチ長)と同等の波長の光を選択的に反射する性質を持つため、ピッチ長が可視光領域の波長程度であれば液晶は色づいて見える。この選択反射を利用したキラルネマチック相の表示素子は、従来の液晶表示素子に必要不可欠なバックライト、偏光板、カラーフィルターなどを省くことができ、重要な液晶技術の一つである。キラルネマチック相のピッチ長は、添加する光学活性物質の濃度、光学純度、分子構造や温度に敏感に反応して変化するため、様々な外部刺激による制御が研究されてきた。本研究では、フォトクロミック分子を用いた光制御を行う。キラリティを有するフォトクロミック分子をドープさせた液晶に特定の光を照射すると、フォトクロミック分子の分子構造変化によってキラルネマチック相が変化するため、液晶相の光制御が可能となる。平成22年度には新たなキラル高速フォトクロミック分子を開発し、光照射によるキラルネマチック相から等方相への高速光相転移の実現に成功した。次年度以降には、大きな螺旋誘起力を有する新規フォトクロミック分子を開発し、可視光波長と同程度の螺旋ピッチ長を有するキラルネマチック液晶の実現を目指す。平成23年度は、光照射のON、OFFにより偏光、位相などを高速に制御して光情報処理を可能とする高速フォトニクス材料の創出に挑んだ。専用眼鏡を使うことなく立体動画映像を再生する方法の一つであるホログラフィー方式空間像再生技術は、被写体から発せられた光の波面そのものを再生する方式であり、眼が疲れず、自然な立体視ができることから、「究極の立体映像方式」と言われている。しかし、その実現には撮像・表示素子のサブミクロン化をはじめとして多くの困難を伴う。高速フォトクロミック分子は光が当たっている時にのみ透過率や屈折率が変化し、光を遮ると速やかに光照射前の透過率や屈折率に戻るため、実時間ホログラム材料に適う材料である。スムーズな実時間ホログラムを実現するためには、ビデオフレーム(30msec)より速い速度で屈折率変調を実現しなければならない。本研究では、光応答部位として、人の目の時間分解能と同等の光応答速度を有する[2.2]パラシクロファン架橋型イミダゾール二量体を用い、光照射のみで物体情報を実時間で投影できる実時間ホログラム材料の開発を推し進めた。われわれが新たに開発した高速フォトクロミック分子をドープしたポリマーフィルムの発色体の半減期は室温で17msであり、64ms以内に消色反応が完了する高速フォトクロミック特性を示した。続いてポリマードープフィルムへ回折格子を形成し、干渉光のスイッチングに伴う一次回折光の回折効率変化を検討したところ、書き込み光のスイッチングに同調し回折効率も同等のタイムスケールにおいて変化し、実時間における回折光変調に成功した。さらに、物体を動かすことにより読み出し光で再生された投影画像も連動して動き、ホログラムイメージを実時間で投影することに成功した。イミダゾール二量体であるHABIのフォトクロミズムは、発色反応は二つのイミダゾール環を結ぶCーN結合の光解離によるTPIRの生成反応であり、消色反応は発色反応により生成したTPIR間のラジカル再結合反応である。ラジカル再結合反応は熱反応であり、光照射により促進されることはなく、熱反応によってのみ消色する典型的なT型フォトクロミック分子である。溶液中におけるTPIRからHABIへの戻り反応は、半減期が濃度に依存する二次反応に従う熱反応であることから、TPIRが消失して完全に消色するまでには数分の時間を要する。これまでに、われわれは二つのイミダゾール環をナフタレンや[2.2]パラシクロファンで架橋することで、TPIRの媒体中への散逸を抑制して、高速なラジカル再結合反応を示す高速熱消色フォトクロミック分子を開発してきた。平成25年度は、高速フォトクロミズムを利用した三次元物体の実時間ホログラムに成功した。われわれはこれまでに[2.2]パラシクロファン架橋型イミダゾール二量体誘導体をポリマーに分散した高速フォトクロミックフィルムを用いて、二次元フォトマスクの実時間ホログラムを世界で初めて成功している。

本研究では高速フォトクロミズムを用いたホログラムをさらに発展させるため、対象物体を二次元フォトマスクから三次元物体に展開して実時間ホログラムを観測した。三次元物体を用いたホログラム形成実験では、二次元フォトマスクを用いた場合と比べて散乱により物体光の強度が著しく減少してホログラムの形成時間が遅くなるため、形成時間と消滅時間の両方を考慮する必要がある。高速フォトクロミックフィルムのホストポリマーの柔軟性や、ポリマーにドープするフォトクロミック分子の濃度や熱消色反応速度を最適化してホログラムの形成時間を高速化させた結果、三次元物体の連続的な実時間ホログラムを世界で初めて観測した。イミダゾール二量体であるHABIのフォトクロミズムは、発色反応は二つのイミダゾール環を結ぶCーN結合の光解離によるTPIRの生成反応であり、消色反応は発色反応により生成したTPIR間のラジカル再結合反応である。ラジカル再結合反応は熱反応であり、光照射により促進されることはなく、熱反応によってのみ消色する典型的なT型フォトクロミック分子である。溶液中におけるTPIRからHABIへの戻り反応は、半減期が濃度に依存する二次反応に従う熱反応であることから、TPIRが消失して完全に消色するまでには数分の時間を要する。これまでに、われわれは二つのイミダゾール環をナフタレンや[2.2]パラシクロファンで架橋することで、TPIRの媒体中への散逸を抑制して、高速なラジカル再結合反応を示す高速熱消色フォトクロミック分子を開発してきた。平成24年度には、新たにビアリール架橋型イミダゾール二量体を合成し、そのフォトクロミック特性について検討を行った。光学活性なビナフチルエーテル架橋型イミダゾール二量体の発色体の半減期は室温で100マイクロ秒と高速熱消色反応を示すが、紫外光照射による発色反応ー消色反応の繰り返し耐久性は劇的に向上し、1万回のサイクルを経ても分解生成物がほとんど生じないことがわかった。このように極めて高い繰り返し耐久性を備えた高速フォトクロミック分子は実用的なセキュリティインク材料としての用途が期待できる。さらに、この化合物は光学異性体を合成過程で作り分けることができ、ラセミ体の光学分割が必要ないことから、高度なセキュリティシステムの構築が可能になる。また、フォトクロミック反応に伴い分子構造が大きく変化するために、キラルネマチック液晶のらせんピッチ高速光制御への応用が期待される。平成23年度は、光照射のON、OFFにより偏光、位相などを高速に制御して光情報処理を可能とする高速フォトニクス材料の創出に挑んだが、フォトクロミズムを利用した実時間ホログラム材料の開発に世界で初めて成功したことで、高速フォトクロミック材料が持つ大きな可能性を実証するに至った。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、二つのイミダゾール環をビアリール骨格で架橋した新たな架橋型イミダゾール二量体の開発に成功した。この化合物は合成が簡便であるだけでなく、優れた繰り返し耐久性を有するために高度なセキュリティインク材料への応用が期待できる。さらに、当初の計画であった「キラルネマチック液晶の実時間螺旋ピッチ光制御」を実現するための要素を備えた化合物である。研究はほぼ計画通りに進んでいるが、今後の2年間で「キラルネマチック液晶の実時間螺旋ピッチ光制御」を実現する。
性行動データからの時間変動する性的接触ネットワークと性感染症流行レベルの推定

性行動データから性行動を推定するための統計モデルを確立し、集団レベルの性行動の推定を行った。国別、婚姻状態別、性別で推定された集団レベルの性行動とHIVの有病率との関連性を解析したところ、明らかな関連性は認められず、HIVの有病率は性行動データから推定できないことが判明した。代替案であるHSV-2の有病率からHIV有病率を推定する方法の有効性を評価する準備段階としてHIVとHSV-2の有病率の関連性を見たところ、ネットワークに依存しその関連性が変わることが明らかになった。性的接触ネットワークの数理モデルの構築と実データからの性的接触ネットワークの推定を行った。数理モデルの構築において、パートナーシップの結成と解消の過程を確率過程で描写した数理モデルを開発した。そして、開発した数理モデルを元にHIVの有病率が高く、かつ、上述の既知である3つのハイリスクグループ以外での流行が確認されているサブサハラアフリカ25カ国のDemographic and Health Surveyによって採取された去年一年間における婚姻関係以外の性交渉パートナーの数のデータからネットワークを最尤法により推定した。その結果、未婚男性におけるパートナー数は国内での分散が小さく、異なる国の間での分散が大きく、国レベルでの性行動の違いを反映していた。一方、女性、特に既婚女性では国内での個人レベルの平均分散ともに0に近く、性行動調査のデータは実際の性行動を反映されていない事が明らかになった。これは、性交渉パートナー数の分布は右側に大きく裾が広がっいる事に起因する。性交渉パートナー数上位1%が調査対象に含まれなかった場合、分散は0に近づいてしまう事が数理モデルにより明らかになった。これは性行動調査の正確さに問題があるというより寧ろ性行動調査により性的接触ネットワークを推定する事が困難である事が示唆された。また、実際に推定された性交渉パートナー数の国レベルでの平均、分散をもとに、国レベルでのHIVの流行レベルを推定し実際のHIV流行レベルと比較したところ相関がほぼ見られなかったことからも、性行動調査結果からHIVの流行を推定することは難しい事が明らかになった。性行動調査データの正確性の欠如は、本研究の様に定量的に示されることは少ないが、指摘されていたことであり、成果で得られた結果は予想範囲内である。HSV-2の有病率からのHIV有病率を推定する手法の確立および性能評価のために、昨年度に数理モデルにより推定されたネットワーク統計量をもとに、時々刻々と変動する性的接触ネットワーク上のHIV及びHSV-2の流行シミュレーターを構築した。通常の重み付きランダムグラフであると次数分布がクラスター係数と次数相関の取りうる範囲を限定してしまう。そこで、時間が更新される際に新しく形成されるパートナーシップをつなぎ変える事により、通常の重み付きランダムグラフでは再現できないようなネットワークも再現できる、個人毎の時間経過と共にパートナーシップを確率論的に形成し解消する過程を描写するモンテカルロ個体ベースモデルを構築した。さらに、そのネットワーク上を広がっていくHIV及びHSV-2の流行を、Abu-Raddad et al. EPIDEMICS. 2010で考案されたHIV及びHSV-2の流行の数理モデルを用いシミュレーションを行った。シミュレーション結果を線形回帰で解析する事で、HIV及びHSV-2の有病率とネットワーク統計量の関連性の第一次近似を得る事で、以下の知見を得た。未婚者の平均パートナー数の分布がHIVの有病率に最も関連性が高かった事に対し、未婚及び既婚のパートナー数の平均及び分散、クラスター係数がHSV-2の有病率に関連性が高いといった、ネットワークの特徴量に対する関連性がHIVとHSV-2では質的にも異なる事が明らかになった。当初の予定ではHIVとネットワークの関連性のみを解析する予定であったが、HIV, HSV-2の両方を同時に解析する事ができた点では予定以上の進行であるが、小規模のシミュレーションに留めた解析のみを行った点では予定より遅れている。HSV-2の有病率からのHIV有病率を推定する手法の確立および性能評価のために、昨年度に構築した時々刻々と変動する性的接触ネットワーク上のHIV及びHSV-2の流行シミュレーターによる大規模シミュレーションを行った。モデルパラメータは前々年度にDemographic and Health Surveyによって行われた性行動調査のデータを数理モデルにより推定したものを基準とし、バイアスを加味した上で広い範囲を探索した。シミュレーション結果を重回帰分析したところ、以下の知見を得た。未婚者の平均、分散パートナー数、コンカレンシー(2人以上の性的接触を行うパートナーをもつ人の割合)の分布がHIVの有病率に最も関連性が高かった事に対し、未婚及び既婚のパートナー数の平均及び分散、クラスター係数がHSV-2の有病率に関連性が高いという、前年度の結果と同じ結果を得、前年度の結果は普遍的な結果であることを確認することができた。また、疫学分野で、HSV-2に感染するとHIVへの感染リスクが高くなるのではないかという議論が行なわれている。これは、HIVとHSV-2に共感染している人の割合から議論されていることであるが、HIVとHSV-2は共に性的接触を介して感染するために、HSV-2の感染リスクが高い人は性行動の観点からHIVの感染リスクも高くなることが予想される。これに対し、上記の大規模シミュレーション結果を解析したところ、もしHSV-2に感染してもHIVへの感染リスクになんら影響がないという仮定をおいたとしても、HIVとHSV-2に共感染している人の割合からの解析では、平均で約6倍感染しやすくなる様に解釈されてしまうことが判明した。

もし性行動データ、前年度のパートナー数、を加味し調整したとしても、約5倍感染しやすくなる様に解釈されてしまい、性行動の調整は難しいことが判明した。性行動データから性行動を推定するための統計モデルを確立し、集団レベルの性行動の推定を行った。国別、婚姻状態別、性別で推定された集団レベルの性行動とHIVの有病率との関連性を解析したところ、明らかな関連性は認められず、HIVの有病率は性行動データから推定できないことが判明した。代替案であるHSV-2の有病率からHIV有病率を推定する方法の有効性を評価する準備段階としてHIVとHSV-2の有病率の関連性を見たところ、ネットワークに依存しその関連性が変わることが明らかになった。性行動調査データだけではHIVの流行レベルを推定できない事が昨年度までの成果で定量的に明らかになった。これを受けて、昨年度に開発した性的接触ネットワークの数理モデルとHIVの流行データをもとに、性的接触ネットワークの推定を行う。数理モデルにより推定されたネットワーク統計量をもとに、時々刻々と変動する性的接触ネットワーク上のHIVの流行シミュレーターを構築する。推定されたネットワークを再現する為に、個人毎の時間経過と共にパートナーシップを確率論的に形成し解消する過程を描写するモンテカルロ個体ベースモデルを構築し、そのネットワーク上を広がっていくHIVの流行のシミュレーターを構築する。HIVの流行の数理モデルには、Abu-Raddad et al. EPIDEMICS. 2010を基本とする。構築したシミュレーターを使い、ネットワーク統計量を変える事により性的接触ネットワーク構造とHIVの有病率の関係性を明らかにする。これにより、地域によるHIVの有病率の違いの説明を試みる。DHSによるデータが性的接触ネットワークをうまく説明できなかった事を受け、より広範囲のネットワーク統計量のパラメータ領域を探索し、現実のネットワークを捉える。昨年度までに行ったHIV及びHSV-2の有病率と性的接触ネットワークの関連性の解析は、小規模なシミュレーションの結果によるものであった。このため、本来複雑であるネットワーク統計量と有病率の関連性の第一次近似を解析する事に留まった。これを受けて、昨年度に開発した性的接触ネットワークの数理モデルとHIVのHSV-2の流行シミュレータを用い、より大規模なシミュレーションを行う。シミュレーション結果を非線形回帰することにより、より高次の関連性を探る事により、HSV-2の有病率からのHIVを有病率の推定の精度の改良を試みる。また、同時にシミュレーション結果を機械学習の一つである決定木回帰分析を行う事により、関連性の理解を深める事を目指す。感染症疫学計算量が大きいシミュレーションを行う為のワークステーション及びそのワークステーションに導入する為のソフトウェアの購入を、計算量が特に大きくなる次年度に持ち越すことにより、最新のワークステーションを購入しさらなる計算速度と研究遂行速度の効率化を図った。
転移関連糖鎖を担うタンパク質のがんの浸潤、転移における役割とその作用機構

ベイシジンとGSTの融合タンパク質を作成し、これを免疫して抗ベイシジン抗体を作成した。この抗体を利用したアフィニティー精製により、ベイシジンを単離した。ベイシジンをミクロタイタ-プレートに結合させ、これにGST-ベイシジンを作用させ、抗GST抗体による検出でベイシジンとGST-ベイシジンのホモフィリックな結合を証明した。ベイシジン遺伝子Bsgをノックアウトしたマウスを常法によって作成した。Bsg(-/-)胚は着床前までは正常に発生したが、着床の段階で大半が失われた。着床時の胚盤胞と子宮内膜にいずれもベイシジン遺伝子が強く発現していることがin situハイブリダイゼイションの結果明らかになった。この段階を通過した少数の胚は発生を続け、成体マウスとなったが、雄、雌、共に不妊であった。雄では第一次減数分裂の段階で精子形成が抑えられていた。雌では卵のin vivoの受精能がほとんど認められなかった。ヒト大腸癌120例の検体を用い、ノザンブロットにより糖タンパク質のコアタンパク質MGC-24の発現を調べた。癌部に於てMGC-24の発現が低下し、この低下度合いはリンパ管浸潤能と関連した。新たなスルフォトランスフェラーゼをcDNAクローニングし、これをCOS細胞にトランスフェクトし、細胞表面抗原の出現をFACSで検索した。その結果、このスルフォトランスフェラーゼはスルフォルウィスX構造の合成に関与することが明らかになった。今後、癌における発現、転移能との相関の解析が興味深い。
曲率が上に有界なホモロジー多様体に対する幾何学的トポロジーの展開

CAT(k)空間に代表される曲率が上に有界な距離空間に対して,リーマン幾何学と幾何学的トポロジーの観点から,CAT(k)ホモロジー多様体の幾何構造を計量幾何学的に研究することによって幾何学的トポロジーを展開した.主に,CAT(k)空間上のリーマン微分構造の研究,CAT(k)空間上のリーマン体積測度の研究, CAT(k)空間に対する測度付きグロモフ・ハウスドルフ収束に関するプレコンパクト性の研究について取り組み,研究協力者であるAlexander Lytchak氏(ケルン大学)とともに汎用性の高い研究成果を得た.平成26年度は,CAT(k)ホモロジー多様体に対するリーマン構造の研究を行い,将来の目標に備えてリーマン幾何学的な手法の整備に努めた.ホモロジー多様体(一般化多様体)がCAT(k)であれば,局所コンパクトであり,測地的完備である.最近のLytchak-研究代表者の一連の共同研究により,任意の局所コンパクト測地的完備なn次元CAT(k)空間Xに対して,(弱い意味で)X上に自然なn次元DC級微分可能構造と,それに付随する局所BV級リーマン構造が存在することが分かっている.ここで,関数がDC級であるとは2つの凸関数の差として表されるときにいい,局所BV級とは局所的に有界変動であるときにいう.さらに,Xがホモロジー多様体であれば,幾何学的特異点集合のハウスドルフ次元はn-2以下であり,位相的特異点集合は局所有限であることが分かっている.当該年度は,次の研究成果を得た.定理.n次元CAT(k)ホモロジー多様体X上には,(弱い意味で)X上に自然なn次元DC級微分可能構造Dと,それに付随する局所BV級リーマン構造Gが存在し,Gから定まるリーマン弧長距離構造は元々のXの距離構造と(弱い意味で)一致する.本研究成果は,大津・塩谷(J. Differential Geom., 1991),Perelman(preprint),および桑江・町頭・塩谷(Math. Z., 2001)による曲率が下に有界な境界のないn次元アレキサンドルフ空間に対する微分構造の研究の類似ともみなせる.定理の証明では,幾何学的特異点集合のハウスドルフ次元はn-2以下であることと,位相的特異点集合が局所有限であることを効果的に用いる.本研究成果は,Lytchak-研究代表者の一連の共同研究に基づくものであり,共著論文の中で発表する予定である.平成27年度は,平成26年度に引き続き,CAT(k)ホモロジー多様体に対するリーマン幾何学的な手法を整備するとともに,CAT(k)ホモロジー多様体に対する安定性について研究を行った.Grove-Petersen-Wu(Invent Math., 1990)のLGC空間(局所幾何学的可縮空間)の研究より,CAT(k)ホモロジー多様体の列が,ある空間に点付きグロモフ・ハウスドルフ位相で収束すると,その極限空間はホモロジー多様体である.今年度は,CAT(k)ホモロジー多様体に対する次の安定性定理を証明した.定理.局所コンパクト測地的完備な点付きCAT(k)空間の列(X_i,x_i)が,点付きn次元ホモロジー多様体(X,x)に点付きグロモフ・ハウスドルフ位相で収束すれば,十分大のiに対して,X_iはn次元ホモロジー多様体である.定理の証明のアイデアは次の通りである.極限ホモロジー多様体XはCAT(k)であり,点xを中心とする十分小さい半径を持つ距離球面S_r(x)は,Lytchak-研究代表者の先行研究により,(n-1)次元球面と同じホモロジー群を持つ.定理1の証明の中で最も緻密な議論が要求される箇所は,十分大のiに対して,Xの距離球面S_r(x)とX_iの距離球面S_r(x_i)の局所可縮性が同程度であることを証明するところにある.この性質が鍵となり,LGC空間に対するPetersen(J. Differential Geom., 1990)のホモトピー安定性定理を経由することによって,S_r(x)とS_r(x_i)がホモトピー同値であることが分かり,X_iがホモロジー多様体であることがしたがう.本研究成果は,Lytchak-研究代表者の一連の共同研究に基づくものであり,一連の共著論文の1つとして発表する予定である.当該研究課題の当初の研究実施計画において,平成27年度は,「研究実績の概要」欄で述べたCAT(k)ホモロジー多様体の安定性に関する問題と,次のCAT(k)空間の無限小位相正則性の問題の解決に取り組む予定であった.予想.局所コンパクトで測地的完備なCAT(k)空間の点がn次元多様体点であることと,その点での方向空間が(n-1)次元球面とホモトピー同値な(n-1)次元ホモロジー多様体であることは,同値であろう.しかしながら,このCAT(k)空間の無限小位相正則性の問題の解決には至らず,先送りする形となった.また,本研究は挑戦的萌芽研究ではあるが,研究成果を含む研究論文の執筆が遅れている.その一方で、「研究実績の概要」欄で述べたCAT(k)ホモロジー多様体の安定性に関する定理は,証明のために緻密な議論を要する挑戦的な成果であり,CAT(k)ホモロジー多様体の幾何学的トポロジーの萌芽となり得る汎用性の高い研究である.研究成果の発表には,多少の時間を要することも止むを得ないと考える.以上の理由によって,当初の計画と比較して「やや遅れている」と評価する.

平成28年度は,昨年度に引き続きCAT(k)ホモロジー多様体に関する理論を整備しながら,CAT(k)空間の無限小位相正則性について研究を行った.従来のLytchak-研究代表者の位相正則性定理によって,局所コンパクトで測地的完備なCAT(k)空間Xのn次元多様体点の方向空間は,(n-1)次元球面とホモトピー同値な(n-1)次元ホモロジー多様体である.さらに,Xの任意の点の方向空間が(n-1)次元球面とホモトピー同値な(n-1)次元ホモロジー多様体であれば,Xはn次元位相多様体である.今年度は,次の無限小位相正則性定理を証明した.定理.局所コンパクトで測地的完備なCAT(k)空間の点がn次元多様体点であることと,その点での方向空間が(n-1)次元球面とホモトピー同値な(n-1)次元ホモロジー多様体であることは同値である.定理の証明のアイデアは次の通りである.局所コンパクトで測地的完備なCAT(k)空間Xの点xに対して,点xにおける方向空間が(n-1)次元球面とホモトピー同値な(n-1)次元ホモロジー多様体であると仮定する.このとき,点xにおける接錐はn次元ホモロジー多様体である.点xのまわりの点付き拡大空間列(iX,x)は点xにおける接錐に点付きグロモフ・ハウスドルフ位相に関して収束する.この収束に対して,昨年度に報告したLytchak-研究代表者によるCAT(k)ホモロジー多様体に対する安定性定理を適用すると,点xを中心とする十分小の開距離球体Bはn次元ホモロジー多様体である.また,B内の位相的特異点は局所有限である.点xにおける方向空間が(n-1)次元球面とホモトピー同値であるので,1点集合{x}はB内で局所余単連結であり,xはn次元多様体点である.本研究成果は,Lytchak-研究代表者の一連の共同研究に基づくものであり,一連の共著論文の1つとして発表する予定である.当該研究課題の当初の研究実施計画において,「研究実績の概要」欄で述べたCAT(k)空間に対する無限小位相正則性の問題は本来昨年度までに解決する予定であり,今年度は次の4次元CAT(0)位相多様体の端の問題の解決に取り組む予定であった.予想.4次元CAT(0)位相多様体は4次元ユークリッド空間と同相であろう.しかしながら,この4次元CAT(0)位相多様体の端の問題の解決には至らず,先送りする形となった.また,本研究は挑戦的萌芽研究ではあるが,研究成果を含む研究論文の執筆が遅れている.今年度中に研究を総括する予定であったが,その他の業務も重なり,研究遂行に時間を要している.研究成果はLytchak氏(ケルン大学)との共同研究を含んでおり,研究打ち合わせのための海外渡航を翌年度に延期することが,研究目的を精緻に達成する上で最適であると判断して,補助事業期間延長の申請を行った.その一方で,「研究実績の概要」
金属と小分子との反応に関する研究:金属単原子からクラスターへ

本研究では、高感度レーザーアブレーション希ガスマトリックス単離赤外分光測定と理論化学計算を組み合わせて、周期表の広範にわたる金属と小分子との反応を系統的に調べ、一連の新しい金属化合物種の形成を見出した。特に、従来観測が困難であった金属クラスター化合物を発見し、金属クラスター上での小分子の活性化・解離過程を明らかにし、これらの小分子が関与する、関連金属触媒における触媒反応機構の解明に重要な情報を得た。本年度は、Zn、Cd、Ag,Sn,Pb,Cu,Y、Laなどの金属とCO,NH3,NO,CO2などの小分子との反応に焦点を絞ってレーザーアブレーションマトリックス単離赤外分光法を用いて研究を行い、反応(中間)生成物の構造、結合性質と反応性及び反応エネルギーと反応機構を解明し、また、異なる波長の光照射下での光反応(中間)生成物の構造と反応性を明らかにした。ZnやCdとCOとの反応では、固体ネオンマトリックス中では、一連の新規化合物Zn(CO)x(x=1-3),CdCO-,Cd(CO)2が形成されることを見出した。ZnやCdとNH3との反応によって、一連の新規化合物が生成し、構造を明らかにし、反応機構を明らかにした。AgとCOとの反応では、固体希ガスマトリックス中で、一連の新規銀クラスター化合物(AgCO)2、AgnCO(n=2-4)が形成されることを見出し、構造を明らかにし、生成機構を明らかにした。Sn,PbとNOとの反応では、固体希ガスマトリックス中で、一連の新規化合物M(NO)n(M=Sn,Pb;n=1,2),PbNO-が形成されることを見出し、構造を明らかにし、生成機構を明らかにした。さらに、CuとCO/NO混合小分子との反応について研究を行い、COまたはNO単成分小分子との反応との反応性、生成物の違いを明らかにし、その反応機構についての情報を得た。Y及びLaとCOとの反応では、一連の化合物M(CO)x,MCO+(M=La,Y;x=1-4)が形成されることを見出し、構造を明らかにし、生成機構を明らかにした。さらに、LaとCO2との反応について研究を行い、一連の新規化合物が形成されることを見出し、構造を明らかにし、光照射による変化を明らかにした。これらの結果は、金属または金属クラスター上におけるCO,CO2などの小分子の活性化機構に新しい重要な知見を与えるものである。レーザーアブレーションマトリックス単離赤外分光法と理論化学計算手法を組み合わせることにより、周期表の広範囲にわたる金属とCO,CO2,NO,H20,N2等の各種小分子との反応について研究を行い、反応(中間)生成物の構造、結合性質と反応性及び反応エネルギーと反応機構を解明した。ゲルマニウム、鉛やスズとH20との反応について詳細に調べ、新規に反応生成物を見出し、同位体置換や理論計算により、同定を行い、構造や電子構造を明らかにした。ロジウムやコバルトとCO2の反応について詳細に調べ、新規に反応生成物の生成を見出し、同位体置換や理論計算により、同定を行い、構造や電子構造を明らかにし、反応機構を解明した。イットリウムやランタンとN2との反応では、新規にMNN,(MN)_2(M=Y,La)やY_3NNなどの反応生成物の生成を見出し、同位体置換や理論計算により、同定を行い、構造や電子構造を明らかにし、反応機構を解明した。特に、初めて金属水素化物とCOとの反応について研究を行った。一連の新規金属ヒドリドカルボニル化合物の形成を見出し、これらは、水素と一酸化炭素を反応物とする多くの触媒反応の反応中間体や反応機構について重要な情報を与えるものである。レーザーアブレーションマトリックス単離赤外分光法と理論化学計算手法を組み合わせることにより、周期表の広範囲にわたる金属とCO,C_2H_2,N_2O等の各種小分子との反応について研究を行い、反応(中間)生成物の構造、結合性質と反応性及び反応エネルギーと反応機構を解明した。特に、ランタン原子とアセチレンC_2H_2分子との反応について詳細に調べ、新規に反応生成物La(C_2H_2),LaCCH_2,HLaCCHやLa_2(C_2H_2)を見出し、同位体置換や理論計算により、同定を行い、構造や電子構造を明らかにした。初めてf電子金属の水素化物である水素化ジスプロシウムとCOとの反応について研究を行い、新規金属ヒドリドカルボエル化合物HDyCOの形成を見出し、水素と一酸化炭素を反応物とする多くの触媒反応の反応中間体や反応機構について重要な情報を与えるものである。また、ロジウムやルテニウムとN_2O分子との反応について詳細に調べ、新規にM(NNO)_x(M=Rh,Ru;x=1,2)などの反応生成物の生成を見出し、同位体置換や理論計算により、同定を行い、構造や電子構造を明らかにした。
用法基盤モデルによる語彙と構文知識の習得に関する研究

本研究は、英語と日本語を母語とする子どもの動詞の語彙知識と構文知識の習得プロセスを理論的かつ実証的に探求することを目的とする。具体的には、(1)言語使用における非対称性、動詞と構文の習得過程の記述、(2)誤用の分析、(3)語彙と構文知識の習得がどのように関連し合っているかそのメカニズムの解明、の3つの研究課題について英語と日本語を対象に分析を行う。2018年度には、研究課題1(言語使用における動詞語彙・構文の非対称性の分析、習得過程の記述)と研究課題2(子どもの誤用の分析)で得られた結果を踏まえ、語彙知識と構文知識の習得プロセスがどのような順序で、あるいはどのように連携しているか(研究課題3)について、仮説を立て、分析を行った。本研究では動詞が活用された形を特定の意味を持った「構文」として捉えることにより、子どもの動詞使用における特徴の違いを示した。自動詞と他動詞では頻繁に使用される構文の種類に違いがあり、そのような違いを子どもは養育者から与えられるインプットから学習すると考えられるデータを得た。頻度の高い構文は子どもの動詞使用の初期に現れ、さらに、自他の誤りが多く生じる構文も高頻度の構文と一致することから、初期に現れる高頻度の構文が語彙と構文発達のプロセスを理解するうえで重要な働きをしていると考えられる。これらの分析から得られた成果について国内の研究会にて発表を行い、他の研究者と意見交換を行った。当初の計画通り、研究課題1(言語使用における動詞語彙・構文の非対称性の分析、習得過程の記述)と研究課題2(子どもの誤用の分析)で得られた結果を踏まえ、語彙知識と構文知識の習得プロセスについて考察を進めた。しかし、分析対象とした語彙項目が少ないため、習得プロセス全体について一般化するには至らなかった。2019年度には、研究課題1(言語使用における動詞語彙・構文の非対称性の分析、習得過程の記述)と研究課題2(子どもの誤用の分析)で得られた結果を踏まえ、語彙知識と構文知識の習得プロセスがどのような順序で、あるいはどのように連携しているか(研究課題3)について、仮説を立て、分析を行う。研究成果は国内・国外の学会にて発表し、海外のジャーナルに投稿するための論文の執筆を進める予定である。同時に、同課題について今後言語の産出実験などの手法を参考にできるよう、国内外で開かれるワークショップ等に参加し、刺激素材の作成方法やデータの分析手法について学び、今後の研究計画を立てる。本研究は、英語と日本語を母語とする子どもの動詞の語彙知識と構文知識の習得プロセスを理論的かつ実証的に探求することを目的としている。本研究の具体的な研究課題は、(1)言語使用における非対称性、動詞と構文の習得過程の記述、(2)誤用分析、(3)語彙と構文知識の習得がどのように関連し合っているかそのメカニズムの解明、の3つである。初年度である平成28年度には、本研究が扱う問題の理論的背景を整理し、問題の所在をより明確なものにするため、関連図書やジャーナル論文を参照し、先行文献や理論的背景の整理を行った。そして、養育者と子どもの自然発話データベースCHILDESから10の日本語データと2つの英語データを対象に、英語と日本語それぞれについて、養育者と子どもが高頻度で使用している動詞のリストを作成した。そのリストのなかから最も頻度の高い10の動詞を選出し、それらの動詞を対象に養育者と子どもの発話を抽出し、それぞれの発話でどのような構文が使用されているか、その構文がどのような発話機能を持っているかについてコーディングを行った。データの抽出には、解析プログラムCLANやAntConc、Casual Concなどのコンコーダンサ(コーパス分析ソフトウェア)を用いた。続いて、研究課題1の調査と分析を行うため、動詞が依拠する構文の分布について分析を行った。その結果、依拠する構文の種類は動詞によってばらつきがあることを確認した。個々の動詞は、言語形式としては同様の活用形の種類を持っているにも関わらず、実際の言語使用のなかでは特定の構文に依拠して使用されていることが分かった。当初の計画通り、先行文献や理論的背景の整理とデータの抽出とコーディングを進め、研究課題1(言語使用における動詞語彙・構文の非対称性の分析、習得過程の記述)の分析を進めた。日本語の動詞については、頻繁に使用される構文が動詞ごとに異なっており、言語使用における構文の非対称性を確認することができた。動詞が生起する構文が子どもの発達と共に変化し、複雑化していく様を記述し、子どもの動詞および構文の発達過程をより立体的に理解することができた。英語の動詞については、すべての事例のコーディングが完了していないため、さらに分析を進める必要があるが、これらの作業によって次年度の実施予定の「誤用分析」に向けた下準備が完了したことになる。平成29年度には、まず、研究課題1(言語使用における動詞語彙・構文の非対称性の分析、習得過程の記述)について、未分析の事例を分析した。より多くの事例を含めた結果、依拠する構文の種類は動詞によって異なること、言語使用における構文の非対称性を確認した。

個々の動詞は、言語形式としては同種の活用形(構文)を持つにも関わらず、言語使用では限られた特定の構文に依拠して使用される。親子談話に生起する動詞の構文が、子どもの発達と共に変化し、複雑化していく様を視覚化し、子どもの動詞および構文の発達過程をより立体的に理解するための記述を行った。続いて、研究課題2(子どもの誤用の分析)に取り組んだ。動詞の使用における子どもの誤用の事例について、語彙知識と構文知識の観点から誤りが認められる部分、反対に誤りが認められない部分を特定し、その違いについて考察を行った。それぞれの誤用が語彙の選択における誤りなのか、構文の選択における誤りであるのかを特定し、語彙と構文の習得の関連性について仮説を立てた。分析の結果得られた成果は国内の研究会にて発表を行い、他の研究者と意見交換を行った。当初の計画通り、分析データについて研究課題2(子どもの誤用の分析)に取り組んだ。本研究は、英語と日本語を母語とする子どもの動詞の語彙知識と構文知識の習得プロセスを理論的かつ実証的に探求することを目的とする。具体的には、(1)言語使用における非対称性、動詞と構文の習得過程の記述、(2)誤用の分析、(3)語彙と構文知識の習得がどのように関連し合っているかそのメカニズムの解明、の3つの研究課題について英語と日本語を対象に分析を行う。2018年度には、研究課題1(言語使用における動詞語彙・構文の非対称性の分析、習得過程の記述)と研究課題2(子どもの誤用の分析)で得られた結果を踏まえ、語彙知識と構文知識の習得プロセスがどのような順序で、あるいはどのように連携しているか(研究課題3)について、仮説を立て、分析を行った。本研究では動詞が活用された形を特定の意味を持った「構文」として捉えることにより、子どもの動詞使用における特徴の違いを示した。自動詞と他動詞では頻繁に使用される構文の種類に違いがあり、そのような違いを子どもは養育者から与えられるインプットから学習すると考えられるデータを得た。頻度の高い構文は子どもの動詞使用の初期に現れ、さらに、自他の誤りが多く生じる構文も高頻度の構文と一致することから、初期に現れる高頻度の構文が語彙と構文発達のプロセスを理解するうえで重要な働きをしていると考えられる。これらの分析から得られた成果について国内の研究会にて発表を行い、他の研究者と意見交換を行った。当初の計画通り、研究課題1(言語使用における動詞語彙・構文の非対称性の分析、習得過程の記述)と研究課題2(子どもの誤用の分析)で得られた結果を踏まえ、語彙知識と構文知識の習得プロセスについて考察を進めた。しかし、分析対象とした語彙項目が少ないため、習得プロセス全体について一般化するには至らなかった。平成29年度には、研究課題2(子どもの誤用の分析)に取り組む。昨年度に抽出した分析データを対象に、動詞の使用における子どもの誤用の事例を集め、語彙知識と構文知識の二つの観点から「どの部分に誤りがあり」、「何については誤っていないのか」について分析を行う。
植物生殖器官の発達に関わる細胞内小胞輸送因子の機能解析

生殖器官の形成は生物種の存続に必要な重要イベントであり、その制御機構に興味が持たれる。植物の花粉は雄しべの葯の内部(葯室)で発達する。また、葯室内のタペート細胞からの物質供給により、花粉表面に柱と天井のような形状のエキシンと呼ばれる構造が形成される。本研究では、細胞の小胞輸送を行うタンパク質の遺伝子破壊により花粉ができなくなるという以前の研究知見をもとに、種々の小胞輸送関連遺伝子の花粉発達における機能解析を行った。その結果、AtSEC23AとAtSEC23Dの2つの小胞輸送因子がタペート細胞の分泌に働いてエキシン形成に寄与していることが明らかとなった。生殖器官の形成は生物種の存続に必須な重要イベントである。申請者は植物の生殖器官形成の分子メカニズムをあきらかにするため、モデル植物であるシロイニナズナの稔性低下変異体(種子ができず、さやが大きくならない)の探索を行い、花粉表層の構造が異常となり稔性が低下する新規変異体を見出した。さらに同変異の原因遺伝子として、小胞体からの小胞出芽に働くSec31のホモログ(AtSec31A)を同定し、細胞内小胞輸送が花粉形成に深く関わっていることを示した。小胞体からの小胞出芽には、Sec31と共にSec13、Sec23、Sec24タンパク質が働くことが知られている。申請者らはまずSec24ホモログに着目し、3種類のシロイニナズナホモログ(AtSec24A、AtSec24B、AtSec24C)のAtSec24B変異体で花粉発芽率が低下し、AtSec24Bと24Cの二重破壊で雌雄それぞれの配偶体の発達が途中で停止することを明らかにした。次いでSec24ホモログの研究に着手した。シロイヌナズナにはSec24ホモログが7種(AtSec24A &#8211; 24G)存在しているが、AtSec23Fと23Gの2重破壊で花粉の表層構造が異常になることを見出した。これはAtSec31A変異の表現型と類似しており、花粉形成に必要な因子の輸送がAtSec31A、AtSec23F、AtSec23Gに依存していることが示された。さらに申請者らは花粉表層構造に異常が生じた変異体を多数単離し、それら原因遺伝子の探索を行った。その結果、輸送体や膜受容体などの遺伝子が見出された。これらは花粉表層の材料を輸送し、その構造形成の制御に働く因子と考えられる。AtSec31、AtSec23遺伝子の変異によりこれら因子の細胞内輸送が正常に行えなくなるため、花粉表層異常の表現型が出現することが考えられた。シロイヌナズナに存在する7種のAtSec23ホモログについて、数多くの二重破壊の組み合わせを作製し、明瞭な花粉表現型を示す組み合わせを見出すことができた。この二重破壊株について、透過型電子顕微鏡により花粉発達の詳細な観察を行い、異常が生じる時期を特定することができた。さらに申請者は、走査型顕微鏡により花粉の構造が異常となる変異体のスクリーニングを行い、花粉表面の網目構造が粗くなる変異体、網目構造がなくなる変異体、網目構造が浅くなる変異体などを多数単離した。これらについて次世代シークエンサーによる解析を行ったところ、機能未知のトランスポーター、膜受容体遺伝子が原因遺伝子として浮かびあがってきた。AtSec23Fと23Gはこれらトランスポーターや膜受容体の輸送に関わっていることが推察され、花粉形成における小胞輸送の働きを解明する鍵と考えられた。花粉の発達において葯内のタペート細胞は花粉表面成分を供給する重要な役割を果たしている。Sec31ホモログはタペート細胞で強く発現しており、タペート細胞が花粉表層物質を分泌する際の輸送に働くことが推察された。Sec31はSec13と複合体を形成し、Sec23とSec24の複合体を架橋することで小胞が形成される。を形成申請者らはまずSec24ホモログに着目し、3種類のシロイニナズナホモログ(AtSec24A、AtSec24B、AtSec24C)のAtSec24B変異体で花粉発芽率が低下し、AtSec24Bと24Cの二重破壊で雌雄それぞれの配偶体の発達が途中で停止することを明らかにした。次いでSec23ホモログの研究に着手した。シロイヌナズナにはSec23ホモログが7種(AtSec23A, 23B, 23C, 23D, 23E, 23F, 23G)存在しているが、AtSec23Fと23Gの二重破壊で花粉の表層構造が顕著に異常になることを見出した。

これはAtSec31A変異の表現型と類似しており、花粉形成に必要な何らかの因子の輸送がAtSec31A、AtSec23F、AtSec23Gの働きに依存していることが示された。シロイヌナズナに存在する7種のAtSec23ホモログについて、数多くの二重破壊の組み合わせを作製し、明瞭な花粉表現型を示す組み合わせを見出すことができた。この二重破壊株について、透過型電子顕微鏡により花粉発達の詳細な観察を行い、異常が生じる時期を特定することができた。またそれぞれの単独破壊株の花粉を詳細に観察し直したところ、表層構造のわずかな異常(網目構造が粗くなる)が認められた。このことより単独の変異でも花粉発達に影響が出ていると考え花粉発芽試験を行ったところ、一方の単独変異では花粉管発芽率に低下が認められた。AtSec23FとAtSec23Gは冗長的に花粉発達に重要は鱈期を持っており、さらに独特の機構で花粉表層網目構造の完成、花粉管発芽を正常に進めるための機能を持つことが推察された。さらに申請者は、走査型顕微鏡により花粉の構造が異常となる変異体のスクリーニングを行い、花粉表面の網目構造が粗くなる変異体、網目構造がなくなる変異体、網目構造の掘りが浅くなる変異体などを多数単離した。これらについて次世代シークエンサーによる解析を行ったところ、機能未知のトランスポーター、膜受容体遺伝子が原因遺伝子として浮かびあがってきた。AtSec23Fと23Gはこれらトランスポーターや膜受容体の輸送に関わっていることも推察され、花粉形成における小胞輸送の重要な機能を解明する鍵になると考えられた。生殖器官の形成は生物種の存続に必須な重要イベントである。申請者は植物の生殖器官形成の分子メカニズムをあきらかにするため、モデル植物シロイニナズナを用いて分子遺伝学的研究を進めた。申請者らは小胞体からの小胞出芽に働くCOPII (Coat Protein II)形成因子の一つであるAtSEC31が花粉の発達に働くことを見出していたため、次いで別のCOPII構成因であるAtSec23についての研究を進めた。シロイヌナズナには同ホモログが7種(AtSEC23AAtSEC23G)存在している。これらについて花粉の観察を行ったところ、AtSEC23A、AtSEC23Dの単独破壊株で花粉表層構造であるエキシンの網目が不完全になっている(粗くなっている)ことがわかった。また、AtSEC23A破壊株では花粉の発芽率が有意に低下していた。さらにこれらの二重破壊株(atsec23ad)を作製したところ、花粉が殆ど形成されないという表現型を示した。この二重破壊株について、透過型電子顕微鏡により花粉発達の詳細な観察を行い、四分子のステージ以降に花粉表層異常が観察されはじめることがわかった。また葯内に存在し、花粉に脂質・多糖を供給する機能を持つタペート細胞についても透過型電子顕微鏡による観察を行い、タペート細胞内の特殊なオルガネラであるタペトソーム(小胞体由来)とエライオプラスト(葉緑体由来)が異常形態を示すこと、崩壊(タペート細胞は最後に崩壊してpollen coat成分を放出する)が遅れていることが観察された。遺伝学的解析の結果atsec23ad変異の効果が胞子体型であったため、タペート細胞が花粉表現型の原因と考えられた。AtSEC23AとAtSEC23Dがタペート細胞からの花粉表層形成物質の輸送に冗長的に働いていることが推察され、花粉形成における小胞輸送機能の理解が深まった。生殖器官の形成は生物種の存続に必要な重要イベントであり、その制御機構に興味が持たれる。植物の花粉は雄しべの葯の内部(葯室)で発達する。
インプラントに作用する咬合力に起因した下顎骨のひずみの定量的分析

実験に先立ち、咬合力が発揮されたときの下顎骨のひずみを、定量的に測定する装置を、インプラント患者の下顎模型上で作製した。まず、左右側の最後方位のフィクスチャーに上部構造体を作製した。それぞれの上部構造体には、間に変位センサを設置できるような形態を付与した。変位センサはの相対的な垂直的位置変化を検出する方向に設置した。装置の精度は2,5μmの精度を有し、口腔内の環境においても精度に大きな変化はないことを確認した。装置を口腔内に装着し、レジン製のブロックを介在させて咬合力を発揮させた時の、下顎左右側の最後方位フィクスチャー部での下顎骨の垂直的位置変化を測定した。また、咬合力発揮の指標として、左右側の咬筋筋電図を同時記録した。実験の結果、左右側のいずれでレジンブロックを咬ませた場合も、ブロックを咬ませた側が、対側より100130μm上方に変位した。また、咬筋の筋活動はブロックを咬ませた側の方が大きかった。今回行った実験と同様の計測を、有歯顎者において行った結果においても、ほぼ同様の結果が得られている。下顎骨のひずみ量に影響を及ぼす因子としては、下顎骨の質、形態および下顎骨に加わる応力等が考えられるが、今回の実験の対象である無歯顎インプラント患者は、有歯顎者と比較して下顎骨の質、形態が大きく異なっていると言える。にもかかわらず、ひずみ量に大きな差異が認められなかったのは、無歯顎者では有歯顎者と比較して咬合力を発揮する筋力が小さかったためと考えられる。