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p進Hodge理論を用いたp進L関数の研究

L関数への応用に関しては,類数1の虚2次体KのヘッケL関数のs=0での値に関するBloch-加藤予想への応用のこれまでの研究を完成させた.この予想はcriticalとnon-criticalな場合に分けられる.ciriticalな場合はpがKで分裂しない困難な場合を重さ-3以下の一般の指標で,non-criticalな場合は,pがKで分裂し,infinite typeが(-k,1)(k【greater than or equal】2)の指標の場合に(坂内健一(名古屋大学)の複素側の計算ときちんとつなぐ作業を残して),Bloch-加藤予想の証明を完成した.今年度5月ドイツ・レーゲンスブルクでの数論幾何学の国際会議で,この研究成果の一部を発表した.non-criticalで一般の指標の場合も主研究テーマであったが,p進楕円ポリログの完全な決定が難しく,今後の問題として残った.p進Hodge理論に関しては,G.Faltingsのalmost etale理論について5月,6月にパリ南大学においてL.Illusie, J.-M.Fontaine, O.Gabber, L.Rameroを中心にセミナーを行った.almostetale理論はG.Faltingsのp進Hodge理論の研究の核心部であり,最近論文も出版されたが,省略が極めて多く難解である.本セミナーでは,p進Hodge理論への応用で鍵となる定理「p進整数環上のsemi-stable reductionを持つaffine schemeの一般ファイバー上不分岐な被覆の分岐は(ある種の)座標のp羃根を付け加えればほとんど消せる」の証明をgood reductionの場合に精密に完成させることに成功した.この定理は,大域的なp進コホモロジーへの応用のみならず,局所的にp進ガロア・コホモロジーやp進消滅サイクルとド・ラム複体を比較することへ応用できることが,私自身の研究により明らかになっていた.またポリログ層のp進実現に関するこれまでの研究と関連して,志甫による基本群に関するp進Hodge理論のTannaka圏的意味について研究し,比較定理の証明の別のアプローチを見い出した.今年度の研究テーマは,虚2次体の超特異な素数pでのρ進L関数の構成,およびポリログ層のp進ホッヂ理論の視点からの研究であった.前者については新たな進展が得られなかった.ゼータ元とヘッケL関数の特殊値を結びつける際の鍵となった,局所moduli上のある微分作用素が,無限個の特異点を持っていることが大きな障害となっており,この特異点をうまく扱うことができなかった.来年度は,局所moduli上の普遍楕円曲線に伴う楕円ポリログ層に附随して出てくる微分方程式と上記の微分作用素をくらべるという別の視点から研究する予定.2番目のテーマに関しては,前年度の研究により,古典ポリログ層のp進エタール実現とクリスタリン実現がG.Faltingsのクリスタリン層の理論により対応していることが分かっていた.今年度は,楕円曲線に伴う普遍拡大からのシンボル写像を用いて,楕円ポリログ層に対しても同様の結果を得た.また,この結果および坂内健一氏(名古屋大学)のクリスタリン実現とp進L関数に関する結果(pが通常な場合のみ)のBloch-加藤予想への応用について,坂内氏と共同で考察した.対応するp進Lの非消滅を仮定すれば,特に大きな困難なく証明できると思われ,来年度中に細かい点を詰める計画である.2番目の研究テーマと関連して,P進体上の良い還元を持つ完備非特異代数多様体Xの幾何的基本群のp進べき単完備化を,X上の幾何的にべき単なクリスタリン層のなす忠中圏を用いて考察した.幾何的にべき単なクリスタリン層に対するクリスタリンおよびエタール・コホモロジーの比較定理を仮定すれば,この完備化への絶対ガロア群の作用がクリスタリン表現になること(志甫淳(東北大学)の定理)の別証明ができることが分かった.L関数への応用に関しては,類数1の虚2次体KのヘッケL関数のs=0での値に関するBloch-加藤予想への応用のこれまでの研究を完成させた.この予想はcriticalとnon-criticalな場合に分けられる.ciriticalな場合はpがKで分裂しない困難な場合を重さ-3以下の一般の指標で,non-criticalな場合は,pがKで分裂し,infinite typeが(-k,1)(k【greater than or equal】2)の指標の場合に(坂内健一(名古屋大学)の複素側の計算ときちんとつなぐ作業を残して),Bloch-加藤予想の証明を完成した.今年度5月ドイツ・レーゲンスブルクでの数論幾何学の国際会議で,この研究成果の一部を発表した.non-criticalで一般の指標の場合も主研究テーマであったが,p進楕円ポリログの完全な決定が難しく,今後の問題として残った.p進Hodge理論に関しては,G.Faltingsのalmost etale理論について5月,6月にパリ南大学においてL.Illusie, J.-M.Fontaine, O.Gabber, L.Rameroを中心にセミナーを行った.almostetale理論はG.Faltingsのp進Hodge理論の研究の核心部であり,最近論文も出版されたが,省略が極めて多く難解である.本セミナーでは,p進Hodge理論への応用で鍵となる定理「p進整数環上のsemi-stable reductionを持つaffine schemeの一般ファイバー上不分岐な被覆の分岐は(ある種の)座標のp羃根を付け加えればほとんど消せる」の証明をgood reductionの場合に精密に完成させることに成功した.

この定理は,大域的なp進コホモロジーへの応用のみならず,局所的にp進ガロア・コホモロジーやp進消滅サイクルとド・ラム複体を比較することへ応用できることが,私自身の研究により明らかになっていた.またポリログ層のp進実現に関するこれまでの研究と関連して,志甫による基本群に関するp進Hodge理論のTannaka圏的意味について研究し,比較定理の証明の別のアプローチを見い出した.
非接触磁気駆動を用いたマイクロ空間弾性機構の製作および駆動技術の開発

本研究は,磁気浮上技術の応用により微小粒子に対して所望の方向・大きさの磁力を精密に発生する非接触形マニピュレーション装置を用い,微小な空間弾性機構の組立と駆動を実現する技術の開発に取り組んでいる.球形の微小磁性粒子を所望の位置に位置決め後に接合し,高アスペクト比の微小立体形状を造形可能とするアディティブマニュファクチャリングの実現に関しては,まずその実現可能性を実験的に検証するため,直径数十μmの紫外線硬化樹脂液滴を,磁気テザーに代えて硝子管を引き延ばして製作した微細なピペットとマイクロマニピュレータによりハンドリングし,液滴同士を接触させた後で紫外線を照射することで結合して,微小な弾性構造物を製作する手法を構築した.さらに,この方法で製作した長さ200μmの弾性梁の先端に磁性粒子を接着して磁気テザーの磁極により磁力を印加し,弾性梁に変形を生じさせられることを確認した.その上で,このような微小な液滴が連なった弾性構造の外力の印加に伴う変形を解析するため,個々の液滴と接合部を剛体リンクと弾性ばねに置き換えた直列連鎖としてモデル化し,内力の釣り合いおよび各弾性要素に蓄えられる弾性エネルギーの総和の最小化に基づく最適化計算により,分岐も含む弾性機構の解析を行えるようにした.この解析方法を用いて長さ・幅が約400μmのマイクログリッパを設計し,上記の手法により製作することに成功した.さらに,このグリッパの2つの指先に直径100μmの磁性粒子を取付け,磁力が印加されている間はグリッパを閉じ,無くなると弾性変形により再び開かせることに成功した.このグリッパを用いて,直径100μmの硝子製粒子の保持と釈放ができることを確認した.マイクロ空間弾性機構のモデル化と力学解析については予定通り進捗があり,任意の数および分岐構造を有するマイクロ弾性機構の解析に資する計算アルゴリズムを構築し,グリッパ機構の設計に資することが出来た.また,その製作については,磁気駆動の代わりに硝子ピペットを用いて樹脂液滴と磁性粒子が混在する高アスペクト比のマイクロ構造物および機構の製作に実験的に成功し,樹脂液滴と微小磁性粒子を組み合わせて柔軟弾性機構を製作するとの提案コンセプトの実現性が確認できた.磁性弾性機構の磁気駆動原理を用いた非接触駆動については,製作したグリッパを磁気テザーの磁極を用いた磁気駆動により開閉させ,試料の硝子ビーズを把持・開放することにも成功しており,研究は概ね順調に進展していると言える.これまでに構築した解析アルゴリズムを用いて,多自由度の運動を実現できる柔軟弾性機構の設計を見出し,製作および駆動実験を行う.具体的には既に実現されたグリッパの開閉運動に加えてその位置を水平面内で変えられるような機構を追加し,離れた位置にある試料(硝子ビーズ)へグリッパを位置決めした上で把持し,別の位置に移動させて開放できるような実験系の構築を目指す.この実現のために,弾性機構の解析アルゴリズムのみならず磁気テザーそのものの発生磁力の解析・制御精度の向上を図る.磁極の残留磁化のモデル化と推定や,磁極への磁気センサの追加による実測定を用いて,作業空間内に所望の磁場を発生させ,精度良く弾性機構への印加力を制御可能とする.本研究は,磁気浮上技術の応用により微小粒子に対して所望の方向・大きさの磁力を精密に発生する非接触形マニピュレーション装置を用い,微小な空間弾性機構の組立と駆動を実現する技術の開発に取り組んでいる.球形の微小磁性粒子を所望の位置に位置決め後に接合し,高アスペクト比の微小立体形状を造形可能とするアディティブマニュファクチャリングの実現に関しては,まずその実現可能性を実験的に検証するため,直径数十μmの紫外線硬化樹脂液滴を,磁気テザーに代えて硝子管を引き延ばして製作した微細なピペットとマイクロマニピュレータによりハンドリングし,液滴同士を接触させた後で紫外線を照射することで結合して,微小な弾性構造物を製作する手法を構築した.さらに,この方法で製作した長さ200μmの弾性梁の先端に磁性粒子を接着して磁気テザーの磁極により磁力を印加し,弾性梁に変形を生じさせられることを確認した.その上で,このような微小な液滴が連なった弾性構造の外力の印加に伴う変形を解析するため,個々の液滴と接合部を剛体リンクと弾性ばねに置き換えた直列連鎖としてモデル化し,内力の釣り合いおよび各弾性要素に蓄えられる弾性エネルギーの総和の最小化に基づく最適化計算により,分岐も含む弾性機構の解析を行えるようにした.この解析方法を用いて長さ・幅が約400μmのマイクログリッパを設計し,上記の手法により製作することに成功した.さらに,このグリッパの2つの指先に直径100μmの磁性粒子を取付け,磁力が印加されている間はグリッパを閉じ,無くなると弾性変形により再び開かせることに成功した.このグリッパを用いて,直径100μmの硝子製粒子の保持と釈放ができることを確認した.マイクロ空間弾性機構のモデル化と力学解析については予定通り進捗があり,任意の数および分岐構造を有するマイクロ弾性機構の解析に資する計算アルゴリズムを構築し,グリッパ機構の設計に資することが出来た.また,その製作については,磁気駆動の代わりに硝子ピペットを用いて樹脂液滴と磁性粒子が混在する高アスペクト比のマイクロ構造物および機構の製作に実験的に成功し,樹脂液滴と微小磁性粒子を組み合わせて柔軟弾性機構を製作するとの提案コンセプトの実現性が確認できた.

磁性弾性機構の磁気駆動原理を用いた非接触駆動については,製作したグリッパを磁気テザーの磁極を用いた磁気駆動により開閉させ,試料の硝子ビーズを把持・開放することにも成功しており,研究は概ね順調に進展していると言える.これまでに構築した解析アルゴリズムを用いて,多自由度の運動を実現できる柔軟弾性機構の設計を見出し,製作および駆動実験を行う.具体的には既に実現されたグリッパの開閉運動に加えてその位置を水平面内で変えられるような機構を追加し,離れた位置にある試料(硝子ビーズ)へグリッパを位置決めした上で把持し,別の位置に移動させて開放できるような実験系の構築を目指す.この実現のために,弾性機構の解析アルゴリズムのみならず磁気テザーそのものの発生磁力の解析・制御精度の向上を図る.磁極の残留磁化のモデル化と推定や,磁極への磁気センサの追加による実測定を用いて,作業空間内に所望の磁場を発生させ,精度良く弾性機構への印加力を制御可能とする.実験装置の製作・改良費が当初の予定額より少なくなったため,次年度への繰り越しが生じた.上記の残余額は次年度の実験装置の製作・改良費に使用する予定である.
骨肉腫の新たな病態解明を目指したがん幹細胞の同定とその特性の解析

骨肉腫の培養細胞に、後期糖化産物受容体(Receptor for advanced glycation end-products: RAGE)を強制発現させると幹細胞マーカーであるCD133、CD24の発現が亢進し、腫瘍塊形成能が高く、また抗がん剤に対する薬剤耐性能も高くなることが示された。手術切除標本におけるCD133の発現は、有意な予後不良因子であった。さらに網羅的遺伝子解析により、RAGE遺伝子導入により細胞周期、細胞分裂に関わる分子が発現誘導されることが判明した。今回の研究成果から、RAGEが骨肉腫においてがん幹細胞マーカーの発現に関与し、がん幹細胞の性質を生み出す可能性が示唆された。1.骨肉腫手術標本の幹細胞マーカー、RAGE(後期糖化産物受容体)発現の解析:骨肉腫の手術標本を、抗RAGE抗体、抗CD133抗体で蛍光免疫染色を行った。その結果、RAGEとCD133のシグナルは一致し、転移のある症例は転移のない症例よりも有意にRAGE/CD133の高発現群が多く、また、初発よりも再発の病巣は、高発現群が有意に高かった。さらに、転移のない症例では、RAGE/CD133の低発現群は高発現群よりも有意に生存率が高く、RAGE/CD133の発現が予後予測因子として有用である可能性が示唆された。4.RAGE高発現株のマーカーの発現の解析:フローサイトメトリーにてCD133とCD24の発現を解析すると、コントロール細胞よりもCD133、CD24ともに有意に発現が高く、RAGE遺伝子の発によりこれらの発現が誘導された可能性が示唆された。5.RAGE発現細胞を標的とした治療法確立の可能性:RAGE安定発現株である線維肉腫細胞(RAGE遺伝子導入HT1080)に対して、低分子ヘパリンを添加することで、抗腫瘍効果を示しさらにRAGEの下流シグナル(Cdc42, Rac1, NFκB)が抑制されることを見出した。RAGEにより誘導される遺伝子の網羅的解析:RAGEがリガンドと結合することで伝達されるシグナルには、Cdc42, Rac1, NFκBなどがある。一方、これまでに骨肉腫の培養細胞で、RAGEの発現している細胞で幹細胞マーカーであるCD133、CD24が発現していること、及びRAGE遺伝子の導入によってCD133、CD24の発現が誘導されることを見出したが、その機序は不明である。CD133は、脳腫瘍など他の癌腫のがん幹細胞のマーカーとして、CD24は大腸がんや膵臓がんなどのがん幹細胞のマーカーとして報告されている。RAGEがリガンドと結合することでこれらの幹細胞マーカーの発現を誘導するシグンルが伝達されるのか、またはRAGEの発現に伴って幹細胞マーカーの発現を誘導するシグナルがあるのか、それらを解析することが重要と考えた。そこで平成24年度にlimited dilution法により樹立したヒト骨肉種細胞株(HOS)を用いて、RAGE遺伝子導入により誘導あるいは抑制される遺伝子の解析のためにコントロール細胞とともにAffimetrix genechip pathway解析を施行した。階層的クラスタリングの結果はRAGE遺伝子導入群とコントロール群がきれいに2つのクラスタに分かれ、Rank products法にて発現変動遺伝子の抽出を行った。その結果、発現が誘導される遺伝子と抑制される遺伝子が約1500個ピックアップされた(FDR:false discoveryrate<0.05)。特に発現の上昇しているものは細胞周期、細胞分裂に関わる分子が多いことが判明した。1.骨肉腫培養細胞における幹細胞マーカー、RAGE(後期糖化産物受容体)発現の解析:ヒト骨肉種細胞株(HOS、MG63、SaOS2)における幹細胞マーカー(CD133、CD24)およびRAGEの発現をフローサイトメトリーを用いて解析したが、陽性率は0.1%以下であった。そこで、RAGE遺伝子を導入し、同様に解析すると、その陽性率は著明に上昇した。2.セルソーティング:RAGE遺伝子導入後のヒト骨肉種細胞株(HOS、MG63、SaOS2)のRAGE陽性細胞をフローサイトメトリーでセルソーティングを行った。セルソーティングしたRAGE高発現細胞と陰性細胞をチャンバースライド上で培養し、CD133・CD24などの幹細胞マーカーとRAGEの発現の解析を蛍光免疫細胞染色で行った。RAGE高発現細胞では、RAGEのシグナルに一致してCD133とCD24の発現が亢進していた。一方陰性細胞では、CD133、CD24、RAGEいずれの発現もほとんどみとめられなかった。3.スフィアアッセイ:RAGE高発現細胞と陰性細胞をUltra Low Attachment Culture Dishで培養すると、陽性細胞ではHOS、MG63、SaOS2いずれも球状のコロニー(スフィア)を形成したが、陰性細胞ではスフィアの形成をみとめなかった。

4.脂肪分化誘導能と薬剤耐性試験:移植実験を行う前に細胞の性質を詳細に解析した。RAGE高発現細胞と陰性細胞を脂肪分化誘導培地で培養すると、陽性細胞はHCS LipidTOX陽性となり脂肪産生が確認されたが、陰性細胞の陽性率は低かった。RAGE高発現細胞と陰性細胞に各濃度(0.1ー20μM)のシスプラチンを添加しWSTアッセイを施行すると、RAGE陽性細胞は、有意に陰性細胞よりも薬剤耐性能が高かった。ヒト骨肉腫細胞株に一過性にRAGE遺伝子を導入することにより、がん幹細胞様の性質を有することを見いだしていたが、RAGE発現が安定せず以後の解析に難渋していた。そこで、RAGE高発現安定株の樹立を行い、幹細胞マーカー(CD133、24)も発現誘導されることを確認した。また、手術切除標本におけるRAGE,CD133の発現は、臨床経過と有意に相関していることが明らかとなった。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。骨肉腫細胞株における幹細胞マーカー(CD133、CD24)およびRAGEの発現は低かった。しかし、RAGE遺伝子導入により、幹細胞マーカーの発現の亢進とRAGEとCD133,CD24の共発現が確認できた。このことから、RAGEが幹細胞マーカーを誘導した可能性が示唆された。さらに、RAGE高発現骨肉腫細胞は、スフィアアッセイ、脂肪分化誘導、薬剤耐性試験において、がん幹細胞様の性質を持っていることが分かった。平成25年度は、手術切除標本中のCD24の発現を免疫染色で検討し、臨床成績との相関を解析する。さらにRAGE, CD133の解析についても症例数を増やす予定である。また、新たに樹立したRAGE安定高発現骨肉腫細胞(HOS)株を用いて網羅的遺伝子発現解析アレイで解析行い、CD133、CD24が誘導されるメカニズムを追究する。加えて、ヌードマウス移植により、in vivoにおけるがん幹細胞様の性質の有無を検討する。すなわち、RAGE発現の有無による腫瘍塊形成能を比較する。平成24年度は、当初の予定通りRAGE高発現細胞におけるSOX2、OCT-4、Nanogの発現を免疫沈降法で解析し、さらに、網羅的遺伝子発現解析アレイを行う。また、RAGE遺伝子発現をsiRNA, shRNAで抑制し、スフィアアッセイ、脂肪分化誘導、薬剤耐性の抑制効果を解析する。平成25年度は、手術切除標本中のRAGE、CD133、CD24の発現を免疫染色で検討し、臨床成績との相関を解析する。すでに、平成23年度に予備実験を行い、化学療法無効例、再発病巣、転移病巣においてRAGE、CD133、CD24の発現が高い傾向にあることを見い出している。平成24年度に研究費を適正に使用したが、40円の未使用額が生じたため、平成25年度に繰り越した。
重粒子線低フルエンスで誘導されるバイスタンダー効果の線質依存性の解明

二つの異なる経路によって誘導されるバイスタンダー効果の線質依存性を解明するために、重イオン(炭素、ネオン、アルゴン)、X線およびプロトンの各種放射線マイクロビームを用い、公的な細胞バンクより入手したヒト由来正常細胞の細胞死と遺伝子突然変異に対するバイスタンダー効果を明らかにする研究を実施した。得られた成果は以下のようにまとめられる。(1)炭素イオン照射試料ではギャップジャンクションを介した細胞間情報伝達機構によるバイスタンダー効果が観察された。(2)アルゴンイオン照射試料ではマイクロビーム照射試料よりメディウム中に湧出する液性因子によるバイスタンダー効果誘導が照射後24時間で観察された。申請書類項目別目的2及び3に掲げたバイスタンダー効果誘導メカニズムの細胞内在性因子・外在性因子を明らかにする目的で、日本原子力研究開発機構の重イオン(炭素、ネオン、アルゴン)マイクロビーム照射に対するヒト正常細胞の生物効果のバイスタンダー効果誘導に関して、マイクロビームを照射された細胞よりメディウム中に湧出する液性因子によるバイスタンダー効果誘導の有無を明らかにするために、マイクロビーム照射後の細胞致死効果の時間変化動態を調べた。マイクロビーム照射後、細胞試料を0.5、3、24時間炭酸ガスインキュベーター内に保持し、それぞれのタイミングでの細胞増殖死をコロニー形成法で調べた。得られた結果から、炭素イオンマイクロビーム照射サンプルでは、0.5・3時間で細胞生存率は90%前後となり、ギャップジャンクション阻害剤添加によって生存率はほぼ100%を示した。また、24時間ではギャップジャンクション阻害剤の有無に係わらずほぼ100%となった。ネオンイオンマイクロビーム照射サンプルでは、0.5・3・24時間何れのタイミングにおいても、ギャップジャンクション阻害剤の有無に係わらず生存率はほぼ100%となった。一方アルゴンイオンマイクロビーム照射サンプルでは、0.5・3時間のタイミングでは生存率はほぼ100%であったが、24時間では生存率は約90%まで減少した。さらに、ギャップジャンクション阻害剤を併用しても生存率は100%に復帰することはなく、同様に約90%となった。この効果は、DMSOを添加しても変化がなかったが、アスコルビン酸を併用することによって生存率が100%まで上昇した。したがって、アルゴンイオンでは、照射後24時間でアスコルビン酸によって抑制される何らかの因子によって、細胞致死効果を増幅するようなバイスタンダー効果が誘導されることが示唆された。項目別目的1『細胞レベルの異なる生物効果(細胞致死、遺伝子突然変異)に対するバイスタンダー効果の放射線線質依存性を明らかにする。』のために、日本原子力研究開発機構の重イオン(炭素、ネオン、アルゴン)マイクロビーム、高エネルギー加速器研究機構のX線マイクロビーム及び放射線医学総合研究所のプロトンマイクロビームを用い、公的な細胞バンクより入手したヒト由来正常細胞及びがん細胞のコロニー形成法で検出した細胞増殖死に対するバイスタンダー効果を明らかにする研究を実施した。高精度に制御されたマイクロビーム放射線照射法により、細胞試料が培養されたマイクロビーム照射用ディッシュの総面積に対してマイクロビーム照射面積が0.01%という大多数の細胞試料にマイクロビームの直接照射が行われない実験条件で細胞増殖死を解析したところ、炭素イオンマイクロビーム照射群の細胞生存率は88%となり、予想を超えて有意に高い細胞死を示した。一方、X線・プロトン・ネオンイオン・アルゴンイオンマイクロビーム照射群では、細胞生存率は100%となった。また、ギャップジャンクション特異的阻害剤を併用した場合は、炭素イオンに対する細胞生存率はその他の放射線マイクロビームと同様100%となった。以上の結果より、炭素イオンマイクロビーム照射でのみ細胞増殖死にバイスタンダー効果が誘導されたと結論した。また、観察されたバイスタンダー効果は、ギャップジャンクションを介した細胞間情報伝達機構が誘導メカニズムに関与していることが示唆された。次に、複数のヒト由来正常細胞およびがん細胞を用い、がん抑制遺伝子であるP53とバイスタンダー誘導の関係性を調べた。得られた結果から、正常型P53遺伝子を保持した細胞は、前述と同様のバイスタンダー効果が観察されたが、変異型P53遺伝子を保持した細胞ではバイスタンダー効果は観察されなかった。平成25年度に引き続き、バイスタンダー効果誘導の放射線線質依存性とそのメカニズムを明らかにする目的で、日本原子力研究開発機構の重イオン(炭素、ネオン、アルゴン)、高エネルギー加速器研究機構のX線、放射線医学総合研究所のプロトンの線質の異なる放射線マイクロビーム照射に対するヒト正常細胞の生物効果のバイスタンダー効果誘導に対する放射線線質依存性を調べた。平成26年度はヒトX染色体上に位置するHPRT遺伝子座に対する突然変異誘発効果を生物学的エンドポイントとして用いた。

細胞内在性因子としてギャップジャンクションを介した細胞間情報伝達機構に焦点を当てて、隣同士の細胞が接触した状態で0.01%レベルの細胞のみにマイクロビームが直接照射される実験条件で照射後3時間でのHPRT遺伝子座突然変異を調べたところ、炭素イオンマイクロビーム照射群の突然変異誘発頻度は、非照射群に対して約6倍高くなったが、ギャップジャンクション特異的阻害剤を併用すると突然変異は非照射群と同じレベルまで減少した。一方同じ重イオンであるネオンやアルゴンイオン、また低LET放射線に分類されるX線やプロトンでは、突然変異は非照射群と統計学的に有意な差が観察されなかった。以上の結果から、昨年度報告した細胞致死効果と同様、遺伝子突然変異で観察されたバイスタンダー効果の誘導は、放射線の線質(エネルギー付与構造の違い)に強く依存していること、細胞内在性因子としてギャップジャンクションを介した細胞間情報伝達機構が密接に関与している、ことが示唆された。放射線基礎医学所属研究所以外の研究機関におけるマイクロビーム照射実験において、採択されている共同研究課題(日本原子力研究開発機構重イオンマイクロビーム、課題番号:131025、課題名『重イオンによるバイスタンダー効果誘導メカニズムの分子レベルでの解明』、課題代表者:鈴木雅雄)、(高エネルギー加速器研究機構X線マイクロビーム、課題番号:2013G072、課題名『X線マイクロビーム細胞質限定的照射に対する細胞応答(バイスタンダー効果)解析』、課題代表者:鈴木雅雄)、に対して配分されたビームタイムが、トラブルによる遅延や中止が一切無く、研究実施に十分なビームタイムの供給を受けることが出来たため。所属機関における放射線照射実験ビームタイム(重粒子がん治療装置およびプロトンマイクロビーム細胞照射装置)が当初の配分通りに実行出来たこと、所属研究機関以外の研究機関におけるマイクロビーム照射実験において、採択されている共同研究課題(日本原子力研究開発機構重イオンマイクロビーム、課題番号:111023、課題名『遺伝子突然変異誘発に対するバイスタンダー効果とそのメカニズム解明』、課題代表者:鈴木雅雄)、(高エネルギー加速器機構機構X線マイクロビーム、課題番号:2011G572、課題名『X線マイクロビームを細胞核または細胞質に限定的に照射したときに生ずる生物効果のバイスタンダー効果解析』、課題代表者:鈴木雅雄)、に対して配分されたビームタイムが、トラブルによる遅延や中止が一切無く、研究実施に十分なビームタイムの供給を受けることが出来たため。平成26年度は研究計画の最終年度に当たるため、重イオンおよびX線マイクロビーム照射実験を継続すると共に、得られた実験データをまとめ、国内外の学会・研究集会で発表すると共に、海外の科学雑誌に論文投稿し研究成果を広く発信する。平成25年度は、新たに所属研究機関以外の研究機関における共同利用研究課題が採択された(日本原子力研究開発機構重イオンマイクロビーム、課題
ニホンザルの社会システムの比較研究

ニホンザルの群れ間に見られる社会構造の違いに着目し、なぜそのような違いがあるのかを明らかにしようというのが、本研究の目的である。本年度は、香川県小豆島の銚子渓野猿公園と長野県地獄谷野猿公園、大分県高崎山野猿公園において野外調査を行った。小豆島の群れは、高崎山や幸島でよく知られるようになった、いわゆるボスザルが順位社会の頂点に立って、全ての個体が整然と順位関係に基づいた行動をとるのとは、かなり異なった行動をすることで知られている。特にそれぞれの地域のニホンザル群における群間関係に着目して、データを収集した。その結果、小豆島のニホンザル群では群間の争いがあってもそれが長く続き数時間も争いながら、同じ餌場周辺にとどまることが明らかになった。他のニホンザル群では群れ間の争いはほとんどが短時間で終息し、一方の群れがその場から逃げ去る、あるいは出会いを避けることによって長時間の争いは避けられている。また、関連した群れ間のスペーシングのありかたや攻撃行動の内容が大きく異なることなども明らかになった、現在その内容を論文にまとめ投稿したところである。また日本での成果を活かして、霊長類学を紹介する中国語の本を出版することになり、現在印刷中である。本書は2冊目の中国における霊長類学の教科書である。本年度は、香川県小豆島の銚子渓野猿公園において野外調査を行った。小豆島の群れは、これまで高崎山や幸島で知られてきたような、いわゆるボスザルが順位社会の頂点に立ち、各個体が整然と順位関係に基づいた行動をするのとはだいぶ違う行動をすることで知られている。小豆島の群れのデータが今後の他地域のサル社会との比較の基礎になるので、十分時間をかけて、個体間の攻撃行動、それにともなって起こる慰撫行動やその他の社会行動に関するデータ収集を行った。また銚子渓に生息する2群間の関係も、高崎山とは非常に異なっており、この点についてもデータをとり分析を行っている。日本での学習の成果を基に、中国語で霊長類学を紹介する本を出版した。この本は、現在中国国内の3つの大学で霊長類学のテキストとして使われている。また日本の猿害問題に関する知見をまとめて、中国国内誌で出版した。また現在、ニホンザル飼育群や餌付け群でよくみられる脱毛現象についてまとめ、国際誌に投稿中である。
日本の自由貿易協定に関する理論的・戦略的研究

日本の自由貿易協定(FTA、日本では対象範囲を広げた、経済連携協定EPAを用いる)の進展は、WTOの新ラウンドやAPECの取組みとのバランスを考えたものである。特に東アジアの経済統合の動きの中で、日本のアメリカやオーストラリア、さらにはヨーロッパや南アジアとのバランスも考慮されている。もちろん、日本のFTAにとって最重要な課題は韓国及び中国との関係である。本研究では以下の1-4を分析・解明した。1.日本の対外通商政策のスタンスの変化を明らかにした。内容は、(1)WTOやAPECの多国間から二国間FTAに軸足を移しつつあること、(2)東アジア経済統合をASEAN+3(日韓中)だけでなく南アジアやオセアニアさらにアメリカを含む枠組みの中で議論する戦略を検討していること、である。2.日韓FTAにおける日本と韓国の間の特有の問題を、新しい貿易論を使って明らかにした。内容は、(1)日韓FTA交渉の詳細を把握することでFTA一般の具体的な問題を浮かび上がらせること、(2)寡占的競争や独占的競争の貿易理論を日韓FTAにあてはめてFTA締結の困難を理論的明らかにすること、である。3.東アジアの金融協力がアジア通貨危機の前後でどのように変化したかを明らかにした。具体的には、(1)金融のグローバル化は単にFTAによる経済統合だけでなく金融的な統合(協力)が必要であること、(2)ヨーロッパのケースと比較した東アジアでの金融統合(協力)の可能性、を検討した。4.東アジアの経済統合の可能性と日本の戦略を検討した。具体的には、(1)中国やASEANの経済発展が地域の経済活動を統合するネットワークの形成によって可能となっていること、(2)多様な東アジアで統合のイニシャティブを取るには、日韓FTAを優先しASEANとも連携しながら中国に対応する戦略の必要性を論じた。研究実績は,大きく3つにまとめられる。1つは,FTA契約の資料収集と基礎理論の整理,第2は,FTAに関するワークショップを通した海外の研究者との研究交流,第3は,産業界と政府の各省庁のFTAに関する考え方の意見交換を通じて,日本のFTA戦略を探ることである。世界で200件近くの自由貿易協定が実現・検討されている状況を正確に理解する事からはじめた。そのために,そのFTAの内容を,歴史的な関係,政治的関係と経済的関係を中心に,日本を含むFTAに関する事実データを整理した。新しい国際経済理論に基づく,経済統合の利益,統合のダイナミックス,統合のゲーム論的戦略の理論とを実際のFTAに関連させて検討している。近年急速にFTAが増加している理由を,新しい国際経済学の理論をもとに,明確化し,日本や韓国のFTAの具体的な契約内容の整理だけからも,これまでに無いものを得ている。2回のFTAに関するワークショップを行った。第1回は,11月4-5日で,韓国のFTA研究の第1人者である鄭仁教氏を招いて,セミナーを行い,さらにFTAが民間企業に以下に受けとめられていて,どのような問題があるかを,三洋電機とトヨタ自動車(東京本社),JETROなどを訪問インタビュウし,大学研究者と意見交換を行った。第2回は2月6日に環太平洋諸国の間のFTAにかんするワークショップであり,チリ,ブラジル,アメリカ,韓国,東京,九州の研究者をまじえた学術的な研究が深められた。また,3月22日には大阪商工会議所でのFTAシンポジウムにモデレータとして参加し,外務省・経済産業省・農林水産省・厚生労働省(予定)の方針をとりまとめ議論する。

そこには,関西の産業界(企業関係者)も参画するので,産・官・学の連携に関しても多くのことを得る可能性がある。平成17年度は,日本のFTAとして重要と考えられる日韓FTA、日中FTAのシナリオについて,グローバルな国際関係の中での具体的な戦略的意義という視点から理論的に評価した。日本とアセアン諸国とのFTA、さらには東アジアFTAといった日本の他のFTAとの関係も明らかにしながら,日本のFTA戦略についてまとめた。中国に関しては、客員教授として招待された機会を利用して(Lanzhou University (China) September 1-16,2005)、中国の内陸部を視察し、日中FTAのための実態把握が経験でき、中国の統治・官僚システムについて垣間見ることができ、関連する論文をまとめている(研究成果参照)。また神戸大学においてもFTAコンファレンスを開催(7月22日、鄭仁教教授(仁荷大学校:韓国)と金奉吉教授(富山大学)を招待)して、FTA評価を行った。神戸大学の外国人客員ポストを使って、趙炳澤教授(漢陽大学校:韓国)と日韓FTAの共同研究を行い、成果は書物として出版される(研究成果参照)。その内容は次のとおりである。(1)日本の対外政策のスタンスの変化を明らかにした。(2)日韓FTAにおける日本と韓国の間の特有の問題を新しい貿易論を使って明らかにした。(3)東アジアの金融協力がアジア通貨危機の前後でどのように変化したかを明らかにした。(4)東アジアの経済統合の可能性と日本の戦略を検討した。
制限微小空間における有機分子の分散制御：クラスターからナノ結晶まで

制限微小空間である高分子微粒子に内包する有機分子の相分離過程と析出・結晶化速度を精緻に最適化することで、分子クラスター有機ナノ結晶までの分散状態を制御し、特に、有機分子クラスターの物性ー構造相関の解明を研究目的とした。ペリレンーポリスチレン系を対象に「重合場相分離・ナノ結晶化法」の基本的な作製プロセスの確立を図った。ペリレンの分散状態について、定常励起光照射下での蛍光スペクトルおよび近接場走査型分光顕微鏡を用いて解析するとともに、高分子微粒子のナノ細孔構造を陽電子消滅法で評価した。その結果、分子分散とナノ結晶の中間状態と示唆されるペリレンの分散状態の存在が初めて示唆された。「制限微小空間である高分子微粒子に内包する有機分子の相分離過程、析出・結晶化速度を精緻に最適化することで、分子クラスター有機ナノ結晶までの分散状態を制御し、特に、有機分子クラスターの物性ー構造相関を解明する。」という研究目的に即して、本年度は「重合場相分離・ナノ結晶化法」の基本的な作製プロセスの確立を図った。対象としたのは、ペリレンーポリスチレン(PS)系である。1.ペリレンースチレン混合溶液を用いたソープフリー乳化重合(重合開始剤:KPS)を行った。一方、再沈法で予め作製したペリレンナノ結晶水分散液にスチレンを加えて、シード重合(重合開始剤:KPS)を行った。重合条件(温度および時間など)と得られたPSナノ粒子のサイズと形状、蛍光スペクトルの相関関係を明らかにした。2.いずれの重合法においてもSEM観察の結果、PSナノ粒子のみ存在し、矩形状のペリレンナノ結晶は存在しなかった。このことは、ペリレンはPSナノ粒子中に何らかの分散状態で存在すると推定される。3.重合条件を最適化した結果、ペリレン含有PSナノ粒子は、溶液状態のペリレン分子からの発光スペクトルとペリレンナノ結晶からの自己束縛励起子準位からの発光スペクトルの中間の波長帯域に微細構造の無い発光スペクトルを与えた。さらに、その蛍光寿命は、ペリレンナノ結晶の蛍光寿命約16 nsより大幅に減少し、約8 nsであった。これらの実験結果から、PSナノ粒子中のペリレンの分散状態は、分子状態ともナノ結晶とも異なる「中間分散状態」であることが示唆された。通常のペリレンバルク結晶あるいはナノ結晶はα型であるが、β型が微細構造のない蛍光スペクトルを与えることが知られている。今後は、PSナノ粒子中にあるペリレンの分散構造を解析する予定である。ソープフリー乳化重合およびシード重合法を駆使して、その重合条件を最適した結果、ペリレン分子ともペリレンナノ結晶とも異なるペリレンの「中間分散状態」をPSナノ粒子中に実現できた。ソープフリー乳化重合では、スチレンの重合に伴うペリレンに対する溶解度の低下による相分離・析出過程が重合プロセスと協奏(競争)的に進行したためと推定される。一方、シード重合では、添加されたスチレンによるペリレンナノ結晶の膨潤・溶解過程がやはり重合プロセスと協奏(競争)的に進行したためと示唆された。蛍光分光なども含めた実験結果から、「重合場相分離・ナノ結晶化法」を基本的に確立できた。これは再沈法に代わる新たな有機ナノ結晶の作製法であり、特に「最小サイズの有機ナノ結晶」の創出に今後繋がる成果である。この「重合場相分離・ナノ結晶化法」の汎用性を検討するために、当初は次年度の研究計画であったポリメチルメタクリレート(PMMA)ナノ粒子中でのペリレンの分散制御についても前倒しで着手した。さらに、PSナノ粒子のマトリクス構造とペリレンの分散状態の相関を検討するために、陽電子消滅法による解析を行った。その結果、いずれの重合法でもそのナノ細孔サイズは約0.3nmであった。これはペリレンを含まない通常のPSナノ粒子の値とほぼ同じであった。このことから、ペリレンの中間分散状態とPSナノ粒子マトリクスのナノ細孔構造とは特に相関がないことが明らかとなった。以上、本年度の達成目標と得られた研究成果から、「当初の計画以上に進展している。」と判断される。制限微小空間である高分子微粒子に内包する有機分子の相分離過程、析出・結晶化速度を精緻に最適化することで、分子クラスター有機ナノ結晶までの分散状態を制御し、特に、有機分子クラスターの物性ー構造相関の解明を研究目的とした。昨年度はペリレンーポリスチレン(PS)系を対象に「重合場相分離・ナノ結晶化法」の基本的な作製プロセスの確立を図った。引き続き、最終年度では、ペリレンの分散状態について、近接場走査型分光顕微鏡(NSOM)を用いて解析するとともに、高分子マトリクスのナノ細孔構造を陽電子消滅法で評価した。ペリレン含有PSおよびポリメチルメタクリレート(PMMA)薄膜系との比較も踏まえて議論を進めた。1.ペリレン含有PSナノ粒子は、ペリレン分子からの発光スペクトルとペリレンナノ結晶からの自己束縛励起子準位からの発光スペクトルとの中間の波長帯域に微細構造の無い発光スペクトルを与えた。その蛍光寿命は、ペリレンナノ結晶の蛍光寿命約16 nsより大幅に減少し、約8 nsであった。2.NSOMにより、単一のペリレン含有PSナノ粒子からの発光スペクトルを測定した。その結果、540 600 nmの帯域で幅広い発光ピークを与えた。高分子マトリクスをPMMAに変えると、この発光ピークはより顕著になった。

つまり、高分子種とペリレンとの親和性の違いが分散状態に大きく影響することが明らかとなった。3.PSおよびPMMAマトリクスのナノ細孔サイズを陽電子消滅法から評価した結果、いずれの場合も約0.3 nm程度で、ペリレンの分散状態との相関はないことが明らかとなった。4.最終的に、高分子マトリクス中におけるペリレンの相分離・析出過程を精緻に制御して得られる分子状態ともナノ結晶とも異なる「中間分散状態」は、α型あるいはY型に相当するペリレン分子の分散構造であると結論付けた。制限微小空間である高分子微粒子に内包する有機分子の相分離過程と析出・結晶化速度を精緻に最適化することで、分子クラスター有機ナノ結晶までの分散状態を制御し、特に、有機分子クラスターの物性ー構造相関の解明を研究目的とした。ペリレンーポリスチレン系を対象に「重合場相分離・ナノ結晶化法」の基本的な作製プロセスの確立を図った。ペリレンの分散状態について、定常励起光照射下での蛍光スペクトルおよび近接場走査型分光顕微鏡を用いて解析するとともに、高分子微粒子のナノ細孔構造を陽電子消滅法で評価した。その結果、分子分散とナノ結晶の中間状態と示唆されるペリレンの分散状態の存在が初めて示唆された。PSナノ粒子中に「中間分散状態」で存在するペリレン分子クラスターのサイズや分散構造の解析を行う。そのために、粉末法X線回折や偏光保持型光ファイバー搭載NSOM(NIMS現有)の計測を行う。さらに、屈折率整合条件下での光消失スペクトルの測定を試みる。これらの進捗状況を判断しながら、SAXS(SPring-8)のギニエ領域の評価やD化ペリレンを用いたSANS計測を検討し、分散ペリレンクラスターの慣性半径の評価を試みる。一方、マトリクスとしてのPMMAナノ粒子を検討するとともに、分散物質系をペリレン誘導体(PDI)やジアセチレン(DA)に拡張する。特に固相重合後に得られると期待される「最小サイズPDAナノ結晶」が分散したPSナノ粒子から構成される低散乱損失の自己集積薄膜を作製し、光カー効果や正反射角度依存回折光強度の測定から、「ファブリペロー型光スイッチング素子」としての動作確認や誘電体多層膜としての機能評価を行い、「電子ー光結合デバイス用素子材料」としての提案を行う。最終年度、以上の研究計画を推進することで、当初の研究目的・目標の達成を図る。高分子材料化学基本的な研究計画の変更は伴っていない。すなわち、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。この未使用額は平成28年度請求額と合わせ、NIMSとの共同研究が重要となる次年度の研究遂行に重点的に執行する予定である。
古降雨と社会変遷を考慮した千年スケールの土砂災害リスク評価の高精度化

平成30年度の研究実施計画として、(1)集落分布と土砂・水害発生箇所の位置関係の検討、(2)佐波川、太田川流域の地形発達、流路変遷、土砂・水害発生履歴の解明を掲げていた。(1)に関しては、前年度に引き続いて、地理情報システム(GIS)を用いて、佐波川流域沿いに分布する遺跡の面積・勾配、現流路や土石流発生渓流谷出口から遺跡境界までの距離を算出した。また、浸水想定区域や旧流路などをGIS上に展開し、遺跡との位置関係について検討した。その主な結果として、佐波川流域に分布する遺跡の半数が谷の出口や河川近辺に位置することから、当時の人々は土砂災害・浸水害の影響よりも集落等の形成のしやすさや利水を優先していたと推察されたことなどが明らかになった。(2)に関しては、前年度までに、佐波川沿いの衛星リモートセンシング、空中写真による崩壊地形抽出、土石流数値シミュレーションは実施済みである。この他に、防府市小鯖で採取したヒノキ(1955年から141年輪)の酸素同位体比測定を実施した結果、δ18Oが低い湿潤で降水量が多かった時期は18301845年頃、18651885年頃、1930年以降にあることなどが分かった。当該年度、佐波川周辺の災害履歴や土地利用状況の変遷を明らかにできたことは、自然外力が人間の防御力を超える状況がどこでも起こりうることを考えれば、防災上意義があることと考える。また、佐波川流域において、先人が長期間にわたって河川に近い箇所や谷の出口といった被災リスクが高い場所に住もうとしていたのは、住居の立地条件において生活の利便性を優先していたといえ、現在の人々が抱く「安全に対する慣習的誤解・過信」に通じる重要な知見が得られたと考える。当初掲げた研究期間内での本研究の達成目標は次の2点である。・古降雨、社会・経済状況の変化を盛り込んだ土砂災害発生年表の作成・過去の集落分布と土砂・水災害の発生エリアをプロットしたマップの作成2009年7月21日に土砂災害が起きた佐波川流域については、どちらの項目ともほぼ完成レベルである。一方、2014年8月20日に土砂災害が起きた太田川流域については、2018年7月の西日本豪雨の被災状況もふまえて、土砂・水害発生履歴の追加調査が必要となった。なお、太田川流域で2014年災害の中心となった安佐北区・安佐南区の遺跡分布と土石流発生箇所の位置関係の解析、衛星リモートセンシング等による崩壊地形検出、土石流数値シミュレーションは既に着手している。太田川流域の調査研究を重点的に実施し、「土砂災害発生年表」「遺跡分布と災害発生エリアを記したマップ」の完成を目指す。また、当初の研究実施計画に掲げた「森林の荒廃に伴う平野発達プロセスの解明」を進める。特に、防府地域の経済活動として新田・塩田と森林資源の開発に着目し、これらと山地荒廃との因果関係を検討する。また、山地荒廃に伴う防府平野の発達を検討するために、これまでの調査結果をもとに平野形成に供給された土砂生産量の算定方法を検討する。本研究は「土石流発生年代」「災害アーカイブ」等のレイヤーを重ね合わせて作成した『土砂災害発生年表』に「古降雨」ならびに「社会変遷」のレイヤーを新たに付け足すことによって、歴史上の未知の災害イベントを発見し、長期的な土砂災害リスク評価の精度向上をはかることを目的としている。また、「崩壊の痕跡」「土石流の流下経路」「洪水の範囲」「集落・古墳の遺跡」等の場所を記載した『災害発生リスクマップ』を作成し、歴史的なタイムスパンで“各時代の人々が安全・安心な場所をどこに求めていたのか"を解き明かすことも目的としている。平成29年度の研究実績として、古気候に関するものとしては、過去2600年間の中部日本の年輪酸素同位体比の変動に関して調査した結果、酸素同位体比の時間的変動に地域差は小さいことが明らかになった。このため、今年度は、先行研究成果および各種資料をもとに復元されている古気候の概要をとりまとめた。また、山口市小鯖で採取したヒノキ年輪の酸素同位体比測定の検討は平成30年度以降に実施することとした。社会変遷に関するものとしては、平成21年7月に土石流災害が発生した防府地域を対象に作成した『土砂災害発生年表』に人口変動、社会イベント等の項目を追加して拡充した。この他に、平成21年7月防府災害、平成26年8月広島災害の被災エリアで土石流履歴調査を継続的に実施し、データを積み上げた。また、防府市佐波川下流域の遺跡分布と平成21年7月発生の土石流流下経路の位置関係図の作成、佐波川左岸の真尾地区の土石流氾濫解析、衛星リモートセンシングによる佐波川左岸の石原地区の斜面崩壊域の抽出を行い、一定の結果を得た。次年度以降も引き続いて、上記の研究を当初の方針で進めていく。平成29年度の研究実施計画では次の実施項目を掲げた。(1)樹木年輪の酸素同位体比測定や古文書調査による過去1000年間の古気候の推定、(2)佐波川、太田川流域における土砂・水害発生履歴の解明。(1)に関しては、文献調査により資料ベースで山口県および九州各県の1600年1900年の300年間の水害の年発生件数の推移を明らかにし、山口・九州地方の近世の古気候の大要を把握した。

年輪酸素同位体比測定は検討の結果、平成30年度以降にまわした。その代わり、土石流数値シミュレーション、リモートセンシング解析、遺跡分布と土砂災害発生箇所との位置関係の検討などを前倒しして実施した。(2)に関しては、平成21年7月に土石流災害が発生した防府市および平成26年8月に土石流災害が発生した広島市安佐南区および安佐北区において土石流発生履歴の調査を進めた。防府市に対しては、土砂災害履歴の全容がほぼ明らかになった。広島市に対しては、相当数の年代データの追加がなされた。以上のことから、平成29年度の実施項目はいずれも着手し、その結果を取得したことから、本研究課題は概ね順調に進展していると判断した。平成30年度の研究実施計画として、(1)集落分布と土砂・水害発生箇所の位置関係の検討、(2)佐波川、太田川流域の地形発達、流路変遷、土砂・水害発生履歴の解明を掲げていた。(1)に関しては、前年度に引き続いて、地理情報システム(GIS)を用いて、佐波川流域沿いに分布する遺跡の面積・勾配、現流路や土石流発生渓流谷出口から遺跡境界までの距離を算出した。また、浸水想定区域や旧流路などをGIS上に展開し、遺跡との位置関係について検討した。その主な結果として、佐波川流域に分布する遺跡の半数が谷の出口や河川近辺に位置することから、当時の人々は土砂災害・浸水害の影響よりも集落等の形成のしやすさや利水を優先していたと推察されたことなどが明らかになった。(2)に関しては、前年度までに、佐波川沿いの衛星リモートセンシング、空中写真による崩壊地形抽出、土石流数値シミュレーションは実施済みである。この他に、防府市小鯖で採取したヒノキ(1955年から141年輪)の酸素同位体比測定を実施した結果、δ18Oが低い湿潤で降水量が多かった時期は18301845年頃、18651885年頃、1930年以降にあることなどが分かった。当該年度、佐波川周辺の災害履歴や土地利用状況の変遷を明らかにできたことは、自然外力が人間の防御力を超える状況がどこでも起こりうることを考えれば、防災上意義があることと考える。また、佐波川流域において、先人が長期間にわたって河川に近い箇所や谷の出口といった被災リスクが高い場所に住もうとしていたのは、住居の立地条件において生活の利便性を優先していたといえ、現在の人々が抱く「安全に対する慣習的誤解・過信」に通じる重要な知見が得られたと考える。当初掲げた研究期間内での本研究の達成目標は次の2点である。・古降雨、社会・経済状況の変化を盛り込んだ土砂災害発生年表の作成・過去の集落分布と土砂・水災害の発生エリアをプロットしたマップの作成2009年7月21日に土砂災害が起きた佐波川流域については、どちらの項目ともほぼ完成レベルである。一方、2014年8月20日に土砂災害が起きた太田川流域については、2018年7月の西日本豪雨の被災状況もふまえて、土砂・水害発生履歴の追加調査が必要となった。なお、太田川流域で2014年災害の中心となった安佐北区・安佐南区の遺跡分布と土石流発生箇所の位置関係の解析、衛星リモートセンシング等による崩壊地形検出、土石流数値シミュレーションは既に着手している。今後の研究の推進方策として、以下の3点について重点的に実施する予定である。(1)年輪の酸素同位体比の測定:防府市小鯖で採取した樹齢120年前後のヒノキ年輪に含まれるセルロースの酸素同位体比を測定・解析する。得られた測定値に対してトレンド分析を実施し、同一期間における気象観測データとの相関性を検討する。また、より高齢の樹木サンプルの入手に努める。
イネ種子の鉄栄養を高めることを目的とした植物の鉄吸収、輸送ネットワークの解明

本研究の目的は、イネの鉄栄養に関わる因子を特定し、それらが実際に鉄の吸収と輸送にどのように関わっているかを解明することである。想定している因子としては、鉄とキレートする能力があるニコチアナミンとデオキシムギネ酸、鉄-ニコチアナミンや鉄-デオキシムギネ酸のトランスポーターであるYSLトランスポーター、また、これらすべての働く量を鉄栄養に応じて遺伝子発現レベルで調節しているシスエレメントモチーフがある。昨年までに、ニコチアナミンとデオキシムギネ酸の合成量を高めたイネは種子に多く鉄を運ぶことを報告した。また、鉄栄養に関連するシスエレメントを30個ほど予測し、鉄欠乏誘導性遺伝子の上流に特異的に決まった距離を置いて共局在していることを報告した。本年度は、植物体の鉄濃度が低下するイネ変異体のメタボローム解析から、導管を介した鉄の輸送に、PEZ1トランスポーターによりプロトカテク酸が導管へ排出されることが重要なことが分かった。このプロトカテク酸はこれまで鉄の輸送に関わることが報告されておらず、全く新しい鉄栄養に関わる因子の発見ができた。PEZ1と相同なトランスポーターであるPEZ2についても機能を同定した。PEZ2はプロトカテク酸を根圏へ放出し、根圏の鉄の可溶化に機能していることも明らかにした。OsYSL16トランスポーターは三価鉄-デオキシムギネ酸錯体を輸送し導管の周辺に発現がみられた。OsYSL16欠損イネは三価鉄を唯一の鉄栄養源とした場合に生育の遅延がみられ、OsYSL16は三価鉄導管を介した体内移行に関わっていることが明らかとなった。当初の計画にあった、「予測シスエレメントが植物体内で実際に働いていることの証明」はできなかったが、かわりに鉄の輸送に重要な因子プロトカテク酸とPEZ1を同定することができた。OsYSLトランスポーターファミリーの、新たなメンバーの機能の同定は予定どおりに進展した。コンピューターによる予測シスエレメントの機能を、植物を使った実験で証明する予定だったが、これについては現在実験中である。最近、「鉄栄養に関わると予測されたシスエレメント」30個ほどが、「遺伝子の上流にあるかないか」の組み合わせから、鉄欠乏条件下の遺伝子発現、誘導されるものと誘導されないものを70-80%の精度で再現できることが分かった。このことからも予測シスエレメントと遺伝子発現の調節が深く関わっていることがわかる。できるだけ早く予測シスエレメントを実験により機能を証明し、植物の鉄栄養の調節機構をゲノムレベルで明らかにする予定である。想定している因子としては、鉄とキレートする能力があるニコチアナミンとデオキシムギネ酸、鉄-ニコチアナミンや鉄-デオキシムギネ酸のトランスポーターであるYSLトランスポーター、また、これらすべての働く量を鉄栄養に応じて遺伝子発現レベルで調節しているシスモチーフがある。このうち、ニコチアナミンとデオキシムギネ酸の量と鉄栄養の関係に関しては、POSTECのGynheung Anらと共にProceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 106:22014-22019(2009)などで報告した。ニコチアナミン合成酵素であるOsNASを過剰発現させると、イネ種子中におけるニコチアナミン、デオキシムギネ酸の濃度がそれぞれ9.6倍、4倍に増加し、鉄の濃度も2.9倍に増加した。さらにこのイネ種子を貧血のマウスに与えることにより、このイネ種子が貧血を回復する効果が高いことがわかった。このことにより、イネの種子中のニコチアナミンとデオキシムギネ酸を増加させることで鉄栄養を高めることができることが証明された。この成果は新聞など複数のメディアにより報道された。また、イネの新規のYSLトランスポーターのうちの1つが鉄栄養と関わることが発見され、現在その成果について発表準備中である。さらに、マイクロアレイにおける遺伝子発現プロファイルと、遺伝子の周りの配列からシスモチーフを予測するメソッドを開発できた。現在は、予測結果を証明する実験を行なっている。