hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エネルギー代謝制御を担う核内情報処理機構の解明と生活習慣病治療への応用

個体のエネルギー代謝制御はゲノムの塩基配列を参照しながら高精度に行われている。以前から我々は、生体が絶食や摂食に対してどのように応答するのか?という視点から、糖代謝や脂質代謝を統合的に理解しようと努めてきた。本研究では、この数年に渡り独自に開発を進めてきたin vivo Ad-luc解析法とTFEL scan法により、多様なエネルギー代謝制御シグナルの核内への情報伝達を時間的・空間的に分解し、エネルギー代謝制御を担う未知の核内情報処理機構の探索を行った結果、将来的には生活習慣病・肥満関連疾患の治療戦略開発に繋げることのできるようなエネルギー代謝制御の核内情報処理機構の一端が明らかとなった。この数年に渡り独自に開発を進めてきたin vivo Ad-luc解析法とTFEL scan法により、多様なエネルギー代謝制御シグナルの核内への情報伝達を時間的・空間的に分解し、エネルギー代謝制御を担う未知の核内情報処理機構の探索を行う。特にSREBP-1の上流の制御因子として我々が最近同定した、糖代謝と脂質代謝を繋ぐ重要な転写因子KLF15の上流経路については重点的な解析を進める。最終的には複雑で精緻なエネルギー代謝制御機構の全体像を明らかにすることを目指し、エネルギー貯蔵過剰から生じる生活習慣病・肥満関連疾患の治療戦略開発に繋げる。例えばインスリンシグナル伝達の重要な分子であるIRS-2の発現制御に際し、絶食応答性の転写因子FoxOファミリーと摂食応答性の転写因子SREBP-1が拮抗的に作用すること(Ide, Shimano, Yahagi, et al. Nature Cell Biol. 2004)などを報告してきた。また、ごく最近、肝臓に「グリコーゲンシグナル」という新たな代謝物シグナルが存在し、神経系を介して絶食時の脂肪分解の調節に重要な役割を果たしていることを解明した(Izumida, Yahagi, et al. Nature Commun. 2013)。本研究では、この数年に渡り独自に開発を進めてきたin vivo Ad-luc解析法とTFEL scan法により、多様なエネルギー代謝制御シグナルの核内への情報伝達を時間的・空間的に分解し、エネルギー代謝制御を担う未知の核内情報処理機構の探索を行った。特にSREBP-1の上流の制御因子として我々が最近同定した、糖代謝と脂質代謝を繋ぐ重要な転写因子KLF15 (Takeuchi, Yahagi, et al. Cell Rep. 2016)の上流経路については重点的な解析を進めた。in vivo Ad-luc解析法による機能性cis因子の探索とTFEL scan法による転写複合体解明を進めた結果、将来的には生活習慣病・肥満関連疾患の治療戦略開発に繋げることのできるようなエネルギー代謝制御の核内情報処理機構の一端が明らかとなった。29年度が最終年度であるため、記入しない。代謝学、栄養学、分子生物学29年度が最終年度であるため、記入しない。
出生コホート研究による屋内塵埃中食物抗原の曝露と食物アレルギー発症機構の解明

本研究は、屋内塵埃中の食物抗原は濃度依存性に、離乳食開始前の乳児における食物抗原感作成立に影響を与えるか検証することを主要な目的とし、現在当科で行われている出生コホート研究(「アレルギー疾患におけるハイリスク乳児の追跡およびアウトカム評価」)の参加者を対象とした、出生コホート内観察研究である。この出生コホート研究では妊娠中期にリクルートを行い、アンケート調査、医師診察によるアトピー性皮膚炎診断に加え、生後6か月時に血液検査によるアレルゲン特異的IgE測定を実施する。本研究では、コホート登録者を対象とし、生後6か月時点における屋内塵埃サンプルを採取のうえ、塵埃中の食物抗原量を曝露要因とした、参加者の感作状況および食物アレルギー発症の有無について関連性を検証する。初年度である2018年度においては、本研究を実施するにあたりパイロット研究による環境抗原の測定を実施し測定系を確立すること、また出生コホート研究参加者を対象者とするために新たなロジスティクスを構築すること、その上で倫理審査委員会へ申請することを実施目標とした。下に記すように全ての研究項目においておおむね順調に実施されている。以下の様に2018年度に予定した研究項目について、おおむね順調に進展している。パイロット研究による環境抗原の測定:環境塵埃中アレルゲン測定系確立のため、乳幼児のいる4家庭における塵埃サンプルとして50検体の解析によるパイロット研究を行った。当初はダストサンプル1つにつき複数の抗原濃度を測定する予定であったが、卵エライザキットでは希釈後にSDSで抽出するため抽出後の検体ではDer f 1が検出されず、希釈倍率の変更や高感度測定を行いSDSの影響を抑える方法で測定など、試行錯誤するも感度以下の結果となり結論としてダストサンプルは抗原毎に採取する方法を選択した。ロジスティクス構築:パイロット研究の結果から、乳児のベッドや乳児がまとう衣類の中で下腿に付着する食物アレルゲンが測定部位として妥当と判断し、採取法パンフレットを作成した。出生コホート研究における環境塵埃サンプル採取キットの配布月齢、採取月齢ならびに回収時期などロジスティクスを確定し、成育医療研究センター倫理審査委員会に提出し、現在承認待ちの状態である。参加者数:研究期間中の目標参加者数を累計100名としているところ、2018年度中に出生コホート研究の登録者が40名となっており、おおむね順調にリクルートが進んでいる。2019年度の研究推進方策としては、引き続き参加者登録数を増やし、得られたサンプルの測定を実施する予定である。現在登録されている乳児(妊婦)が生後6か月となる時点においてサンプル回収が開始される。まとまったサンプル数が得られた時点で順次測定を行う。測定は2018年度に得られた知見を元に実施する。2019年度末に、中間解析を行う。解析では、当センターの生物統計かと協議し因果推論を行う。交絡因子として乳児湿疹、経口摂取既往の有無などを調整に用いることを検討する。中間解析で条件付検出力を計算し追加症例数の再設定を行う場合があり、追加が必要とされた場合は2020年度(最終年度)において、当センターでの一般出生時および初診アレルギー疾患のある6か月以内の乳児を対象として対象者を広げることを検討する。参加者数:研究期間中の目標

参加者数を累計100名としているところ、2018年度中に出生コホート研究の登録者が40名となっており、おおむね順調にリクルートが進んでいる。2019年度の研究推進方策としては、引き続き参加者登録数を増やし、得られたサンプルの測定を実施する予定である。現在登録されている乳児(妊婦)が生後6か月となる時点においてサンプル回収が開始される。まとまったサンプル数が得られた時点で順次測定を行う。測定は2018年度に得られた知見を元に実施する。2019年度末に、中間解析を行う。解析では、当センターの生物統計かと協議し因果推論を行う。交絡因子として乳児湿疹、経口摂取既往の有無などを調整に用いることを検討する。中間解析で条件付検出力を計算し追加症例数の再設定を行う場合があり、追加が必要とされた場合は2020年度(最終年度)において、当センターでの一般出生時および初診アレルギー疾患のある6か月以内の乳児を対象として対象者を広げることを検討する。次年度におけるサンプル測定費用に充てられる。
大規模広域資料に基づく方言の発生・伝播・定着過程解明の理論構築および研究技法開発

2017年度の実施内容は大きく分けて,『瀬戸内海言語図巻』のデータ整備(GIS化)と追跡調査のデータの少ない地域における面接調査の2点である.1)『瀬戸内海言語図巻』のGIS化については,研究発表を行う項目から随時GIS化を行っている.ただし,言語地図1枚をGIS化するのに相当な時間を有するため,少しずつしか進展していないのが現状である.2)2011年から4年間,瀬戸内海域の市町村教育委員会,公民館,漁業協同組合等の協力を得,通信調査法によって送付した調査票を瀬戸内海各地の1930地点の高齢者の方々からすでに返送して頂き,1389地点のデータはGIS用に整備済みである.本年は,まだ点検できていない541地点のデータを整備し,データの少ない地域においては,実際に現地へ赴き,対面による面接調査を行った.訪れた箇所は,山口県周防大島,和歌山県雑賀崎,兵庫県洲本市,香川県高松市で,音声・文法・語彙・表現について調査ができた.言語地図のGIS化が,遅れている.理由としては,1GIS化開始が10月以降となったこと,2調査後のデータ入力等の作業に時間を有したことなどがある.翌年度では,十分に時間をとり,GIS化か進められると考えている.また,引き続きデータの少ない地域には,現地に赴き面接調査を行っていく.調査を開始した地域では,継続してデータを取得するとともに,電子データ化を進めていく.分析にあたっては,分布データを正確に扱うことのできるGISを活用し,利用のための情報交換を活性化させる.2017年度の実施内容は大きく分けて,『瀬戸内海言語図巻』のデータ整備(GIS化)と追跡調査のデータの少ない地域における面接調査の2点である.1)『瀬戸内海言語図巻』のGIS化については,研究発表を行う項目から随時GIS化を行っている.ただし,言語地図1枚をGIS化するのに相当な時間を有するため,少しずつしか進展していないのが現状である.2)2011年から4年間,瀬戸内海域の市町村教育委員会,公民館,漁業協同組合等の協力を得,通信調査法によって送付した調査票を瀬戸内海各地の1930地点の高齢者の方々からすでに返送して頂き,1389地点のデータはGIS用に整備済みである.本年は,まだ点検できていない541地点のデータを整備し,データの少ない地域においては,実際に現地へ赴き,対面による面接調査を行った.訪れた箇所は,山口県周防大島,和歌山県雑賀崎,兵庫県洲本市,香川県高松市で,音声・文法・語彙・表現について調査ができた.言語地図のGIS化が,遅れている.理由としては,1GIS化開始が10月以降となったこと,2調査後のデータ入力等の作業に時間を有したことなどがある.翌年度では,十分に時間をとり,GIS化か進められると考えている.また,引き続きデータの少ない地域には,現地に赴き面接調査を行っていく.調査を開始した地域では,継続してデータを取得するとともに,電子データ化を進めていく.分析にあたっては,分布データを正確に扱うことのできるGISを活用し,利用のための情報交換を活性化させる.峪口有香子,瀬戸内海東部域の言語変容-淡路島および小豆島方言を中心に-,基盤研究(B)「『瀬戸内海言語図巻』の追跡調査による音声言語地図の作成と言語変容の研究」の中間発表会,2018年
タンパク質発現を促進させるLEAペプチドの機能発現に至る原理の究明

LEAタンパク質は乾燥ストレスを受けたときに発現し、細胞内のタンパク質凝集を抑制する機能を有する。このLEAタンパク質の配列をベースにLEAペプチドを設計し、それを大腸菌内で目的タンパク質と共発現させると目的タンパク質の発現量が倍増することを発見し報告してきた。これまでの研究結果から、LEAペプチドの機能について1未成熟ポリペプチドの凝集を抑制し、フォールディングを促進する2発現したタンパク質を分解などから保護する二つの仮説をたて、それらを実証する研究を推進する。この解明により、タンパク質発現量を調節・制御する新しい方法論を確立することを目指す。
振動分光法によるレ-ザ-・デポジション素過程の解明

半導体表面上への金属膜成長の初期過程の解明を目的として、以下の研究を行なった.1.偏光全反射蛍光EXAFSー予備実験およびその場測定装置の開発.Si表面上へのCu(DPM)_2のCVD成長を行ない、高エネルギ-物理学研究所放射光実験施設において、偏光全反射蛍光EXAFSの測定をおこなった.充分なS/B比のスペクトルが得られ、偏光依存性による表面構造の解析が可能であることがわかった.この結果を受けて、界面形成過程のその場追跡が可能な偏光全反射蛍光EXAFS装置の開発を行なった.これは、CVD成長時の気相成分の質量分析と、成長表面の偏光全反射蛍光EXAFS測定が可能な装置である.2.表面反応追跡用超高真空走査トンネル顕微鏡(STM)装置の開発.表面光化学反応容器を直結した超高真空STM装置を開発した.これは、比較的高圧条件で成長中の表面を直ちに超高真空槽に移送してSTM観察を可能とするものである.成長中に紫外光を照射し、その効果を検討することも重要な目的の一つである.このSTM本体は、大気中で金蒸着膜等を試料として原子レベル分解能が得られることを確認している.今後は、光励起による金属ー半導体界面形成の典型例として、Si(001)ー(2×1)表面上へのGa(CH_3)_3の光励起堆積過程についての検討を進める予定である.半導体表面上への金属膜成長の初期過程の解明を目的として、以下の研究を行なった.1.偏光全反射蛍光EXAFSー予備実験およびその場測定装置の開発.Si表面上へのCu(DPM)_2のCVD成長を行ない、高エネルギ-物理学研究所放射光実験施設において、偏光全反射蛍光EXAFSの測定をおこなった.充分なS/B比のスペクトルが得られ、偏光依存性による表面構造の解析が可能であることがわかった.この結果を受けて、界面形成過程のその場追跡が可能な偏光全反射蛍光EXAFS装置の開発を行なった.これは、CVD成長時の気相成分の質量分析と、成長表面の偏光全反射蛍光EXAFS測定が可能な装置である.2.表面反応追跡用超高真空走査トンネル顕微鏡(STM)装置の開発.表面光化学反応容器を直結した超高真空STM装置を開発した.これは、比較的高圧条件で成長中の表面を直ちに超高真空槽に移送してSTM観察を可能とするものである.成長中に紫外光を照射し、その効果を検討することも重要な目的の一つである.このSTM本体は、大気中で金蒸着膜等を試料として原子レベル分解能が得られることを確認している.今後は、光励起による金属ー半導体界面形成の典型例として、Si(001)ー(2×1)表面上へのGa(CH_3)_3の光励起堆積過程についての検討を進める予定である.
クロロフィルbからクロロフィルaへの転換とクロロフィルと蛋白質との会合

本研究の目的はクロロフィルbからクロロフィルaへの転換というクロロフィルの新しい代謝経路の存在を示すとともに、この代謝系によるクロロフィルと蛋白質とのアセンブリー(クロロフィル蛋白質複合体の形成)の機構を明らかにし、その生理的な役割を検討することである。クロロフィルと蛋白質との会合単離葉緑体においてクロロフィルbからクロロフィルaへの転換とクロロフィルと蛋白質の会合を調べるため14C-クロロフィライドと葉緑体をインキュベートした後、各クロロフィル蛋白質複合体を分離し取り込まれた14C-クロロフィル類を分析した。クロロフィルaはP700クロロフィルa-蛋白質複合体に、クロロフィルbは集光性クロロフィルa/b-蛋白質複合体に多く取り込まれ、in vivoでの会合を反映していた。しかし、クロロフィルbからクロロフィルaへの中間体である7-ハイドロキシメチルクロロフィルはどの蛋白質にも取り込まれなかった。またクロロフィルbから合成されたクロロフィルaもアポ蛋白質と会合した。これらの結果は集光性クロロフィルa/b蛋白質複合体のクロロフィルbがチラコイド膜でクロロフィルaに転換され反応中心複合体の形成に利用されることを示している。以上の結果より、クロロフィルbからクロロフィルaへの転換は光化学系の形成や光適応時におけるそれらの再構築に重要な役割を果たしていることが示唆された。本年度はアッセイ系の開発クロロフィルbからクロロフィルaの転換活性は、合成されたクロロフィルaを定量することによって測定した。このためクロロフィルを多量に蓄積している葉緑体の活性は、新たに合成されたクロロフィルと内在のクロロフィルが区別できないため、^<14>C-クロロフィルを用いなければ測定できなかった。しかし、この場合、バックグランドが高いため正確な活性測定は困難であった。そこで、クロロフィルbの第5環を修飾したピロクロロフィルbを基質にしたところ、ピロクロロフィルaが蓄積ししかもクロロフィルaとは高速液体クロマトグラフィーで分離できた。このように、ピロクロロフィルを用いるとクロロフィルを持った葉緑体でもクロロフィルbからクロロフィルaへの転換活性を正確に測定することができた。この方法を用いてキュウリの緑化時におけるこの活性の変化を調べたところ、緑化過程であまり変化しないことがわかった。クロロフィルと蛋白質との会合単離葉緑体においてクロロフィルと蛋白質の会合に成功した。クロロフィルaは光化学系Iに、クロロフィルbは集光性クロロフィルa/b-蛋白質複合体に多く取り込まれ、in vivoでの会合を反映していた。またクロロフィルbから合成されたクロロフィルかaもアポ蛋白質と会合した。
環境毒性学の予見とポルフィリン及びヘム代謝との関連に関する体系的研究

環境毒性物質の中、有機塩素化物が、ポルフィリン蓄積及びヘム生成の酵素障害をおこし、これらが環境暴露のよい生化学的指標になる。今回は次の新しい研究成果を得た。1.有機塩素化物の毒性並びに系を異にするマウスへの反応性の違い:マウスC57BL/6及びddYに3,4,5,3′,4′,5′-HCBを経口投与したところ、前者ではポルフィリンの著しい肝蓄積を認め、後者では認めなかった。またウロポルフィリノーゲン脱炭酸酵素(UroD)の阻害が前者で強く認め、ddYでは認めなかった。このことは同じ構造の化学物質でもその生体反応が系により異なることを意味している。2.2,3,7,8-TCDDのUroDの阻害は、3,4,5,3′,4′,5′-HCBの約10倍強くおこり、毒性の強さがポルフィリン生成の酵素障害と極めてよく平行している。3.ポルフィリン症プロトポルフィリン症は、末梢の赤血球が光照射により一重項酸素が発生することを確認し、これが光過敏症の原因物質であることを証明した。4.【^(32)P】でラベルしたDNAにポルフィリンを加え光照射し、ピペリジン処理した後、電気泳動を行い、Maxam-Gilbertを併用することにより、光照射でポルフィリンから発生する一重項酸素が一重鎖のDNAのグアニンと特異的な反応をおこし、これがポルフィリン光照射と制ガン作用を解明する糸口を開いた。5.ヘムオキシゲナーゼは酵素作用はα-オキシヘム迄で、α-オキシヘムπ-中性ラジカルを経て酸素が添加し、α-ベルドヘムを生じ、さらにこれに酸素が添加してビリベルジンを生ずる。6.ヘムオキシゲナーゼ及びPBG-deaminaseのc-DNAのクローニングの実験を行っており、かなりの成果を得ているが、まだ完結していない。
紀州在来薬用紫蘇の機能性に関する遺伝的改良と機能性強化のための 生産技術の開発

紀の川流域の地域遺伝資源である薬用紫蘇の1系統について、外観特性および機能性成分含有量に関する遺伝を調査した結果、本系統は形態的特徴および機能性成分含有量に関して固定していると考えられた。一方、この高機能性シソの機能性向上と周年生産技術の確立を目指して、単色光補光による生育調節を試みたところ、青色光補光が花成を顕著に抑制し、ペリルアルデヒド含有量が高く維持する効果をもつことが明らかとなった。矢田農園より分譲を受けた'紀州在来薬用紫蘇'と比較品種'赤しそ'を近畿大学生物理工学部のガラスハウス内に試験栽培した。紀州在来薬用紫蘇の形態的、発育生理的およびペリラアルデヒド含量に関する系統内個体間変異は、比較品種における変異に比べて大きくはなかった。このため、紀州在来薬用紫蘇の遺伝的純度は比較品種と同程度に高く、さらに選抜を行う必要はないと考えられた。また、紀州在来薬用紫蘇は比較品種よりも葉が大きく、乾燥葉重量あたりのペリラアルデヒド含量もおよそ2倍であった。このことは、紀州在来薬用紫蘇の機能性食品市場における優位性を示している。ペリラアルデヒドなどの機能性成分は、葉の裏に形成される精油胞内に蓄積される。精油胞の形成を収穫適期の指標とするため、可搬型顕微鏡を用いて、精油胞の形成を幼苗期から成熟期まで経時的に調査した。その結果、精油胞は幼苗期に既に形成され、生長にともなって増加するわけではないこと、および、成熟期の少し前に精油胞内への精油の蓄積が始まり、精油胞が大きくなることが明らかになった。したがって、精油胞の観察所見は成熟の指標となるが、精油胞密度は指標とはならないと考えられた。ただし、紀州在来薬用紫蘇では、成熟期の精油胞密度が高いほどペリラアルデヒド含量も高くなったため、精油胞密度は品質の評価指標として利用できる。なお蘇葉では、日本薬局方における精油含量の規定が削除されたため、和歌山県工業技術センターへの精油含量測定の委託は中止した。一方、自然光栽培下のシソに青色光補光(470nm)を行ったところ、補光区では花成が著しく阻害された。花成が阻害されることで二次代謝の抑制が懸念されたが、想定に反して、ペリラアルデヒド含量は補光によって顕著に増加した。特に紀州在来薬用紫蘇において増加幅が大きかったことは、青色光補光が機能性の向上に役立つ可能性を示している。'紀州在来薬用紫蘇'における、個葉の生長と腺鱗(精油胞)密度の変化との関連を調査した結果、腺鱗密度が葉面積の拡大に反比例して減少すること、すなわち、腺鱗は葉の形成初期に形成されることが明らかになった。一方、15個体について成熟葉の腺鱗密度とペリルアルデヒド(PA)含有量との関係を調査したところ、両者に有意な正の相関を認めた。このことは、少なくとも同一環境下で栽培された植物では、腺鱗密度がPA含有量の代替指標となることを示唆している。また供試した15個体のPA含有量には、個体間の変異が認められた。そこで、平成24年度には、その個体別次代系統を圃場に育成して、PA含有量に関する遺伝的改良の可能性を調査する予定である。また本研究では、高機能性シソの周年生産を実現するため、その基幹的技術となる'紀州在来薬用紫蘇'の花成制御法についても検討を進めている。シソなどの短日植物では、遠赤色光(730nm)の夜間照射によって花成促進が期待される。そこで、暗期前半の2時間、'紀州在来薬用紫蘇'に遠赤色光を照射したところ、照射強度が2.3μmol/m^2/s以上の試験区では、想定に反して、照射強度依存的に花成が抑制された。シソでは、栄養生長から生殖生長への転換期にPA含有量が高くなることが知られているので、この実験においてもPA含有量の変動を調査した。無照射区のPA含有量は、想定通りの時期にピークを迎えたが、遠赤色光照射区では、2週間以上も花成が遅れたにもかかわらずPA含有量のピークは無照射区と同じ時期であった。このことは、PAの産生を促すシステムと花成を促すシステムとの間に乖離があり、花成の制御のみでは高機能性を維持することができない可能性があることを示唆している。23年度の試験において`紀州在来薬用紫蘇'内の個体間に機能性香気成分ペリルアルデヒド(PA)含有量の差が認められた。そこで、PA含有量の高い個体5個体と低い3個体を選んで次世代を栽培してPA含有量に関する親子相関を解析ことによって高機能性に関する成分育種の可能性を検討した。2反復の試験の結果、相関係数rは0.14ないし0.29であり、いずれも有意ではなかった。したがって、23年度に観察されたPA含有量に関する個体間変異が遺伝的に支配されている可能性は低いと考えられた。

これまでの形態的変異に関する調査結果と合わせると、`紀州在来薬用紫蘇'は(適切な種子管理を行う範囲において)純系と見なし得ることが示唆された。一方、青色LEDによる補光が`紀州在来薬用紫蘇'の花成を顕著に抑制すると同時にPA含有量を有意に増加させるという結果が得られているが、このPA含有量の増加が青色光補光への直接的反応か、花成抑制を経由する二次的反応かはまだ明らかではない。そこで、生育相のさまざまな時期に短期間(5日間)の青色光補光を行ってPA含有量の変化を調査した。その結果、生殖生長相にある`紀州在来薬用紫蘇'への青色光補光がPA含有量をわずかに増加させたものの、有意水準には達しなかった。栄養生長相のシソへの補光は全く効果を示さなかった。このことから、青色光補光は花成抑制を介してPA含有量を増加させたことが明らかになった。さらに、`紀州在来薬用紫蘇'の香気成分を他のシソ品種と比較した。`紀州在来薬用紫蘇'は近縁のチリメンアカジソ2品種の数倍以上の香気成分を含有していること、および、同様に強い香気を特徴とするチリメンアオジソやカタメンジソと比べると、ペリルアルデヒドとリモネンの比率が顕著に高く、このことが本種の特異な香りを特徴付けていると考えられた。平成23年度に計画した課題についてはすべてを実施し、着実に成果が得られている。しかし、遠赤色光照射によって花成促進ができないなど想定外の結果もあって、研究全体の進捗としては順調ではない部分もある。申請時の研究計画を基準とすると、PA含有量を指標とする成分育種の面で遅れが見られるが、薬用紫蘇の需要拡大と生産拡大に向けた取り組みは、むしろ想定以上に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、まず、PA含有量を指標にした選抜育種の可能性を検討する。また、平成22年度の試験結果から青色光の照射が花成を顕著に抑制すると同時にPA含有量を増加させることが明らかになっている。このことと、本年度の遠赤色光を用いた試験の結果を踏まえて、青色光照射にともなう花成抑制とPA含有量の変動との関連を、栄養成長期と栄養生長から生殖生長への転換期とに分けて調査する。さらに、青色光がロスマリン酸など他の機能性成分含有量に及ぼす作用の解析、ならびに、薬用紫蘇に特異的に含まれる成分の同定も行う予定である。
ダイオキシンが胎児中枢神経系発達に及ぼす影響に関する実験的研究

次世代の神経・精神発達に対するダイオキシン胎内暴露の影響を検討するために、妊娠9日より19日までの11日間、雌ウイスターラットに0.1μg/kg/dayの2,3,7,8-四塩化ダイオキシン又は同等量のコーンオイルを経口ゾンデで胃内へ直接投与した。ダイオキシン暴露群4匹と対照群5匹については、妊娠19日目に帝王切開により胎児を取り出し、その体重や脳、腎臓、肝臓、胎盤などの臓器重量を測定して、胎児期の発育を比較検討したところ、暴露群の体重、脳全体、肝臓、腎臓の平均重量はコントロールに比べ有意に少なく、特に腎臓は体重あたりの割合も有意に少なかった。この時、脳については、暴露群の視床下部は全脳あたりの割合が対照群に比べ有意に大きかった。その他の妊娠ラットは自然分娩にて出産させ、出生した仔ラットに以下2種類の行動学的実験を行い、次の結果を得た。1)生後4日から14日間、四肢の協調運動発達検査として、毎目1回、傾斜板テスト(傾斜角25度の板に仔ラットの頭を下向きに置き、体軸を180度旋回して上方に上るまでに要する時間を測定)を行った。その結果、暴露群の成長による旋回時間の短縮が生後7日目より雌雄共に遅延した。2)生後31日からの14日間、シャトルアボイダンスシステムを用いた条件回避学習課題(ブザーにより電気ショックを予知して隣の部屋へ移動することによりショックを回避する)を行い学習機能への影響を検討した。その結果、雄の暴露群の回避率や回避潜時の成長による改善が遅れた。また、非施行時の活動性も雄の暴露群で低下していた。3)行動実験終了後脳を摘出し、部位別の全脳重量に対する割合を測定したところ、雄のダイオキシン暴露群の視床下部の割合が対照群に比べ大きかった。以上より、ダイオキシン胎内暴露は次世代の運動発達や学習能力、特に雄に強い影響を与える可能性が示唆された。(1)ダイオキシン暴露による胎内環境変化と胎仔の脳発育異常の検討妊娠ラットを用いて妊娠9日目以降にダイオキシンおよびコーンオイルを経口的に胃ゾンデを用いて10日負荷し、19日目に帝王切開した。新生仔の体重,肝臓,腎臓,脳および胎盤については重量を対照仔ラットと比較したところ、有意に体重が少なく,肝臓や腎臓の重量も少なかった。しかし,脳の重量は体重あたりではむしろ割合が有意に大きく,脳の発達には影響は少なく,全身の発育への影響があるものと考えられた。(2)体内暴露を受けた新生仔の発育・神経発達などの行動学的解析による検討胎内暴露を受けた生後4日目から12日間傾斜板による回旋運動を行わせ,運動能力の発達を観察したところ,ダイオキシン暴露群の発達が遅れる傾向が認められた。また,4-6週令のラット仔にシャトルアボイダンスシステムを用いて学習能力への影響を観察した。その結果,電気刺激の回避率は胎生期ダイオキシン暴露群で低く,活動率も低かった。これらのことから胎生期の暴露は生育後の高次脳機能に影響を及ぼす可能性が示唆された。(3)体内暴露を受けた新生仔の脳重量の剖位別変化胎内暴露を受けた仔ラットを飼育し,7週令に達した時点で脳および各臓器重量を摘出し、形態的異常や部位別脳重量を暴露の有無で比較したところ,脳,特に大脳皮質,海馬,へん桃体の重量の割合が胎生期ダイオキシン暴露群で有意に少なく,大脳の発達へのダイオキシンの影響が考えられた。

しかし,特に形態的な変化は認められなかった。8週齢の雌ウイスターラットの性周期をスメア内細胞の観察により把握し,10週齢の繁殖前期に交配した。妊娠ラットは2群に分け2,3,7,8ーTCDD,0.1μg/kg/dayあるいは同量のコーンオイルを妊娠9日より19日までの11日間,経口ゾンデにて胃内へ直接投与した。自然分娩にて出生した仔ラットは生後4日から14日の12日間に毎日1回,傾斜板テストを行った。このテストは傾斜板(傾斜角25度)に仔ラットの頭を下向きに置き,体軸を180度旋回して上方に上る姿勢を示すまでに要する時間(秒)を測定するもので,60秒を上限とした。また,生後31日から44日の14日間,毎日1回,学習機能検査法の一つであるシャトルアボイダンスシステムを用いた条件回避学習課題を行った。これはランプおよびブザーにより電気ショックを予知し,隣の部屋へ移動することにより危険を回避することを学習させるシステムであり,10回試行した時の回避率を学習能力の指標とした。その結果,傾斜板旋回時間は成長により短縮していくが,ダイオキシン暴露群の旋回所要時間は対照群に比べ,雄では生後8日目と10日目で,雌では9日目で有意に長く,協調運動の発達が遅れる可能性が示唆された。シャトルアボイダンスによる回避率も成長と共に高くなるが,ダイオキシン暴露群の回避率は雄で生後37-39日目から対照群に比べ低くなり,40-42日目には有意な差となった。また,回避行動の潜時も生後40-42日目以降対照群に比べ長くなり,43-44日は有意に長かった。さらに,活動性を示す非試行時移動率も雄の暴露群では生後35日,41-44日目で有意に低化していた。実験終了後2-4日目に脳を摘出し,全脳,大脳皮質,海馬,扁桃体,視床下部,最後野の各部位の重量を測定したところ,ダイオキシン暴露群の全脳重量および大脳皮質重量の平均値は対照群に比べ有意に低かった。
ガウスビームを用いた第１伝播帯EB波によるオーバーデンス球状トカマクの無誘導形成

5GHz、200kWのマイクロ波をトーラス外側の低磁場側より磁場に斜めに左回り偏波の電磁波を入射し、高域混成共鳴層で電子バーンスタイン波を第1伝播帯に励起し、まず、ドップラーシフトした電子サイクロトロン(EC)共鳴により高速電子を加熱してプラズマ電流を駆動し、次いでプラズマ中心部に位置する基本EC共鳴層でバルク電子を加熱して電子温度を高め、遮断密度の6倍に達するオーバーデンスプラズマを無誘導で立ち上げることができた。パラメトリック不安定性の励起は観測されたが、200kWの入射電力の範囲では、電力集中による非線形的なモード変換効率の劣化はまだ見られていない。5GHzクライストロンでの実験準備:高電力下での電子バーンスタイン(EB)波へのモード変換を調べるために、5GHz, 200kWクライストロンを動作させるべく、高圧電源を点検・修理し、高圧電源が正常に稼働するように整備した。そして、ダミーロード負荷においてクライストロン発振試験を行い、コンディショニングの結果100 kWレベルでの発振を確認した。今後、さらにコンディショニングを行なう事により、200kWレベルの発振が可能と考えられる。2.45GHz, 80kWマグネトロンでの実験:高電力下でのEB波加熱・電流駆動実験を行なう予備実験として、4本のマグネトロンを用い、2.45 GHz, 80kW入射にて12kAのプラズマ電流を無誘導で立ち上げる事ができた。この時、EB波の第1伝播帯への励起によって遮断密度の7倍に達する平均電子密度を得ることができた。また、高速CCDカメラによるホットスポットの観測、Moリミターでの熱流分布測定、高密度時の最外殻磁気面からのプラズマ噴出現象の観測、垂直磁場分布制御によるプラズマ電流分布制御の実験を行ない、来る5GHzクライストロンでの実験の基礎データを収集した。(1)トロイダル磁場電源の増強を行い、コイル電流3.4 kAで100 msのフラットトップの通電が可能となった。これにより、5GHzの電子サイクロトロン(EC)共鳴層をR <= 22.8cmまで設定する事ができ、第2高調波共鳴層位置はR <= 45.6 cmとなり、リミター位置R=47cmから見て、1cm、真空容器壁(R=50cm)から見て4cmのところまで、押し出す事ができるようになった。(2)トロイダル磁場強度を変えて、5GHz,<200kWマイクロ波入射によるプラズマ電流立ち上げと球状トカマク形成実験を行った。EC共鳴層の位置をR>20cmとすると、プラズマ電流および入射電力の増大に伴い、電子密度が大きく増加し、オーバーデンス因子(電磁波のプラズマカットオフ密度に対する電子密度の比)4が得られた。(3) AXUV検出器の前面に2つの異なる厚さの吸収体をおいてプラズマから放射される軟X線強度を比較することによって電子温度を推定した(X線吸収法)。電子密度が大きく増加する磁場配位では電子温度は100eVとなり、顕著な電子加熱が起こっている事が示された。(4)磁場強度をほぼ半分にし、2.45GHz, 60kWマイクロ波入射によるプラズマ電流立ち上げと球状トカマク形成実験を行って5GHzマイクロ波を用いた場合と比較した。EC共鳴層の位置でみると、密度増加が起こるのは共通してR 20cm付近に来た時であり、電子バーンスタイン(EB)波の励起が第1伝播帯で起きた時に、バルク電子温度の顕著な増加に伴って電子密度が増加したためと結論づけられる。(5)高電力入射(Pinj > 100kW)時に、下部Mo板にホットスポットの発生が発生し、ひどい時には、プラズマ電流と密度が下がり、プラズマが消失してしまうことも見られた。強いガスパフを行うと、電子密度は高くなって、ホットスポットは軽減される。しかし、密度が上昇した分、プラズマ電流は増加しなくなり10kA程度にとどまった。*トロイダル磁場電源の増強により、5GHz <200kWの高電力入射において、第一伝播帯でのEB波の励起と、基本EC共鳴での加熱が初めて可能となった。得られたオーバーデンス因子4は2.45GHz 80kW電力入射時の5にはまだ及ばないが、電子密度の値ではこれまで得られたことの無い1 x 10^18 m^-3を越え、2.45GHzの場合の3倍の値が得られた。*プラズマパラメータが上昇したので、AXUV検出器による軟X線放射分布計測、多チャンネル70GHzミリ波干渉計による電子密度分布計測、重イオンビームプローブによる空間電位分布計測のS/Nが改善され、計測精度の向上が図られた。また、分割リミターにより、熱流の分布計測が可能となり、熱流を担うと考えられる高速電子の損失分布の情報が得られるようになった。*ホットスポットを軽減する方法として、垂直磁場の強度分布(nインデックス)の制御や入射電力の時間制御、EC共鳴層位置の最適化などを行ったが、強いガスバフをして電子密度を上げると軽減されることがわかった。*PIの検出に関しては、信号は得られておらず、検出方法のさらなる改善が必要であり、検出用プローブと検出回路の改善を行っている。*5GHzマイクロ波入射アンテナのローブを集束するための集束ミラーを検討しており、現在コールドテストを行っている。*70GHzミリ波干渉計の水平コード本数を4本に増やし、電子密度の大半径方向分布をAbel逆変換の手法により求めた。

これにより、UHR層の位置ならびにUHR層付近での密度勾配長を得る事ができるようになった。*トロイダル方向に120°離れた2つの水平ポート(1R、5R)に、同じ視野角と接線半径を持つ視線でプラズマを見込む2つの20chAXUVピンホールカメラを設置した。ピンホールの直後には厚みの異なるAl及びAlとPolyimideの複合薄膜をそれぞれ3種類ずつ切り換えて挿入出来るようにした。得られた検出器出力信号強度をAbel逆変換した後、その放射強度の比から温度分布を推定した。*電子サイクロトロン共鳴(ECR)層がR=22.8cmにある時、5GHz、190kW、90msのマイクロ波電力を左回りの楕円偏波で磁場に対して75度傾けて入射することにより、遮断密度の約6倍に達する1.8x10^18m^-3の電子密度を持つオーバーデンスプラズマを無誘導で立ち上げることができた。ミリ波干渉計による計測より、第2高調波ECR層は高域混成共鳴(UHR)層よりも低磁場側(トーラス外側)にあると見積もられた。これより、電子バーンスタイン(EB)波を第1伝播帯へ励起し、ほぼ磁気軸に位置するECR層まで伝播し、そこでバルク電子を加熱したと言える。*第2伝播帯にEB波を励起し、第2高調波ECR共鳴層での加熱を用いると、遮断密度の2倍弱の比較的低密度で16kAのプラズマ電流まで無誘導で立ち上げることができた。しかし、電流と密度の積は第1伝播帯EB波による基本共鳴加熱よりも小さかった。5GHz、200kWのマイクロ波をトーラス外側の低磁場側より磁場に斜めに左回り偏波の電磁波を入射し、高域混成共鳴層で電子バーンスタイン波を第1伝播帯に励起し、まず、ドップラーシフトした電子サイクロトロン(EC)共鳴により高速電子を加熱してプラズマ電流を駆動し、次いでプラズマ中心部に位置する基本EC共鳴層でバルク電子を加熱して電子温度を高め、遮断密度の6倍に達するオーバーデンスプラズマを無誘導で立ち上げることができた。パラメトリック不安定性の励起は観測されたが、200kWの入射電力の範囲では、電力集中による非線形的なモード変換効率の劣化はまだ見られていない。(1)最大の懸案事項は購入後30年を経た5GHzクライストロン用高圧電源の動作であったが、点検・修理を行なって整備した結果、65kV, 11.3A, 80msの動作を確認した。7年前に最後に確認した時は、65kV, 7A, 70msであったので、大幅に改善された。目標の65kV, 10A, 100msでの発振にめどがついた。(2)ダミーロード負荷においてクライストロン発振試験を行い、コンディショニングの結果100 kWレベルでの発振を確認した。現在さらにコンディショニングを行なっており、順調にいけば目標の200kWレベルの発振は可能であると考えられる。(3) O-X-BスキームでEB波へのモード変換効率を高めるために、5GHzの左回り円偏波器を作成し、コールドテストで放射パターンを測定し、左回り円偏波が得られることを確認した。そして、円筒導波管タイプのランチャー、セラミック製真空窓をLATE装置に取り付け、左回り円偏波器と接続して入射システムを構築した。(4) 5GHzでの実験のための予備実験として、2.45GHz, 20kWのマグネトロンを4本用い、合計80kWのマイクロ波電力を入射して無誘導球状トカマクプラズマ形成を行なった。
皮膚老化ホルモンの研究

Prl2c3の皮膚老化に対する作用を調べるため、皮膚基底膜発現タンパク質のプロモーター(ケラチン5プロモーター、ケラチン14プロモーター)の下流にPrl2c3遺伝子を導入したベクターを用いて遺伝子導入したPrl2c3トランスジェニックマウスを用い、皮膚の表皮、真皮、皮下組織の検討を行った。HE染色、Masson Trichrome染色、Elastica van Gieson染色、Perilipin染色、Spider βGal染色を行い、皮膚表皮、真皮、皮下組織の菲薄化の有無、老化細胞の増加の有無、真皮の繊維化の有無、線維芽細胞の減少、皮下脂肪組織の老化に伴う炎症細胞の有無等を観察し比較検討した。結果、老化に伴う変化として、Prl2c3トランスジェニックマウスで真皮の菲薄化、皮下脂肪の増加、老化細胞の増加についてWild typeと比較し差がみられた。2018年2月に出産したので、2018年1月から10月まで産休・育児休暇を取得したため。トランスジェニックマウスでPrl2c3の皮膚への影響をさらに詳細に検討する。皮膚については、メラノサイトへの作用を検討し、皮膚の脱色、脱毛作用、体毛の白化作用について調べる。また、皮膚だけではなく、全身への影響も肝臓、脾臓、性腺周囲の白色脂肪、血液を採取して検討している。我々は酵母等で寿命を延ばす働きを示す長寿遺伝子(サーチュイン)の一つSIRT1によって発現が著しく抑制され、老化細胞で強く発現するProlactin like peptide 2c3(Prl2c3)という分子を同定した。Prl2c3は糖蛋白質であるため、培養細胞(COS7細胞)を用いてFLAG tagを結合させたPrl2c3を発現させ、発現したPrl2c3をanti-FLAG抗体結合レジン(Wako純薬)で精製した。精製したPrl2c3を各種培養細胞(MEF細胞、B16F1メラノーマ細胞、C2C12筋芽細胞)に作用させ、細胞老化が起きるか検討した。また、DNA microarray法によりPrl2c3による遺伝子発現変化を調べた。細胞の形態についても検討した。一般的に老化した細胞の形態は若い細胞に比べて、扁平で大きくなる。Prl2c3を作用させたMEF細胞、B16F1細胞、C2C12細胞もcell sizeが増加し、細胞内小胞も増加した。老化関連マーカーSA-β-gal染色でも老化を確認できた。今年度に計画していた、Prl2c3の受容体の同定が難航している。また、モノクローナル抗体を委託により作成したが、上手く機能せず、ヒト血中のPrl2c3測定系の完成がまだしていない。ただ、来年度に実験計画していたトランスジェニックマウスの作成は順調に進行している。Prl2c3は皮膚基底細胞や毛包に発現する。そこで、皮膚基底細胞や毛包でPrl2c3を過剰に発現するマウスを作成した。ケラチン5は皮膚基底細胞や毛包に限局して発現することが報告されているため(Diamond I et al. J Invest. Dermatol. 115, 778, 2000)、ケラチン5のプロモータ領域をPCRでクローン化して、Prl2c3遺伝子の上流に結合させたコンストラクトを作成し、トランスジェニックマウス(Prl-TGマウス)を作成した。Prl-TGマウスについてそのdevelopment、皮膚、毛について正常マウスと比較検討した。加齢による皮膚老化現象の指標として真皮層の菲薄化があるが、Prl-TGマウスでは同年齢のコントロールマウスに比べて真皮層が菲薄化する傾向を認めた。計画通り、Prl2c3トランスジェニックマウス(Prl-TGマウス)を作成した。採取した皮膚について組織学的に老化関連抗体を使用し、蛍光顕微鏡での観察、PCR、Western blotでWild typeのマウスと比較検討しているが今年度中に結果を出したかった。また、Prl-TGマウスのメラノサイトの数や分布についても、メラノサイトマーカーのチロシナーゼの発現で検討し、コントロールマウスと比較検討したい。酵母等で寿命を延ばす働きを示す長寿遺伝子(サーチュイン)の1つSIRT1によって発現が著しく抑制され老化細胞で強く発現するProlactin like peptide 2c3(Prl2c3)という分子を同定した。Prl2c3を作用させると細胞チロシンリン酸化が亢進し、細胞は扁平化し、分裂が抑制されて細胞は老化細胞の特徴を示した。本研究はPrl2c3と老化との関連を詳細に調べることにある。前年度までに、皮膚基底細胞や毛包でPrl2c3を過剰に発現するマウスを作成した。(ケラチン5は皮膚基底細胞や毛包に限局して発現することが報告されているためケラチン5のプロモーター領域をPCRでクローン化して、Prl2c3遺伝子)の上流に結合させたコンストラクトを作成し、トランスジェニックマウス(Prl-TGマウス)を作成した。)作成したPrl-TGマウスについて前年度に引き続きそのdevelopment、皮膚、毛、さらに寿命など正常マウスと比較検討した。年齢(若年、老年マウス年齢)、性別(オス、メス)によって正常マウスとPrl-TGマウスで皮膚の老化、特に表皮、真皮、脂肪層の厚さの違い、老化細胞、線維芽細胞の数の違い、染色性の違いについて検討した。

表皮については特に正常マウスとの違いは見られなかったが、真皮、脂肪層については厚さに違いが生じていたので、さらにHE染色、マッソントリクローム染色、エラスチカワンギーソン染色も行い比較検討した。線維芽細胞数やSpider b Gal染色による老化細胞の違いは見られなかった。トランスジェニックマウスの検討を詳細に行っているため、29年度に行う予定だったルシフェラーゼアッセイやChIPアッセイを行うことができなかった。Prl2c3の皮膚老化に対する作用を調べるため、皮膚基底膜発現タンパク質のプロモーター(ケラチン5プロモーター、ケラチン14プロモーター)の下流にPrl2c3遺伝子を導入したベクターを用いて遺伝子導入したPrl2c3トランスジェニックマウスを用い、皮膚の表皮、真皮、皮下組織の検討を行った。HE染色、Masson Trichrome染色、Elastica van Gieson染色、Perilipin染色、Spider βGal染色を行い、皮膚表皮、真皮、皮下組織の菲薄化の有無、老化細胞の増加の有無、真皮の繊維化の有無、線維芽細胞の減少、皮下脂肪組織の老化に伴う炎症細胞の有無等を観察し比較検討した。結果、老化に伴う変化として、Prl2c3トランスジェニックマウスで真皮の菲薄化、皮下脂肪の増加、老化細胞の増加についてWild typeと比較し差がみられた。2018年2月に出産したので、2018年1月から10月まで産休・育児休暇を取得したため。Prl2c3は皮膚基底細胞や毛包に発現する。そこで、皮膚基底細胞や毛包でPrl2c3を過剰に発現するマウスを作成する。ケラチン5は皮膚基底細胞や毛包に限局して発現することが報告されているため(Diamond I et al. J Invest. Dermatol. 115, 778, 2000)、ケラチン5のプロモータ領域をPCRでクローン化して、Prl2c3遺伝子の上流に結合させたコンストラクトを作成し、トランスジェニックマウス(Prl-TGマウス)を作成する。作成したPrl2c3トランスジェニックマウス(Prl-TGマウス)についてそのdevelopment、皮膚、毛、さらに寿命を正常マウスと比較検討する。SA-betaガラクトシダーゼ染色により老化細胞の数や分布を組織学的に検討して、Prl-TGマウスで細胞老化が進んでいるか検討する。細胞老化で発現が高まるp16, p21, p27やPAI-1、さらにIL-6, IL-8などのsenescence associated secretary pathway (SASP)の発現亢進が見られるか、抗体を用いた免疫組織及びWestern blotやRT-PCR法で調べる。また、agingとの関連を調べるためにいろいろな年齢のPrl-TGマウスと同年齢のコントロールマウスの組織を比較することにより明らかとする。今後は、計画の通りに、C2C12筋芽細胞ではSIRT1のノックダウンによりPrl2c3 mRNAの発現が増加し、SIRT1活性化剤であるレスベラトロール処理によりPrl2c3 mRNA発現は減少した。このメカニズムについて検討する。SIRT1の過剰発現によりPrl2c3の発現が抑制されるかを調べる。
稲作に対する根寄生雑草ストライガの脅威の検証と抵抗性・耐性機構の解明

前年度までに世界のイネコアコレクションを対象に、実験室でストライガに対するプレアタッチメント抵抗性およびポストアタッチメント抵抗性を評価した。その結果、幅広い品種間差が存在することを見出したことを受けて、ストライガ抵抗性を圃場で評価するために、世界のイネコアコレクションのスーダンの圃場での栽培を計画した。種子の輸入に関してスーダンの検疫当局から、輸入許可を得る際に高額な費用のかかるISTA国際種子証明書の発行を条件に加えられたり、病害虫防除対応に関して曖昧な点を確認する度に別の新たな条件を提示されたりし、輸入手続きは困難をきわめた。結果として、栽培試験は実現に至らなかった。ストライガ幼苗および独立培養個体抽出物にストライガ種子発芽刺激活性が認められた。また、ストリゴラクトン生合成を欠損しているイネd10あるいはd17変異体いずれを宿主としても寄生したストライガ個体の抽出液に発芽刺激活性が認められた。スーダンでd17を宿主としてポット栽培したストライガ個体にも同様に発芽刺激活性が認められた。活性を指標に精製を進めた結果、ストライガが自ら生産する自身の種子に対する発芽刺激活性成分は、イネが生産するストリゴラクトンであるorobancholよりも極性の高い画分に溶出されることが明らかとなった。ストライガ幼苗はアブシジン酸(ABA)を生合成しており、生産されたABAの多くが分泌されていることを見出した。ストライガ種子は宿主根が分泌するストリゴラクトンに応答して発芽するので幼苗は宿主根の近傍に多く存在すると考えられる。幼苗からのABAの分泌は、ストライガが地上に現れる前から宿主植物に影響を与える、いわゆるbewitching effectsを説明できる知見である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。世界のイネ・コアコレクションの全69品種について、プラスチックシャーレにロックウールを詰めて作成したライゾトロンで根系を成長させた。合成ストライゴラクトンGR24で処理して得たストライガ発芽種子を接種して、7週間にわたり寄生の確立を確認した。その結果、寄生率は60%を超える品種(URASAN)がある一方、ほとんど寄生を受けない品種(ARC1109)もあり、イネのストライガ感受性の品種間差が大きいことが判明した。ストライガ独立個体において寄生個体に匹敵する高濃度のアブシジン酸(ABA)を検出したことから、ストライガのABA生合成能力が高いことを確認した。このため、ABAがストライガから宿主に輸送され宿主の気孔閉鎖を促すことで、ストライガの養水分収奪の効率化に機能していると推測された。その可能性を検証するために、感受性の高いソルガム品種Abu70を宿主とし、寄生関係にあるストライガの葉面にd6-ABAを塗布し、6時間後にAbu70での検出を試みた。しかしながら、実験間での分析データのばらつきが大きく、明確な結論を得るには至らなかった。世界のイネ・コアコレクションの寄生感受性評価やABAの解析など、多くの計画は順調に進んでいる。しかし、平成27年度途中に海外共同研究者が、スーダン国内で異動したため進行中の圃場試験が中断を余儀なくされた。平成28年度にはスーダンでの圃場試験が再開できるよう、関係者と調整を進めている。世界のイネ・コアコレクション69品種のうち27品種について、ストライガに対するプレアタッチメント抵抗性である発芽刺激物質の生産性を評価した。イネ発芽種子をグロースチャンバー内で2週間にわたり培養液中で水耕栽培した後、水道水中で1日水耕した液を酢酸エチルで処理した。酢酸エチル抽出物を水耕液に対して10倍に濃縮して、コンディショニングしたストライガ種子に与えた。その結果、殆ど発芽を誘導しない品種から、発芽率が35%を越える品種まで見出され、品種間差が大きいことが判明した。平成27年度に評価したポストアタッチメント抵抗性と平成28年度に得られたプレアタッチメント抵抗性との間に相関は認められなかった。液体培地中で無菌的に増殖するストライガ培養根を確立した。それを宿主植物の根系に接種した結果、発芽種子には及ばないものの寄生を確立することも確認できた。しかし、培養根に含まれるABAを分析した結果、寄生を確立した幼植物の10分の1程度であり宿主の2倍程度の濃度しか含有しておらず、宿主へのABAの移動を検証する材料としては適当でないと考えられた。物質は宿主からストライガに輸送されることが一般的で、その逆を示す実験結果は報告されていない。そこで、ストライガから宿主への物質移動を検証する指標とするべく、培養根の代謝産物の検索に着手した。ストライガの独立培養個体ではストライゴラクトンの生産は確認できなかったが、ストライガがストライゴラクトン生合成能力を欠失しているかどうかは不明である。ストライガ発芽種子をストライゴラクトン欠損のイネd変異体に接種すると宿主の分げつが減少する現象を見出した。変異体宿主のストライゴラクトン欠損をストライガが相補していることを示唆する興味深い現象と考えられるので、平成29年度に詳細な検討を行う予定である。平成27年度報告書で本研究の進捗がやや遅れている理由として挙げた、スーダンでの栽培試験について、地球規模課題対応国際科学技術協力事業に採択されたことにより、再開する見通しが立った。ストライガの寄生に対する抵抗性は、プレアタッチメントとポストアタッチメントに大別される。

イネの遺伝的多様性を幅広くカバーする世界のイネ・コアコレクションについて、平成27年度に実施したライゾトロン法によるポストアタッチメント抵抗性に関わる評価に続いて、平成28年度から29年度にかけて、プレアタッチメント抵抗性の評価を実施した。コアコレクションに含まれる69品種に、ストライガ種子の発芽をほとんど誘導しない抵抗性の高い品種から、80%以上誘導する抵抗性の低い品種まで、大きな品種間差を確認した。平成29年度はさらに、特徴的な抵抗性を示した8品種を選抜し、ストライガ種子を混入した土壌を詰めたポットで栽培し、ストライガ出現数を指標として抵抗性を評価した。コントロールとして抵抗性が高いことを見出しているUmgarを用いた。その結果、プレアタッチメントおよびポストアタッチメント抵抗性がともに高いARC 11094とプレアタッチメント抵抗性が高いBleiyoが、ポット栽培試験で高いストライガ抵抗性を示した。並行して、ストライガがストライゴラクトン(SL)生合成能力を欠失しているかどうかの検証も進めた。前年度に見出した、ストライガ発芽種子をSL欠損のイネd変異体に接種すると宿主の分げつが減少する現象から、変異体宿主のSL欠損をストライガが相補している可能性が考えられた。現象は再現されたが、イネd変異体には発芽刺激活性は認められなかった。一方、d変異体を宿主として生育させたストライガ個体には発芽刺激活性が認められた。既知のSLに対して確立した方法に従ってストライガ個体抽出物を粗精製し分析したが、発芽刺激物質に関する有意な情報は得られなかった。引き続き、ストライガが宿主に依存しないで生産する発芽刺激物質を追求していく。実験室におけるプレアタッチメント抵抗性、ポストアタッチメント抵抗性の評価は予定通り終了した。それに基づいて選抜されたストライガ抵抗性イネ候補品種のスーダンでの栽培試験も始まっている。加えて、宿主に依存しないでストライガが生産する発芽刺激物質の存在を見出し、活性本体の探索にも着手した。前年度までに世界のイネコアコレクションを対象に、実験室でストライガに対するプレアタッチメント抵抗性およびポストアタッチメント抵抗性を評価した。その結果、幅広い品種間差が存在することを見出したことを受けて、ストライガ抵抗性を圃場で評価するために、世界のイネコアコレクションのスーダンの圃場での栽培を計画した。種子の輸入に関してスーダンの検疫当局から、輸入許可を得る際に高額な費用のかかるISTA国際種子証明書の発行を条件に加えられたり、病害虫防除対応に関して曖昧な点を確認する度に別の新たな条件を提示されたりし、輸入手続きは困難をきわめた。結果として、栽培試験は実現に至らなかった。ストライガ幼苗および独立培養個体抽出物にストライガ種子発芽刺激活性が認められた。また、ストリゴラクトン生合成を欠損しているイネd10あるいはd17変異体いずれを宿主としても寄生したストライガ個体の抽出液に発芽刺激活性が認められた。スーダンでd17を宿主としてポット栽培したストライガ個体にも同様に発芽刺激活性が認められた。