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ヒトの随意筋活動のrelaxationと抑制制御の獲得過程に関する研究

本研究では,随意運動におけるスキルの重要な要素である抑制系による制御がどのように獲得されていくのかを明らかにすることを主目的とした.平成14年度は,一側単独肢におけるrelaxationについて,上腕二頭筋及び三頭筋,指の屈曲伸展に関与する前腕指屈筋群及び指伸筋群の主働筋・拮抗筋を被検筋としてrelaxation時の反応特性を分析し,その学習過程を検討した.平成15年度は脚部に対象を移し,膝関節伸展筋である大腿四頭筋(大腿直筋を主として)と大腿二頭筋(拮抗筋),および腓腹筋(足部底屈筋)と前脛骨筋(足部背側屈筋)を被検筋として実験が可能なように,測定装置等を作り替え,実験の設定を大幅変更した.しかし,下肢筋の場合は重力の影響を受けやすいので実験時の姿勢設定が難しく,大腿部と下腿部で実験時の姿勢を変えざるを得なかった.方法上の問題む多く,詳細については現在解析中である.《主たる結果と考察》1.上腕や前腕では,十数回程度の試行後,ほとんどの被検者がrelaxation可能となった.2.反応潜時を見ると,スムーズにrelaxationができるようになっても500msec以上かかっており,筋力発揮の場合の潜時と比べてもはるかに長い.3.このことは実行中の筋活動をcancelするというタスクは運動中枢にとってかなり難しいものである.4.下肢筋の方が上肢に比べrelaxationが下手であり,これは筋・神経支配比の違いによるものはではないかと推測された.本研究では,随意運動におけるスキルの重要な要素である抑制系による制御がどのように獲得されていくのかを明らかにすることを主目的とした.平成14年度は,一側単独肢におけるrelaxationについて,上腕二頭筋及び三頭筋,指の屈曲伸展に関与する前腕指屈筋群及び指伸筋群の主働筋・拮抗筋を被検筋としてrelaxation時の反応特性を分析し,その学習過程を検討した.平成15年度は脚部に対象を移し,膝関節伸展筋である大腿四頭筋(大腿直筋を主として)と大腿二頭筋(拮抗筋),および腓腹筋(足部底屈筋)と前脛骨筋(足部背側屈筋)を被検筋として実験が可能なように,測定装置等を作り替え,実験の設定を大幅変更した.しかし,下肢筋の場合は重力の影響を受けやすいので実験時の姿勢設定が難しく,大腿部と下腿部で実験時の姿勢を変えざるを得なかった.方法上の問題む多く,詳細については現在解析中である.《主たる結果と考察》1.上腕や前腕では,十数回程度の試行後,ほとんどの被検者がrelaxation可能となった.2.反応潜時を見ると,スムーズにrelaxationができるようになっても500msec以上かかっており,筋力発揮の場合の潜時と比べてもはるかに長い.3.このことは実行中の筋活動をcancelするというタスクは運動中枢にとってかなり難しいものである.4.下肢筋の方が上肢に比べrelaxationが下手であり,これは筋・神経支配比の違いによるものはではないかと推測された.本研究では,随意運動における抑制制御がどのように獲得されていくのかを明らかにすることを主目的とした.本年度は,拮抗筋の活動なしに当該筋を随意にrelaxationすることがうまくできない人にrelaxation練習を行わせ,そのrelaxation獲得過程を分析することとした。一側単独肢におけるrelaxationについて,上腕二頭筋及び三頭筋,指の屈曲伸展に関与する前腕指屈筋群及び指伸筋群の主働筋・拮抗筋を被検筋としてrelaxation時の反応特性を分析する予定であったが,上腕や前腕では,ほとんどの被検者がすぐにrelaxationをマスターするようであった。それゆえ,現在は急遽,脚部に対象を替え,膝関節伸展筋である大腿四頭筋(大腿直筋を主として)及び大腿二頭筋(拮抗筋)で上腕と同様な実験が可能なように,測定装置等を作り替え,実験の設定を大幅変更しているところである《装置》表面筋電位測定装置(平成14年度導入備品),ストレイン・アンプ(2台),オシロスコープ,タイムプログラマー,フォース・トランスデューサー(2台),ゴニオメーター(2台)及び専用アンプ,聴覚刺激装置,パーソナル・コンピューター式,データレコーダー,動作課題専用の身体部位の固定台を自主製作。《測定項目》当該筋及びその拮抗筋からの双極誘導による表面筋電位,発揮筋力,関節角度《記録及び解析》アナログデータはすべてサーマルマルチドットレコーダー及びDATレコーダーに記録し,サンプリングレート1KHzでA/D変換してパーソナル・コンピュータに取り込み,波形解析ソフト(BIMUTASII)を用いてデータの解析を行った.また,統計処理についてはSPSS11.0Jを用いた。《被検者》本実験に参加する被検者には,本研究の目的・方法・意義などについて十分な説明を行い,実験に参加することを書面にて承諾を得た。

本研究では,随意運動におけるスキルの重要な要素である抑制系による制御がどのように獲得されていくのかを明らかにすることを主目的とした.昨年度は,一側単独肢におけるrelaxationについて,上腕二頭筋及び三頭筋,指の屈曲伸展に関与する前腕指屈筋群及び指伸筋群の主働筋・拮抗筋を被検筋としてrelaxation時の反応特性を分析し,その学習過程を検討したが,上腕や前腕では,ほとんどの被検者がすぐにrelaxationをマスターしたので,本年度は脚部に対象を移し,膝関節伸展筋である大腿四頭筋(大腿直筋を主として)と大腿二頭筋(拮抗筋),および腓腹筋(足部底屈筋)と前脛骨筋(足部背側屈筋)を被検筋として実験が可能なように,測定装置等を作り替え,実験の設定を大幅変更した.しかし,下肢筋の場合は重力の影響を受けやすいので実験時の姿勢設定が難しく,大腿部と下腿部で実験時の姿勢を変えざるを得なかった.方法上の問題が多く,十分な解析ができていないが,下肢筋の方が上肢に比べてrelaxationが下手であり,これは筋-神経支配比の違いによるものはではないかと推測された.《装置》表面筋電位測定装置(平成14年度導入備品),ストレイン・アンプ(2台),オシロスコープ,タイムプログラマー,フォース・トランスデューサ(2台),ゴニオメーター(2台)及び専用アンプ,聴覚刺激装置,パーソナル・コンピュータ一式,DATレコーダー,動作課題専用の身体固定台を自主製作.《測定項目》当該筋及びその拮抗筋からの双極誘導による表面筋電図,発揮筋力,関節角度《記録及び解析》アナログデータはすべてDATレコーダーに記録し,サンプリングレート1KHzでA/D変換してパーソナル・コンピュータに取り込み,波形解析ソフト(BIMUTAS II)を用いてデータの解析を行った.また,統計処理についてはSPSS11.0を用いた.《被検者》本実験に参加する被検者には,本研究の目的・方法・意義などについて十分な説明を行い,実験に参加することを書面にて承諾を得た.
非可換確率空間における独立性の変形と変形フォック空間に関する研究

本研究では,非可換(量子)確率空間における独立性の変形をモーメント・キュムラント関係式の変形と捉えることにより,順序集合の分割統計の理論と確率分布の変形理論との関係,さらに構成された変形独立性を実現する非可換確率空間のモデルをフォック空間の変形で与える研究を行った.本研究では,非可換(量子)確率空間における独立性の変形をモーメント・キュムラント関係式の変形と捉えることにより,順序集合の分割統計の理論と確率分布の変形理論との関係,さらに構成された変形独立性を実現する非可換確率空間のモデルをフォック空間の変形で与える研究を行った.本研究では、非可換(量子)確率空間における、新たな変形された独立性の概念の調査が目的である。これは、確率空間の変形量子化を与えることに相当する。本研究での独立性の変形とはモーメント・キュムラント関係式の変形を行うのと等価であると考えることが重要である。また、モーメント・キュムラント関係式はメビウス反転公式より、順序集合の分割統計の理論とも関連が深い。本研究では、このようにして導入された新たな変形独立性を実現するモデルを変形Fock空間で与えることも重要であり、変形合成積の正値性などの議論等もこの変形フォック空間上で解析することが可能である。本年度は、変形フォック空間上の重要な確率変数であるガウス型確率変数と、そのVick公式を記述する対分割上の分割統計との関連を中心に調査した。特に連結成分数と呼ばれる分割統計と変形ガウス確率変数の関係について調査研究を行った。この連結成分数は、射影子による自由圧縮と呼ばれる手法で実現できることが、ポーランドWroclaw大学のBozejko氏との共同研究により明らかにされた。この結果はポーランド科学アカデミーの学術雑誌に近く掲載の予定である。この研究に関連して、昨夏欧州で開催された国際会議の出席のためにも、補助金を活用した。また、国内の確率論関係の研究動向の把握には、分担者の矢野が中心に行い、確率論的解析の基礎固めを行った。本研究では、非可換(量子)確率空間における、新たな変形独立性の概念を基に、確率空間の変形量子化の可能性に関する研究が大きな目的である。本研究においては独立性の変形をモーメント・キュムラント関係式の変形を行うのと等価であると考えることが鍵となる。モーメント・キュムラント関係式は、順序集合の分割統計の理論とも関連が深い。本研究においては、新たに構成された変形独立性を実現するモデルをフォック空間の変形で与えることも重要であり、変形合成積の正値性等の議論もこの変形フォック空間上で解析することが可能となる。平成18年度は、変形フォック空間上の重要な確率変数であるポアソン型確率変数と、その高次モーメントを記述する分割統計の組合せ論への応用を行った。その結果、以前に構成した2変数変形フォック空間を用いて、今まで導出が煩雑であった非交差分割上の分割統計の数え上げ多項式の母関数の新たな導出方法を与え、今まで知られていた幾つかの分割統計の補間を与えることも可能となった。この成果は国際的学術雑誌に投稿し採択され、現在印刷中である。さらに、今年度は自由フィッシャー情報量に関しての研究動向を調査し、変形確率空間におけるフィッシャー情報量の導入の可能性に関しても調査した。また本研究に関連して、昨夏には欧州の関連研究者との研究討議ならびコロキュームでの出席発表のためにも、補助金を活用した。さらに、国内の自由無限分解可能分布などの分布論ならびに確率過程関連の研究動向の把握には、分担者の矢野が中心に行い、確率論的解析のための研究情報の収集と基礎固めを行った。本研究では、非可換(量子)確率空間における、新たな変形独立性の概念と、確率空間の変形量子化の可能性に関する調査研究が主な目的である。平成19年度は、ある種の2径数変形フォック空間上の重要な確率変数であるポアソン型確率変数の高次モーメントに深く関連する分割統計の組合せ論への応用を行った。特に、分割の各ブロックの単独性と内部性に着目した分割ブロックの数え上げに関する結果が国際的学術雑誌に掲載された。また、自由フィッシャー情報量に関する重要な不等式に関してその別証明を与えることを行った。この手法は自由確率空間のガウス型確率変数の摂動により自由フィッシャー情報量を記述するものである。この手法はガウス型作用素の摂動が基本であるため、変形自由確率空間への応用の可能性が考えられる。現在、この変形確率空間上でのフィッシャー情報量への応用を調査研究中である。なお、この別証明も、最近、学術雑誌に掲載された。また本研究に関連して、昨夏にはポーランドアカデミー主催の国際会議での発表のためにも、補助金を活用したことも合わせて報告しておきたい。

本研究においては独立性の変形をモーメント・キュムラント関係式の変形を行うのと等価であると考えることが鍵となる。モーメント・キュムラント関係式は、順序集合の分割統計の理論とも関連が深い。最近Dykemaにより自由乗法的合成積の組合せ論的表現においては非交叉絡み有分割が重要な役割をすることが発表された。平成20年度はこの分割統計の変形と自由乗法的合成積の変形との関係を調査研究に着手した。特に、自由Meixner分布族が自由合成積の言葉で特徴付けられることに関連して,非交叉絡み有分割上の分割統計を用いて、自由Meixner分布の高次モーメントが記述されることを導いた。この結果は2008年夏のバナッハ研究所(ポーランド)の研究会で報告を行った。さらに、非交叉とは限らない一般の絡み有分割にも拡張可能であることを発見し、交差数のq-数え上げに着目することにより、通常のMeixner分布族と自由確率論におけるMeixner分布の補間、すなわち変形Meixner分布族の構成が可能であることをq-変形Fock空間上の作用素を具体的に書き下すことにより示した。この結果は、昨年末に仙台での国際研究集会で発表すると共に、数理物理と関連してHeidelberg大(ドイツ)の研究グループと研究討議も行った。これらの発表と研究討議にも補助金を活用したことも合わせて報告しておきたい。現在(報告書作成時)これら一連の研究結果について学術雑誌に投稿すべく成果の取り纏めを行っている。
予歪みによる鋼材の破壊靭性値の低下

阪神・淡路大震災において、多くの鋼構造物で座屈や脆性破壊といった不安定破壊現象が発生した。これらの脆性破壊のうち、多くの事例では部材の大規模変形後に亀裂の発生・進展が見られ、地震により導入された塑性予歪により鋼材が脆化、それにより亀裂の不安定成長が誘発された可能性が否定できない。そこで阪神・淡路大震災により被災した阪神道路公団神戸線の鋼製橋脚から採取した試験片について様々な材料試験を施した結果、鋼材に導入された予歪みの板厚方向平均は、座屈部で12.3%、非座屈部で4.4%と言う値が得られた。これは既往の研究で得られた解析結果のの数倍に達する値であり、その導入課程は注目に値する。そこで本研究では、これらの歪の導入過程を明らかにする目的で、阪神神戸線P-585橋脚の地震時挙動を衝撃問題の視点から解くことに着目した。歪速度依存性を持つ構成則を導入することにより、衝撃による歪速度が構造物の弾塑性挙動に与える影響について検討を加えた。解析の結果、観測された地震動を入力データとして用いた場合には、橋脚の歪速度は10^<-2>のオーダーを持つ事が分かった。これは一般に鋼材が歪速度依存性を発揮する下限を上回る値であり、地震時の鋼構造物の弾塑性挙動の解析に歪速度依存性を考慮することが有効であることを示唆している。一方、導入された塑性歪みは1%程度であり、実験により観測された値を大きく下回った。実験によって得られた規模の塑性歪を導入するためには、観測された地震動の4倍程度の上下動を与える必要があり、解析の条件を考慮しなおす必要が認められた。阪神・淡路大震災において、多くの鋼構造物において座屈や脆性破壊といった不安定破壊現象が発生した。これらの脆性破壊のうち多くの事例では部材の大規模変形後に亀裂が発生・進展しており、地震により導入された塑性予歪みにより鋼材が脆化、脆性破壊を誘発した可能性が有る。そこで、阪神・淡路大震災により被災した阪神高速道路神戸線の橋脚より採取した鋼材に様々な材料試験を実施した結果、鋼材に導入された予歪みは、座屈部で鋼材板厚方向平均12.3%、非座屈部で4.4%という値が得られた。これは既往の研究で解析により求められていた値の数倍に達する値であり注目に値する。そこで本研究では、これらの歪みの導入過程を明らかにする事を目的とし、橋脚の地震時の挙動の数値解析を行った。本解析では、構造物の地震時の挙動を衝撃問題として解く事に着眼し、歪み速度依存性を考慮した構成則を用いる事により、阪神高速道路神戸線P-585橋脚の地震時の衝撃解析を行った。その結果、観測された地震動を入力データとして用いた場合、橋脚に与えられる歪み速度は10^<-2>程度のオーダーとなった。これは鋼材が一般に歪み速度依存性を発揮する下限の歪み速度を上回っており、地震時の鋼製構造物の挙動に歪み速度依存性の影響が含まれる事がわかった。しかしながら、非座屈部における残留予歪みはもっとも大きな値の観測された橋脚西側においても、その値は1%程度であり、実験で推測されたものを大きく下回った。観測された上下地震動をもとに実験で推測されるような残留予歪みを生じさせる為には、観測された上下地震動の約4倍程度の値を入力する必要が有り、4倍という値の妥当性に若干の疑問が残る。その為、他の橋脚との複合作用等、様々な条件下での解析を続行中である。
肝線維化、肝発癌におけるC型肝炎ウイルスとSOCSファミリーの役割に関する検討

近年サイトカインによる細胞内シグナル伝達経路の解明が進んでいる。そして我々は、重要なサイトカインシグナル経路であるJAK-STAT系の内因性抑制因子であるSOCSをクローニングした。一方で多くの炎症性疾患においてサイトカインシグナル伝達経路の異常が報告されている。このような背景より、SOCSの炎症性疾患とりわけ慢性肝炎、肝硬変における役割を検討した。まず慢性肝炎および肝硬変患者の肝組織よりDNAを抽出しメチル化特異的PCR法によってSOCS-1遺伝子のメチル化の検出を行った。そこでSOCS-1の遺伝子のメチル化は慢性肝炎から肝硬変へと病態が進行につれ頻度が増すことを明らかにし、さらにメチル化が検出された症例では、その後の経過中に肝癌の発生がメチル化が検出されなかった症例に比べて、約2倍の頻度で増すことがわかった。また、我々はSOCS-1のノックアウトマウスを用いて肝炎、肝線維化を起こした際にSOCS-1ノックアウトマウスではコントロール群に比べて有意に肝炎、肝線維化が増悪することを確認した。さらに肝臓における発癌もSOCS-1ノックアウトマウスで著明であった。これらのことからSOCS-1は肝線維化、肝発癌において抑制的に働いていることを証明した(Yoshida T et al, The Journal of Experimental Medicine 2004.199(12).1701-1707)。さらに我々はもう一つの重要なサイトカインシグナル伝達系Ras-MAPK系の抑制因子Spredをクローニングにした。そこで現在、Spredの肝癌などにおける役割を検討している。現在までのところSpredは肝癌の増殖のみならず転移能、浸潤能をも抑制することを確認した。今後、ヒト肝癌組織に加え慢性肝炎、肝硬変組織でのSpredの発現などを検討する予定である。C型肝炎ウイルス(HCV)感染は本邦における肝硬変、肝癌の約80%の原因であるが、その病態解明と治療法に関しては、いまだ十分な確立がなされていない。我々は、これまでにC型肝炎ウイルスコア蛋白(HCV core protein)が、サイトカイン細胞内シグナル伝達を活性化することにより、C型関連肝発癌過程において中心的役割を演じていることを証明した。(J Exp Med.2002Sep 2;196(5):641-53.)。さらにJohns Hopkins大学や我々は、サイトカインレセプターからの細胞内シグナル伝達におけるJAK-STAT経路のnegative regulatorであるSOCS 1(suppressor of cytokine signaling-1)遺伝子が肝癌において高率にDNAのメチル化を受け発現が低下していることを見出した(Nature Genetics 2002)。このような背景をもとに、肝癌発症前の慢性肝炎、肝線維化過程におけるSOCS1遺伝子の役割について検討した。ヒトの慢性肝炎、肝硬変組織において、SOCS1遺伝子のメチル化が認められ、これは肝線維化の進行とともに、頻度が増すことを発見した。また、SOCS1遺伝子のメチル化が認められた症例については、メチル化が認められなかった症例に比して肝発癌の危険性が約二倍に上昇することを証明した。さらに、これらの臨床データをもとに、SOCS1遺伝子ノックアウトマウスをもちいた実験を行った。すなわち、SOCS1遺伝子ノックアウトマウスにおいて、肝線維化、肝発癌モデルを作成したところ、SOCS1遺伝子ノックアウトマウスは、コントロール群に比して、著明な肝線維化、肝発癌を示し、SOCS1が肝線維化、肝発癌に抑制的に働き、SOCS1による慢性肝疾患の制御の可能性を示した。(Journal of Experimental Medicine 199(12)2004,DDW in USA 2004:award受賞)また、C型肝炎ウイルス感染が、耐糖能異常、糖尿病発症の危険性を増すことを、臨床データより明らかにし、さらに、C型肝炎ウイルスコア蛋白がSOCS3を誘導することにより、直接的に肝臓におけるインスリンに対する感受性を低下させていることを証明した。(American Journal of Pathology165(5)2004)現在、さらにSOCS1、SOCS3の肝臓におけるさまざまな役割や、我々が発見した新規サイトカインシグナル抑制因子についても検討を継続中である。

さらに我々はもう一つの重要なサイトカインシグナル伝達系Ras-MAPK系の抑制因子Spredをクローニングにした。そこで現在、Spredの肝癌などにおける役割を検討している。現在までのところSpredは肝癌の増殖のみならず転移能、浸潤能をも抑制することを確認した。今後、ヒト肝癌組織に加え慢性肝炎、肝硬変組織でのSpredの発現などを検討する予定である。
新しい公共をめぐる政策がソーシャルキャピタル形成に及ぼす影響-資金経路の日英比較

本調査研究の目的は、イギリスにおいて政府・自治体による非営利セクターへの資金提供がどのように変化し、それが非営利組織の運営にどのような影響を及ぼしているかを調査することを通じて、日本の地方パートナーシップ政策のあり方を考察するものである。そのため、イギリスのサウス・ウエスト・リージョン及び日本(東京・三重)の主要自治体・中間支援組織を対象に現地調査を行う。本調査研究によって、日本の非営利セクターのサステナビリティの政策的・制度的基盤条件を明らかにすることをねらいとしている。調査研究初年度の平成19年度は,イギリスにおいて政府・自治体によるNPOへの資金提供がどのように変化し,それがNPOの運営にどのような変化をもたらしているかを検証するために,グロスターシャー県における実態把握に努めた。主な成果としては,第1にNPOによるパートナーシップ形成についてである。イングランドでは,各セクターの代表で構成される地域戦略パートナーシップがほぼ全自治体に設置され,自治体の実施計画に当たるコミュニティ戦略計画の策定主体になっている。グロスター県の場合,NPOの中間支援組織がアセンブリーを形成し,サードセクターの意見を代表する役割を果たしており,このことが,パートナーシップにおいてサードセクターとパブリックセクターの対等性を築くための重要な制度的基盤になっていることが確認できた。第2に,政府・自治体のNPOに対する資金のあり方についてである。全国的な傾向と同様,グロスターシャー県においてもNPOへの資金は補助金から委託金に移行しつつあり,この結果,NPOを競争的な関係にしている。事実,NPOは規模の二極化が進みつつある。しかし,補助金は全くなくなる方向にあるわけではなく,小規模なチャリティ団体やコミュニティに対しては,一定の補助金が提供されていた。NPOの特性や規模に応じて,委託と補助金は使い分けられていたのである。また,委託の場合,適切なコスト計算や事業者の選定方法など,NPOのサスティナビリティの観点からNPOのアセンブリーが問題提起しており,委託か補助かという議論以上に,資金提供の枠組みを検討,協議する場の設定とNPO側のネットワーク形成がより重要であることが確認できた。これらは,日本の自治体における協働政策やNPO向け委託メニューを検討する際にきわめて示唆に富む事例であるとい身る。本調査研究の目的は、イギリスにおいて政府・自治体による非営利セクターへの資金提供がどのように変化し、それが非営利組織の運営にどのような変化をもたらしているかを明らかにすることにより、日本における非営利セクターのサステナビリティの政策的・制度的基盤条件を検証することであった。そのため、サウス・ウエスト・リージョンの主要自治体・中間支援組織・地域エリア合意(LAA)の代表非営利組織等へのヒアリング調査を行うとともに、政府・自治体の政策文書、主要非営利組織の収支計算書・自治体からの委託契約書、地域戦略パートナーシップの策定会議における協議文書等によって具体的事項の確認を行った。その結果、(1)事業型の非営利組織の収入は公的資金の占める割合が高まる中、非営利組織は納税者へのアカウンタビリティへの対応と顧客満足度への対応という二重のプレッシャーにさらされていること、(2)その要因はよく言われるように補助金から委託金への変化によるもの以上に、個々の資金の提供過程・仕様内容・コスト積算基準に関するルールの欠如によるところが大きいこと、(3)政府主導によるパートナーシップ政策は、非営利セクターへの資金供給のルール化や公共政策への参加促進という側面で評価されがちである反面、サービス供給をめぐる評価を通じてサードセクターの活動がコントロールされる側面も併せ持っていること、(4)政府によるパートナーシップ政策を非営利セクターのサステナビリティの政策基盤として確立させるには、非営利セクター側の自覚的な連帯の関係構築が有効であることなどの知見を得た。また、平成20年度には、日英の非営利組織の比較調査(アンケート)を行うとともに、平成21年3月には、中間支援組織の事務局長2名を招聘し、中間支援組織や協働政策に関する国際シンポジウムを開催した。
グラフ・ネットワーク構造を持つ離散最適化問題の定式化とその効率的解法の研究

インターネット,マルチメディアネットワーク,移動体通信等の急激な普及にみられるような,近年における計算機や,情報通信技術の高度化に起因して新たに出現してきた問題の多くは,離散的構造を持つ.そこで,我々のグループでは,それらの問題に対して,グラフ・ネットワーク問題によるモデル化を行ない,その構造的な特徴を解明することによって,効率の良い解法を求めてきた.その結果,高度情報通信網,及び,その信頼性に関して,ある種のグラフ上のハミルトン閉路問題,2本の辺素な路問題,故障すると中継数が増大する端末を求める問題,また,高度情報通信網のモデル化とサーバーミラー配置,及び,移動体通信システムにおいて基地局への担当領域の割り当てに関連した問題等について成果を得た.また,未解決であったハムサンドイッチ定理の一般化等,離散幾何学,及び,一般化詰将棋問題等の離散構造を有するゲーム・パズルの計算複雑さに関して共に成果を得た.更に,離散最適化手法を用いた並列,ないし,分散負荷分散問題の解法,及び,専用計算回路の部分グラフ同型問題等の計算困難問題への適用についても実用上有用な成果を得た.高度情報通信網上で提供されている大量の情報の活用を支援するための基礎技術として重要な情報検索,および,テキスト自動要約とその周辺の研究もTVニュース字幕生成のための要約,複数記事の要約,更には,要約に必要な換言知識の自動獲得,及び,それらのための基礎技術である構文解析等について成果を得た.インターネット,マルチメディアネットワーク,移動体通信等の急激な普及にみられるような,近年における計算機や,情報通信技術の高度化に起因して新たに出現してきた問題の多くは,離散的構造を持つ.そこで,我々のグループでは,それらの問題に対して,グラフ・ネットワーク問題によるモデル化を行ない,その構造的な特徴を解明することによって,効率の良い解法を求めてきた.その結果,高度情報通信網,及び,その信頼性に関して,ある種のグラフ上のハミルトン閉路問題,2本の辺素な路問題,故障すると中継数が増大する端末を求める問題,また,高度情報通信網のモデル化とサーバーミラー配置,及び,移動体通信システムにおいて基地局への担当領域の割り当てに関連した問題等について成果を得た.また,未解決であったハムサンドイッチ定理の一般化等,離散幾何学,及び,一般化詰将棋問題等の離散構造を有するゲーム・パズルの計算複雑さに関して共に成果を得た.更に,離散最適化手法を用いた並列,ないし,分散負荷分散問題の解法,及び,専用計算回路の部分グラフ同型問題等の計算困難問題への適用についても実用上有用な成果を得た.高度情報通信網上で提供されている大量の情報の活用を支援するための基礎技術として重要な情報検索,および,テキスト自動要約とその周辺の研究もTVニュース字幕生成のための要約,複数記事の要約,更には,要約に必要な換言知識の自動獲得,及び,それらのための基礎技術である構文解析等について成果を得た.離散構造を有する問題に対する、その構造を生かした効率の良いアルゴリズムを開発するための知見を得ることを試みた。離散構造を持つ問題として、構文解析、離散幾何学、計算幾何学、及び、その画像処理への応用を取り上げた。それぞれの成果は以下の通りである。まず、構文解析に関して、CREW P-RAM上で構文解析の対象を自然言語処理やコンパイラ等で良く用いられるLR文法に制限することにより、一般の文脈自由文法を対象とするよりもプロセッサ数を削減した並列アルゴリズムを新たに提案し、O(n^3)個のプロセッサを用いてO(logn)時間で実現できることを明らかにした。また、GLR構文解析器としてのUGLR構文解析器を提案した。UGLR構文解析は、帰納的集合であるすべての句構造言語を構文解析でき、文脈自由言語を、従来のGLR構文解析器と同じ計算時間で構文解析できる。次に、離散幾何学、計算幾何学について、有名なハムサンドイッチ定理(但し、2次元版)の拡張としての、平面上に赤点pn個、白点pm個が配置されている時(但し任意の3点は同一直線上に無い)、互いに重ならないp個の凸領域が存在し、各領域は丁度赤点n個、白点m個を含む様にできる」という金子、加納の予想を証明した。更に、1992年に提案されて以来未解決であった、平面上に直線で表された「舞合」の全てを、平面上に根元を固定されたn個の投光器で照射可能か否かを判定する問題(舞台照明問題)がNP完全であることを証明した。但し、各投光器は根元を中心に回転することが出来、向いた方向の角度a_i内を照らすものとする。最後に、計算幾何学の画像処理への応用として、画像データを、色(RGB)毎の濃淡の等高線で表現する方法を用いた場合において、画像の傷をコンピュータでなるべく自然に見える様に修復するアルゴリズムを提案し、実験によって効果を確認した。ここで、自然に、とは修復された等高線の長さの総和が最小になることと定義した。本研究グループでは、離散最適化における構造と計算量の問題を、多様な対象にして展開してきた。本年度は、まず、どのような構造的特徴によって効率の良い並列アルゴリズムが可能となるか、外平面グラフ、台形グラフ、トーナメントグラフ等を対象として考察した。また、離散的対象である文と呼ばれる文字列の構文構造を解析する構文解析アルゴリズムの研究を昨年度に引続き行った。その結果、まず、GLR文法を拡張し、UGLR構文解析アルゴリズムを得た。これは、任意の帰納的な句構造言語を決定的に構文解析できる。しかも、任意の文脈自由言語を従来のGLR構文解析アルゴリズムと同じ計算時間で構文解析できる。

自然言語処理においては、しばしば、文脈自由言語のクラスよりも広いクラスに属する言語を構文解析する必要があり、本アルゴリズムはそのような場合に有効である。更に、LC文法の先読み文字列の定義と生成規則の出力順の変更によって、LC文法を拡張し、LC文法で生成される言語よりも広いクラスの言語に対して構文解析が可能であることを示した。ニュース字幕生成、関連記事要約、また、コーパスからの知識獲得のアルゴリズムに関連して、"AがVするB"の"AのB"への言い換え、日本語複合名詞の英訳語推定、語順を考慮した格フレーム獲得を研究した。高度通信網のモデル化と計算量の観点から、データ再配置問題の計算複雑さを解明し、効率的なサービス供給点配置法も得た。離散ゲーム・パズルの、回転型セル迷路の計算複雑さを示し、離散幾何学では平面凸多角形の弦長の基本的性質を導いた。分散処理環境下の静的負荷分散を離散最適化問題として定式化し、計算規模毎に実行時間を最小化するプロセッサの自動選択法を示した。部分グラフ同型判定問題用高速専用回路も設計、FPGAで実装し、ソフトウエアの数十倍の性能での動作を確認した。これまで,さまざまな問題に対し,離散問題における構造と計算量に関する研究を進めてきた.本年度は,ネットワーク信頼性に関連したグラフアルゴリズムとして,従来のアルゴリズムで0(n^4)時間要したトーナメントグラフ上の2本の辺素な路問題に対して,0(n^2)時間で解くアルゴリズムを得た.更に,区間グラフ,および,台形グラフ上の要節点を求める並列アルゴリズムについて成果を得た.特に,区間グラフ上で要節点を求める問題が,端末間が直接通信するある種の移動体通信システムにおいて,故障すると中継数が増大する端末を求めることに対応することも明らかにした.また,インターネットやマルチメディアネットワーク等の高度情報通信網の急激な進展により新たに生じた問題に関連して,サーバー,および,そのミラーの配置に関連した供給点配置問題,移動体通信システムにおいて基地局への担当領域の割り当てに関連した隣接制約付き彩色問題,再配置問題の計算量の評価等についても新たな展開を行なった.また,離散幾何学に関連して,ハムサンドイッチ定理の一般化,更に,離散構造を有するゲーム・パズルの解法と計算複雑さについて一般化詰将棋問題がPSPACE困難であることを明らかにした.更に,離散最適化手法を用いた並列,ないし,分散:負荷分散問題の解法についても実用上有用な成果を得た.テキスト自動要約とその周辺の研究も要約に必要な換言知識の自動獲得や2語の係受けを用いた文間の重複部分の認定による要約等について進展を見た.
川崎病患者のイムノグロブリン大量療法不応答性に関与する遺伝要因の探索

川崎病による冠動脈の炎症は病日ごとに急速に進行するため、診断後速やかに有効な治療を実施することが、後遺症を残さない上で重要である。IVIG療法は川崎病急性期の標準療法としてほぼ全ての患者に実施されている。しかしながら、約2割の患者はIVIG療法に不応答であり、炎症の長期化の末、高頻度に冠動脈病変を合併することが問題である。本研究では高精度なIVIG療法不応リスク指標の確立を目的とし、IVIG療法抵抗性に関与する遺伝的要因の探索を行う。本年度は1候補遺伝子アプローチにより見出したIVIG不応答患者に集積する低頻度バリアントの機能解析を行った。本バリアントは3'-UTRに位置することから、mRNAの安定性に影響を及ぼす可能性が高い。それゆえ、まず本バリアントをヘテロで有する患者PBMC、EBウイルス不死化B細胞を用いて、各アレル由来のmRNA量をPCR-RFLPにより比較した。更に炎症環境や、バリアント領域に結合することが予測されるmicroRNA存在下でのmRNAの安定性についても同様に、EB不死化B細胞を用いてPCR-RFLPにより評価した。更に本バリアントが遺伝子の翻訳効率に与える影響に関して、Luciferase assayにより評価した。2pooled genomeを用いたエクソーム解析により、IVIG不応答性に関与する遺伝子バリアントの低深度スクリーニングを行った。見出された候補遺伝子領域に対して、再度pooled genomeを用いた高深度シーケンシングを行った。1の先行研究より見出した感受性バリアント解析において、通常環境下におけるバリアントアレル由来mRNAの安定化、並びに炎症性サイトカイン存在下での不安定化傾向を確認しているが、有意差は得られていない。細胞種並びに複合的な環境を考慮に入れ、更なる解析を要する。一方2の感受性バリアント探索において、新たに2つの候補バリアントを見出すことが出来ている。それ故、おおむね順調な進展と評価できる。2で見出した2つの候補バリアントの検証を第一に行う。サンガーシーケンスによる個々のジェノタイピングを行い、正確なマイナーアレル保有率を調べ、より大規模なコホートでの再検証へと進める。
タイ国における塩性土壌地域の植物生態学的改良に関する基礎研究

<塩性土壌地の指標植物と群落遷移>タイ国北東内陸部に位置する、コンケン周辺での強塩性土壌地では、有刺低木群落のAzima sarmentosa,Maytenus mekongensis群落、Pluchea indica群落,多肉質葉を持つGisekia pharnacioides群落,Massia triseta群落,Synostemon bacciformis群落などの草本植物群落が特徴的に発達、塩性土壌地帯での指標植物となっている。この土壌の塩性化と植生の退行変化は、森林の過度の伐採、岩塩利用の製塩などの人為的操作によって生じたものである。この地方本来の植生は、D.tuberculatus,D.obtusifolius,Shorea obtusaの乾燥落葉樹林で、一部常緑樹林のDipterocarpus alatus林、低木林では、Helictres lanata群落などがあることが現地調査で明らかとなった。そのため、適切な土壌の理化学性の改良を施しながら、植生導入の初期にマングロ-ブ種を利用することにより、植生遷移の進行速度を早め、将来像として塩集積を抑える樹林と農用地との、調和のとれた利用形態を確立するという方向性が提示された。<塩性土壌の理化学性>塩性土壌地の土壌の理化学性を的確に捉えるため、森林、草地、裸地など植生のタイプの違いに応じて、土壌断面構造、各層位でのPH、EC値、水分分布をオ-ガ-法で採土し、分析、計測した。雨季と乾季との変化にも対処し、月間雨量を計測と平行しながら計測を進めた。年間降雨量は858.8mm(1989年)で、降雨は、5月から10月に集中し、11月から2月の間は、雨量0の状態になる。PH値は、雨季と乾季ではそう大きな変化はない。一般に樹林地では低く、草地では、8月ー1月下旬にかけてPH6以上で、1月から2月下旬にかけてはPH4.5ー5と低下する。その後、4月下旬にかけて回復するが、PH5.5ー6の間に分布する。裸地では、PH4ー5の間に分布より低い値となっている。EC値では、草地1月下旬から2月下旬にかけての0.3ー0.4mS/cmを除けば、0.02ー0.1mS/cmに分布、安定している。しかし、裸地では、雨季の8月中旬ー9月中旬にEC0.1ー0.6mS/cmの値に分布するが、降雨の少ない乾季では、特に表層10cmのEC値は高くなる。含水比でみると、雨季の間は、表層から30cm程度までは、草地の含水比が高い。それ以深では差がない。<塩性土壌の生物活性>塩性土壌中の微生物数、呼吸活性が対照土壌に比較して低く、特に乾季に低い。また、亜硝酸酸化菌(NO2 →NO3)は多数存在するものの、アンモニア酸化菌(NH3 →NO3)がほとんど存在せず、硝化活性が極めて低い状態にある。このままの状態で、PHの調整や、微量元素の添加などによる単なる化学的土壌改良では、効果的改良とはならないことが明らかとなった。こうした塩性土壌地で生物活性を高め、土壌改良を進めるには、草本群落の導入では効果はなく、硝酸菌活性のある低木群落段階の植生の導入が必要である。<塩性土壌の改善とマングロ-ブ植物の移植実験>塩性土壌地では、土中で鉄、マンガンの集積層が生じ、根に有害に作用する他、表面が多孔質構造の硬いクラストを形成、水分と養分の透過が妨げられている。したがって実験ではクラストを人為的に破壊し、籾殻、砂利、肥料を様々な割合で混入することによって、物理化学性の改良を施した土層改良圃場を造成した。ここに植生導入の最初の呼び水として、耐塩植物である数種のマングロ-ブ植物の移植実験を行った。その結果純マングロ-ブのヒルギ科植物の生育は難しいが、土層改良区での準マングロ-ブ植物、および、従マングロ-ブ植物のXyloーcarpus granatum,Excoecaria agallocha,Melaleuca leucadrendronがそれぞれ年間2m,2.5mに生長、およびExcalyptus sp.では3mにまで生長、同時に土壌中のEC値の低下が認められ、塩性土壌地植栽に有効であることが確められた。

そのため、適切な土壌の理化学性の改良を施しながら、植生導入の初期にマングロ-ブ種を利用することにより、植生遷移の進行速度を早め、将来像として塩集積を抑える樹林と農用地との、調和のとれた利用形態を確立するという方向性が提示された。<塩性土壌の理化学性>塩性土壌地の土壌の理化学性を的確に捉えるため、森林、草地、裸地など植生のタイプの違いに応じて、土壌断面構造、各層位でのPH、EC値、水分分布をオ-ガ-法で採土し、分析、計測した。雨季と乾季との変化にも対処し、月間雨量を計測と平行しながら計測を進めた。年間降雨量は858.8mm(1989年)で、降雨は、5月から10月に集中し、11月から2月の間は、雨量0の状態になる。PH値は、雨季と乾季ではそう大きな変化はない。一般に樹林地では低く、草地では、8月ー1月下旬にかけてPH6以上で、1月から2月下旬にかけてはPH4.5ー5と低下する。その後、4月下旬にかけて回復するが、PH5.5ー6の間に分布する。裸地では、PH4ー5の間に分布より低い値となっている。EC値では、草地1月下旬から2月下旬にかけての0.3ー0.4mS/cmを除けば、0.02ー0.1mS/cmに分布、安定している。しかし、裸地では、雨季の8月中旬ー9月中旬にEC0.1ー0.6mS/cmの値に分布するが、降雨の少ない乾季では、特に表層10cmのEC値は高くなる。含水比でみると、雨季の間は、表層から30cm程度までは、草地の含水比が高い。それ以深では差がない。<塩性土壌の生物活性>塩性土壌中の微生物数、呼吸活性が対照土壌に比較して低く、特に乾季に低い。また、亜硝酸酸化菌(NO2 →NO3)は多数存在するものの、アンモニア酸化菌(NH3 →NO3)がほとんど存在せず、硝化活性が極めて低い状態にある。このままの状態で、PHの調整や、微量元素の添加などによる単なる化学的土壌改良では、効果的改良とはならないことが明らかとなった。こうした塩性土壌地で生物活性を高め、土壌改良を進めるには、草本群落の導入では効果はなく、硝酸菌活性のある低木群落段階の植生の導入が必要である。<塩性土壌の改善とマングロ-ブ植物の移植実験>塩性土壌地では、土中で鉄、マンガンの集積層が生じ、根に有害に作用する他、表面が多孔質構造の硬いクラストを形成、水分と養分の透過が妨げられている。したがって実験ではクラストを人為的に破壊し、籾殻、砂利、肥料を様々な割合で混入することによって、物理化学性の改良を施した土層改良圃場を造成した。ここに植生導入の最初の呼び水として、耐塩植物である数種のマングロ-ブ植物の移植実験を行った。その結果純マングロ-ブのヒルギ科植物の生育は難しいが、土層改良区での準マングロ-ブ植物、および、従マングロ-ブ植物のXyloーcarpus granatum,Excoecaria agallocha,Melaleuca leucadrendronがそれぞれ年間2m,2.5mに生長、およびExcalyptus sp.では3mにまで生長、同時に土壌中のEC値の低下が認められ、塩性土壌地植栽に有効であることが確められた。
椎間板圧迫時の粘弾性変形に伴う水分子の動態のMRIによる解析

隣接椎体を含めた成牛尾椎椎間板を実験材料とした。椎間板の脊柱長軸方向に、独自に作製した圧迫試験器で、50Kgおよび150Kgの一定圧迫荷重を30分120分間加えた。荷重前、中および解除後に経時的に、MRI装置(Philips社製Gyroscan、1.5tesla)で撮像を行った。矢状面のSE(TR=1600、TE=30)画像で椎間板の高さを計測し、IR(TR=1750、TI=450)画像よりT1計算画像を得た。我々は既に髄核の水分含有率とT1値が、正の相関を示すことを明らかにしており、T1値を測定することで水分含有率を推定することが可能である。この実験より以下のような結果を得た。荷重中は、椎間板高は圧迫開始直後より単調に減少し、その減少速度は50kg負荷に比して150kg負荷で速かった。髄核中央部T1値は圧迫開始直後に一過性に上昇し、50kg負荷では約30分、150kg負荷では約10分で最大になり、以後単調に短縮した。圧迫解除後の可逆性は荷重量および時間により次の様な差が認められた。50kg負荷を30分間与えた後に解除すると、椎間板高および髄核中央部T1値は徐々にほぼ圧迫前の値まで回復した。50kg負荷を180分間あるいは150kg負荷を180分間与えた場合は、解徐後も、椎間板高および髄核中央部T1値は負荷前の値には回復せず変化は不可逆的であった。この結果より以下のように考察される。圧迫初期では椎間板高が単調に減少する一方、水分子が髄核中央部に移動する。この時点で圧迫を解除すると椎間板高、髄核の水分含有率は圧迫前の状態に回復し、椎間板の機能が維持されている。更に圧迫を加えると髄核中央部から周囲組織へ水分子が失われる。この時点で圧迫を解除してもこれらの変化は不可逆的であり、椎間板の機能は低下していると考えられる。
新生ラットにおける冠微小循環系と心筋の相互依存性増殖過程の医工学的解析

再生医工学において血管新生と心筋再生は中心的課題であり、生体内における相互関係の重要性は十分に認識されているが、技術的あるいは評価法の難しさから個々に研究されているのが現状である。本研究では冠微小循環と心筋の相互依存性増殖過程にスポットを当て、相互機能発達という観点から検討し、心機能発達上不可欠な統合的情報を得ることで生理学的な知見を通して再生医療にも貢献することを目的として研究を遂行した。実験は、1)独自のCCDカメラを用いた新生児および胎児ラットの冠微小循環の可視化、2)大型放射光施設SPring-8によるアクチン・ミオシンのX線回折像解析によるクロスブリッジ発達過程の観察を行った。1)では、ペンシル型生体顕微鏡にて胎児及び新生児ラットの冠循環可視化を可能にし、成長に伴う解剖学的・生理学的発達を観察・評価した。この際に、心外膜側を覆う毛細管と心筋内の細動脈を焦点調節により同時に観察することが出来、壁張力が異なる心外膜側、心筋内、心内膜側微小循環の同時可視化の可能性が示された。また、細動脈レベルでは、成ラットにおいて枝状の分岐を呈するのと異なり、中洲状の分岐を有する血管を観察出来た。これは血管新生過程にあるものと考えられた。2)では摘出全心臓を用いてアクチン・ミオシン二重六角格子によるX線回折像を観察した。出生直後はアクチン・ミオシンの配向が成ラットに比べて未熟であり、回折像を得ることが出来なかった。これは心筋量の違いではなくアクチン・ミオシンの分子配列によるものであり、生後日数と共に配向が発達し、約二週間で成ラットと同じパターンの回折像を呈することが明らかになった。本研究では冠微小循環と心筋の相互依存性増殖過程にスポットを当て、相互機能発達という観点から検討し、心機能発達上不可欠な統合的情報を得ることで生理学的な知見を通して再生医療にも貢献することを目的としている。1)では、ペンシル型生体顕微鏡にて胎児及び新生児ラットの冠循環可視化を可能にした。これは血管新生過程にあるものと考えられ、血流動態と血管の経時的形態変化を検討する予定である。生後日数と共に配向が発達し、約二週間で成ラットと同じパターンの回折像を呈することが明らかになった。
有限体、局所体、及び大域体の上に定義された代数多様体とその基本群の数論幾何的研究

今年度は、当初研究目的として掲げたうちの「正標数の代数閉体上の曲線についてのGrothendieck予想」について進歩があった。主結果は、F_pの代数閉包の上の連結、smoothな代数曲線でコンパクト化の種数が0のものについては、その基本群の位相群としての同型類が元の曲線のschemeとしての同型類を完全に決定するということを示したことである(論文準備中)。この結果の証明は、まず、一般種数の曲線に対してコンパクト化で付け加わる点(punctures)の数が基本群から復元できるという当該研究者の結果を、元の曲線の被覆に現れる各曲線に対して適用し、有限群の置換表現に関する補題と組み合わせることによって、各punctureに対する惰性群を復元した.(更にArtin指標を用いて高次分岐群も復元される。)これによって、元の射影直線の各アーベルtame被覆に対応する基本群の部分群を指定することが可能になった。他方、各巡回tame被覆のp-rank(の適当な成分)の中に、元の射影直線の分岐点の座標の間にどんなF_p-線型関係が成り立っているかの情報が入っていることを発見し、更にこれを元の射影直線の被覆に現れる適当な射影直線に適用することによって、元の射影直線の分岐点の集合が(同型を除いて)完全に復元されることがわかった。曲線のp-rankが基本群から復元されることは既に当該研究者によって証明されているので、以上により主結果が証明される。今後は、一般種数の曲線の場合に同様の結果を証明したいと思っているが、そのためには、分岐点の座標を用いた具体的な計算とは異なる全く新しいアイディアが必要であると考えている。
機能性成分を指標とする野菜の化学育種に関する基礎研究

従来の野菜の育種は、耐病性、耐寒性、対暑性、抽だい性などの栽培の容易さや食味の改善などの点で長足の進歩を成し遂げ、量的な供給を計る上では十分の成果を上げてきた。本研究では、微量で生理活性を示す植物二次成分の重要性を認識し、将来の野菜が持つべき資質(機能)を明らかにしようとした。季節を問わず食卓を賑わすレタスでは、抗酸化性や血糖値低下作用などの作用が知られるクロロゲン酸関連化合物(クロロゲン酸、チコリ酸、3,5-ジカフェオイルキナ酸、カフェ酸)が主成分であり、それらの含量や組成が品種(6品種)間および栽培条件で著しく変動することを明らかにした。抗発癌プロモーター活性の品種間差を比較したところ、有意の活性の低い品種の存在が判明した。また、その主成分としてリノール酸とリノレイン酸に抗発癌作用物質があることを明らかにした。また、抗酸化活性にも有意な品種間差が存在し、クロロゲン酸関連化合物の含量と相関を示す品種(リ-フ系レタス)とクロロフィル含量と高い相関を示すレタス類(立レタス、茎レタス、エンダイブ)に大別されることが認められ、品種間に有意な差のあることが判明した。一方、常食の黄緑色野菜であるホウレンソウにおいても抗酸化活性に有意な品種間差が認められ、その抗発癌プロモーター活性を探索したところ、2種の不飽和脂肪酸(C16:3とC18:2)が結合した結合したガラクトセレブロシドあるいはグルコセレブロシドに強い活性のあることを明らかにした。活性成分の含量を薄層クロマトで比較した結果、品種間で有意な含量差のあること明らかにした。これらの結果は、機能性成分を指標とする成分育種によって、さらに健康維持・増進に貢献できる野菜の育成が可能であることを示した。生産性向上を目指した活発な育種によって多種多様な品種が存在するため、野菜の機能性やその成分含量・組成に品種間差があることが推測される。本研究では、一年を通して生産・消費され、植物工場栽培品目としても実用化されているレタスとホウレンソウを題材として、機能性に関わる品種特性、栽培環境条件の影響等を検討した。機能性が認められているクロロゲン酸関連化合物(クロロゲン酸、カフエ酸、チコリ酸、3,5-ジカフェオイルキナ酸)の水耕レタス(玉レタス,リ-フレタス,立レタス,茎レタス、エンダイブ)では、全供試品種の含有成分に質的な相違は検出されなかったが、品種間に成分の量的変異の存在を認めた。また、養液濃度の調製でキナ酸基含有成分(クロロゲン酸、3,5-ジカフエオイルキナ酸)の含量が大きく変化し、成分組成比が変動することを明らかにした。また、レタス類の抗酸化活性に品種間差の存在を明らかにし、さらに品種が異なると抗酸化活性に寄与する主成分が異なり、その含量も変動する可能性を示唆した。また、ホウレンソウ7品種の葉身部エキスの抗酸化活性においても、品種によって有意に変動することを明らかにした。さらに、同一条件で水耕栽培したレタス類5品種由来のエキス6,000倍濃度(プロモーター濃度比)で抗発ガンプロモーター活性を検定したところ、有意な品極間差が存在した。6,000倍濃度における生細胞率は全ての試料で約50%を示し、抗発ガンプロモーター活性がほとんど検出されなかった品種にも他の品種と同様な細胞毒性が認められ、細胞毒性に関与する成分は、抗発カンプロモーター活性成分と異なると判断された。

以上の結果は,種々に育種され多様な品種を有する野菜の機能性や機能性成分が、品種や栽培環境によって変動する可能性を示す興味ある知見であり,今後の育種や栽培条件の改善に寄与する基礎的知見であると考える。従来の野菜の育種は、耐病性、耐寒性、対暑性、抽だい性などの栽培の容易さや食味の改善などの点で長足の進歩を成し遂げ、量的な供給を計る上では十分の成果を上げてきた。本研究では,微量で生理活性を示す植物二次成分の重要性を認識し、将来の野菜が持つべき資質(機能)を明らかにしようとした。季節を問わず食卓を賑わすレタスでは、抗酸化性や血糖値低下作用などの作用が知られるクロロゲン酸関連化合物(クロロゲン酸、チコリ酸、3,5-ジカフェオイルキナ酸、カフェ酸)が主成分であり、それらの含量や組成が品種(6品種)間および栽培条件で著しく変動することを明らかにした。抗発癌プロモーター活性の品種間差を比較したところ、有意の活性の低い品種の存在が判明した。また、その主成分としてリノール酸とリノレイン酸に抗発癌作用物質があることを明らかにした。また、抗酸化活性にも有意な品種間差が存在し、クロロゲン酸関連化合物の含量と相関を示す品種(リ-フ系レタス)とクロロフィル含量と高い相関を示すレタス類(立レタス、茎レタス、エンダイブ)に大別されることが認められ、品種間に有意な差のあることが判明した。一方、常食の黄緑色野菜であるホウレンソウにおいても抗酸化活性に有意な品種間差が認められ、その抗発癌プロモーター活性を探索したところ、2種の不飽和脂肪酸(C16:3とC18:2)が結合した結合したガラクトセレブロシドあるいはグルコセレブロシドに強い活性のあることを明らかにした。活性成分の含量を薄層クロマトで比較した結果、品種間で有意な含量差のあることを明らかにした。これらの結果は、機能性成分を指標とする成分育種によって、さらに健康維持・増進に貢献できる野菜の育成が可能であることを示した。