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先端的固体酸測定法の開発と酸点発現機構の解明

ゼオライト骨格内に存在する固体酸点の酸量と酸強度を,個々に測定する新しい測定方法を開発した.測定した酸強度が密度汎関数法による理論値に一致することをみとめた.この結果,実験と理論の両面からゼオライト酸性質を解析する総合的な研究方法が得られた.この方法を使うことによって,シャバサイトやYゼオライトに存在する複数のブレンステッド酸点の酸性質,さらに,石油精製などにおいて実際に利用されている修飾Yゼオライト触媒の酸性質を詳しく解析した.同時に,酸性質と触媒活性の相関性を考察した.ゼオライト骨格内に存在する固体酸点の酸量と酸強度を,個々に測定する新しい測定方法を開発した.測定した酸強度が密度汎関数法による理論値に一致することをみとめた.この結果,実験と理論の両面からゼオライト酸性質を解析する総合的な研究方法が得られた.この方法を使うことによって,シャバサイトやYゼオライトに存在する複数のブレンステッド酸点の酸性質,さらに,石油精製などにおいて実際に利用されている修飾Yゼオライト触媒の酸性質を詳しく解析した.同時に,酸性質と触媒活性の相関性を考察した.今年度は,アンモニアのIRMS-TPD法によるYゼオライトのブレーンステッド酸点に関する研究を詳しく行なった.これは,Yゼオライトが,工業触媒としてもっとも良く利用されているゼオライトであり,またTサイトとよばれるSiまたはAlカチオンの位置するサイトの構造が一種類しかないという単純な構造の特徴があるためである.一つのTサイトは正四面体の真ん中にあり,その周りに4種のOHが位置するため,結局4種のブレーンステッド酸OHが存在し得る.これらを別々に測定し,その酸量と酸強度を決定することにより,ブレーンステッド酸点の発現とその性質に関する基礎的な理解を得ることができると考えられる.また,同時に触媒活性との相関性についても,有用な情報が得られるはずである.このような観点でおこなった研究では,HYゼオライトに4種のブレーンステッド酸性OHを検出し,その酸量と酸強度の決定を行なうことができた.結論的には,そのうち一つはYゼオライトの狭い細孔内に位置しており,正確には酸性質を示していないこと,また構造的には可能性のある一つのOHの同定にはあいまいさが残ることがわかった.また,USYと呼ばれる工業的に利用されている高活性Yゼオライト触媒には,通常存在しない強い酸性質をもつブレーンステッド酸OHがあり,これが触媒活性の要因であると結論した.また,トルエンの吸着に関する非常に興味深い事実を見出した.これは,トルエンがNaカチオン上で強く吸着し,その強度はゼオライトの構造に依存し,強度の序列は酸強度のそれとまったく同じであることがわかった.カチオン性がゼオライトの構造に依存することをサポートする実験結果として興味深い.今後は,さらにさまざまなゼオライトにこの方法を応用し,ブレーンステッド酸点の発現とその性質に関する詳細な研究を展開する.ゼオライト内Bronsted酸性に関する研究一般に利用できるほとんどすべてのゼオライト種のBronsted酸性質をIRMS-TPD法によって測定した.この結果物理化学的に合理的な二つの事実を得ることに成功した.一つは,酸強度の目安としているアンモニアの吸着熱がOHのIRバンド位置にほぼよい相関性があることである.OHの距離がながくなると,IRバンド位置は低波数になり,酸強度は強くなる.ただし,OHが6員環のような狭い細孔内にある場合には,水素結合あるいはアンモニア吸着の抑制によって,相関性から外れる.また,Bronsted酸量でパラフィン分解速度をわって得た頻度因子は,酸強度に相関性があることがわかった.これらBronsted酸の物理化学を裏付ける目的で,Bronsted酸点強度を量子化学的計算(DFT: Density Functional Theory)によって計算する試みをおこない,一部の構造が簡単なゼオライト,たとえばCHAやFAUについては,実験値と計算値は非常によい相関性があることが明らかになった.今後このような実験と計算の両面から,酸量,酸強度の構造および組成依存性を明らかにする.モノレイヤー固体酸に関する研究昨年度、非ゼオライト金属酸化物触媒についても測定・解析法を確立した。そこで、担体焼成温度によって触媒活性が大きく異なることがわかっているSO42-/ZrO2について、酸性質の担体焼成温度による変化を測定した。また,WO3/ZrO2、WO3/TiO2についてもIRMS-TPD測定をおこない,モノレイヤー上のBronsted・Lewis両酸点の数と強度を決定した.今後は更なる一般化を進める予定である.ゼオライト固体酸について(1)アルカリ土類イオン(Ca,Ba,Mg),Laイオン交換,および超安定化Yゼオライトの酸性質に注目し,IRMS-TPD実験によってブレーンステッド酸性質の強度を測定した,DFT計算によって,Yゼオライトのブレーンステッド酸点の強度がカチオンにより強められることを確認した.触媒活性と酸強度の相関性を検討した.これらを総合して,イオン交換Yゼオライトの酸性質と触媒活性の相関性を検討した.(2)DFT計算によって,これまで実験的に測定されてきた各種ゼオライトのブレーンステッド酸強度を計算し,実測値との照合を検討した.(3)炭素数の異なる炭化水素の分解反応速度を測定し,酸強度との相関性が炭素数によってどのように変化するかを調べた.酸化物モノレイヤー固体酸について(1)モノレイヤー酸化物触媒のうち,SO_4^<2->/ZrO_2などのブレーンステッド酸とルイス酸点の酸量・酸強度を測定した.

(2)ルイス酸点を示す吸着アンモニアのIR測定における吸光度係数を決定した.以上の結果,IRMS-TPD法がゼオライトおよび酸化物の固体酸性質の詳細なキャラクタリゼーション技術となることがわかり,また同時に,量子化学計算によってそれらがよくサポートされることを明らかにした.
オプトジェネティクスを用いた慢性痛における下行性疼痛制御系の意義の解明

慢性痛の本態である負の情動は患者の生活の質を著しく低下させるだけでなく、痛覚過敏を引き起こし、痛みの悪循環を形成する。しかし、痛み情動回路と痛覚過敏を生じる神経機構との連関メカニズムは未解明である。負情動の形成機構の一つとして脊髄後角浅層から侵害受容情報を受ける外側腕傍核(LPB)と情動の中枢である扁桃体中心核(CeA)外側外包部(CeC)の間のシナプス伝達の増強があげられる。昨年度、本研究では脳スライスにおけるパッチクランプ記録と光遺伝学的手法を用いて、選択的にLPB由来入力を活性化し、炎症性疼痛モデルにおいてLPB-CeCシナプス伝達が増強することを明らかにした。また、LPBからCeCニューロンへ直接的な興奮性入力と間接的な抑制性入力があり、LPB由来入力がCeA局所回路に影響を及ぼす可能性が示された。そこで、本年度はLPB由来入力がCeAの出力核である内側核(CeM)に及ぼす影響と、CeM由来入力の選択的活性化が下行性疼痛制御系の起始核である中脳水道周囲灰白質(PAG)ニューロンに及ぼす影響を評価した。CeMニューロンがLPBからの単シナプス興奮性入力に加え、それ以上に強い持続的な多シナプス抑制性入力を受ける事実を見出し、国際学術誌で公表した。また、吻側延髄腹側核に投射するニューロンが多く存在する腹外側PAGニューロンからCeMからの単シナプス抑制性入力を記録することに成功した(論文公表準備中)。現在、坐骨神経絞扼による神経障害性疼痛モデルでのCeM-PAGシナプス伝達の可塑的変化を解析中で、今後はシナプス伝達に及ぼす生理活性物質の効果に対する慢性痛の影響などの詳細な解析を進める。本研究で確立した、CeMからPAGへの投射神経を特異的に活性化してその応答を評価する実験系は、慢性痛における痛み情動回路と下行性疼痛制御系の連関の可塑的変化の解明に貢献すると期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。痛みは生体に生じた異常を伝える警告信号として必要なものだが、組織障害や強い侵害受容がほとんど消失しているにもかかわらず持続する慢性痛は負情動をその本態としている。その成立の一機序として脊髄後角浅層から侵害受容情報の入力を受ける外側橋腕傍核(LPB)と情動の中枢である扁桃体の中心核外側外包部(CeC)のシナプス伝達増強の関与が知られている。また、扁桃体中心核内側部(CeM)の出力ニューロンは、下行性疼痛制御系の起始核である中脳水道周囲灰白質(PAG)を介して吻側延髄腹側核(RVM)の活動を制御しており、LPB-CeCシナプス伝達の増強が下行性疼痛制御系の可塑的変化を引き起こす可能性がある。本研究では、このような上行性・下行性の疼痛情報・制御ループを解明するため、特定のニューロンのシナプス伝達の高精度な解析を可能とするスライス標本を用いたパッチクランプ記録と、経路特異的活性化法である光遺伝学的手法を組み合わせて実験を行なった。従来の電気刺激による経路活性化法では、離れた神経核からの投射線維を特異的に活性化することは困難だったが、本研究ではLPBに光活性化チャネルを導入した後、扁桃体を含む脳スライス標本を作製し、LPB由来の神経線維を光刺激によって特異的に活性化して、LPB-CeCシナプス伝達を記録した。その結果、1)CeCニューロンはLPBからの単シナプス性興奮性入力だけではなく、間接的な多シナプス性入力を受けること、2)LPB由来の神経線維がGABA作動性介在ニューロンを介したフィードフォワード抑制の局所回路を形成していること、3)ホルマリン誘発炎症性疼痛モデルにおいて、特定の発火パターンを示すCeCニューロンのLPB-CeCシナプス伝達が有意に増強していることを明らかにした。また、CeMの出力ニューロンが下行性疼痛制御系に及ぼす影響について検討するため、CeM由来の神経線維を特異的に活性化し、CeM-PAGシナプス伝達の解析を行なった。

CeMニューロンがLPBからの単シナプス興奮性入力に加え、それ以上に強い持続的な多シナプス抑制性入力を受ける事実を見出し、国際学術誌で公表した。また、吻側延髄腹側核に投射するニューロンが多く存在する腹外側PAGニューロンからCeMからの単シナプス抑制性入力を記録することに成功した(論文公表準備中)。現在、坐骨神経絞扼による神経障害性疼痛モデルでのCeM-PAGシナプス伝達の可塑的変化を解析中で、今後はシナプス伝達に及ぼす生理活性物質の効果に対する慢性痛の影響などの詳細な解析を進める。本研究で確立した、CeMからPAGへの投射神経を特異的に活性化してその応答を評価する実験系は、慢性痛における痛み情動回路と下行性疼痛制御系の連関の可塑的変化の解明に貢献すると期待される。本年度はLPB-CeCシナプス伝達の解析を中心に実験を行なった。当初は興奮性シナプス伝達のみを解析する予定だったが、CeCニューロンはLPBからの単シナプス性興奮性入力だけではなく、間接的な多シナプス性入力も受ける事実が明らかになったため、その間接的な入力について詳細な解析を行なった。そのため、当初の計画よりLPB-CeCシナプス伝達の解析に多くの時間を費やしたが、実験の結果、LPB由来の神経線維がGABA作動性介在ニューロンを介したフィードフォワード抑制の局所回路を形成していることを明らかにした。これは従来の電気刺激を用いた経路活性化法では明らかにできなかった新事実であり、慢性痛モデルにおけるシナプス伝達の増強について検討する上でも、考慮しなくてはならない重要な点である。次に、炎症性疼痛モデルにおける興奮性シナプス伝達の解析を行なった。CeCには異なる発火パターンを示すニューロンの亜集団が存在することが知られており、本研究ではCeCニューロンを発火パターン別に分類した。それぞれの亜集団について、疼痛群と対照群を比較するのに十分な例数を集めるため、多くの実験を行なった。その結果、炎症性疼痛モデルにおいて特定の発火パターン(遅発発火型)を示すニューロンの興奮性シナプス伝達が有意に増強していることが明らかになった。これらの新たな発見を早急に国際的に公表するため、本年度の後半は論文執筆作業を中心に行ない、現在、論文を投稿したところである。また、CeM-PAGシナプス伝達の解析を行なうため、ウィルスベクター注入部位の座標、PAGを含む急性脳スライス標本の作製方法、シナプス伝達の記録条件などの実験プロトコールの検討を行なった。以上より、若干の研究計画の遅れ、変更はあったものの、研究計画全体としてはおおむね順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は投稿した論文について、追加実験が必要になる可能性に備え、迅速に対応できるようウィルスベクターの注入など追加実験の準備を整えておくとともに、CeM-PAGシナプス伝達の解析を進める。すでに、CeMにウィルスベクターを導入し、PAGを含む脳スライス標本を作成してCeM由来の神経線維を特異的に活性化し、CeM-PAGシナプス伝達を記録する技術をほぼ確立した。今後はCeMからPAGへの入力について詳細な薬理学的解析を行ない、単シナプス性の入力であることを確認し、間接的な入力の有無を調べる。また、RVMに逆行性蛍光トレーサーを導入し、蛍光標識されたPAGニューロンからの記録を行なう。現在、ウィルベクターを用いて光活性化チャネルを導入しているが、実験の結果によっては、より効率よく、選択的に光活性化チャネルを導入するため、ウィルスベクターの種類や遺伝子改変動物の使用も検討する。
コンパクト核融合アドバンストランキンサイクルにおける非平衡MHD発電機の設計研究

核融合炉から発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換する方法として、従来の汽力発電システムを用いれば、システムが巨大になり設備にかかるコストも高価になる恐れがある。これに代わるシステムとして、コンパクトで安価な非平衡MHD発電機を用いてエネルギー変換を行うシステムを解析した。このシステムをCompact Fusion AdvancedRankine(CFAR)Cycleといい、核融合炉特有の核融合プラズマからのシンクロトロン輻射を導波管によりスーパーヒーター部に導き、MHD発電機に用いる作動流体を3000K程度まで加熱し、熱-電気変換効率を高め、安価な熱-電気変換を実現しようとしている。まず、CFARサイクル用高効率MHD発電機としてセパレイトウォール付きのディスク型発電機を新たに提案し、その概念設計をチャネル内プラズマの定常準1次元解析により行い、さらに予備的ではあるが、非定常準1次元解析により擾乱に対する安定性について調べた。その結果、流体特性及び放電特性が安定し、電子温度の1%程度の擾乱に対して安定な発電機を概念設計することができた。このときのエンタルピー抽出率は53.2%である。システム各構成部分の整合性を検討するため、CFARサイクル研究会を平成元年1月12、13日に行い、13名から発表があった。今後の課題として、炉芯パラメータの高精度化、定常安定領域検討、スタートアップシナリオと必要入射パワー検討、シンクロトロン輻射量、スペクトル評価、シンクロトロン電流駆動効率評価、マイクロ波スーパーヒーターまでの導波管設計、透過セラミックス高周波特性調査、ブランケット設計、トリチウム増殖・回収、中性子・マイクロ波スーパーヒーター設計、透過冷却法検討、高温材料共存性、MHD発電高効率化、静磁場解析、非定常電磁応力解析などが挙げられた。
舞台の時間・舞台の空間-その成立と構造-

舞台における空間と時間について,その特色を明らかにし,併せて現代演劇の独自性と将来への展望を考察した.舞台の空間については,その一種の「曖昧さ」に着目した.たとえば映画では,カメラは対象を接写から遠景にいたるまで様々の距離において把えることが出来る.この事実は,映画空間が観客の目にとって自由に縮小・拡大するのと同じ意味を持つ.演劇の場合,観客にとって舞台空間はつねに一定の大きさと形態をしか持てない.だから時にはストーリー展開に直接関係のない夾雑物まで観客の目にさらけだす.このことは舞台空間の不自由さと否定的に考えられているが,チェーホフやウェスカーの作品のある場面のように,舞台上のふたつの人物群が互いに無関係な行動,台詞をとることによって本来の意味以上の深い意味を表わすことがある.この「多義性」は極めて演劇的な表現である.と我々は考える.ついで舞台の時間については,その「流動性」に着目した.映画に比べ演劇は,時間の転換が不自由であると言われてきたが,現代演劇では自由で柔軟な時間構造を持つようになってきている.それらは主として演出の技法によって試みられてきたが,近年はシェーファーの『アマデウス』のように,ドラマトウルギーそのものに自由な流動性を持つものが現われている.その流動性は,ドラマに一種の「抽象性」をとりいれることによって保証されている,と我々は考える.現代演劇にあらたな可能性をもたらすものは,「再生された異化」であろう,と我々は推定する.演劇のコミュニケーションは,舞台上の人物相互のあいだに行なわれるものと,舞台・客席のあいだに行なわれるものとの二重構造を示している.しかし実際の演劇の場では,多くの観客はこの両者を混同し,舞台上の人物に同化しがちである.だからこそブレヒトは「異化」が必要であると考えた.現代演劇はこの異化を,あたらしい技法によって,再活性化するのだ.舞台における空間と時間について,その特色を明らかにし,併せて現代演劇の独自性と将来への展望を考察した.舞台の空間については,その一種の「曖昧さ」に着目した.たとえば映画では,カメラは対象を接写から遠景にいたるまで様々の距離において把えることが出来る.この事実は,映画空間が観客の目にとって自由に縮小・拡大するのと同じ意味を持つ.演劇の場合,観客にとって舞台空間はつねに一定の大きさと形態をしか持てない.だから時にはストーリー展開に直接関係のない夾雑物まで観客の目にさらけだす.このことは舞台空間の不自由さと否定的に考えられているが,チェーホフやウェスカーの作品のある場面のように,舞台上のふたつの人物群が互いに無関係な行動,台詞をとることによって本来の意味以上の深い意味を表わすことがある.この「多義性」は極めて演劇的な表現である.と我々は考える.ついで舞台の時間については,その「流動性」に着目した.映画に比べ演劇は,時間の転換が不自由であると言われてきたが,現代演劇では自由で柔軟な時間構造を持つようになってきている.それらは主として演出の技法によって試みられてきたが,近年はシェーファーの『アマデウス』のように,ドラマトウルギーそのものに自由な流動性を持つものが現われている.その流動性は,ドラマに一種の「抽象性」をとりいれることによって保証されている,と我々は考える.現代演劇にあらたな可能性をもたらすものは,「再生された異化」であろう,と我々は推定する.演劇のコミュニケーションは,舞台上の人物相互のあいだに行なわれるものと,舞台・客席のあいだに行なわれるものとの二重構造を示している.しかし実際の演劇の場では,多くの観客はこの両者を混同し,舞台上の人物に同化しがちである.だからこそブレヒトは「異化」が必要であると考えた.現代演劇はこの異化を,あたらしい技法によって,再活性化するのだ.本年度は、初年度に獲得された舞台概念を、具体的な作品の場において、入念に練りあげた。「劇傾向」という人間存在に根原的な衝動を、演劇を中心軸に据えながらも、さまざまな芸術ジャンルにおいて検証したのである。こうしたミクロ的な作業によって、ジャンルを横断するマクロ的な舞台概念が厳密に形成された。思いがけず立ち現われたのが、現代の舞台に充溢する「流動性」の概念である。これは、戯曲・舞台・映画それぞれにおける『アマデウス』を比較することによって発見されたもので、ことに現代演劇に顕著であることが判った。すなわち、現代演劇においては、演劇固有の技法(ストップ・モーション、スポット・ライト等)によって、舞台上のある限定された空間と時間を、プロットの展開上の特定の空間・時間から切り離し、抽象的な時間・空間のなかに置くことができる。いわば、時空の抽象牲が実現され、その抽象性に保証されて時空の「流動性」が実現されるのである。かつての舞台上の空間・時間表現の約束事に束縛されることのない、この舞台の「流動性」は、装置・演出のみならず、戯曲の世界の内部にも仕掛として組み込まれている。たとえば『アマデウス』(戯曲)の「風」という登場人物がそれである。当今「流動性」は、さしたる異和感もなく、リアリズム系の演劇に認められる。ところで、具象的空間および時間から自由に離脱する傾向は、非リアリズム系演劇に濃厚であり、しかも現代演劇ではむしろ非リアリズム系演劇が主流である。とすれば現代演劇そのものが舞台の空間・時間の展開にあたって「流動性」をそのひとつの特色としていると言える。

そして「流動性」が現代演劇の舞台上の実現にかかわる概念であってみれば、それは、演劇だけでなく、オペラにも舞踊にも見ることのできる、すこぶる現代舞台的な概念なのである。
生理活性脂質リゾフォスファチジン酸の肝線維化における機能解明

従来より報告者らは血小板や血漿の主要な生理活性を司るとして注目されているリゾリン脂質Lysophosphatidic acid(LPA)について、その肝細胞増殖抑制および肝星細胞増殖・収縮・遊走促進等多彩な作用を報告してきた。近年LPAに特異的なG蛋白質共役受容体リガンドの発見や、非血小板由来のLPA産生経路、あるいは分解経路に関する知見が相次いでおり、今回報告者らは肝線維化におけるLPAの役割を解明することを目的に、肝星細胞におけるLPAの作用機序に関し検討した。上記知見から報告者らは、(1)LPAが肝障害局所における血小板活性化による放出のみならず、肝線維化の主たる関与細胞である星細胞自身が、肝細胞で産生されるLPCからのLPA産生やLPAの分解を通じてLPAの量的調節を行いうる可能性があること。(2)LPA受容体阻害剤がLPAで促進される星細胞活性化時の各作用を抑制することから、同受容体阻害剤が肝線維化の改善薬として検討に値しうること。等を新たな仮説として、更なる検討を行う予定である。従来より報告者らは血小板や血漿の主要な生理活性を司るとして注目されているリゾリン脂質Lysophosphatidic acid(LPA)について、その肝細胞増殖抑制および星細胞増殖・収縮・遊走促進等多彩な作用を報告してきた。近年LPAに特異的なG蛋白質共役受容体リガンドの発見や、非血小板由来LPA産生経路に関する知見が相次いでおり、今回報告者らは、肝線維化におけるLPAの役割を解明することを念頭に、肝細胞および星細胞におけるLPAの作用機序に関し検討した。その結果、(1)肝細胞と星細胞の細胞種の違い、あるいはそれらの培養経過の違いにおいてLPA受容体発現に相違がみられたこと。(2)LPAの両細胞における生理活性作用がこれら受容体を介し、またその機序にいずれも低分子量G蛋白質Rhoが関与すること。(3)血液中のLysophosphatidylcholine(LPC)よりLPAを産生するLysophospholipaseDと判明した、腫瘍遊走因子Autotaxinの発現がこれら肝構成細胞にみとめられること。等を見出した(第39回日本肝臓学会総会発表予定)。LPCの主要な産生部位が肝臓であることを鑑みると、LPAが肝障害局所において、血小板の活性化による放出、あるいは肝での産生後血液中に放出されるLPCからの産生を介し、肝線維化促進的に、あるいは肝再生抑制的にはたらく可能性が想定され、更なる仮説として検討に値すると考えている。
N_2O酸窒化急速熱処理による高性能極薄シリコン酸化膜の形成

試料として、引き上げ法により作製されたp型(100)面、単結晶シリコンウェハ、比抵抗1-2Ω-cmを用い、酸化および酸窒化をするために酸素、一酸化二窒素(N_2O)、および酸化窒素(NO)の各ガスを用いてシリコン酸窒化膜を形成した。酸化時間は15、30、60分であり、酸化温度は800C-1200Cまで100度刻みを用い、酸窒化ガスの流量を100ml/minとしそれぞれ膜を形成した。膜厚はエリプソメータで測定され、界面準位密度をC-V法で、また絶縁破壊強度を直偏法で測定した。この界面準位の測定には備品として購入したパーソナルコンピュータを用い、自動測定プログラムを開発し同時測定が可能なようにした。それぞれのガスでの酸化温度と時間の関数として膜厚を検討してみると、一同条件であるにも係わらず、酸素、一酸化二窒素、酸化窒素の順で膜形成速度が遅くなり、酸窒化膜の成長の自己抑制が良くみられている。酸素による酸化膜はシリコンへの酸化種の拡散によって成長するがN_2O、またはNOを用いて酸化を行うと酸化膜/シリコン界面に窒素濃度の高い層ができ、酸素はシリコンへ拡散するのを妨げられ、酸化膜表面に拡散するため、膜は極薄であるのに拡散の限界となる。これは酸窒化膜SiO_xN_yによる緻密な原子構造をとり、SiO_2に比べよりよい拡散障壁となるためであることが判明した。酸化温度の増加は界面準位密度(D_<it>)の減少をもたらすが、酸化膜厚を薄くすることはD_<it>の増加をもたらすことを明確に示した。さらに、この減少を酸化膜成長速度の観点からみると、酸化過程それ自体がSi界面欠陥(ダイグリングボンド)の消滅を表す一次の反応速度式を導入することにより、D_<it>の時間変化を正確に記述することが可能となった。
感性脳神経回路を賦活する教育・治療用音響音楽プログラムの開発研究

感性脳神経回路を賦活する振動成分を含む音を生成する楽器システム及び、超広帯域音響試料と、これらの運用プログラムを開発した。感性脳神経回路は、脳基幹部を拠点に前頭前野に投射され、快や美的感動等の情動に基づく行動制御を司ると共に心身機能の調整を担う重要な部位である。開発した楽器の音と音響試料の物理構造解析を行い、感性脳神経回路を賦活しうる成分、すなわち可聴域をこえ複雑に変化する超高周波が豊富に含まれることを確認した。健常者と精神科患者を対象に複数指標の評価実験を行い、開発した音響試料の有効性を統計的有意に見出した。開発した楽器と超広帯域音響試料の教育・医療現場での試験運用を行い今後の展望を得た。感性脳神経回路を賦活する教育・治療用音響音楽プログラムの開発に関して、以下の内容を実施した。(1)アコースティック楽器システムに関する基礎調査人間の心身への安全性および感性脳賦活効果において永年の実績をもつと考えられる音響音楽システムの基礎調査として、アフリカ熱帯雨林の狩猟採集民のパフォーマンス、インドネシア・バリ島の祝祭儀礼、ブータンの仏教儀礼などで演奏される伝統音楽の取材を行い、そこで用いられる楽器システムの発音機構、奏法、演奏音の音響物理構造、楽曲の構成、また、それら音楽文化を支える基盤としての社会システムに関する調査を行なった。また、楽器の素材を検討するために、金属、陶器などの日本の地域伝統産業に関する予備調査を行なった。さらに、医療現場における音楽活動に関する調査を通じて、高度な訓練を必要とせず容易に演奏に参加することが可能であり、かつ、生成される音が感性反応への訴求効果をもちうる音響音楽プログラムの条件について検討を行なった。(2)治療・教育用アコースティック楽器システムの基礎設計(1)の調査結果にもとづき、人の感性脳神経回路の賦活効果をもつ音響-すなわち、可聴域上限の20kHzをこえ200kHzに及ぶ超高周波成分を豊富に含み、数ミリ秒以下のミクロな時間領域で複雑に変化する非定常なゆらぎ構造を有する音-を生成するアコースティック楽器システムの基本設計を行なった。(3)超広帯域マルチチャンネル音響の収録と音響物理構造解析アコースティック楽器システムの演奏音を持続的に補完するための超広帯域背景音響の素材として、熱帯雨林の自然環境音の超広帯域マルチチャンネル音響を行なった。楽器の演奏音をマスキングすることなく、さまざまな種類の音楽と共存可能な音源として実績のある熱帯雨林の自然環境音について、高速標本化1ビット量子化方式による200kHzまで良好な特性をもつ超広帯域マルチチャンネル・デジタル録音システムを用いて現地収録し、音響物理構造解析を行なった。1.アコースティック楽器システムに関する基礎調査(1)世界各地の古代近現代の楽器を対象に、a.発音機構や奏法、b.楽器の誕生と発達、他の地域への伝播などの歴史的変遷、c.これらの音楽文化の基盤を成す社会的・文化的背景に関する調査を行なった。(2)世界各地の代表的な楽器の演奏音の音源を得て、それらの音響物理構造解析を行い、楽器音の感性脳神経回路の活性化効果に関する基礎資料の充実をはかった。(3)楽器製作のための素材および技術の検討を目的として、日本の地域伝統産業に関する文献調査・現地調査を継続した。2.教育・治療用アコースティック楽器システムの基礎設計教育・医療現場における療育的・療法的音楽活動に関する実地調査を通じて、高度な訓練を必要とせず容易に演奏に参加することが可能であり、生成される音が感性脳神経回路を活性化することでヒトが本来具えている音楽の受容・生成能力をひきだしうる楽器システムの諸条件に関する検討を継続し、楽器のプロトタイプ・システムの基礎設計を進めた。3.超広帯域マルチチャンネル電子音響音楽システムの構築(1)22年度に収録した超広帯域マルチチャンネル音響録音を素材として、アコースティック楽器システムの演奏音を持続的に補完するための超広帯域背景音響の編集を行った。(2)楽器演奏音の感性脳賦活効果を時宜に応じて補完するための電子音響音楽生成システムとして、電子楽器の演奏音の音響物理構造特性を人為的に変化させて生成することのできる音響物理構造特性可変型の超広帯域電子楽器システムのプロトタイプを構築した。4.感性脳神経回路賦活効果の複合評価手法の開発3により得られた音響音楽に触れている時の感性脳神経回路の賦活効果を、計測時のストレスを極力低減させた複数の指標で総合的に評価するための複合評価手法の開発を進めた。a.脳波、光トポグラフィなどの非侵襲的脳機能イメージングを中心とした生理的評価、b.抑うつ・不安尺度やVisual AnalogScaleなどを用いた心理的評価、c.無意識的な行動反応を指標とした行動的評価を組み合わせて評価するための具体的手法の検討を行なった。1.感性脳神経回路を賦活する音響音楽システムの開発:

1アコースティック楽器のアンサンブル・システムの開発:可聴域上限の20kHzをこえ100kHz以上に及ぶ超高周波成分を豊富に含み、数ミリ秒以下のミクロな時間領域で複雑に変化する非定常なゆらぎ構造を有する超高密度高複雑性の音響を生成するアコースティック楽器のプロトタイプ・システムの開発を継続した。楽器の素材および構造を変えた場合の演奏音について、可聴域上限を超える周波数成分の分布や、そのミクロな時間領域の変化に注目した解析を行い、より高い感性脳賦活効果が想定される楽器の素材と構造について検討を重ねた。2背景音響用のマルチチャンネル超広帯域音響再生システムの開発:1ー1の楽器システムの演奏音を持続的に補完するための超広帯域音響呈示システムの開発を継続し、超広帯域音響ソフトウェアの電気信号を100kHzに及ぶ良好な特性で空気振動に変換しうるマルチチャンネル超広帯域音響呈示システムを開発した。2.音響音楽の物理構造特性の解析・評価手法の開発:音響音楽の物理構造特性を解析・評価するための手法の開発を継続した。独自に開発した最大エントロピースペクトルアレイ法を用いて、200kHzに及ぶ周波数パワースペクトル分布や、数ミリ秒以下のミクロな時間領域におけるスペクトルの経時変化を明らかにした。3.運用プログラムの開発:開発した音響音楽システムを教育・医療現場で運用するためのプログラム開発を継続した。4.感性脳神経回路賦活効果の検証:平成24年度の研究で開発した音響物理構造可変呈示システムを用いて、生成する音響音楽の周波数帯域、可聴域と超高周波成分の相互相関構造を変化させて呈示した場合の受容者の生理的・心理的変化を計測する複合評価実験を行い、音響音楽の物理構造特性と、その神経生理学的作用および心理面への出力との関連について知見を得た。1.アコースティック楽器システムに関する調査と基本設計:世界各地のアコースティック楽器に関する調査を継続し、複数の楽器について、a.発音機構、b.発音構造の歴史的変遷、c.演奏音の物理構造の計測を行った。cにより得られたデータについて、人間の知覚を超える物理構造に着目し、先行研究の知見から感性脳神経回路賦活効果が高いと考えられる楽器の発音機構の特徴を抽出した。以上の調査結果にもとづき、開発中のアコースティック楽器システムの基本設計を継続した。2.超広帯域音響ソフトウェアの開発:楽器音および熱帯雨林の自然環境音の超広帯域マルチチャンネル・ディジタル録音を継続した。得られた記録物を対象に、超広帯域音響編集システムを構築して編集を施し、超広帯域音響ソフトウェアを開発した。3.超広帯域音響呈示システムの構築:1により開発した超広帯域音響ソフトウェアを、人間の可聴域上限を大きく上回る100kHzに及ぶ良好な特性で空気振動に変換しうる超広帯域音響呈示システムを構築した。4.音響物理構造可変呈示システムの開発:2により構築した超広帯域音響呈示システムを中心に、生成する音響音楽の周波数帯域、ゆらぎ構造、フラクタル構造、可聴域と可聴域をこえる超高周波成分の相互相関構造などを変化させて呈示しうる音響物理構造可変呈示システムを開発した。
大規模3次元数値シュミレーションによる都市直下型地震の強震動のリアルタイム予測

大地震時の都市での強震動被害の予測のために、大規模な3次元波動伝播計算のための並列3次元計算コードを開発した。近年の高速並列型計算機を用いて高い並列化率を得るために、従来のPseudospectral法(PSM;Furumura et al., 1998)とFDM法とを結合したPSM/FDMハイブリッド型の新しい計算法を開発した。この手法を用いて(1)1995年兵庫県南部地震時に似られた「震災の帯び」に代表される特異な地震被害分布の再現、(2)1999年台湾集集地震の強震動の評価、(3)1995年Copala,および1999年Oaxaca、メキシコ地震の数値シュミレーションの3つを実施した。これらの研究成果をもとに1.震源モデル(位置と深さ)と不均質地下構造の強震動生成に与える影響の定量化2.数値シュミレーション結果の可視化とアニメーション化による均質媒質中の波動伝播現象の一般化と強震生成メカニズムの解明、および動画教材の作成3.3次元強震動シュミレーションのための並列計算コードの最適化と大規模並列計算機(個体地球シュミレータ)への移植を進めた。
微量元素からとらえる環境利用と文化的適応の地理学的研究

本研究は、野生食物資源の多様な利用の意味を、それに依存する人びとが健康的な生活を営んでいることに着目し、微量元素摂取からとらえ、環境への文化的適応を明らかにすることを目的とした。野生食物利用と自然への適応の高い狩猟・採集・農耕に従事する集団を対象とし、ラオス北部、パプアニューギニアを主な調査地として、比較研究として南部アフリカを事例とした。本研究は、自然環境に存在する微量元素摂取の観点から、野生生物資源の食用が、どの程度、人びとの健康および環境適応に寄与しているかを明らかにすることを目的とする。そして、微量元素摂取をつうじた地域の自然-人間生態系の物質循環系モデルを構築し、野生生物資源の食用が大きな役割を果たすのではないかという仮説を検証し、その地域循環モデルを構築することをめざしている。具体的には1)住民の食べている食物の種類と量を明らかにし、食事全体での位置づけ、流通における経済価値を明らかにする、2)摂取量の栄養・健康的貢献および物質循環を明らかにする、3)資源の生態と環境条件(土壌・植生)を住民の土地利用とを絡めて明らかにし、微量元素換算モデルを作成する、4)物質循環と人間生活の持続性のメカニズムを検討する、の4点から研究を進めている。2010年度は調査地の選定と方法を検討した後、ラオス、ルアンナムター県ファイダム村ファイホム村で現地調査を実施した。村の生業活動・土地利用調査と、2040歳の女性を対象とした健康診断・食生活・栄養調査を実施した。その後、微量元素摂取と食生活との関係を実証的に明らかにするため同村の同じ対象者から毛髪を採取し、その微量元素分析を行った。次年度以降の現地調査に備えて、パプアニューギニア・セピック地域、カリブ海域、インド・ナガランド地域において、パイロット・サーヴェイを実施した。調査可能性と調査村の選択を行い、調査地の現況を明らかにし、現地の村々および関係諸機関との協力体制を構築した。そして、微量元素摂取をつうじた地域の自然一人間生態系の物質循環系モデルを構築し、野生生物資源の食用が大きな役割を果たすのではないかという仮説を検証し、その地域循環モデルを構築することをめざしている。具体的には1)住民の食べている食物の種類と量を明らかにし、食事全体での位置づけ、流通における経済価値を明らかにする、2)摂取量の栄養・健康的貢献および物質循環を明らかにする、3)資源の生態と環境条件(土壌・植生)を住民の土地利用とを絡めて明らかにし、微量元素の循環モデルを作成する、4)物質循環と人間生活の持続性のメカニズムを検討する、の4点から研究を進めている。2011年度はパプアニューギニア・東セピック州クラインビット村で現地調査を実施した。村の生業活動・土地利用調査と、2050歳の女性を対象とした健康診断・食生活・栄養調査を実施した。また、前年度で実施したラオス調査の社会生業データ収集を継続した。次年度以降の現地調査に備えて、インド・ナガランド地域において、パイロット・サーヴェイを実施した。本研究は、自然環境に存在する微量元素摂取の観点から、野生生物資源の食用がどの程度人びとの健康および環境適応に寄与しているかを明らかにする。そして、微量元素摂取をつうじた地域の自然ー人間生態系の物質循環系モデルを構築し、野生生物資源の食用が大きな役割を果たすのではないかという仮説を検証し、その地域循環モデルを構築することを目的とする。また、地理学をベースとして、栄養学、人類学、環境化学、生態学の文理にわたる多分野を統合し協働する研究を実施し、地理学的な地域諸要素を結びつける方法をミクロからマクロへつなぐものとして、かつ、フィールド実証型の新たな方法論を構築する。具体的には下記の項目の流れで研究を進めた。1.住民の食べている食物の種類と量を明らかにし、食事全体での位置づけ、流通における経済価値を明らかにする、2.摂取量の栄養・健康的貢献および物質循環を明らかにする、3.資源の生態と環境条件(土壌・植生)を住民の土地利用とを絡めて明らかにし、微量元素換算モデルを作成する、4.物質循環と人間生活の持続性のメカニズムを検討する。2012年度は研究打ち合わせの後、南部アフリカ域の調査地を選定するため、南アフリカリンポポ州での調査地可能性と調査地選択のための準備調査を行った後、ジンバブエでの調査が適していることがわかり、ジンバブエで準備調査を実施し、事例集落の選定、土地利用、生業活動、食生活を明らかにした。比較調査としてベトナムでの食事生業活動調査も実施した。

また、ラオス、パプアニューギニアで得られた食事資料の微量元素分析と考察を行い、有効なキーとなる微量元素を選定した。そして食事調査の継続的把握と季節性を把握することが必要と考え、パプアニューギニアの事例村での調査を開始した。本研究は、自然環境に存在する微量元素摂取の観点から、野生生物資源の食用が人びとの健康および環境適応に寄与しているかを明らかにし、微量元素摂取をつうじた地域の自然ー人間生態系の物質循環系モデルを構築し、野生生物資源の食用が大きな役割を果たすのではないかという仮説を検証することを目的として研究を進めてきた。また、研究方法において、地理学をベースに人間活動と環境諸要素をミクロからマクロへつなぐものとして、栄養学、人類学、環境化学、生態学の文理にわたる多分野を統合し、かつ、フィールド実証型の新たな方法論を構築することを実施してきた。食物摂取に関して、食物を介した人体の摂取微量元素量の測定には、髪の毛を用いたPIXE法を実施してきた。2013年度はこれまでの調査対象地であるラオスとパプアニューギニアの事例をもとに、国際地理学会議で「栄養と地理学」と題したシンポジウム・セッションを設けて、多様な野生動植物の食料摂取が健康に及ぼす役割と物質循環を明らかにし、統合的な方法論として発表し、あらたな地理学的アプローチの可能性を議論した。2014年度は、この方法による摂取量の分析・考察と方法の検討をおこない、また海外調査地の一つであるジンバブエでの調査方法の検討と人間ー環境関係研究へのさらなる適用の可能性をワークショップにおいて討論した。調査における野生動植物食物が少量の食用利用でも、銅、鉄、亜鉛、マンガンなどの人体に役立つ微量元素摂取の役割を果たしており、健康的な生活に役立っていることが明らかになった。一時期の摂取量について詳細な結果が得られているが、1年を通じた摂取傾向や年による差を考慮することが今後望まれるとし、食事日誌法の適用、雨季・乾季の季節差を考慮した複数回の実施、さらに分析用のサンプルターゲット作成方法を改良することによるサンプリング作業の効率化を課題とした。26年度が最終年度であるため、記入しない。地理学26年度が最終年度であるため、記入しない。予定していたラオス、パプアニューギニアでの現地調査を進めることができ、貴重かつ有益なデータを得ることができた。サンプルの微量栄養素分析、摂取微量元素の分析も予定通り進行している。当初は本年度に南部アフリカ地域での現地調査を実施する予定で、現地研究協力機関との事前協議の上、夏期に予備調査を実施した。しかし、近年の現地の生活変化と村の受け入れ事情により本研究の条件を満たす対象村が得られなかった。これまでのラオス・パプアニューギニアでの研究成果との比較検討を行い、総合的な研究成果を得るためにはジンバブエで可能性を探ることが適切であろうと考えた。そこで、調査協力体制を作ることが必要となり、その結果、予備調査を実施できたのが12月となり、研究に適した調査期間の雨季(123月)期間の本調査は本年度には実施できなくなった。さらに現地調査事例を増やすとともに、循環モデルの構築へむけて、摂取栄養素の身体への貢献と生業活動との関連、環境適応についての相互関連を分析考察していく。そのための共同研究会を積極的に開催していきたい。
神経系と免疫系の機能的相関に関する分子細胞薬理学的研究

炎症をはじめ免疫系機能などの各種防御反応は,脳虚血後のニューロンの存在もしくは障害にも重要な役割を演じている.そこで本研究において,脳虚血へのグリア・ニューロン応答として一過性前脳虚血のモデルとしてラットの四血管閉塞(4VO)モデルを用いて,虚血ストレスを負荷させた際の神経細胞死をサイトカイン,ケモカインおよび誘導型NO合成酵素(iNOS)産生について検討した.15分間の虚血/再潅流後,3日目より海馬CA1領域において遅延性のアポトーシス様神経細胞死が認められた.7日目には同領域のほとんどの神経細胞は死に至ることを示した.一酸化窒素(NO)が神経細胞死に関与していることが種々報告されていることから,次に,誘導型NO合成酵素(iNOS)の発現について検討した.RT-PCR法によるiNOS mRNA発現,および免疫組織化学的方法によるiNOSの発現を検討したところ,虚血後3日目の大脳皮質および海馬において発現が認められ,7日目ではさらにiNOS mRNA発現の増強を認めた.虚血後7日目におけるiNOS蛋白質の発現は免疫組織化学的方法を用いた検討でも同様であった.iNOSの産生細胞を特定するために免疫組織染色を行ったところ,本モデルにおいてiNOS蛋白質は主にアストログリアにおいて発現していることが明らかとなった.また,虚血ストレスに伴うサイトカイン,ケモカインの産生について検討したところ,大脳皮質,海馬において虚血/再潅流後12時間をピークとするIL-6およびCINC mRNA発現が一過性に起こることを認めた.IL-6は神経細胞の生存因子として知られていることから,ストレスに対して防御因子として働いている可能性が示唆された.脳虚血の際のニューロン死に前後して起こるグリア細胞の活性化およびNO,サイトカイン,ケモカインの産生は基本的には脳における防御機構としての炎症的反応と解釈され得るが,これらが脳にとって保護的であるのか障害的であるのかに関しては単純ではなく,今後の詳細な解析が望まれる.炎症をはじめ免疫系機能などの各種防御反応は,脳虚血後のニューロンの存在もしくは障害にも重要な役割を演じている.そこで本研究において,脳虚血へのグリア・ニューロン応答として一過性前脳虚血のモデルとしてラットの四血管閉塞(4VO)モデルを用いて,虚血ストレスを負荷させた際の神経細胞死をサイトカイン,ケモカインおよび誘導型NO合成酵素(iNOS)産生について検討した.15分間の虚血/再潅流後,3日目より海馬CA1領域において遅延性のアポトーシス様神経細胞死が認められた.7日目には同領域のほとんどの神経細胞は死に至ることを示した.一酸化窒素(NO)が神経細胞死に関与していることが種々報告されていることから,次に,誘導型NO合成酵素(iNOS)の発現について検討した.RT-PCR法によるiNOS mRNA発現,および免疫組織化学的方法によるiNOSの発現を検討したところ,虚血後3日目の大脳皮質および海馬において発現が認められ,7日目ではさらにiNOS mRNA発現の増強を認めた.虚血後7日目におけるiNOS蛋白質の発現は免疫組織化学的方法を用いた検討でも同様であった.iNOSの産生細胞を特定するために免疫組織染色を行ったところ,本モデルにおいてiNOS蛋白質は主にアストログリアにおいて発現していることが明らかとなった.また,虚血ストレスに伴うサイトカイン,ケモカインの産生について検討したところ,大脳皮質,海馬において虚血/再潅流後12時間をピークとするIL-6およびCINC mRNA発現が一過性に起こることを認めた.IL-6は神経細胞の生存因子として知られていることから,ストレスに対して防御因子として働いている可能性が示唆された.脳虚血の際のニューロン死に前後して起こるグリア細胞の活性化およびNO,サイトカイン,ケモカインの産生は基本的には脳における防御機構としての炎症的反応と解釈され得るが,これらが脳にとって保護的であるのか障害的であるのかに関しては単純ではなく,今後の詳細な解析が望まれる.神経系と免疫系の機能相関およびそれに関する分子について,以下の三つの新知見がえられた。1)CD4^+CD8^+の未成熟T細胞であるラット胸腺細胞に,神経伝達物質であるアセチルコリンに対するムスカリン性受容体が発現していた。免疫抑制薬として頻用されるグルココルチコイドをin vivoで投与したラットの胸腺細胞では,ムスカリン性受容体数が有意に増加しており,またムスカリン性受容体刺激はDNA断片化を伴う胸腺細胞のアポトーシス(細胞死)を促進させた。またグルココルチコイドを投与したラットの胸腺細胞はマイトジェンであるCon A(concanavalin A)で刺激した際のDNA合成が減弱しており,このときNO合成酸素の誘導とNO蓄積が増大していた。2)ヒト末梢リンパ球にあるムスカリン受容体をあらかじめ刺激しておくと,マイトジェンであるPHA(phytohemagglutinin)によるIL-2(interleukin-2)産生,IL-2受容体のαとβサブユニット蛋白の発現,DNA合成がさらに増強された。IL-2遺伝子プロモーター領域をルシフェラーゼ(レポーター)遺伝子に結合させた遺伝子をトランスフェクトした細胞をムスカリン受容体刺激した場合にもルシフェラーゼ活性が増加していた。この時,核内転写因子の一つであるAP-1活性が増加していた。3)免疫細胞と機能的類似性を示す脳のグリア細胞のモデルとしてヒトグリオブラストーマ(A172)細胞を用い,神経ペプチドであるカルシトニンがIL-6産生を引き起こすことを見いだした。

炎症時には脳,特に視床下部においてカルシトニンやその受容体レベルが変化していることを示す知見も得ており,神経ペプチドであるカルシトニンがグリア細胞のサイトカイン生成を介して脳で機能していると推定された。炎症をはじめ免疫系機能などの各種防御収応は,脳虚血後のニューロンの生存もしくは障害にも重要な役割を演じている.そこで本研究において,脳虚血へのグリア・ニューロン応答として一過性前脳虚血のモデルとしてラットの四血管閉塞(4VO)モデルを用いて、虚血ストレスを負荷させた際の神経細胞死をサイトカイン、ケモカインおよび誘導型NO合成酵素(iNOS)産生について検討した。15分間の虚血/再潅流後、3日目より海馬CA1領域において遅延性のアポトーシス様神経細胞死が認められた.7日目には同領域のほとんどの神経細胞は死に至ることを示した。一酸化窒素(NO)が神経細胞死に関与していることが種々報告されていることから、次に、誘導型NO合成酵素(iNOS)の発現について検討した.RT-PCR法によるiNOS mRNA発現,および免疫組織化学的方法によるiNOSの発現を検討したところ,虚血後3日目の大脳皮質および海馬において発現が認められ,7日目ではさらにiNOS mRNA発現の増強を認めた.虚血後7日目におけるiNOS蛋白質の発現は免疫組織化学的方法を用いた検討でも同様であった.iNOSの産生細胞を特定するために免疫組織染色を行ったところ、本モデルにおいてiNOS蛋白質は主にアストログリアにおいて発現していることが明らかとなった。また、虚血ストレスに伴うサイトカイン、ケモカインの産生について検討したところ、大脳皮質,海馬において虚血/再潅流後12時間をピークとするIL-6およびCINC mRNA発現が一過性に起こることを認めた。IL-6は神経細胞の生存因子として知られていることから、ストレスに対して防御因子として働いている可能性が示唆された。脳虚血の際のニューロン死に前後して起こるグリア細胞の活性化およびNO,サイトカイン、ケモカインの産生は基本的には脳における防御機椎としての炎症的反応と解釈され得るが,これらが脳にとって保護的であるのか障害的であるのかに関しては単純ではなく,今後の詳細な解析が望まれる.
新規キビ亜科モデル植物アワにおけるSSRマーカー開発・マッピング・野生集団解析

アワは、近年、野生種のエノコログサとともにキビ亜科のモデル植物として注目され、ゲノム配列が決定された。今後のさらなる研究のためにDNAマーカーの作出は不可欠である。本研究では、アワゲノム配列を用いて、アワゲノムからSSRマーカーを作出し、われわれの展開している日本品種x台湾品種間の連鎖地図上にマッピングするとともに、代表的な品種間の多型性を調査した。さらに、日本に広く分布する、エノコログサの変種であるハマエノコロについて集団遺伝学的な解析を試みた。また、次世代シークエンサーを用いてゲノムワイドなマーカーも作出した。アワSSRについては、Jia et al.(2010)の81マーカー、これまで開発したマーカー(101マーカー)に加えて、当研究室でこれらマーカーを用いて作成した連鎖地図(Sato et al. 2013)でマーカーが少ない染色体領域について92のSSRマーカーを今回、新規に開発した。当研究室で所有するマーカーは274となった。92のSSRマーカーを増幅し、連鎖地図作成に用いた両親(台湾品種と日本品種)間で比較したところ26マーカーについて多型が認められ、そのうち12のマーカーについてはF2集団を用いて連鎖地図上にマッピングを行った。現在も引き続き、マッピングを行っている。なお、これまで開発したSSRマーカーのうち両親間で多型がなかったマーカーから18マーカーを選び出し、世界中のアワ17品種とエノコログサ3系統について多型の有無を調査したところ、このうち17マーカーについては何らかの多型が認められた。このことは今回のマッピング集団では使えなかったマーカーでも他の集団では使える可能性があることを示唆している。この過程でこれまでマッピングされてなかったrDNAについてもマッピングを行った。また、次世代シークエンサーを用いて、マッピング集団の片親である台湾品種について全ゲノムを解読し、基準品種Yugu1と比較した。台湾品種と、Yugu1と岩手生工研でリシークエンシングを行った大槌10号と配列を比較し、見出されたindelのマーカー化を試みたところ、我々の集団にも応用可能であることが明らかとなった。今後SSRマーカーが作りにくい領域を中心にマーカーの充実を図っていきたい。さらに、分担者は、海岸に生息しているハマエノコロ5集団のサンプリングを行った。遺伝資源として保存するとともに、集団の遺伝的構造の解析を行っていきたい。2年目も集団の収集を行いつつ、SSRマーカー多型の予備調査を行っていく予定である。これまで開発したマーカーに加えて、本研究では合計148のSSRマーカーを開発した。このうち72マーカーについて多型が認められ、そのうち34のマーカーについてはF2集団を用いて連鎖地図上にマッピングを行った。これまでの結果とあわせて、88のマーカー(うち82がSSRマーカー)からなる、9本の連鎖群1279.1cMの連鎖地図を作成することができた。また、これまで開発したSSRマーカーから40マーカーを選び出し、世界中のアワ17品種とエノコログサ3系統について多型の有無を調査したところ、2つを除く38マーカーで何らかの多型がえられ、このうち両親で多型があったマーカー、なかったマーカーの多型指数はそれぞれ00.855、0.320.915であり、平均多様性指数はそれぞれ0.408、0.686であった。このことからSSRマーカーは多型性が高く、様々な組合わせにおいてマッピングに利用可能であることが明らかとなった。また、次世代シークエンサーを用いて、マッピング集団の片親である台湾品種について全ゲノムを解読し、基準品種Yugu1と比較し、見出されたindelのマーカー化を試みたところ、ゲノム網羅的にマーカーを作成しうることがわかった。SSRとあわせて組換え近交系(RILs)に応用していきたい。これ以外にも、近縁品種間で、遺伝子の座乗位置の確認にSSRマーカーが利用可能であることも確認された。また、分担者は、2年間にわたり海岸に生息しているハマエノコロ集団のサンプリングを行った。あわせてエノコログサ集団もサンプリングしている。内訳はハマエノコロ14集団、エノコログサ12集団となっている。現在、SSRマーカーの増幅の可否と多型の有無について確認しつつ、栽培・増殖の準備をしている。アワゲノム全体を網羅する320のSSRマーカーを作出し、日本品種(JP71640)と台湾品種(JP73913)の間で多型のスクリーニングを行い、多型のあったものを用いて、F2集団142個体における連鎖地図を作成した。最終的に85個のSSRマーカーと6個の遺伝子からなる9の連鎖群全長1279.1 cMの連鎖地図を作成することができた。また、QTL-seq法で穂の先が割れる形質であるネコデについてマッピングを行ったところ第9染色体に座乗していることが示唆されたが、この確認と地図上の位置の絞り込みにも作出したSSRが有効に用いることができることが明らかとなった。さらに、SSRマーカーに加えて、JP73913のゲノムシークエンスデータを用いて164のGenome wide indelマーカーを作出し、組換え近交系における連鎖地図作成や多様性解析に用いられることも明らかとなった。現在組換え近交系を用いて95のマーカーについてマッピング済である。なお、組換え近交系はF7世代まで世代を進めることができた。今後QTL解析などに応用する予定である。