hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イオン液体の機能設計とアンモニア分離回収技術への応用

イオン液体を用いたアンモニア分離精製技術の開発のため、アンモニア吸収量に優れたイオン液体の分子設計基盤を構築することを目的として研究を実施した。アンモニアの物理吸収では、アニオンの水素結合受容性とイオン液体中の空隙体積が重要な因子であり、これらが強い、もしくは大きいほど吸収量が増加した。アンモニアの化学吸収ではブレンステッド酸性が強いほど、アンモニアの吸収量が増加した。ただし、化学吸収の場合、分子状アンモニアとアンモニウムイオンの相互作用も、吸収量に影響する重要な因子であった。また、化学吸収量はアニオンのブレンステッド酸性に強く影響されることも見出した。アンモニア製造プロセスの消費エネルギーの3割を占める分離回収工程の省エネルギー化を達成すべく、イオン液体を用いたアンモニア分離回収技術の確立に向けて、アンモニア吸収量と回収量に優れたイオン液体(室温近傍に融点を持つ液体の塩)の開発に取り組んでいる。平成27年度は、カチオンにプロトン供与性置換基を有するイオン液体に注目し、イオン液体の分子構造とアンモニア吸収量の関係を、平衡物性測定と分光分析により明らかにした。具体的には、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホニル基で修飾された側鎖を持つアンモニウム塩およびイミダゾリウム塩を対象とした。非修飾のイオン液体と比較して、これらプロトン供与性置換基を有するイオン液体は、多量のアンモニアを吸収した。特に、カルボキシル基とスルホニル基で修飾されたイオン液体が、吸収量の点で優れていた。分光分析の結果、アンモニアとプロトン供与性置換基が強く相互作用し、アンモニアとして物理的に吸収されるだけでなく、アンモニウムとして化学的にも吸収されていることを明らかにした。カチオン骨格もアンモニア吸収量に影響するが、置換基ほどの大きな吸収量差は認められなかった。同様に、アニオンがアンモニア吸収量に及ぼす影響についても調べた。物理吸収されたアンモニアは主にアニオンと相互作用していること、アニオン種がアンモニアの化学吸収量および回収量に強く影響することを見出した。以上の成果に基づけば、イオン液体のカチオンとアニオンを適切に選択し、個々のアンモニア分離回収プロセスに応じて、イオン液体のアンモニア吸収特性を最適化できる。当初計画では、アンモニウム塩に焦点を絞って研究を進める計画であったが、研究が順調に進展したので、イミダゾリウム塩についても測定し、カチオン骨格の影響を調査することができた。さらに、これらの研究成果をまとめ、特許として出願できた。以上より、当初の計画以上に進展していると考えている。アンモニア製造プロセスの消費エネルギーの3割を占める分離回収工程の省エネルギー化を達成すべく、イオン液体を用いたアンモニア分離回収プロセスへの適用を目標として、アンモニア吸収量と回収量に優れたイオン液体(室温近傍に融点を持つ液体の塩)の開発に取り組んでいる。平成28年度は、まず、ブレンステッド酸置換基を持つイオン液体の、アンモニア吸収メカニズムについて、NMR、ラマン分光分析および第一原理計算により、さらに検討を進めた。その結果、カルボキシル基とスルホニル基に加えてヒドロキシル基もブレンステッド置換基として機能できること、ブレンステッド置換基とアンモニアが化学反応してアンモニウムが生成すること、アンモニアの二量体が存在すること、アンモニウムがアンモニアと相互作用してアンモニア吸収量を増加すること、特定のアニオンを持つイオン液体はアンモニウムと多量体を形成することを見出した。続いて、金属イオンとアンモニアの錯体形成反応を利用した吸収液を開発すべく、アニオンに金属イオンを持つイオン液体を合成し、アンモニア吸収量の測定を試みた。当該イオン液体は、ブレンステッド酸系イオン液体と同様にアンモニアを多量に吸収するものの、アンモニア吸収後に凝固することが分かった。金属系イオン液体をアンモニア吸収液として利用するためには、アンモニア吸収後でも凝固しないようイオン液体の分子構造をデザインする必要がある。ブレンステッド系イオン液体のアンモニア吸収機構を詳らかにすると共に、金属系イオン液体の合成と評価を実施できたので、当初計画通りに進展していると考えている。アンモニアは最も多く生産される化学製品であり、その製造プロセスはエネルギーを大量に消費するため、省エネルギー化が強く望まれている。本研究では、製造プロセスの消費エネルギーの3割を占めるアンモニア分離回収工程を効率化すべく、イオン液体を用いたアンモニア分離回収技術の設計を目標とし、アンモニア吸収量・回収量に優れたイオン液体の開発に取り組む。イオン液体は室温近傍以下に融点を持つ塩であり、不揮発性、難燃性、多様な化学物質に対する溶解性など、従来溶媒とは異なる特徴を持つ液体である。まず、プロトン供与性置換基を持つイオン液体を合成し、そのアンモニア吸収特性を調べ、置換基で修飾されたイオン液体は非修飾のイオン液体と比較して、より多量のアンモニアを吸収できることを明らかにした。特に、スルホニル基及びカルボキシル基を有するイオン液体が、高いアンモニア吸収量を示した。アンモニア吸収メカニズムについて分析し、これら修飾イオン液体中では、アンモニアがアンモニウムとして化学的に吸収されること、さらに、アンモニウムがアンモニアと相互作用して吸収量増加に寄与することを明らかにした。一方、非修飾イオン液体中では、分子アンモニアとして物理的に吸収されること、アンモニアとアニオンの水素結合及びイオン液体中の空隙が吸収を支配する因子であることを示した。続いて、金属イオンとアンモニアの錯形成反応を利用した新規イオン液体吸収液を開発すべく、アニオンに金属中心を持つイオン液体を合成し、それらのアンモニア吸収特性及びメカニズムを調べた。これら金属系イオン液体もまた、多量のアンモニアを吸収するものの、アンモニア吸収後に凝固することが明らかとなった。

以上の研究成果は、研究例が少ないイオン液体のプロトン供与反応を理解するための学術的重要な情報であり、さらに、省エネルギーなアンモニア製造プロセスの開発に貢献するものである。イオン液体を用いたアンモニア分離精製技術の開発のため、アンモニア吸収量に優れたイオン液体の分子設計基盤を構築することを目的として研究を実施した。アンモニアの物理吸収では、アニオンの水素結合受容性とイオン液体中の空隙体積が重要な因子であり、これらが強い、もしくは大きいほど吸収量が増加した。アンモニアの化学吸収ではブレンステッド酸性が強いほど、アンモニアの吸収量が増加した。ただし、化学吸収の場合、分子状アンモニアとアンモニウムイオンの相互作用も、吸収量に影響する重要な因子であった。また、化学吸収量はアニオンのブレンステッド酸性に強く影響されることも見出した。平成28年度は、金属ハロゲン化物をアニオンとするイオン液体に注目し、アンモニア吸収量の測定および分光分析を行う。プロトン供与性置換基が酸塩基反応を利用するのに対して、金属ハロゲン化物は錯体形成反応を利用するため、アンモニア吸収特性に大きな違いが出ることが期待される。また、特許出願が完了したので、研究成果の学会発表および学術誌への投稿を行う。さらに、平成28年度から29年度にかけて、カチオン骨格およびプロトン供与性置換基を固定し、アニオン種がアンモニア吸収量・回収量に及ぼす影響をさらに詳しく調べる。当初予定にはなかった事項であるが、予想以上にアニオンの影響が大きかったため、アンモニア吸収液としての更なる高性能化を達成できる可能性がある。以上の研究結果を踏まえ、平成29年度には、アンモニア吸収液としてのイオン液体の設計指針を体系化する。平成29年度は、平成28年度に引き続き、金属系イオン液体の合成と、そのアンモニア吸収特性の評価を行う。さらに、最もアンモニア吸収に優れた金属系イオン液体に、ブレンステッド置換基を導入したイオン液体の開発を試み、金属イオンを含むアニオンが、ブレンステッド酸系イオン液体のアンモニア吸収特性に及ぼす影響を調べる。平成27年度からの成果に基づき、アンモニア吸収液としてのイオン液体の設計指針を体系化する。化学工学平成27年度に計画していなかったイミダゾリウム系イオン液体の結果も含めて特許出願(2016年3月1日出願)したため、当初予定していた国際会議での発表を見送った。そのため、外国旅費として約40万円(旅費)、学会参加登録費として約9万円(その他)の差額が発生した。物品費における約25万円の差額は、申請時の見積もりと比較して、試薬類および消耗品類を安価に購入できたことによる。海外旅費が当初想定よりも安価であったため、平成27年度に生じた助成金残額の8割を繰り越すことにした。なお、平成28年度予算は全て執行済みである。
単語群の構成が自由で簡便な不特定話者音声認識法

本研究は、認識対象としての単語群とは無関係に音素標準パターンを作成し、必要な単語名を単語辞書に自由に記述するだけで、いかなる単語群も認識できる不特定話者単語音声認識方式の確立を目標としたものである。初年度は、音素標準パターンを、任意の一名の話者の発話からつくり、距離尺度としてユークリッド距離を使用した。パラメータは従来からよく使用されるフィルタバンク出力の他に、相互補完的効果をもつと思われる正規化ホルマント関連量と調音様式・音源に関するニューラルネット出力を加え、その効果を調べた。30名の話者による30単語、3群の認識結果によれば、すべてのパラメータを複合すると3群とも、安定に9596%の認識率に達することが示された。ケプストラム係数などとの比較も実施されたが、複合パラメータの方が5%高い認識率を与え、補完的パラメータの有効性を立証できた。2年目の主テーマは、統計的距離尺度と複合パラメータの有効性を組み合わせて、より多数の単語を含む単語群に対する認識率の向上を図ることである。統計的距離尺度として、ベイズの距離を用いた場合、音素標準パターンを作成する音声の話者数が10人を越えるユークリッド距離より高い認識率を得ることができた。したがって、20人の話者によって音素標準パターンを作成し、他の30人が2回、50地名単語を発話した音声資料についてテストを行った。複合パラメータの総合距離を各パラメータ距離の線形荷重和とし、その荷重を音素認識率最大の条件から求めた。結果は、パラメータがどのように組み合わされても、ベイズ距離の認識率が高く、全パラメータ使用時の単語認識率は、96.8%(ユークリッド距離で、94.7%)であった。本研究の成果は、簡便な音声認識を必要とする場合、十分に応用目的に添うものである。単語に依存しないテンプレートと音声信号には依存しない単語辞書による音声認識法を多数話者と多数の単語群に適用する可能性を明らかにするために、音素テンプレートの作成に母音以外は只一人の話者の一回の発声から得たものを使用するという最も簡便な方法を用いたとき、他の条件を整えることにより認識率がどの程度向上するか調べる研究をおこなった。特に、本年の研究では、入力する音声パラメータ群の構成と類似度距離の定義が認識率へ及ぼす影響を見ることにより、最適の状態を誘導し、その状態が他の話者群、他の単語群に適用されたときの認識率が利用に耐え得るものであるか否かを調べることに焦点を合わせた。パラメータ群には、従来よく用いられてきたフィルタバンク出力(32チャンネルメルスケール)の他に、調音様式と音源を識別するニューラルネットの出力と正規化ホルマントという本研究独自のものを用いた。30名の話者が2回づつ発生した30単語(地名など)を3群、60名の話者が1回発声した30単語1群を対象として認識テストを行った結果、フィルタバンク出力の類似度距離を1として他の2つのパラメータ群のそれをを0.2としたときが最も認識率が高く、話者、単語とも異なるにも拘わらず、全単語群の認識率が95.0%95.7%の間に入ることが判った。また、1パラメータ群や2パラメータ群の場合には、85.194.1%の間に分布し単語群の違いによる認識率の差が大きいことが指摘された。これらの点から、構成の簡便さという特徴を生かしたまま条件の設定により認識率を実用レベルまで高めることの可能性が見出された。さらに、ここでは扱われなかった他の条件を吟味することにより、本方式の最適条件を求める研究を継続中である。

前年度の目標が、任意の一人の話者の音声から作った音素標準パターンとユークリッド距離を用いる実用上の単純化を考えたシステムの研究であったのに対し、本年度は、単語辞書の自由な記述という特徴を生かしながら、より多数の単語を一群とする場合にも高認識率を得ることのできるシステムにすることを目標に、複合パラメータと統計的距離尺度の効果を従来方式と比較しながら、最適の方法を導出することを試みた。まず、単一パラメータと本研究独自の相互補完性のある複合パラメータとの比較が前年度のシステムで行われ、従来用いられるケプストラムやΔケプストラムの係数よりも5%程度高い認識率(30名30単語で約95%)を得ることができることが示された。次に、メル尺度上で等間隔に中心周波数を定めた32チャンネルフィルタバンク出力によって、距離尺度の比較を行った。音素標準パターンを作成する音声資料の話者数が10人を越えるとき、統計的距離尺度としてのベイズ判定の距離がユークリッド距離を認識率の点で凌駕する。最後に、複合パラメータにおける総合距離の定義を、音素認識率を最大にする各パラメータの荷重線形和として、荷重を求め、それを用いた単語認識性能を調べた。標準パターン作成用資料の話者(20名)とは異なる30名の話者が2回発声した50地名単語の認識に関し各種のパラメータの組み合わせに対し、いずれもベイズ距離がユークリッド距離よりも高い認識率を与えた。パラメータの付加効果はユークリッド距離の場合の方が大きく、ベイズ距離は、与えられた条件の中で良好な判定を行う距離尺度であると推定される。すべてのパラメータを組み合わせた場合の認識率は、ユークリッド距離では、94.7%、ベイズ距離では、96.8%であった。本研究の成果は、聴覚障害者補助のための音声画像化装置を発話訓練に用いる場合、訓練者による標準音声の文字表現として応用するのに十分なものである。
北部ベトナム生物資源:作物遺伝資源における環境適応性の双方向評価

本研究は北部ベトナム生物資源を評価するために1.作物遺伝資源の収集,2.作物遺伝資源の環境適応性の評価を行い,北部ベトナム地域の生物多様性の保存,有用遺伝資源の開発および持続可能な農業の展望について検討した.1.作物遺伝資源の収集2004年,および2005年に北部ベトナム中産間地域(ソンラー,ディエンビエンフー,バックハ,サパ,ラオカイ,カオバン)を踏査し,作付け体系について調査するとともに,水稲,陸稲,マメ科作物,ソバ,シコクビエなど11品種70系統を収集した.2.作物遺伝資源の環境適応性の評価(1)イネ根の土壌貫通力に着目した耐乾性の評価耐寒性に関連する形質の一つとして根の土壌貫通力に着目し,ベトナム産陸稲,日本型水稲,日本型陸稲およびインド型水稲を供試し,土壌の硬度(2処理)と潅水条件(2処理)を組み合わせた4処理を設け,耐乾性の評価を試みた.その結果,ベトナム産陸稲系統に耐乾性に優れた系統があり,根の伸長特性に他の系統と異なる特徴を有することが明らかとなった.(2)ベトナム産ハイブリッドライスViet Lai20(VL20)の栄養生長期における乾物生産ならびに光合成能力の評価ベトナム初の国産ハイブリッドライスVL20はその両親(103s, R20)よりも出穂までの生育期間が10日程度短いにも関わらず両親系統と同様の収量を得られる.その要因について検討した.播種5週目におけるVL20の生長速度は両親よりも有意に高かったことから,旺盛な初期生長が短期間で優れた乾物生産能力を発揮する要因であることが明らかとなった.また,VL20は両親に比べて光合成速度の低下が緩やかであったことから,葉の老化の進行が緩やかであり,両親よりも優れた光合成能力を有することが示唆された.本研究は北部ベトナム生物資源を評価するために1.作物遺伝資源の収集,2.作物遺伝資源の環境適応性の評価を行い,北部ベトナム地域の生物多様性の保存,有用遺伝資源の開発および持続可能な農業の展望について検討した.1.作物遺伝資源の収集2004年,および2005年に北部ベトナム中産間地域(ソンラー,ディエンビエンフー,バックハ,サパ,ラオカイ,カオバン)を踏査し,作付け体系について調査するとともに,水稲,陸稲,マメ科作物,ソバ,シコクビエなど11品種70系統を収集した.2.作物遺伝資源の環境適応性の評価(1)イネ根の土壌貫通力に着目した耐乾性の評価耐寒性に関連する形質の一つとして根の土壌貫通力に着目し,ベトナム産陸稲,日本型水稲,日本型陸稲およびインド型水稲を供試し,土壌の硬度(2処理)と潅水条件(2処理)を組み合わせた4処理を設け,耐乾性の評価を試みた.その結果,ベトナム産陸稲系統に耐乾性に優れた系統があり,根の伸長特性に他の系統と異なる特徴を有することが明らかとなった.(2)ベトナム産ハイブリッドライスViet Lai20(VL20)の栄養生長期における乾物生産ならびに光合成能力の評価ベトナム初の国産ハイブリッドライスVL20はその両親(103s, R20)よりも出穂までの生育期間が10日程度短いにも関わらず両親系統と同様の収量を得られる.その要因について検討した.播種5週目におけるVL20の生長速度は両親よりも有意に高かったことから,旺盛な初期生長が短期間で優れた乾物生産能力を発揮する要因であることが明らかとなった.また,VL20は両親に比べて光合成速度の低下が緩やかであったことから,葉の老化の進行が緩やかであり,両親よりも優れた光合成能力を有することが示唆された.1.作物遺伝資源の収集ならびに気象条件,地理的環境、農業形態の調査窪田、緒方、吉村および望月をベトナムに派遣し,ハノイを起点としてタイグウエンに至る北部地域を踏査し,イネ(水稲,陸稲)およびマメ科作物(ダイズおよびリョクトウ)の遺伝資源を収集した.同時に踏査地の地形、気象要因,作付け体系等農業生産に関連する情報を収集した。また,海外共同研究者の瀬古らによってすでに収集されているイネおよびマメ類遺伝資源の整理・分類を行った.2.作物遺伝資源の生長特性の解析1)収集済みの作物遺伝資源(水陸稲約100系統、マメ類約150系統)を我が国で栽培し,次年度以降の実験に供試するための種子増殖を行うとともに,一部については生長特性(温度および日長反応性)を解析した。調査は九州大学農学部附属農場圃場および新設のフィルムハウス内において行った.調査に供した系統の中には比較的短日要求性が弱く,我が国における通常の栽培条件下でも種子生産の可能なものが認められた.2)陸稲については,耐乾性に関連する形質の一つとして根の土壌貫入力に着目し,現地で収集した陸稲の他に日本型水稲,インド型水稲を供試し,土壌の硬度と根の貫入・貫通力の関係を調査した.その結果,ベトナム在来陸稲のなかに土壌貫入力の高いものが認められた.3)チッソ利用効率の高い水稲遺伝資源の探索を行うため,我が国在来水稲品種を用いてチッソ利用効率の簡便な評価方法の開発を試みた.1.作物遺伝資源の収集ならびに気象条件,地理的環境、農業形態の調査

緒方、吉村、井上、望月および荒木をベトナムに派遣し,ハノイを起点としてソンラ、ディエンビエンフー、サパ、ラオカイに至る北部中山間地域を踏査し,イネ(水稲,陸稲)およびマメ科作物(ダイズおよびリョクトウ)の遺伝資源を収集した.同時に踏査地の地形、気象要因,作付け体系等農業生産に関連する情報を収集した。また,海外共同研究者の瀬古らによってすでに収集されているイネおよびマメ類遺伝資源の整理・分類を行った.2.作物遺伝資源の生長特性の解析1)収集済みの作物遺伝資源(水陸稲約100系統、マメ類約150系統)を我が国で栽培し,次年度以降の実験に供試するための種子増殖を行うとともに,一部については生長特性(温度および日長反応性)を解析した。調査は九州大学農学部附属農場圃場および新設のフイルムハウス内において行った.調査に供した系統の中には比較的短日要求性が弱く,我が国における通常の栽培条件下でも種子生産の可能なものが認められた.2)稲については,耐乾性に関連する形質の一つとして根の土壌貫入力に着目し,現地で収集した陸稲の他に日本型水稲,インド型水稲を供試し,土壌の硬度と根の貫入・貫通力の関係を調査した.その結果,ベトナム在来陸稲のなかに土壌貫入力の高いものが認められた.3)チッソ利用効率の高い水稲遺伝資源の探索を行うため,我が国在来水稲品種を用いてチッソ利用効率の簡便な評価方法の開発を試みた.1.作物遺伝資源の収集ならびに気象条件,地理的環境,農業形態の調査望月および井上をベトナムへ派遣し,ハノイを起点として井上はカオバン,サパ,ラオカイに至る北部中産間地域を踏査し,ソバの遺伝資源を収集した.望月はタイグエンにて陸稲,水稲およびマメ科作物の収集した.同時に踏査地の気象条件,作付け体系等農業生産上必要な情報について収集した.2.作物遺伝資源の生長特性の解析1)Vietlai20は2004年にベトナムの国家品種に登録されたF1ハイブリッドであり,両親系統よりも栄養成長期が短いにも関わらず,収量は遜色ない.その要因として,(1)栄養成長期におけるageにともなう個葉光合成速度の低下が緩やかであったことから,個葉の物質生産能力に優れていること,(2)光呼吸や熱放散によって過剰な光エネルギーを放出する能力に優れていることが明らかとなった.2)耐乾性に関連する形質の一つとして根の土壌貫通力に着目し,ベトナム産陸稲,日本型水稲,日本型陸稲およびインド型水稲を供試し,土壌の硬度(2処理)と灌水条件(2処理)を組み合わせた4処理区を設け,耐乾性の評価を試みた.その結果,ベトナム陸稲系統に耐乾性に優れた系統があり,根の伸長特性に他の系統と異なる特徴を有することが明らかとなった.作物遺伝資源の生長特性の解析1)ベトナム初の国産ハイブリッドライスVietlai20(VL20)は両親系統よりも出穂までの生育期間が10日程度短いにもかかわらず,両親系統と遜色ない収量を得られる.今年度は栄養生長期における光合成物質生産特性について検討した.VL20の播種5週後の生長速度は両親系統よりも有意に高かったことから,VL20は旺盛な初期生育によって短い生育期間にもかかわらず出穂期までに両親系統と同程度の乾物生産を有することが明らかとなった.光合成能力に関しては,VL20は両親系統に比べて光合成速度の低下が緩やかであったことから,葉の老化の進行が緩やかであり,両親系統よりも優れた光合成能力を有することが示唆された.2)耐乾性に関連する形質の一つとして根の土壌貫通力に着目し,ベトナム産陸稲,日本型水稲,日本型陸稲およびインド型水稲を供試し,土壌の硬度(2処理)と灌水条件(2処理)を組み合わせた4処理区を設け,耐乾性の評価を試みた.
免疫・炎症反応におけるギャップ結合の機能の解析及びギャップ結合阻害外用剤の開発

本申請プロジェクトの全体構想は、従来ほとんど解明されていない免疫・炎症反応に関与する免疫系細胞のギャップ結合(以下G結合)の機能を解明し、G結合による情報伝達を遮断することで免疫・炎症反応を抑制できるかを検討し、免疫・炎症反応が関与する多くの疾患に対する新しい作用機序の免疫抑制剤・抗炎症剤の開発へ展開できるプラットフォームを皮膚科領域から発信することである。特に、臨床応用可能なG結合阻害外用剤の開発を目指す。本年度は特に外用G結合阻害剤の炎症への効果の評価とそのメカニズムの解明を目指す。G結合阻害剤による免疫反応・炎症反応(マウス接触性皮膚炎モデル)の抑制とそのメカニズムを検討した。一次刺激性接触性皮膚炎(PICHS)モデルでは、種々のprimary irritants(クロトンオイル、CrOなど)の耳朶塗布によるPICHSを既知の各種G結合阻害剤が抑制するかを治療投与で評価し、多くのG結合阻害剤外用がステロイド外用剤と同等に有効であった。さらに、DNFBによるマウスアレルギー性接触皮膚炎(ACHS)モデルにおいて、感作相および惹起相にG結合阻害剤外用を外用すると惹起後の皮膚炎の軽減が認められた。またこれらの抑制効果のメカニズムとしては炎症の場の炎症性サイトカインの産生を抑制していることが示唆された。これらの結果は、ギャップ結合阻害剤外用剤は抗原特異的な免疫反応の感作相および惹起相で抑制効果を発揮することを示しており、ギャップ結合阻害剤外用剤は炎症反応のみならず、免疫反応も抑制しうることを示している。したがって、ギャップ結合阻害剤外用剤は、皮膚疾患でみられる炎症反応・免疫反応及びその複合反応を幅広く抑制し、多くの皮膚疾患の症状の軽減をもたらす、新しい作用機序の皮膚外用治療剤を提供することが期待される。ギャップ結合(G結合)は、コネキシン膜タンパク質6量体が作るコネクソンが、隣接する細胞間で結合し、情報伝達物質を含む低分子量(1.2kD以下)の分子が通過できる細胞間結合様式である。G結合は細胞集団の協調的機能調節に重要であるが、移動性に富む免疫細胞間のG結合の存在と機能についての報告は少ない。以前、われわれは抗原提示細胞である樹状細胞(DC)におけるG結合の存在について報告した。すなわち、マウス骨髄由来DC(BMDC)と皮膚由来DC株(XS52)を用いてDC間に機能的G結合が存在するかをMicroinjection法とG結合阻害剤で検討した。DC間のG結合はLPSとIFNγの共刺激またはTNFαとIFNγの共刺激でのみ認められ、G結合阻害剤はDCの活性化マーカーであるCD40の発現を抑制した。今回われわれは他の刺激でもG結合が見られるかを検討したところ、CpGとIFNγの共刺激でもG結合を介したDCの活性化を抑制し、DC由来TNFαの関与を示した。また、DCが発現するCD40以外の抗原提示能に関与する分子(CD80、CD86,MHC class II)の発現もG結合阻害剤で抑制された。さらに、DC間のG結合のみを抑制する条件下で、アロMLR反応を著明に抑制した。以上の結果はDCが機能的G結合をもち、G結合阻害剤はDCの抗原提示能を抑制し、T細胞の活性化を抑えることを示している。したがってG結合による情報伝達の遮断剤は、新規作用機序の免疫抑制剤の開発へ展開できる可能性があると考えられる。ギャップ結合(G結合)は,コネキシン膜タンパク質6量体が作るコネクソンが,隣接する細胞間で結合し,情報伝達物質を含む低分子量(1.2kD以下)の分子が通過できる細胞間結合様式である。G結合は細胞集団の協調的機能調節に重要であるが,移動性に富む免疫細胞間のG結合の存在と機能についての報告は少ない。以前,われわれは抗原提示細胞である樹状細胞(DC)におけるG結合の存在について報告した。すなわち,マウス骨髄由来DC(BMDC)と皮膚由来DC株(XS52)を用いてDC間に機能的G結合が存在するかをMicroinjection法とG結合阻害剤で検討した。DC間のG結合はLPSとIFNγの共刺激またはTNFαとIFNγの共刺激でのみ認められ,G結合阻害剤はDCの活性化マーカーであるCD40の発現を抑制した。今回われわれは他の刺激でもG結合が見られるかを検討したところ,CpGとIFNγの共刺激でもG結合を介したDCの活性化を抑制し,DC由来TNFαの関与を示した。また,DCが発現するCD40以外の抗原提示能に関与する分子(CD80,CD86,MHCclassII)の発現もG結合阻害剤で抑制された。さらに,DC間のG結合のみを抑制する条件下で,アロMLR反応を著明に抑制した。以上の結果はDCが機能的G結合をもち,G結合阻害剤はDCの抗原提示能を抑制し,T細胞の活性化を抑えることを示している。したがってG結合による情報伝達の遮断剤は,新規作用機序の免疫抑制剤の開発へ展開できる可能性があると考えられる。現在,特に外用剤の効果を検討中である。

特に、臨床応用可能なG結合阻害外用剤の開発を目指す。本年度は特に外用G結合阻害剤の炎症への効果の評価とそのメカニズムの解明を目指す。G結合阻害剤による免疫反応・炎症反応(マウス接触性皮膚炎モデル)の抑制とそのメカニズムを検討した。一次刺激性接触性皮膚炎(PICHS)モデルでは、種々のprimary irritants(クロトンオイル、CrOなど)の耳朶塗布によるPICHSを既知の各種G結合阻害剤が抑制するかを治療投与で評価し、多くのG結合阻害剤外用がステロイド外用剤と同等に有効であった。さらに、DNFBによるマウスアレルギー性接触皮膚炎(ACHS)モデルにおいて、感作相および惹起相にG結合阻害剤外用を外用すると惹起後の皮膚炎の軽減が認められた。またこれらの抑制効果のメカニズムとしては炎症の場の炎症性サイトカインの産生を抑制していることが示唆された。これらの結果は、ギャップ結合阻害剤外用剤は抗原特異的な免疫反応の感作相および惹起相で抑制効果を発揮することを示しており、ギャップ結合阻害剤外用剤は炎症反応のみならず、免疫反応も抑制しうることを示している。したがって、ギャップ結合阻害剤外用剤は、皮膚疾患でみられる炎症反応・免疫反応及びその複合反応を幅広く抑制し、多くの皮膚疾患の症状の軽減をもたらす、新しい作用機序の皮膚外用治療剤を提供することが期待される。
脳虚血時におけるグルタミン酸トランスポーターの動態解析とその治療的応用

脳虚血中に濃度上昇する細胞外グルタミン酸は虚血性ニューロン死発生に重要な役割を担っている。通常、細胞外のグルタミン酸濃度はグルタミン酸トランスポーターによって調節されており、それゆえ、虚血中の細胞外グルタミン酸濃度上昇過程にはこのトランスポーターの機能不全が関与していると考えられる。本研究では、グリア型グルタミン酸トランスポーター(GLT-1)およびニューロン型グルタミン酸トランスポーター(EAAC1)のノックアウトマウスをそれぞれ用いて、虚血性グルタミン酸濃度上昇機構におけるGLT-1およびEAAC1の役割を明らかにした。GLT-1ノックアウトマウス、EAAC1ノックアウトマウスおよび野生型マウスそれぞれの海馬CA1野にマイクロダイアリシスプローブを挿入し、虚血中の海馬CA1の細胞外グルタミン酸を透析し、測定した。その結果、脳虚血開始後5分間は、GLT-1ノックアウトマウスの虚血性細胞外グルタミン酸レベルは野生型マウスのそれと比べて有意に高値であったのに対し、EAAC1ノックアウトマウスの虚血性細胞外グルタミン酸レベルは野生型マウスのそれと比べてより低値になった。虚血開始10分以後では、GLT-1ノックアウトマウスの虚血性細胞外グルタミン酸レベルは野生型マウスのそれと比べて有意に低値になった。EAAC1ノックアウトマウスの虚血性細胞外グルタミン酸レベルは野生型マウスのそれと比べてより低値になった。これらの結果から、虚血初期(5分間)では、GLT-1は正常に機能し細胞外グルタミン酸を細胞内へ取り込み、ニューロンに対して保護的に作用しているのに対し、EAAC1は既にグルタミン酸の逆輸送を行い細胞外へグルタミン酸を放出していること、そして、虚血開始10分以後では、GLT-1もグルタミン酸の逆輸送を行い、ニューロン死発生を増悪させている可能性が示唆された。虚血性ニューロン死発生の最初期過程においては、脳虚血中に濃度上昇する細胞外グルタミン酸がニューロン死発生の因子として重要な役割を担っていると考えられている。通常、細胞外のグルタミン酸濃度はグルタミン酸トランスポーターによって調節されており、それゆえ、虚血中に観察される細胞外グルタミン酸濃度上昇過程にはこのトランスポーターが重要な機能を果たしていると考えられる。本年度は、グリア細胞型グルタミン酸トランスポーター(GLT-1)ノックアウトマウスを用いて、虚血性グルタミン酸濃度上昇機構におけるGLT-1の機能を明らかにした。マイクロダイアリシスプローブをGLT-1ノックアウトマウスおよび野生型マウスの脳循環障害に対して特に脆弱な脳領域として知られている海馬CA1野にそれぞ挿入し、虚血中の細胞外グルタミン酸を透析し、測定した。その結果、脳虚血開始後5分間は、ノックアウトマウスの虚血性細胞外グルタミン酸レベルは野生型マウスのそれと比べて有意に高値になった。また、ノックアウトマウスの海馬においてのみ遅発性ニューロン死が観察された。虚血開始10分以後は逆に、ノックアウトマウスの虚血性細胞外グルタミン酸レベルは野生型マウスのそれと比べて有意に低値になった。急性ニューロン死がノックアウトマウスおよび野生型マウスの海馬に観察された。これらの結果から、GLT-1は虚血初期(5分間)には正常に機能し、ニューロンに対して保護的に作用しているが、そ以降(虚血開始10分以後)はグルタミン酸の逆輸送を行い、ニューロン死発生を増悪させている可能性が示唆された。

脳内おいて細胞外グルタミン酸濃度を調整しているグルタミン酸トランスポーターは、脳虚血中に発生する細胞外グルタミン酸濃度上昇過程において重要な機能を果たしていると考えられている。本年度は、ニューロン型グルタミン酸トランスポーターEAAC-1を遺伝子操作によって欠損させたEAAC-1ノックアウトマウスを用いて、虚血性細胞外グルタミン酸濃度上昇過程におけるニューロン型グルタミン酸トランスポーターの機能を検索した。EAAC-1ノックアウトマウスおよび野生型マウスの脳虚血に対して特に脆弱な脳領域として知られる海馬CA1野にマイクロダイアリシスプローブを挿入し、同時に脳血流モニター用のレーザー血流計プローブを装着した。その後、両側総頸動脈を結紮したのち頸静脈より挿入した心カテーテルを介して瀉血を行い、一過性前脳虚血を負荷した。そして、透析回収した細胞外グルタミン酸をNAD-NADHサイクリング法を用いて定量した。その結果、両側総頸動脈結紮および瀉血により海馬領域の血流量を虚血前値の10%未満に安定して減少させることができ、また、血流を再開することにより動物を生存させることができた。虚血初期段階では、ノックアウトマウスの虚血性細胞外グルタミン酸レベルは野生型マウスのそれと比べてより低値になった。従来の研究により、通常、細胞外のグルタミン酸を細胞内へ取り込んでいるグルタミン酸トランスポーターは、脳虚血時にはグルタミン酸を細胞内から細胞外へ逆輸送すると考えられており、本結果は、虚血初期段階で海馬CA1野において観察される細胞外グルタミン酸濃度の上昇にはニューロン型グルタミン酸トランスポーターの逆輸送が関与していることを示唆するものである。虚血性ニューロン死発生の最初期過程においては、脳虚血中に濃度上昇する細胞外グルタミン酸がニューロン死発生の因子として重要な役割を担っていると考えられている。通常、細胞外のグルタミン酸濃度はグルタミン酸トランスポーターによって調節されており、それゆえ、虚血中に観察される細胞外グルタミン酸濃度上昇過程にはこのトランスポーターの機能不全が重要な役割を果たしていると考えられる。本年度は、グリア細胞型グルタミン酸トランスポーター(GLT-1)およびニューロン型グルタミン酸トランスポーター(EAAC-1)のノックアウトマウスをそれぞれ用いて、虚血性グルタミン酸濃度上昇機構におけるGLT-1およびEAAC-1の役割を明らかにした。GLT-1ノックアウトマウス、EAAC-1ノックアウトマウスおよび野生型マウスそれぞれの海馬CA1野にマイクロダイアリシスプローブを挿入し、虚血中の細胞外グルタミン酸を透析し、測定した。その結果、脳虚血開始後5分間は、GLT-1ノックアウトマウスの虚血性細胞外グルタミン酸レベルは野生型マウスのそれと比べて有意に高値であったのに対し、EAAC-1ノックアウトマウスの虚血性細胞外グルタミン酸レベルは野生型マウスのそれと比べてより低値になった。虚血開始10分以後では、GLT-1ノックアウトマウスの虚血性細胞外グルタミン酸レベルは野生型マウスのそれと比べて有意に低値になった。これらの結果から、虚血初期(5分間)では、GLT-1は正常に機能し細胞外グルタミン酸を細胞内へ取り込み、ニューロンに対して保護的に作用しているのに対し、EAAC-1は既にグルタミン酸の逆輸送を行い細胞外へグルタミン酸を放出していること、そして、虚血開始10分以後では、GLT-1もグルタミン酸の逆輸送を行い、ニューロン死発生を増悪させている可能性が示唆された。
極低温細胞操作システムの開発

本研究は,極低温の環境を利用して,卵細胞などの単一細胞を凍結状態で穿孔し,インジェクションを可能にする極低温細胞操作システムの開発を開発した.実験には魚卵とマウス卵細胞を用いた.各々の細胞を凍結してドリルによる機械加工で穿孔を試みた.凍結することで,柔らかい卵細胞がかたくなり,ドリルやエンドミルでの加工が可能になる.各々50ミクロン, 30ミクロンの穴を開けることに成功した.マウス卵では精子のインジェクションを試みた.しかしながら,受精は確認できなかった.本研究は,極低温の環境を利用して,卵細胞などの単一細胞を凍結状態で穿孔し,インジェクションを可能にする極低温細胞操作システムの開発を開発した.実験には魚卵とマウス卵細胞を用いた.各々の細胞を凍結してドリルによる機械加工で穿孔を試みた.凍結することで,柔らかい卵細胞がかたくなり,ドリルやエンドミルでの加工が可能になる.各々50ミクロン, 30ミクロンの穴を開けることに成功した.マウス卵では精子のインジェクションを試みた.しかしながら,受精は確認できなかった.本研究は,極低温の極限環境を利用して,卵細胞などの単一細胞を凍結状態で操作(顕微授精,核移植操作などにおいて,マイクロドリル等を用いて機械加工で細胞への穴開けを行う)や液体窒素中でのハンドリングなどを可能にする極低温細胞操作システムの開発を目的としている.平成20年度は下記の研究開発を行い下記に示す知見を得た.1.凍結細胞への微細な穴開けに関する基礎研究1)前段階として凍結卵細胞(魚卵)を供試試料とし,φ200μmのドリルを使用して低温環境下で穴開け実験を行った.使用した魚卵は,鰹の卵で直径約600μmの未成熟卵を用いて穴開け加工行った.穴開けに成功した.(2)数度の(1)の凍結細胞加工実験後,次の段階として,直径約450μmのシロギスの卵を試料として,φ50μmのドリルを用いて穴開け加工を行った.穴開けに成功した.(3).本研究の学術アドバイザーである日本大学生物資源科学部応用生物科学科動物細胞学研究室において,マウス卵細胞,マウス精子を用いて,凍結,解凍の条件探索を行った.今年度は,凍結卵(実験時は解凍)と常温精子,常温卵と凍結精子(実験時は解凍)を用いて顕微授精操作を行った.受精を確認出来た.2.稚魚を対象とした穿孔装置の試作.(1).体長23ミリメートルの稚魚のDNAをインジェクションする装置を試作して,長崎県総合水産試験場とにおいてインジェクション実験を行った.インジェクタI型,インジェクタII型の2台を試作した.インジャクタI型は,稚魚ヘマイクロピペットを既存の手法より確実に,短時間でインジェクションが可能であったことを確認した.本研究は,極低温の極限環境を利用して,卵細胞などの単一細胞を凍結状態で操作(顕微授精,核移植操作などにおいて,マイクロドリル等を用いて機械加工で細胞への穴開けを行う)や液体窒素中でのハンドリングなどを可能にする極低温細胞操作システムの開発を目的としている.平成21年度は下記の研究開発を行い下記に示す知見を得た.1.凍結細胞への微細な穴開けに関する基礎研究・凍結細胞操作装置の製作極低温状態における細胞や生体組織に対して,操作,加工,観察などを行い,冷却機能,試料スライス機構,精密位置決め機構,及び今後予定される作業に対応可能な拡張スペースを有する「凍結細胞操作装置」を試作した.本装置は,倒立顕微鏡に電動マニピュレータを装備し,マニピュレータ先端には高速スピンドルを取り付け,マイクロドリルやマイクロエンドミルを用いて微細な生体への穴開けを可能にした.この試作機には,ミクロトームの刃を利用したマイクロスライサやマイクロエンドミルを用いて凍結した卵細胞の周りに存在する包埋剤,凍結培養液,試料表面の霜などをそぎ落とす装置を付加した.2.稚魚を対象とした穿孔装置の試作・昨年度製作したインジェクション装置を用いて,フグを試料として実験を行った.駆動印加電圧パターンを工夫することにより,始原生殖細胞の腹腔へのインジェクションが効率よく可能なことを確認した.また,手動操作よりもインジェクションの成功率が高いことを確認した.本研究は,極低温の極限環境を利用して,卵細胞などの単一細胞を凍結状態で操作(顕微授精,核移植操作などにおいて,マイクロドリル等を用いて機械加工で細胞への穴開けを行う)や低温環境中でのハンドリングなどを可能にする極低温細胞操作システムの開発を目的としている.平成22年度および2カ月延長期間において下記の研究開発を行い下記に示す知見を得た.1.平成21年度に製作した凍結細胞操作装置(凍結試料の操作が可能なマイクロマニピュレータでスライス画像の取得も可能な装置の開発)を用いて,下記の実験を行った.(1).生体試料を凍結細胞操作装置上で凍結した後,試料をスライスしてその断面画像を取得して,PC上で3D画像を構築した.(2).生体試料を凍結細胞操作装置上で凍結した後,マイクロドリル等を用いて,微細な穴開け加工を行った.最小径30ミクロンの穴開けに成功した.(3).マウス卵細胞を凍結細胞操作装置上で凍結した後,マイクロドリル等を用いて,微細な穴開け加工を試みた.魚卵等の生体試料同様,マイクロドリルによる穴開けに成功した.なお,大震災で実験装置が破損して修復に時間がかかり当初予定した実験が行えなかった.

2.生体試料(稚魚)への穿孔に関する実験を行った.(1).本研究において試作した穿孔装置を用いてフグの稚魚へインジェクションの実験を行った.先年度に引き続き,駆動印加電圧パターンの工夫,衝撃力の制御などで,マイクロピペットの稚魚腹腔への挿入効率の向上を試みる実験を行った.手動型(機械式,油圧式)に比べて高い成功率を得た.
マイクロスケ-ル分離法を用いるファインセラミックス粉体粒子中の不純物元素の定量

ファインセラミックスは次世代産業を支える新素材の一つとして大きな注目を集めている。高温においても優れた強度・耐食性・耐摩耗性を持つため,構造性材料及び機能性材料として今日活発な研究がなされているが,この優れた特性を充分に発揮するには原料粉末の益々の高純度化が必要であり,それに伴って微量不純物元素の信頼できる定量値が必要となってくる.そこで本研究では,粉末中の不純物元素の平均濃度を求めるとともに,マイクロスケ-ルで少量の溶媒中に微量不純物を逐次抽出し,不純物元素の深さ方向の分布や化学的存在状態を調べることを目的とした。例えば,典型的なファインセラミックスの原料であるアルミナにつき,各種純度の粉末末をミリグラム量採取し,超音波(47kHz,120W)を照射しながら各種酸中に不純物元素を抽出した。遠心分離後上澄み波を黒鉛炉原子吸光法で分析し,一方残留粉末は,再度抽出一遠心分離操作を繰り返した。抽出に用いる酸は,約50°Cの混酸(3M HNo_3+3M HCl)が最も効果的であり,現在これを用いて粉末粒子表面に存在する不純物元素と,粒子内部にまで存在する不純物元素とを分別定量している。また,アルミナ粉末をテフロン製分解容器で硫酸に溶解後,多種類の重金属不純物を水酸化インジウム共沈法をまたはキレ-ト抽出法で分離し,原子吸光法またはICPー発光分光分析法で定量することも検討している。
小学校における総合的な文章記述力育成に関する基礎的研究

本研究では、文章記述能力を、「言語的基盤力」、「文脈的な構成力」、「主体的関与」という三つの要素として整理した。このモデルから、(1)句読点など表記に関する実態を調査し、課題を見出した。(2)学校文法はよく批判されるが、わかりやすく形態的系統性があるという点で一定の意味があることも検討した。(3)属性記述の文型など文型の焦点化の方法を検討した。(4)「例えば」など思考展開表現によって思考を導くことを提案した。小学生の文章能力を高めるための基礎的研究が本研究の目的である。研究初年度は、資料収集と理論的研究を進め、一定の成果を得ることができた。1)小学生の作文をデータベース化する作業を進めた。一つの小学校の各2クラスのすべての児童の掃除についての作文と意見文について、テキストファイル化し、総合的な分析を進めるなど、資料収集を進めた。2)資料についての実証的な研究も進めた。その結果、例えば、句読点の間違いは低学年と中学年以降では質的にも量的にも違うこと、句読点の打ち間違いには文法的な認識も関わること、特に、打ちすぎということも問題になり、うつべき箇所については構文論的な観点が必要なことなどが明らかになった。これは現在論文として京都教育大学国文学会誌に投稿中である(「小学生の句読点について」)。3)国語教育を言語研究の観点から見直し、基盤的言語力、文脈的言語力、主体関与という観点から整理しつつ具体的に検討を加えた。その内容をまとめ直し、出版した。研究分担者の達富洋二氏との共編著で『国語教育の新常識』(明治図書,一六〇頁)である。この本は出版後二ヶ月で3刷を迎えるなど、研究的にも教育現場にも受け入れられ、一定の成果があった。4)文章の元となるのは、構文である。との関わりについても分析を進めた。構文としての意味をいかにとらえるかについての研究成果は、international congress of construction grammar 2010にて研究発表をする予定となっている。日本語教育も関わるが、日本語の文の意味について上海外国語大学での国際学会で基調講演をした。また、関西言語学会でシンポジウムをし、論文を執筆した(「価値と接続」印刷中)5)米国および韓国の国語教育を視察し、先生へのインタビューや授業見学もした上で、研究資料を収集した。これは現在分析中である。「文章を書く」ということの要素として必要なことは三つに整理できる。それは、語彙や文法、表記法など言語事項と呼ばれてきたような「言語的な基盤」と「文章レベルでの文脈的な構成力」、そして、核になる主体的な「アイデア」である。これは国語教育での「三つの力」として一般化できる(森山・達富『国語科教育の新常識』(明治図書)。今年は、これを新たに授業に活かすべく、さらに教材別に特化した『国語授業の新常識』として執筆した(現場の先生方、文部科学省教科調査官、学力調査官等との共著。低中高学年の3冊編成で現在印刷中)。小学校等での研究集会等でこうした内容について先生方と意見交流している。基礎理論として、言語表現の基本的な構造とその把握、そして、文章作成の根本となる言語表現のストラテジーについての研究が必要である。今年度は「長い髪をしている」のような描写構造を構文文法的に分析した発表(ICCG6カレル大)、イントネーションと情報についての発表(日本言語学会ワークショップ、東北大)、文化的特性とコミュニケーションストラテジーについての発表(PLL2010、神戸大)をそれぞれ行った。応用研究としては、「小学生の文章での句読点」(『京都教育大学国文学会誌』36)で不適切な読点が多いことを述べ、学校文法との関連で品詞論のあり方を検討した(「国語科の学校文法における品詞について」共著『京都教育大学紀要』118)。表記などの言葉遣いをまとめたブックレットも作成した(『信頼される正しい言葉遣い』(産業能率大学2011)。基盤的言語事項をまとめた書籍も編著として準備中である(『日本語話題のネタ』印刷中。ひつじ書房)。本年度は、総括として、言語能力の育成とその言語研究的基盤について検討した。従来、言語の習得として、N.Chomskyが指摘するような種としての言語能力の習得ということが議論されてきた。しかし、OECDの学力調査プログラム(PISA)のkey competenciesということも含めて考えると、「社会的な言語習得」という見方(社会で自己実現していくための基盤的な言語運用能力の育成)が問題になる。この必要性は全国学力学習状況調査の結果などを見ても明らかで、言語の運用能力や操作能力において一定の訓練が必要である。この社会的言語習得のために、

(1)言語研究と教育とが協働して、子どもの言語運用能力の伸長を、文字表記力や語彙力、文法操作力などから分析すること、(2)思考力やコミュニケーション力を総体的に高めていくてだてを考えること(「言語活動の充実」として国語以外の教科と国語科の連携、幼小の連携などを含めて)、(3)教員養成段階も含めたコミュニケーション力の意識化をはかること、が必要となる。本年度は、(1)「例えば」「理由を考えると」など、思考を深める為の手立てとなる具体的な表現(思考展開表現)を検討すること、(2)美術鑑賞などの他教科との関わりや幼小連携などを含めて、言語と関連づけた思考力やコミュニケーション力の育成を総合的に考えること、(3)文学的修辞の言語学的検討などを通して、言葉の学びを豊かで深いものにしていくことなどを考えた。(4)教員養成段階で言語やコミュニケーションに関する意識を高めること、などを検討した。関連する論文・書籍の編集執筆や研究発表・講演などを行った。『日本語・国語話題のネタ』ひつじ書房(森山編成24年5月刊)では、関連する国語の知識を分かりやすい形でまとめている。『教師コミュニケーション力入門』明治図書(森山編・印刷中)も7月に刊行する。また、平成24年5月開催の日本語学会、全国大学国語教育学会等のシンポジウムで研究成果に関する発表がある。
高・低温下で登熟した水稲玄米における粒厚・粒重および品質低下要因の形態学的解明

水稲玄米における粒厚・粒重と食味関連形質との関係を,登熟期の気温が異なる茨城県内産コシヒカリを用いて検討した.その結果,玄米の大きさと食味関連形質との関係は,栽培年次・条件等によって変動するが,粒重よりも粒厚の寄与率が大きいことを明らかにした.一方,世界と日本における米生産状況および作付けの多い品種の栽培面積の推移を概観し,走査電子顕微鏡観察により良食味米および低食味米の構造的特徴を明示した。そのほか,高温登熟条件下で多発する胴割れやアミロプラストの増殖異常,糯品種玄米の白色不透明化の原因などを走査電子顕微鏡観察によって形態学的に明らかにした.水稲玄米における粒厚・粒重と食味関連形質との関係を,登熟期の気温が異なる茨城県内産コシヒカリを用いて検討した.その結果,玄米の大きさと食味関連形質との関係は,栽培年次・条件等によって変動するが,粒重よりも粒厚の寄与率が大きいことを明らかにした.一方,世界と日本における米生産状況および作付けの多い品種の栽培面積の推移を概観し,走査電子顕微鏡観察により良食味米および低食味米の構造的特徴を明示した。そのほか,高温登熟条件下で多発する胴割れやアミロプラストの増殖異常,糯品種玄米の白色不透明化の原因などを走査電子顕微鏡観察によって形態学的に明らかにした.本年度は3編の雑誌論文発表,10編の学会発表を行い,1編の図書を発表した.まず,玄米における粒厚・粒重と食味関連形質との関係を,茨城県産コシヒカリを用いて検討した.その結果,2005年度産米ではそれらの間に相関関係は認められなかったが,2006年度産米では粒厚と食味関連形質との間に相関関係が認められた.したがって,玄米の大きさと食味関連形質との関係は,栽培年次・条件等によって変動するが,粒重よりも粒厚の寄与率が大きいことが明らかになった.つぎに,近年,品質低下の大きな要因と指摘されている,高温登熟条件下で多発する胴割れについて構造的要因を解析した.その結果,登熟初期の高温によって,アミロプラストの増殖異常やデンプン粒の収縮による凹み,アミロプラスト包膜の消失とデンプン粒の分解などが認められ,その後登熟が進んで胚乳内にひずみが生じて胴割れの発生要因となることが推定された.その他,高温登熟条件下の種々の栽培で多発した不完全登熟粒の胚乳構造を形態学的に明らかにした.一方,不完全登熟粒は,炊飯に伴って完全米のような求心的・同心円状の糊化の進行が妨げられ,いびつな炊飯米となる.この原因として,糊化開始温度が異なるデンプン粒を含む細胞群が存在することが考えられた.2県で作出された新しい水稲良食味2系統の,炊飯米における微細骨格構造の特徴を調査した.その結果,表面の細繊維状構造および内部の海綿状構造が発達していたことから,粘り,弾力性,柔らかさを有する良食味米であることが判明した.なお,2条オオムギ子実の発芽に伴う胚乳貯蔵物質の分解および構造的特徴を調査し,水稲玄米の場合と比較した.本年度は2編の雑誌論文発表、5編の学会発表を行った。まず、茨城県産コシヒカリ玄米における粒厚・粒重と食味関連形質との関係を検討した.その結果, 2005年度産米ではそれらの間に相関関係は認められなかったことから、粒厚または粒重が大きいと食味関連形質を向上させることが示唆された。なお、これらの関係は、栽培年次・条件等によって変動することが考えられ、次年度以降も継続的な検討が必要である。胚乳が乾燥にともなってハゼることで白色不透明化(乳白色化)する精(もち)品種でも、完全米が認められる。完全米の胚乳中心部と周辺部では、収穫期とその後の乾燥でデンプン粒の収縮方向が異なることが認められた。また、アミロプラストの増殖異常毛認められたが、腹白米ではそれが顕著であることが明らかとなった。また、高温および寡照条件下で発生した乳白粒では、大型のアミロプラストの間に小型のアミロプラストの増殖が認められた。とくに、高温下ではデンプン粒の収縮によりデンプン粒表面のしわや表面が凹んだアミロプラストや、アミロプラストの分解像や特殊な増殖様式が認められた。一方、異なる登熟気温下で栽培されたコシヒカリの不完全登熟粒の発生と微細構造を検討した結果、乳白粒の発生は出穂後20日間の気温の影響を受け、とくに高温下ではデンプン粒が収縮してアミロプラスト間の隙間が発生しやすいことが明らかとなった。良食味評価の高い北陸200号は、コシヒカリ等の品種よりも炊飯開始後の糊化開始温度が低く、米粒の内部に言で海綿状構造が形成されることが明らかになった。一方、シンクとソースの大きさや強度が登熟におよぼす影響については、2次枝梗穎果は籾殻重・玄米重が開花日の早・遅の影響を強く受けることが、また1次枝梗穎果で毛ソースが制限されることで籾殻重・玄米重が開花の早・遅の影響を強く受けることが明らかになった。本年度は1編の雑誌論文発表、7編の学会発表を行った。

まず、良食味と判断された茨城県奥久慈産コシヒカリを用いて、精米のタンパク質含有率が玄米の粒厚と負の相関関係にあることを、また粒厚の厚い玄米の炊飯米では表面の明部の面積割合ならびに表面・内部の微細構造に差異がないことを明らかにした。高温登熟下における玄米の微細構造変化について、良食味米品種つや姫を用いて検討した。その結果、炊飯米の表面・表層の微細骨格構造に移植日の違いによる顕著な差異が認められないことを、高温登熟下では炊飯米表面で糊の十分な発達は認められず、表層の海綿状構造の発達が十分ではないことを明らかにした。また、表面で認められた糊の膜状構造が良好な光沢の一因であると考えられた。つぎに、世界と日本における米生産状況および作付けの多い品種の栽培面積の推移を概観した。そして、茨城県産コシヒカリを用いて、粒重と食味関連形質との間に有意な相関関係が認められないことを明らかにした。また、走査電子顕微鏡観察により良食味米および低食味米には明確な構造的特徴があることを明示した。一方、近年需要が増えている包装米飯の微細構造を走査電子顕微鏡で観察した。その結果、電子レンジ調理前でも通常炊飯米に類似した微細構造を有することを、また調理後は米粒内で糊化がより進んでいることを明らかにした。シンクおよびソースの大きさや強度を変化させる実験の結果、玄米よりも籾殻がシンクとして優先されることを、穎果の開花は同化産物供給量が減少すると遅延することを、また、1粒当たりの同化産物供給量を増加させても開花の早・遅に影響をおよぼさないことを明確にした。糯(もち)米において登熟期に葉身切除処理した胚乳では、多糖類やデンプン粒表面の皺およびデンプン粒中央部の孔が高頻度で認められ、白色不透明化の一因であることが明らかになった。