hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低炭素都市設計のための超伝導送配電による柔軟で堅牢なグリッド用シミュレータ開発

本研究課題では、超伝導の電力到達性を活かして電力送配電のための単純制御送電網(グリッド)技術を開発、都市的規模に適用し、柔軟で堅牢なグリッドシステム(Superconductingflexibleandrobustgridsystem;SFG)を構築することで、都市設計上の制約も克服した社会システムの改革像を提示することを目的に研究を行った。超伝導送配電システムの実測パラメータをもとにSFG型グリッドシミュレータ開発を行うとともに、都市設計のパラメータ化と検証を試みた。超伝導の電力到達性を活かして電力送配電のための単純制御送電網(グリッド)技術を開発、都市的規模に適用し、柔軟で堅牢なグリッドシステム(Superconducting flexible and robust grid system; SFG)を構築することで、都市設計上の制約も克服した社会システムの改革像を提示することを目的に研究を行った。超伝導送配電システムの実測パラメータをもとに(1)SFG型グリッドシミュレータ開発を行うとともに、(2)都市設計のパラメータ化と検証を試みた。(1) SFG型グリッドシミュレータ開発では、200 m級超伝導直流送電実証実験装置(CASER-2)での送電実験で実測した各種パラメーター(端末性能・線路ロス等)を組み込んだグリッドシミュレーションコードを開発するために、損失パラメータの整理とシミュレーションによる効率化の検討を行った。特に、短距離応用を目指して、端末の電流リードでの熱損失を評価して熱電材料の特性に対する依存性を論文発表した。また、傾斜機能材料の導入効果を論文発表した。さらに、実際の運用を考慮した電流リードの評価として、過電流に対する安定性、熱応力の影響の議論を論文発表した。なお、グリッドシミュレータの整合性のチェックのために交流配電システムに適用したので論文発表した。以上、実験結果の反映と安定性の議論により、超伝導送配電システムの運用時のパラメータ化が出来た。(2)超伝導送配電システム用エリアマネジメントシステム開発では、低炭素化からみた都市設計を整理し、コンパクト化と超高齢化対応の2つの切り口からリデザインの方向性をパラメータ化した。その結果、超伝導送配電システムを組み込むことによる都市設計の自由度の可能性とリスク低減効果が明らかとなったので研究成果を発表した。この成果を活かして都市モデルでの検証結果を論文発表した。本課題では、超伝導の電力到達性を活かして電力送配電のための単純制御送電網(グリッド)技術を開発、都市的規模に適用し、柔軟で堅牢なグリッドシステム(SFG)を構築することで、都市設計上の制約も克服した社会システムの改革像を提示することを目的に研究を行う。本年度は、超伝導送配電システムの実測パラメータをもとに(1)SFG型グリッドシミュレータ開発を行うとともに、(2)都市設計のパラメータ化を試みた。(1)200 m級超伝導直流送電実証実験装置(CASER-2)での送電実験で実測した各種パラメータ(端末性能・線路ロス等)を組み込んだグリッドシミュレーションコードを開発するために、損失パラメータの整理と効率化の検討を行った。特に、短距離応用を目指して、端末の電流リードでの熱損失を評価して熱電材料の特性に対する依存性を議論し、材料開発の方向性を示した結果を論文発表した。同時に、CASER-2の実験結果より電流リードの温度分布が得られたので、これを元に傾斜機能材料の導入効果を検討し、その性能向上の効果を論文発表した。これらのパラメータを元にシミュレータ開発を行ったが、整合性の確認のために交流配電システムに対して適用し蓋然性のある結果が得られたので論文を投稿中である。今年度の成果はCASER-2での実験結果の影響を反映させることで、新規システムである超伝導送配電システムの運用時のパラメータ化の精度向上となるものである。(2)低炭素化からみた都市設計を整理し、コンパクト化と超高齢化対応の2つの切り口からリデザインの方向性をパラメータ化した。この成果を活かして都市設計の制約をパラメータ化することが超伝導送配電システムのグリッド導入の際の効果を明示する基礎となる。超伝導送配電システムの端末性能の評価を明らかにするとともに、都市設計の現状整理を行うことでパラメータに関しては開発方向や精度も含めて十分な成果が得られた。しかし、グリッドシミュレータに関しては動作の蓋然性の評価を優先したためシミュレーションソフトに十分反映できなかったので(3)とした。これは、各パーツについては計画以上に進んでいるので今後の加速化の下地はできている。新規グリッドシステムの各種パラメータに対するロバスト性を数値的に示し安定化条件を明らかにするとともに、キャンパスレベルでシミュレータを適用する。都市レベルの適用性に関しては都市設計のパラメータの表現方法を示すことでシミュレーションの蓋然性を示すこととする。個々の課題で明らかなったパラメータの統合が不十分であったので、そのシミュレーション用データ収集に関して予定より遅らせた。

次年度は、キャンパスレベルのシミュレーションも含めてビルレベルから広く超伝導機器・電力データ等の必要データの収集を行うことで、シミュレータの統合を進めると共にテストデータの解析も効率化させて行う。また、連携研究が多くなるので、そのための旅費等にも研究費を充当する。
中員環エーテル構築法の効率化とポリ環状エーテル化合物合成への展開

1中員環エーテル構築法の効率化ポリ環状エーテル天然物および誘導体合成での鍵の1つである立体選択的中員環エーテル構築法として、代表者が見い出しているEu(fod)_3を用いるヒドロキシエポキシドの閉環反応の触媒化、リサイクル化を検討した。濃縮効果を期待し、イオン性液体/有機溶媒の2相系反応溶媒を用いた検討を行った。しかし、イオン性液体中ではEu(fod)_3のルイス酸性が急激に減少し、反応は全く進行しないことが明らかとなった。一方、重フッ化配位子を有する新しいEu系ルイス酸を調製し、様々なフルオラス溶媒/有機溶媒の2相系反応溶媒中での反応を検討した。フルオラス溶媒中でのルイス酸の濃縮効果が期待されたが、顕著な効果は見い出せなかった。しかし、一連の検討の過程で、触媒反応への展開は良い結果を与えなかったが、Y(hfa)_3がこれまで以上の優れたルイス酸であることを見い出した。2ポリ環状エーテル基本構造の効率的かつ立体選択的構築法への展開代表者が開発したヒドロキシエポキシドの閉環反応を機軸とする単環性中員環エーテル構築法を連続的に適用することにより、ポリ環状エーテル基本構造の伸張法の確立を目指した。(1)光学活性エポキシケトンから調製したHorner-Emmons型試薬をキラル素子とし、7員環エーテルの閉環前駆体となる側鎖伸張法を確立し、更にEu(fod)_3を用いる閉環反応により7員環エーテルを立体選択的に伸張することに成功した。(2)光学活性ジエポキシドをキラル素子とし、8,9員環エーテル閉環前駆体となる側鎖伸張法を確立し、更にEu(fod)_3を用いる閉環反応により8,9員環エーテルを立体選択的に伸張することに成功した。3ポリ環状エーテル化合物の合成研究上述の手法を適用し、代表的ポリ環状エーテル化合物であるHemibrevetoxin BのBCD環部の合成、およびCiguatoxin 3CのDE環部の合成に成功した。(1)濃縮効果を期待し、イオン性液体/有機溶媒の2相系反応溶媒を用いた検討を行った。(2)重フッ化配位子を有する新しいEu系ルイス酸を調製し、様々なフルオラス溶媒/有機溶媒の2相系反応溶媒中での反応を検討した。

(2)光学活性ジエポキシドをキラル素子とし、8,9員環エーテル閉環前駆体となる側鎖伸張法を確立し、更にEu(fod)_3を用いる閉環反応により8,9員環エーテルを立体選択的に伸張することに成功した。平成16年度の研究成果として得られた知見を基に、Hemibrevetoxin Bの立体選択的全合成研究をおこなった。Tri-O-acetyl-D-glucalから誘導したHemibrevetoxin BのB環部に相当する6員環エーテルに対し、2-butyne-1,4-diolからSharpless不斉エポキシ化反応により導かれる光学活性エポキシド構造を含むホスホナートをキラル伸長素子として用いるHorner-Emmons型反応、及びエポキシドの隣接基関与を利用するカルボニルのジアステレオ選択的還元を基軸として、望む立体化学を備えたアルキル側鎖の伸長をおこなった。続いて、Eu(fod)_3を用いるヒドロキシエポキシドの閉環反応を鍵反応として適用したところ、7員環の伸張されたBC環部に相当する2環性化合物を得た。同様に、ヒドロキシエポキシド側鎖の立体選択的導入、ヒドロキシエポキシドの閉環反応を繰り返し適用することによりHemibrevetoxin BのBCD環部に相当する3環性6,7,7-骨格の立体選択的合成に成功した。一方、Ciguatoxin 3Cの合成研究をおこなった。上記と同様の合成アプローチにより、環化前駆体となるヒドロキシエポキシド部分構造を合成し、Eu(fod)_3を用いる閉環反応を鍵反応として適用して、7,8-員環の縮環したDE環部および7員環のA環部の立体選択的構築に成功した。
ＧＳＫ３βスイッチング制御による腸管上皮分化機能解析

これまで申請者は腸管上皮細胞においてGSK3によるβカテニン、Atoh1機能制御が細胞増殖・分化のみならず、種々のシグナルがGSK3βの活性及び標的蛋白を転換させることで細胞種決定まで関わることを明らかとしてきた。本研究ではGSK3-Atoh1複合体に特異的なアダプター蛋白を同定し、複合体形成制御機構を明らかとすることで、GSK3に関与する各シグナル同士でのGSK3制御機構を理解し、腸管上皮細胞の分化制御機構を解明することを目的とする。具体的には1) GSK3とAtoh1の複合体形成蛋白の同定、2)シグナルクロストークによるGSK3機能解析、3)GSK3複合体調節小分子化合物の探索を中心課題に据え、GSK3機能調節による腸管上皮細胞分化制御機構を明らかとすることを目的とする。前年度は研究計画に則り、各種シグナルにおけるAtoh1蛋白安定性およびGSK3リン酸化活性を解析した。その結果炎症性サイトカインであるTNFα、菌体成分であるフラジェリン、LPS刺激においてAtoh1蛋白の安定化を認めた。さらにAtoh1蛋白安定により大腸癌細胞株においても粘液産生形質の獲得を認めたことより、Wntシグナル以外でのAtoh1蛋白安定機構を発見した。今年度は各シグナルとGSK3α/β活性の関係を解析しており、GSK3α/β活性化をGSK3α/β自己リン酸化により評価を行った。さらにGSK3α/βをリン酸化するAKT活性とNFkBシグナル活性の相関関係を解析している。今年度は研究計画に則り、各種シグナルにおけるAtoh1蛋白安定性およびGSK3リン酸化活性を解析した。今後各シグナルとGSK3活性の関係を解析していく予定である。今年度は各シグナルとGSK3α/β活性の関係を解析しており、GSK3α/β活性化をGSK3α/β自己リン酸化により評価を行ったところ、GSK3α/βをリン酸化するAKT活性が亢進していた。

AKTによるGSK3不活化がAtoh1安定化に寄与し、がん幹細胞分画の増加、抗がん剤耐性能、遊走能亢進を持つことから、炎症発がんにおける悪性度獲得機構を解明しえた。消化器病学Wntシグナル以外でのAtoh1蛋白安定性に影響するシグナル伝達経路を新たに発見している。さらにこれらのシグナル伝達に関わる蛋白群とGSK3との関係性を解析しており、炎症状態とAtoh1蛋白安定の制御機構を解明できると思われることから今年度の目標はおおむね達成できたと考える。Wntシグナル以外でのAtoh1蛋白安定性に影響するシグナル伝達経路を新たに発見している。これらのシグナル伝達に関わる蛋白群とGSK3との関係性を解析することで、GSK3-Atoh1の制御機構を解明できると思われることから今年度の目標はおおむね達成できたと考える。これらのシグナル伝達に関わる蛋白群を今後同定し、シグナルクロストーク制御機構と細胞運命決定との関連を明らかとしていく。またその蛋白群の異常と腸疾患との関連を解析する予定である。試薬等が計画当初より廉価で購入可能であったため。検討する数・種類を拡大して解析を行うため、試薬を増量して購入する予定である。GSK3-Atoh1複合体に特異的に会合する蛋白を同定するためそれぞれの抗体での免疫沈降物をマススペクトルにて網羅的に解析する。同定された蛋白の発現・局在解析を行い、またFRETシステムを用いGSK3-Atoh1複合体との会合を可視化しライブでの観察を可能とする。平成25年度以降は申請者らが独自に開発した腸管上皮初代培養系を用い、レンチベクターにてFRETシステムを導入し経時的、3次元的な複合体形成制御機構を観察する。
21世紀行政システム下における法人型大学財務の開発研究

3年間の調査研究によって,次のような成果が得られた。第1に,先行する独立行政法人及び私立大学の財務運営制度と運用実態の調査および研究会から,独立行政法人制度の会計基準,予算配分方法,財務会計手続きが明らかになり,必ずしも財務運用は柔軟でないこと,独立行政法人制度の成立過程から,制度設計の検討の不十分さが指摘できた。第2に,オーストラリア,アメリカ,韓国の大学財務運営の調査研究から,学生人口急増などの外的条件の変化に対応したカリフォルニア州の財務運営,オーストラリアにおける企業的な財務運営の構造を明らかにした。いずれも,業績評価と資源配分の関係,財務権限の集中化などが指摘される一方,フォーミュラ・ファンディングによる財政配分が行われるなど,法人型財務も多元的であることが指摘できる。第3に,国立大学財務に関する質問調査によって,全国立大学および部局(学部・大学院・研究所)レベルの概算請求過程、予算決定過程,予算配分過程および財務に関する意見を把握することができた。結果は,国立大学財務運営の定型的なパターンと問題が明らかになった。予算配分においては,評議会附属の予算委員会が学長よりも影響力を有するなど,同僚制を基盤とした財務運営であり,今後,調整型リーダーシップからの変化が予測されること,財務上,学長・部局長のリーダーシップを支える学長裁量経費・部局長裁量経費の制度化など集権的財務が進行していること,約70%の大学,90%以上の部局が,中・長期計画を有しているか策定ないし計画中であり,計画に基づく大学運営への移行が進行していることである。さらに,計画-実行-評価のサイクルと結びついた財務運営の成立も指摘できる。こうした運用を踏まえての国立大学法人化に関する検討状況は,収入確保方策よりも配分に傾斜しており,大学への政府支出が減少すると予測されていながら,それへの対応方策が立ち遅れていることが看取できる。また配分では,業績評価に基づく配分の導入および検討が進んでいるが,給与までの連動はごくわずかである。トータルな財務運営は,部局での分権化による対応と全学的な集中管理による対応という2つの方向が,それぞれ部局と全学の回答とで対立しており,両者の調整と,単科大学・複合大学・総合大学といった規模の違いによっても,適合的な財務運営の形態を模索する必要が浮かび上がっている。1.私立大学及び独立行政法人に移行予定の機関に対する訪問調査を実施した。対象は,早稲田大学・立命館アジア太平洋大学・通産省工業技術院・水産庁水産大学校であり,私立大学財務の実状や課題,法人移行に伴う制度的諸問題などについて重要な知見と情報が得られた。また,評価に基づく資源配分の手法として日本私立学校振興・共済事業団へのインタビューも行い,資料収集も行った。2.アメリカ及びオーストラリアでの調査を実施した。アメリカではバークレイ校などカリフォルニア州の各種高等教育機関5校,高等教育行政機関2箇所へのインタビューと財務関係資料収集,オーストラリアでは,オーストラリア学長委員会,オーストラリア国立大学,メルボルン大学,ラトローブ大学の訪問により,高等教育財政の動向把握と関係資料の収集を行った。3.研究会を3回開催し,(1)個別国立大学の財務状況(広島大学:山西正道)(2)私立大学の財務(早稲田大学:井原徹)(3)ニュージーランドの高等教育改革(科技庁:根本光宏)(4)オーストラリアの高等教育財政(広島県教育委員会:角田喜彦)

(5)アメリカ公教育財政(椙山女学園大学:丸山文裕)(6)会計基準から見た日米の大学財務について(國學院大學:花堂靖仁)(7)国立大学財務の問題(国立学校財務センター:山本清)研究を行った。4.独立行政法人会計基準に関する調査研究を行った。これらの調査活動を通じて約80点の財務関係資料を収集することが出来た。5.初年度の研究活動の結果,性質別科目分類から事業別科目分類への転換,予算単位と権限配分内部監査の役割,自己収入増加政策など重要な高等教育財政のトレンドが得られた。次年度はこれを踏まえ,全国調査を予定している。外国大学の管理運営調査として,アメリカ・オーストラリア・韓国を対象に3グループが訪問し,アメリカについては州立大学及び私立大学の管理システムに関する情報・資料を得た。また,オーストラリアについては,大学評価と資源配分,高等教育改革に関して政策担当者・研究者へのインタビューによる意見交換及び資料集を行った。韓国では教育省その他にインタビューし,大学改革と予算システムについての情報集を行った。国内では,独立行政法人機関に対する訪問調査によって,付属機関と異なる組織形態の可能性,組織編制の形態,統合などのメリットについて資料及び情報を得た。また,公立大学に対する調査も行った。このほか,独立行政法人会計基準についての研究会を実施し,財務制度の基礎研究を進めた。これらを踏まえて,独立行政法人に対する質問調査と国立大学・学部等(約550機関)に対する質問紙調査を実施し,国立大学の財政運用の実態と改善の方向を検討した。同時に,公立大学・私立大学に対する調査項目の検討も行っている。資料・文献としては,アメリカ大学財務関係書,基準関係文献を多数収集した。以上の成果は,中間報告書として公表したほか,次年度は,調査の結果を取りまとめ,大学財務制度の動態と改善方向を検討する予定である。本年度は、最終年度であるため、前年までの調査研究を踏まえた国立大学財務に関する質問紙を作成し、全国立大学および部局(学部・大学院・研究所)に配布し、比較的良好な回収数が得られた。この回収データをもとに分担して分析を行い、3回にわたって研究会を開催し、国立大学における概算請求過程、予算決定過程、予算配分過程および財務に関する意見を検討した。また、データの解釈を明確にするために、独立行政法人や理事会による大学運営を実施していた補足的訪問調査(独立行政法人として農業者大学校、産業技術総合研究所、公立大学として函館未来大学、理事会運営の事例として琉球大学)を行ったほか、NPO法人などの会計基準、会計監査、行政評価、政策評価に関する理論書の収集を行った。これらの研究活動の結果、国立大学財務運営の定型的なパターンと問題が明らかになってきた。たとえば、予算決定における調整型リーダーシップの優位性、大学計画との非接続性、全学と部局の予算運用における齟齬の大きさ、法人化後の財務に関する危機感などこれからの大学財務に関する貴重な知見が得られた。
単一標的細胞での遺伝子発現抑制誘導系の開発

本研究の目的は、モデル動物である線虫C.elegans個体において単一標的細胞で目的の遺伝子発現を抑制できる実験系を確立することである。発生過程を通じて異なる細胞・場面で繰り返し使用される遺伝子の多くは、その変異体が致死となる。これらの遺伝子が発生過程の各場面で特定の細胞でどのような機能を果たしているのかを解明するには、個体内の該当する細胞に限定してその遺伝子の機能を抑制する必要がある。私達は、すでに赤外レーザ顕微鏡による単一細胞加熱と熱ショックプロモーターを組み合わせたC.elegansの単一標的細胞における遺伝子発現誘導系(IR-LEGO)を確立している。本年度は、昨年度開発したCre/loxPと、構成的発現を誘導するelf-3遺伝子のプロモーターを組み合わせた誘導可能な持続的遺伝子発現系を利用して、RNA干渉(RNAi)必須因子rde-1cDNAをrde-1変異体中の単一細胞で発現させ、単一細胞でRNAi能を救済することを試みた。線虫のHox遺伝子であるmab-5遺伝子は表皮細胞の運命決定を司ることが知られている。mab-5遺伝子のfeeding法によるRNAiを施した幼虫の雄の尾部に存在し、将来感覚器rayを形成する単一表皮細胞V5,V6でrde-1cDNAを発現させたところ、その細胞の子孫における分裂パタンがmab-5変異体と同様の表現型を示し、細胞系譜が異常となることが確認された。この結果から、本手法による単一細胞での遺伝子発現抑制が可能であることが実証された。私達は、すでに赤外レーザ顕微鏡による単一細胞加熱と熱ショックプロモーターを組み合わせたC.elegansの単一標的細胞における遺伝子発現誘導系(IR-LEGO)を確立している本年度は、IR-LEGOを応用し単一標的細胞での遺伝子発現抑制を行うために、1)持続的遺伝子(RNA)発現誘導系と、2)誘導可能なRNAi系の開発を進めた。1)Ubiquitousなプロモーターとレポーター遺伝子間にstuffer配列を挿入したコンストラクトをトランスジーンとして個体に導入し、stuffer配列切り出しに伴うレポーター発現を指標として生体内DNA組換え効率を検討した。プロモーターはelongation factor 1 alpha(eft-3)遺伝子プロモーター、レポーターはGFP cDNAを用いた。Cre / loxP系がC.elegans個体内で機能することを初めて明らかにした。さらにFRT/flp系に比べてCre/loxP系の方が多くの細胞種で組換え効率が高いことを見出した。2)Fire vector pPD49.78を用いてhsp16-2プロモーター下にRNAi必須因子rde-1 cDNAを繋いだプラスミドを構築し、rde-1 cDNA変異体に導入した形質転換系統を作製し、熱ショックによる遺伝子発現抑制を試みたが、一過性のrde-1発現ではRNAiは誘導できなかった。
環状ポリエーテル型ホスト化合物による不斉の認識および不斉情報の可視化

ホモオキサカリックス[3]アレン類はカリックスアレン類とクラウンエーテル類の両方の構造的特徴を有する興味深い環状ポリエーテルである。しかしその機能化は充分成されているとは言いがたい。その大きな原因の一つとして骨格の合成法および官能基化の方法が限られている点が挙げられる。そこで我々はこの骨格の新規な合成法の開発と機能化を目的とし研究を行った。すでに報告した直鎖三量体からの環化反応(J.Org.Chem.1998,63,3260-6265)のほかに二量体と単量体の環化による新規な合成法を開発することができた(雑誌発表1)。さらにこの反応の最中に、新たな含酸素環状化合物が生成していることが判り,この化合物の選択的合成法を確立した。この化合物はそのリングサイズを反映しややセシウムイオンに選択性をもつことを明らかにした。さらにx線構造解析より'flattened cone'ともいうべき構造をとることも判った。(雑誌発表4)。さらにホモオキサカリックス[3]アレンのフェノール性水酸基をアルキル化しコーン型に固定したうえでアッパーリム上の置換基を全て異なった種類とした化合物も合成した。この化合物はアッパーリム上の置換基の並びが、右回りと左回りの光学活性が存在する。そこで光学活性カラムを用いた分取により、サイクロエナンチオマーを単離した。当サイクロエナンチオマーと光学活性アミノ酸エステルとがジアステレオメリックな錯体を形成することがMNRより明らかになった。(雑誌発表3)。今後どの程度の不斉の認識能があるかをさらに研究していく予定である。今年度の研究計画は、(1)ホモオキサカリックス[3]アレン1のフェノール性水酸基に置換基を導入し環反転を抑制しコーン型で固定すること。(2)コーン型で固定された1を化学変換またはキラルカラムを用いた分取により光学活性なホスト化合物を合成すること。(3)ゲストがホストのアッパーリム側またはローワーリム側から接近し取り込まれるのかを決定した後、ゲスト分子として、光学活性アミンまたはアミノ酸エステルを用い、ホスト化合物との均一溶媒系での相互作用を検討すること。以上の三点を目標とした。この内(1)についてはアッパーリム上の置換基が(H,Et,t-Bu),(Et,i-Pr,t-Bu)の化合物についてコーン型で固定し環反転を抑制した化合物の合成を行い、それらのX線構造解析も行った。(2)については、合成した(H,Et,t-Bu)-1についてセミ分取用光学活性カラムによる分取を行い、その光学活性体を合成した。この光学活性(H,Et,t-Bu)-1は点、面、軸のいずれの不斉要素にも属さない稀な化合物であり、その包接挙動に興味がもたれる。次いで(3)については低温でのNMR測定を行いそのデータを詳細に分析した結果ゲストアミン類はコーン型1の必ずアッパーリム側から接近し、潜り込んでいることが判った。今回合成したコーン型1にはアミン類を補足する部位がジベンシルエーテル酸素、フェノール酸素、アミドカルボニル酸素の三箇所が考えられるが、このどれであるのかは現在のところ判っておらず、研究中である。この点を明かにした後、光学活性アミンまたはアミノ酸エステルを用い、ホスト化合物との均一溶媒系での相互作用を検討する。(雑誌発表4)。(雑誌発表3)。
高分子ゲルを用いた海中ウラン回収の新たな方法

海水溶存ウランの捕集に関する先行研究で、アキドキシム基が最も高い吸着能力を持っていることが分かり、表面にアキドキシム基を付けた捕集布が作られた。しかしながら、捕集効率およびコストはまだ実用的なレベルに達していない。この研究では、私たちは、ポリマーゲルに多くのアキドキシム基を導入することにより海水から効率的にウランを捕集する素材の開発を試みた。ゲル中におけるアミドキシム化の進行はNMRおよびFT-IRによって確認した。ゲルは、試験溶液中のほとんど全てのウランを吸着し、高い吸着能力を示した。吸着の量はより多くのアキドキシム基によって増加し、海水溶存ウランの捕集効率はゲルによって改善された。高分子ゲルを用いた新たな海水溶存ウラン吸着材の開発を目的として、アクリルアミドゲルにアミドキシム基を導入し、アミドキシム基によってバナジウムが吸着されたのを確認した。詳細は以下の通りである。アクリルアミドモノマー(AAm)とシアノ基を有するアクリロニトリル(AN)とでラジカル共重合を行う事により、高分子網目にシアノ基側鎖を有するハイドロゲルを作製した。この高分子ゲルをヒドロキシルアミン溶液に浸漬することでシアノ基をアミドキシム基へと変化させた。その後、ウランの代わりにバナジウムを用いてアミドキシム基の吸着能を確認した。この結果から、アクリルアミドゲルにアミドキシム基を導入した吸着材が作製できることが実証された。AAm : ANと溶媒であるジメチルスルホキシド(DMSO)水溶液中のDMS0濃度は試料のゲル化に大きな影響を及ぼしていた。AN比の割合の高いゲルではDMSO濃度が低い方がゲル化し易かったが、AN比の割合が高いゲルではDMSO濃度が高い方がゲル化し易かった。これは溶媒が反応に影響を与えているためで、AN比によってDMSO濃度の最適値があった。ゲル化した試料を洗浄したところ,AN比の高いゲルほど収縮した.AN比の高いゲルは疎水性のシアノ基を多く有し脱水したためである。ゲル化試料をアミドキシム化処理し、吸着材を作製した。アミドキシム化によってAN比の高いゲルほど大きく膨潤した。これはアミドキシム化により親水性のアミドキシム基が導入されたためである。吸着材作製後、V_2O_5 5ppm相当を水に溶解させたバナジウム水溶液に浸漬しバナジタム元素を吸着させた後、吸着後のバナジウム濃度を原子吸光法で測定しバナジウム吸着量を算出したところ,AN比の高いゲルほど吸着量が多く、この結果からもシアノ基がアミドキシム基へ転換されていることが確認できた。本研究の目的は、海中溶存ウランを高効率で回収する新たな機能性高分子ゲル吸着材の開発を行う事であり、今年度は作製した試料中の官能基についての定性的な分析、およびウラン調整溶液での吸着実験を行った。ゲルの作成法は次の通り。出発原料にアクリルアミド(AAm)を、シアノ基導入にアクリルニトリル(AN)を用いた。架橋剤と重合開始剤を用い、ラジカル重合によりゲルを合成する。試料は、AAm:ANの比率を変えて数種類を合成した。さらに合成したゲルを塩化ヒドロキシルアミン水溶液に浸してアミドキシム化した。合成した試料に対して、官能基の定性的な分析を、赤外分光法(FT-IR)および13C核磁気共鳴法を用いて行い、アミドキシム化反応の進行を調べた。ウラン吸着能を確認するため、海水中の環境相当のウラン水溶液中で40hゲルを浸漬し、残液中ウラン濃度について誘導結合プラズマ質量分析法を用いて定量化し、ゲルのウラン吸着量を算出した。作成した試料全てにおいてシアノ基に起因する赤外吸収が出現し、シアノ基のゲル内導入が確認された。アミドキシム化処理後の試料ではシアノ基に帰属された吸収が消失し、アミドキシム基中の=N-0-の吸収が出現し、シアノ基からアミドキシム基への転換が確認された。また、NMR測定から、アミドキシム化前後でシアノ基のピークの消失とアミドキシム基のピークの出現が確認され、赤外吸収とよい一致を示した。ウラン吸着実験では、吸着量は試料1gあたり67μgを示し、ウラン吸着能が確認された。組成と吸着量との関係については、今後の検証が必要である。今年度は、昨年度に続き、アクリルニトリルやDMSO濃度、作成時の温度と反応時間、ヒドロキシルアミン濃度や浸透時間、メチルアルコール濃度、さらに他のビニル基の濃度などを変えてゲルの作製を試みた。そして、使用可能な強度を持つ中間物質の高分子ゲル試料についてのFT-IR、NMRによる測定を行って、末端処理前の各スペクトルには中間末端基に対応するピークが存在し、ゲル内への導入が確認された。

また、末端処理後にはこれらのピークが消失すると伴に、目的分子の末端基に対応する位置にピークが新たに出現し、末端処理が正しく行われている事が確認された。以上のようにして作製したゲルを用いて、ウランを含むICP-MS標準液をpH調整し、海水溶存ウランを模した溶液でウランの吸着実験を行った。吸着前後の溶液のウラン濃度をICP-MSに測定し、ゲルのタラン吸着能を調べた。その結果、ゲルは実験セル中のウランを殆んど吸着する程に高い吸着量を示す事、官能基の割合の増加と伴に吸着量が上昇している事が明らかとなり、ゲルによる海中溶存ウラン回収についての可能性が示され、資源としてのウランの回収のための新たな方法を確立するという本研究の当初の目的が達成された。また、東日本大震災に続く原子炉事故によって自然環境へ拡散した放射性物質の回収や、中国の輸出禁止に始まるレアメタル・レアアースの資源安全保障問題への対処の準めの海水からの資源回収へ本研究の成果が応用できることは明らかであり、本研究の成果の重要性は今後さらに増すと考えられる。
クロロフィル蛍光を利用した植物葉内の外来タンパク質含量変動モニタリング手法の開発

ワクチン抗原などの有用タンパク質の遺伝子を植物に後天的に導入し,一過的に発現させる一過性遺伝子発現法は,迅速かつ安価に大量の有用タンパク質を生産できる方法として注目されている。本研究では,一過性遺伝子発現法における葉の光合成ガス交換特性を詳細に解析するとともに,葉内有用タンパク質含量の変動を非破壊・非接触でモニタリングする手法を開発することを目的とした。当初想定していたクロロフィル蛍光パラメータを利用する方法では,定量的なモニタリングを可能とする条件を見出すことはできなかった。他方,葉温の経日変化を計測することで,栽培気温によらず,葉の有用タンパク質含量が最大となる日を推定しうることを示した。本研究の目的は,迅速かつ安価な医薬用タンパク質(PP)生産法である,植物を利用した一過性遺伝子発現法において,光合成活性を表すクロロフィル(Chl)蛍光パラメータなどの生体情報が植物葉内のPP含量を反映するという着想および萌芽的実験結果にもとづき,PP含量の変動を非破壊・非接触で推定する計測技術を開発することにある。本年度は,おもにPP含量の推定に利用可能なパラメータの選定に関する研究を進めた。まず,光化学系(PS)IIおよびIにおける電子伝達活性の情報を同時に取得することのできるパルス変調(PAM)蛍光測定装置を導入し,電子伝達活性の測定法の予備的検討を行った。遺伝子を導入しない植物において,既往の報告におけるPSIIおよびPSIの電子伝達活性と同程度の値が計測されることを確認した。次に,供試植物に一過性遺伝子発現法のモデル植物であるベンサミアナタバコを,PPにインフルエンザワクチンタンパク質であるヘマグルチニンを用いて,解体ウイルスベクターによりベンサミアナタバコにPPの遺伝子を導入した後,個葉のPSIIおよびPSIの電子伝達活性パラメータを測定した。遺伝子導入植物と非導入植物との間に,過去の研究において認められたPSIIの電子伝達活性の差に加えて,PSIの電子伝達活性にも差が認められることを確認し,PP含量の変動の推定に利用しうるパラメータの候補を複数得た。本研究の目的は,迅速かつ安価な医薬用タンパク質(PP)生産法である,植物を利用した一過性遺伝子発現法において,光合成活性を反映するクロロフィル蛍光パラメータなどの生体情報が植物葉内のPP含量を反映するという着想および萌芽的実験結果にもとづき,PP含量の変動を非破壊・非接触で推定する計測手法を開発することにある。本年度は,昨年度の実験結果をふまえて,PP含量を反映すると考えられる遺伝子導入植物と非導入植物との間の光化学系(PS)IIおよびPSIの電子伝達活性パラメータの差について,実験結果の再現性の確認を行った。その結果,差は認められるものの,その大きさの程度は実験ごとに異なり,実験によっては有意な差を検出するほどでない場合のあることがわかった。このことは,遺伝子導入およびPP生産に伴う光合成活性の変化が,栽培ごとに異なる何らかの生物的・非生物的条件に対して比較的鋭敏に影響を受ける可能性を示唆する。そのような条件を特定できれば,信頼性の高い推定法に繋がるものと推察される。条件の特定および影響解明は今後の課題である。他方,実験遂行の過程で,あらたな興味深い現象も見出された。遺伝子導入後数日目以降の葉の気孔コンダクタンスが大きく低下し,それに伴って蒸散による潜熱輸送が抑制されることにより,遺伝子導入植物の葉温が上昇することが明らかとなった。葉温は,長波放射量の計測によって非破壊・非接触で取得できる生体情報であることから,葉温の上昇およびその程度を経時的に捉えることで,植物葉内のPP含量の変動に関する情報を得られる可能性がある。さらに検討を進めた結果,葉温計測により,遺伝子導入の有無およびPP含量が最大となる遺伝子導入後日数を非破壊・非接触で推定しうる可能性が示された。光合成活性を反映するパラメータにもとづくPP含量の変動の推定については,実験は計画どおり進捗している一方,当初の想定とはやや異なる結果が得られている。他方,PP含量の変動に関する情報を反映する可能性のある新規生体情報パラメータが見出されており,このことは有益な成果であるといえる。総合的に判断して,研究課題全体としてはおおむね順調な進捗が得られていると考える。本研究の目的は,迅速かつ安価な医薬用タンパク質(PP)生産法として期待されている,植物を利用した一過性遺伝子発現法において,クロロフィル(Chl)蛍光パラメータや葉温などの生体情報が植物葉内のPP含量を反映するという着想および萌芽的実験結果にもとづき,PP含量の変動を非破壊・非接触で定量する生体情報計測・解析技術を開発することにある。平成28年度はおもに葉温に着目し,葉温計測によって取得できるPP含量変動に関する情報を明確化するとともに,葉温がPP含量変動を反映することの生理的根拠に関する知見を得ることを試みた。また,これまでモデルPPとして用いてきた,インフルエンザワクチンタンパク質であるヘマグルチニン(HA)に加えて,コレラワクチンであるコレラ毒素Bサブユニット(CTB)を実験に供した。1.遺伝子導入後の気温が21,23および26°Cでは,気温によらず,葉温(明期平均)は徐々に上昇し,その後低下した。葉温の上昇は気孔コンダクタンスの低下に伴うものと考えられる。他方,遺伝子を導入しない葉では,葉温および気孔コンダクタンスに顕著な変動は認められなかった。このことから,葉温にもとづいてPP蓄積の有無を非破壊・非接触で判別しうると考えられる。また,この葉温差を,サーモグラフィによる熱画像によって面的に捉えることができることを確認した。

さらに,気温が高いほどPP含量が最大となる日が早まる傾向にあり,葉温が最大となる日は,気温によらず,PP含量が最大となる日のおよそ1日前であった。このことから,遺伝子導入後の栽培気温に時空間的不均一が生じた場合でも,葉温にもとづいて,PP含量が最大となる日,すなわち収穫適期を事前に推定できる可能性が示された。2.CTBの発現・定量系を確立した。HAと同様に,高気温下でCTB含量が最大となる日が早まる傾向にあることを確認した。葉温にもとづいて,PP蓄積の有無やPP含量が最大となる日などの情報を非破壊・非接触で判定しうることを示しており,目的とする技術開発はおおむね順調に進展していると考える。本研究の目的は,迅速かつ安価な医薬用タンパク質(PP)生産法として期待されている,植物を利用した一過性遺伝子発現法において,クロロフィル(Chl)蛍光パラメータや葉温などの生体情報が植物葉内のPP含量を反映するという着想および萌芽的実験結果にもとづき,PP含量の変動を非破壊・非接触で定量する生体情報計測・解析技術を開発することにある。平成29年度は,前年度までに見出した,葉温の上昇をもたらす遺伝子導入後の気孔コンダクタンスの低下現象について,より詳細な解析を実施した。供試植物にはベンサミアナタバコを,PPにはインフルエンザワクチンとなる抗原タンパク質であるヘマグルチニン(HA)を用いた。いくつかのベクターを用いた減圧浸潤後の気孔コンダクタンスの経日変化の測定結果から,気孔コンダクタンスの低下は,減圧浸潤処理による物理的ダメージに起因するものではなく,ウイルス由来遺伝子の導入・増幅と,HA遺伝子の導入・HAタンパク質の生産の,2つの要因によってそれぞれ引き起こされることが明らかとなった。また,表皮の顕微画像計測では気孔の外観に顕著な影響は確認されなかったことから,気孔コンダクタンスの低下は気孔開度の低下によるものと推察された。さらに,異なる光合成有効光量子束密度および葉内CO2濃度条件での光合成ガス交換特性およびクロロフィル蛍光の評価結果から,HAを発現している葉では,気孔コンダクタンスのみならず,生体内でのRuBPカルボキシレーション速度およびRuBP再生産速度のいずれも低下していることが強く示唆された。他方,光合成速度の低下は,遺伝子導入後の乾物生産を抑制するほど顕著なものではないことも明らかとなった。ワクチン抗原などの有用タンパク質の遺伝子を植物に後天的に導入し,一過的に発現させる一過性遺伝子発現法は,迅速かつ安価に大量の有用タンパク質を生産できる方法として注目されている。本研究では,一過性遺伝子発現法における葉の光合成ガス交換特性を詳細に解析するとともに,葉内有用タンパク質含量の変動を非破壊・非接触でモニタリングする手法を開発することを目的とした。当初想定していたクロロフィル蛍光パラメータを利用する方法では,定量的なモニタリングを可能とする条件を見出すことはできなかった。他方,葉温の経日変化を計測することで,栽培気温によらず,葉の有用タンパク質含量が最大となる日を推定しうることを示した。PAM蛍光測定装置によるPSIIおよびPSIの電子伝達活性の計測法を確立するとともに,遺伝子導入植物と非導入
声帯組織の維持・修復における上皮間葉転換の役割

本実験に先立ち、K5Cre系統とCAG-td Tomato系統をかけ合わした遺伝子組み換えマウスにおいて、無傷害の声帯でのTomato陽性細胞の分布確認を行った。Tomato陽性細胞は声帯粘膜上皮全層と喉頭腺に一致して確認されたが、声帯粘膜固有層には認めなかった。従って粘膜上皮細胞は全てその基底層細胞由来であることが確認できた。さらに上皮マーカーであるE-cadherin染色では声帯粘膜上皮全層と喉頭腺が染色され、間葉マーカーであるVimentin染色ではこれらの部位は染色されず粘膜固有層に陽性細胞を認めた。そこで、上皮間葉移行細胞の存在を示すものとして、1)粘膜固有層に存在、2)Tomato陽性の細胞、3)E-cadherin陰性、4)Vimentin陽性、をすべて満たすものとした。続いて、自作のピックを用いて遺伝子組み換えマウスの声帯損傷を行い、1、3、5、14日後に喉頭を採取した。7 μmの厚さで冠状断切片を作成し、粘膜固有層の細胞を免疫染色にて評価した。その結果、無傷の声帯及び損傷後1、3、5日後の声帯では上皮間葉移行細胞を認めなかったが,損傷14日後には5-6切片に1細胞の割合で上皮間葉移行細胞を認めた。さらに、上皮間葉移行が生じる条件の一つに、上皮細胞同士の結合力が低下している必要があると仮定し、上皮バリアを形成する細胞間物質であるタイトジャンクションの機能検証を行った。ラットの声帯を損傷後、免疫染色並びにビオチントレーサーを用いた上皮バリア機能評価を行った。創傷5日後にはタイトジャンクション関連タンパクであるオクルディンが上皮内に部分的に出現したが、ビオチントレーサーは上皮を透過し粘膜固有層まで浸透した。一方、創傷14日後にはオクルディンは無傷害声帯に近い状態まで回復し、ビオチントレーサーは上皮を透過せず上皮バリア機能が修復されたことが示唆された。本研究の目的は、組織幹細胞の候補と考えられる上皮間葉移行細胞を声帯内で確認し、同細胞の特徴を評価することである。上皮間葉移行とは上皮細胞がその性質を失い間葉系細胞としての性質を新たに得る変化であるが、組織幹細胞最大の特徴でもある多分化能が誘導された状態であるともされる(Thiery, 2009)。一般に上皮間葉移行がおこる状態は、胎生期などの臓器形成時、創傷治癒時、そして上皮悪性腫瘍の上皮下浸潤時の3つの状態に大別され、特に組織再生時に生じる上皮間葉移行細胞はコラーゲンを産生し瘢痕治癒に影響することが他臓器で示されている(Iwano, 2002)。声帯粘膜損傷後に生じる瘢痕声帯はその治療方法が依然として確立されておらず臨床上の課題となっており、その治癒過程に影響を与えるであろう上皮間葉移行細胞の理解は将来の治療戦略を確立する上で重要である。一方で声帯における上皮間葉移行研究の現状は、その損傷時に上皮間葉移行細胞が治癒過程で果たす役割はおろか、上皮間葉移行がおきているのかどうかですら未だ不明なままにとどまっている。本研究ではK5Cre系統(上皮基底層に発現するタンパクであるサイトケラチン5(K5)のプロモーター下流にDNA組み換え酵素であるCreの遺伝子が配列された遺伝情報を有する)とCAG-td Tomato系統(Creが発現した細胞において非可逆的なDNA組み換えが起こり赤色蛍光タンパクであるTomatoが産生されるよう遺伝情報を改変)をかけ合わした遺伝子組み換えマウスを用いている。このマウスでは(声帯粘膜)上皮基底層に一旦分化したことがある細胞はTomatoを産生し続け、上皮細胞のみならず上皮間葉移行を起こした後の細胞,さらにはその娘細胞もTomatoで標識されることを利用し、声帯粘膜損傷時における上皮間葉移行の有無の評価を行っている。本実験に先立ち、同遺伝子組み換えマウスの無傷害の声帯におけるTomato陽性細胞の分布確認を行ったところ、声帯粘膜上皮全層と喉頭腺に一致してTomato陽性細胞が確認されるが、声帯粘膜固有層には認めなかった。サイトケラチン5の免疫染色でも声帯粘膜上皮基底層細胞と喉頭線に陽性細胞が分布することから、無傷害の声帯において上皮間葉移行は生じていないこと、粘膜上皮細胞は全てその基底層細胞由来であることが確認できた。さらにE-cadherin染色では声帯粘膜上皮全層と喉頭腺が染色され、Vimentin染色ではこれらの部位が染色されずに粘膜固有層に陽性細胞が認められた。これらの多重染色を行なうことで、本実験において上皮間葉移行細胞と誤認されうる、A)切片作成中に粘膜固有層上に偶然紛れ込んだ上皮成分の破片(E-cadherin陽性となる)や、B)炎症過程で増生した喉頭線の断端(Vimentin陰性となる)、といった成分を除外できることが確認できた。従って上皮間葉移行細胞の判断するにあたり4つの条件を全て満たすものとした;1)粘膜固有層に存在すること、2)Tomato陽性の細胞であること、3)上皮マーカー(E-cadherin)陰性であること、4)間葉マーカー(Vimentin)陽性であること。組織再生時の上皮間葉移行細胞を確認するため内視鏡下に遺伝子組み換えマウスの声帯を自作のピックを用いて損傷を行った。

続いて、1、3、5、14日後の4つのタイムポイントにて喉頭を採取し7 μmの厚さで冠状断切片を作成、粘膜固有層内にある細胞を免疫組織染色にて評価した。その結果、損傷後1, 3, 5日後の声帯では上皮間葉移行細胞を認めなかったが,損傷14日後の条件において全てのとも5-6切片に1細胞の割合で声帯粘膜固有層内に上皮間葉移行細胞を認めた。初年度に引き続き本研究の目的は、組織幹細胞の候補と考えられる上皮間葉移行細胞を創傷治癒過程における声帯内で確認し、同細胞の特徴を評価することである。声帯粘膜損傷後に生じる瘢痕声帯はその治療方法が依然として確立されておらず臨床上の課題となっており、その治癒過程に影響を与えるであろう上皮間葉移行細胞の理解は将来の治療戦略を確立する上で重要である。一方で声帯における上皮間葉移行研究の現状は、その損傷時に上皮間葉移行細胞が治癒過程で果たす役割はおろか、上皮間葉移行がおきているのかどうかですら未だ不明なままにとどまっている。これまでに以下の内容を確認できている。1.上皮間葉移行細胞の同定;K5Cre系統とCAG-td Tomato系統をかけ合わした遺伝子組み換えマウスに対し内視鏡下に片側の声帯損傷を行ったところ、上皮間葉移行細胞は創傷14日後に確認できた。無傷害の声帯並びに創傷1、3、5日後の声帯では同細胞は確認できなかった。2.上皮間葉移行を生じる際における粘膜上皮の状態評価;上皮間葉移行が生じる条件の一つに、粘膜上皮細胞同士の結合力が低下していることが必要であると仮定し、上皮バリアを形成する細胞間物質であるタイトジャンクションの機能検証を行った。実験方法として、ラット声帯を内視鏡下片側声帯損傷後、免疫化学染色並びにビオチントレーサーを用いた上皮バリア機能の評価を行った。創傷3日後時点では上皮が被覆しておらず、創傷5日後にはタイトジャンクション関連タンパクであるオクルディンが上皮内に部分的に出現するものの、ビオチントレーサーは上皮を透過し粘膜固有層にまで浸透することが確認できた。一方、創傷14日後にはオクルディンは無傷害の声帯に近い状態まで回復しビオチントレーサーも上皮を透過できず上皮バリア機能も修復されることが示唆された。当初の予定では声帯の慢性炎症モデルを作成することによって上皮間葉移行細胞の数を増加させ評価を行う方針であったが、以下の理由により中断している。1)炎症惹起物質の全身投与は目的外の臓器に対する有害事象が強く、通常の遅延した創傷治癒とは異なる経過をたどる可能性が高い。2)炎症を目的とした物質の局所投与はマウスにおいて手技が確立しておらず、安定した結果を得ることが困難であった。今年度は上皮間葉移行細胞の特徴はを直接評価する代わりに、上皮間葉移行が生じる際の周辺環境について評価を行った。上皮間葉移行が生じるためには当然上皮細胞が必要だが、創傷5日後に上皮が出現、その後タイトジャンクションが未熟な期間に遊走した上皮間葉移行細胞が創傷14日後に確認された。本実験に先立ち、K5Cre系統とCAG-td Tomato系統をかけ合わした遺伝子組み換えマウスにおいて、無傷害の声帯でのTomato陽性細胞の分布確認を行った。Tomato陽性細胞は声帯粘膜上皮全層と喉頭腺に一致して確認されたが、声帯粘膜固有層には認めなかった。従って粘膜上皮細胞は全てその基底層細胞由来であることが確認できた。さらに上皮マーカーであるE-cadherin染色では声帯粘膜
ジャガイモの根器官発達促進による生産機能拡大の分子基盤

根の発達促進遺伝子を単位面積当たりの生産性が作物中ほぼ最大値を持つジャガイモに導入したとき観察されるソース葉光合成と塊茎デンプン蓄積の昂進の機構を、この遺伝子の発現解析等を通して解明することを目的に研究を行った。この遺伝子はRanGTPaseファミリーに属するタンパク質である。ジャガイモ外植片を使った腋芽からのストロン誘導系を確立し、ストロンへの分化の過程での内生RanGTPaseの発現解析を行い、ストロン誘導機のごく初期に、ジャガイモに存在する2種のRanGTPaseの内の一方が特異的に発現してくることを見出した。これまでの研究で、(1)野生種スイカに乾燥ストレスを施すと、急速に根を発達させること、(2)この発達中の根のプロテオーム解析でDRIP-49の発現などを見出した。このDRIP-49はいまだに機能は不明であるが、これまで調べられたすべての植物で恒常的に発現している遺伝子である。CaMV-35Sプロモーター制御下にDRIP-49をシロイヌナズナやタバコに導入した場合、発現量が野生株やベクターコントロールのレベルの3倍以上に到達した株においてのみ顕著な根の発達促進効果が見出された。また、プレリミナリー実験では、この遺伝子をCaMV-35Sプロモーター制御下にジャガイモに導入した場合、地上部の葉の光合成速度が20%向上し、塊茎の重量はコントロールの2倍以上に増加した。そこで平成21年度においては、これまでと同様にしてジャガイモの形質転換を行い、これまで1ラインであった形質転換体を3ラインに増やした。これまでの解析の結果、遺伝子導入株を生育させ、塊茎の芽から植物体を再生させ、安定的な形質として導入遺伝子を根で高発現している株を選別した。これらの複数系統を用い、筑波大学遺伝子実験センターとの共同で野外隔離圃場試験に向けた準備に入る。本申請研究においては、根の発達促進遺伝子を単位面積当たりの生産性が作物中ほぼ最大値を持つジャガイモに導入したとき観察されるソース葉光合成と塊茎デンプン蓄積の昂進の機構を、代謝解析、酵素反応解析、およびこれらに関わる遺伝子の発現解析等を通して解明することを目的としている。このDRIP-49はRanGTPaseファミリーに属するタンパク質である。そこで、22年度は、高発現株の導入遺伝子コピー数と発育中ならびに塊茎形成中のDRIP-49遺伝子のジャガイモ各組織での発現量をリアルタイムPCRによって定量した。また発現蛋白質量はすでに作成済みの特異抗体を用いたウエスタンブロッティングによって定量した。これらの解析で得られたFBP/SBPaseが1コピー、DRIP-49遺伝子が2コピー、ゲノム中に存在する株を2系統、DRIP-49遺伝子単独導入株で1コピーのみ持つ株を3株、2コピー持つものを3株同定した。今後、平成23年度はこれらの株を筑波大学に送り、合同で特定網室試験を実施し、来年度からの隔離圃場での第一種試験に向けた申請を行う。この発見を受けて、最終年度は組換えジャガイモの野外栽培を目指して、筑波大学遺伝子実験センターの協力を得て第一種使用を目指した安全性試験を開始した。第二種使用のための基本的結果は本学で入手し、第一種使用のための特定網室試験許可を取った。その後の特定網室試験では、これまでの植物育成装置を使った生育環境と異なるため、我々が作成してきた組換えジャガイモの導入

遺伝子発現制御に関するさらに多くの研究が必要であることが判明した。その一環として、ジャガイモ外植片を使った腋芽からのストロン誘導系を確立し、ストロンへの分化の過程での内生RanGTPaseの発現解析を行った。その結果、ストロン誘導機のごく初期に、ジャガイモに存在する2種のRanGTPaseの内の一方が特異的に発現してくることを見出した。今後、この時期の同組織での高発現プロモーターを探索し、その制御下で内生RanGTPaseを高発現する。
ミナミブナ林の時空分布について

1.石化化石(材化石)について(1).今回の調査によりChile chicoの第三系から、従来南パタゴニアで記載されていたNothofgagoxylon kraeuseliの存在を確認、これにより南極からチリ中部までに至るミナミブナの現在の分布圏内での材化石資料を全て入手することができた。これにもとずき材解剖学からみたマナミブナ属の種進化過程に対する仮説を提言することができるようになった(大沢・西田、論文準備中)。(2).現生の南アメリカ産ミナミブナ属の材解剖学のモノグラフに、資料の同定の一部(Notofagus pumilio,N.antarctica)に同定の誤りのあることを、今回得た資料により発見し、南アメリカ産ミナミブナ属の材解剖学をあらためて総説した(Ohsawa&H.Nishida,1990)。(3).パタゴニアにミナミブナ属の共存しているナンヨウスギ属の材化石(Araucarioxylon)に関して、仮導管内に隔壁構造に似た樹脂を含んだ種が数種類記載されているが、これらの種の間には、それぞれ中間型があり、結局1種に統合できることを提言できた(Nishida,Ohsawa & Rancusi,1990)。(5).Coihaeque北西のMesetaCorretosoの稜線の白亜系化石林においてAraucarioxylonpichasquenseとA.kellerenseの他、仮導管内にチロ-シスを含んだ新種を発見した。チロ-シスを含む仮導管を持ったナンヨウスギ型の材は、南アメリカでは最初の記録である。更にphyllocladoxylon antarcticumの存在も確認した(Nichida,Ohsawa & Rancusi,1990)。(6).南アメリカと関連あるオ-ストラリア(タスマニア)の中生代産樹幹化石を入手、木生シダの新属と判明し記載した(Tidwell & H.Nishida,1989)。2.ミナミブナ属印象化石(1).Puerto Guadalの東方Meseta Guadalの第三系(Guadal Formation)及びPunta Altaの第三系(Rio Zeballos Formation)から、ミナミブナ属の葉の化石を採集し、3種類を同定し、パタゴニア中部における同属の存在を確認した(Uemura,1990)。(2).Chile ChicoのMina Ligorio Marquezの第三系より熱帯または亜熱帯型の植物相とみられる葉の印象化石を採集、その中にミナミブナの存在が期待される(植村,準備中)。3.花粉化石(1).上記Mina Ligorio Marquezの含植物層より多彩な花粉の存在を発見し、マキ科,フトモモ科、Aextoxycon科、及びミナミブナ属など現在のチリ中南部の植物相を構成する種を同定した(Yoshida,1990)。

3.花粉化石(1).上記Mina Ligorio Marquezの含植物層より多彩な花粉の存在を発見し、マキ科,フトモモ科、Aextoxycon科、及びミナミブナ属など現在のチリ中南部の植物相を構成する種を同定した(Yoshida,1990)。