hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モデルポテンシャル法による共吸着反応の理論的研究

1.モデルはポテンシャルの開発本年度はアルカリ金属およびアルカリ土金属について,最外殻(n殻)のs電子に加えて最外内殻,(n-1)殻,の6個のp電子をもあらわに取り扱うsp-MPを開発した.また,これらの原子が+イオンになった場合に重要となるnp及び(n-1)d電子についての基底関数もあわせて決定した.得られたモデルポテンシャルを用いて,Nal分子の基底及び第一励起状態の電子状態の研究や,アルカリ土金属のハロゲン化物(MX_2,M=CaBa,X=FI)の平衡構造の決定を行い,良い結果が得られた.甲木はスペクトル表示を用いたモデルポテンシャル法を,原子中の内殻電子の取扱いだけでなく,Non-Sphericalな系にも拡張し,さらに環境ポテンシャルとしても有効であることを示した.今後,吸着現象解明のための大きなクラスター計算のなかで,環境ポテンシャルとして取り入れて行くためにプログラムを開発中である。2.Cu表面へのLiの吸着とLiOHの生成に関する理論的研究モデルポテンシャル法を用いて、Cu(100)表面でのLi原子の吸着反応と、さらに同表面でのLiとH_2Oの反応につしてのモデル計算を行った。実験によればLiの被覆率が低いときには、直線状のLiOHがLiを下向きにして表面上に生成されると報告されている。本年度は、Cu(100)とLiとの相互作用およびLiOH生成の機構を解明するために,Cu_4LiについてHFとSDCI計算を,Cu_4LiOHについてHF計算を行った.下地金属からのLiとOHの高さ変化させてポテンシャル曲線を求めることにより、各原子の平衡位置や、伸縮振動数、電荷分布の様子などを検討した。現在Cu_4LiOHについてのCI計算を続行中である。
東アジア地域における包括的越境大気汚染防止環境行動計画策定に向けた研究

本研究は東アジア地域の都市の発展や環境汚染・自然災害に伴う環境破壊の影響を最小限に留めるために、国際協調に基づく国際協力政策の進展の可能性について研究する。国際協力政策を進展させる要素は、1)国際協調に基づく国際協力(上位地域)の強化、2)下位地域協力による都市間連携の拡大、3)包括的越境大気汚染防止環境行動計画の策定と実施のための資金協力枠組の構築であると定義し、都市における汚染物質・環境負荷削減、生活者の健康維持と疾病蔓延防止、減災のための環境負荷低減を実現させ、暮らしやすい都市環境の回復へと導くことである。本研究は国際協力政策の進展に資する越境大気汚染の削減と地球温暖化防止を同時に達成させる、「包括的越境大気汚染防止環境行動計画」の構想を試案し、具体的なシナリオの作成と国際協力政策の進展を図ることを目的として実施した。1)東アジア地域の都市の大気汚染データから現状及び将来予測の検証:東アジア地域から排出される汚染負荷量データを用いて、現状の分析、将来予測を行い、東アジア地域の重点汚染地区の中で,中国,タイを中心に特定を行った。2)包括的越境汚染防止環境行動計画の策定と資金メカニズムの検討:各国・各都市における分析結果を総括し、環境協力によって環境影響予防と減災に導くための条件や要因を解明し、国際協調及び地方政府の協力の下に適切な環境管理を行うための行動計画、各国・各地域の汚染箇所と改善すべき優先箇所を特定するために情報を共有し,環境取組の促進と支援体制の構築を図り,各国の国内法・制度の改革・整備を促進させることが鍵となる.さらに汚染の原因の特定,削減すべき汚濁負荷量の決定,環境改善計画の策定についての検討を行った.本研究は、東アジア地域の都市の発展や環境汚染・自然災害に伴う環境破壊の影響を最小限に留めるために、横浜市と川崎市の温暖化対策を中心とする環境政策・取組に関する知見と、同地域に立地する企業の環境技術や対策のノウハウを調査・分析し、情報整理を行い、同地域が果たす国際協力の可能性について検討するに資する資料の作成を行うことを目的として横浜市立大学とアジア大気汚染研究センターが共同で研究を進めている。初年度の研究では、EANETの科学諮問委員会(SAC)が長年にわたってモニタリングしているPM2.5、PM10、オゾン等の大気汚染の公開データ(2013年、2015年)を主に用いて、中国、タイ、日本を中心に東アジアの都市の大気汚染データから排出の現状の分析・検証を行った。データ分析の結果については論文にまとめ、3回の国際学会で発表を行っている。本年度の研究では、共同研究者である山下研が所属するアジア大気汚染研究センターの朱美華研究員にも中国の排出源の特定及び原因物質の分析、中国国内の大気汚染規制を中心とした政策分析において参加してもらい論文を共同で執筆するなど、学会活動も積極的に行った。本年度は研究対象とした13か国の排出量の分析をデータから検証するに留まり、研究対象とした全ての国の政策を詳細に分析、政策の国内での実行性について評価し、各国の政策を比較・検討する段階には至らなった。この理由は、中国を中心に自動車保有台数の急速な増加に伴う交通渋滞に起因する大気汚染が深刻であることから、中国における自動車の排ガス規制、ガソリンの質に関する規制について優先して研究を行ったからである。またこれらの政策については、欧州、米国、日本の政策との比較検討を行っている。東アジアの現状を改善する一つの方法として、汚染源の迅速な特定及び対応、予防策強化、都市内部のインフォーマルセクターへの支援、環境悪化と健康リスクを軽減させる対応策等を講じるための国際協力枠組の構築が急務であると考えられることから本研究を進めている。この研究の中で重要となる汚染源の迅速な特定及び対応状況について、本年度内で予定した以上の成果を導き出すことができたと考えているからである。本研究は、東アジア地域の都市の発展や環境汚染・自然災害に伴う環境破壊の影響を最小限に留めるために、横浜市と川崎市の温暖化対策を中心とする環境政策・取組に関する知見と、同地域に立地する企業の環境技術や対策のノウハウを調査・分析し、情報整理を行い、同地域が果たす国際協力の可能性について検討するに資する資料の作成を行うことを目的として横浜市立大学とアジア大気汚染研究センターが共同で研究を進めている。2年目の研究では、前年度に引き続きEANETの科学諮問委員会(SAC)がモニタリングしているPM2.5、PM10、オゾン等の大気汚染の公開データ(2013年、2015年、2017年)を用いて、中国、タイ、韓国、日本を中心に東アジアの都市の大気汚染データから排出の現状の分析・検証を行った。データ分析の結果については論文にまとめ大気環境学会で発表を行った。さらに共同研究者である山下研が所属するアジア大気汚染研究センターの朱美華研究員とも継続して共同研究を行い、中国各地域の排出源の特定及び原因物質の分析、エネルギー構造との関連性に関する計量分析を行い、論文を共同で執筆した。一方、中国における自動車の排ガス規制、ガソリンの質に関する規制、交通政策について研究を継続して行い、欧州、米国、日本の政策との比較検討を行い、海外のワークショップで研究報告を行った。その他に、本年度は研究対象とした13か国の排出量の分析を行い、政策との関連性について検証を行ったきたが、まだ結論には至っていないので3年目に成果を出したい。昨年度に引き続き汚染負荷量のデータ収集・分析を行っている。

特に中国各都市の状況について分析を行っているが、収集しているデータ等の質に差異があるため、データの信憑性の確認、データを比較する点で多くの時間がかかっており、作業が予定よりも大幅に遅れている。本研究ので重要となる汚染源の迅速な特定及び対応状況について、東アジア地域でも中国とベトナム、インドネシア等でさらにデータ収集と確認作業が必要となった点から、本年度内で予定した成果には到達できていない。本研究は東アジア地域の都市の発展や環境汚染・自然災害に伴う環境破壊の影響を最小限に留めるために、国際協調に基づく国際協力政策の進展の可能性について研究する。国際協力政策を進展させる要素は、1)国際協調に基づく国際協力(上位地域)の強化、2)下位地域協力による都市間連携の拡大、3)包括的越境大気汚染防止環境行動計画の策定と実施のための資金協力枠組の構築であると定義し、都市における汚染物質・環境負荷削減、生活者の健康維持と疾病蔓延防止、減災のための環境負荷低減を実現させ、暮らしやすい都市環境の回復へと導くことである。本研究は国際協力政策の進展に資する越境大気汚染の削減と地球温暖化防止を同時に達成させる、「包括的越境大気汚染防止環境行動計画」の構想を試案し、具体的なシナリオの作成と国際協力政策の進展を図ることを目的として実施した。1)東アジア地域の都市の大気汚染データから現状及び将来予測の検証:東アジア地域から排出される汚染負荷量データを用いて、現状の分析、将来予測を行い、東アジア地域の重点汚染地区の中で,中国,タイを中心に特定を行った。2)包括的越境汚染防止環境行動計画の策定と資金メカニズムの検討:各国・各都市における分析結果を総括し、環境協力によって環境影響予防と減災に導くための条件や要因を解明し、国際協調及び地方政府の協力の下に適切な環境管理を行うための行動計画、各国・各地域の汚染箇所と改善すべき優先箇所を特定するために情報を共有し,環境取組の促進と支援体制の構築を図り,各国の国内法・制度の改革・整備を促進させることが鍵となる.さらに汚染の原因の特定,削減すべき汚濁負荷量の決定,環境改善計画の策定についての検討を行った.研究2年目は、越境汚染等防止のための包括的な環境行動計画の策定と、資金協力枠組の構築に向けた研究を重点的に行う。その為に、1)東アジア地域の都市の大気汚染データから現状分析の結果を用いて将来予測の検証を行う。そして東アジア地域の中で今後さらに重点となる汚染地区の特定を行う。2)包括的越境汚染防止環境行動計画の策定と資金メカニズムの検討を行うために、各国・各都市における分析結果を総括し、環境協力によって環境影響予防と減災に導くための条件や要因を解明し、国際協調及び地方政府の協力の下に適切な環境管理を行うための行動計画、各国・各地域の汚染箇所と改善すべき優先箇所を特定するために情報を共有し、技術協力・資金援助をどこで受けるべきか、環境取組の促進と支援体制の構築を図り、各国の国内法・制度の改革・整備を促進させることが鍵となるため、さらに汚染の原因の特定、削減すべき汚濁負荷量の決定、環境改善計画の策定に資するデータ分析を行っていく。研究3年目となる最終年は、越境汚染等防止のための包括的な環境行動計画の策定と、資金協力枠組の構築に向けた研究結果を示す。その為に、1)東アジア地域の都市の大気汚染データから現状分析の結果を用いて将来予測の検証を行う、
非侵襲で低コストな高精度脳機能検査を実現する高解像度fMRIの開発

機能的MRI(fMRI)は脳機能検査において重要な役割を果たしているが、空間解像度が低い点が問題点として挙げられる。fMRIの高解像度化手法はこれまでにもいくつか提案されているが、臨床応用は困難であった。一方、研究代表者は人工知能を用いた画像の高解像度化手法により、頭部MRI画像を本来の画像が持つ情報を失わせることなく高解像度化できることを示してきた。しかし、fMRIは一般的なMRI装置では教師データとなる高解像度な画像を得ることができない。そこで本研究では、fMRIに特化した学習法を提案し、従来は困難であった高精度な脳機能の弁別を可能にする、新たな高解像度fMRIを開発する。
精密マイクロフロー解析による微小生物遊泳機序の研究

低レイノルズ数条件下での生物遊泳を解析・模倣することで、新しいデザインのマイクロマシンを創出することを目標に研究を行った。上村は、光学センサーを使い、運動を定量化する装置を開発し、ニジマスやウニ精子の運動解析、微環境の粘度計測に応用した。また、非常に薄い水層で精子の運動を観察する新手法を開発した。高野は、マイクロフローのシミュレーションを手がけた。ベン毛断面の捩りおよび曲げモーメントを求め、Kirchhoff-Rod理論からベン毛の形状変化を予測し、実験結果との比較からビブリオ歯ベン毛の曲げ剛性を評価した。また、サルモネラ菌ベン毛の素繊維がR/Lの2状態を取ることを考慮した形状予測も行った。ストークス流の細長物体理論をベン毛に、境界要素法を菌体に適用することで細菌遊泳運動の解析も行った。小林は、ベン毛運動の屈曲メカニズムを模倣した拡大モデルの開発、および、コンピュータシミュレーションを行った。シミュレーションでは、流体内推進機構の弾性や周囲液体の粘性の推力や速度へ影響を検討した。拡大モデルについては柔軟体にダイニンに相当する電磁石やギヤ付モーターを取り付けて屈曲動作を発生させ,流体内での推力を検討した。須田は、駆動に関わるモーター分子の作動機構の解明を目指した。麦面自由エネルギー勾配のある面上を液滴が滑ることを実験的に示した。また、ミオシン分子の構造変化と力発生の同時計測を行った。物質表面の示す吸着力の荷重依存性を調べ、生体分子モーターとの比較検討や表面間力-結合寿命間の相関を調べた。篠原は、次世代の機能性材料と期待されるπ共役系高分子に着目し、SPMやAFM技術を高分子化学の分野へ新たに取り込んだ。高分子鎖1本の観察に成功し、ポリマー鎖のミクロブラウン運動に基づくスペクトルの動的挙動とポリマー鎖1本の運動を直接観測するのに成功し、基礎化学の分野に大きなインパクトを与えた。本研究では、レイノルズ数の小さな環境下での生物遊泳の機序を解明し、あたらしいデザインのマシンを創出するの上で、鍵となる基礎的な知見を得ることを目標にしている。上村は、光学的なセンサーを使い、精子の運動を簡便に定量化でき装置を開発し、ニジマス精子の運動解析に応用した。医学・水産学の分野での応用を目指して装置の改良を進めると同時に、微小流の解析、粘性抵抗計測への応用も試みつつある。高野は、シミュレーションの手法により、マイクロフローの挙動についてのアプローチを手がけた。ビブリオ菌べん毛の回転運動の粘弾性的な外力による応力解析から、前進・後進の運動において観察される速度差がべん毛の変形が影響しているのではないことを示すことができた。小林は、真核生物の鞭毛運動の屈曲メカニズムを模倣した新水中推進機構を開発し、工学分野への提供、および、屈曲機構の解明を支援する手段として提供することを目標としている。水中推進機構のシミュレーションでは、ウニの精子のような平面波動運動を再現させ、構造物の弾性、推力、遊泳速度の影響を検討した。次に拡大モデルを開発し、1.2Hzの屈曲周波数で約45mNの推力を発生できることを確認した。須田は、運動蛋白質が溶液内での分子挙動を解析することを目標にして、まず基板に固定したDNA鎖の分子運動を、放射光を用いて高精度で測定することに成功した。一方、運動蛋白質の運動特性を理論的に表す運動論に対して、分子間相互作用力を直接反映するような力学モデルの構築を行い、筋収縮における力・速度関係を明解に説明することが可能となった。

篠原は、さらに小さな分子スケールでの運動解析のための新手法模索のために、分子変形によって蛍光強度の変わるポリマーを合成し、当プロジェクト実施期間内に応用することを目標としている。すでに、目的に合致したポリマーを作成し、1分子の観察が可能なことを確かめた。本研究では、レイノルズ数の小さな環境下での生物遊泳の機序を解明し、あたらしいデザインのマシンを創出するの上で、鍵となる基礎的な知見を得ることを目標にしている。上村は、光学的なセンサーを使い、精子の運動を簡便に定量化でき装置を完成させ、ウニ精子の運動活性計測に応用した。同様の方法によって顕微鏡下の微環境下での粘性計測への応用も試みた(特許申請中)。高野は、回転する螺旋形状のべん毛の微小変形に関してKirchhoff Rod Theoryに基づく解析を行った。べん毛を完全な螺旋曲線と仮定して、べん毛に作用する捩りおよび曲げモーメントを解析的に表現し、変形量を数値的あるいは解析的に求めることが出来た。小林は、鞭毛内の微小管における能動的な滑りによる屈曲メカニズムを模倣した水中推進機構のコンピュータシミュレーションと水中推進機構の拡大モデルの開発を行ってきた。コンピュータシミュレーションにおいては、従来は微小管における能動的な滑りを発生する力をモデル化できていなかったので、非線形有限要素法を用いて2本の微小管において滑り力に対する屈曲変形について解析を行い、モデル化のための基礎の構築を行った。拡大モデルについては、柔軟体にダイニンに相当する多数の電磁石を取り付け、吸着力と反発力を利用して屈曲動作を発生させていたが、本年度は軽量の永久磁石を加えて電磁石の数を半減させることにより、推進機構が小型軽量化され、消費電力も低減された。須田は、水中を運動する物体や泳ぐ生物の表面での水の振る舞いを知るために自由エネルギー勾配をもったガラス基板表面上での液滴の運動系を用いて調べた。結論として基板表面で水は、液体というよりは、顕著に固体的な振る舞いをすることが示唆された。0.1μm平方の水のドメインが協調して基板上を滑るらしいことが分かってきた。篠原は、蛍光性ポリマーの合成とポリマー1分子を含むナノ構造体の機能に関する研究を実施した。幾つかの特異的構造体を合成することができ、ナノスケールにおいて機能を発現することを確認した。本研究では、レイノルズ数の小さな環境下での生物遊泳の機序を解明し、あたらしいデザインのマシンを創出するの上で、鍵となる基礎流体力学的な知見を得ることを目標にしている。上村は、非常に薄い水層(数10nm厚のため2次元空間と見なせる)で精子の運動を観察する新手法を開発し、光学顕微鏡下で実際に運動する精子の高速度ビデオ撮影に成功した。流体力学的な特性の解析を進めている。須田は、モーター分子ミオシンの加水分解に伴う構造変化と力発生との関係を調べた。高い精度の表面間力測定装置を用い、ミオシン頭部の約1nmの構造変化に伴い約0.2pNの力を発生することを明らかにした。篠原は、溶液中での機能性高分子特性を調べる研究を行っている。ここでは、π共役ポリマーのAFMイメージングを行った。
超強力永久磁石の磁気特性標準測定法の開発

「超強力永久磁石の磁気特性標準測定法」の世界標準規格の原案を作成するための基礎研究を行った.本研究の成果を要約すれば,以下のようになる.1.等方性材料のヒステリシス特性を考慮した三次元非線形磁界解析法の開発等方性磁石の反磁界係数を磁界解析により検討するためには,磁気特性のヒステリシスを考慮して解析を行う必要がある.そこで,磁気特性としてM-B曲線を用い,また,等方性材料では磁化と磁界の方向が一致すると仮定して定式化を行い,ソフトウェアを開発した.その結果,等方性材料の反磁界係数の算出が可能となった.2.電荷を未知数とした三次元非線形磁界解析法の開発パルス法を用いた開磁路測定法において,試料中に流れる渦電流が測定精度に及ぼす影響を検討するため,コンデンサの充電電圧が既知で,巻線に流れる電流を未知とした場合の三次元磁界解析法を開発した.また,実測値と比較することにより,妥当性を示した.3.測定精度に及ぼす諸因子の影響(1)試料形状円柱形状の試料を用いる場合,試料が細長くなると反磁界係数の値が小さくなるため,補正による誤差は小さくなる.また,試料の長さと直径が等しい場合は,磁束密度による反磁界係数の変化が少ないため,反磁界係数を一定と仮定して実測する場合には,試料の形状としては長さと直径が等しいものを用いるのがよい.(2)試料の磁化曲線減磁曲線の勾配が急変する試料では,急変する部分で反磁界係数が大きく変化するので,反磁界係数を一定と仮定して実測する場合には,注意を要する.(3)加工劣化試料表面の加工劣化が反磁界係数に及ぼす影響は,円柱試料の端面より側面の劣化の方が大きく,また試料形状が細長くなるとその影響も増加する.(4)渦電流試料中の渦電流による保磁力の測定誤差を3%以下にするためには,パルス法の波形の勾配は,φ10×10の試料では,80T/ms以下にする必要がある.本研究により,パルス法のような開磁路法を用いて,超強力永久磁石の磁気特性を精度良く測定するための指針が得られた.「超強力永久磁石の磁気特性標準測定法」の世界標準規格の原案を作成するための基礎研究を行った.本研究の成果を要約すれば,以下のようになる.1.等方性材料のヒステリシス特性を考慮した三次元非線形磁界解析法の開発等方性磁石の反磁界係数を磁界解析により検討するためには,磁気特性のヒステリシスを考慮して解析を行う必要がある.そこで,磁気特性としてM-B曲線を用い,また,等方性材料では磁化と磁界の方向が一致すると仮定して定式化を行い,ソフトウェアを開発した.その結果,等方性材料の反磁界係数の算出が可能となった.2.電荷を未知数とした三次元非線形磁界解析法の開発パルス法を用いた開磁路測定法において,試料中に流れる渦電流が測定精度に及ぼす影響を検討するため,コンデンサの充電電圧が既知で,巻線に流れる電流を未知とした場合の三次元磁界解析法を開発した.また,実測値と比較することにより,妥当性を示した.3.測定精度に及ぼす諸因子の影響(1)試料形状円柱形状の試料を用いる場合,試料が細長くなると反磁界係数の値が小さくなるため,補正による誤差は小さくなる.また,試料の長さと直径が等しい場合は,磁束密度による反磁界係数の変化が少ないため,反磁界係数を一定と仮定して実測する場合には,試料の形状としては長さと直径が等しいものを用いるのがよい.(2)試料の磁化曲線減磁曲線の勾配が急変する試料では,急変する部分で反磁界係数が大きく変化するので,反磁界係数を一定と仮定して実測する場合には,注意を要する.(3)加工劣化試料表面の加工劣化が反磁界係数に及ぼす影響は,円柱試料の端面より側面の劣化の方が大きく,また試料形状が細長くなるとその影響も増加する.(4)渦電流試料中の渦電流による保磁力の測定誤差を3%以下にするためには,パルス法の波形の勾配は,φ10×10の試料では,80T/ms以下にする必要がある.本研究により,パルス法のような開磁路法を用いて,超強力永久磁石の磁気特性を精度良く測定するための指針が得られた.「超強力永久磁石の磁気特性標準測定法」の世界標準規格の原案を作成するための基礎研究を行った。本研究の成果を要約すれば、以下のようになる。1.最適な空心電磁石形状の検討最適設計手法を用いて、試料が挿入される箇所の磁束分布が均一になるような、開磁路の空心電磁石形状を求めることができた。2.試料形状や材質、加工劣化が反磁界係数に及ぼす影響の検討試料形状や材質、加工劣化が反磁界係数に及ぼす影響の検討した結果、試料の長さと直径が等しい場合に反磁界係数のばらつきが最も小さいこと、また加工劣化が生じると反磁界係数がかなり変化することが明らかになった。3.逆問題解法を用いた高精度B-H曲線測定法の開発センサを用いて測定した磁束密度Bと磁界の強さHは、試料の反磁界等の影響で誤差を有している。そこで、我々が既に開発している逆問題解法を発展させることにより、これらのB及びHより、永久磁石の真のB-H曲線を直ちに求めることができる手法を開発することができた。

「超強力永久磁石の磁気特性標準測定法」の世界標準規格の原案を作成するための基礎研究を行った.本研究の成果を要約すれば,以下のようになる.1.等方性材料のヒステリシス特性を考慮した三次元非線形磁界解析法の開発等方性磁石の反磁界係数を磁界解析により検討するためには,磁気特性のヒステリシスを考慮して解析を行う必要がある.そこで,磁気特性としてM-B曲線を用い,等方性材料では磁化と磁界の方向が一致すると仮定して定式化を行い,ソフトウェアを開発した.その結果,等方性材料の反磁界係数の算出が可能となった.2.電荷を未知数とした三次元非線形磁界解析法の開発パルス法を用いた開磁路測定法において,試料中に流れる渦電流が測定精度に及ぼす影響を検討するため,コンデンサの充電電圧が既知で,巻線に流れる電流を未知とした場合の三次元磁界解析法を開発するとともに,実測値と比較することにより,妥当性を示した.3.測定精度に及ぼす諸因子の影響(a)試料形状円柱形状の試料を用いる場合,試料が細長くなると反磁界係数の値が小さくなるため,補正による誤差は小さくなる.また,試料の長さと直径が等しい場合は,磁束密度による反磁界係数の変化が少ないため,反磁界係数を一定と仮定して実測する場合には,試料の形状としては長さと直径が等しいものを用いるのがよい.(b)試料の磁化曲線減磁曲線の勾配が急変する試料では,急変する部分で反磁界係数が大きく変化するので,反磁界係数を一定と仮定して実測する場合には,注意を要する.(c)加工劣化試料表面の加工劣化が反磁界係数に及ぼす影響は,円柱試料の端面より側面の劣化の方が大きく,また試料形状が細長くなるとその影響も増加する.(d)渦電流試料中の渦電流による保磁力の測定誤差を3%以下にするためには,パルス法の勾配は,φ10×10の試料では,80T/ms以下にする必要がある.
癌転移に応答するドラッグデリバリーシステムの構築

我々は、薬物結合高分子を包埋したコラーゲンゲルが転移性腫瘍細胞に対して選択的な薬理活性を示すことを明らかにしてきた。本研究では、薬物結合高分子にポリグルタミン酸を用いると腫瘍細胞に対する選択性が向上すること、薬物結合高分子をコラーゲンペプチドで修飾すると薬理活性が向上することがわかった。これらの薬物結合高分子-コラーゲンハイブリッドゲルは転移性腫瘍細胞を標的としたドラッグデリバリー材料として有用であることが示唆された。癌は現在死亡数のトップの疾患であり、その治療法の開発は不可欠である。そこで、研究代表者は転移性乳癌細胞を標的とした新規ドラッグデリバリーシステム材料の作製を行っている。これまでに、抗癌剤を担持したデンドリマーと呼ばれる球状高分子とコラーゲンからなるハイブリッドゲルを作製した。単に薬物を包埋したコラーゲンゲルと比較して、薬物運搬高分子をハイブリッドしたゲルでは転移能が高い乳癌細胞に対して選択的な細胞毒性を示すことを明らかにしてきた。しかし、その細胞選択性や薬理活性の向上が必須である。そこで、本研究では、コラーゲンゲルに包埋する薬物坦持ナノ粒子の改良を行った。これまでは血中滞留性の高いポリエチレングリコール修飾デンドリマーを薬物運搬体として用いたが、ポリグルタミン酸を薬物運搬体として用いた場合、コラーゲンゲルからの拡散が抑制され、転移性が高い乳癌細胞への選択性が向上することがわかった。また、コラーゲンゲルとの親和性を向上させるためにコラーゲンペプチドを結合させたデンドリマーを作製したところ、デンドリマーに結合させることでペプチド鎖の高次構造形成性が向上することが明らかとなった。この高次構造形成性はペプチド鎖長、配列、ポリマーの構造や分子量に依存することも明らかとなった。また、これを包埋したコラーゲンゲルでは、細胞に対する薬理活性が著しく向上した。以上より、薬物運搬高分子の改良によって、細胞選択性や薬理活性の向上が可能であることが明らかとなった。厚生労働省の統計によると、日本の死因の第一位は悪性新生物(癌)であり、女性においては最も羅患率が最も高いのは乳癌である。したがって、児島は乳癌治療のための新しいドラッグデリバリーシステム(DDS)の材料作製に関する研究を行ってきた。これまでの研究で、我々の作製したDDS材料は培養実験において転移性の高い細胞に選択的な薬理活性を示した。このDDS材料は抗癌剤結合高分子とコラーゲンの混合物である。本研究では、抗癌剤結合高分子の構造を改善することによって、より効果的な薬物送達を実現する。前年度は高分子の構造と薬理活性との相関について検討したが、本年度は抗癌剤結合高分子の表面と薬理活性との相関について検討した。すなわち、抗癌剤結合高分子にコラーゲンペプチドを結合させることで、薬理活性の向上を行った。コラーゲンは細胞外基質の主成分であるため、そのペプチドは高い細胞接着性を有する。したがって、細胞への取込量が増大すると期待される。予想通り、コラーゲンペプチドを導入した薬物結合高分子では転移能の高い乳癌細胞MDA-MB-231細胞に対する高い薬理活性が得られた。鎖長の異なるコラーゲンペプチドを用いて薬理活性への影響を検討したが、ほとんど影響はなかった。続いて、コラーゲンペプチドを結合した抗癌剤結合高分子をハイブリッドしたコラーゲンゲルの抗腫瘍効果について検討した。乳癌細胞MDA-MB-231細胞を坦癌したヌードマウスを作製し、上記のゲルを患部に注入した。腫瘍サイズを計測したところ、投薬していない腫瘍と比較して著しい腫瘍抑制効果が得られた。以上より、転移性癌細胞に対する効果的なDDS材料を作製することができた。
紫外線により誘導されるHSP72蛋白質の遺伝情報維持における役割

これまでに、紫外線照射されたヒト細胞において、照射後、除去修復終了後、多量のHSP72蛋白質が誘導されることを報告したが、本研究では、この紫外線照射後に誘導されるHSP72蛋白質の果たす役割を解明する目的で、メタロチオネインIIA遺伝子をプロモーターとしたHSP72発現ベクターを作成し、1)細胞増殖に対するHSP72発現ベクター導入の影響、2)HSP72の過剰発現の紫外線感受性への影響、および参)72過剰発現の紫外線誘発突然異変頻度への影響を検討した。その結果、ベクター導入によってHSP72蛋白質を過剰発現する細胞株が得られ、それらの細胞の細胞増殖は1.3倍程度促進されることがわかった。それらの細胞株の紫外線感受性は、ほとんど変化していないが、HGPRT遺伝子座における突然異変率は、1.5-2倍程度高いことがわかった。これらの結果は、HSP72蛋白質の過剰発現が、DNA合成を促進し、紫外線障害からの修復時にミスを起こしやすい遺伝的不安定性を誘導する可能性を示唆している。
歯髄における神経原性炎症の解析

歯髄は感覚神経を介して歯に及ぶ侵襲をいち早く危険信号として知らせる機能を有している。近年、感覚神経と血流との機能的相関が論じられており、感覚神経は、痛みなどの情報を中枢に伝える求心性機能の他に、侵害性感覚神経の興奮が支配領域の末梢血管の拡張を引き起こす遠心性機能を有することが皮膚組織などで明らかにされている。感覚神経が豊富な歯髄では、痛みが血管拡張を引き起こし歯髄炎のメカニズムに深く関与している可能性が考えられる。本研究では、先ず歯髄の感覚神経の遠心性機能を検討するために、実験動物としてネコを用い、下顎歯髄の感覚を支配している下歯槽神経を末梢方向に電気的に刺激し、歯髄の血流の変化を観察した。その結果、刺激強度に応じた血流の著明な増加反応が観察され、この反応は、歯肉と比較して増加量が大きくさらに長く持続する特徴的な反応であった。次に、歯髄と歯肉との間の感覚神経軸索の枝別れを介する軸索反射性血管拡張が生じるかどうかを検討するために、近接する歯肉を刺激したときの歯髄血流反応を観察した。この結果、電気的、機械的、温度的および化学的ないずれの刺激に対しても血流増加反応が生じる部位が歯肉の一部に存在した。また、上記の感覚神経を介した歯髄の血管拡張を引き起こす神経線維は、生理学的に侵害性ポリモダールC線維であるこが示唆された。これら感覚神経を介した血流増加がヒトにおいても生じるかどうかについて現在検討を進めている。
競売法制改正による権利配分と取引費用の変化：執行妨害と落札価額への影響の実証分析

本研究の概要は、1短賃保護制度撤廃による妨害目的短賃排除効果の推計、2競売物件と一般仲介物件との違いに着目した短貸保護制度撤廃及び占有排除手段強化による影響の推計、3最低売却価額規制の緩和効果の推計、4法制度改善課題の摘出及び改善効果の検討を行う研究である。
非局所結合をもつ振動・興奮場のダイナミクス

本研究では、実効的に非局所な相五作用をもつ自励振動場が、従来の研究では知られていなかった数々の特異な時空挙動を示す可能性を理論的に明らかにした。具体的な3変数反応拡散モデルの数値解析とともに、Hopf分岐点近傍における縮約方程式によるアプローチを試みた。1.位相特異性を欠く回転らせん波の存在が明らかとなった。非局所結合振動場は、自己無撞着的に生成される内部場によって個別振動子が駆動される系と見なすことができるが、内部場の強度はらせん波のコア近傍で最も弱く、したがってコア近傍の振動子群は内部場への同期に失敗し、ばらばらの個別運動を示す場合がある。これが位相特異性の原因であり、反応拡散モデルおよび非局所結合GLに対する計算機シミュレーションからその確証を得た。2.ソフトモード乱流の存在が明らかとなった。ソフトモード乱流とは、系の連続対称性の破れの下でTuring不安定が起こる場合に一般的に生じる乱流(時空カオス)である。本研究では、非局所GL方程式について、まずその一様振動解周りの線形安定性解析からソフトモード乱流発生の必要条件である固有値スペクトルのタイプが存在するパラメタ領域を確定し、ついで適切なパラメタ条件下での発展方程式のシミュレーションから期待された挙動を得た。実効的な相互作用距離がさまざまな度合いで非局所的でありうるような3変数標準反応拡散モデル(Sモデル)を提案し解析を進めてきたが、これまでに見出された新しい挙動(多重スケール性をもつ時空カオス、self-organized pacemaker、位相特異性を欠いた回転スパイラルパターンなど)に加えて本年度はさらに新しい振る舞いのいくつかが見出された。それらはいずれも時空カオスの一種であり、第一のタイプは「ソフトモード乱流」である。これはいわゆるチェーンリング不安定性がゴールドストーン・モードの存在下で起こる場合に見られる乱流のタイプであり、同種の現象は電機流体学的対流現象に関連して観測されている。藤坂・山田は反応拡散モデルでこの現象の可能性をすでに指摘しるが、一般的予想にとどまっていた。本研究では縮約理論を援用することでSモデルを非局所結合複素Ginzbung-Landau方程式に変換し、この現象が現れるパラメタ領域を確定した。今回見出された第二のタイプの時空カオスを「のこぎり波乱流」と暫定的に命名した。これは自励振動場の一様振動解が不安定化(Benjamin-Feir不安定性)するが定常進行波解はある波数領域で安定であるような条件の下に発生する。この時空カオスの詳細な性質の解明は今後に委ねられている。また、近年水・油の乳濁液におけるBelouzov-Zhabotinskii反応(BZ-AOT系)の実験がV.K.VanagとI.R.Epsteinによって行われ興味深い現象が観測されているが、本研究のSモデルとの類似性に注目し、相互の関連を調べはじめている。本研究では、実効的に非局所な相互作用をもつ自励振動/興奮場が、これまでの研究では知られていなかった数々の特異な時空挙動を示しうる理論的可能性を明らかにした。このような現象は、反応拡散系や細胞集団のダイナミクスにも出現しうることが本研究から示唆された。実効的非局所結合をもつ振動/興奮場として、拡散的物質によって局所振動子間の相互作用が媒介される反応拡散モデルを考察した。拡散性物質の数学的消去から生じる非局所相互作用の結合半径がパターンの特性波長よりも十分小さい場合には、系の振る舞いは実質的に局所結合振動子系と変わりないが、両者の大小関係が逆転すると定性的にまったく異なった動的様相が現れる。本研究では、出発点のモデルの数値解析とともに縮約理論に基づくアプローチを試みた。すなわち、系は局所振動子のHopf分岐点近傍において非局所結合をもつ複素Ginzburg-Landau方程式に縮約される。通常の(すなわち局所結合をもつ)複素GL方程式に関しては過去に膨大な研究があるが、非局所結合GLの性質は未知であり、その探求が本研究の主要な内容をなす。見出された新しい時空挙動として重要なものは次の3つである。A.興奮場における自己組織ペースメーカーの存在。B.位相特異性を欠く回転らせん波の存在。
過熱水蒸気を用いた木質系バイオマスからの有用化成品合成

本研究では過熱水蒸気を用いてセルロースを分解し、高収率でレボグルコサンを生成するプロセスの開発と反応機構の解明を行った。セルロース250mgを用いて反応条件(過熱水蒸気送液速度、反応温度、反応時間)を変えて試験を行ったところ、過熱水蒸気流通速度0.5ml/min、300°C、1時間においてTOC収率88%、レボグルコサン収率41%を達成した。一方で経時変化をとっても、グルコースはほとんど生成せず、レボグルコサン収率は常にTOC収率の約半分であった。このことからセルロース中のグルコース2分子につき1分子がレボグルコサンになり、もう1分子が分解して水溶液中に溶解する反応機構が考えられる。また製造方法の異なるセルロースを基質に用いたところ、レボグルコサン収率がほぼ0%になる種類が認められた。この原因としてリグノセルロースからセルロースを分離する際のアルカリ蒸解によってアルカリ金属が含まれていることが挙げられる。レボグルコサン収率41%を達成したセルロースにナトリウムを添加して反応試験を行ったところ、わずか0.1wt%のナトリウムが含まれるだけでもレボグルコサン収率がほぼ0%まで低下した。この際、一酸化炭素と二酸化炭素のガス収率と固体残渣量が増加したことから、ナトリウムはC-C結合やC-O結合を切断する触媒として機能していると考えられる。さらに塩酸処理によってナトリウムを除去したところ、レボグルコサン収率が40%程度に回復した。26年度が最終年度であるため、記入しない。
イムノジーンおよびアデノウイルスを用いたTM4SFによる癌の遺伝子治療

転移の制御は癌治療の大きな課題のひとつである。MRP-1は、Transmembrane 4 superfamily(TM4SF)に属しており前立腺癌の転移抑制遺伝子としてクローニングされたKAI1/CD82もこのファミリーに属し、その機能はMRP-1/CD9と類似する。乳癌、肺癌、大腸癌では、この両者の遺伝子レベル・蛋白レベルでの減弱、喪失がその腫瘍の悪性度や予後を反映していることが明らかになった。そこで我々はまず、このMRP-1/CD9及びKAI1/CD82の遺伝子導入をアデノウイルスを用いて行った。マウスの肺自然転移株BL6を用いたin vivoの実験では、rAd-MRP-1/CD9のみでも85%の肺転移阻止率をもたらすことができた。また、平均生存期間においてもrAd-MRP-1/CD9投与群は105.6日に達し、対象群の69.7日に比べて有為に予後の改善をもたらした。そこで、更にrAd-KAI1/CD82による単独療法を試みた所、肺転移阻止率は70%に過ぎなかったが、この二者の併用療法では、実に92%の肺転移阻止率を達成し、非常に有効であることが判明した。このTM4SFは、ファミリー自体の他のメンバーやインテグリンファミリーと複合構成体を形成し、細胞接着や運動、シグナルトランスダクションなどに関わっている。そこで、更にこのTM4SF・インテグリン複合構成体そのものを抗体を用いて修復することで癌転移の抑制を試みることにした。インテグリンの抗α3,α4,α5,α6、β1抗体にMRP-1/CD9のcDNAを結合させて、トランスフェクションを試みた。しかしながら、培養細胞系においても細胞膜表面に発現してくるMRP-1/CD9はアデノウイルスを用いた場合に比べ、5%以下にすぎず、貪食能の強い特殊な細胞を用いないとイムノジーンによるトランスフェクションはかなり困難であると考えられた。これらのことを踏まえて、更なるイムノジーン療法を考案していきたい。MRP-1は,Transmembrane 4 superfamily(TM4SF)゙に属しており,前立腺癌の転移抑制遺伝子としてクローニングされたKAI1/CD82もこのファミリーに属し,その機能はMRP-1/CD9と類似する.乳癌,肺癌,膵癌,大腸癌では,この両者の遺伝子レベル・蛋白レベルでの減弱,喪失がその腫瘍の悪性度や予後を反映していることが明らかとなった.これらはIntegrin familyのα3,α4,α6,β1やTM4SFの他のメンバー自身などと複合構成体を形成しており,この関係は,悪性が進むほど消失していく.つまり,癌化に伴い,これらの複合構成体はその正常な構造が崩壊していき,癌のprogressionの過程で一層その傾向が鮮明になっていく.また,この発現異常の主体は糖鎖異常やLOH,変異より,むしろ,promoter異常であると考えられた.そこで我々はまず,このMRP-1/CD9及びKAIl/CD82の遺伝子導入をアデノウィルスを用いて行った.

マウスの肺自然転移株BL6を用いたin vivoの実験では,rAd一MRP-1/CD9のみでも85%の肺転移阻止率をもたらすことができた.また,,平均生存期間においてもrAd-MRP-1/CD9投与群は105.6日に達し,対象群の6.9.7日に比べて有為に予後の改善をもたらした.そこで,更にrAd-KAIl/CD82を作製した.これの単独療法では肺転移阻止率は70%に過ぎなかったが,この二者を併用して投与したところ,実に92%の肺転移阻止率を達成し,これらの2者を用いた遺伝子治療で,ある程度転移を抑えることができることが判明した.しかしながら,完全に制御できるわけではなく,この理由の一つがこれらだけの遺伝子導入では正常のTM4SFインテグリン複合構成体が再構築され得ないからであると考えられ,更にイムノジーンを用いた正常複合体再構築による遺伝子治療を試みる予定である.転移の制御は癌治療の大きな課題のひとつである.我々は,MRP-1/CD9やKAI1/CD82の減弱喪失により癌の転移が起こってくることを突きとめた.そこで,我々は昨年MRP-1/CD9をアデノウィルスを用いて,マウスのメラノーマ株のBL6の原発巣の癌細胞にトランスフェクションし,癌転移の抑制に成功することができた.本年は,更にこれにKAI1/CD82のトランスフェクションをも試みたところ,相乗効果で,更に肺転移の抑制をもたらすことができることが判明した.このTransmembrane 4 superfamilyは,ファミリー自体の他のメンバーやインテグリンファミリーと複合構成体を形成し,細胞接着や運動,シグナルトランスダクションなどに関わっている.そこで,更にこのTM4SF・インテグリン複合構成体そのものを抗体を用いて修復することで癌転移の抑制を試みることにした.インテグリンの抗α3,α4,α5,α6,β1抗体にMRP-1/CD9のcDNAを結合させて,トランスフェクションを試みた.しかしながら,培養細胞系においても細胞膜表面に発現してくるMRP-1/CD9はアデノウィルスを用いた場合に比べ,20分の1以下にすぎず,貧食能の強い特殊な細胞を用いないとイムノジーンによるトランスフェクションはかなり困難であると考えられた.また,MRP-1/CD9のcDNAは抗体のFab部に立体的に交差して,抗原との結合を妨げることがある可能性も判明した.これらのことを踏まえて,更なるイムノジーン療法を考案していきたい.
非正規教員の任用実態に関する実証研究―任用プロセスとその特質に着目して―

本研究は、教員の非正規化がもたらす諸問題(キャリア形成や学校経営をめぐる問題)を踏まえた上で、いかにして非正規教員が任用されるのかそのプロセスを明らかにすることが目的である。昨今、新聞報道等で先行して教員不足が取りざたされており、非正規教員の任用をめぐっては新たなフェーズに突入したと言っても過言ではない。このような非正規教員の増加/不足問題は、正規・非正規問わず教員全体における身分保障や労働条件に関する議論を立ち上げるものである。以上の課題意識のもと、最終年度にあたる平成30年度は、主として公立小学校における非正規教員の任用実態に関する事例分析を行った。とりわけ非正規割合が高い福岡県に焦点を当てた。考察の結果、非正規教員の任用実態として(1)教諭等に占める非正規教員の割合の高さとそのばらつき、(2)非正規教員の任用と学級数の相関、(3)助教諭の運用の3点がその特質として見出された。(3)助教諭の任用が非正規教員全体の3割を占めている自治体も散見され、常勤・非常勤講師すら任用できないような非正規教員不足が深刻な状況にあることをデータに基づき示した。助教諭の配置は、非正規教員に過度に依存する/せざるを得ない今日の人事システムに鑑みると、その場しのぎの弥縫策であることにとどまらない。教員の不足が深刻化することは教育の質の低下を招くだけではなく、法的に定められた授業時間数の履行が困難になり、ひいては子どもの教育権を侵害することにつながりかねない。さらに、教員免許制度の視座に立つと、助教諭の任用とは臨時免許状の発行数の増加と同義であり、「教職の専門性」をめぐる問題を提起するものである点を指摘した。ただし、この一連の研究で見出された知見は福岡県を事例とした分析であり、一般化するためには他の自治体の任用実態に関する分析を蓄積していく必要がある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。非正規教員の人事制度をめぐる問題は、地方分権・規制緩和政策や中央・地方の逼迫する財政状況、学級崩壊や不登校問題、さらには学力低下論議等に端を欲する少人数学級やTTといった学級編制への国民の関心などが極めて複雑に絡み合う教育界の大状況を検討するだけでは解決は難しく、「非正規問題」が教育界にとどまらない現代社会の課題であることも踏まえると、社会制度全体との関係の中で捉えることが求められる。本年度は、2001年に改正した「公立義務教育諸学校の学級編制及び教職員定数の標準に関する法律」(以下、義務標準法)の改正過程に焦点を当て、なぜ非常勤講師の「活用」が制度化されたのかについて検討した。その際、「教職員配置の在り方等に関する調査研究協力者会議」議事要旨、第151回国会文部科学委員会議事録に加えて、80-90年代の社会動向を踏まえ考察を行った。なお、本制度に着目した理由は、非常勤講師の「活用」が明文化されたという点において、非正規教員の拡大過程における一つの大きなエポックとなっているためである。非常勤講師「活用」の制度化は、国・地方の財政難や地方分権改革・行政改革など外部の改革文脈に呼応した結果だけではなく、90年代の教育問題でもある不登校や学級崩壊への対策あるいは、学習指導要領改訂に伴う授業時数の変化に対応するためのアイディアによるものである可能性を指摘した。また、「教員の非正規化」の遠因として90年代の社会動向(特に財界の動き)を検討している。今後は「社会」と「制度」の関連性の分析を進めていく予定である。非正規教員の拡大過程における大きなエポックとしての2001年義務標準法改正のプロセスを検討することで、なぜ非正規教員が「活用」されるに至ったのかその経緯を明らかにすることができた。教育制度内部の議論にとどまらず、我が国の社会動向との関連から捉えることは「非正規」を取り扱う本研究において欠かすことのできない視点である。この視点から考察できた点から、自己評価は上記の通りとした。

教員の不足が深刻化することは教育の質の低下を招くだけではなく、法的に定められた授業時間数の履行が困難になり、ひいては子どもの教育権を侵害することにつながりかねない。さらに、教員免許制度の視座に立つと、助教諭の任用とは臨時免許状の発行数の増加と同義であり、「教職の専門性」をめぐる問題を提起するものである点を指摘した。ただし、この一連の研究で見出された知見は福岡県を事例とした分析であり、一般化するためには他の自治体の任用実態に関する分析を蓄積していく必要がある。本年度は非正規教員「活用」を惹起した制度改正(2001年義務標準法改正)のプロセスを検討することに主軸を置いてきた。そこでは、我が国の社会構造の変化に影響を受けながらも、当時の教育問題(不登校や学級崩壊など)への対応の一環として非正規教員の「活用」が展開されてきた可能性を指摘した。しかしながら、教員の非正規化へと転換した「義務標準法」の改正のみの解明に留まった。そこで次年度では、非正規教員をさらに拡大させた制度改正として、義務教育費国庫負担制度における総額裁量制導入のプロセスと、その過程における非常勤講師「活用」をめぐる議論の様相を考察する。このような制度的検討と同時に、都道府県・市町村教育委員会(特に人事管理主事)が非正規教員の任用をいかなる認識のもと実施しているのか明らかにする予定である。その方法としては、ヒアリング調査とアンケート調査の二つを検討している。非正規教員の任用に特徴のある自治体へは直接訪問しヒアリング調査を行い、他方で全国的な動向を把握するためにすべての自治体(都道府県・市町村教育委員会)へアンケート調査を実施する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
日本と中国の完全甘ガキ品種群の発生過程とタンニン蓄積制御機構の分子生物学的解明

本研究は、日本および中国の完全甘ガキ品種について、果実へのタンニン蓄積制御機構に関与している鍵となる遺伝子を単離することを最終目的として実験を実施した。まず、日本のカキにおいて出現した、タンニン蓄積を促すことに関与する遺伝子に生じた変異を特定することを目指して実験を行った。すなわち、これまでに見出した分子マーカーを利用し、二倍体の近縁野生種であるマメガキ(D.lotus)で約300kbpにおよぶコンティグを構築した。さらに、このコンティグの塩基配列を六倍体であるカキ(D.kaki)の対応する塩基配列と比較検討することで、目的遺伝子の場所を特定することを目指して実験を実施し、マメガキのコンティグを利用した染色体歩行が、タンニン蓄積関連遺伝子探索のための有益な手段であることを明らかにした。また、これらのシークエンスを利用し、甘渋性をどの品種の組み合わせでも識別することを可能にする、ユニバーサルプライマーの構築も検討し、有望なプライマーセットを構築した。一方、カキ果実のタンニン生合成系を明らかにするため、遺伝子の発現レベルからの解析も樹上脱渋果を利用して実施し、タンニン蓄積の制御に関与している可能性が考えられるいくつかの遺伝子が単離出来た。また、中国の完全甘ガキ`羅田甜柿'が有する、タンニン蓄積を抑制する優性遺伝子を単離するためのプローブを作出することを目的として、`羅田甜柿'の交雑集団を利用したBSA (bulked segregant analysis)によるAFLP分析を実施し、候補となる3つのマーカーを見いだした。このうち、RO2と名付けたマーカーのシークエンスを決定し、中国タイプの完全甘ガキを識別するプライマーセットを構築することに成功し、このPCRマーカーを利用することで`羅田甜柿'のゲノムライブラリーからゲノミッククローンを単離した。中国で新たに発見された完全甘ガキ`羅田甜柿'と日本に存在する完全甘ガキ品種の類似点および相違点を果実のタンニン細胞の発育過程とタンニン物質のアセトアルデヒドとの反応性から類推する化学的特性の観点から調査した。その結果、タンニン細胞の発育は日本の完全甘ガキ品種同様、果実発育初期に停止し、これが`羅田甜柿'が完全甘ガキとなる要因であることが確認されたが、タンニン物質の化学性は日本の完全甘ガキと異なり、アルデヒドとの反応性が強く、日本の渋柿品種と類似していた。さらに、タンニン合成のためのフラボノイド生合成系遺伝子(PAL、CHS、F3H、DFR)の発現を経時的に調査したところ、日本の完全甘ガキではこれらの遺伝子発現が果実発育初期から完全に停止しているのに対し、`羅田甜柿'では日本の渋柿品種同様、果実発育後期までそれらの発現が維持されており、`羅田甜柿'のタンニン生成制御機構が日本の完全甘ガキとは全く異なっていることが明らかとなった。さらに、これまでの`羅田甜柿'と日本の完全甘ガキ品種`太秋'との交雑結果において、その後代(F_1)に完全甘ガキと渋柿が分離したことから、`羅田甜柿'の完全甘ガキ形質が日本の完全甘ガキとは異なり、優性形質である可能性が類推されていたが、`羅田甜柿'に日本の渋柿品種を交雑したF_1後代に昨年度初めて着果した果実を調査したところ、完全甘ガキが出現していることが確認され、`羅田甜柿'が持つタンニン生成を抑制する因子が優性であることが明確となった。また、`羅田甜柿'と日本の完全甘ガキ品種`太

秋'の交雑後代(F_1)で分離した完全甘ガキと渋柿を用いたmRNAのサブトラクション(SSH)分析から、フラボノイド合成後のタンニン生合成に関与すると考えられる新規の遺伝子候補がいくつか獲得されており、現在その分析を進めている。昨年度の実験結果より、中国の完全甘ガキ`羅田甜柿'ではタンニン合成のためのフラボノイド生合成系遺伝子(PAL、CHS、F3H、DFR)の発現が日本の渋ガキ品種同様、果実発育後期まで維持されており、`羅田甜柿'のタンニン生成制御機構が日本の完全甘ガキとは全く異なっていることが明らかとなった。さらに`羅田甜柿'の完全甘ガキ形質が優性であることが確かめられ、タンニン生成を抑制する優性遺伝子を`羅田甜柿'がヘテロでもっている可能性が強く示唆された。そこで本年度は、この遺伝子の働きを詳しく調査することを目的として、`羅田甜柿'のこの優性形質に連鎖しているマーカーをAFLP法により探索するとともに、`羅田甜柿'と日本の完全甘ガキ品種`太秋'の交雑後代(F_1)で分離した完全甘ガキと渋柿を用いたmRNAのサブトラクション(SSH)分析を実施し、フラボノイド合成後のタンニン生合成に関与すると考えられる新規の遺伝子の同定を試みた。その結果、384通りのプライマーの組み合わせによるAFLP分析により、94組でバルク間のバンドパターンに差異が認められ、最終的に3つのプライマー組によって得られたバンドが`羅田甜柿'の完全甘ガキ形質に連鎖していることが確かめられた。現在、これらのプライマーセットにより見いだしたAFLPマーカーの塩基配列を解析中であり、この塩基配列情報をもとに`羅田甜柿'のゲノムライブラリーからゲノミッククローンを単離して、遺伝子単離のための基礎データを調査していく予定である。また、SSH分析の結果から、SCPL、DHQase-SORaseなどこれまでタンニン生成に関与が報告されていない遺伝子が`羅田甜柿'から単離され、これらの機能解析を進めている。さらに、`羅田甜柿'のタンニン物質が日本の完全甘ガキとは異なり、かなり高分子のプロアントシアニジンで構成されていることがゲル濾過クロマトグラフィーにより確かめられ、その特異性がさらに明確となった。昨年度までの実験結果より、カキには果実へのタンニン蓄積を促進・助長する遺伝子が存在し、日本の完全甘ガキはこの遺伝子が変異したため、フラボノイド生合成系全てが停止し、タンニン蓄積が生育途中で停止すると考えられた。また、中国の完全甘ガキには、このタンニン蓄積に関与する遺伝子の作用を抑える別の優性遺伝子が存在し、この優性遺伝子によってタンニン蓄積が抑制されていることが示唆された。そこで、本年度はまず、カキに存在するタンニン蓄積促進遺伝子を単離することを目的として、カキの近縁野生種で2倍体のマメガキから構築したゲノムライブラリーから目的遺伝子に連鎖する領域の塩基配列を利用してゲノミッククローンを単離し、染色体歩行により全長約300kbpのコンティグを構築した後、その全塩基配列を解読した。さらに、日本の完全甘ガキ`次郎'のゲノムライブラリーからもこの領域に相当するゲノミッククローンを単離し、その塩基配列を決定した後、その相同性を比較した。その結果、塩基配列の挿入や欠損が見られる領域が数多く存在することが明らかとなり、これらを利用して日本の完全甘ガキを識別できるDNAマーカーを構築することができた。ただ、目的遺伝子を完全に特定することは出来ず、この点、今後の課題が残った。