hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多種類の海藻を分解できる細菌Myt－1のキャラクタリゼーション

その結果,AlgMytCの反応至適pHは9.0で,pH8.5-10.0でも90%以上の活性を保っており,これまでに報告されている細菌由来のアルギン酸リアーゼの中でも,高いアルカリ耐性を持つ酵素であった。一方で,CelMytBは,反応至適温度が55°Cと高く,水溶性のセルロース(CMC)だけでなく,結晶性のセルロース(Avicel)やキシランの分解活性も有していた。さらに,両酵素とも様々な界面活性剤に対しても高い耐性を示していた。これらの結果から,本研究により見出されたこれらの酵素は,化粧品,農業,食品,バイオエタノール産生など様々な産業分野に利用できることが考えられた。本年度の申請では,Myt-1株の各種海藻藻体に対する分解活性,各種多糖類の分解能,SDS-PAGEとザイモグラムによる分解に関与する多糖類分解酵素の検出を主な研究目的として計画した。それらの結果,研究目的を達成できた上に,さらにMyt-1株は,複数種の海藻藻体や10種類以上の多糖類を分解できたことに加え,Saccharophagus degradans 2-40株が単離された1988年以来,24年間1属1種であったSaccharophagus属の新種である可能性が強く示唆することができた。Myt-1株は褐藻,紅藻,緑藻の3種の海藻藻体を分解することができた。また,フコイダンやカラギーナンといった機能性多糖類も分解できることが見出された。そこで,そのような多糖類分解酵素をより効率よく活用して産業化に結び付けていくための第一歩として,今後は,まず,Myt-1株の持つ各多糖分解酵素遺伝子をShotgunクローニング法,Primer walking法などで同定することを試みたい。次に,同定できた遺伝子と発現用ベクターなどを用いて各酵素を大量発現させ,それらを精製した後に,得られた各酵素の特性や有用性を調べる研究を展開したい。さらに,Myt-1株の全ゲノム配列の解析や分布域を調べ,Saccharophagus属の微生物生態学的知見の蓄積に貢献したい。
遺伝子ネットワークに基づいた細胞分化マップの構築

昨年度は、44種類の細胞・組織種のトランスクリプトームデータから共発現遺伝子ネットワークを推定し、疾患関連遺伝子の情報と統合を試みた。その結果、脳のトランスクリプトームデータから推定した共発現遺伝子ネットワークの複数の領域に、神経変性疾患の疾患関連遺伝子が局在することを見出すなど、疾患に関連する遺伝子ネットワーク領域の存在を示唆する結果が得られた。そこで本年度は、前年度に構築した多様な細胞・組織種の共発現遺伝子ネットワーク情報を用いて、パーソナルゲノムデータから多因子遺伝疾患の層別化を行う新規解析手法の開発に注力した。ポリジェニックリスクスコアとは、ある一人のゲノム上に存在するリスク多形の数から求められるスコアであり、多因子遺伝疾患のリスク予測に広く用いられている。本研究では、このポリジェニックリスクスコアを共発現遺伝子ネットワークの領域ごとに計算することで、「遺伝子ネットワークの領域Aにリスク多形を多く有する患者は、病態Xが現れやすい傾向にある」といった疾患の層別化が可能になるのではないかと考えた。そこで多因子遺伝疾患であるアルツハイマー病をモデルとして、アルツハイマー病患者のゲノムデータを用いて、脳のトランスクリプトームデータから構築した共発現遺伝子ネットワークの領域ごとに本スコアを算出した。このスコアを用いた予測を試みたところ、アルツハイマー病患者の表現系が予測できる可能性が見出された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、これまでに蓄積されている多様な細胞種のトランスクリプトームデータを統合的に解析することで、細胞種間の近縁性の評価や細胞分化経路の推定が可能であるかを検証している。初年度は、44種類の細胞・組織に由来する公共のトランスクリプトームデータを収集し、共発現情報をもとに各細胞種・組織の遺伝子ネットワークを推定した。また、シングルセルレベルで得られたトランスクリプトームデータの収集も行い、同様の解析を試みた。構築した各細胞・組織の遺伝子ネットワークを比較すると、細胞の系列ごとに遺伝子ネットワークの構造に特徴があることが見出された。この結果より、細胞種間の近縁性・細胞分化の履歴といった情報が、本解析で推定した遺伝子ネットワークから抽出できる可能性が示唆された。同時に、ゲノムワイド関連解析によってこれまでに蓄積されてきた疾患関連遺伝子の情報を収集し、上記の遺伝子ネットワークとの統合を試みた。既知のアルツハイマー病のリスク遺伝子を、脳のトランスクリプトームデータから推定した遺伝子ネットワークへと投影したところ、ネットワーク上のいくつかの領域に局在することが見出された。この結果を受けて、アルツハイマー病患者のゲノムデータと表現系データを照らし合わせると、ネットワーク上のある領域にリスク多型が蓄積したときに、特定の表現系(病態)が現れる傾向があることが見出された。以上のように、本研究を通して得られた細胞・組織の遺伝子ネットワークを利用することで、既知の疾患関連遺伝子から、特定の表現系と関連した遺伝子のグループを抽出できる可能性が示された。トランスクリプトームデータの収集と共発現遺伝子ネットワーク解析を実施し、細胞のタイプごとに遺伝子ネットワークの構造に固有の特徴があることを示唆する結果が得られた。また、既知の疾患関連遺伝子の情報と組み合わせることで、多因子遺伝性疾患の層別化に向けた遺伝子ネットワーク情報の有用性を見出すことができた。細胞分化経路・細胞種間の近縁性をネットワーク構造から推定する、という目標の実現にはさらにデータを収集する必要があるが、概ね当初の計画通りに進んでいると考え、上記の評価にした。細胞・組織のトランスクリプトームデータの収集を継続し、遺伝子ネットワーク情報の拡張を目指す。それに並行して、遺伝子ネットワークと疾患関連遺伝子情報の統合による新しい解析のアプローチを提案していきたい。
近世近代移行期における都市空間および住宅の展開過程に関する研究

日本学術振興会特別研究員(DC2)として最終年度となる本年は、後掲の「研究発表」にあるように、4本の論文(うち、前から3本が査読付き論文となる)をまとめるなど、2年間の成果を公表(活字化)することに力を入れた。少々具体的に述べると、冒頭の2本(「新開町の誕生-近世近代移行期における江戸,東京の都市空間(その3)-」・「明治初年,民間拠出による都市改造の特質-近世近代移行期における江戸,東京の都市空間(その4)-」)では、おもに東京都公文書館所蔵の『東京府文書』の原文書(「府治類纂」・「順立帳」ほか)を用いながら、これまでほとんど解明されてこなかった明治初年の東京における都市改造・都市計画について、公権力側からのものとしてばかり捉えるのではなく、じつは非常に多かった民間による活動を拾い上げ、かつ、それらと公権力との関係を見極めることによって、当該期東京の、都市空間の計画性に関する指摘をおこなった。また、つづく「郭内」・「郭外」の設定経緯とその意義-近世近代移行期における江戸,東京の都市空間(その5)-」では、上掲の2本の成果を踏まえ〔具体的には民間による開発分布(「明治初年,民間拠出による都市改造の特質」)・強制移住させられていた場末町人地の分布(「新開町の誕生」)など〕、それらと、一方で着実に進んでいた、江戸がふたたび政権の所在として東京となる明治初年の政治過程との関わりを、空間的にはほぼ全て東京の7割を占めた武家地(跡地)で起きた問題として同じ土俵の上で総合的に捉えなおすことにより、近代初頭の東京、ひいては日本における都市空間と政治との密接な関連性を詳細に明らかにした。「平成14年度日本学術振興会特別研究員採用申請書」の「年次計画」においても述べたとおり、今年度(1年目)は、「近代初頭における東京中心部の住宅地・都市型住宅の成立と展開」について、日本国内の複数の史料館所蔵の史料(資料)収集に力を入れながらも、前掲の「7.研究発表」にある、3本の報告を成果として出した。具体的に述べると、前掲の「維新期における新開町の誕生-「場末町々」「替地」としての新開町計画-」では、おもに東京都公文書館所蔵の『東京府文書』のうち、他の研究分野(たとえば文献史学)も含め検討されてこなかった史料(「順立帳」・「府治類纂」など)を扱いながら、これまでほとんど解明されていない近代初頭の日本の都市の計画性(東京を素材に、いわゆる都市計画の開始時期やその特徴など)に関する指摘をおこなった。また、「明治初頭における江戸の大名屋敷-「新開町」・江戸の豪商による解体-」・「明治初頭における東京の居住-近世近代移行期における江戸,東京の都市空間(その2)-」では、おなじく未検討の明治初頭(維新期明治10年代)の一般の人々(民衆)の居住実態について、三井文庫(東京)に所蔵される史料や日本各地の藩政史料(兵庫県篠山市立青山歴史村など)の調査・使用をもとに、その解明を試みた。少々詳しくのべれば、近世近代移行期の日本の都市・建築については、点状の開発としての「西洋の導入」といった視点のみからの近代化過程や土地所有形態(いわゆる土地論)からの把握が、とくに建築学においてはもっぱら先行する状況にあるが、上記の拙稿ではいわば都市の「地」の部分(一般の人々の生活場)における変容・現象面を捕捉することによって、日本固有の近代性を発見、その指摘を行うものとなっている。
姿勢制御系をパラメータとした平衡障害診断法の確立

本年度はまず、上下方向の視運動刺激を負荷した際の重心の動揺を検討した。その結果、特に注視点をおいて背景視野で視運動刺激負荷を与えた際に、上向き視運動刺激では後方、下向き視運動刺激では前方への重心動揺が記録される傾向にあった。これは、上向き刺激が体幹の前方への傾斜、下向き刺激が後方への傾斜と認識され、それに対する代償運動としての重心動揺が記録されるためと考えられた。次に、右上・右下方向や左上・左下方向への視運動刺激を負荷し、その際に頭部を傾斜させて視運動刺激が視野を真横に流れるように固定させた。これによって、視運動刺激は頭部に対して水平方向で、かつ上下方向の成分を脳内モデル上に与えることができると考えた。この条件下で前後方向の重心動揺が上下の視運動刺激負荷時と同様に得られるとすれば、これは神経積分器におけるcross couplingと同様の現象とも解釈可能であり、cross coupling現象に対する脳内モデルの関与を示唆するものと考えた。しかし、実際の対角線方向の視運動刺激下では重心動揺の前後方向成分にはばらつきが大きく、今回の実験系においてはcross coupling類似の現象は観察されなかった。椅子からの立ち上がり試験では、頭部と体幹の重力方向に対する角度変化を計測し、健常者では体幹の前屈とともに頭部が後屈し、頭位を鉛直に保つ傾向が見られるのに対し、前庭障害例では頭部が体幹に固定される傾向があった。同時に、頭部と体幹の角度変化の運動開始位相を計測すると、健常者では頭部と体幹の角度変化の位相が一致するのに対し、両側前庭障害例では頭部の角度変化が体幹の角度変化に対して遅れることが判明した。これは、健常者の頭部、ひいては末梢前庭器官の角度がfeed forward mechanismにより鉛直に保たれるのに対し、両側前庭障害例では頭部の体幹への固定にfeedback mechanismが関与しているためと考えられた。これに対し、体幹前屈・頭部後屈のピーク時の位相を計測すると、健常者と両側前庭障害例との間に有意差は見られず、立ち上がるという一連の運動自体は高度に自動化されたものであることが示唆された。さらに、日常生活下で転倒等の原因となりうる視覚刺激による外乱の付加が立ち上がり動作に与える影響を調べるため、スクリーンに視運動刺激を投影し、その条件下での計測を開始した。急速な視線方向変化と体性感覚刺激に伴う重心偏倚の方向の相関については、両者が少なくとも一時的には一致することが追試し得た。これは視線方向の意識的な変化が脳内座標の向きを変化させるためと解釈される。さらに複雑な視線の変化に対する重心の偏倚を経時的に検討するため、投影型の指標提示装置と赤外線ビデオ眼振計を用い、さらに重心動揺計を改造して眼振計と同期させるシステムを開発した。体性感覚刺激提示については、自作した振動刺激装置を継続使用することとした。これにより、健常者において、指標追視や、ランダムドットを用いた半意識下の眼球運動が重心偏倚方向に与える影響の検討を開始した。後頸部振動刺激による重心の偏倚の方向は、視運動刺激によって視線方向からずらすことができることが判明し、神経積分器の機構の関与が推定された。重心偏倚のずれは水平方向への視運動刺激下では刺激と逆方向であった。これは回旋性の視運動刺激負荷時とは逆であり、水平性視運動刺激が擬似水平移動と解釈されるためと考えた。Vectionの存在も想定したが、実験中vectionの誘発はなく、また視運動眼振のゲインの変化と重心偏倚方向の変化との間には関連性は認められなかった。重力加速度の認知方向との関連性も検討したが、眼球のtorsionの方向と重心偏倚方向の変化との間にも統計学的に有意な相関は認めなかった。赤外線ビデオ眼振計(VOG)を用いたHead Thrust Test (HTT)の可能性については、実際の症例の計測データから前庭動眼反射のゲインを算出した。yaw planeでのHTTは外側半規管機能を反映すると考えられたが、カロリックテストとの間に開離を認めた。機能低下の代償機転に両者の間で差があるのではないかと考えられた。VOGの能力の限界を調べる予備実験として、急速眼球運動の分解能を検討した。比較対象として電気眼振計(ENG)の電位データをA/Dコンバータを介してサンプリング頻度最大1,000Hz(サンプリング時間1ms)から段階的に20段階に変化させたものを用いた。その結果、急速眼球運動速度の計測値はサンプリング時間に依存し、VOGでのデータはENGのサンプリング時間16ms時と一致すること、速度は遅く計測されるがVOGは再現性に優れていることなどが判明した。

これによって、視運動刺激は頭部に対して水平方向で、かつ上下方向の成分を脳内モデル上に与えることができると考えた。この条件下で前後方向の重心動揺が上下の視運動刺激負荷時と同様に得られるとすれば、これは神経積分器におけるcross couplingと同様の現象とも解釈可能であり、cross coupling現象に対する脳内モデルの関与を示唆するものと考えた。しかし、実際の対角線方向の視運動刺激下では重心動揺の前後方向成分にはばらつきが大きく、今回の実験系においてはcross coupling類似の現象は観察されなかった。
ネーションを超えて生きてること・感じること:現代日本におけるコスモポリタニズム

現代日本の固有の社会文化的文脈で実践・経験される「コスモポリタニズム」に関しての考察のために日本社会におけるコスモポリタン的市民意識の形成の民族誌調査と分析を行った。対象として人々の国家への帰属の感覚と国家等の帰属のカテゴリーを超える欲望が接触する二つの主要な社会的「フィールド」(政治的・法的フィールドと美的・文化的フィールド)を提案し、日本社会において、個々人が「外国」との文化的・政治的・社会的な出会いの体験の中で「楽しみ」と「闘争」という二つの相反するかに見えるイディオムを通して日常生活や地域に根ざした国際的な市民感覚を体得する経過に関しての考察を、本研究の狙いとした。7月、パリ大学での国際会議で研究の成果を発表した際に文化人類学者、哲学、そしてアジア研究者からのフィードバックを受けた。現在この研究の結果を出版するための準備中であり単著の提案書を作成中である。2012年4月にこの研究の一部に基づいた論文がフィンランドの文化人類学会の公式学術誌、Suomen Antropologiに掲載された。この研究を通して日本社会の国際的な市民権意識の文化的・美的または政治的な構築過程を検討し道徳や倫理観のグローバルな流通が日本人の帰属意識・感覚に与える影響も考察することができた。本研究は「コスモポリス(世界都市)」概念と人々とのダイナミックな関わりにも特別に焦点を当て、また本研究は日本社会の市民意識の変遷の過程の記述と分析にも貢献することが期待される。近年、「時代のキーワード」としての「コスモポリタニズム」は政治思想学者たちに活発に議論されてきた。「ポスト国家」主体のメンタリティとして、コスモポリタニズムとは一般に(1)グローバル民主主義の理想への忠誠と(2)国家や特定の人種宗教などを基盤とした集合体への帰属を超越する規範の尊重、として特徴づけられる。この概念は政治思想学者たちに活発に議論されてきたものの、人々が実際どのように自身の国家への帰属と、グローバルな市民社会のメンバーであることを経験しているかについては殆ど知られていない。特定の文脈における「経験」「実践」としてのコスモポリタニズムを検証するべくエスノグラフィー(民族誌)研究を行う。具体的には日本における二つの社会的フィールド、すなわち(1)政治的・法的なものと(2)文化的・美的なそれに焦点を絞り、それらの空間でどのように「国家」への帰属意識と、その枠を超えることへの欲望がときに矛盾を呈しつつ相互作用するかを調査。平成22年度には関連書籍や資料の収集、研究環境に必要な備品購入、フィールドワークのため適切な機関や団体を訪問、資料収集の分析を経て、スコットランドのSt.Andrews大学コスモポリタニズム研究所のワークショップ(Cosmopolitanism and imagination)に参加し研究報告。1990年代後半以降「コスモポリタニズム」または「世界市民主義」は「ポスト国家」主体のメンタリティとして様々な学術領域において「時代のキーワード」とされてきた。政治思想においては(1)グローバル民主主義の理想への忠誠と(2)国家や特定の人種宗教などを基盤とした集合体への帰属を超越する規範の尊重、として定義されてきており、文学や社会学ではポスト・コロニアル、ポスト・ナショナルな主体のありかたとしてこの概念は活発に議論されてきたものの、Kwame Anthony Appiah氏が提案する「実在するコスモポリタニズム」の研究、即ち、実際に人々がどのようにして自身の国家への帰属と、グローバルな市民社会の一員であることを「経験」しているかについての民族誌的研究は殆どなされてこなかった。そこで本研究課題は、特定の文脈における「経験」「実践」としてのコスモポリタニズムを検証することを目的とし、エスノグラフィックな(民族誌的)研究を行う。具体的には日本における二つの社会学的「フィールド」、すなわち(1)政治的・法的なものと(2)文化的・美的なそれに焦点を絞り、それらの空間でどのように「国家」への帰属意識と、「国家」の枠を超えることへの欲望がときに矛盾を呈しつつ相互作用するかを調査する。平成23年度には科研費を活用して関連書籍や資料の収集、研究環境に必要な備品購入、フィールドワークのため適切な機関や団体を訪問、資料収集の分析を経て、アメリカ人類学会(年次大会)に参加し研究経過の報告をし、その分野の第一人者である研究者と執筆、出版に関して打ち合わせを行うことができた。

本研究は「コスモポリス(世界都市)」概念と人々とのダイナミックな関わりにも特別に焦点を当て、また本研究は日本社会の市民意識の変遷の過程の記述と分析にも貢献することが期待される。インタビュー、参与観察などを含めた調査と研究を順調に進めていたところに3月11日の地震のため当初協力予定だった情報提供者の状況が変わるなどの変更があったものの全体的には順調に研究が進行。10月の「神話と儀礼」に関する学会で講演。昨年度中に学術誌の査読を通過した論文を23年度中に推敲し11月に提出済み。11月学会で発表したペーパーは論文として推敲後にイギリスで出版される同テーマについての編著書に掲載予定。現代日本社会が研究対象である課題の性質上、3月11日以降の日本社会の変化を考察しその内容を研究に反映させることが必然と思われたため新たに文献や資料を収集することとなる。その結果研究内容はより充実したものになりつつあるが、新しい知見を鑑みた出版実績を効率的にあげるべく学術誌や編著書の編集者に積極的に連絡をとることを今後の対応策としていく予定。
1テラビット/平方インチ超ハードディスクへのサーボ信号記録用新磁気転写技術の開発

本研究は,1テラビット/平方インチを超える記録密度の次世代ハードディスクへのサーボ信号記録を,磁気転写法によって高精度,高速,かつ低コストで実現することを目的として推進し,その実現可能性を示した.垂直磁気転写用パターンドマスター媒体に,高垂直磁気異方性及び高飽和磁化を有するCoPt磁性膜を使用することにより,転写特性を大幅に向上させることができた.さらに,CoPt/Ta/FeCoB/基板なる積層構造マスター媒体により,なお一層の転写特性改善が達成できることを明らかにした.本研究は,1テラビット/平方インチを超える記録密度の次世代ハードディスクへのサーボ信号記録を,磁気転写法によって高精度,高速,かつ低コストで実現することを目的として推進し,その実現可能性を示した.垂直磁気転写用パターンドマスター媒体に,高垂直磁気異方性及び高飽和磁化を有するCoPt磁性膜を使用することにより,転写特性を大幅に向上させることができた.さらに,CoPt/Ta/FeCoB/基板なる積層構造マスター媒体により,なお一層の転写特性改善が達成できることを明らかにした.本研究は,垂直磁気転写用パターンドマスター媒体に,高垂直磁気異方性及び高飽和磁化を有するCoPt磁性膜を使用することにより,転写特性を飛躍的に向上させ,1テラビット/平方インチを超える記録密度の次世代ハードディスクへのサーボ信号記録を,高精度,高速,かつ低コストで実現することを目的としている.本年度の研究実績は以下の通りである.1.高い垂直磁気異方性を有するCoPt膜をスパッタ法で作製するための成膜条件について検討した.CoPt膜の高い垂直磁気異方性を引き出すために,Pt含有量,Ru下地,Pt下地,及び成膜する際のガス圧に関する検討を行い,所望の磁気特性を得るための条件を明確にした.さらなる転写特性の改善が期待できるCoPt/FeCo積層膜についても検討を開始した.また,本年度の補助金で購入した走査型電子顕微鏡を立ち上げ,作製したマスター媒体の観察を行った.2.作製したマスター媒体とスレーブ媒体としての市販垂直ハードディスクを用いて転写実験を実施した.MFM(磁気力顕微鏡)により転写特性を評価し,本研究で提案しているマスター媒体が優れた転写特性を有することを確認した.また,マスター媒体の初期磁化が転写特性に影響を及ぼすことが予想されたため,この観点からの転写実験を実施し,初期磁化を適切に行うことにより,転写特性の向上が見込めることを確認した.3.マイクロマグネティックシミュレーションによって,マスター磁性膜の磁化状態及び転写特性の計算を行った.CoPt膜の磁気異方性,c軸配向分散,交換結合,膜厚,ビットサイズ,及びビットパターン形状を変化させたシミュレーションを実施し,これらのパラメータとCoPt膜の磁気特性及び磁区構造との関連を明らかにした.さらに,CoPt膜の迷路磁区が転写に及ぼす影響について明らかにした.CoPt/FeCo積層膜に関するシミュレーションも開始した.本研究は,垂直磁気転写用パターンドマスター媒体に,高垂直磁気異方性及び高飽和磁化を有するCoPt磁性膜を使用することにより,転写特性を飛躍的に向上させ,1テラビット/平方インチを超える記録密度の次世代ハードディスク(HD)へのサーボ信号記録を,高精度,高速,かつ低コストで実現することを目的としている.本年度の研究実績は以下の通りである.1.Si基板上にCoPt垂直磁気異方性膜を形成したCoPt垂直マスター媒体を用いて,HDへの転写実験を行った.転写されたHDからの漏れ磁場を磁気力顕微鏡(MFM)により測定し,転写特性を調べた結果,CoPt垂直マスター媒体はFeCoマスター媒体に対して,数dB高い出力を有し最適転写磁場を約1kOe低下できることがわかった.また,サーボパターンとして使用されている種々のパターンに対して転写実験とマイクロマグネティックシミュレーションを行い,それぞれのパターンに対する転写特性を明らかにした.さらに,CoPt膜の磁気特性は,パターン形状によって変化するので,パターン形状と磁気特性との関連についての検討を実施した.2.CoPt垂直マスター媒体の性能をさらに向上させるため,CoPt/極薄中間層/FeCo/基板なる積層構造を有する媒体を作製し転写実験を行った,この構造のマスター媒体の転写特性に関するマイクロマグネティックシミュレーションも実施した.マスター媒体をこのような構造にすれば,飽和磁場Hsを増大させずに実質的膜厚を増加させる効果が期待できるため,更なる転写特性の改善が見込める.シミュレーション結果は転写特性が改善できることを示したが,実験はまだ途中段階であり,平成23年度まで実験を継続する.3.1テラビット/平方インチ(Tb/in^2)を超えるHDに対する磁気転写技術の適用可能性を,マイクロマグネティックシミュレーションを用いて検討した.ECC(Exchange Coupled Composite)構造のHDを想定して,トラックピッチ2550nm,ビット長25nm以下の信号の転写シミュレーションを行った結果,5Tb/in^2程度のHDまで対応可能であることを示すことができた.本研究は,垂直磁気転写用パターンドマスター媒体に,高垂直磁気異方性及び高飽和磁化を有するCoPt磁性膜を使用することにより,転写特性を飛躍的に向上させ,1テラビット/平方インチ(Tb/in^2)を超える記録密度の次世代ハードディスク(HD)へのサーボ信号記録を,高精度,高速,かつ低コストで実現することを目的としている.本年度の研究実績は以下の通りである.1. CoPt/Ta/FeCoB/基板なる積層構造を有するマスター媒体をスパッタリング法により作製した.基板はパターニングされたNi基板を用いた.

CoPt膜は垂直磁気異方性を有すること,Ta膜とFeCoB膜はアモルファスであることが必要なため,これらを満足する作製条件を明確にした.この積層構造マスター媒体を用いてHDへの転写実験を行い,従来のマスター媒体と比較しつつ,転写特性を磁気力顕微鏡(MFM)を使用して測定した結果,積層構造マスター媒体の優位性が確認できた.また,マイクロマグネティックシミュレーションによる解析により,積層構造マスター媒体の転写メカニズムを解明した.2.マスター媒体の磁性層であるCoPt膜の磁区構造を明らかにした.従来,CoPt垂直異方性膜の磁区構造及び磁気特性に関しては,HD用記録層としての観点からの研究は多くなされていたが,マスター媒体用磁性膜としての観点からの検討は全く行われていなかった.本研究により,CoPt垂直マスター媒体及びCoPt/Ta/FeCoB積層構造マスター媒体の転写特性に直接関係している,CoPt膜の磁区構造及びヒステリシス曲線について有益な理解が得られた.3.マイクロマグネティックシミュレーションを用いて,1Tb/in^2を超えるHDに対する磁気転写特性,及びマスター媒体とハードディスク間のスペーシングが転写特性に及ぼす影響を推測した.その結果,記録密度が1Tb/in^2以上であるHDへの転写技術の適用可能性を示すことができ,また,極小領域におけるスペーシングの影響が明確になった.
磁気受容蛋白質複合体の会合制御による構造機能相関の解明

カワラバトなどの網膜細胞に存在する青色光受容蛋白質クリプトクロム(Cry)と磁気受容蛋白質(MagR)によって構成される複合体は、地磁気程度の弱磁場にも応答、配向するという極めて稀な性質を有する。この性質のため、Cry/MagR複合体は動物の磁気感受性の原因物質の可能性があるとして注目されている。本研究では、蛋白質工学的技術を駆使することでCry/MagR複合体の会合を制御することにより構造解析や磁気的性質の定量的評価を可能化し、構造・機能相関を解明することを目的とする。得られる知見は、磁気が関与する動物行動を理解する分子基盤構築に資するとともに、磁気を使って分子配向や細胞挙動などを操作する新規技術開発やバイオ材料創製など、多くの技術革新に繋がると期待できる。2018年度は、カワラバト由来MagRをコードしたベクターを作製し、大腸菌の遺伝子組換えを利用した同蛋白質の発現系と調製方法を構築した。また、構造解析や磁気的性質の定量的評価を困難化する要因と考えられるMagRの会合体形成の不均一性を改善し、単量体二量体化した変異型MagRを分子設計・調製することに成功した。更に、円偏光二色性分析法を用いてMagRの溶液構造の特徴(二次構造含量や構造の熱安定性)を明らかにした。本研究により、カワラバト由来MagRの熱変性温度は鳥類の一般的な体温(4042°C)よりも高温域にあることや、同蛋白質の立体構造は90°Cで変性させても10°Cに冷却すると速やかに巻き戻る高い熱可逆性を有することなど、同蛋白質の構造・物性に関する基礎的且つ新規的知見を得た。2019年度はX線結晶解析法・X線小角散乱法等を用いてMagRの分子構造をより詳細に明らかにするとともに、Cryの発現系と調製方法の構築を試み、Cry/MagR複合体試料を取得してその構造・物性の解明を目指す。本研究での成果創出のためには、1MagRの不均一な会合性を制御する技術の確立と、2安定な試料調製系の確立が不可欠である。2018年度は、カワラバト由来MagR関して1・2ともに成功した。更に、円偏光二色性分析法を用いてMagRの二次構造の特徴や構造の熱安定性を明らかにするなど、本研究を進めるうえで基盤となる重要な知見を得ることができた。MagRについてより詳細な構造情報を取得するために、X線結晶解析法やX線小角散乱法などによる検討が必要である。X線結晶解析を行うには、蛋白質結晶の作製が課題となる。そこで、現在、MagRの結晶化条件探索を実施している。また、カワラバト由来CryについてMagRと同様に大腸菌の遺伝子組換え発現系の構築を試みたが、不溶性の封入体としてCryが発現することが明らかになり、試料調製に成功していない。2019年度は封入体からのリフォールディングによるCryの調製を試みるとともに、カワラバト以外で磁気感受性を有する生物種(オオカバマダラ・ショウジョウバエなど)のCry/MagRの発現系・調製方法の構築なども試みて試料性状の改善の可能性を探る予定である。更に、蛋白質結晶が得られない場合はX線小角散乱法などにより構造情報を取得し、生体環境に近い溶液中でのCry/MagR複合体の構造・物性の解明を目指した研究の展開を図る。

2018年度は、カワラバト由来MagR関して1・2ともに成功した。更に、円偏光二色性分析法を用いてMagRの二次構造の特徴や構造の熱安定性を明らかにするなど、本研究を進めるうえで基盤となる重要な知見を得ることができた。MagRについてより詳細な構造情報を取得するために、X線結晶解析法やX線小角散乱法などによる検討が必要である。X線結晶解析を行うには、蛋白質結晶の作製が課題となる。そこで、現在、MagRの結晶化条件探索を実施している。また、カワラバト由来CryについてMagRと同様に大腸菌の遺伝子組換え発現系の構築を試みたが、不溶性の封入体としてCryが発現することが明らかになり、試料調製に成功していない。2019年度は封入体からのリフォールディングによるCryの調製を試みるとともに、カワラバト以外で磁気感受性を有する生物種(オオカバマダラ・ショウジョウバエなど)のCry/MagRの発現系・調製方法の構築なども試みて試料性状の改善の可能性を探る予定である。更に、蛋白質結晶が得られない場合はX線小角散乱法などにより構造情報を取得し、生体環境に近い溶液中でのCry/MagR複合体の構造・物性の解明を目指した研究の展開を図る。一部の実験機器(ガウスメーター等)は研究協力者の所有物を使用できることになったため、購入を中止した。また、X線結晶解析やX線小角散乱分析は2019年度以降に集中的に実施することになったため、必要となるPC及びソフトウエアの購入を2019年度に延期した。また、同理由により外部施設利用実験(放射光利用実験等)のための旅費の一部を2019年度に繰り越すことになった。一方、2019年度は、蛋白質試料を作製するための試薬類(合成DNA、酵素等)・消耗品類の追加購入やX線小角散乱実験用の試料セルの購入が必要となる。繰越金は、これら試薬類・消耗品類・試料セル・PC・ソフトウエア等の購入、及び、旅費に充てる。
ADAM10機能阻害ペプチドによる脳腫瘍幹細胞撃退の試み

本研究課題では、悪性グリオーマの治療に応用することを目指して、膜結合型プロテアーゼであるADAM10の機能を阻害するペプチドを開発することを試みた。ADAM10は3つのドメインでテトラスパニンTspan14と結合しており、この結合様式のために細胞膜上で折れ曲がって存在している可能性が示唆された。そして、これらのドメインをグリオーマ細胞株(U251MG細胞)の細胞培養液に加えると、ADAM10の活性を部分的に抑制できることを見出した。本研究課題では、膜結合型プロテアーゼであるADAM10の機能を阻害するペプチドを開発し、悪性グリオーマの治療に応用することを目指している。ADAM10が細胞膜に局在してその機能を発揮するためには、テトラスパニンC8 (TspanC8)サブファミリー蛋白質と結合することが必要であることから、ADAM10とTspanC8との結合を阻害するペプチドを同定し、そのペプチドがADAM10の機能を阻害しうるかを検証する。本年度は、signal sequence、prodomain、metalloprotease domain、disintegrin domain、cysteine-rich domain、transmembrane domain、intracellular domainから構成されるADAM10のtruncation mutantsとTspanC8に属するTspan14との結合を強制発現系を用いて検討した。その結果、ADAM10のmetalloprotease domain、disintegrin domain、cysteine-rich domain、transmembrane domainは各々Tspan14と結合できる可能性があることが判明した。このことは、ADAM10はTspan14と複数箇所で結合して細胞膜上で折れ曲がるように存在し、これによってADAM10の活性部位であるmetalloprotease domainが細胞膜直上に位置して基質の切断を行っていることを示唆した。また、ADAM10とTspan14が複数箇所で結合することから、結合を阻害するペプチドとしては、metalloprotease domainの局在を膜近傍から遠ざける効果があるところに設定するのが一番効果的であることが推測された。本研究課題では、将来的に悪性グリオーマの治療に応用することを目指して、膜結合型プロテアーゼであるADAM10の機能を阻害するペプチドを開発することを試みる。本年度は、まず昨年度に引き続いて、ADAM10のどのdomainがTspanC8に属するTspan14に結合できるかを強制発現系を用いて検討した。その結果、ADAM10の主にmetalloprotease domain、disintegrin domain、およびcysteine-rich domainがTspan14と結合できることが確認できた。この結果は、ADAM10が基質の切断を行うために、その活性部位であるmetalloprotease domainが細胞膜直上に位置できるように、ADAM10はTspan14と複数箇所で結合して折れ曲がるように存在していることを示唆した。さらに、グリオーマ細胞株U251MG細胞を用いた系で、細胞培養液にADAM10のmetalloprotease domain、disintegrin domain、およびcysteine-rich domainとGSTとの融合蛋白質を各々加えると、ADAM10の活性を部分的に抑制できる可能性を見出した。ADAM10とTspanC8のひとつであるTspan14との結合を阻害して、ADAM10の機能を阻害するペプチドの同定につながるデータが得られたため。分子医学当該年度に得られたデータをもとに、ADAM10とTspan14との結合ドメインをさらに絞り込み、ADAM10とTspan14の結合を阻害するペプチドを作製し、それがADAM10の機能を阻害できるかを検証していく。さらに、TspanC8サブファミリーに属するTspan5についても同様な検討を行い、ADAM10がTspanC8サブファミリーと同じドメインで結合するのか、あるいはそれぞれ異なるドメインで結合するのかを探り、より特異的な阻害ペプチドの開発につなげていく予定である。本年度に予定していたペプチド合成を次年度に行うことにしたため。ADAM10とTspanC8サブファミリーの結合ドメインの絞り込みが済み次第、ペプチド合成を行い、実験を進めていく予定である。
高専生を対象としたアンケートを用いたメタ認知の調査に関する研究

1.アンケート作成のための予備調査予備調査によって、授業中の教師の言葉を収集し、分類した。調査の結果、(1)認知の関するもの(2)メタ認知に関するもの(3)感想(4)その他に分類され、学生のメタ認知を育成するためには、教師も学生もメタ認知について意識する必要があるように思われた。2.アンケートの作成と調査の実施アンケートは質問紙法で、マークシート方式を採用した。カードリーダーを用いることでデータの読み込みの省力化が実現できた。本研究では、アンケートの質問項目を(1)学生の数学に対する考えや信念(2)問題解決過程で注意していること(3)印象に残った教師の言葉に分けて行なった。3.統計分析質問項目の(1)(2)については因子分析を行なった。その結果(1)については、「自己の能力に対する心理的評価」「数学の有用性」「問題解法や思考過程」「理解の可能性」の因子が、また(2)については、「モニタリング」「別解と吟味」「方略と計画」「問題の理解」「過去の経験」の因子がそれぞれ抽出された。さらに1年生に対する成績による比較では、上位群の学生は下位群に比べて「途中の確かめや解の吟味をしている」「方略の変更ができる」「いろいろな解き方を考えている」ことが明らかになった。質問項目(3)の分析からは、「方略についての具体的な指示は良い印象である」「理解を求められたり、解法についての質問は悪い印象を持つ」「教師は説明や指示が多い」ことがわかった。1年生に対する成績による比較では、上位群において「前にやった問題を使えるように工夫しましょう」「規則性や法則はありませんか」という良い方略を持っていることが明らかになった。平成11年度はアンケート作成のための予備調査を行なった。予備調査の目的は(ア)本研究の目的であるメタ認知に関するアンケート項目の候補の検討(イ)授業における教官と学生のメタ認知に関する意識の調査であり、(A)学生への予備調査(B)教官への予備調査(C)授業の録画および録音を行なった。(A)学生への予備調査では、本校3年の2クラスと本校専攻科1年の学生に対して(1)高専における数学の授業で、覚えているまたは印象に残っている先生の口癖のような言葉(2)あなたが数学の問題を解いている時または考えている時に、気をつけていることや注意していることの2つの質問項目について記述式で答えてもらった。またこの予備調査では石川高専の3年生の学生にもお願いし協力していただいた。この予備調査(A)では、(1)高専の教官が学生の中にどのような「内なる教師」として残っているか(2)学生が問題解決においてどのようなメタ認知的技能およびメタ認知的知識を持っているかの2点について調査することができた。(B)教官への予備調査では、教官自身が授業(講義)中に発する言葉で、より一般的な数学的な考え方や価値観、また情緒面に関すると思われるものを記述式で答えてもらった。これら(A)(B)2つの予備調査は思い出しながらの記述であるので、学生のメタ認知、また教官のメタ認知がすべて抽出されているとは言いがたい。そこで(C)授業の録画及び録音によって実際の授業から教官の言葉を拾いだし、さらに学生には「この授業で印象に残った言葉」を記述してもらうことにした。この予備調査(C)から学生の授業を受けて印象に残った言葉が、(a)メタ認知に関する言葉(b)直接的な数学的な内容・認知に関するもの(公式、定理、計算技能等)(c)授業に関する個人的な感想や反省(d)教官の雑談等の4つに分類されることがわかった。1.アンケートの作成平成11年度に行った予備調査をもとにして,アンケートを作成した。

アンケートは質問紙法で、マークシート方式を採用した。カードリーダーを用いることでデータの読み込みの省力化が実現できた。予備調査と先行研究からアンケートの質問項目を選定し、本研究ではアンケートの質問項目を(1)学生の数学に対する考えや信念(2)問題解決過程で注意していること(3)印象に残った教師の言葉に分けることにした。先行研究では、もうひとりの自分という考えから質問項目が教師の言葉による表現であった。本研究ではメタ認知的知識を(1)で、またメタ認知的技能を(2)によって捉えようとした。さらにメタ認知に影響を与えている教師の言葉を(3)によって調査するように質問項目を分類した。2.調査結果の分析質問項目の(1)(2)については因子分析を行なった。その結果(1)については、「自己の能力に対する心理的評価」「数学の有用性」「問題解法や思考過程」「理解の可能性」の因子が、また(2)については、「モニタリング」「別解と吟味」「方略と計画」「問題の理解」「過去の経験」の因子がそれぞれ抽出された。さらに1年生に対する成績による比較では、上位群の学生は下位群に比べて「途中の確かめや解の吟味をしている」「方略の変更ができる」「いろいろな解き方を考えている」ことが明らかになった。質問項目(3)の分析からは、「方略についての具体的な指示は良い印象である」「理解を求められたり、解法についての質問は悪い印象を持つ」「教師は説明や指示が多い」ことがわかった。1年生に対する成績による比較では、上位群において「前にやった問題を使えるように工夫しましょう」「規則性や法則はありませんか」という良い方略を持っていることが明らかになった。
臼歯喪失部位の違いが老化促進モデルマウスの咀嚼能力・学習記憶能力に与える影響

咀嚼が全身に与える影響を検討するために、実験動物の臼歯を部分的に喪失させることで、咀嚼能力・学習記憶能力にどのような変化をもたらすかを検討した。実験動物として平均寿命が12ヶ月と短い老化促進モデルマウスを用いることで、加齢に伴う変化についても併せて検討することとした。結果、咀嚼能力については低下する群がみられた。学習記憶能力については低下する個体もみられた。本実験では,実験動物において,上顎臼歯を部分的に喪失させることによる,咀嚼能力および学習記憶能力の変化について加齢変化とともに検討するために行った.実験に必要な老化促進モデルマウスP8(以下,SAMP8)の繁殖を行い必要な個体数を確保した後,2ヶ月齢時において,ペントバルビタールナトリウム投与による全身麻酔下で上顎臼歯を部分的に抜歯した.抜歯には耳小骨鉗子を用い,上顎左右第1,第2臼歯を喪失させる群,上顎左右第2臼歯のみを喪失させる群,および対照群として非処置群の3群に分けて行った.それぞれを5ヶ月齢または8ヶ月齢まで経過観察した後に,受動的回避実験による学習記憶能力の計測および,胃内容物の粒度分布の測定によって咀嚼能力の計測を行った.学習記憶能力の測定に行った受動的回避実験にはSAMP8で学習記憶能力を測定するために有用とされているステップスルー型実験装置を用いた.咀嚼能力の測定には堀場製作所社製,レーザ回折・散乱式・粒度分布測定装置LA920を用い,0.02マイクロメートルから2000マイクロメートルの範囲で粒子径ヒストグラムを測定した.なお,経過観察中は臼歯の喪失が全身に与える影響を観察するため,老化度,摂餌量,摂水量,体重等の計測を行った.咀嚼能力に関しては,5ヶ月齢,上顎左右第1第2臼歯を喪失した群において,非処置群および上顎左右第2大臼歯喪失群と比較し,有意に低下することが明らかになった.本実験では,実験動物において,老化促進モデルマウスP8(SAMP8)上顎臼歯を部分的に喪失させることによる,咀嚼能力および学習記憶能力の変化について,加齢変化とともに検討するために行った.前年度に引き続き,実験に必要なSAMP8の繁殖を行い必要な個体数を確保した後,2ケ月齢時において,ペントバルビタールナトリウム投与による全身麻酔下で上顎臼歯を部分的に抜歯した.抜歯には耳小骨鉗子を用い,上顎左右第1,第2臼歯を喪失させる群,上顎左右第2臼歯のみを喪失させる群,および対照群として非処置群の3群に分けて行った.それぞれを5ケ月齢または8ケ月齢まで経過観察した後に,受動的回避実験による学習記憶能力の計測(ステップスルー型実験装置による)および,胃内容物の粒度分布の測定(レーザ回折・散乱式・粒度分布測定装置による)によって咀嚼能力の計測を行った.なお,経過観察のは臼歯の喪失が全身に与える影響を観察するため,老化度,摂餌量,摂水量,体重等の計測を行った.前年度と本年度得られた結果をもとに,2ケ月齢で歯を喪失させたSAMP8において,咀嚼能力に関しては,5ケ月齢,上顎左右第1第2臼歯を喪失した群において,非処置群および上顎左右第2大臼歯喪失群と比較し,有意に低下するという結果が得られた.また,学習記憶能力に関しては有意な差は認められなかった.前年に引き続き,国際歯科学会(IADR)での発表を準備中である.本研究では,実験動物において,上顎臼歯を部分的に喪失させることによる,咀嚼能力および学習記憶能力の変化について加齢変化とともに検討するために行った.前年度と本年度得られた結果をもとに解析作業を行った.2ヶ月齢で歯を喪失させたSAMP8において,咀嚼能力に関しては,5ヶ月齢,上顎左右第1第2臼歯を喪失した群において,非処置群および上顎左右第2大臼歯喪失群と比較し,有意に低下するという結果が得られた.また,学習記憶能力に関しては有意な差は認められなかった.
新規開発された高機能デジタルカメラによる作物診断システムの開発

新規に開発されたデジタルカメラを用いて、NDVIから水稲の葉色の推定が可能であることを示した。さらに、ドローンに搭載したデジタルカメラを用いて、水田圃場の葉色の広域での評価が可能であることを示した。他作物への対応では、水稲と同様に、測定したNDVIから大豆の葉色(窒素濃度)の推定が可能であることを示した。以上から、ドローン搭載のデジタルカメラを用いて、水稲の広域での栄養状態を評価することができ、精密農業の実践が可能となった。1水稲を対象とした測定装置(カメラ)の改良:生育量および葉色の異なる水稲(ポット、圃場)を創出し、光条件の異なる環境下で撮影を行い、光条件に左右されないデジタルカメラのアルゴリズムを改良した(コニカミノルタ)。さらに、葉色や生育量により判断した追肥窒素を量的に変化させて、水稲の収量および玄米タンパク質含有率を評価項目として検証した結果、追肥窒素量の判断が妥当であった。このことから、デジタルカメラによる診断に基づいた可変施肥の有用性が示唆された。2他作物の葉色診断(窒素濃度)へのデジタルカメラの適応性:大豆、トウモロコシ、野菜(スイカ)、果樹(サクランボ、リンゴ)の葉身についてカメラを用いて撮影して得られた分光特性値(NDVI)を検討し、デジタルカメラによって、他作物の栄養状態を示す窒素濃度の推定が可能であること明らかにした。特に、大豆では転作1年目と4年目の圃場を撮影し、葉色を示す分光特性値が1年目>4年目であることが明らかとなり、次年度の圃場内の大豆の栄養診断に利用可能であることが示唆された。3診断項目の拡大の検討:水稲の収穫適期判断のために、デジタルカメラを用いて、稲体の色の推移から、収穫適期の判定を試み可能性が示唆された。さらに、熱画像用のカメラを用い、病気の水稲、根の活力の低下した水稲の葉温や穂温が上昇することを確認した。1水稲3品種別、施肥窒素量別の30m上空から圃場を撮影し、得られたNDVI値から葉色推定精度3cm×3cmで実使用可能であることが明らかになった。マルチカメラの課題として、撮影高度を高くした場合に圃場の4角にズレが生じるのでアルゴリズムの改良、圃場と圃場を統合した時の圃場ごとのズレが生じるのでGPSの精度を高めてを軽減することを明らかにし、平成28年度試験用のマルチカメラの改良を行うこととした。2ドローンに搭載したマルチカメラにより広域(30アール圃場25枚)での撮影を行い、圃場ごとに葉色の分布を明らかにすることが可能であった。平成26年度の無人ヘリでの撮影高度10mに比べてドローンの場合は30mで撮影したので、撮影の効率化が図られた。さらに、無人ヘリの場合はローターの回転により風は発生し撮影に支障があったが、ドローンの場合は風が発生しないので撮影に支障がなく行うことが可能であった。3他作物への応用で、大豆の葉色の測定をドローン搭載のマルチカメラで行い、圃場の面的な葉色の評価を行った結果、水稲と同様に上空からの撮影による葉色診断が可能であった。4熱画像カメラを用いて水田の上空から撮影行い、還元ストレス発生が高い水田と低い水田を比較した結果、還元ストレスの高い水田に生育している水稲の表面温度が、還元ストレスの低い水田の水稲よりも23度上昇することを明らかにし、近年、大きな課題となっている還元ストレス診断への熱画像の利活用の可能性が認められた。撮影高度30mに対応できるカメラの改良がなされたこと、大豆における診断評価の可能性が明らかになったこと、30アールの水田圃場25枚の広域撮影に成功したことなどから、研究はおおむね順調に進展している。1水稲の品種別(はえぬき、つや姫、コシヒカリ)、施肥窒素量別の30m上空から圃場を撮影し、得られたNDVI値から葉色推定、植被率により茎数の推定を行い、実際の圃場における葉色や茎数の推定にマルチカメラの使用が可能であることを明らかにした。さらに、撮影高度により生じる圃場の4角のズレの補正も行った。2ドローンに搭載のマルチカメラにより広域での撮影を行い、圃場ごとの葉色や茎数の分布を明らかにし、面的なバラツキの評価が可能となり、圃場間および圃場内の生育や葉色のバラツキに対応した可変施肥へ利用が可能となった。3他作物への応用では、大豆の葉色の測定をドローン搭載のマルチカメラで行い、圃場の面的な葉色の評価を行った結果、水稲と同様に上空からの撮影による葉色診断(窒素濃度)が可能であった。さらに、市販のデジタルカメラを用いた葉色推定法についても検討し、大豆の窒素濃度の推定が可能となる方法を明らかにした。4ドローン搭載の熱画像カメラを用いて、水稲の表面温度を測定することにより、還元ストレスの高い水田では低い水田に比べて水稲の表面温度が23度高くなることを明らかにし、水稲の表面温度を測定することにより、水稲のストレス状態の把握が面的に可能になった。さらに、様々なストレスに対する対応策を行う場所の特定につながり、効率的な対応策の実施が可能となった。

以上から、本研究によりドローン搭載のマルチカメラや熱カメラを用いて、水稲の栄養状態やストレス状態を面的に把握することができ、精密農業の実践が可能となった。新規に開発されたデジタルカメラを用いて、NDVIから水稲の葉色の推定が可能であることを示した。さらに、ドローンに搭載したデジタルカメラを用いて、水田圃場の葉色の広域での評価が可能であることを示した。他作物への対応では、水稲と同様に、測定したNDVIから大豆の葉色(窒素濃度)の推定が可能であることを示した。以上から、ドローン搭載のデジタルカメラを用いて、水稲の広域での栄養状態を評価することができ、精密農業の実践が可能となった。光条件に左右されないデジタルカメラの改良されたこと、他作物への適応性の確認されたこと、診断項目の拡大にも着手できたことなどから、研究はおおむね順調に進展している。今後の研究として、1水稲への広域診断適応性の検討(撮影高度を30mから100mへ変更)、2他作物では大豆に対する葉色診断と水分ストレス診断の実施、3診断項目の拡大としては、還元ストレス診断、稲体の熟色変化と水分含有率による刈取り適期の判断についての研究を重視して推進していく。作物学今後の研究として、1水稲に対する年次間変動の検討、2水稲における広域診断への適応性の検討、3他作物では、大豆を中心に圃場内の生育および葉色診断を行う。4診断項目の拡大として、熱画像による水稲の診断(根量、病気)、熱画像による大豆の水分ストレスの診断、稲の熟色の変化による収穫適期の判断についての研究を重視して推進していく。
酸素添加酵素チトクロームP450機能を有する分子の設計と機能解析

本研究は生体内で基質酸化反応を担うチトクロームP450とその電子伝達系からなる薬物代謝系を分子レベルで解析する事を目的としており、これらの酵素機能の化学的理解の為モデル系を構築し生体反応の再現を行った。1.生体内電子伝達系成分の酸化還元機能に関する化学的研究生体内電子伝達系のうちヘムタンパク質・NAD(P)H・フラビン酵素をとりあげ、それらの電子伝達を化学モデルにより再現した。フラビンとポルフィリンに関しては、それらを共有結合で連結した化合物を各種合成し、2電子伝達/1電子伝達のredox switchとしての役割、電子伝達過程に対するフラビンとポルフィリンの立体配置の重要性など、電子伝達機構解明の為の重要な知見を得た。又、電子伝達系の入り口に位置するNAD(P)Hについてもその環の歪みが還元能の重要な要素となっている事を明らかにした。2.酸素添加酵素チトクロームP450モデル錯体による基質酸化に関する有機化学的研究P450モデル化合物として、鉄-ポルフィリン錯体類を用い酸素分子の活性化と基質酸化反応を検討した結果、中心鉄イオンの酸化還元電位とポルフィリン構造との関係、還元剤と反応生成物との関係が明らかにされ、P450の多様な反応性に対応する結果が得られた。更にポルフィリン錯体をポリグルタミンに共有結合により固定し、P450活性を中心としたヘム酵素機能を検討した結果P450のアポタンパク部分の機能を反映する興味ある知見が得られた。3.酸素添加酵素における酸素分子活性化機構に関する生物有機化学的研究P450による酸素分子の活性化と基質への酸素添加機構に関し、effector分子の存在を仮定し、in vitroにおける基質酸化に対するeffector分子の添加効果の検討を行った。その結果、薬物代謝反応における酸素活性化の新たな機構が導かれた。