hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規な二波長レシオイメージング型生体機能検出蛍光プローブの開発と応用

亜鉛イオンに対し特異的な蛍光シフトを示すレシオ型蛍光プローブの設計・合成を行った。2-フェニルインドールを基本骨格として有し、これに金属イオン配位場を導入することにより蛍光プローブIndopyriZinを得た。IndopyriZinは生理的条件下において470nmに蛍光の極大値を示すが、亜鉛イオンの添加に伴い393nmへと約80mmもの大きな短波長シフトが確認された。亜鉛緩衝溶液を用いた滴定からIndopyriZinと亜鉛イオンの解離定数を17nMと決定することができ、亜鉛イオンに対し非常に高感度であることがわかった。亜鉛イオンに対するこのような蛍光の短波長シフトは、高濃度に存在するアルカリおよびアルカリ土類金属イオン存在下においても認められたことから、IndopyriZinは生理的条件下においてもその機能を発揮することがわかった。一方、他の金属イオン選択性についても検討したところ、銅二価およびニッケル二価では蛍光消光が認められ、カドミウムイオンでは亜鉛イオンと同様の蛍光挙動を示すことがわかった。IndopyriZinを用いて細胞イメージングを行った結果、IndopyriZinのアセトキシメチルエステルは細胞膜透過性があり、細胞が生きたままの状態で亜鉛イオンの観測を行うことができることがわかった。続いて、アニオンセンサーの開発を行った。蛍光団としてアミノクマリンを有するDPAMQを合成し、その機能評価を行った。様々な金属イオンとの錯形成を行ったところ、DPAMQのカドミウム錯体がアニオンセンサーとして機能することがわかった。様々なアニオン種との反応について検討したところ、リン酸およびその誘導体に対して高い選択性があり、リン酸基のカドミウムイオンへの配位によって励起スペクトルの長波長シフトが誘起されることがわかった。このようなアニオンの配位によるスペクトルの変化は、カドミウム中心のルイス酸性度の低下に起因することが明らかとなった。特定分子を選択的に認識し応答するセンシング分子は、化学物質を選択的に計測することができる優れたツールであり、目的物質を単離することなく定量することが可能である。特に、現在のポストゲノム時代において、細胞内外に作用する分子の働きを生きたままの状態で捉え生体内のダイナミクスを可視化し解析できる蛍光プローブの開発が重要な研究課題となっている。本研究では、無数に存在する生体関連物質の中でも亜鉛イオンとリン酸アニオンに着目し、それぞれに対し選択的な蛍光応答(蛍光波長のシフト)を示す分子を設計および合成することを目的とした。平成17年度は各種蛍光プローブの合成と機能評価を中心に研究を進め、次のような研究成果が得られた。まず、亜鉛蛍光プローブでは、2-フェニルインドール骨格を蛍光部位として用い、4位にスルホンアミド基を導入したZID1を合成した。詳細な分光学的測定やX線結晶構造解析の結果から、ZID1は亜鉛イオンの配位によってスルホンアミド基が脱プロトン化され、亜鉛イオンに対し強く結合していることがわかった。また、ZID1の蛍光応答は亜鉛イオンに選択的であり、高濃度のアルカリ金属やアルカリ土類金属イオンの共存下でも機能することがわかった。一方、リン酸アニオンセンサーの開発では、アミノクマリンを蛍光団として有するDPA-MQを合成した。DPA-MQはカドミウムイオンと錯形成することによってリン酸誘導体に対するプローブとして機能することがわかった。すなわち、DPA-MQのカドミウム錯体の蛍光励起波長は、ATP、ADP、PPiなどを添加することによって長波長側へと大きくシフトすることがわかった。これらの研究成果は第55回錯体化学討論会、日本化学会第86春季年会でそれぞれ口頭発表している。
iChIP法によるゲノム結合分子の高感度解析法の確立及び転写制御機構解明への応用

本研究では、細胞内に内在的に存在する1コピーの標的ゲノム領域を生化学的に単離し、その領域に結合している蛋白質・RNAを網羅的に高感度に同定する技術の開発を進めた。我々が開発したiChIP法と、SILAC法やRNAシーケンス解析を組み合わせることで、DT40細胞内の1コピーの内在性Pax5遺伝子プロモーター領域に結合している蛋白質・RNAの網羅的同定に成功した。さらに、同定蛋白質の一つであるThy28について解析した結果、Thy28はMYH9との結合を介して、Pax5遺伝子発現を制御していることが判明した。本研究で開発した技術は、ゲノム機能の分子機構の解明に有用である。申請者は、生体内でのクロマチン構造を保存したまま解析対象とするゲノム領域を単離する方法として、挿入的クロマチン免疫沈降法(insertional chromatin immunoprecipitation: iChIP)を考案した。本申請課題では、iChIP法により、細胞内に内在的に存在する1コピーの標的ゲノム領域を単離し、そこに結合する蛋白質・RNAを網羅的に高感度に同定する技術を確立する。具体的には、iChIP法を利用することで、Bリンパ球分化を担う主要分化制御因子であるPax5の遺伝子プロモーター領域に結合する蛋白質・RNAを網羅的に同定する技術を確立する。本申請課題により、転写因子やクロマチン関連因子といった蛋白質やノンコーディングRNAを網羅的に同定できる技術を確立することが出来れば、エピジェネティックな制御機構を含む転写制御機構を包括的に理解でき、従来の方法論では得られなかった生命現象の発見につながると考える。本年度は、残存する夾雑蛋白質の影響を受けずに、内在性Pax5遺伝子プロモーター領域に結合している蛋白質を網羅的に同定するため、安定同位体元素を利用した定量的質量分析技術であるSILAC法とiChIP法を組み合わせた方法論(iChIP-SILAC)を確立した。また、Pax5遺伝子プロモーター領域をiChIP法で単離し、結合しているRNAを次世代シーケンスによって解析する方法論(iChIP-RNA-Seq)も確立した。両方法論を利用することで、Pax5遺伝子プロモーター領域に結合する蛋白質・RNAを網羅的に同定した。昨年度は、内在性Pax5遺伝子プロモーター領域に結合している蛋白質を網羅的に同定するため、iChIP法とSILAC法(安定同位元素を利用した定量的質量分析技術)とを組み合わせた方法論(iChIP-SILAC)を確立し、Pax5遺伝子プロモーター領域に結合している蛋白質を網羅的に同定した。本年度は、同定した蛋白質について分子生物学的解析を行った。同定蛋白質の一つであるThy28についてノックダウンを行ったところ、Pax5遺伝子の発現減少が見られた。また、Thy28の新規結合蛋白質としてMYH9を同定し、MYH9のノックダウンでもPax5遺伝子の発現減少が見られた。Thy28のノックダウンで、MYH9のPax5遺伝子上への局在が減少することから、Thy28はPax5遺伝子上へのMYH9のリクルートを介して、Pax5遺伝子発現を制御していることが判明した。総合生物今後、同定した蛋白質・RNAに焦点を当て、Pax5遺伝子発現における生理的意義について解析する。まず、同定した蛋白質・RNAがPax5遺伝子発現にどのように関与するかを、in silico解析をもとに推測・分類する。さらに、エピジェネティックな遺伝子発現制御に関することが予想される蛋白質・RNAについては、野生型DT40細胞を利用したRNAiによるノックダウン実験や相同組換えによるノックアウト実験によって、Pax5遺伝子発現に与える影響を解析する。さらに、Pax5遺伝子プロモーター領域のエピジェネティックな修飾変化について、ChIP法を用いて解析する。また、ChIP法やin vitro結合実験、レポータージーンアッセイやin vitro転写実験を組み合わせることで、Pax5遺伝子プロモーター領域上の結合領域についても詳細に同定する。

以上一連の研究により、細胞あたり1コピーの転写制御領域に結合する蛋白質・RNAを網羅的に同定できる技術を確立し、同定した分子を含む遺伝子転写制御機構の包括的理解に迫る。当該年度の研究計画が、申請金額より少ない金額で完了したため。次年度の研究計画重点化のために使用する。
物体の運動認知・予測特性を考慮した視覚トレーニングの開発

最近のトレーニング科学の発展はめざましいが,視覚トレーニングの研究はあまり行われていない.本研究の目的は,対象物への注意配分により大幅に変化する運動認知・予測特性を考慮した視覚トレーニングの開発である.視覚トレーニング開発には,まだ不十分であるが,本研究期間では,運動物体に対する身体運動制御プロセス中,物体の運動予測プロセスで見越距離短縮錯覚が生じている事が示唆された.そして,実際のスポーツ場面(ゴルフパッティングの距離感)で,ボールに対する注意配分減少により,予測距離の減少錯覚が起きる可能性が示唆された.本研究の目的は,対象物への注意配分により大幅に変化する運動認知・予測特性を考慮した視覚トレーニングの開発である.報告者は,今まで,眼前の直径40度程度の狭い視野内で対象物への注意配分変化によって移動距離の錯覚量が大幅に変化する事を報告している.しかし,スポーツで必要な視覚情報の一部に過ぎず,視覚トレーニングの開発のためには,物体の運動認知・予測特性の調査が必要となる.そこで,本研究期間中に,有効視野内・現実環境(実際のスポーツ場面)・有効視野外(空間表象内)・自己運動の4点の運動認知・予測特性の検討を行う計画を立てている.そして,視覚トレーニングの開発へつなげる計画である.平成25年度は,現実環境以外の検討のために,顔振りによりボールを追視させた実験,および,指さしによりボールを追従させて実験を行った.結果,いずれも,今まで同様に見越距離短縮錯覚が起きた.そして,今までの研究成果をまとめた論文を,東京農工大学に提出し博士論文として認められた.論文では結論として,課題や条件の違いにより物体の運動予測が変化する原因は,物体の運動予測への注意配分の変化である事が示唆された.そして,並列処理を要求された課題数の変化により物体の運動予測への注意配分が変化し,それにより情報処理速度が変化し,情報処理量を変化させる.とのメカニズム仮説を立てた.また,それらの関係は,注意配分の変化による情報処理がミクロ的に並列処理または切換処理の何れの処理パターンでも,情報処理量は注意配分と処理時間の積に比例することが分かった.また,現実環境の検討の準備段階として,関東大学テニス研究会,大学スキー研究会,全日本スキー連盟指導者講習会において,他の研究者や指導者からの意見聴取および実験方法検討のために予備実験を行った.結果,明らかな傾向は認められず,実験統制の精度を高めることが今後の課題となった.本研究の目的は,対象物への注意配分により大幅に変化する運動認知・予測特性を考慮した視覚トレーニングの開発である.それにより,視覚トレーニング効果の飛躍的な向上を目指している.報告者は,今まで,眼前の視野角上下左右40度程度と,狭い視野内で実験を行ってきた.しかし,その視野範囲はスポーツで必要な視野の一部分に過ぎず,視覚トレーニングの効果を期待するには不十分である.本研究期間内で,有効視野内・現実環境・有効視野外・自己運動の4点の運動認知・予測特性の検討を行う計画を立てている.そして,視覚トレーニングの開発につなげる計画である.平成26年度は,有効視野内における物体の運動予測特性として,物体の注意配分と移動時間予測と関係の検討を行った.今までの実験条件下では,物体の移動時間予測及び移動速度認知はほぼ正確で有り,移動距離予測のみ大幅に錯覚をしていた.しかし,平成25年度の論文で,物体への注意配分と情報処理時間の配分が比例関係にあるとの仮説を立てたことから,物体への注意配分を今までの実験条件よりもさらに減らす実験を行った.結果,物体への注意配分を減らすことにより予測した移動時間が約2倍になり,仮説を支持する結果となった.また,ゴルフ学会,関東大学テニス研究会,大学スキー研究会などの参加し,他の研究者とのディスカッションや予備実験などにより,現実環境および有効視野外の実験においてゴルフのパッティングを用いた実験の有効性が考えられ,具体的な実験計画中である.そして,自己運動の実験では全日本スキー連盟指導者講習会においてジュニアの被験者2名の予備実験の結果,自己の移動時間の予測において錯覚が起きている可能性が確認された.今後はさらなる検討を進めたい.本研究の目的は,対象物への注意配分により大幅に変化する運動認知・予測特性を考慮した視覚トレーニングの開発である.それにより,視覚トレーニング効果の飛躍的な向上を目指している.報告者は,今まで,眼前の狭い視野内で実験を行ってきた.しかし,その視野範囲はスポーツで必要な視野の一部分に過ぎず,視覚トレーニングの効果を期待するには不十分である.本研究期間内で,有効視野内・現実環境・有効視野外・自己運動の4点の運動認知・予測特性の検討を行う計画を立てている.そして,視覚トレーニングの開発につなげる計画である.平成27年度は,有効視野内における物体の運動予測特性解明に向けて,物体への指差し動作によるフィードバックを行い,移動距離の予測錯覚への影響を調査する実験を行った.実験の結果,フィードバックを加えても,移動距離の予測は,実移動距離の有意差は認められず,大幅な移動距離の予測錯覚が認められた(p<0.01).この結果より,移動距離の予測錯覚は,指差し運動の身体制御プログラム作成以前の情報処理で生じている可能性が示唆され,日本体育学会第66回大会にて発表を行った.そして,現実環境で錯覚が起こっている可能性の検討を,ゴルフパッティングの距離感とボールへの注意配分の関係により行った.

ボールへの注意配分を減少させるために,6桁の数字を記憶させた実験の結果,統制条件と比較して有意に減少(p=0.017,n=4)し,ゴルフパッティングの距離感が,ボールへの注意配分減少によって変化する可能性が示唆され,日本ゴルフ学会第28回学会大会にて発表を行った.また,関東大学テニス研究会,大学スキー研究会,スノーボード研究会などの参加し,他の研究者とのディスカッションや予備実験などにより,現実環境および有効視野外の実験方法について有効な情報を得ることが出来た.今後はさらなる検討を進めたい.最近のトレーニング科学の発展はめざましいが,視覚トレーニングの研究はあまり行われていない.本研究の目的は,対象物への注意配分により大幅に変化する運動認知・予測特性を考慮した視覚トレーニングの開発である.視覚トレーニング開発には,まだ不十分であるが,本研究期間では,運動物体に対する身体運動制御プロセス中,物体の運動予測プロセスで見越距離短縮錯覚が生じている事が示唆された.そして,実際のスポーツ場面(ゴルフパッティングの距離感)で,ボールに対する注意配分減少により,予測距離の減少錯覚が起きる可能性が示唆された.狭い仮想空間内での運動認知・予測特性に関する研究は,おおむね順調に進んでいるが,知覚トレーニングの開発のための,有効視野内・現実環境・有効視野外・自己運動の4点の運動認知・予測特性の検討が遅れてる.その理由としては,有効な実験方法を構築することの難易度が,実験計画時の予想を上回っているためである.特に実験統制の精度を上げることが困難で有り,さらなる予備実験が必要である.スポーツ科学トレーニング科学今後は,他の研究者や現場の指導者との議論を重ねることに加え,検討が遅れてる有効視野内・現実環境・有効視野外・自己運動の4点の運動認知・予測特性の予備実験を重ね,具体的な実験を行うことに重点を置く.狭い仮想空間内での運動認知・予測特性に関する研究は,おおむね順調に進んでいるが,対象物への注意配分により大幅に変化する運動認知・予測特性を考慮した視覚トレーニングの開発の為に,広範囲での視野や空間表象内,自己運動や現実環境での検討が,予備実験の段階留まっており,本格的な検討実験まで進めることが出来ていない.その理由としては,実験統制の精度を上げる実験方法の構築が進んでいないことにある.さらなる予備実験を重ね,実験統制の精度を上げる方法を探る必要がある.今後は,他の研究者や指導者などと議論を重ねることに加え,なかなか良い方法が見つからない,空間表象内や自己運動,そして現実環境での予備実験を重ね,今回の対象物への注意配分による運動認知・予測特性の適応範囲を広げることに重点を置く.予定していた学会への参加が,本務校の集中授業と重なり行くことが出来なかったため.および,論文印刷が次年度にずれ込んだため.次年度へ繰り越しを行った繰越金は,次年度での学会発表の回数を増やすこと,およびずれ込んだ論文の印刷費用として使用予定.
超高速分子スイッチの探索

二つのドナーアクセプター分子が反対方向に折り重なった分子をキサンテン型スペーサーを介して合成した。その際、一方のドナーアクセプター分子を光励起しても電子は流れないが、もう一方のトナーアクセプターからがイオンペアになっている場合のみ、その局所静電場によるクーロン安定化で、他方のドナーアクセプターペアの電子移動が可能であるように分子設計した。まず、色素D_1とD_2はそれぞれ異なる波長の光で選択的に励起できるように、D_1-A_1ペアはD_1色素を光励起しても電子移動を行わないが、D_2^+-A_2^-を生成させ、その寿命の間にD_1を光励起すればD_2^+-A_2^-の局所静電場により、D_1^+-A_1が静電的に安定化されD_1-A_1でも電子移動が進行する。キサンテンスペーサーで対面型に固定したモデルでは、水平方向よりも垂直方向の電子移動の方が早く、垂直のドナーアクセプターペアの電子移動をどう相互作用させるかが、課題であることがわかってきた。合成したモデルでは、トルエン中で、亜鉛ポルフィリンを励起した場合、亜鉛ポルフィリンからピロメリットイミドへの電荷分離が0.26psで電荷再結合が40psで進行する。これはナフタレンジイミドへの電子移動よりも相当速い。一方、ジピロメテン色素を励起した場合、ピロメリットイミドやナフタレンジイミドへの電子移動よりも、亜鉛ポルフィリンへの励起エネルギー移動が1.6psで進行してしまい、二つの色素の選択的励起を達成できないことが判明した。今後、この励起エネルギー移動を遅くするために、ジピロメテン色素とピロメリットイミドをビフェニルで架橋したモデルの合成を行う必要があることがわかった。その際、一方のドナーアクセプター分子を光励起しても電子は流れないが、もう一方のドナーアクセプターからがイオンペアになっている場合のみ、その局所静電場によるクーロン安定化で、他方のドナーアクセプターペアの電子移動が可能であるように分子設計した。まず、色素D_1とD_2はそれぞれ異なる波長の光で選択的に励起できるように、D_1-A_1ペアはD_1色素を光励起しても電子移動を行わないが、D_2^+-A_2^-を生成させ、その寿命の間にD_1を光励起すればD_2^+-A_2^-の局所静電場により、D_1^+-A_1^-が静電的に安定化されD_1-A_1でも電子移動が進行する。
東南アジアにおける「学び合う教師コミュニティ型教師研修」の広がりと継続性の構築

本研究は、東南アジアにおいて「学び合う教師コミュニティ型教師研修(ラウンドテーブル)」を継続的に実施し、教師コミュニティの広がりの中で当該研修に参加する教師と運営側の学びを明らかにすることを目的とする。初年度である平成30年度の成果として、以下3点をあげる。(1)ベトナム・ホーチミンにおける日本語教育と教師研修の実態調査の実施。具体的には、実態把握に向けて、大学、小学校、日本語学校等の日本語教師を対象にインタビュー調査をおこなった。データは文字起こしを行い、M-GTAによるデータ分析と考察を行った。現在内容をまとめて執筆中である。(研究協力者:九州大学留学生センター酒井彩,海外共同研究者:国立ホーチミン市人文社会科学大学QUANT THI NGUYET THO)(2)ベトナム・ハノイにおける当該研修の実施準備。ハノイ日本語教育研究会との共催で2019年5月に教師研修の実施が予定されているため、先方との打ち合わせ及び準備(ポスター作成、応募体制の整備、課題設定)などを進めている。(ハノイ側コーディネーター名古屋大学日本法教育研究センター:ベトナム小西達也)(3)上海華東師範と学びを培う教師コミュニティ研究会が共催して、教師研修(「ラウンドテーブル2018上海冬実践のプロセスを協働でふり返るー語る・聴くから省察へ」)を実施した。上海周辺の大学教員を対象にした教師研修は、当該年度で3年目に当たる。(海外研究協力者:華東師範大学尹松)尚、当該研修は、成人学習論に基づく「アジアの日本語教師研修システム」の構築で得られた知見を内包しながら展開している。「研究実績の概要」に示したように、ベトナムにおける日本語教育と教師研修の実態調査、教師研修の実施については、順調に進んでいる。(1)については共同研究者と協力し、すべて分析を終えて執筆の段階になっているが、まだ完成には至っていない。(2)ラウンドテーブルの実施は2019年5月となり、ほぼ計画通りに進んでいる。(3)これまで実施してきた上海でのラウンドテーブルは3年目を迎え、現地の教員に根づいてきている。上海における研修の継続と充実によって、ハノイの研修へと広がったることができたが、(1)の学術誌への投稿は2019年78月を予定している。以上のことから、全体的な評価は「おおむね順調に進展している」と評価した。・2019年度の研究費は、主に以下の項目について使用する予定である。1研修後の談話データの文字起こし2研修の実施とデータ収集のための旅費3データ収集のための人件費本研究は、東南アジアにおいて「学び合う教師コミュニティ型教師研修(ラウンドテーブル)」を継続的に実施し、教師コミュニティの広がりの中で当該研修に参加する教師と運営側の学びを明らかにすることを目的とする。1研修後の談話データの文字起こし2研修の実施とデータ収集のための旅費3データ収集のための人件費物品費及び人件費を見込んでいたが、予定通りの使用ができなかった。特に2については、研究代表者がデータの整理などを引き受けたため、予定していた出費が発生しなかった。次年度の使用計画は、以下の項目について使用する。(1)研修後の談話データの文字起しおよびデータの整理(2)研修の実施とデータ収集のための実施
トレードオフが適応進化をどう制約するのか:ゲンノショウコにおける花色多型維持機構

(i)シロイヌナズナ属における自家和合性の進化生物の適応進化のモデル系として、ゲノム情報の蓄積されたシロイヌナズナ属を対象に、自殖性の起源を探る研究をチューリヒ大・清水健太郎博士と共同で行っている。本研究では特に、自家不和合で主に他家受粉を行うハクサンハタザオから、どのような遺伝子がどのような突然変異を起こすことによって自家和合性・自殖性のシロイヌナズナが起源したのかを探っている。自家不和合性はオス側の遺伝子とメス側の遺伝子の特異的相互作用からなるシステムであり、自家花粉が柱頭に付いたときにはこの作用によって花粉管の伸長が阻害される。シロイヌナズナにおいては、そのうちのオス側の遺伝子に機能欠失型の突然変異があり、その突然変異が広く種内で共有されていた。その一方、メス側は壊れていない系統もいくつか存在することがわかり、オス側の変異が自家不和合性を崩壊させ、シロイヌナズナを自家和合性に導いたことが考えられた。この知見は、塩基配列のデータだけではなく、種間交配・形質転換実験によっても裏付けられた。加えて、ゲノムワイドな多型解析から、自家和合性に導いた突然変異を含むゲノム領域に過去に正の自然選択が働いた可能性が示唆された。これらの知見は、自家和合性のオス側変異が有利になりうるという過去の理論的研究を実証的に支持する結果である。(ii)ゲンノショウコの花色変異へ働く自然選択の地理的変異植物と植食者間の生物間相互作用の動態は、種内の地域個体群間ですら大きな変異があることが知られており、両者の共進化過程を解き明かす糸口として注目されている。ゲンノショウコには、その花色に関して赤または白花をつけるという顕著な遺伝的多型が知られている。また、トゲトゲクロサルゾウムシ(以下ゾウムシ)はゲンノショウコをはじめとするフウロソウ属植物の胚珠に産卵し、幼虫が種子内部を食害することが知られている。本研究では、食害者が植物の種内多型に及ぼす影響と植物の種内多型が食害者に及ぼす影響を解明するために、花色変異の地理的分布とゾウムシによる食害頻度を調査し、ゾウムシ・ゲンノショウコそれぞれの分子系統地理学解析を行っている。3年間の調査の結果、ゾウムシの花色選好性には大きな年変動,地域的変動があることが明らかになった。自然選択圧の時空間的な変動が、ゲンノショウコの花色の多型の維持に寄与している可能性がある。現在、実験集団でゲンノショウコの交配実験を行っている。今後花色の遺伝的背景が明らかになれば、より詳細な花色とゾウムシの食性の進化の歴史が明らかになることが期待される。(i)ゲンノショウコの花色にはたらく自然選択植物と昆虫の食う-食われるの相互作用の進化動態を探るため、花色にかんして赤白の種内多型がみられるゲンノショウコと、その胚珠に産卵するクロツヤサルゾウムシを対象に日本各地で野外調査を行った。その結果、ある集団では、ゾウムシの寄生率はゲンノショウコの花色に強く依存することがわかった。このことは、ゾウムシの産卵行動にかんして花色にたいする選好性があること、その結果としてゲンノショウコの花色多型に現在自然選択が働いていることを示唆している。また、ゲンノショウコの近縁他種が同所的に生息している集団では、ゾウムシの産卵行動の花色にたいする顕著な選好性は見られなかった。これは、種内変異にはたらく自然選択は群集の種組成に大きく影響を受けることを示唆している。加えて、花色や被食防衛の遺伝的背景をさぐるため、ゲンノショウコの栽培、交配実験、候補遺伝子アプローチによる責任遺伝子探索を行っているほか、ゲンノショウコに見られる花色の地理変異の原因を探るべく、分子系統地理学的な解析も行っている。(ii)シロイヌナズナ属における自殖性の起源とその進化的帰結生物の適応進化のモデル系として、ゲノム情報の蓄積されたシロイヌナズナ属を対象に、自殖性の起源とその進化的帰結をさぐる研究を、チューリヒ大・清水健太郎博士と共同で開始した。本研究では、(1)自家不和合でおもに他家受粉をおこなうハクサンハタザオ・ヨーロッパミヤマハタザオから、どのような遺伝子が変異して自殖性のシロイヌナズナ、ミヤマハザオが起源したのか(2)自殖性が起源した後の副次的な生殖器官の形態的変化、生活史の進化がどのような遺伝的変化のもとにおきたのかを探っている。(i)ゲンノショウコの花色変異へ働<自然選択の地理的変異植物と植食者間の生物間相互作用の動態は、種内の地域個体群間ですら大きな変異があることが知られており、両者の共進化過程を解き明かす糸口として注目されている。

その結果、ゲンノショウコの花色には、東日本が白、西日本が赤という顕著な地理クラインが認められた一方で、中部・近畿地方では両者が分布し、同所的に混在する個体群も多数見つかった。また、2年間にわたる複数個体群におけるゾウムシ成虫の訪花頻度と幼虫の寄生率の調査から、ある赤白混在個体群ではゾウムシは有意に白花を好んで訪花し、幼虫の寄生率も高いことが明らかになった。さらに、別の混在個体群ではゾウムシの花色に対する有意な選好性はほとんど見られなかった。この個体群では、ゲンノショウコは近縁種のハクサンフウロと同所的に生育しており、ゾウムシはゲンノショウコに比べて顕著にハクサンフウロを選好する傾向があった。ゾウムシ-ゲンノショウコ間の相互作用に見られた複雑な地理的変異は、同所的な近縁種の存在などの群集組成に影響されている可能性がある(ii)シロイヌナズナ属における自殖性の進化昨年度に引き続き、生物の適応進化のモデル系として、ゲノム情報の蓄積されたシロイヌナズナ属を対象に自殖性の起源とその進化的帰結をさぐる研究を、チューリヒ大・清水健太郎博士と共同で行っている。本研究では特に、自家不和合でおもに他家受粉をおこなうハクサンハタザオ・ヨーロッパミヤマハタザオから、どのような遺伝子が変異して自殖性のシロイヌナズナ、ミヤマハタザオが起源したのかを探っている。(i)シロイヌナズナ属における自家和合性の進化生物の適応進化のモデル系として、ゲノム情報の蓄積されたシロイヌナズナ属を対象に、自殖性の起源を探る研究をチューリヒ大・清水健太郎博士と共同で行っている。本研究では特に、自家不和合で主に他家受粉を行うハクサンハタザオから、どのような遺伝子がどのような突然変異を起こすことによって自家和合性・自殖性のシロイヌナズナが起源したのかを探っている。自家不和合性はオス側の遺伝子とメス側の遺伝子の特異的相互作用からなるシステムであり、自家花粉が柱頭に付いたときにはこの作用によって花粉管の伸長が阻害される。シロイヌナズナにおいては、そのうちのオス側の遺伝子に機能欠失型の突然変異があり、その突然変異が広く種内で共有されていた。その一方、メス側は壊れていない系統もいくつか存在することがわかり、オス側の変異が自家不和合性を崩壊させ、シロイヌナズナを自家和合性に導いたことが考えられた。この知見は、塩基配列のデータだけではなく、種間交配・形質転換実験によっても裏付けられた。加えて、ゲノムワイドな多型解析から、自家和合性に導いた突然変異を含むゲノム領域に過去に正の自然選択が働いた可能性が示唆された。これらの知見は、自家和合性のオス側変異が有利になりうるという過去の理論的研究を実証的に支持する結果である。(ii)ゲンノショウコの花色変異へ働く自然選択の地理的変異植物と植食者間の生物間相互作用の動態は、種内の地域個体群間ですら大きな変異があることが知られており、両者の共進化過程を解き明かす糸口として注目されている。ゲンノショウコには、その花色に関して赤または白花をつけるという顕著な遺伝的多型が知られている。また、トゲトゲクロサルゾウムシ(以下ゾウムシ)はゲンノショウコをはじめとするフウロソウ属植物の胚珠に産卵し、幼虫が種子内部を食害することが知られている。本研究では、食害者が植物の種内多型に及ぼす影響と植物の種内多型が食害者に及ぼす影響を解明するために、花色変異の地理的分布とゾウムシによる食害頻度を調査し、ゾウムシ・ゲンノショウコそれぞれの分子系統地理学解析を行っている。3年間の調査の結果、ゾウムシの花色選好性には大きな年変動,地域的変動があることが明らかになった。
超高速小型ターボ機械用ガス軸受に関する流体力学的研究

研究は3つの視点から行った.数値計算による気体軸受の流動解析,スケールアップモデルによる低速回転試験,狭小流路における空気の伝熱特性試験である.流動解析は軸径31.8mm,軸受長さ45mm,半径隙間20μ,回転数10,000,50,000,100,000rpmを中心にして行った.軸受の負荷能力を表す無次元負荷と,回転数を表すベアリング数の関係は他の研究者による理論解とほぼ一致する結果が得られた.軸受内部に作られる圧力分布に対応して,軸受隙間の端部から軸方向に作動空気が出入りし,軸受の冷却に寄与していることが分かった.低速回転試験は数値計算結果を参考にし,試験機の仕様を定めた.軸の直径は144mm,長さ100mm,平均軸隙間0.12mmで,高精度の静圧軸受スピンドルモーターで駆動する.試験最大回転速度1,000rpmのときの周速度は7.5m/sである.回転軸の軸方向3箇所に高速応答の圧力変換器を取り付け,軸受内部の周方向圧力分布を位相固定法により測定し,無次元負荷とベアリング数を求めた.軸端からの空気の漏洩により軸受端部だけでなく軸中央部においても無次元負荷が低下した.実用化に当たっては軸端部のシールが重要である.軸受内部には空気のせん断により周方向への大きな圧力勾配が発生する.伝熱特性試験によれば,圧力勾配が固体から空気への熱伝達に大きな影響を与えることが分かった.この効果により,直径が1mm程度の細菅の入口部において熱伝達が促進されることが分かった.全体の伝熱性能は従来からすぐれた伝熱促進作用が認められている衝突噴流の約2倍に相当した.研究は3つの視点から行った.数値計算による気体軸受の流動解析,スケールアップモデルによる低速回転試験,狭小流路における空気の伝熱特性試験である.流動解析は軸径31.8mm,軸受長さ45mm,半径隙間20μ,回転数10,000,50,000,100,000rpmを中心にして行った.軸受の負荷能力を表す無次元負荷と,回転数を表すベアリング数の関係は他の研究者による理論解とほぼ一致する結果が得られた.軸受内部に作られる圧力分布に対応して,軸受隙間の端部から軸方向に作動空気が出入りし,軸受の冷却に寄与していることが分かった.低速回転試験は数値計算結果を参考にし,試験機の仕様を定めた.軸の直径は144mm,長さ100mm,平均軸隙間0.12mmで,高精度の静圧軸受スピンドルモーターで駆動する.試験最大回転速度1,000rpmのときの周速度は7.5m/sである.回転軸の軸方向3箇所に高速応答の圧力変換器を取り付け,軸受内部の周方向圧力分布を位相固定法により測定し,無次元負荷とベアリング数を求めた.軸端からの空気の漏洩により軸受端部だけでなく軸中央部においても無次元負荷が低下した.実用化に当たっては軸端部のシールが重要である.軸受内部には空気のせん断により周方向への大きな圧力勾配が発生する.伝熱特性試験によれば,圧力勾配が固体から空気への熱伝達に大きな影響を与えることが分かった.この効果により,直径が1mm程度の細菅の入口部において熱伝達が促進されることが分かった.全体の伝熱性能は従来からすぐれた伝熱促進作用が認められている衝突噴流の約2倍に相当した.研究は4つの視点から行っている.数値計算による気体軸受の流動解析,スケールアップモデルによる低速回転試験,タービン駆動小型試験機による高速回転試験,狭小流路における空気の伝熱特性試験である.流動解析は軸径31.8mm,軸受長さ45mm,半径隙間20μ,回転数10,000,50,000,100,000rpmを中心にして行った.軸受の負荷能力を表す無次元負荷と,回転数を表すベアリング数の関係は他の研究者による理論解とほぼ一致する結果が得られた.軸受内部に作られる圧力分布に対応して,軸受隙間部から作動空気が出入りし,軸受の冷却に寄与していることが分かった.低速回転試験は数値計算結果を参考にし,試験機の仕様を定めた,回転軸に高速応答の圧力変換器を取り付け,軸受内部の圧力分布を位相固定法により測定することを目的としている.現在,軸受隙間と圧力分布の関係を得るために調整中である.高速回転試験機は予備実験の結果,低速回転時の負荷不足によって軸と軸受が接触し,最悪の場合焼付きが発生することが分かった.これを防止するため軸受表面にセラミックコーティング(窒化珪素など)を施している.各種のコーティングを施し回転試験によって検証を行っている.伝熱特性試験によれば,伝熱面に作用する圧力勾配が固体から空気への熱伝達に大きな影響を与えることが分かった.軸受内部には空気のせん断により大きな圧力勾配が発生する.これが軸受から空気への伝熱を促進し,軸受の冷却を改善する可能性があり,この観点から研究を推進する.ロボット搭載用高出力ガスタービンやクリーンな冷気を供給する食品産業用・医療用・コンピュータ冷却用小型ターボ冷凍機などの開発にとって不可欠となる超高速小型ターボ機械に適した動圧型ガス軸受を開発することを目的とし,大型モデル試験機による実験および数値シミュレーションにおいて軸回転数および軸受偏心率を変化させて,軸受隙間全周にわたる圧力分布を解析することにより,ガス軸受内部の流動様相を詳細に調べた.

その結果,以下の知見が得られた.偏心率の増加に対して軸受負荷は二次関数的に増加すること,軸受内の周方向圧力分布における最大圧力発生位置は,偏心率が同一である場合にベアリング数によらずほぼ変化しないが,偏心率が増加する場合に最小隙間側へ移動すること,同一偏心率であれば,回転数が低いほど,軸周速に対応した動圧に対して効率よく軸受負荷が得られること,軸受端面からの漏れの影響により,軸中央部と比較して軸受端部において軸受負荷が低下するだけでなく,ベアリング数に対する軸受負荷増加率の低下が引き起こされることが明らかになった.また,ガス軸受に冷却機構を付加する観点から,狭小流路における高速ガス流動場の伝熱特性も実験および数値シミュレーションにより調べた.その結果,狭小流路から流出する高速噴流のエントレイメント効果に起因した流路端面上の流れを利用すると,流路内での乱流熱伝達のみを利用する場合と比べて,最大約6.3倍の熱伝達係数を達成できることがわかった.研究は3つの視点から行った.数値計算による気体軸受の流動解析,スケールアップモデルによる低速回転試験,狭小流路における空気の伝熱特性試験である.流動解析は軸径31.8mm,軸受長さ45mm,半径隙間20μ,回転数10,000,50,000,100,000rpmを中心にして行った.軸受の負荷能力を表す無次元負荷と,回転数を表すベアリング数の関係は他の研究者による理論解とほぼ一致する結果が得られた.軸受内部に作られる圧力分布に対応して,軸受隙問部から作動空気が出入りし,軸受の冷却に寄与していることが分かった.低速回転試験は数値計算結果を参考にし,試験機の仕様を定めた.回転軸に高速応答の圧力変換器を取り付け,軸受内部の圧力分布を位相固定法により測定した.軸端からの空気の漏洩により軸受端部だけでなく軸中央部においても無次元負荷が低下した.実用化に当たっては軸端部のシールが重要である.軸受内部には空気のせん断により周方向への大きな圧力勾配が発生する.伝熱特性試験によれば,圧力勾配が固体から空気への熱伝達に大きな影響を与えることが分かった.この効果は従来からすぐれた伝熱促進作用が認められている衝突噴流の熱伝達性能の約2倍に相当した.
小児白血病患者における代謝酵素遺伝子解析を用いた6-メルカプトプリン療法の適正化

6-メルカプトプリン(6-MP)の投与量や治療による副作用と遺伝情報が関連しているかについて遺伝子解析と患者臨床情報から評価を行った。TPMT遺伝子多型はヘテロ変異型2例であった。ITPA遺伝子多型はヘテロ変異型19例、ホモ変異型2例であった。MTHFR遺伝子多型はC677Tでヘテロ変異型26例、ホモ変異型12例、A1298Cでヘテロ変異型12例、ホモ変異型2例であった。6-MPによる副作用との関連性は、ITPAの遺伝子変異を持つ患者群では治療中にASTおよびALTの上昇した患者が10例(47%)と野生型の患者4例(10%)に比べて統計的有意に多かった。他の6-MP代謝関連酵素の遺伝子型と副作用の関連性については有意な関連性は認められなかった。本研究により、小児白血病の6-MPによる治療において、患者の持つ遺伝要因により副作用の発現に影響があることが示唆された。臨床で6-MPによる治療を予定している小児白血病患者に治療前に遺伝子解析を行い、副作用リスクを明らかにすることで、副作用への早期の対応ができることが可能となり、治療中断を最小限にすることで、治療効果の向上につながると考えられる。小児急性リンパ性白血病(ALL)患者における維持療法において、6-メルカプトプリン(6-MP)の投与量や治療中に発現する副作用発現に遺伝情報が関連しているかについて、6-MP代謝関連酵素の遺伝子解析と患者臨床情報から評価を行った。6-MP代謝関連酵素による小児ALL患者維持療法中の副作用として、白血球減少と肝機能障害との関連性を検討した。TPMT遺伝子変異を持つ全ての患者は白血球減少、肝機能障害を経験していた。また、ITPA 94C>A遺伝子変異の患者では、野生型に比べて有意に肝障害を経験していた。さらに、MTHFR遺伝子変異数による副作用発現との関係を解析した。その結果、MTHFR遺伝子変異を2個持つ患者では、0または1個持つ患者に比べて有意に肝機能障害を経験していた。一方で、MTHFR遺伝子変異を0または1個持つ患者では、2個持つ患者に比べて、有意に白血球減少を経験していた。このことから、MTHFR変異数は維持療法中に発現する副作用に影響を及ぼすことが考えられる。本年度の結果より、6-MP代謝関連遺伝子の解析を行うことは、小児ALL維持療法において副作用リスクを事前に予測する因子になると考えられる。小児急性リンパ性白血病(ALL)患者における維持療法において、6-メルカプトプリン(6-MP)の投与量や治療中に発現する副作用発現に遺伝情報が関連しているかについて、6-MP代謝関連酵素及びトランスポーターの遺伝子解析と患者臨床情報から評価を行った。また、ITPA C94A遺伝子変異の患者では、野生型に比べて有意に肝障害を経験していた。MRP4 G2269Aの変異を持つ患者では白血球減少発現頻度が統計的有意に高くなっていた。以上の結果から、6-MP薬物動態に影響を及ぼす遺伝多型は治療中の副作用発現予測因子になり得ることが明らかとなった。本結果は、小児ALLの治療を適正化するための有用な情報となる。患者エントリーは計画では100例を予定しているが、90例に達しており、研究期間でおおむね達成できる可能性がある。遺伝子解析は6-MP代謝酵素のみならず、薬物動態に影響を及ぼす他の酵素遺伝子およびトランスポーターの遺伝子解析を行うために候補を挙げている。しかしながら、維持療法は12年間行われるため、解析に用いることができない症例が存在している。24年度が最終年度であるため、記入しない。6-MPの代謝酵素及びトランスポーターの遺伝子を複数組み合わせて解析し、副作用発現のリスク因子となる遺伝子型を統計的に解析し、明らかとする。また、6-MP投与量に影響を及ぼす代謝酵素およびトランスポーターの遺伝子を統計解析により決定する。これにより、維持療法開始前に遺伝子情報から6-MP投与量設計ができるかについて検討する。さらに、上記検討で6-MPのみでは説明できない副作用発現への影響については、小児ALL維持療法において6-MPと併用されるメソトレキサートの薬物動態へ影響を及ぼす因子についても追加検討していく。
神経分化と可塑性の転写後レベルにおける調節メカニズム

神経分化のプロセスや成熟神経細胞の可塑性において、複数のタンパク質の発現タイミングを同期的に制御し、またその発現量を微調整するために、RNA結合タンパク質が担う翻訳調節・mRNA安定性制御など転写後調節が重要な働きをしていることが明らかになった。本研究において、MusashiやHu、Hzfなど神経系に発現するRNA結合タンパク質の機能解析により、神経幹細胞から神経細胞への分化段階や成熟過程を転写後調節により制御する機構が明らかになった。1.Huと複合体を形成する因子の精製・同定を試み、hnRNPK(RNA結合タンパク質)およびNF45(RNA結合タンパク質複合体サブユニット)が全長HuとRNA非依存的に直接結合することを明らかにした。hnRNPKに関して細胞周期および神経分化に与える影響を調べた結果、hnRNPKはHuに結合するのみならず、Huの細胞周期抑制機能および神経分化促進機能の両方を量依存的に阻害することがわかった。さらにHuの下流標的分子でありHuによりタンパク質発現が促進されることが知られるCDK抑制因子p21CIP1mRNAの翻訳に対しても、hnRNPKが抑制的に働くことが示された。これらの結果は、神経幹・前駆細胞の分裂から神経分化へのスイッチングが、拮抗的に働く二つのRNA結合タンパク質によって制御されていることを示している。HuDのノックアウトマウスは胎生期に三叉神経の発達に異常が認められる上、成体マウスは失調様運動障害を呈し、野生型に比べ寿命が短いことが明らかとなった。ノックアウトマウス由来神経幹細胞においては自己複製能の増強・神経分化能の低下がみられた上、ノックアウトマウス胎児大脳皮質においても分裂休止細胞の数が減少し、逆にゆっくりと分裂する細胞が増加していることが明らかとなり、in vivoにおいてもHuが細胞周期を抑制し神経分化を促進する機能を持つことが示された。2.Hzf遺伝子ノックアウトマウスを解析した結果、ホモ接合体において振戦、姿勢異常をはじめとした特徴的な小脳失調様の神経症状を認めた。このマウスの中枢神経系におけるIP3R1の発現挙動を調べたところ、小脳プルキンエ細胞の樹状突起に局在するIP_3R1 mRNAが著しく減少していることが明らかになった。さらにHzfが刺激依存的なIP3R1 mRNAの翻訳調節に関わっていることを強く示唆する知見を得た。Huタンパク質の機能解析Huと複合体を形成する因子の一つとして我々が精製・同定したNF45は,Double-strand RNA結合タンパク質p110(NF90)と結合することが報告されている。今回我々は用いてHuとNF45/p110が3者複合体を形成することを明らかにした。NF45がp110のN末端に結合するのに対して、HuはRGG boxを含むC末端と結合し、結果的にp110を介して3者複合体が形成されることがわかった。一方、NF45およびp110それぞれの合成タンパク質に対する特異的抗体を作成した。マウス胎児切片を用いて免疫染色を行った結果、NF45、p110ともにcortical plateにおいて高発現し、ニューロンにおいてHuと共局在することが示された。これらの抗体および抗Hu抗体を用いてマウス胎児大脳皮質抽出液より免疫沈降を行い、in vivoにおいてもHu/p110/NF45複合体が形成されることを明らかにした。Hzfの機能解析Hzfノックアウトマウスに見られる運動異常等ついてより詳細な行動解析を行った結果、自発運動の低下、姿勢維持異常、回転棒試験における運動異常が認められた。Wire-hanging testの結果はほぼ正常であったことから、運動異常は筋力の低下によるのではなく、中枢神経系の障害によるものであることが示された。また連合学習の一つである瞬目反射条件付けにおいても有意な異常が観察された。この結果はHzfノックアウトマウスが小脳依存的運動学習を担う神経回路のどこかに障害があることを示している。一方、Hzfは海馬CA1,2領域の神経細胞にも発現していることが知られているが、Ym-aze taskなど海馬依存的空間学習には異常が認められなかった。以上の結果から、Hzfが小脳依存的運動学習の形成過程に重要な働きを担っていることが明らかとなった。新規に作成した抗NF45、抗NF90抗体および抗Hu抗体を用いてマウス胎児大脳皮質抽出液より免疫沈降を行い、Hu/NF45/NF90複合体がin vivoにおいて形成されることを明らかにした。HuとNF45/NF90の共通標的と考えられるp21 mRNAに対するNF45/NF90複合体の影響、およびHuとの機能的関係についてレポーター遺伝子を用いて検討した結果、HuとNF45/ NF90は共役的に翻訳を促進することがわかった。一方、Musashi1がHuと直接相互作用することを発見し、その生理学的意義を明らかにしようと研究を進めている。Musashi1の発現は神経幹・前駆細胞において高く神経分化とともに低下することが知られ、神経幹・前駆細胞の未分化維持機構を担っている。

Musashi1は標的mRMの5' -Capに形成される基本翻訳因子複合体のkey moleculeであるeIF4Gの機能を部分阻害し、自らのRNA結合ドメインにより特異的に結合したmRNAの翻訳を抑制する働きを有する。この翻訳抑制は、Musashi1がeIF4Gと競合してPoly(A) Binding Protein (PABP)に結合することにより起こることを明らかにした。Hzfノックアウトマウスに見られる運動異常等ついてより詳細な行動解析を行った結果、自発運動の低下、姿勢維持異常、回転棒試験における運動異常が認められた。Wire-hanging testの結果はほぼ正常であったことから、Hzfノックアウトマウスに認められる運動異常は筋力の低下によるのではなく、中枢神経系の障害によるものであることが示された。また連合学習の一つである瞬目反射条件付けにおいても有意な異常が観察された。この結果はHzfノックアウトマウスが小脳依存的運動学習を担う神経回路のどこかに障害があることを示している。HuCノックアウトマウスを用いて成体マウスにおけるHuの機能の解明を試みた。HuCノックアウトマウスは生後正常に成長し、神経系にも解剖学的異常は見られなかった。しかし長期的な個体観察により、生後7ヶ月の成体HuCノックアウトマウスが、下肢運動機能の異常及び身体の震え、歩行障害を呈することを見いだした。このマウスにおいて小脳プルキンエ細胞の数や大きさ及び、その樹上突起には顕著な異常が見られなかった。ところがプルキンエ細胞の軸索がビーズ状の結節を呈する形態異常が観察された上、プルキンエ細胞から小脳核に投射された軸索の数が明らかに減少していた。これらの異常は生後4週齢のノックアウトマウスでは見られなかったことから、成体小脳において遅延性に軸索変性が起こったと考えられる。成体マウス小脳のプルキンエ細胞ではHuCが発現しているが、HuB、HuDの発現は見られないことがこれまでの研究でわかっており、HuCが成体プルキンエ細胞において特異的な機能を担っていることが予想されていた。今回我々が得た知見は、プルキンエ細胞の軸索の長期的維持にHuCが必要であることを示しており、Huタンパク質の成熟神経細胞における機能の一端が明らかになった。成体脳におけるHuCの機能の分子機序を明らかにするために2D-DIGEによる二次元タンパク質diffbrential display法を用いて、野性型マウス小脳とHuCKOマウス小脳の抽出液を比較解析した。その結果、KOマウスにおいて特異的に減少する複数のタンパク質スポットを発見した。現在、これらのスポットについて質量分析による同定を試みている。以上の結果はHuCがプルキンエ細胞の軸索の機能維持において、極めて重要な機能を持つことを強く示唆しており、本マウスの詳細な解析は小脳変性疾患の発生機序を考える上でも重要な知見をもたらす可能性があると考えられる。HuCノックアウトマウスの解析生後7ヶ月で下肢運動機能の異常及び身体の震え、歩行障害を呈するHuCノックアウトマウスの詳細な解析を行った。
マイクロスケール実験の新展開：現代化学・ESDにつながる化学実験

交付申請書に記載したように、本研究は大きく二つに分けられる。1.持続可能な社会に資するマイクロスケール実験:持続可能な開発目標(SDGs)、持続可能な社会づくりの担い手を育む教育(ESD)については、単に知識の伝達にとどまらず,体験,体感を重視した探究や実践の参加型アプローチが重要である。マイクロスケール実験は、短時間で実施できる、個人実験が可能等の特色があるので、上記目的に最適である。本研究では、エネルギー問題、気候変動問題等の理解につながるテーマの教材・マニュアル開発に取り組んでいる。これまでに開発したKODNPマイクロスケール実験キットを使った「水素は未来のエネルギー」、「エネルギーの変換」等をテーマとする実験は、実験教室(宮城県大和町、川崎町、山形市等)、実験ショー(山形県各地)で試行した。酸素濃度測定とマイクロスケール実験を組み合わせたいくつかの気体についての実験教材は一部完成した。それらの成果は、9月に秋田大学で開催された平成30年度化学系学協会東北大会、2019年3月に神戸で開催された日本化学会第99春季年会等で発表した。酸素濃度測定の小学校向け実験教材は、基礎データを蓄積中である。2.現代科学・先端科学技術の理解につながる実験教材の開発:化学における最先端研究の成果を身近なものとして理解することは教育上極めて重要である。本研究では最先端化学研究の一例として分子機械を取り上げた。特に分子機械の部品であるロタキサンの合成を容易に成し遂げられる系・金属錯体の探索を行なっている。また、グリーンサステイナブルケミストリー(GSC)の理解につながる有機化学の実験教材(市販の解熱剤に含まれるアセチルサリチル酸の反応など)開発にも取り組んでいる。交付申請書に記載した計画は次の2点である。1.これまでに開発してきたMC実験をESDに適した形に発展させる。「持続可能な社会」、「水素社会」という概念の理解に必要なエネルギーについての教材を発展させる。いろいろな気体の実験を軸にMC実験、講義、探究活動等をセットにした実践プログラムをつくる。2.先端科学技術の理解につながる分子機械のようなテーマを取り上げ、実験教材を開発する。研究実績の概要で述べたように以上の計画は、順調に進展している。1.研究の概要で述べたように、いくつかの実験教材(酸素濃度測定関連の教材、分子機械に関する教材ほか)は未完成である。これらの教材開発の研究を続け完成させる。2.完成に近づいた教材は実験教室、研修講座等での実践を検証・解析し、教材並びにその提示法の改良と発展をはかる。3.国内の学会ばかりではなく国際マイクロスケールケミストリシンポジウムなどの海外の学会で、情報収集・討議を行うほか、研究発表を行い、研究成果を世界に広める。

分担者の学会への参加が日程の関係で不可能になり、その分の旅費の支出がなくなったこと、学校教員を対象とした実践活動が予定よりも少なくなったために消耗品購入や補助者への謝金支払いが少なくなったことにより、次年度使用額が生じた。これは、2019年度に情報収集、研究成果発表のための旅行費用、実践活動のための消耗品購入等に充てる予定である。
アジア産浮稲の生理・生態的特性に関する研究

1.アジアイネ(Oryza sativa L.)もアフリカイネ(O.glaberrima Steud.)も普通の木稲は浮稲性を示さないが、それぞれの祖先種とされるO.rufipogonとO.barthiiは浮稲性を持っており、浮稲性は最も基本的な野生的形質と考えられる。アジア産浮稲品種の浮稲性(節間伸長性)は、バングラデシュ産およびインド産がミャンマ-産、タイ産、カンボジャ産、ヴェトナム産より勝れており、東南アジア4か国産の中ではミャンマ-産の浮稲品種がやや劣っていた。2.8時間および12時間日長条件下における播種後開花まで日数、主稈葉数および伸長節間数のほか、芒の有無や赤米、脱粒性程度などの調査結果から、バングラデシュ産およびインド産の浮稲は東南アジアの浮稲に比較して、より野生に近い品種群のように思われる。3.酸性フオスファタ-ゼおよびエステラ-ゼ同位酵素遺伝子型の分析結果によれば、バングラデシュ、インド、ミヤンマ-の3か国産の浮稲には日本の水稲と同じ同位酵素遺伝子型(Acp_19-Est_1Est_2nul Est_3S)品種がかなり高い頻度で見い出された。そして、これらの浮稲品種と日本の水稲品種(日本晴、愛国、亀の尾、朝日、神力)との予備的な交配実験の結果、バングラデシュ産およびインド産浮稲の中には、日本の水稲品種との間に極めて高いF_1雑種稔性を示す品種が存在することが判明した。なお、3か国の日本型稲に類似した浮稲品種相互間の交配実験によれば、バングラデシュ産品種とインド産品種、インド産品種とミャンマ-産品種のF_1雑種稔性は高かったが、バングラデシュ産品種とミャンマ-産品種のF_1雑種稔性は極めて低かった。1.今までに蒐集した約800品種・系統のアジア産浮稲について(1).伸長最低節間の位置によって浮稲性を調査した結果,浮稲性が最も大きいのはバングラデシュ産,次いでインド産,最も小さいのはビルマ産で,タイ産,ヴェトナム産,カンボジャ産は中位であった.(2).8時間および12時間の両日長条件下で,浮稲品種は非浮稲品種に比較して,伸長した節間数が大であった.更に,浮稲品種間においては,浮稲性が大きい品種ほど伸長した節間数が大であった.なお,国別に比較すれば,主稈葉数が同じ場合でも,バングラデシュ産は他の国の浮稲より伸長した節間数が多く,特異であった.(3).バングラデシュ産,インド産,ビルマ産浮稲には,酸性フォスファターゼ同位酵素による分析の結果,日本の水稲と同じ遺伝子型の品種が見出されたが,これらの研種はエステラーゼ遺伝子型についても日本の水稲と同じであることが確められた.2.現地の水田より直接蒐集されたバングラデシュ産浮稲約300品種・系統について(1)ランドレベルとそこに栽培される浮稲の浮稲性とは対応関係が見られたが,ランドレベルが高い地帯で培栽される稲の中にも,浮稲性の大きい品種が見出された.(2)全品種において,小枝梗光端突出部に離層組織の形成が見られた.従って,バングラデシュ産浮稲品種における脱粒性の難易は,supporting zoneの幅の大小によることが推察された.