hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
対人的葛藤場面での保育者の支援が幼児の感情制御の発達に及ぼす影響に関する研究

本研究は,個人の目標が他者の行動によって妨害され,利害や意見の不一致や対立が起こる対人的葛藤場面を行動観察することによって,幼児が,どのように他者に対する怒りや嫌悪,悲しみなどのネガティブな感情を統制・制御するのか検討するものであった。多数の幼児が同時に遊び,お互いの意図の違いから対人的葛藤場面が起こりやすいと想定された遊戯室と積み木室で行動観察を行ったにもかかわらず,対人的葛藤場面の生起頻度は予想以上に低く,12事例しか観察されなかった。特に,年少児においては,客観的には意図のずれがあり,対人的葛藤があってもおかしくないと思われる場面でも,否定的な表情,言動,行動などの反応がなく,表情には出ないが驚いているように動かないことがあった。このような場合,しばらくすると何事もなかったかのようにそれまでの遊びを続けるか,どこか別のところに移動することが多かった。事例数は少ないものの,自己の意図や相手の内的状態を把握する能力のある年長児の方が,このような能力が十分でないより年少の幼児よりも,対人的葛藤場面の事例が多い傾向がみられた。また,これらの事例からは,対人的葛藤場面での自他の感情,対処方略について知っていると思われる年長児でも,自己の意図の説明はするが,葛藤の終結は自然に別の場所に移動するというのが主であることが示唆された。日常の遊びの場面では,多様な要因があり,これまでの研究で明らかにされてきたような方略をあまり利用できていないことが考えられた。保育者の直接的な仲裁・支援の事例も多く見られなかったが,保育者が支援する際に留意している点は,お互いの意図の説明や幼児間での仲裁に類似点が見られた。本研究は,幼児間の利害や意見の対立あるいは不一致が生じている対人葛藤場面で,他社に対する怒りや嫌悪,悲しみなどの感情を社会的に容認される形で処理する幼児の感情処理能力の育成と,保育者の支援のあり方を行動レベルで明らかにすることを目的としている。本年度は,まず,対人葛藤場面での幼児の行動と保育者の支援行動を類型化するために,行動観察を行った。年少,年中,年長の3学年からなる附属幼稚園の協力を得て,行動観察を行った。行動観察が冬季に行われたため,継続的に複数の幼児が一緒に遊び,相互交渉が生じやすく,ビデオ・カメラの設置が可能な場所として,遊戯室を選択した。遊戯室2ヵ所それぞれにビデオ・カメラを固定し,それぞれ1日につき9時からと11時からそれぞれ90分間,計180分間の行動を,4週間に渡り記録した。現在分析の途中であるが,いくつかの特徴と,データ収集上のいくつかの問題点が明らかになりつつある。まず,年中児では,道具の取り合いやごっこ遊びでの身体的接触などから怒りの表情を一時的に見せるが,直後に泣くのを我慢するといった形で,悲しみの表出抑制をすることが多い。ほとんどの場合,保育者が支援する前に,同年齢児が当該児たちの主張を聞いたり,なだめたりして,葛藤場面は収束する。年長児では,言語的やりとりが中心となり,また同年齢児の介入が早く,急速に葛藤が解消する傾向にある。しかし,年少児の記録が少なく,また同年齢児間で葛藤を解消するため,保育者の支援もあまり多く記録されていないので,補足データの収集が必要である。

当初の予想とは異なり,固定ビデオカメラによる行動観察では,十分な対人葛藤場面の記録,特に保育者の支援を含むような記録が得られなかったことから,本年度は,昨年度十分収集できなかった対人葛藤場面の記録を得るために,引き続き,固定ビデオカメラによる定時行動観察を実施しながら,昨年度の行動観察では,保育者の支援以前に幼児同士で解決することが多く,保育者の支援が記録されにくかったことを踏まえて,保育者に,日常接する幼児の対人葛藤場面の特徴について,(1)推定される原因,(2)当該幼児の感情表出や抑制の行動(顔面表情や身振り,姿勢・動作などの特徴を含めて),(3)まわりで見ている幼児たちの反応などを自由記述してもらった。また,そのような対人葛藤場面での保育者の支援(言語的,行動的な面を含めて)の特徴について,(1)感情をあらわにしている幼児や感情を抑えようとしている幼児への支援,(2)まわりで見ている幼児たちへの支援などを自由に記述してもらう予備的調査を行った。この予備調査を基に,幼児の対人葛藤場面における保育者の支援の様相を整理し,調査票を作成した。現在,未回収の調査票もあり,分析の途中であるが,保育者の支援パターンと幼児の感情表出に関連が見られるようである。比較的対人的なトラブルが多く起こっているといわれた遊戯室と積み木室の2カ所で,それぞれ5日間,自由遊び時間の観察を行ったが,固定カメラによる記録では,対人的葛藤が生じていると判定される記録が少なく,さらに感情表出を伴うような対人的葛藤場面はほとんど見られなかった。当事者以外の幼児が,保育者を呼びにいった例も見られたが,いずれの場合も保育者の支援を待たずに,葛藤は解消されたように見えた。物の取り合いのような対人的葛藤の場合,年長児は,お互いに自分の意図,したいことを言語的に主張する。その後どちらかがあきらめ,しばらくするともう一方も,興味をなくすという形で収束することが多い。また,片づけなどの際、他者が自分の意図と異なる片づけ方をした場合,「こうじゃなくて,こうで」などと,自分の意図を外言化し,他者に明示することで,対人的葛藤によるトラブルを避けていると考えられる例がいくつか見られた。さらに,年長児の場合,身体的接触等で転倒が生じた際にも,衝突した側が,衝突された側を気遣うそぶりは見せるものの,衝突が故意でないことや自分の正当性を主張するケースが見られた。これは,日頃保育者が,けんかなどの対人的トラブルが生じた際,関係する幼児それぞれの思いを仲介するような支援をしていることと関係すると考えられた。年少児は声が大きく,「止めようよう」などの発言は,対人的葛藤に対する反応とも見られるが,状況や発言後の行動からは分類できないものであった。身体的接触や物の取り合いがこの年齢では多く見られると予想したが,年少児が遊戯室や積み木室を優先的に使う場面が少なく,ほとんど記録されていなかった。
中国語基本周波数パターンの分析、定式化と合成手法の開発

研究代表者等が日本語について開発した基本周波数(F_0)パターンの生成過程のモデルを声調言語の中国語に拡張した上で、標準語のみならず、広東語、呉方言のF_0パターン分析を行い、以下の成果を達成した。1.生成過程モデルの指令パラメータを、文から自動的に得られる言語情報等を入力とした2分木により推定する枠組みを確立し、詳細な解析を行った。また、文節毎の感情の情報を入力に追加することにより、追加しない場合と比較して、より感情のこもった合成音声が得られることを示した。2.標準中国語の音節F_0パターンを近似する関数形を提案し、それを用いたモデル化により、文音声のイントネーションと声調を良好に表現し得ることを示した。3.標準中国語の分析結果を基に、より複雑な広東語の各声調について、生成過程のモデルの声調指令の形状を設定した。それを制約として用いることで、観測されるF_0パターンから生成過程モデルの指令を自動抽出する手法を開発した。標準語に対する結果と合わせ、自動指令抽出アルゴリズムの一般化を図った。4.特に複雑な声調体系を有する呉方言(Suzhou方言,Wujiang方言)について生成過程モデルによる表現を行った。5.広東語について強調、疑問等のパラ言語情報がF_0パターンにどのように現れるかを、生成過程モデルの枠組みで分析し、主として強調はフレーズ成分に、疑問は文末の声調指令に現れることを示した。疑問については、終助詞の有無による違いがあることを指摘した。6.テキストからの標準中国語F_0パターン合成について、フレーズ成分を規則ベースで、声調成分をコーパスベースで合成する手法を開発した。フレーズ成分については、統語構造と指令間隔に基づいた簡単な規則を構築し、声調成分については、声調の特徴が明確に現れる声調核に着目したパターン接続手法を構築した。合成音声の聴取実験で有効性を確認した。研究代表者等が日本語について開発した基本周波数(F_0)パターンの生成過程のモデルを声調言語である中国語に拡張した上で、F_0パターンの自動分析手法を開発するとともに、標準語のみならず発話人口の多い、広東語、上海語について、F_0パターンの分析を行って韻律の合成規則を開発することを目的として以下の成果を達成した。1.標準中国語文音声について、発話内容既知の条件下で、生成過程のモデルのパラメータを自動的に抽出する手法を開発した。この手法は、基本的にF_0パターンの一次微係数の極値から声調指令を推定するものであるが、発話内容から予想される声調指令を利用することにより、大幅な推定精度の向上が可能なことを、2名の話者の80文音声について示した。2.標準語の分析結果を基に、広東語の各声調について、生成過程のモデルの声調指令の形状を設定した。男女3名の話者の文音声を収集し、モデルのよる分析を行い、形状設定の妥当性を確認した。音節と指令の時間関係について分析した結果は標準語について得られた結果と整合性のあるものであった。分析結果から構築した簡単な規則により原音声に近いF_0パターンが得られることを示した。3.上記2と同様の研究を上海語についても行い、生成過程のモデルのF_0パターン声調指令の形状を設定し、その妥当性を確認した。また、基本的に、上海語では先頭音節の声調で単語全体のパターンが規定されることを明確にした。4.標準語について、声調の特徴が明確に現われる音調核に着目したF_0パターン合成手法を開発した。これは、テキスト情報から、コーパスベース手法により各音節の音調核F_0パターンを生成し、それを接続することにより文全体のF_0パターンを合成するものである。5.音節毎にそのF_0のピーク位置を推定してパターンを生成し、接続して文音声のF_0パターンを合成する手法を開発した。

フレーズ成分については、統語構造と指令間隔に基づいた簡単な規則を構築し、声調成分については、声調の特徴が明確に現れる声調核に着目したパターン接続手法を構築した。合成音声の聴取実験で有効性を確認した。
歯科小手術の酸素消費量および心機能に及ぼす影響に関する研究

歯科小手術の酸素消費量,炭酸ガス排出量,肺換気および心機能に及ぼす影響を明らかにする目的に検討を加え,以下の結果を得た.(1)歯科用局所麻酔薬の健康成人に対する影響;エピネフワン含有リドカインの口腔内投与後には,添加されたエピネフリンによって酸素消費量,炭酸ガス排出量および分時換気量が増大することが明らかになった.また左室収縮時相の変化により,心機能も亢進することが示唆された.さらに内分泌ホルモンノ変化では,インシュリン分泌は一般的な低下を示したが, ACTNやコルチゾルはほとんど影響を受けていないことが明らかにされた.しかし,これらの変化は極めて僅かであり,しかも実際の臨床使用量よりやや多めの投与で観察された結果である.従って健常者に対する影響は小さいと考えた.(2)歯科小手術の健康世人に対する影響;手術中には,酸素消費量,炭酸ガス排出量,分時換気量の軽度の増加が認められた.また左室収縮時相の検討からQの減少とPEPの短縮が認められ,術中の心機能の亢進が示された.一方,これらの変化は,静脈内鎮静法を併用すると抑制されたことから,生に手術に対する精神的ストレスに起因することが示唆された.(3)歯科小手術の高血圧症患者に対する影響;高血圧症を有する患者においても,術中に静脈内鎮静法を用いると,局所麻酔や手術により影響を受けず,健康成人の場合に観察された結果と同様の変化を示した.従って,静脈内鎮静法が高血圧症患者に対しても有効であることが,酸素消費量,炭酸ガス排出量,肺換気および心機能の面からも示唆された.今後は,〓血性心症者や脳血管障害,あるいは糖尿病や甲状腺機能障害などの全身疾患を有す患者を対象にして,検討を進めて行く必要があると思われる.歯科小手術の酸素消費量,炭酸ガス排出量,肺換気および心機能に及ぼす影響を明らかにする目的に検討を加え,以下の結果を得た.(1)歯科用局所麻酔薬の健康成人に対する影響;エピネフワン含有リドカインの口腔内投与後には,添加されたエピネフリンによって酸素消費量,炭酸ガス排出量および分時換気量が増大することが明らかになった.また左室収縮時相の変化により,心機能も亢進することが示唆された.さらに内分泌ホルモンノ変化では,インシュリン分泌は一般的な低下を示したが, ACTNやコルチゾルはほとんど影響を受けていないことが明らかにされた.しかし,これらの変化は極めて僅かであり,しかも実際の臨床使用量よりやや多めの投与で観察された結果である.従って健常者に対する影響は小さいと考えた.(2)歯科小手術の健康世人に対する影響;手術中には,酸素消費量,炭酸ガス排出量,分時換気量の軽度の増加が認められた.また左室収縮時相の検討からQの減少とPEPの短縮が認められ,術中の心機能の亢進が示された.一方,これらの変化は,静脈内鎮静法を併用すると抑制されたことから,生に手術に対する精神的ストレスに起因することが示唆された.(3)歯科小手術の高血圧症患者に対する影響;高血圧症を有する患者においても,術中に静脈内鎮静法を用いると,局所麻酔や手術により影響を受けず,健康成人の場合に観察された結果と同様の変化を示した.従って,静脈内鎮静法が高血圧症患者に対しても有効であることが,酸素消費量,炭酸ガス排出量,肺換気および心機能の面からも示唆された.今後は,〓血性心症者や脳血管障害,あるいは糖尿病や甲状腺機能障害などの全身疾患を有す患者を対象にして,検討を進めて行く必要があると思われる.静脈内鎮静法施行下における歯科小手術時の心機能の変化を明らかにする目的で、下齶埋伏智歯抜去の健康成人(2030才)を対象に、これを局所麻酔単独群(局麻群)と局所麻酔にジアゼパム静脈内鎮静法併用群(ジアゼパム群)の2群に分け、比較検討した。その結果、(1)PEPでは、局麻群で手術開始時および骨削開始時に有意の短縮を認め、心機能亢進が示された。一方、ジアゼパム群では延長傾向を示したものの有意な変化は認められなかった。(2)LVETでは、局麻群で骨削開始以外の手術中に有意の延長を示し、ジアゼパム群では、歯牙抜去開始時より延長を認めた。(3)Qでは、局麻群で手術開始時より有意の短縮を認め、心機能の亢進が示された。一方、ジアゼパム群では、有意な変化を認めなかった。(4)収縮期血圧では、局麻群で有意な変化がなく、ジアゼパム群で有意な低下を認めた。(5)拡張期血圧では、両群で有意な低下が認められた。(6)心拍数では、局麻群で局麻終了時に有意な増加を認めた以外、術中に有意な変化はなく、ジアゼパム群で手術開始時に有意の増加、手術終了5分後に有意の減少を認めた。以上のように、局麻単独群では、心機能の亢進が示され、ジアゼパム群においては、これらの変化は見られず、歯科小手術中の心機能亢進は、手術や局所麻酔自体のストレスより、手術に対する不安、恐怖感などの精神的要因の影響が大きいことが示唆されました。このことは、同様の条件下で酸素消費量を測定した際にも認められました。

以上の結果、また昭和60年度の結果をもとに、来年度は、高令者や有病者に対する歯科小手術中の酸素消費量、心機能の変化を観察する予定であり、またこの際の鎮静法の有効性を酸素消費量、心機能の面から検討する。
陽電子消滅法のための超伝導転移端マイクロカロリメータの開発

本研究では、超伝導転移端センサ(TES)上に超伝導吸収体を載せた構造からなる、ガンマ線マイクロカロリメータの開発を行った。吸収体として鉛や錫などの超伝導体を用いることとした。超伝導体を吸収体に選ぶことで、超伝導吸収体のサイズ、TESとの間の熱的な結合、ならびに、TESと熱浴の間の熱的な結合を最適化することで、従来の半導体検出器を大きく上回る高いエネルギー分解能の実現を目指すとともに、TESに与えるバイアス電圧を信号の検出に合わせて動的に変化させることにより検出器の高速化を目指す研究を行った。まず、Ir超伝鱒体からなるTESの上に0.7mm x 0.7mm x 0.75mmの鉛吸収体を搭載し、さらにIr-TESと熱浴間の熱コンダクタンスを十分小さくとることで、減衰時間1.9ミリ秒の高速応答を可能とし、従来の信号減衰時間を5倍以上縮めることに成功した。しかし、エネルギー分解能は9.2keVと従来のものよりも悪かった。この理由としては、Ir-TESと吸収体を接続している、エポキシの部分の形状制御が難しく、製造技術に熟練する必要があったためであると考え、種々の吸収体-TES間の接続を試みた。吸収体としてやはり、鉛を用い、導電性エポキシの支柱を立ててTESと吸収体を結合するものである。本素子は減衰時間が140マイクロ秒と十分高速な応答を示すことが分かった。一方、錫は素性の良い超伝導体であり、本TESと組み合わせた結果、信号の減衰時間は6.6ミリ秒と長かったものの、485eV(@60keV)程度のエネルギー分解能が得られ、既にGe半導体検出器を超える値が得られた。エネルギー分解能の点ではまだ改善の余地が十分あるが、Ge半導体を超える値を得たことに加え、当初予定以上の素子の高速化に成功した。今後は、吸収体とTESとの結合方法の最適化を図り、高速応答と高エネルギー分解能を両立させ、陽電子の消滅γ線である511keVのエネルギーにおいて高いエネルギー分解能を有するようなγ線TESマイクロカロリメータを完成させ、陽電子消滅スペクトルの高精度計測を実現する。陽電子消滅Y線同時計数ドップラーブロードニング測定法への応用を視野に入れ、陽電子消滅で生じるY線のエネルギー511keV近傍における精密なエネルギースペクトロスコピーを目指して超伝導転移端センサ(TES : Transition Edge Sensor)の研究を行っている。本課題ではY線吸収体として機能する鉛バルクをイリジウム超伝導薄膜温度センサ上にエポキシでとりつけたY線TESの開発を進めており、1年目にはY線入射応答の高速化とエネルギー分解能の向上を目標とし、研究開始後の半年間において、まず、温度センサと熱浴間の熱伝導度を適切に制御することで、従来比4倍以上に相当する高速応答を達成した。具体的には温度センサとして機能する200μm角、厚さ100nmのイリジウム薄膜を、ごく薄いシリコン層上に窒化シリコン400nm層が積層された構造体上に製膜する手法を確立した。これにより窒化シリコン層のみで形成されるメンブレン上に作成した従来型素子より、温度センサと熱浴間の熱伝導度を適度に向上させられる。そして0.7mm×0.7mm×0.75mmの鉛バルク吸収体をエポキシでイリジウム薄膜上に取り付け、固定した。吸収体接合にはフリップチップボンダを新たに適用することで、イリジウム薄膜内の応力緩和、吸収体とイリジウム薄膜の正確な位置合わせを可能にしている。試作素子に137Cs線源からのY線を照射し応答を評価したところ、速い成分1.9ms、遅い成分29.3msから成る信号立下りが観察され、窒化シリコンのみのメンブレン上にTESを形成した従来型素子の立下り時間(速い成分3.1ms、遅い成分135ms)に比較して充分、高速化が図られ、Y線検出における計数率特性を大きく向上させることに成功した。なお取得したエネルギースペクトルにおけるエネルギー分解能は9.2keV@662keVであった。本期間において実証したY線TESの応答高速化の手法を基礎とし、今後、吸収体の接合法の改善を図ることで、Y線分光性能の向上を目指す。TES(Transition Edge Sensor)は超伝導体を常伝導状態と超伝導状態の中間で動作させることで、常に素子がジュール熱により発熱し、放射線入射に伴う温度上昇が生じると、それにより素子が常伝導状態に近づくため、抵抗値も高くなり、発熱量の減少が生じ、速やかに冷却がなされ、安定に動作させるとともに、このようなフィードバック制御で高速に動作させることができる。このため、高エネルギー分解能と高速性を両立させることのできる放射線スペクトロメータとして期待されているものである。本研究は、材料中の欠陥を高感度に計測することのできる陽電子消滅分光のために、陽電子消滅ガンマ線である511keVという高いエネルギー領域で動作可能な新しい高分解能TESマイクロカロリメータの開発を行りものである。このような高いエネルギー領域で必要な検出効率を得るためには、密度・原子番号の大きな吸収体を必要とする。

そごで、本研究では鉛を吸収体として用いたガンマ線マイクロカロリメータの開発を行うこれまでに、本研究では、1mm×1mm×0.75mmのサイズの鉛吸収体を200um×200umのサイズのTESに導電性エポキシの接着剤を用いて接続し、662keVのガンマ線に対して、4.7keVのエネルギー分解能が得られた。しかし、信号の立ち下がり時定数は2成分が観察され、一方が3.1ms、他方が135msと非常に長いものであった。そこで、今年度はこの徳定数の改善を行った。まず、吸収体を小さくし、0.7mm×0.75mmとし、TESとの接続についてはフリップチップボンディング技術を用いて導電性エポキシを量を正確に制御し、またTESの膜に与える悪影響を押さえるように配慮した。この結果TESの時定数は大幅に改善され、短い時定数が1.9ms、長い時定数が29.3msとなった。一方エネルギー分解能自体は、9.2keVと先の分解能よりも悪くなった。この理由としては、吸収体の吸収位置による依存性などが考えられ、今後実験的に評価を進めていく予定である。本研究では、超伝導転移端センサ(TES)上に超伝導吸収体を載せた構造からなる、ガンマ線マイクロカロリメータの開発を行った。吸収体として鉛や錫などの超伝導体を用いることとした。超伝導体を吸収体に選ぶことで、超伝導吸収体のサイズ、TESとの間の熱的な結合、ならびに、TESと熱浴の間の熱的な結合を最適化することで、従来の半導体検出器を大きく上回る高いエネルギー分解能の実現を目指すとともに、TESに与えるバイアス電圧を信号の検出に合わせて動的に変化させることにより検出器の高速化を目指す研究を行った。まず、Ir超伝鱒体からなるTESの上に0.7mm x 0.7mm x 0.75mmの鉛吸収体を搭載し、さらにIr-TESと熱浴間の熱コンダクタンスを十分小さくとることで、減衰時間1.9ミリ秒の高速応答を可能とし、従来の信号減衰時間を5倍以上縮めることに成功した。しかし、エネルギー分解能は9.2keVと従来のものよりも悪かった。この理由としては、Ir-TESと吸収体を接続している、エポキシの部分の形状制御が難しく、製造技術に熟練する必要があったためであると考え、種々の吸収体-TES間の接続を試みた。吸収体としてやはり、鉛を用い、導電性エポキシの支柱を立ててTESと吸収体を結合するものである。本素子は減衰時間が140マイクロ秒と十分高速な応答を示すことが分かった。一方、錫は素性の良い超伝導体であり、本TESと組み合わせた結果、信号の減衰時間は6.6ミリ秒と長かったものの、485eV(@60keV)程度のエネルギー分解能が得られ、既にGe半導体検出器を超える値が得られた。エネルギー分解能の点ではまだ改善の余地が十分あるが、Ge半導体を超える値を得たことに加え、当初予定以上の素子の高速化に成功した。今後は、吸収体とTESとの結合方法の最適化を図り、高速応答と高エネルギー分解能を両立させ、陽電子の消滅γ線である511keVのエネルギーにおいて高いエネルギー分解能を有するようなγ線TESマイクロカロリメータを完成させ、陽電子消滅スペクトルの高精度計測を実現する。
無公害型清澄剤の開発―清澄作用のメカニズムと酸化還元平衡―

1.ガラス融体のボルタンメトリーソーダ・ライム系、リン酸塩及び多成分系無アルカリガラス融体中のFe、Sn、Ce、Sイオンの酸化還元挙動を微分パルスボルタンメトリーによって調べた。電流ー電位曲線のピーク位置から半波電位を算出し、温度及び組成との関連を見た。すべての金属イオンについて温度上昇とともに還元体の濃度が増すことが確認された。ソーダライム系融体のFeイオンについてはFe^<2+>/Fe^<3+>平衡はFe^<3+>の錯形成反応と塩基度によって支配されることがわかった。無アルカリガラス(SiO_2-B_2O_3-Al_2O_3-CaO)融体中のSnイオンのボルタンメトリーにおいてはNa^+添加量を変えて融体の半波電位を求めNa^+の濃度ゼロに外挿することで無アルカリガラスにおける平衡を論じることができた。2.ガラスの分光学的研究-ガラスのNMR3.清澄作用清澄作用には清澄イオンの酸化還元平衡の温度依存性が重要である。金属イオンの場合にはガラス溶融温度において[酸化体]/[還元体]濃度比が1付近にあることが重要で、無アルカリガラスにおいてSnイオンが適していることが予想された。また硫黄については亡硝の温度上昇による分解反応(不可逆)によるものであることが分かった。1.ガラス融体のボルタンメトリー(硫黄,鉄,スズ)ソーダライムシリカ系ガラス融体中に微量溶かした硫酸ナトリウム(亡硝)の微分パルスボルタンメトリーを行った。波形やピーク位置の温度変化より融体中ではSO_4^<2->→SO>2,SO_2→SおよびS→S^<2->の還元が逐次的に行われていることが分かった。またSO_4^<2->の含有率は温度上昇によって減少することも判明した。一方清澄機構についてはアンチモンイオンのような多価金属イオンの温度上昇・下降に伴う還元・酸化による酸素ガスの発生・吸収によるものではなく,硫酸イオンの分解によるSO_2や酸素ガスの発生によるものであることが推察された。また,鉄イオン共存下での硫酸イオンの存在状態についても調べた。FeイオンとSO_4^<2->あるいはS^<2->イオンが相互作用をしていることも分かり,現在平衡関係に関する考察を行っている。スズイオンについても調べたが,高温では2価が主体となり,清澄剤としての使用は低温でのみ効果があることが分かった。酸性度の強いリン酸塩融体(Na_2O-P_2O_5)中の鉄イオンについても調べた。[Fe^<3+>]/[Fe^<2+>]比はNa_2O量の増加とともに変化しNa_2Oのモル分率が0.5付近に極値を持つことが分かった。酸化物イオン(O^<2->)の量が少ない酸性側ではいわゆるRタイプ,塩基性側ではOタイプの挙動を示した。2.急冷ガラスの分光学的研究ガラス化試料のNMRによる微視的構造とガラスの酸・塩基との関連を調べた。AlやBのNMRよりアルカリ金属イオンは酸性の強いAlO_4やBO_4多面体をまず形成するのに使用され次いで酸性度の低いSiO_2と反応することがわかった。以上の結果は第42回ガラスフォトにクス材料討論会などで発表しており,雑誌論文にすべく準備中である。1.高温ガラス融体中の多価金属イオンの酸化還万-ボルタンメトリーソーダ・ライム系ガラス及び多成分系無アルカリガラス融体中のFe、Sn、Ce、Sイオンの酸化還元挙動をボルタンメトリーによって調べた。ソーダライム系融体のFeイオンについては[Fe^<2+>]/[Fe^<3+>]平衡は温度上昇とともに還元側に移動する。アルカリイオンのイオン半径が小さいほど酸化側へシフトする一方、アルカリ土類金属イオンのイオン半径が小さい程還元側にシフトすることも認められた。従って、[Fe^<2+>]/[Fe^<3+>]を支配する因子はFe^<3+>錯体の安定性と系の塩基度であることが分かった(J.Ceramiic Society of Japan投稿中)。

無アルカリガラス(SiO_2-B_2O_3-Al_2O_3-CaO)は粘性が高くまた電気伝導性も小さい。この融体中のSnイオンのボルタンメトリーにおいて少量のNa^+イオンを添加することで電流を稼げること、またNa^+添加量を変えて融体の半波電位を求めNa^+の濃度ゼロに外挿することで無アルカリガラスにおける平衡を論じることができた。2.ガラスの分光学的研究-ガラスのNMR
材料リサイクル化を目指した新しい強相関階層薄膜材料の探索と誘電物性解析

本研究では,強相関を利用した薄膜の形成が,具体的にどのような機構で実現するのかを実験的に明らかにするため,新しい分光解析法を構築するところから研究を開始した。これには,通常の光の概念を越えた,縦波の光に相当する仮想光を仮定し,これを薄膜に垂直透過させた時の透過光強度を利用して,全く新しい計測光学理論を作った。この際,入射角変化に線形に応答する成分と非線形応答成分を分離するための回帰式をはじめて計測理論に利用し,次のような全く新しい機能を発揮する分光計測法の構築に成功した。(1)非金属基板上での純面外モードスペクトルの測定が初めて可能になった(2)面内モードスペクトルとの同時計測が可能になった(3)偏光子を使わない偏光スペクトル測定が実現した(4)光学パラメータを必要としない分子配向解析が初めて実現したこれらのメリットのうち,(4)は特に重要で,これまで解析できなかったキャスト膜やスピンコート膜の解析を実現させることのできる,画期的な要項である。この方法は多角入射分解分光法(MAIRS)と名づけ,実際の薄膜解析にも応用した。例えば,海外研究協力者のLeblancとは新しい膜構造の水素結合解析に成功し,J.Phys.Chem.Bに成果を公表した。また,千葉大の山田哲弘氏とは,水素結合とロイシンファスナーの強相関現象を利用した単分子膜の構造解析に挑み,世界で初めてロイシンファスナーのかみ合い機構をとらえることに成功し,現在投稿準備をしている。分子を組織化して薄膜にする技術が進む一方で,薄膜の構造とその物理的物性を分光学的に明らかにする手法は意外に進んでいない。本研究課題では,生体薄膜などの高度な分子構造と機能をもつ有機超薄膜を,赤外分光法で解析するための手段の開発に着手し,ソフトマテリアルの化学を界面化学と分析化学の両面から推進した。新しい研究の軸として,ケモメトリックスとしても知られる多変量解析の考え方を,全く新しい概念に変えてスペクトル解析に導入した。ひとつは,主成分分析法(PCA)アルゴリズムを詳しく検討した結果,複数のスペクトルから微量化学種の純スペクトルが抽出できることがわかった。これにより,固液界面の界面水が,バルクの水とは異なる化学構造をとっていることを,世界ではじめ赤外スペクトルを通じて明らかにすることができた。また,界面水と考えられる領域が,数Å程度であることも固有値解析から明らかにできた。この例の示すように,従来の"濃度検量"という強い呪縛から離れた,新しい多変量解析に利用法を示し,招待総説を多数発表してインパクトを与えた。他方,多変量解析のもつ強い線形性に着目し,物理計測の線形性と非線形性とを強力に区別する実験を考えた。薄膜解析に広く用いられる透過分光法を,この考え方に基づいて定式化した結果,本来計測が不可能な"縦波光による面外モード測定"が理論的に可能であることが示唆された。その後,回帰行列の理論的構築に成功し,非金属表面での面外モードスペクトルの測定に世界で始めて成功し,国内外の多くの学会から招待講演を受けた。この手法は多角入射分解分光法(MAIRS)と命名されており,厚みのわからない高分子材料や生体薄膜の分子配向解析に使えることが予想されており,現在,装置開発も含めて研究を進めている。
低血圧時から心停止後における液体換気の肺保護効果

[目的]液体換気法による心停止後移植肺の保護効果についてはこれまでも報告してきたが,今回はビーグル犬を用いて、心停止後に肺移植を施行し、病理的肺障害スコアと気道抵抗・弾性の測定を行った。そして液体換気の肺保護効果を定量的に評価した。[方法]ドナービーグル犬を通常換気群(GV群,n=6)と液体換気群(PLV群,n=5)に分け,1時間の低血圧と2時間の心停止の間,各々の方法でガス交換を維持した。液体換気群ではFluorinert FC-77 15ml/kgを気管内投与し、TV 400ml、PEEP 5cmH20、RR 20/minにて人工呼吸を行った。通常換気郡では、同様の人工呼吸管理のみ行った。次に通常換気下で左片肺移植を施行し、術後のガス交換・病理像を評価した。さらに経時的に移植肺組織を採取し、組織内IL-8濃度をELISA法を用いて定量化した。[結果]移植6時間後の病理評価ではGV群がより強く傷害された。気道抵抗・弾性は両群ではほぼ同じ変化を示した。しかし肺傷害の病理学的変化と気道弾性の間には有意な相関が認められた。IL-8の変化も量群間で有意差はみられなかった。[結語]病理的検討ではPLV群の方で肺傷害が抑制されていた可能性が示唆された.また気道抵抗,気道弾性の測定は肺障害の変化の評価に有用である可能性があった。【本研究の目的】低血圧心停止状態における液体換気の肺への影響、効果を評価し、液体換気の肺保存への臨床応用の可能性につき検討を加えた。【方法】3.0 3.5kgの日本雄性白色ウサギ。気管切開後、100%O2、TV30mlの分時換気回数40回の人工呼吸器(シナノ製作所SN-480-6)管理を施行。換気量、換気圧はトランスデューサーよりモニタリングを行い肺エラスタンスと気道抵抗を測定した。血圧は大腿動脈にてモニタリングした。灌流後の状態との比較評価を行うため、胸骨縦切開を行い両側開胸の状態で実験をおこなった。低血圧状態は瀉血にて収縮期圧40mmHg未満を1時間行い、その後心停止に至らせ心停止後も人工呼吸を継続し2時間後に灌流を行う実験モデルを作成し、ガス換気群(A群)、温阻血液体換気群(B群)と冷阻血液体換気群(C群)の3群にて比較検討を行った。液体換気はperfluorocarbonを用い15ml/kgを注入し部分液体換気を施行した。この3群間で肺エラスタンス、組織中IL-8、血液ガス分析について測定し、組織評価を行った。解析はt検定にて行いp<0.05をもって有意差ありと判定した。【結果】低血圧時の血液ガス分析では、3群間に有意差を認めなかった。気道抵抗はB、C群は開始時よりA群の約2倍の値を示したが、灌流後においても変化を認めなかった。一方、肺エラスタンスはA群がB、C群に比べて上昇する傾向を認めた。組織所見では肺胞壁肥厚、肺胞内細胞浸潤、肺胞虚脱の3項目につき評価をおこなったが、A群とB群間に肺胞虚脱度において有意差を認めた。また組織中のIL-8はB、C群において有意にA群より低値を示した。【考察】肺エラスタンスは組織の変化を即時的に反映することが示唆された。また液体換気は開始時より組織の炎症抑制を行い、肺エラスタンスの上昇を抑制することが示唆された。【本研究の目的】基礎研究として日本雄性白色ウサギを用いて、心停止状態における部分液体換気の肺保護効果を観察したところ、虚血による肺傷害を抑えることが判明した(平成14年度研究)。

そこで本年度はビーグル犬を用いて、部分液体換気にて保護された肺を移植することにより、移植後の肺機能がどこまで保護されているかを検討した。【方法】10?12kgのビーグル犬を用いた。ペントバルビタールによる導入により気管チューブを挿管し、イソフルレンによる全身麻酔で維持管理した。100%02、TV400mlの分時換気回数20回の人工呼吸器(シナノ製作所SN-480-6)管理を施行。換気量、換気圧はトランスデューサーよりモニタリングを行い肺エラスタンスと気道抵抗を測定した。血圧は大腿動脈にてモニタリングした。灌流後の状態との比較評価を行うため、胸骨縦切開を行い両側開胸の状態で実験をおこなった。低血圧状態は瀉血にて収縮期圧40mmHg未満を1時間行い、その後心停止に至らせ心停止後も人工呼吸を継続し2時間後に灌流を行う実験モデルを作成し、ガス換気群(A群,n=3)、温阻血液体換気群(B群,n=2)の2群にて比較検討を行った。液体換気はperfluorocarbonを用い15ml/kgを注入し部分液体換気を施行した。この2群間で肺エラスタンス、組織中IL-8、血液ガス分析について測定し、組織評価を行った。解析はt検定にて行いp<0.05をもって有意差ありと判定した。【結果】低血圧時の血液ガス分析では、2群間に有意差を認めなかった。気道抵抗はbaselineから心停止,心停止1時間と経過するに従い2群とも上昇傾向を示したが、両群間に有意差は認められなかった。心停止後2時間および保存液潅流後では心停止後1時間の時とあまり変化は見られなかった。一方、肺エラスタンスはB群がA群に比べて上昇する傾向を認めた。しかし有意差は現在のところ認められていない。組織所見に関しては現在検討中である。また組織中のIL-8は両群においてbaselineに比し移植後にむしろ低下する傾向を認めた。しかし症例数も少なく、有意差も認めなかったため、結論を言えるまでには至っていない。【考察】肺エラスタンスはウサギの実験とはやや逆の結果になっている傾向があったが、引き続き症例数を重ね、検討する必要があった。【本研究の目的】ウサギによる実験で、液体換気による心停止肺の肺保護効果を証明できた。以上のことから、実際にドナー肺を液体換気で換気した後、レシピエントに移植した場合移植肺がより良い状態を維持できるか検討した。この実験は平成15年度から継続して行われた。【方法】10-12kgのビーグル犬を用いた。100% 02、TV400mlの分時換気回数20回の人工呼吸(SN-480-6,シナノ製作所)管理を施行。換気量・換気圧はトランスヂューサーによりモニタリングを行い、肺エラスタンスと気道抵抗を測定した。潅流後の状態と比較評価を行うため、胸骨縦切開を行い、両側開胸の状態で実験を行った。低血圧状態は瀉血にて収縮期血圧40mHg未満を1時間行い、その後心停止に至らせ、心停止後も人工呼吸を継続し、2時間後に潅流を行う実験モデルを作成し、ガス換気群(n=7)、温阻血液体換気群(n=7)の2群にて比較検討を行った。液体換気はperfluorocarbonを用い、15ml/kgを注入し、部分液体換気を施行した。会席はt検定にて行い、p<0.05をもって有意差ありと判定した。【結果】
甲状腺濾胞性腫瘍の５３ＢＰ１発現とゲノム不安定性：分子病理マーカーとしての意義

DNA損傷応答(DDR)分子53BP1はDNA二重鎖切断(DSB)部位に集積し、核内フォーカス(NF)を形成する。53BP1NFの増加は自然発症DSBの亢進を示唆し、ゲノム不安定性を反映する。本研究では、53BP1発現の甲状腺濾胞性腫瘍の診断への応用の可能性を検討した。濾胞腺腫(FA)、微少浸潤型濾胞癌(MFC)、広範浸潤型濾胞癌(WFC)合計69例を対象に蛍光免染解析し、NFを低DDR型と高DDR型に分類した。NFは被膜直下に均一に分布し、総数と高DDR型の平均発現率は、FA、MFC、WFCの順に有意に増大した。53BP1蛍光免染は濾胞性腫瘍の鑑別に有用で、術前診断の応用への可能性がある。甲状腺濾胞癌には乳頭癌の核所見のような特異な形態像はなく、その術前診断は、殆どの場合不可能とされる。DNA損傷応答(DDR)分子p53-binding protein 1(53BP1)核内フォーカスを指標とした甲状腺濾胞性腫瘍の術前鑑別診断への応用の可能性について検討した。53BP1はDNA二重鎖切断(DSB)部位に集積する核内分子で、個々の核内フォーカスはDSB1個に相当する。我々は、その発現パターンが甲状腺癌、皮膚癌、子宮頸癌の腫瘍進展過程で異なることを報告している。今回の対象は広範囲浸潤濾胞癌(FCWI)14例、微小浸潤濾胞癌(FCWI)29例、濾胞腺腫(FA)30例のホルマリン固定パラフィン包埋切片で、53BP1蛍光免疫染色により解析した。フォーカス発現パターンはフォーカス形成が1ー2個のものを低DDR型、3個以上または1μm以上の大型フォーカスを発現するものを高DDR型として評価した。さらにアレイCGH法により53BP1発現とDNAコピー数異常(CNA)との関係をみた。高DDR型発現頻度の平均値は濾胞性腫瘍の悪性度と有意(p<0.001)な相関がみられ、FCWI9.9%、FCMI6.3%、FA2.7%であった。CGHによる平均のCNA全長も濾胞性腫瘍の悪性度と有意(p=0.0262)な相関がみられ、FCWI137.9Mbp、FCMI85.2Mbp、FA25.4Mbpであった。53BP1の高DDR型発現は自然発症性DSBの亢進を示唆し、CGHによるCNAの大きさと同様、腫瘍細胞の悪性化に伴うゲノム不安定性を反映する現象と考察する。53BP1蛍光染色は、濾胞性腫瘍の良悪性の鑑別に有用であり、穿刺細胞吸引診検体などでの術前診断に応用できる可能性がある。1)甲状腺濾胞性腫瘍である濾胞腺腫(FA, n=15)、微小浸潤型濾胞癌(FCMI, n=15)、広範浸潤型濾胞癌(FCWI, n=10)を対象に、DNA損傷応答(DDR)分子53BP1の蛍光免疫染色を施行し、発現頻度の群間比較を行った。その結果、FAで全例が53BP1核内フォーカス(NF)のない安定型か2個までの低DDR型であるのに対し、濾胞癌では、FCMIとFCWIともに、53BP1 NFが3個以上の高DDR型の頻度が有意に高率であることが判明した。その分布には特徴があり、高DDR型細胞は浸潤部と被膜直下に限局してみられ、中央部では認められなかった。濾胞性腫瘍の術前診断は、現在のところ困難とされる。本研究では、53BP1の発現解析を濾胞性腫瘍の病理診断に応用することを最終目的にしているが、濾胞性腫瘍の被膜直下での53BP1高DDR型発現は悪性の指標として有望であることが判明した。2)好酸性細胞型FA(FAOV, n=11)を対象に53BP1の蛍光免疫染色を施行した結果、安定型が1例で、他は低DDR型または高DDR型であった。高DDR型を示した2例のアレイcomparative genomic hybridization (CGH)解析では、特定の遺伝子増幅領域が判明、FISH法において増幅を確認した。FAOVは通常のFAより濾胞形成が乏しく充実構造を呈し、核異型が高度となり、良・悪性の判断がしばしば問題となる腫瘍である。遺伝子増幅はゲノム不安定性の指標であり、FAOVでのゲノム不安定性の関与が示唆された。

今回、DNA損傷応答(DDR)分子p53-binding protein 1(53BP1)核内フォーカスを指標とした甲状腺濾胞性腫瘍の術前鑑別診断への応用の可能性について検討した。53BP1はDNA二重鎖切断(DSB)部位に集積する核内分子で、個々の核内フォーカス(NF)はDSB1個に相当する。53BP1NFの増加は自然発症性DSBの亢進を示唆し、がん化に伴うゲノム不安定性(GIN)を反映する。濾胞腺腫(FA)27例、微少浸潤型濾胞癌(MFC)28例、広範浸潤型濾胞癌(WFC)14例を対象に、53BP1 NFを蛍光免染し、画像解析装置で定量・定性的に解析した。発現型は2個以下を低DDR型、3個以上または径1μm以上のNFを高DDR型とした。他のGINの指標として、FA 8例、MFC 10例、WFC 9例からDNAを抽出し、ゲノムコピー数変化をアレイCGH解析した。蛍光免染で、NF発現は被膜直下の腫瘍細胞にほぼ均一に分布して観られた。FA、MFC、WFCの総NFの平均発現率は各々15.4、31.4、40.1%、高DDR型の平均発現率は各々1.9、6.3、11.1%であり、いずれも悪性度に伴って有意に(p<0.001)増大した。平均ゲノムコピー数変化は、FA、MFC、WFC各々257、322、1208Mbで、悪性度に伴って増大する傾向はみられたが、有意差は明らかでなかった(p=0.656)。53BP1 NFの増加は、自然発症性DSBの亢進を示唆し、腫瘍細胞の悪性化に伴うゲノム不安定性を反映する現象と考察する。被膜直下からの腫瘍組織を用いた53BP1蛍光染色は、濾胞性腫瘍の良悪性の鑑別に有用であることが明らかになった。穿刺細胞吸引診などでの濾胞性腫瘍の術前診断に応用が期待できる。人体病理学本研究の目的は、甲状腺濾胞性腫瘍の診断における、悪性度を推定する分子病理学的マーカーとして、53BP1の発現パターンが病理診断や細胞診に応用可能であるか否かを結論付けることにある。そのために以下の点を明らかにすることを目標にした。1) FA、FCMI、FCWIでの53BP1の蛍光免疫組織化学的発現と臨床病理学的因子との関係、2)特殊型としての好酸性濾胞腺腫(FAOV)の特異性を評価するために、通常型FAとFAOVでの53BP1の蛍光免疫組織化学的発現と臨床病理学的因子との関係、3)濾胞性腫瘍での53BP1の蛍光免疫組織化学的発現パターンとGINの指標としてのCNAとの関係。現在までに上記の3点はほぼ明らかにし、FAOVについては論文投稿中、FAとFCについては論文執筆中であり、当初の計画より進展している。本研究では、53BP1NFの発現解析を甲状腺濾胞性腫瘍の病理診断に応用することを最終目的に、種々の濾胞性腫瘍組織を用いて53BP1の発現動態と生物学的悪性度およびゲノム不安定性の指標としての遺伝子コピー数変異(copy number aberration: CNA)との関連を検討している。現在までにFAと濾胞癌における53BP1発現の相違が明瞭にみられることを明らかにできた。さらに、53BP1NFを指標に、FAOVが通常のFAよりCNAが大きいことが示唆され、ゲノム不安定性との関連についても成果を挙げている。今後FAとFCについては論文を完成し投稿する。さらに、濾胞性腫瘍の術前診断法としての有用性を評価することを、最終的な目標とする。甲状腺乳頭癌の診断には穿刺細胞吸引細胞診が有効である。一方、FAとFCの鑑別には、細胞の異型度は良性・悪性の区別に関与しないため、細胞診で確定診断に至ることは困難である。本年度は、術後切除標本で診断の確定している症例の細胞診検体を対象に、蛍光免疫染色による53BP1発現が有効かを検証する。将来的には前方視的に穿刺細胞吸引細胞診検体を用いた評価を行い、術前診断法としての有用性を評価する。
イネの高温登熟耐性を制御する分子メカニズムの解明

これまで複数の要素により構成される複雑なイネの農業形質において、GWASを用いた効率的な遺伝子単利法が求められていた。そこで本研究では、効率的な遺伝子単利法を確立することを目的に、草型を例としてGWAS手法の確立を試みた。イネの草型は、一般に一株当りの穂の数(以下、穂数)が多く小さい穂をつける「穂数型」と、穂数が少なく大きい穂をつける「穂重型」に大きく分けられるが、これまで定量的に評価された先行研究は少ない。そこで本研究では、日本イネ169品種を用いて、8形質(到穂日数、稈長、穂数、穂長、穂軸長、一次枝梗数、二次枝梗数、穎果数)を計測し、草型を定量的に評価することを試みた。そこで、まずこれらの形質を要約した値を得るため主成分分析を行った。その結果、全データの62%を説明する第1主成分が得られた。第1主成分は、因子負荷量から本解析集団の草型を代表する値として適切であると思われた。最終的に、得られた主成分値を用いてゲノムワイド関連解析(GWAS)を行い、草型に関わる遺伝子を同定した。以上の結果から、複雑形質を用いた主成分分析は、イネの草型に関わる遺伝的要因の要約を可能にするとともに、GWASとの統合は、原因遺伝子の同定に有効であると結論付けられた。また、これらのGWAS手法は、様々な農業形質にも応用することが可能であり、様々な作物や果樹を対象とする研究に貢献できると考えられる。以上の成果より、作物におけるGWASを利用した効率的な遺伝子単離法の確立において一定の成果があったと評価できる。研究実績の概要で述べた通り、主成分分析とGWASによる統合的解析の有効性が確認されたため、複数の要素により構成される胚乳形質にも同手法を応用した。一昨年度までに、異常米や屑米の割合などの複数の形質データを取得することに成功していた。そこで本年度は、得られた形質データを用いて主成分分析を行い、得られた主成分得点に基づきGWASを行った。その結果、有力な候補遺伝子を複数同定することに成功した。そこで、一部の候補遺伝子について、形質転換体による機能の検証を行った。1つの候補遺伝子について着目すると、この候補遺伝子は、一部の品種で翻訳領域に変異があり遺伝子の機能が欠失していることが予測された。そこで、機能型アリルを持つ品種に対して、CRISPR-Casシステムを用いて、変異を生じた個体を作出した。さらに、この遺伝子の過剰発現体も作成した。これらの系統を高温環境下で登熟させ、胚乳形質を調べた所、機能型アリルを持つコントロール個体に比べ、機能欠失型アリルを持つ個体で正常米の割合が低下することが確認された。また、この遺伝子の過剰発現体では、コントロール個体に比べ正常米の割合が増加していた。これらの結果から、この遺伝子が高温環境下における登熟性に関わっていることが確認された。現在は、他の候補遺伝子に関しても、機能を検証するための形質転換実験を行っている。以上の理由により、当初の計画通りに進展していると判断した。形質転換体により胚乳形質に違いが見られた候補遺伝子に関しては、来年度も栽培実験を行い、胚乳形質に対する効果を確認する。また、今回同定された候補遺伝子がデンプン合成の制御に関わっていると予測されたため、形質転換体の胚乳からRNAを抽出し直し、デンプン合成関連遺伝子の遺伝子発現変動をqRT-PCRにより確認する。また、すでにイネ96品種の胚乳を用いたRNA-seq解析により、遺伝子発現情報は取得しているため、GWASにより得られた候補領域内で発現変動を示す遺伝子を調べることで、これまでの解析で同定されている候補遺伝子に発現情報を付与すると同時に、新たな候補遺伝子を選び出し、リストを充実させる。さらに過去の報告から、ダイズの登熟において、eQTL解析が遺伝子発現制御ネットワークの構築に有効であることが知られている。そこで、本研究課題においても同様の手法によりeQTL解析を行い、乳白粒の発生に関わる遺伝子制御ネットワークを作成する。本年度は、GWASを行う集団の充実を図ることを目的に、これまでゲノム配列データが得られていなかった133品種を次世代シーケンシング解析に用い、ゲノムワイドな多型を検出することに成功した。来年度は、これまでにゲノム配列データを取得している198品種に加え、133品種も形質測定に使用する予定でいる。さらに、これまでにゲノム配列データを取得している198品種に関しては、本年度温室で栽培し、乳白粒の発生率を測定した。測定した乳白粒の発生率を用いて、GWASを行った所、有意なシグナルが複数検出された。有意なシグナルが得られた領域に関しては、LDブロック解析、変異ブラウザ等の多型の機能アノテーションに基ついた解析を行った。この解析に基づき、候補遺伝子予測を行った所、検出された複数の領域の内、1つの領域で有力な候補遺伝子を同定することに成功した。また、本年度の日本育種学会において次のような内容で報告を行った。特定の集団を用いてGWASを行う際、調査集団のゲノム情報と形質データが必要となる。この際、形質データは多くの場合、圃場において手作業でひとつずつ調査する必要があり、多大の労力が必要となる。その一方で、これまで育種家や研究者は様々な形質について膨大な形質データ(レガシーデータ)を蓄積している。

そこで今回発表者らは、イネのレガシーデータを利用して、新たに形質調査することなくGWASが可能か調査を行った。その結果、糯性/粳性を決めるローカスとしてwaxy、ふ先の色に関わるアントシアニン合成酵素をコードするOsC1などのすでに過去の研究で報告のある遺伝子を同定することに成功した。さらに、心白米の発生率や種子幅の長さを用いたGWASにおいて、これまでに報告のないゲノム領域も新規に同定することができた。これらの結果から、レガシーデータを適切に用いることで、GWASにより農業的有用な遺伝子領域を同定、単離することが可能であることが示された。研究実績の概要で述べた通り、本年度は、レガシーデータを利用したGWASによりイネの登熟に関わる領域の同定に有効であることを明らかにした。レガシーデータを利用したGWASは、当初の計画になく、本年度新たに発案した解析であった。検出された領域に関して、今後解析を進めることで、イネ登熟に関わる新規の遺伝子を同定できると期待できる。さらに、本解析で選抜された候補遺伝子について、本年度は、形質転換体による機能の検証を行った。その結果、予測通り胚乳形質に違いが見られた。当初の計画では、候補遺伝子を予測するところまでが今年度までの計画だったため、すでに当初の計画以上の結果が得られている。現在は、他の候補遺伝子に関しても、機能を検証するための形質転換実験を行っている。以上の理由により、当初の計画以上に進展していると判断した。これまで複数の要素により構成される複雑なイネの農業形質において、GWASを用いた効率的な遺伝子単利法が求められていた。そこで本研究では、効率的な遺伝子単利法を確立することを目的に、草型を例としてGWAS手法の確立を試みた。イネの草型は、一般に一株当りの穂の数(以下、穂数)が多く小さい穂をつける「穂数型」と、穂数が少なく大きい穂をつける「穂重型」に大きく分けられるが、これまで定量的に評価された先行研究は少ない。そこで本研究では、日本イネ169品種を用いて、8形質(到穂日数、稈長、穂数、穂長、穂軸長、一次枝梗数、二次枝梗数、穎果数)を計測し、草型を定量的に評価することを試みた。そこで、まずこれらの形質を要約した値を得るため主成分分析を行った。その結果、全データの62%を説明する第1主成分が得られた。第1主成分は、因子負荷量から本解析集団の草型を代表する値として適切であると思われた。最終的に、得られた主成分値を用いてゲノムワイド関連解析(GWAS)を行い、草型に関わる遺伝子を同定した。以上の結果から、複雑形質を用いた主成分分析は、イネの草型に関わる遺伝的要因の要約を可能にするとともに、GWASとの統合は、原因遺伝子の同定に有効であると結論付けられた。また、これらのGWAS手法は、様々な農業形質にも応用することが可能であり、様々な作物や果樹を対象とする研究に貢献できると考えられる。以上の成果より、作物におけるGWASを利用した効率的な遺伝子単離法の確立において一定の成果があったと評価できる。研究実績の概要で述べた通り、主成分分析とGWASによる統合的解析の有効性が確認されたため、複数の要素により構成される胚乳形質にも同手法を応用した。一昨年度までに、異常米や屑米の割合などの複数の形質データを取得することに成功していた。そこで本年度は、得られた形質データを用いて主成分分析を行い、得られた主成分得点に基づきGWASを行った。