hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
EU共通農業政策の改革にともなうフランス農業変化の地域的側面

1.基本統計資料の整理として、1988年(最も近い農業センサス実施年)以降における土地利用ならびに農業生産に関する統計資料を、主として県別に(場合によっては農業地域別あるいはカントン別に)整理した。2.改革初年度の1993年以降における、COP作物のそれぞれに対する休耕実績を、県別統計資料にもとづいて整理した。また、その動向に地域的特色が顕著に見られる項目について、地図化するなどの作業に基づき考察を行った。3.さらに、補助的な作業として、近年におけるEU共通農業政策の動向と地域農業システムの変容に関する文献資料類を、EU資料センターなどで収集・検討した。4.全国スケールでの検討と並行して、地域スケールでの分析を行いつつある。事例的に取りあげる地域は、ノール地方とラングドック地方である。1992年に決定されたEU共通農業政策の改革は、30年余におよぶ共通農業政策(CAP)の歴史において、分水嶺とも称すべき画期的な大改革であった。COP作物に対する15-20%の減反政策は、従来の地域農業システムに大きな変化をもたらした。改革が実施に移されてから、すでに7年が経過しており、インパクトの地域的な特徴がしだいに明確になってきている。本研究では、1992年改革がもたらした影響の地域差を、フランス農業に関する地域統計データの検討を通じて明らかにした。改革の主要なターゲットとされた穀物・油糧種子・飼料用マメ類についていうと、まず穀物に関しては、個々の作目が次第に地域的集中度を高めつつある傾向が指摘できた。すなわち、軟質小麦生産地域、硬質小麦生産地域、トウモロコシ生産地域などといった地域的な特性が、近年さらに明確化しつつある。これは、休耕制度の導入と作付け面積の制限という条件のもとで、各地域が比較優位性をもつ作物に生産を集中させた結果といえる。同様の傾向は、油糧種子についても見ることができた。すなわち、パリ盆地の諸地域は、ナタネ生産地域という性格が強まりつつある。これは、従来いちじるしい伸びを示してきたヒマワリ生産が、1992年改革を契機に急速な減少に転じたからである。これに対して、アキテーヌ盆地は、現在もヒマワリ生産地域としての性格を維持している。飼料用マメ類については、明確な傾向が見られなかった。もともと飼料用マメ類は、穀物農業経営において他作物との組み合わせで栽培される作物であり、副次的な役割しかもっていない。それだけに、代償手当のわずかな変動で栽培面積に大きな違いが出やすい作物ということができる。
含フッ素強酸を利用する有機フッ素化合物の新規合成

当研究室では、含フッ素強酸を用いる有機フッ素化合物の新規合成法の開発を行っているが。本研究はその一環として、ジアゾ化・脱ジアゾフッ素化反応を詳細に検討することにより、pーアミノフェノ-ル類(pーAP)からの一段法ジアゾ化・脱ジアゾフッ素反応による生理活性物質等の合成中間体として有用なPーフルオロフェノ-ル類(pーFP)の合成を行った。その結果、pーFP収率はジアゾ化温度、ピリジンーHFモル分率および脱ジアゾ化温度の影響を強く受けた、HFモル分率0.9以上かつ脱ジアゾ化温度100°C以下の条件ではベンゾキノンが生成し、脱ジアゾ化温度120°C以上ではじめてpーFPが生成することを見出した。最適条件としてジアゾ化温度,ー50°C;HFモル分率,0.84;脱ジアゾ化条件,140°C,1hでpーフルオロフェノ-ルが70%の高収率で生成した。これに対しカルボキシル基をもつpーAPはHFモル分率0.8以上かつ100°C以下の条件ではキノジアザイドを与え、140°Cの反応温度では対応するカルボキシpーFPを90%の高収率で与えた。以上の結果から従来法、即ち芳香族ジアゾニウムフルオロボラ-ト塩(ArN_2BF_4)の分解(バルツ・シ-マン反応)では合成困難とされているpーFPが効率よく得られることが明かとなった。一方、トリフラ-ト基(ーOSO_2CF_3)は優れた脱離基であることから有機合成上有用な置換基であるが、これまでアリ-ルトリフラ-トは芳香核上のOH基を無水トリフルオロメタンスルホン酸と反応させることにより合成されている。しかし、アミノ基がらのジアゾニウムイオンを経るーOSO_2CF_3基への変換については知られていない。そこで(1)ArN_2BF_4を含フッ素強酸であるトリフルオロメタンスルホン酸中での脱ジアゾ化反応、(2)芳香族アミン類からの一段法アリ-ルトリフラ-ト合成、(3)新規なアリ-ルジアゾニウムトリフラ-ト塩の合成とその脱ジアゾ化反応等につき検討したところ、いずれの方法も良好な収率で対応するアリ-ルトリフラ-トを合成できることを見い出した。当研究室におけるここ数年来の研究、即ちフッ化水素(HF)ー塩基溶液を用いる芳香族アミン類の一段法ジアゾ化・脱ジアゾフッ素化反応に関する知見を基に、生理活性物質等の合成中間体として有用なpーフルオロフェノ-ル(PFP)類のpーアミノフェノ-ル(PAP)類からの合成につき検討した。その結果、PFP収率はジアゾ化温度、ピリジンーHFモル分率および脱ジアゾ化温度の影響を強く受けた。HFモル分率0.9以上かつ脱ジアゾ化温度100°C以下の条件ではベンゾキノンが生成し、脱ジアゾ化温度120°C以上ではじめてPFPが生成する。

最適条件:ジアゾ化温度,ー50°C;HFモル分率,0.84;脱ジアゾ化条件,140°C,1hでpーフルオロフェノ-ルが70%の高収率で生成した。これに対しカルボキシ基をもつPAPはHFモル分率0.8以上かつ脱ジアゾ化温度100°C以下の条件ではでキノンジアザイドを与え、140°Cの反応では対応するカルボキシPFPを90%の高収率で与えた。これらの結果はフルオロ芳香族化合物合成法として従来から用いられている芳香族ジアゾニウムフルオロボラ-ト塩の分解(バルツ・シ-マン反応)では合成が困難なPEPが効率よく得られることを示すものとして学会等に於て注目を集めた。一方、トリフラ-ト基(ーOSO_2CF_3)は優れた脱離基であることから有機合成上有用な置換基である。これまでアリ-ルトリフラ-トはOH基から合成されているが、アミノ基からの合成については知られていない。そこでアミノ基のトリフラ-ト基への変換を試みた。まずはじめに、アリ-ルジアゾニウムテトラフルオロボレ-ト塩を含フッ素強酸であるトリフルオロメタンスルホン酸中で熱分解したところ良好な収率で対応するアリ-ルトリフラ-トが得られた。今後さらに芳香族アミノ類からの一般法アリ-ルトリフラ-ト合成、新規アリ-ルジアゾニウムトリフラ-ト塩合成について検討する。有機合成上有用な置換基であるトリフラ-ト基をもつアリ-ルトリフラ-ト(ArOTf)は芳香核上のフェノ-ル性OH基と無水トリフルオロメタンスルホン酸の反応により合成される。本研究ではアミノ基のジアゾ化・脱ジアゾ化反応によるトリフラ-ト基(ーOSO_2CF_3=ーOTf)への変換を以下の(1)(3)により試みた。(1)ArN_2BF_4の含フッ素強酸中での分解によるArX合成:別途合成したArN_2BF_4のトリフルオロメタンスルホン酸中での熱分解により対応するArOTfを効率よく合成できた。本反応を用いることにより既知合成法では困難なーOH基を有するArOTfを好収率で得ることができる。(2)ArNH_2からのOneーpot法によるArOTfの合成:過剰のCF_3SO_3H中のArNH_2にNaNO_2飽和水溶液を0°Cでゆっくり加えin situで1時間室温あるいは加熱しArOTfを合成した。ピリジンのような塩基を共存させるとタ-ル等の副生物が減少し,ArOTf収率が向上した。また、ジアゾニウム塩が不安定なため(1),(3)の反応が利用できない複素環アミノ化合物の場合も本法を用いることにより良好な収率で対応するArOTfを与えた。(3)新規ジアゾニウムトリフラ-ト塩(ArN_2OTf)合成およびその分解:CH_3OH中ArNH_2にCF_3SO_3Hを滴下した後CH_2Cl_2を加え、0°Cで当量の亜硝酸イソアミルを添加し,室温で2h反応させ,粗生成物を再結晶することで大気中で安定な結晶状の新規化合物ArN_2OTfを得た。ーNO_2やーCF_3基のような電子吸引基をもつArNH_2では良好なArN_2OTf収率を与えるがーCH_3では収率が低下した。ArN_2OTfの分解を無溶媒あるいは溶媒(CF_3SO_3H,CH_3CN)中で行うと,ーCH_3,ーCF_3基をもつ基質は良好な収率で対応するArOTfを与えた。ーNO_2基や複数置換基をもつ基質および縮合芳香環のジアゾニウム塩ではその分解に比較的高温を要し、タ-ル状物質が副生した。しかしこれらのArN_2OTfも紫外線照射分解によりArOTf収率が著しく向上した。
スピンポンピング効果の流れ生成メカニズムのミニマムモデルに基づく解明

磁化ダイナミクスからスピン流を生成するスピンポンピング効果を、磁化の時間変化が生み出す有効ゲージ場の概念により明快に表した。この仕事により、時間変化する磁化が強磁性金属内の伝導電子に対してスピンを混合させるポテンシャルとしてはたらきこのために強磁性非磁性金属界面において非断熱スピン分極を生じることが起源であることがはっきり示され、スピンポンピング効果の物理的猫像が確立した。さらに、スピンポンピング効果の実験的観測に用いられる逆スピンホール効果についても記述できるよう解析を発展させた。この効果は従来はスピン軌道相互作用によりスピン流が電流に変換される効果として理解されているが、この直感的猫像はスピンポンピング効果がスピン密度を誘起する効果である事実とは整合しないものである。本研究では逆スピンホール効果はスピン密度の空間変化を電流に変換する特性として記述することが可能であることを示し、スピンポンピング効果から逆スピンホール効果までの統一的視点により記述する理論を提示することに成功した。これによりスピン流の不定性に伴う曖昧性を排除した理論が初めて提示された。今年度は、スピンポンピング効果を非平衡統計物理の広い視点から捉えるために、量子輸送問題、非平衡量子統計力学をテーマとした国際シンポジウム"Frontiers of Quantum Transport in NanoScience"を東京大学生産技術研究所にて開催した。本研究の分担者と代表者が会議の組織委員長と副委員長として企画運営し、本研究費からは招待講演者の招聘旅費などを支出し開催に不可欠な貢献をした。参加者は50名以上を数え大変盛況で、量子非平衡系の一般論や、非マルコフ的な時間発展の一般論などの議論に進展があった。スピンポンピング効果の物理的起源を直感的記述によらずはじめてきちんと理論的に押さえられたことで当初の目論見は予定通り達成することができた。のみならず、逆スピンホールと組み合わせた実験状況を統一的視点から記述することも行え、予想以上の成果があったと言える。さらに、国際シンポジウム開催により本研究テーマを非平衡統計物理の広い視点から見ることができ、非平衡統計物理の分野交流を促進し発展に貢献できたことは重要な成果と考える。反強磁性体に対するスピンポンピング効果の定式化など、これまでの考察で想定していなかった状況への拡張を行う。スピンポンピング効果に対してはこれまで現象論的な理論があるのみで、それらは物理現象としての理解のみならず実験との比較においても不十分なものであった。我々はこの問題を解決すべくグリーン関数を用いた微視的な定式化を行った。系にゆっくりした時間変化があるときの応答を求める一般的な定式化をおこない、それをスピンポンピングに適用し生成されるスピン流に対しての表式を得た(Phys. Rev. B誌掲載)。得られた結果はこれまでの理論の定性的な正しさを支持するものであったが、この定式化によりスピンポンピング効果の物理的起源が明確になり、また定量的な物質予測につなげる素地ができたことは重要な進歩である。具体的には、ポンピング現象の本質は外的相互作用により粒子の分布が乱され量子力学的分布関数が変化することであることが式で示された。従来の電荷の断熱ポンピングにおいてはこの変化は系の励起に伴いおこる無限小のエネルギー変化であるが、スピンの場合には磁化の運動が電子のスピン状態を変えることであるという本質的な違いが明らかになった。従来の現象論的議論では当然ながらこのようなことは見落とされていた。現在は、強磁性体が金属の場合と絶縁体の場合など対象を一般的に拡張しさらに物理を深く調べるべく発展研究をしている。定式化の部分では外場の効果の微分展開により厳格に断熱ポンピング現象を定式化し直すことも進めている。また、計数統計法を用いた数値的な解析の準備も橋本が中心になり定式化を行い計算を進めている。従来の断熱ポンピング現象とスピンポンピング現象の統一的な記述をすることに成功し、また同時に両者の違いも明らかになったことは、本研究を始めるもっとも重要な動機となった問題の解決がまずはおおむね進んだことを意味する。磁化ダイナミクスからスピン流を生成するスピンポンピング効果を、グリーン関数法により微視的に解析し、磁化の時間変化が生み出す有効ゲージ場の概念により明快に表すことに成功した。従来の現象論的記述に対しての微視的な意味付けを行うと共に、第一原理計算による定量的物質予測への可能性を開いた。この仕事により、時間変化する磁化が強磁性金属内の伝導電子に対してスピンを混合させるポテンシャルとしてはたらきこのために強磁性非磁性金属界面において非断熱スピン分極を生じること、これが非磁性体内へのスピン流を生み出すことがはっきり示され、スピンポンピング効果の物理的猫像が確立した。同時に、磁化構造中を電子が通る際に受けるスピン移行効果とスピンポンピング効果は共に断熱的な磁化の変化が生み出す現象であり、両者ともスピンゲージ場の非断熱成分により垂直スピン分極が生じることが本質であるという物理的に重要な共通点も初めて明らかになった。両者の差は引き起こしている場がスピンゲージ場のそれぞれ空間と時間成分であるという点のみである。このような事実は従来の現象論や散乱理論では肉薄することは困難である。さらに、従来は物理的意味が不明でいわゆるスピン混合コンダクタンスとよばれていた現象論パラメータが、界面を通じて電子スピンが受け渡される振幅にすぎないことが明らかになったことで、効率の良いスピン流生成のための物質設計も容易になると期待される。また、数値計算に基づく解析によりスピンポンピング効果における断熱性の意味を明らかにした。

従来は散乱理論による形式的な記述しかされていなかったスピンポンピング効果の物理的な機構がはっきり示されたことで本研究の当初想定した目的は十分に果たせた。また、数値的解析でも新しい事実がいくつか明らかになるなど、研究の進捗状況は極めて順調である。磁化ダイナミクスからスピン流を生成するスピンポンピング効果を、磁化の時間変化が生み出す有効ゲージ場の概念により明快に表した。この仕事により、時間変化する磁化が強磁性金属内の伝導電子に対してスピンを混合させるポテンシャルとしてはたらきこのために強磁性非磁性金属界面において非断熱スピン分極を生じることが起源であることがはっきり示され、スピンポンピング効果の物理的猫像が確立した。さらに、スピンポンピング効果の実験的観測に用いられる逆スピンホール効果についても記述できるよう解析を発展させた。この効果は従来はスピン軌道相互作用によりスピン流が電流に変換される効果として理解されているが、この直感的猫像はスピンポンピング効果がスピン密度を誘起する効果である事実とは整合しないものである。本研究では逆スピンホール効果はスピン密度の空間変化を電流に変換する特性として記述することが可能であることを示し、スピンポンピング効果から逆スピンホール効果までの統一的視点により記述する理論を提示することに成功した。これによりスピン流の不定性に伴う曖昧性を排除した理論が初めて提示された。今年度は、スピンポンピング効果を非平衡統計物理の広い視点から捉えるために、量子輸送問題、非平衡量子統計力学をテーマとした国際シンポジウム"Frontiers of Quantum Transport in NanoScience"を東京大学生産技術研究所にて開催した。本研究の分担者と代表者が会議の組織委員長と副委員長として企画運営し、本研究費からは招待講演者の招聘旅費などを支出し開催に不可欠な貢献をした。参加者は50名以上を数え大変盛況で、量子非平衡系の一般論や、非マルコフ的な時間発展の一般論などの議論に進展があった。スピンポンピング効果の物理的起源を直感的記述によらずはじめてきちんと理論的に押さえられたことで当初の目論見は予定通り達成することができた。のみならず、逆スピンホールと組み合わせた実験状況を統一的視点から記述することも行え、予想以上の成果があったと言える。さらに、国際シンポジウム開催により本研究テーマを非平衡統計物理の広い視点から見ることができ、非平衡統計物理の分野交流を促進し発展に貢献できたことは重要な成果と考える。今後は2016年度に構築した理論基盤に基づき現象をスピン流、磁化の緩和など多方面の視点から定式化、整理し統一的な理論をつくり上げることが必要である。また数値的手法による非平衡統計物理の側面もあきらかにし、解析的定式化と統合した理解を行う。断熱スピンポンピング効果は理解できたので、これまで全く議論されていない非断熱領域の解析を行う。数値的手法を用いる。非平衡統計物理としての新しい知見を得る。
副甲状腺機能亢進症マウスにおけるモノクローナルな副甲状腺腫の形成機序と機能異常

最近我々が開発した、原発性副甲状腺機能亢進症モデル動物であるトランスジェニックマウス(PTH-cyclin D1 transgenic mice ; PC mice)を用い、cyclin D1癌遺伝子によって発症する副甲状腺腫瘍が生化学的な副甲状腺機能亢進症を発症する機序について検討を行った。本マウスでは週齢が経つにつれ、あるときを境に副甲状腺過形成が急に加速し、血清Caが急上昇する傾向がある。これは、cyclin D1の副甲状腺における過剰発現による副甲状腺過形成がまず生じ、そして体細胞突然変異によりmonoclonalな腫瘍を形成し、著しい副甲状腺機能亢進症を呈することによると仮説している。まず、PC miceを帝王切開による微生物学的クリーニングによりSPF化し、その後コロニーを形成させた。カルシウム受容体作働薬であるcalcimimeticsのひとつであるKRN1493の、生化学的な副甲状腺機能亢進症抑制作用、副甲状腺細胞増殖抑制作用、そしてmonoclonalな腫瘍を形成抑制作用を検討するために、KRN1493の短期、長期投与試験を行った。短期投与試験として、4748週齢の雄性マウスを用い30,100mg/kgの1493投与試験を行った。血清Caは1493投与群で濃度依存的な低下が2時間、8時間で認められた。血清PTHは30mg/kg投与群で2時間後に低下が認められた。30mg/kg投与での血清Caの下がり値がWTマウスの血清Ca値と近く、長期投与試験の投与量は30mg/kg前後が妥当と推察された。また、薬効がどれくらい持続するかを確認するため、PTH経時変化を別途観察した。KRN1493投与量は30、100、1000mg/kg、投与後30min、1、2、8、24hrに採血し、血清CaとPTHを測定したところ、血清Caが最も低下するのは30mg/kgは2hr、100mg/kgは8hr、1000mg/kgは24hrと、投与量に依存して薬効が持続した。また、PTHは30mg/kgで2hr、100mg/kgで8hr、1000mg/kgで24hrまで低下したため、マウスではラットの約10倍の投与量が必要であるが、経口投与30mg/kgで充分効果が期待できると予想された。現在長期投与試験中であるが、連投後62日目の採血を行い、血清Caを測定したがまだ効果を認めることはできなかった(PC2媒体投与群:Ca9.866±0.170、PC2 1493 10mg/kg投与群:Ca 10.24±0.449、PC2 149330mg/kg投与群:Ca 9.851±0.176)。引き続き、投与を継続し、PCNA,BrdU等による増殖状態の評価等を行う予定である。ヒトCyclin D1遺伝子をマウス副甲状腺において組織特異的に強制発現させるべく、トランスジェニックマウス(PTH-cyclin D1 transgenic mice ; PC mice)が米国において作製された。実際にこのマウスは副甲状腺過形成を生じ、生化学的な副甲状腺機能亢進症を呈した。また、高回転骨の骨組織像も呈し、ヒトの副甲状腺機能亢進症における骨の変化と一致した(Imanishi Y.et al.,J Clin Invest 107,1093-1102,2001)。本トランスジェニックマウスを輸入後、帝王切開による微生物学的クリーニングによりSPF化し、コロニーを形成させた。コロニーの形成は、トランスジェニックマウスを野生型マウス(FVB/N Jcl)と掛け合わせ、トランスジーンを持つものを選別することで行った。トランスジーンの有無は、マウスのテールよりDNAを抽出し、ヒトCyclin D1特異的なプライマーを使い、Ampli Taq Goldを用いたPCR法で増幅後、電気泳動漕システムでPCR断片を分離し確認した。さらに、これらマウスのテールよりのDNAを制限酵素で消化し電気泳動漕システムで分離後、トランスファーメンブレンにブロッティングし[α-_<32>P]dCTPでラベルしたヒトCyclin D1 cDNAをプローブとして用いたサザンブロッティング法により確認した。本マウスが、帝王切開による微生物学的クリーニングによりSPF化の過程で、その遺伝形質の変化を来していない事を確認するために、各組織におけるCyclin D1遺伝子の発現をRT-PCR法で確認したところ、副甲状腺組織特異的な発現が認められた。本マウスは生後一年から一年半の間に、副申状腺機能亢進症を呈することが知られており、現在マウスを増殖中である。

カルシウム受容体作働薬であるcalcimimeticsのひとつであるKRN1493の、生化学的な副甲状腺機能亢進症抑制作用、副甲状腺細胞増殖抑制作用、そしてmonoclonalな腫瘍を形成抑制作用を検討するために、KRN1493の短期、長期投与試験を行った。短期投与試験として、4748週齢の雄性マウスを用い30,100mg/kgの1493投与試験を行った。血清Caは1493投与群で濃度依存的な低下が2時間、8時間で認められた。血清PTHは30mg/kg投与群で2時間後に低下が認められた。30mg/kg投与での血清Caの下がり値がWTマウスの血清Ca値と近く、長期投与試験の投与量は30mg/kg前後が妥当と推察された。また、薬効がどれくらい持続するかを確認するため、PTH経時変化を別途観察した。KRN1493投与量は30、100、1000mg/kg、投与後30min、1、2、8、24hrに採血し、血清CaとPTHを測定したところ、血清Caが最も低下するのは30mg/kgは2hr、100mg/kgは8hr、1000mg/kgは24hrと、投与量に依存して薬効が持続した。また、PTHは30mg/kgで2hr、100mg/kgで8hr、1000mg/kgで24hrまで低下したため、マウスではラットの約10倍の投与量が必要であるが、経口投与30mg/kgで充分効果が期待できると予想された。現在長期投与試験中であるが、連投後62日目の採血を行い、血清Caを測定したがまだ効果を認めることはできなかった(PC2媒体投与群:Ca9.866±0.170、PC2 1493 10mg/kg投与群:Ca 10.24±0.449、PC2 149330mg/kg投与群:Ca 9.851±0.176)。引き続き、投与を継続し、PCNA,BrdU等による増殖状態の評価等を行う予定である。
重要な眼底疾患の分子遺伝学的研究

いくつかの重要な遺伝性眼疾患の原因遺伝子の変異を明らかにした.1. Norrie病の原因遺伝子変異Norrie病は網膜硝子体先天異常で,乳幼児期から両眼性の高度視覚障害を来たすX連鎖性遺伝病である.我が国においてはこれまでに鹿児島県で2家系の報告があるが、この研究期間中に東京都と千葉県で各1家系が見い出された.これら4家系のXp11に局在するNorrie病遺伝子についてを検索したところ、エクソン2の開始コドン変異を鹿児島の2家系で、エクソン3のコード番号95のミスセンス変異を東京都の家系で見い出した.千葉県の家系では遺伝子の重複を示唆する所見を得た.SFDは加齢黄斑変性に類似する臨床増を示す常染色体優性遺伝病で、欧米諸国ではとみに注目を集めている.我が国では従来まったく知られていなかったが、我々は鹿児島県で2家系を発見した.欧米からの報告例と比較すると、発症年齢と眼底病変が加齢黄斑変性に一層類似することを明らかにした.原因遺伝子としてTIMP3を調べると,従来報告のないイントロン4/エキソン5のスプライシン部位の変異がみられた.3. PAX6遺伝子変異我々は先天眼球振盪を主徴とする常染色体優性家系を見い出した.家系中の〓患者および健常者の多数の末梢血についてマーカーDNAとの連鎖解析を行ったところ、21番染色体の短腕に当該遺伝子が局在することが判明した.そこで、候補遺伝子としてPAX6を検討したところDNA作働頷域にミスセンス変異が見い出された.PAX6のミスセンス変異は稀とされいる.しかも我々の症例の虹彩はまったく正常であることは極めて重要な知見である.いくつかの重要な遺伝性眼疾患の原因遺伝子の変異を明らかにした.1. Norrie病の原因遺伝子変異Norrie病は網膜硝子体先天異常で,乳幼児期から両眼性の高度視覚障害を来たすX連鎖性遺伝病である.我が国においてはこれまでに鹿児島県で2家系の報告があるが、この研究期間中に東京都と千葉県で各1家系が見い出された.これら4家系のXp11に局在するNorrie病遺伝子についてを検索したところ、エクソン2の開始コドン変異を鹿児島の2家系で、エクソン3のコード番号95のミスセンス変異を東京都の家系で見い出した.千葉県の家系では遺伝子の重複を示唆する所見を得た.SFDは加齢黄斑変性に類似する臨床増を示す常染色体優性遺伝病で、欧米諸国ではとみに注目を集めている.我が国では従来まったく知られていなかったが、我々は鹿児島県で2家系を発見した.欧米からの報告例と比較すると、発症年齢と眼底病変が加齢黄斑変性に一層類似することを明らかにした.原因遺伝子としてTIMP3を調べると,従来報告のないイントロン4/エキソン5のスプライシン部位の変異がみられた.3. PAX6遺伝子変異我々は先天眼球振盪を主徴とする常染色体優性家系を見い出した.家系中の〓患者および健常者の多数の末梢血についてマーカーDNAとの連鎖解析を行ったところ、21番染色体の短腕に当該遺伝子が局在することが判明した.そこで、候補遺伝子としてPAX6を検討したところDNA作働頷域にミスセンス変異が見い出された.PAX6のミスセンス変異は稀とされいる.しかも我々の症例の虹彩はまったく正常であることは極めて重要な知見である.重要な眼底疾患の分子遺伝学的成因を臨床試料について検討し、現在までに以下に成果をあげている.今後の2年間にさらに研究を伸展させる必要がある.1.ノリエ病の遺伝子変異:現在までに4家系のノリエ病を検索し、2家系でエクソン2の開始コドンの変異、1家系でエクソン3コドン95の変異を見い出した.これらは新しく見い出されたノリエ病遺伝子の変異である.2.X連鎖性家族性滲出性硝子体網膜症:ノリエ病遺伝子の変異が想定されるが、現在までに検索した3家系では変異は検出されなかった.3.Sorsby Fundus Dystrophy(SFD):日本人ではじめてSFDを2家系について記載した.疾病関連遺伝子として欧米で見い出されているtissue inhibitor of metalloproteinase-3について検討したところ、欧米では報告のない新しい変異を2家系で検出した.この疾病は加齢黄斑変性と類似の臨床像を示すので今後は報告のない新しい変異を2家系で検出した.この疾病は加齢黄斑変性と類似の臨床像を示すので今後はさらに検索の幅を広げていく計画である.4.加齢黄斑変性:SFD遺伝子の他に、ABCR遺伝子、組織過酸化抑制関連遺伝子について検討を開始した.研究が軌道にのったところであり、今後精力的に検索を進める計画である.いくつかの重要な遺伝性眼疾患の原因遺伝子の変異を明らかにした.1. Norrie病の原因遺伝子変異Norrie病は網膜硝子体先天異常で、乳幼児期から両眼性の高度視覚障害を来たすX連鎖性遺伝病である.我が国においてはこれまでに鹿児島県で2家系の報告があるが、この研究期間中に東京都と千葉県で各1家系が見い出された.これら4家系のXp11に局在するNorrie病遺伝子についてを検索したところ、エクソン2の開始コドン変異を鹿児島の2家系で、エクソン3のコード番号95のミスセンス変異を東京都の家系で見い出した.

千葉県の家系では遺伝子の重複を示唆する所見を得た.SFDは加齢黄斑変性に類似する臨床増を示す常染色体優性遺伝病で、欧米諸国ではとみに注目を集めている.我が国では従来まったく知られていなかったが、我々は鹿児島県で2家系を発見した.欧米からの報告例と比較すると、発症年齢と眼底病変が加齢黄斑変性に一層類似することを明らかにした.原因遺伝子としてTIMP3を調べると、従来報告のないイントロン4/エキソン5のスプライシン部位の変異がみられた.3. PAX6遺伝子変異我々は先天眼球振盪を主徴とする常染色体優性家系を見い出した.家系中の罹患者および健常者の多数の末梢血についてマーカーDNAとの連鎖解析を行ったところ、21番染色体の短腕に当該遺伝子が局在することが判明した.そこで、候補遺伝子としてPAX6を検討したところDNA作働領域にミスセンス変異が見い出された.PAX6のミスセンス変異は稀とされいる.しかも我々の症例の虹彩はまったく正常であることは極めて重要な知見である.
消化管内分泌と消化管運動を連動させる新しい腸管神経叢

消化管の平滑筋層は筋原性の自動能をもつ。これは筋層内にあるペースメーカー細胞が発生する膜電位変動(緩徐波)が一般の平滑筋細胞に伝搬し、その結果平滑筋細胞が同調して律動的に収縮するものである。さらにこの律動収縮を神経がコントロールすることで消化管運動が起こると考えられている。本研究は以下の点を明らかにすることを目的とした。1)ペースメーカー細胞を形態学的に同定する。平滑筋層の律動運動を修飾する壁内神経を解析する。3)内分泌細胞を含む粘膜上皮側からの刺激に対する消化管運動の応答のメカニズムを探る。これに関連して次の成果が得られた。1)イヌ、モルモット、マウスの結腸の内輪走筋層粘膜側表層にはペースメーカー細胞が存在する。そこには形態学的に特殊な平滑筋細胞が認められる。特にモルモット結腸の逆蠕動発生部位からは規則的な律動運動が計測され、そこにはより多くの特殊平滑筋が分布している。2)ペースメーカー細胞と考えられる特殊平滑筋は癌原遺伝子c-kitの産物c-Kitレセプターを発現している。ペースメーカー細胞はこのシグナル系を介して増殖分化する。3)壁内神経叢については、ここに神経特異的カルシウム結合蛋白ニューロカルシン陽性神経が分布する。神経節ニューロンとその終末に免疫活性があるほか迷走神経由来の知覚神経終末にも反応が認められる。4)結腸の粘膜上皮には癌抑制遺伝子APCが発現し、その遺伝子産物はβ-カテニンやhDLGと共存している。結腸上皮細胞の増殖や分化に関するシグナル伝達にAPC遺伝子産物は重要な役割を果たしていると考えられる。今後の課題として、粘膜刺激が平滑筋の自動能にどのように関与するか、また壁内神経を介して消化管運動に与える影響についてさらに詳しく解析する必要がある。本研究は小林繁を研究代表者として平成7年度に開始されたが、平成9年度に鳥橋茂子が引き継いでまとめた。イヌ近位結腸(ヒトでは上行結腸)の筋層に発見した「P層とP層神経叢」の形態を機能と解明することが、当初計画での主たる研究目的であった。どこまでこれを解明するかの到達目標の具体的設定は研究の性質上から不可能である。しかし、P層におけるNOニューロンとVIPニューロンに関する論文原稿を完成できたのは具体的成果の一つである(Nahar,N.S.et al.:Arch.Histol.Cytol.,1996)。研究計画・方法については大幅に変更する必要はない。しかし、P層の運動の摘出標本による記録が期待以上に良好であるから、平成8年度以降はこちらに力点を移すように心掛ける。また、モルモット結腸括約部の腸管膜付着部に10-12/秒の周期で規則正しく収縮する特種平滑筋組織(結腸ペースメーカー)の小結節を発見した(Kobayashi,S.et al.:Arch.Histol.Cytol.,1996)。これは、消化管ホルモン等に極めて敏感に反応するので今後の研究に役立てたい。平成7年度の研究遂行中に得た成果に、「粘膜免疫」と「腸管神経系」との間に「肥満(マスト)細胞」を介在させてみる、という概念上の試みがある。肥満細胞はIgEレセプターを有しヒスタミンを分泌する特異な細胞であり、この細胞と「消化管運動」との関連性はもっと研究するつもりである。以上が、平成7年度の研究実績の概要である。「消化

管内分泌と消化管運動を連動させる新しい腸管神経叢」の研究を続けている。方法としては、摘出平滑筋標本を用いた自発性収縮能の生理学的記録、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、免疫染色法に絞るのが賢明であると判断された。また、この際平成8年度の研究目的を、「新しいペースメーカーの発見」にした。その結果、下記の組織・部位で平滑筋の著名なリズムを記録できた。1.イヌ近位結腸、内輪走筋の粘膜下表面2.モルモット胃、幽門近傍の大弯側3.モルモット大腸、括約部4.モルモット、Oddi筋これらの組織に見られる共通の形態学的特徴を検討している。※生体では、心臓、消化管の平滑筋、静脈壁(門脈等)が自発性収縮能を有することが知られている。今後はこれらを比較的検討することによって、自発性収縮能の細胞学的基盤を解明したい。消化管の平滑筋層は筋原性の自動能をもつ。これは筋層内にあるペースメーカー細胞が発生する膜電位変動(緩徐波)が一般の平滑筋細胞に伝搬し、その結果平滑筋細胞が同調して律動的に収縮するものである。さらにこの律動収縮を神経がコントロールすることで消化管運動が起こると考えられている。本研究は以下の点を明らかにすることを目的とした。1)ペースメーカー細胞を形態学的に同定する。2)平滑筋層の律動運動を修飾する壁内神経を解析する。3)内分泌細胞を含む粘膜上皮側からの刺激に対する消化管運動の応答のメカニズムを探る。これに関連して次の成果が得られた。1)イヌ、モルモット、マウスの結腸の内輪走筋層粘膜側表層にはペースメーカー細胞が存在する。そこには形態学的に特殊な平滑筋細胞が認められる。特にモルモット結腸の逆蠕動発生部位からは規則的な律動運動が計測され、そこにはより多くの特殊平滑筋が分布している。2)ペースメーカー細胞と考えられる特殊平滑筋は癌原遺伝子c-kitの産物c-Kitレセプターを発現している。ペースメーカー細胞はこのシグナル系を介して増殖分化する。3)壁内神経叢については、ここに神経特異的カルシウム結合蛋白ニューロカルシン陽性神経が分布する。神経節ニューロンとその終末に免疫活性があるほか迷走神経由来の知覚神経終末にも反応が認めらる。4)結腸の粘膜上皮には癌抑制遺伝子APCが発現し、その遺伝子産物はβ-カテニンやhDLGと共存している。結腸上皮細胞の増殖や分化に関するシグナル伝達にAPC遺伝子産物は重要な役割を果たしていると考えられる。今後の課題として、粘膜刺激が平滑筋の自動能にどのように関与するか、また壁内神経を介して消化管運動に与える影響についてさらに詳しく解析する必要がある。本研究は小林繁を研究代表者として平成7年度に開始されたが、平成9年度に鳥橋茂子が引き継いでまとめた。
熱力学相平衡を考慮したセメント硬化体の3次元空間物質移動予則の構築

変質するセメント硬化体の経時変化を固相、液相の相平衡計算によりシミュレートし、それに3次元空間モデルを取り入れることにより硬化体の変質過程を組み入れた物質移動予測を行うことを目的とした。促進劣化させた試料の評価を行い、モデルの妥当性を確認した。さらに簡便に物質移動特性を測定できる方法を検討した結果、ACインピーダンス法によって測定された電気伝導率は塩分浸透性と高い相関が得られその有効性を確認した。コンクリート構造物を100年以上の超長期にわたり使用し続けるには、その物性予測が非常に重要である。申請者は既往の研究においてセメント硬化体の3次元空間モデルを構築し、硬化体中のイオンの3次元的な物質移動予測を可能とした。しかしながらこのモデルでは超長期にわたって炭酸化や固体部分の溶脱などによって変質するセメント硬化体の構造変化を予測することができない。そこで本研究においては長期にわたって変質するセメント硬化体の経時変化を固相、液相と気相の熱力学相平衡計算によりシミュレートし、それを3次元空間モデルに取り入れることにより硬化体の変質過程を組み入れた物質移動予測を行うことを目的とした。短期間で劣化させた試験体の評価も可能とするため促進劣化させた試料の評価を行い、モデルの妥当性を確認した。特にコンクリート構造物においては地下においては地下水との接触によるカルシウムの溶脱が想定される。そこで上記の点について検討を行うとともに想定される環境状況を勘案して、硬化セメントペースト試験体の水セメント比を0.3から0.8の広範囲にわたり作製し、空隙構造及び各相の存在量の異なる構造をもつ試験体の評価を行った。また、カルシウム溶脱が少なく、物質移動抵抗性が高いことが報告されている緻密でC-S-HのCaO/SiO2比の低い構造を有する高炉スラグを混和した試料(セメント置換率0.3、0.5、0.7)を用いて同様の評価を行った。物質移動特性を測定できる方法として電気伝導率測定の検討を行った結果、ACインピーダンス法によって測定された電気伝導率は塩分浸透性と非常に高い相関が得られその有効性を確認した。さらにNMRによって溶脱した試料の解析をおこなった結果、溶脱試料は構造が溶脱していない試料と大きく異なることが示唆された。最後に溶脱を考慮した物質移動モデルの構築を行い、実測値と一致する結果が得られた。短期間で劣化させた試験体の評価も可能でなければならないため促進劣化させた試料の評価を行い、モデルの妥当性を確認した。また、カルシウムの溶脱が少なく、物質移動抵抗性が高いことが報告されている緻密でC-S-HのCaO/SiO2比の低い構造を有する高炉スラグを混和した試料(セメント置換率0.3、0.5、0.7)を用いて同様の評価を行った。熱力学相平衡計算では各種鉱物の平衡定数が重要なパラメータとなるため、熱力学相平衡計算のための各種パラメータ値の文献調査を行いモデル構築のための最適な値について検討を行った。さらに簡易に物質移動特性を測定できる方法として電気伝導率測定の検討を行った結果、ACインピーダンス法によって測定された電気伝導率は塩分浸透性と非常に高い相関が得られその有効性を確認した。セメント硬化体のカルシウム溶脱に伴う空隙構造の変化のモデル化を、普通ポルトランドセメントを用いて検討を行った結果、水酸化カルシウムの溶脱後にC-S-Hの溶脱によって空隙量が変化することを考慮し構築したモデルと実験結果はよく一致した。空隙構造変化は空隙量の増加とともに空隙の連続性や、屈曲度といったその他のパラメータを含めた形状係数として算出しそれが物質移動特性に大きく影響を及ぼすことを明らかにした。これらのことから本年度の3次元構造モデルによる物質移動特性予測はおおむね予定通りに行われた。ただし、高炉スラグ微粉末やフライアッシュを加えた混和材を含んだセメント硬化体のモデル化はまだ行っておらず、来年度に行う必要がある。これらの混和材に関する実験についてはおおむね順調に進んでいる。

また、熱力学相平衡モデルにおいては計算を行う計算ソフトによっても若干結果に相違がみられるが、平衡定数によってその計算結果が異なることを明らかにした。ただし、熱力学相平衡計算と3次元空間モデルの統合までには至っていないため来年度にモデル化の統合を行う予定である。普通ポルトランドセメントを用いたセメント硬化体の促進溶脱実験及びモデル化を水セメント比の異なる試験体を用いて行う予定である。これらを行うことにより空隙構造と水酸化カルシウムの量などが異なる試験体に対してモデル化を行うことが可能となり広範囲にわたる硬化体に対して適用可能なモデルを構築することができる。また、フライアッシュや高炉スラグ微粉末を混和したセメント硬化体に関しても同様に実験とモデル化を引き続き行う。フライアッシュや高炉スラグ微粉末を混和した試料では水酸化カルシウム量が少ないため溶脱による空隙構造の変化が大きくなく、さらにその主要な生成物であるC-S-Hの構造が普通ポルトランドセメントと異なるためそれらを定式化しモデルに組み込む予定である。熱力学相平衡計算においては普通ポルトランドセメントを用いた系に関してはほとんどモデル化が終わっているため、こちらもフライアッシュと高炉スラグ微粉末を混和した系のモデル化を行う予定である。混和材を混和したセメント硬化体におけるC-S-Hは普通ポルトランドセメントと大きく異なるため使用する平衡定数をCa/Si比やAlの存在量などにより定式化しそれらを含めてモデル化を行う予定である。
日本人学習者のライティングのメタ談話標識のエラー分析

本研究の目的は、日本人英語学習者のメタ談話標識の体系的なエラーを明らかにすることによって、日本人英語学習者が英作文で論理的な展開を苦手とする主な要因を解明することと英作文の教授法に示唆を与えることである。分析した結果、英語校閲者に添削されるメタ談話標識もあれば、添削されないメタ談話標識もあることを指摘し、メタ談話標識の修正フィードバックの限界を述べた。本研究の学習者コーパスの結果に準拠した指示の重要性を述べ、英作文の指導の提案をした。平成26年度は日本人大学生の学習者コーパス(NICE)とその添削文コーパスの3セット(合計1,020個のテクスト)にHyland (2005)のメタ談話標識(metadiscourse marker)のリスト(約560項目)に基づいてメタ談話標識のタグを付与した。そして、学習者コーパスのメタ談話標識を対応する添削文コーパスのメタ談話標識と照合しながら、学習者のメタ談話標識が添削文で削除されている場合を「余剰エラー(addition error)」、メタ談話標識が添削文で追加されている場合を「脱落エラー(omission error)」、メタ談話標識が添削文で他のメタ談話標識に変更されている場合を「選択エラー(selection error)」、メタ談話標識の位置が添削文で変更されている場合を「語順エラー(order error)」として学習者のメタ談話標識をのエラーを4つに大別した。添削文コーパスの3セット中1セットに対して、メタ談話標識のタグの中にエラーの種類の情報や修正語を埋め込む処理を手作業で行っている。さらに、エラー修正の対象となっていて、特に因果関係を表すメタ談話標識の過剰語が、日本人学習者に固有の特徴なのか、ICNALE (the International Corpus Network of Asian Learners of English)に収録されている他のアジアの英語学習者のメタ談話標識と比較して、分析した。そして、その結果をAILA World Congress 2014で発表した。本研究の意義は、日本人学習者のメタ談話標識の過剰使用や過少使用を分析するだけでなく、メタ談話標識のエラーの種類(余剰・脱落・選択・語順)を特定して、修正語をタグの中に記述することによって、どのメタ談話標識のエラーの種類でどのような修正がされたのか解明を試みていることである。メタ談話標識(metadiscourse markers, Hyland(2005))のタグを付与した日本人大学生の学習者コーパス(NICE)とその添削文コーパスを比較して、メタ談話標識のエラーを付与を手作業で行っている。エラーの種類を、学習者のメタ談話標識が添削文で削除されている「余剰エラー(addition error)」、メタ談話標識が添削文で追加されている「脱落エラー(omission error)」、メタ談話標識が添削文で他のメタ談話標識に変更されている「選択エラー(selection error)」、メタ談話標識の位置が添削文で変更されている「語順エラー(order error)」の4つに大別して、添削文の修正語もメタ談話標識のエラーのタグの中に埋め込み記述している。本研究の意義は、日本人学習者のメタ談話標識の過剰使用や過少使用の分析にとどまらず、メタ談話標識のエラーの種類(余剰・脱落・選択・語順)を特定することや、タグに埋め込んだ修正語から修正方法を解明することができることである。今後の計画としては、添削文コーパスを参照しながら、日本人大学生の学習コーパスにタグを付与する作業を引き続き行い、統計に基づいて、量的・質的分析を行う。そして、談話標識エラー分析から得られた結果を、実験によって補足しながら、データ駆動型学習に応用して、タスクを考案、その効果を計測する。1.昨年度は、科研を申請した際に予想していなかった校務で多忙だったため、研究時間の確保が困難だった。2.メタ談話標識のエラータグを手作業で付与して、種類が重複している複雑なメタ談話標識のエラーなどがあるため、エラータグの付与の作業に時間がかかっている。平成28年度は、これまで扱っていた日本人学習者コーパス、NICE (Nagoya Inerlanguage Corpus of English) Ver. 2のデータからVer. 3.2にデータを切り換えて、日本人学習者のライティングにメタ談話標識(metadiscouse marker, Hyland (2005))のタグを付与した。そして、NICEの添削文を使用しながら、これらのメタ談話標識のタグにエラータグ(「余剰エラー(addition error)」、「脱落エラー(omission error)」、「選択エラー(selection error)」、「語順エラー(order error)」)を手作業で付与及び修正して、分析した。その結果、メタ談話標識が他のメタ談話標識や表現に変更される選択エラーが最も多く、語順エラーが最も少ないことが判明した。また、レベルが上がるとエラーが減ることが確認され、メタ談話標識のカテゴリー別では、Transition MarkersのComparison(例:but)とConsequence(例;so)が最も修正が多いことがわかった。英語母語話者コーパスと比較して得られた日本人学習者の過剰語・過少語と比較した結果、過剰使用語でも、添削文で修正される語と修正されない語があること判明した。こうした結果は、学習者のメタ談話標識の使用が、学習者のライティングが文法的に正しくとも、母語話者と異なる印象を与える要因であると指摘されているにもかかわらず、英語母語話者によるライティングの添削による指導では、限界があることを示唆している。このことから、学習者のライティングのフィードバックについて、どのような誤りかを直に示す直接的な修正フィードバック(corrective feedback)以外の方法を考案する必要があることがわかった。

これまでの遅れに加えて、使用したデータ(NICE2系)に問題がわかり、改訂版のデータベース(NICE 3系)で最初からメタ談話標識のエラータグを付与・修正・分析したため、平成28年度の計画が遅れた。平成29年度は、日本人英語学習者によるメタ談話標識の使用と談話を分析するために、特定の英文の後に適当な2文を考えて追加する実験を行った。その結果、本来、前文に関する理由・根拠を述べるところで、談話上問題が多いことがわかった。これは平成28年度の日本人英語学習者のメタ談話標識のエラー分析から示唆された特徴と一致する。前年度の分析の結果から、英語母語話者による添削や直接フィードバックによってメタ談話標識の全ての過剰使用を訂正することに限界があることが判明したので、過剰使用だった特定の談話標識に関して学習者コーパスに準拠した指示を日本人英語学習者に与えて、その学習者によるエッセイの書き直しを行なった。(1)日本人英語学習者のライティング(メタ談話標識について教授を受ける前に書いたライティング)と(2)日本人英語学習者のリライティング(メタ談話標識について教授を受けた後で書き直したライティング)の2種類を英語母語話者の校閲者3人に採点させ、各項目の平均点と合計点を比較した。その結果、校閲者3名ともライティングとリライティングの平均点に統計的に有意な差異が確認できた。また、事前のライティングで過剰使用だったsoとI thinkの頻度が事後のリライティングでは有意な差異を持って減少していた。この研究の意義は、従来の学習者のエラー分析が文法に焦点をおくことが多かったのに対して、メタ談話標識に焦点をあて、その分析結果に基づくリライティングの指示を作成し、授業で実践したことである。本研究の目的は、日本人英語学習者のメタ談話標識の体系的なエラーを明らかにすることによって、日本人英語学習者が英作文で論理的な展開を苦手とする主な要因を解明することと英作文の教授法に示唆を与えることである。分析した結果、英語校閲者に添削されるメタ談話標識もあれば、添削されないメタ談話標識もあることを指摘し、メタ談話標識の修正フィードバックの限界を述べた。本研究の学習者コーパスの結果に準拠した指示の重要性を述べ、英作文の指導の提案をした。メタ談話標識のエラータグを手作業で付与して、種類が重複している複雑なメタ談話標識のエラーなどがあるため、エラータグの付与の作業に時間がかっている。当初、2年間で3セットの添削文コーパスにメタ談話標識のエラータグを付与する予定であったが、平成28年度は、エラータグの付与を完了したコーパスから、随時、分析を進めていく。研究計画では、平成28年度に学習者のメタ談話標識のエラー分析から示唆された特徴を実験で確かめ、データ駆動型学習に応用して、考案したタスクの効果を確かめる予定であったが、現在の進行状況から、今年度の実施は難しいので、延長も視野に入れて、対応したい。
イネ完全長cDNAを用いた高速有用形質探索のゲノム的アプローチ

イネ完全長cDNAを高発現するシロイヌナズナ形質転換系統(イネFOXライン)を用いてカドミウム耐性、低リン酸条件による生育の向上を指標にして変異体選抜を行った。カドミウム耐性では、カドミウム25μMを含む寒天培地に播種し、垂直に生育させることで主根の伸長を計測した。その結果、17系統の主根身長抑制が掛からない変異体を単離した。これらのうち11系統はカドミウムの有無に関わらず伸長の促進が観察された。イネにおける耐性を調べる目的で残りの6系統より7つの(1系統は2種類のcDNAを含んでいたため)のシロイヌンズナへの再導入を行ない、表現型の再現性について調べた。その結果、2種類のcDNA再導入系統(各々、ミトコンドリア局在タンパク質、オーキシン制御タンパク質をコードする)はカドミウムの有無に関わらず根の長くなる形質を示した。他の機能不明タンパク質をコードするcDNA再導入系統及びグリコシドビドラーゼ、Znフィンガー型転写因子、ストレス誘導性タンパク質をコードするcDNA再導入系統が得られ根の伸長成長を指標としてについて確認を進めた。燐酸等の欠乏条件でも生育阻害の起こらない変異体を得る目的で、イネFOXラインを元素分析装置によって植物体の元素蓄積を調べた。その結果2系統の変異体が得られた。このうち1つの変異体については、低リン酸条件で生育の向上を確認した。変異に関わるイネ遺伝子をイネへ導入し形質の確認を行った。形質転換個体を数系統作成し、野性株(ニホンバレ)との比較からイネにおいても生育の向上が確認された。平成17年度は、イネ完全長cDNAを過剰発現することで機能付加を起こしたシロイヌナズナ形質転換植物ラインを作成することで、総合的な機能付加変異体作成を行い、この中から農業において重要な問題となっているリン酸吸収、カドミウムの蓄積に関する遺伝子の単離を主たる目標として、下記の研究を行った。1、イネ完全長cDNAを発現する形質転換シロイヌナズナ系統を約5,000系統作成した。2、作成中に観察される変異について形質変異の記載を行った。特にアルビノや色素変異個体のように光合成能に影響のあるものや、矮性植物のように形態に特徴のある変異体を選抜して、原因となるイネ遺伝子の単離をおこなった。3、これらの原因遺伝子候補を再び、シロイヌナズナへ再導入することで機能確認を進めた。4、作成した形質転換ラインを用いて、元素組成プロファイルの解析のために条件検討をおこなった。5、リン酸飢餓条件をシャーレ上で人工的に再現することでリン酸飢餓に耐えうる変異体選抜のための条件検討をおこなった。6、イネ遺伝子形質転換シロイヌナズナラインをリン酸含量の低いシャーレで選抜することで、変異体選抜を始めた。6、カドミウム変異体を単離する目的で人工的にカドミウム含むシャーレを調整して、野生株を成育することで、変異体選抜の条件検討を行った。7、イネ形質転換シロイヌナズナ系統を播種し生育することで、カドミウム蓄積に関わる変異体の選抜と原因遺伝子探索を始めた。日本の稲作において、玄米へのカドミウム蓄積は多大な被害を及ぼす。本研究では完全長イネcDNAを個別に導入したイネFOXラインを用いてカドミウム耐性となる変異体の単離を行い、植物体内へのカドミウム蓄積に影響を与えるイネ遺伝子の同定を行う。このためにイネcDNAを高発現するシロイヌナズナ形質転換植物の集団より、培地にカドミウムを添加したシャーレによって耐性変異体選抜を行った。

結果:25μMの塩化カドミウムを含む寒天培地上にライン化されたT2世代のイネFOXライン種子を播種し、1週間の春化処理の後、連続白色光下で1週間生育させた。この時、根は培地上を這わせるように生育させ、野生型と比較して、根が長くなっていたラインをカドミウム耐性変異系統の候補とした。選抜されてきた系統は同様の方法でさらに2回選抜を繰り返し行い、候補となる系統の絞込みを行った。上記のようなスクリーニングにより、現在までに約2000系統の独立したイネFOXラインから4系統のカドミウム耐性候補株が得られており、これらに含まれるイネcDNAの同定を行った。このうちbZIP型転写因子をコードする1系統について解析を行った。この系統はさらに高濃度(100μM)のカドミウム曝露下でも耐性を示した。今後は、同定できたイネcDNAのシロイヌナズナやイネを含む他の植物の再導入を行い、表現形が再現できるかの確認を行う。これらの結果からイネのカドミウム吸収・転流のメカニズムを明らかにして、玄米へのカドミウム転流阻止を行う。本研究では昨年に引き続いて、イネ完全長cDNAを個別に導入したイネcDNA導入ラインを用いてカドミウム耐性となる変異体の単離を行い、植物体内へのカドミウムの吸収について、有効なイネ有用遺伝子の探索を行った。25μMの塩化カドミウムを含む1.2%寒天培地上にライン化されたT2世代のイネcDNA導入ライン種子を播種し、1週間の春化処理の後、連続白色光下で1週間生育させた。この時、根は培地上を這わせるように生育させ、野生型と比較して、根が長くなっていた系統をカドミウム耐性変異系統の候補とした。約7000系統のイネcDNA導入ラインから最終的に17系統のカドミウム耐性候補系統が得られた。このうち、6系統がカドミウム培地上でのみ根が長くなる変異体であり、その他11系統はカドミウムの有無に関わらず根が長くなる変異体であった。単離された6ラインに含まれる計7種類のイネcDNA(1系統は2種類のcDNAを含んでいたため)のシロイヌナズナへの再導入を行ない、表現型の再現性について調べた。その結果、2種類のcDNA再導入系統(各々、ミトコンドリア局在タンパク質、オーキシン制御タンパク質をコードする)はカドミウムの有無に関わらず根の長くなる形質を示し、1系統のcDNA再導入系統(bZIP型転写因子をコードする)は表現型を再現しなかった。他の1系統のcDNA再導入系統は機能未知タンパク質をコードしていた。残り3系統のcDNA再導入系統は各々グリコシドヒドラーゼ、Znフィンガー型転写因子、ストレス誘導性タンパク質をコードしていた。また、これらのcDNAはイネへも再導入を行った。