hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ボルテックス・マターの秩序化とダイナミックス

外部磁場中のランダムな第2種超伝導体では、超伝導体内部に進入した量子化磁束(ボルテックス)が空間的にランダムに分布した点状欠陥によってピン止めされ線形電気抵抗がゼロになった超伝導秩序相が存在するのではないかと考えられており、ボルテックスグラス相と呼ばれている。しかしながら、特に磁場の揺らぎに伴う有限のスクリーニング効果まで考慮した場合にはボルテックスグラス相は実は不安定になり、磁場中では線形抵抗が常に有限に残るのではないかという指摘もある。これは高温超伝導体の磁場中相図の問題に関わる基本的問題であるが、まだ解決していない。これまでの数値的研究は、ゲージグラスモデルと呼ばれる極度に簡単化されたモデルに基づいたものであった。しかし、ゲージグラスモデルは空間的に等方的なモデルで一様外部磁場に伴う空間的異方性が取り入れられておらず、またランダムネスの起源も実際とは異なるタイプに設定されいるなど、いくつかの点で不満足なものである。本研究では、上記の点を改良した新しい統計モデルに基づいた大規模モンテカルロシミュレーションを行うことによって、ボルテックスグラス相の安定性の問題を調べた。その結果、スクリーニング効果が無視できる極限では安定に存在したボルテックスグラス相が有限のスクリーニング効果のため最終的には不安定になるとの結論を得た。磁場下の第二種超伝導体の内部には多数の磁束(ボルテックス)線が存在し、超伝導体の諸物性に重要な役割を果たしている。特に銅酸化物高温伝導体では揺らぎの効果が顕著であり、磁束をピン止めする不純物ポテンシャルのランダムネスとこれら熱揺らぎの相乗効果により、従来型の超伝導体とは異なった多彩な物性が実現されている。本研究では大きな揺らぎの効果が期待される高温伝導体でのボルテックス・マターの相転移・秩序化現象特に磁束線のグラス的秩序(ボルテックス)を、統計物理的な手法特にモンテカルロシミュレーションによる数値的方法に基づいて理論的に解析を勧めている。具体的には磁場中のランダムな超伝導体の超伝導転移を、磁場の揺らぎの効果(スクリーニシグ効果)及び外部磁場による縦・横揺らぎ間の空間的異方性を取り入れた3次元格子モデルに関するモンテカルロシミュレーションにより解析した。ピンニングの効果を取り入れたランダムな系では、系の熱平衡化が大きな問題になるが、本研究ではスピングラス等の問題に適用されてその有効性が実証されているレプリカ交換拡張アンサンブル方法を計算アルゴリズムとして使い、効率的な熱平衡化を達成した。その結果スクリーニングが無視出来る極限では有限温度で安定なボルテックスグラス転移が縦・横両成分に関して同時に起きる事、これに対し有限のスクリーニング効果の下ではボルテックスグラス相は不安定になる事を見だした。転移に伴う臨界指数として、従来系の空間的異方性を考慮しないより簡単化されたモデル(ゲージグラスモデル)に基づいて得られていた値とかなり異なった値が得られた。しかし、ゲージグラスモデルは空間的に等方的なモデルで一様外部磁場に伴う空間的異方性が取り入れられておらず、またランダムネスの起源も実際とは異なるタイプに設定されているなど、いくつかの点で不満足なものである。本研究では、上記の点を改良した新しい統計モデルに基づいた大規模なモンテカルロシミュレーションを行うことによって、ボルテックスグラス相の安定性の問題を調べた。
数理ファイナンスにおける漸近分布論の展開

確率過程の漸近分布論を数理ファイナンスの諸問題に応用して,陽に解けない問題に近似的解析解を与えた.例えば取引費用制約の下での最適ヘッジ問題に取り組み,取引費用で相対化したヘッジ誤差を漸近的に最小化する離散ヘッジ戦略や,ヘッジ誤差漸近分散の下限を達成する連続ヘッジ戦略を陽に構成した.これらの結果は確率積分の近似理論を発展させるものである.また金融資産価格のモデルとして用いられる確率過程の短時間局所分布の漸近展開・誤差評価を行い,特に非整数ブラウン運動を用いたモデルが,オプション市場価格の期間構造と整合的であることを示した.1.伊藤積分(確率積分)のRiemann和(単純可予測過程に対する確率積分)による近似において、用いる単純可予測過程の変動の激しさに関する制約(コスト制約)の下で、近似誤差を漸近的に最小化する問題を解決した。より正確には近似誤差の期待二次変動(平均二乗誤差)の漸近下界を求め、その下界を漸近的に達成する単純可予測過程列を陽に構成した。単純可予測過程を被積分過程に対して不偏なクラスに限定した場合は、研究代表者による先行研究によって既に解決済みであった。この不偏性は自然な要請であるため、不偏な場合の最適解が、不偏性の要請を外したより広いクラスにおいても最適であると予想されていた。本研究によってこの予想が、コスト関数の凹性の下でしか成立しないこと、凸性の下では不偏でない、ある単純可予測過程によって、近似誤差を劇的に縮小できることを示した。この問題は数理ファイナンスにおいて、連続時間の枠組みで与えられた投資戦略をどのように有限回の取引で近似するかという現実的な問題に対応している。不偏なクラスは戦略の自然な離散化に対応し、コストの凸性は資産の供給曲線の形状から自然に導かれる。本研究成果は金融実務において通常採られる資産運用の方法が非効率的であることを明らかにし、のみならず最適な方法を陽に提示するものである。時間等間隔で戦略を自然に離散化する方法に比べ、最適解は漸近平均二乗誤差を理論的に1/9以下にすることがわかった。離散ヘッジ問題を期待効用最大化の枠組みで定式化しても、適当なスケール極限において最適解は近似誤差最小化の解と一致することも見出した。2.凸リスク測度による、資産価格付けの第一基本定理の定式化に成功した。これは取引費用やリスク回避性向などによって原資産価格が非線形に形成された市場において、派生商品のリスク選好に依存した無裁定価格付けが可能であるための必要十分条件を与えたものである。非線形な市場における解析の基本的な枠組みを提供する成果である。3.確率微分方程式モデルの新しい効率的なシミュレーション方法を提案した。1)非線形な取引費用を考慮にいれた、金融デリバティブの最適ヘッジ戦略を、高頻度取引の漸近論のアプローチで研究した。前年度までに得られた、平均2乗誤差最小化の意味での最適ヘッジ戦略が、リスク回避度と取引費用係数のスケール極限における期待効用最大化の解と一致することを示した。2)Leland型の取引費用を吸収する戦略のクラスに対して、ヘッジ誤差漸近分布を導出し、さらにその分散を最小にする戦略を構成した。3)原資産価格過程に上昇または下降傾向がある場合に、離散ヘッジ誤差に対する漸近的な制約の下で、ヘッジ後収益の期待値を最大化する問題を定式化し、最適ヘッジ戦略を導出した。4)バリア型オプション価格の数値計算のための確率微分方程式の新しい離散近似法を考案した。5)Langevin方程式型の確率微分方程式系からの非Markov的部分観測による有効な拡散係数推定量を構成し、その漸近分布を決定した。確率ボラティリティモデルに適用し、データ解析を行った。これらの研究対象はいずれも金融リスクヘッジのための重要な問題でありながら、漸近論的アプローチをとらずに陽に解析解を得ることが難しいものであり、本研究により初めて、有効性が保証された実際的手法が得られたことになる。なお上記いずれの成果についても、より一般的な状況への拡張の試みが現在進行中である。取引費用を考慮したヘッジの問題を確率過程の漸近分布論によって解析した.取引費用を考えたとき,数理ファイナンスの基本的な枠組みである優ヘッジの概念による問題の定式化では,金融実務に意味のある結果を導けないことが知られていた.そこでヘッジを分布のコントロール手段と捉える本研究のアプローチが有効となる.昨年度から今年度にかけて,マルコフ型連続確率制御の形で記述される取引戦略のクラスに対し,取引費用係数を摂動パラメーターとした同質化の構造に基づく,ヘッジ誤差の漸近分布を導出した.今年度はさらにヘッジ誤差漸近分散の最小化問題を定式化し,これを完全に解くことができた.最適戦略(漸近分散を最小化する戦略)はスケール極限のとり方に依存する.ある状況では効用最大化の枠組みで導出されたWhalley-Wilmottによる近似的最適戦略に一致することが分かった.またある状況ではBarles-Sonerによって導かれた近似的最適戦略が,漸近分散最小化という意味での最適戦略にはなっていないことが分かった.今回導出した最適戦略はLeland戦略の漸近分散を一様に改善している.本研究の枠組みによって,これまで理解されていなかったWhalley-Wilmott, Barles-Soner, Lelandらによるいくつかのヘッジ戦略の関係が統一的に理解され,さらに最適戦略として新しい形のヘッジ戦略を提案することができた.

当該研究の目的は,取引費用やモデル不確実性など現実的な制約を考慮したファイナンスのモデルに対して,適切な摂動パラメータに関する漸近分布の解析により,実用的な近似解を構成することである,前年度までに,一次元局所ボラティリティモデルに対して,線形費用下でヘッジ誤差を漸近的に最小化するヘッジ戦略を構成することができた.取引費用の係数を摂動パラメータとしており,これは取引費用が小さい時の漸近分布論に相当する.当該年度ではまずモデル不確実性を考慮した形で結果を拡張した.現実がそうであるように,原資産価格のボラティリティの構造を正確に特定することができない状況で,ボラティリティの上限の推定値のみから凸ペイオフのヘッジ戦略を構成できるようになった.過大な推定からくる余剰ボラティリティは,自動的にヘッジの精度上昇に寄与する.ボラティリティの下限推定値からは凹ペイオフのヘッジが可能である.また原資産価格に対するマルコフ性の仮定も除くことができた.当該年度の成果により,デルタヘッジを必要とする中長期のヨーロッパ型オプション(例えばコールオプション,プットオプション)のポジションを,取引費用による損失及びモデル不確実性を考慮に入れてリスク管理する実用的な方法が得られた.同質化構造に基づく(マルコフとは限らない)セミマルチンゲールの確率制御理論を構築したことになり,セミマルチンゲールの安定収束理論の応用としても斬新である.当該研究計画の最終年度までに,モデル不確実性と取引費用をともに考慮した漸近的最適ヘッジ,及び非整数ブラウン運動による確率ボラティリティモデルの漸近分布の基礎理論を構築することができた.研究期間の延長により,当該成果を発表する機会を増やし,また多次元への拡張を継続して研究する.株価(指数)など資産価格過程の対数ボラティリティを,ハースト指数が0.1程度の非整数ブラウン運動でモデル化する,ラフ・ボラティリティと呼ばれるモデルが近年数理ファイナンスにおいて非常に注目を集めている.これは当該研究課題の漸近分布論によって導かれるインプライド・ボラティリティの漸近挙動が,現実をよく説明すると考えられているからである.そこで年度当初の計画を変更し,当該年度においてはこのラフ・ボラティリティモデルに,より重点を移して研究を行った.前年度までに一般の局所/確率ボラティリティモデルに対して,インプライド・ボラティリティの短時間漸近挙動を,一次までの漸近展開の形で導出しており,この成果は当該年度中に公刊された.当該年度においては,この成果について国外(スペイン,フランス)で関連研究者に向けて講演するとともに,フーリエ解析を用いる別のアプローチにより,さらに高次の漸近展開を導き,その誤差評価を行った.特にインプライド・ボラティリティの歪度及び曲率の極限公式を導き,市場データから経験的に知られている歪度のべき法則を,ラフ・ボラティリティモデルが完全に再現することを証明した.これは既存の結果を大幅に拡張しており,またこれまで形式的な計算によって得られていた公式を,より拡張した形で厳密に証明する重要な成果となった.ラフ・ボラティリティモデルはボラティリティ時系列の分布特性もよく再現しているため,次世代のファイナンスモデルとして有望であり,本研究成果はその根幹を支えるものである.確率過程の漸近分布論を数理ファイナンスの諸問題に応用して,陽に解けない問題に近似的解析解を与えた.
取引仲介者の責任に関する比較法的総合的研究

EUにおいて、投資家保護の強化と市場の透明性向上のため2014年6月12日第2次金融商品市場指令(MiFIDII)が出され、同指令は、EU諸国において国内法化され、2018年1月3日に施行された。このEU指令やイギリス・アメリカの新判例や学説の動向を踏まえて、わが国においても2017年3月30日に金融庁は「顧客本位の業務運営に関する原則」を公表した。そこで、EUの同第2次金融商品市場指令(MiFIDII)の内容や、EU諸国における同指令の国内法化を調査研究した。そして、取引仲介者の責任に関するイギリス・ドイツ・フランスの文献・判例を収集・分析し、アメリカの判例・文献も収集・分析した。これらの調査研究を踏まえて、わが国で投資助言者や投資仲介者の仲介手数料についての説明義務違反を認めた判決例を検討し、「仲介手数料の説明義務違反ーEUのMiFIDIIに関連してー」香川法学第38巻第3・4号を公表した。また、実務家および弁護士より、わが国の保険募集、投資勧誘、不動産仲介における紛争について実態調査と紛争事例の類型化を進めた。そして、それらの紛争事例について、実務家・弁護士との共同研究会や大学内での研究会を開催し、紛争事例を解決する法的構成や問題点を検討した。2018年度も、2017年度に引き続きアメリカにおける金融取引仲介者の義務および責任について調査した。さらに、フランスにおける不動産仲介の実態について、パリの公証人と宅地建物取引業者にインタビューして調査した。保険募集、投資勧誘、不動産仲介に関し、国内外の取引仲介者の責任に関する文献・資料を検討する中で、2014年6月12日第2次金融商品市場指令(MiFIDII)への言及が見られたため、今年度は、特に、第2次金融商品市場指令(MiFIDII)の内容と、EU諸国における同指令の国内法化について調査研究を行った。EUの金融取引仲介者の義務および責任についてアメリカに調査に行ったほか、フランスにおける不動産仲介の実態について、パリの公証人と宅地建物取引業者にインタビューして調査した。また、わが国における保険募集、投資勧誘、不動産仲介を巡る取引仲介者の責任に関する実態調査および紛争事例の収集と分析も進んでいる。引き続き、不動産・保険・証券の取引仲介者に関する内外の法律文献の分析を進めるとともに現地調査も進めていく。そして、欧米における不動産・保険・証券の取引仲介者をめぐる紛争事例を収集するとともに、わが国の不動産・保険・証券の取引仲介者を巡る紛争事例との異同を明らかにしつつ、わが国における不動産・保険・証券の取引仲介者の責任に関する理論を再構成し、取引仲介者の責任に関する課題を提示する。そのための論文をまとめて公表する。米国において、企業の合併・買収に関し助言を行う金融取引仲介者の義務及び責任について調査した。また、2002年EU保険仲介人指令および2002年EU非対面販売指令のEU各国の国内法化の実態を調べたほか、2004年EU金融商品市場指令の国内法化につき、文献・資料収集をし、各国法を確認した。さらに、2006年EUサービス給付指令および2011年EU不動産仲介人に対する消費者権指令の国内法化について文献・資料収集をし分析した。その結果、取引仲介者の責任を考察するにあたっては、取引仲介者と一方当事者との間にどのような契約が成立しているか、取引相手方との関係はどうなっているか、また取引仲介者が代理商か、商事仲立人か、民事仲立人か等により分析していくことが有益であることが判明した。保険募集、金融商品勧誘、不動産仲介の実態調査と紛争事例の把握が若干進んだ。成果の一部の公表として、取引仲介者自身の契約準備段階における信義則上の責任を最高裁として初めて認めた最判平成19年2月27日判時1964号45頁について、その責任の要件、効果について検討し、「交渉破棄責任の新類型」香川法学37巻1・2号を公表した。また、最判平成17年9月16日金商判1232号19頁、大阪高判平成11年9月17日判タ1051号286頁、大阪高判昭58年7月19日判時1099号59頁等が、マンション売主の責任とともにその交渉補助者である仲介者自身の説明義務違反による損害賠償責任を認めているように、売主、その取引仲介者、取引相手方という三者関係において売主の責任、および取引仲介者自身の責任を考察したほか、仲介者であるアレンジャーの責任について検討し、『表示責任と債権法改正ー表示責任論研究序説』成文堂を公表した。国内外の取引仲介者の責任に関する文献・資料を検討する中で、取引仲介者の責任を考察するにあたっては、取引仲介者と一方当事者との間にどのような契約が成立しているか、相手方当事者とは契約関係があるか否かに基づき分析していく方法が有益であることが判明した。そこで、紛争事例における取引仲介者が代理商か、商事仲立人か、民事仲立人か等により分析していくこととなった。金融取引仲介者の義務及び責任についてアメリカへ夏に調査に行ったほか、東京の研究者や弁護士から保険仲介者および金融商品仲介者の法律問題について教示を受けた。また、ドイツ人の教授からドイツにおける証明責任や消費者保護について教示を受けた。取引仲介者に関する実態調査および紛争事例の収集も進んでいる。

EUにおいて、投資家保護の強化と市場の透明性向上のため2014年6月12日第2次金融商品市場指令(MiFIDII)が出され、同指令は、EU諸国において国内法化され、2018年1月3日に施行された。このEU指令やイギリス・アメリカの新判例や学説の動向を踏まえて、わが国においても2017年3月30日に金融庁は「顧客本位の業務運営に関する原則」を公表した。そこで、EUの同第2次金融商品市場指令(MiFIDII)の内容や、EU諸国における同指令の国内法化を調査研究した。そして、取引仲介者の責任に関するイギリス・ドイツ・フランスの文献・判例を収集・分析し、アメリカの判例・文献も収集・分析した。これらの調査研究を踏まえて、わが国で投資助言者や投資仲介者の仲介手数料についての説明義務違反を認めた判決例を検討し、「仲介手数料の説明義務違反ーEUのMiFIDIIに関連してー」香川法学第38巻第3・4号を公表した。また、実務家および弁護士より、わが国の保険募集、投資勧誘、不動産仲介における紛争について実態調査と紛争事例の類型化を進めた。そして、それらの紛争事例について、実務家・弁護士との共同研究会や大学内での研究会を開催し、紛争事例を解決する法的構成や問題点を検討した。2018年度も、2017年度に引き続きアメリカにおける金融取引仲介者の義務および責任について調査した。さらに、フランスにおける不動産仲介の実態について、パリの公証人と宅地建物取引業者にインタビューして調査した。保険募集、投資勧誘、不動産仲介に関し、国内外の取引仲介者の責任に関する文献・資料を検討する中で、2014年6月12日第2次金融商品市場指令(MiFIDII)への言及が見られたため、今年度は、特に、第2次金融商品市場指令(MiFIDII)の内容と、EU諸国における同指令の国内法化について調査研究を行った。EUの金融取引仲介者の義務および責任についてアメリカに調査に行ったほか、フランスにおける不動産仲介の実態について、パリの公証人と宅地建物取引業者にインタビューして調査した。また、わが国における保険募集、投資勧誘、不動産仲介を巡る取引仲介者の責任に関する実態調査および紛争事例の収集と分析も進んでいる。引き続き、不動産・保険・証券取引の仲介者に関する内外の法律文献の分析を進めるとともに、現地調査も進めていく。そして、欧米における不動産・保険・証券取引の仲介者をめぐる紛争事例を収集するとともに、わが国の不動産・保険・証券取引の仲介者をめぐる紛争事例との異同を明らかにしつつ、わが国における不動産・保険・証券取引の仲介者責任についての理論を再構成し、取引仲介者の責任に関する課題を提示する。引き続き、不動産・保険・証券の取引仲介者に関する内外の法律文献の分析を進めるとともに現地調査も進めていく。そして、欧米における不動産・保険・証券の取引仲介者をめぐる紛争事例を収集するとともに、わが国の不動産・保険・証券の取引仲介者を巡る紛争事例との異同を明らかにしつつ、わが国における不動産・保険・証券の取引仲介者の責任に関する理論を再構成し、取引仲介者の責任に関する課題を提示する。そのための論文をまとめて公表する。2017年度は大学内の業務として委員会委員長を務めており、海外調査へ行くことができなかったため未使用額が生じてしまった。2018年度に海外調査に行く予定である。
病理組織標本を用いた生体ステロイドのメタボライト・プロファイリング技術の開発

病理組織標本を含む生体サンプルからステロイドを抽出し,高感度・高精度に一斉分析する方法を開発した。内部標準ステロイドを添加して水酸化カリウム/エタノール中で加水分解し,n-ヘキサンと酢酸エチルによる抽出を行った。ピコリン酸エステルに誘導体化後,高速液体クロマトグラフィー・陽イオンエレクトロスプレーイオン化・タンデムマススペクトロメトリー(HPLC-PESI-MS/MS)に導入し,ステロール,酸化ステロール,副腎ステロイド,神経ステロイドなどを同時定量することが可能になった。ホルマリン固定とマイヤーヘマトキシリンによる染色は,病理組織標本でのステロイド分析結果に有意な影響を及ぼさなかった。本研究の最終目標は,これまで応募者らが開発してきたHPLC-MS/MSによるステロイドの高感度分析法を発展させ,代謝マップ上の100種類以上のステロイドを、ホルマリン固定した組織標本から一斉定量する「メタボライト・プロファイリング」法を開発することである。平成24年度は平成23年度に引き続き,まず標準物質を用いたHPLC-MS/MSによる分離、分析条件の検討を行った。次に,極性が低いステロールから極性が高いニューロステロイドまでを同時に抽出する方法の検討を行った。また、平成24年度は平成23年度に引き続き,定量分析に内部標準として使用する安定同位体標識ステロイドの収集も行い,必要な種類と量を確保しつつある。さらに上記の基礎実験結果を基に,組織を用いた予備分析を開始した。本研究の最終目標は,これまで我々が開発してきたHPLC-MS/MS法によるステロイドの高感度分析法を発展させ,代謝マップ上の100種類以上のステロイドを,ホルマリン固定および染色した組織標本から一斉定量する「メタボライト・プロファイリング」法を開発することである。平成24年度までに標準ステロイドを用いた一斉抽出方法,一斉誘導体化方法,一斉分析方法を確立し,定量分析の内部標準として必要な安定同位体標識ステロイドの収集もほぼ完了したため,平成25年度は実際の生体組織サンプルを用いて,ホルマリン固定と染色が分析に与える影響を検討した。具体的には,ヒト肝組織(同重量)に10%中性緩衝ホルマリン液を添加して117時間の固定を行った。固定後組織を回収して乾燥した後,内部標準とBHTを加えた1N ethanolic KOH中でアルカリ加水分解を行い,n-Hexaneとethylacetateで抽出し,picolinyl ester誘導体にしてLC-MS/MS分析を行った。その結果,ホルマリン固定しないものと比べてホルマリン固定したものでも,固定時間にかかわらず同様の定量結果が得られ,我々のステロイド分析法に関してはホルマリン固定の影響はないと判断された。一方,ホルマリン固定を行った組織について,さらにマイヤーヘマトキシリン液を添加して5分間の染色を行った。染色後蒸留水にて1回洗浄して乾燥し,上記と同様にアルカリ加水分解,抽出,誘導体化後にLC-MS/MS分析を行った。その結果,染色をしたものでもしないものでも同様の定量結果が得られ,我々のステロイド分析法に関してはマイヤーヘマトキシリン染色の影響はないと判断された。以上によりほぼ当初の目的は達成され,現在臨床検体での分析を開始している。今後実験動物および臨床検体への応用をさらに進めていく計画である。平成23年度は、組織標本に応用する前段階としての標準物質を用いた分離、分析条件の検討を行った。具体的にはステロイド標品をピコリン酸で誘導体化した後、HPLCによる分離条件を検討した。カラムはThermo Fisher Scientific社のHypersil GOLD (3.0 μm, 2.1 mm ID x 15 cm)とHypersil GOLD aQ (3.0 μm, 2.1 mm ID x 15 cm)を用い、移動相は0.1%の酢酸を含むアセトニトリル:メタノール:水系を使用し,水の比率を増やすことによる最適なグラジエントプログラムを作成した。さらに、MS/MSによる分析条件の検討も開始した。MS/MSでは、各ステロイドの構造(分子量)に特異的なモニタリングイオンよりも、むしろ特異性の低いピコリン酸をモニターしたほうが良好なS/Nが得られる傾向があったため、夾雑物の多い生体試料でも同じ結果が得られるか検討が必要と考えられた。また、平成23年度は、平成24年度以降の定量分析に内部標準として使用する、安定同位体標識ステロイドの収集も行い、最低限必要な種類と量を確保しつつある。HPLC-MS/MSによる分析方法をほぼ確立し,組織を用いた予備分析まで開始できたため,おおむね当初の計画通りに進展していると考えられる。

平成23年度の研究実施計画は、組織標本に応用する前段階としての標準物質を用いたステロイドの分離、分析条件の検討であったが、これまでのところ当初計画の7割程度の進展具合である。標準物質を用いた分離、分析条件の検討で未完成の部分は、分析スピードをより高速にするための使用カラム粒径の比較検討と、各ステロイドの構造(分子量)に特異的なモニタリングイオンと特異性は低いがS/Nがより良好なモニタリングイオンのどちらが良いかの最終的な決定の2点である。やや遅れている理由としては、東日本大震災による研究室の被災、節電、および研究費が最終的に全額支給されるか否かがしばらく不明であったことなどが影響している。平成25年度は、ステロイドが安定に保持される組織固定方法を確立し(4月8月)、ステロイドに影響を与えない組織切片染色方法の確立を行って(9月3月)、最終的に本研究を完成させる計画である。平成24年度は、前年度から継続の懸案事項として、使用カラム粒径の比較検討とモニタリングイオンの決定をまず完成させたい(4月7月)。引き続いて、本年度の計画内容である組織からのステロイド一斉抽出方法の確立を行う(8月3月)。平成25年度は、ステロイドが安定に保持される組織固定方法を確立し(4月8月)、ステロイドに影響を与えない組織切片染色方法の確立を行って(9月3月)、本研究を完成させる計画である。次年度使用額が生じたのは、定量分析に内部標準として使用する安定同位体標識ステロイドの中に,平成24年度に発注はしたが,在庫がないためいまだ納品されていないものが存在するためである。次年度使用額が生じたのは、東日本大震災による研究室の被災、節電、および研究費が最終的に全額支給されるか否かが不明で、当初研究費を使いすぎないように指導を受け、研究がやや遅れ気味であることが理由である。次年度使用額は、平成23年度の計画にあった分析スピードをより高速にするための粒径の異なるカラムの購入等に使用する予定である。平成24年度は、分析に用いるLC-MS/MSの消耗品のほか、組織からのステロイド一斉抽出のためのガラス器具、試薬、平成25年度以降に本格的に使用するレーザーマイクロダイセクションの試験稼働のための消耗品等の購入、および成果を学会や論文で発表するための旅費等に使用する計画である。
「労働の柔軟性」と労働行政への民間活力の導入に関する国際比較研究

1.1980年代の欧米諸国ーイギリス,ドイツ,フランス,アメリカーで推進された「労働の柔軟性」導入政策のもとで実施された「労働力需給システム」や職業紹介行政機構の変化および民間の職業紹介サ-ビスについて、当該諸国の労働市場関連資料、各種行政資料をもとに比較研究を行った。EC諸国では1992年のEC統合を控えて、「社会憲章」を基礎に労働力需給システムなど労働市場政策の改革を行う動きがあり、EC委員会による改革指令案等の具体的な検討を行った。さらに民間の職業紹介業の団体にたいする文書による調査を試みた。2.日本については、構造調整政策のもとで推進された「新たな労働力需給システム」の現状、具体的には人材派遣業、就職情報誌、出向・転職サ-ビスセンタ-などの動向について聞き取り調査を行った。また、これらを活用して求人や採用を行っている京都市のソフトウェア企業について、採用・転職状況、派遣労働者の活用状況,転職・就職情報誌の利用動向およびそれらにたいする企業経営の評価などに関してヒアリング調査を実施した.3.情報処理部門・事務処理部門などの人材派遣企業での調査を行い、労働者派遣法施行後4年を経過した今日の時点での人材派遺業の現状と問題点を明らかにし、「新たな労働力需給システム」としての派遣事業の改革の方策について考察を行った。4.更に「新たな労働力需給システム」の機能が地域特性によってどのように異なるかについての比較研究を行った。具体的には大都市地域・中規模都市・農村的地域・過疎地域ごとに分析した。その結果、このシステムはもっぱら都市地域を対象としたものであり、農村的地域・過疎地域では有効性に乏しく、別の措置を講じる必要があることを明らかにした。
サル頭頂連合野の手操作関連ニューロンの視覚的性質

手の操作運動をコントロールするにはターゲットとなる3次元物体についての視覚情報とともに、遂行中の手の運動の視覚性フィードバックの情報が必要である。サルの頭頂間溝外側壁前方部にあるAIP野において手操作運動に関わるニューロン活動を記録し、特にその視覚的な性質について調べた。実験では、いろいろな形の3次元物体を用いて、それらを手で掴んで引っ張る手操作課題や物体の注視課題をサルに訓練した。この中で対象型のニューロンは、物体を注視するだけの課題でも反応し操作する対象となる物体の3次元的な形や大きさ傾きなどに選択的に反応し、物体の視覚的な3次元的特徴を表現していると考えられる。また、暗いところで反応がなくなるか弱くなり物体の注視課題では反応しない非対象型ニューロンは、操作する時の手の形がよく似ている物体では同じ程度の反応を示す傾向が認められた。そこで、非対象型ニューロンの反応をもとに多次元尺度法を用いて物体の類似性を検定すると、操作するときの手の形がよく似ている物体が互いにかたまってプロットされた。以上の結果から非対象型のニューロンは、現在進行中の手の運動を視覚的にモニターして手の運動を制御する視覚性フィードバック信号としての役割を担っていると推測された。現在、これを直接検証するために小型ビデオカメラでサルの手の運動をオンラインで撮影し、サルにモニターで自分の手の動きをみながら操作運動をする課題を訓練中である。この課題では自分の手の運動は見えるが操作する物体は見えない条件をデジタルビデオエフェクターにより実現しており、物体を操作する手の映像がいかにニューロンの発火に関わっているかを検討することが可能である。また、サル自身は手を動かさずに、操作する手の映像だけを見せて、運動と視覚刺激を分離してニューロンの反応を記録する予定である。今回の実験は特にサルの頭頂間溝外側壁前方部(AIP野)に、手の運動の視覚的なフィードバック制御の機能があるどうかを調べるのが主な目的である。そのため、物体を掴むときの手の運動だけの画像を呈示するために、ビデオ画像を処理する目的でデジタルAVミキサー(PanasonicWJ-MX50A)を購入した。この装置によってクロマキーの手法をもちいて、青く塗られた物体が消去され、手の運動のみ呈示可能であることを確認した。現在、手の運動の制御装置を改造中である。サルが手の運動をモニターでみながら、物体を掴む運動をコントロールするという当初の実験計画のために、サルの目の前に液晶のビデオモニターを取り付け、また運動のモニター用のビデオカメラも取り付けをおこなっている。また静止画の手の映像を呈示するため、プログラムも修正しているところである。また、現在サルの訓練を続行中であるが、いまだ直視下の手の操作運動課題の訓練中で、手の運動の制御装置の改造が終わりしだい、モニター画面での手の操作運動課題に移行する予定である。実際の単一ニューロン活動の記録については、サルの訓練終了後に開始する。さらに今後、より直視下の手のイメージに近づけるため、液晶画面から、ヘッドマウント型のモニターに変更し、両眼立体視で手の運動をモニターできるように装置を変更することが必要となると思われる。この他、実際にはサルは手を動かさずに、あらかじめ記録しておいた手の運動の動画のみを呈示することも検討中である。
蛋白質の動的構造と構造安定化機構を解明するためのNMR法の開発

主鎖の完全緩和解析手法の開発:従来蛋白質の主鎖の局所運動には、測定及び解釈の単純な15Nを用いた解析が主に行われてきているが、当該年度の間に本研究においては、特殊な同位体標識技術と新しいNMR測定技術を用いて15N,13Ca,13C=O全ての主鎖の核のスピン緩和速度の解析とそれに基づく核原子近傍のオーダーパラメータの評価を行った。この結果、カルボニル炭素の緩和解析に基づいたオーダーパラメーターの値は、他の二つの核の解析に基づいたものと大きく異なる値を持つという結果になった。分子動力学計算による分子内部運動の様子を比較した結果、この相異は蛋白質分子内部の運動性の相異を反映するのもでのはなく、カルボニル炭素自体のもつ緩和パスの残基毎の相異に基づくものであることが解った。この具体的な緩和パスの相異は、カルボニル炭素回りの非等方的な電子分布の違いを反映しており、動力学シミュレーションの結果と実験結果から分子内水素結合など各カルボニル基の電子状態に変化を与えるような構造情報を抽出する事が可能となった。従来、溶液のNMR手法により蛋白質内部の水素結合強度をモニターする事はできなかったが、このようなカルボニル炭素の緩和時間の解析から、蛋白質分子内部の水素結合状態について調べることが可能である。このことは、蛋白質の構造安定化機構を議論していく上で重要な構造情報となる。現在、各カルボニル炭素の緩和の挙動とそれぞれの構造上の存在状態について検討を進めている。蛋白質水和状態の解析:既に我々が立体構造を明らかとしたcystatin Aを用いて、蛋白質表面、内部の結合水の存在様式を調べるためのNMR測定の最適化を行った。蛋白質分子と、溶媒中の水分子との間のROE/NOEを観測する上では、観測感度が極めて低いことが問題であるため、蛋白質を飽和濃度に、2mM、に溶かした溶液を8mmの径のサンプルチューブを用いて測定した。また、レシーバー中の水の量が増大する事により深刻となるradiation dumping等の問題を抑えるために測定法にもいくつかの修正を施した。その結果、約20個の結合水の存在を確認する事ができた。15N-Hをプローブとしているためいずれの結合水も蛋白質中の露出したループの部分に存在しているが、いずれの水の滞在時間が約500psec以上であるこのことからループ部分のアミドプロトンが、過渡的に溶媒の水分子との水素結合を形成している可能性が示唆できた。分子動力学シミュレーションの結果との対比でより具体的な存在様式を検討中である。
脳内アロマテースの攻撃性へ及ぼす影響の解明-ヒトPET研究

ヒト生体脳内のアロマテースを測定するために、新規のPETプローブ[^<11>C]cetrozoleを開発し、動物実験で体内・血中動態を確かめたのちに、ヒト臨床PET研究を行った。被験者はPET試験前に攻撃性をはかるための質問紙と性格・気質をはかるための質問に回答した。ヒト脳内では、視床、視床下部、扁桃体に高いアロマテース発現がみられた。また視床のアロマテース発現量は攻撃性と、視床下部のアロマテース発現量は共感性と、それぞれ正の相関を示した。これらの結果から、脳内アロマテース量とヒトの情動や気質に関連性があることが示唆された。動物実験により攻撃性と関連していると考えられている脳内aromataseをヒト生体内で測定するために、aromatase特異的PETプローブを開発しヒトへの応用を目指している。リード化合物として開発された[^<11>C]cetrozoleは、従来のaromatase特異的PETプローブより脳内aromataseに対する定量性にすぐれていることがわかった。その結果を受けて2011年3月よりヒト臨床研究を行うことが決定した。それと並行して、cetrozoleの類縁体3種類(TMD-288,292,322)を、PETプローブとして用いるために^<11>Cで標識することに成功し、ラットとアカゲザルを用いてその特性をin vitro/ex vivo autoradiographyおよびPET実験などで検証した。その結果、aromataseに対する結合能がcetrozoleに比して、TMD-288が2倍低く、TMD-292が2倍高く、TMD-322が3倍高かった。そのためTMD-322を次のヒト臨床試験を行うための候補プローブとし、代謝物解析実験を行ったところ、血中に^<11>Cで標識されている代謝物は存在するが、それらは脳内には移行しないことがわかった。つまり、TMD-322もcetrozoleと同じく脳内アロマテースを定量的に測定できると考えられる。この結果をもって、現在安全性試験を計画しており、来年度初期に実行し、その後健常人でPET研究を行う。CetrozoleとTMD-322の健常人での結果を比べて、より良いプローブを使って攻撃性を伴う摂食障害患者でPET臨床研究を行う。脳内aromataseと攻撃性に関連があることが動物実験で示されているが、ヒトでの関連性を調べるために、ヒト生体内aromataseを定量できるPETプローブ[^<11>C]Cetrozoleを以前に開発した。今年度はそのPETプローブを用いてヒト脳内aromataseを定量できるかどうかをはかるため、健常被験者でのPET実験を行った。現時点で男性11名、女性5名でPET試験を終えており、[^<11>C]Cetrozoleを用いてヒト脳内aromataseが定量可能であることを明らかにした。[^<11>C]Cetrozoleの脳内動態は、以前検討したアカゲザルの脳内動態と同様の推移を示しており、代謝物が放射性同位体で標識されたまま脳内に取り込まれる現象も起こっていないことが推察された。また、[^<11>C]Cetrozoleの代謝率もアカゲザルのそれと同様であった。前年度にTMD-322がCetrozoleよりaromataseに対する結合脳が高いことを示したが、非標識体のTMD-322のヒトへの投与も行われており、標識体のTMP-322のヒトでのPET試験の準備が整っている。動物実験で男性ステロイドを女性ステロイドに変換する酵素aromataseと攻撃性の間に関連性があることが示唆されているため、ヒトの攻撃性と脳内aromataseの関連を探るために今回の研究を行った。生体脳内のaromataseを測定するため、先行のaromatase可視化PETプローブ[11C]vorozoleの問題点を克服した新規のPET化合物である[11C]cetrozoleを開発し、動物実験を経て安全性を確認して今年度はヒト臨床試験を行った。健常人において、[11C]cetrozoleは視床・視床下部・扁桃体に高い集積を見せ、この結果は、[11C]vorozoleの結果と一致するものである。サルやラットでは、視床における集積は低いため、この違いが種差によるものかどうか、今後検討が必要である。男性11名女性10名の健常被験者をリクルートしたが、視床・視床下部・扁桃体において男性のほうが女性より[11C]cetrozoleの集積が高い傾向がみられたが、有意な差にはいたらなかった。

また、PET試験の前に、個人の攻撃性、および気質性格をはかるための質問紙に回答を求め、そのスコアと脳内のaromataseレベルの相関をはかった。視床におけるaromataseレベルは、攻撃性および共感性と正の相関を示し、また視床下部におけるaromataseレベルは、慈悲心と正の相関を示した。この結果より、ヒトにおいてもaromataseと個人の攻撃性、性格・気質との関連があることが示唆された。ただ、今回の試験では健常被験者のリクルートまでにとどまったので、今後、攻撃性を示したり協調性を欠く精神疾患患者におけるPET試験を検討したい。ヒトでのPET試験を順調に開始し、健常者での例数を集めることができており、また攻撃性を伴う精神疾患として摂食障害の患者のリクルートの準備も整っているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。摂食障害の患者でのPET試験を行い、健常者との違い、攻撃性とaromataseレベルの相関を検討する。しかしながら、摂食障害の患者のサンプル数を来年度中に十分そろえることは難しい可能性がある。その場合は健常者の例数を増やす。また、aromatase遺伝子の一塩基多型と性格・気質に関連があるという報告がされているので、被験者の血液よりaromatase遺伝子の配列を決定し、その因子も含めてaromataseが情動・性格・気質に係る可能性を検討する。
光による巨大DNAの一分子操作とそのメカニズム

本研究は数十マイクロメーター以上の長さの巨大DNAを力学操作するのに適した手法としてレーザートラップを利用し、新たな操作手法の開発とその機構の解明を研究の目的とする。初年度に引き続き、無修飾1分子DNAの伸張と生細胞の新奇な操作手法の研究を行い、成果をまとめて論文として投稿、出版された。DNAの伸張はレーザーの加熱によって発生する対流と熱泳動の複合的な効果である事が確認できた。直径1μm程度の焦点に集光されたレーザー光は水溶媒に僅かに吸収され、水溶媒の温度上昇をもたらす。この温度上昇とマイクロメータサイズの熱拡散の速度が釣り合い、焦点付近では10度以上の温度上昇が見込まれることが明らかになった。これによりサンプルチャンバー内に発生する熱対流と熱泳動が、共にDNAを伸ばす向きに働く地点でDNAが伸張される。シミュレーションにより再現された流線と実験に於けるDNAの挙動とは定性的に一致しており、現象を良く説明している。本研究によって1分子DNAの伸張はレーザーの局所加熱が大きく作用していることが明らかとなり、レーザー以外の加熱方法への応用が可能であるとの知見を与えた。これは将来の微小量の生体試料分析に寄与する成果である。一方で生細胞の新奇な操作手法は、1つの狙った細胞を選択、移動し、向きを制御して細胞の中の特定の部位を分析するという研究開発用途に応用できる方法であり、近年の1細胞分析の発展に寄与する成果である。初年度はDNAがリアルタイム蛍光観察可能なレーザートラップ装置の開発を中心に研究を行った。初年度の成果として、巨大DNA分子を集光レーザーの局所加熱によって伸張させる事に成功した。伸張されたDNAは伸びきり長の約半分であった。幾つかの実験とシミュレーションにより、この伸張はレーザーの加熱によって発生する対流と熱泳動の複合的な効果である事が確認できた。シミュレーションにより再現された流線と実験に於けるDNAの挙動とは定性的に一致しており、現象を良く説明していると思われる。一方で、同じサンプルチャンバー内で統合的に細胞内からDNAを取り出す手法も模索し、これまでに報告の無い新奇な細胞操作法を開発した。これまでのレーザートラップでは難しかった細胞の3次元的操作を簡易に行え、DNA等を取り出す際にも有用である事が示された。この操作手法は特許を出願している。
伊勢湾沿岸流域の二次的自然環境形成が栄養塩循環と海域生態環境に与える影響の解明

三重県安濃川および志登茂川流域を対象に,二次的自然環境において生産される栄養塩の海域や河口域における生態環境への影響について貝類の分布との関連性から明らかにすることを目的とした。その結果,河口域における貝類の分布は,栄養塩量だけではなく溶存酸素量とも関係があることがわかった。何種類かの貝類については,海底地下水が湧出している潮間帯を生息域としていた。さらに,河口から上流1kmの河川区間では,いくつかの貝類は相対的に溶存酸素量が多く塩分が低いエリアで比較的多く分布していた。以上のことから,貝類の生息環境は栄養塩類を供給できる涵養源を持った局地流動系の流出域と強い関係があることが考えられた。本研究では,陸域の人間活動による人為的インパクトを強く受ける閉鎖性水域である伊勢湾沿岸域における貝類および海藻類の生息分布の実態と,栄養塩供給の面で生息条件を強く規制すると考えられる陸域ー海域の水・物質循環との因果関係について明らかにすることを目的としている。2年度目にあたる平成24年度は,対象地域を河口付近を中心とした河口部から上流100m程度の河川区間および沖合50m程度にかけての範囲とし,海底および河床からの地下水湧出状況の把握を行った.また,河口部の北側の海岸線に沿って,前年度に引き続き海底からの地下水湧出の状況について調査を行った.その結果,本年度については,調査を実施した範囲全域において海底からの顕著な湧出が認められなかった.このことは,海底からの地下水湧出形態が常に発生しているわけではなく,何らかの原因によって大きく変化することを示している.今年度の調査は長潮時に行ったため,これまで実施した大潮の時と比べて,干満の差が小さいという条件があった.このように,潮汐など種々の条件の変化によって,海底地下水湧出形態への影響が現れる可能性があることが明らかになったことから,調査時の条件設定について,さらに絞り込みを行う必要性がでてきた.次年度では,引き続き潮汐の状況を踏まえながら河口部を含む広域において調査・分析を行い,海域における海底地下水湧出地点や水質分布について地図化を目指すとともに,陸域における過去現在にかけての土地利用変化と地下水・栄養塩涵養量の変化の推定を行うことで,さらに地下水流動系を媒介にした海域への栄養塩供給システムを解明し,成果としてまとめていきたい.伊勢湾に面する三重県津市白塚海岸沿岸域における海底地下水湧出については,潮汐の変化に伴って湧出地点,淡水・海水の混合割合,水質,湧出量などに変化が生じることが確認されている。一方,白塚海岸の南側に隣接する河川の河口域において,潮汐の変化に伴う栄養塩の流出や伏流水の挙動の変化については明らかにされていない。本研究では,三重県津市を流れる志登茂川および安濃川の河口付近を対象に,潮汐の変化に伴う海底および河床からの地下水湧出形態について面的な把握を行い環境地図化を行うことを目的とした。志登茂川・安濃川河口域における海底の電気伝導度分布調査では,顕著な淡水地下水の湧出が認められなかったが,河口部付近に周辺よりは値の低い35,000μS/cm以下の範囲が認められたことから,この範囲で若干の淡水成分の流出が存在していることが示唆された。一方,河口部北側の海岸付近には30,000μS/cm以下を示す海域がみられた。このことから,河口付近では,陸地部とは異なり海水が陸側に侵入しやすく,沿岸付近で強制的に上向きのフラックスを得ることが少ないため,海底からの淡水流出が顕著に発生しないことが考えられた。安濃川河口から1km上流部での比抵抗探査では,干潮時と満潮時で海域からの海水侵入の状態の違いから,河床からの湧出傾向にも変化が生じることが明らかとなった。このことは,陸域における地下水流動に伴う栄養塩供給の量の違いが,流出域である河口部河床および海底での生態環境に何らかの影響を与えていることを示唆している。これらの海底および河床からの淡水地下水湧出形態の地域的な差異は,分布する貝の種類と個体数とも関連することが考えられた。一方,海底湧水の湧出地点の把握が,特に河川区域で困難であったため,広域での地図化に向けて,今後のデータ蓄積が必要である。

初年度にあたる平成23年度は,海岸部から沖合にかけての塩淡境界の時間変化,汀線から沖合30m付近にかけての二枚貝の生息分布,海岸線と平行した測線での水質分布について解明することを目標に調査・分析を行った。その結果,南北方向測線では,局所的に海底地下水湧出域が分布することが判明した。このことは,従来陸域から沖合に向かって測線を設け,塩淡境界の調査を行ってきた結果を面的に利用することが困難なことを示したことになり,沿岸域における海底地下水湧出の状況が非常に複雑であることが明らかとなった。二枚貝の生息分布は,陸域から沖合にかけて比抵抗探査によって測定した比抵抗分布の結果と調和的であり,海底地下水湧出域とそうでない地域で生息数に大きな違いが見られた。さらに,二枚貝の体液の成分も,生息域によって異なる傾向がみられた。以上の結果は,海底地下水湧出による栄養塩供給と二枚貝の生息域の関係について,その関係性を示唆する物であると考えることが出来,次年度では,さらに河口部を含む広域において調査・分析を行うとともに,陸域における過去現在にかけての土地利用変化と地下水・栄養塩涵養量の変化の推定を行うことで,さらに地下水流動系を媒介にした栄養塩供給システムの解明に迫ることが出来ると考えられる。河口部における調査条件の設定に,当初の想定以上に細かい配慮が必要なことが判明した.また,本年度は調査時の気象条件や海域の波浪などの状況により,調査を十分に行うことが困難であった.一方で,調査を実施した結果を解析することで,問題点の整理や今後に向けた課題も絞ることができたので,来年度に向けて調査範囲や条件などを整理した形で,調査の実施と解析ができると考えており,現時点での遅れは十分に取り戻すことができると考えている.夏季調査および海底地下水湧出と二枚貝分布の関係解明については,予定したとおりの調査が実施でき,分析も順調に行えたため,次年度への調査に向けた有益なデータが得られた。一方,9月の台風襲来時の高浪により,海岸部に設置している観測井が流失してしまい,その復旧工事に,研究経費の残額のほとんどを使用したため,冬季の調査および生物分布調査を行うことが出来なかった。冬季調査については,次年度の同時期に実施することで,生物分布調査は次年度の早い段階で実施することで対応出来ると考えており,研究遂行そのものの遅れは生じていないと考えている。海域の生物活動(二枚貝の生息分布)と海底地下水湧出状況を河口部において検討する.調査時期は,夏季(78月)と冬季(12月)を予定し,これまでに行ってきた調査結果との再現性を検討しながら,陸域からの栄養塩供給と二枚貝の生息環境との関連性についてまとめていく.また,陸域の地下水水質分布と海域の海底地下水の水質分布などについて,マッピングを行うことで,陸域ー海域の水循環が一般に理解できるような環境地図作成に取り組んでいく.平成23年度に引き続き,夏季調査を行う。また,河口域を含めた調査地域の拡大,二枚貝だけでなく藻類を含めた生物分布調査を行い,陸域から海域にかけての地下水を媒介にした栄養塩循環に,もっとも影響を受ける生物について検討を行う。冬季調査については,平成23年度に実施できなかったため,12月2月の間に2回程度実施することを予定している。陸域については,過去現在にかけての土地利用変化について作業を行い,地下水涵養域における涵養量の変化,栄養塩涵養量の変化について検討を行う。分析機器の故障がない限り,当初の予定通りの予算執行を行えると考えている。夏季および冬季調査,河口域および陸域の環境調査,生物分布調査などへの使用,調査時に採取した水サンプルの分析と分析に必要な薬品・実験器具・部品などの購入に使用する予定である。
乾燥環境で植物生産の向上に寄与する水分屈性制御因子の同定と機能解析

シロイヌナズナの根の水分屈性制御因子MIZ1は、根の伸長領域の皮層細胞で働くこと、水分屈性が根冠・分裂組織非依存的に発現することを明らかにした。マイクロアレイを用いたMIZ1依存的に発現変動する遺伝子群の網羅的解析では、直接水分屈性に影響する因子は見出されなかったが、MIZ1と相互作用する因子について、Yeast two-hybrid法を確立し、相互作用の確認を継続して行っている。乾燥環境下における水獲得は、植物の生存や作物の生産性を左右する。植物の根は水分勾配を感受して高水分側に伸長する『水分屈性』を発現することによって、この乾燥ストレスを回避する能力を有する。申請者は、水分屈性に必須の遺伝子、MIZU-KUSSEI1(MIZ1)を発見した。さらに、最近MIZ1過剰発現体で水分屈性が亢進されることを明らかにし、MIZ1と相互作用する因子の候補を単離することに成功したが、その機能は未だ不明である。そこで本研究では、MIZ1の分子機能を解明する研究を展開し、水分屈性の制御機構を理解することによって、植物が効率的に水分を獲得して生産性を向上させるための分子基盤を構築することを目指す。当該年度は、まずMIZ1の機能する細胞群の同定を進めるために、組織特異的なプロモーターを利用して、MIZ1を限定した組織で発現させるシロイヌナズナの形質転換体の作出を行った。作出した形質転換体の水分屈性能を観察した結果、一部の組織特異的プロモーターで水分屈性を回復した。このことからMIZ1が機能する領域を限定できた。さらにアクチベーションタグラインであるGAL4形質転換体を利用した系統も作出中である。次に、マイクロアレイによる遺伝子の網羅的解析を行い、MIZ1と関連する因子の単離を目指した。解析には野生型とmiz1突然変異体、MIZ1過剰発現体を用いて、通常の状態と水分屈性発現時の遺伝子の発現を網羅的に比較解析し、いくつかの候補遺伝子を得た。さらに、これらの発現の再現性をとるためにリアルタイムRT-PCR法を行うとともに、候補遺伝子のノックアウト系統の水分屈性能の評価も行った。その結果、水分屈性関連因子として、可能性の高いものが得られており、解析を進めることによって水分屈性発現機構の理解が深まると期待される。植物の乾燥環境下における水獲得能は、生存や生産性を左右する。当該年度は、まずMIZ1の機能する細胞群の同定を進めるために、昨年度(平成26年度)作出した、miz1突然変異体に組織特異的にMIZ1を発現させた形質転換体の継代(T3)を行い、その水分屈性能を検定した。その結果、miz1突然変異体で、野生型MIZ1をある特定の細胞群(組織)に発現させることによって水分屈性を回復させることに成功し、MIZ1の機能領域を絞り込むことができた。次に、マイクロアレイによる遺伝子の網羅的発現解析結果から得られた水分屈性関連候補遺伝子について解析を進めた。リアルタイムRT-PCR法により、発現変動の再現性を得た候補遺伝子もあったが、その機能欠損形質転換体の水分屈性能の検定やその遺伝子関連物質の可視化では、どちらの結果も候補遺伝子と水分屈性の関連性を支持するものではなかった。さらに、MIZ1と相互作用する因子を同定するため、候補遺伝子の機能欠損突然変異体の水分屈性能を解析し、その水分屈性能が低下していることを見出した。当該年度は、まず、MIZ1の機能する細胞群を同定するために、昨年度(平成27年度)作出した組織特異的なプロモーターを利用して、MIZ1を発現させる組織を限定した形質転換体や組織特異的に標的遺伝子を発現させるアクティベーションタグラインであるGAL4転換体を使って、水分屈性能を確認し、機能する細胞群を特定する予定であった。組織特異的プロモーターで誘導したMIZ1回復系統の水分屈性能の評価をT3世代で行い、伸長領域の表皮または皮層におけるMIZ1発現が重要であることを明らかにした。GAL4形質転換体についても、伸長領域の表皮等で発現誘導するものを作出したが、これらについては水分屈性能の回復が認められなかった。これらの差異については、GAL4形質転換系統で、MIZ1に融合したマーカー(amcyan1)の影響が考えられた。さらに、申請者は、MIZ1の活性化により発現変動が生じる遺伝子群を特定し、MIZ1の分子機能を推測するために、野生型に加え、miz1-1水分屈性欠損突然変異体とMIZ1過剰発現体の間で、根に水分勾配刺激を与えたときと与えないときの根端を用いてマイクロアレイを行った。