hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多言語パラレルコーパスに基づくDDLオープンプラットフォームの高度化と教育応用

本研究の主な目的は,効率的な外国語教育を推進する指導法の一つとして,教育用パラレルコーパスに基づくデータ駆動型学習(Data-driven learning:DDL)支援サイトの高度化と教育応用をめざすことである。当該目的を遂行するために,平成21年より10年間,開発・公開してきた,日本人英語学習者を主な対象とするコーパスと検索ツールを搭載したオープンプラットフォーム「教育用例文コーパスSCoRE(The Sentence of Remedial English)」の第5次開発を完了した。平成30年度は以下の3点の研究を行った。1)教育用コーパスの改訂と増強: SCoREの第4次開発版(平成29年度改訂版)の例文(10,500文)の見直しと改訂を行い,新規にトピック別例文5,170文とその日本語対訳文を追加した。2)DDLオープンプラットフォームの高度化:多言語化を図るため,英・日パラレルコーパスに加えて,英語・中国語,英語・スペイン語のパラレルコーパスを収録した。さらに,英語音声読み上げ機能を追加して,最終的に「SCoRE第5次開発版」(http://www.score-corpus.org/)を公開した。研究成果として,2件の国際学会と7件の国内学会において発表を行い,8件の雑誌論文を公刊した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本研究は,いつでもどこでもだれでも,教育用例文コーパスを使って,DDL(Data-Driven Learning,データ駆動型学習)が実施可能なように,教育用コーパス・検索ツール・教材を搭載したDDLオープンプラットフォームを開発し,その活用と普及を図ることを目的とする。具体的には,平成25-28年度科研において開発した第I期開発版のデータ駆動型英語学習支援サイトSCoRE(Sentence Corpus of Remedial English)に基づき,1)教育用例文コーパスの増強,2)検索ツールの高度化・軽量化,3)DDL実践・効果検証・DDL普及活動の3項目の研究を行い,成果を逐次,国内外に発信することである。平成29年度の研究実績について述べる。1)教育用例文パラレルコーパスの増強:第I期開発版の英語例文・日本語訳データの見直しを行い,例文の増補・改訂,および,インターフェースの改良を加えた第4次開発版SCoREを公開した。2)検索ツールの高度化・軽量化:SCoREツールのひとつ,「適語補充問題」ツールのログ機能を強化し,教育利用の促進を図った。さらに,ユーザの利便性を考慮し,新たに携帯端末用検索ツール「m-SCoRE」を開発・公開した。3) DDL教材の開発・実践・効果検証:上記1),2)の教育現場への応用研究として,外国語学習者がDDLに取り組むための教材や効果検証テストを開発し,データ駆動型英語学習支援サイトSCoRE(http://www.score-corpus.org/)に収録した。当該サイトは,オープンプラットフォームであり,教師・研究者が自由に収録データをダウンロードできる。大学生および高専生を対象としたDDL指導実践授業の評価と教育効果の検証を行った。研究成果として,雑誌論文を5件公刊し,6件の学会発表を行った。研究目的1)教育用例文パラレルコーパスの増強,2)検索ツールの高度化・軽量化,3) DDL教材の開発・実践・効果検証をおおむね計画通りに遂行した。平成29年度の研究において,教育用例文パラレルコーパスの完成が近づくとともに,収録例文が他のコーパスの例文と比較して,教育用例文としてどの程度適切なのかを客観的に評価する研究の必要性を認識した。そこで平成30年度に,その評価研究を本格化させる予定である。平成30年度は,1)教育用パラレル例文コーパスSCoRE第4次開発版の見直し,改訂,新規例文の増強を行う。また,英語授業にDDLを取り入れる上で,難易度やユーザビリティ等の観点から,SCoREが適切な英語例文を収録しているかどうかの評価研究を進展させ,成果を公刊する。2)検索ツールについて,新規に開発した携帯端末用検索ツールに空所補充問題等のツールを追加装備して利便性の向上を試みる。

3) DDL実践について,SCoREの携帯端末版ツールを教育現場で試用し,実用化に向けて改善点等のフィードバックを収集する。DDLの普及活動について,DDLに興味・関心のある研究者で構成されるDDL SIGを組織し,多様なDDL活用法やDDL研究の成果を共有するとともに,国内で広く一般にDDLが普及するようにシンポジウムを12月に開催予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
誤答理由を推定する認知診断モデル開発とその実践的適用

本年度は,多肢選択項目に対する回答データから,各受検者がどのような間違った考え方のもので誤答したのか,について推定するための統計モデルを研究代表者が過去に開発した認知診断モデルの枠組みで開発した。この研究は,学習者のつまずきの理由テストに対する回答データから推定することが可能な統計モデルを開発することであり,教師および生徒の双方に対して教育上の有効性が期待される。既存の研究では,多肢選択項目に対する回答データを正答誤答の2値データにいったん変換した後に,2値データを分析することで誤答理由を推定することが多かった。しかしながら,多肢選択データを2値データに変換することで情報の損失が発生しており,これによって誤答理由の推定精度が減少していると考えられる。本研究はこの点を克服することを狙ったものである。シミュレーション研究によって,2値データに変換した場合の既存の方法との比較を行い,本方法の方が誤答理由をより高い精度で推定できることを示した。これよって,既存の方法に対する本方法の優位性を確認した。また,一般社団法人教育のための科学研究所によるリーディングスキルテストのデータに適用し,受検者のうちだれがどのような理由で誤答しているのかを推定した。このデータに対するモデルの当てはまりについても確認し,実データ分析に耐えうる方法であることを確認した。現在,この研究成果を論文にまとめ,国際誌に投稿中である。統計モデルの開発が最も困難な箇所であったが,その点を初年度でクリアできたため。今後の方向性は2つある。1つめは,統計モデルの開発において,類似モデルとのより精緻な比較の必要性・誤答理由に加えて正答理由も組み込んだモデルの開発等の課題が発生したので,その点を克服可能なモデルを考えることである。2つめは,実用可能性を示すための実データの収集・分析である。リーディングスキルテストの他にも,データリテラシーを測定するテストへの適用を考えている。
洪水流による低水路・高水敷間の土砂・栄養塩・有機物の交換に関する研究

前年度までの現地観測から,礫床河川高水敷土壌中の栄養塩は土壌中の粒径の小さな成分に多く含まれていること,また,比較的大規模な出水が生じた場合には,高水敷表層土壌中の細流成分が流出し,高水敷土壌栄養塩量が減少することが明らかになった.これらの研究成果をふまえて,本年度は,洪水の規模が礫床河川高水敷土壌中の栄養塩量変化に与える影響について,数値解析を用いて検討を行った.数値解析では,流れ場の計算,複数の粒径の浮遊砂の計算を行い,洪水前後の浮遊砂堆積量の変化に各粒径の浮遊砂中栄養塩量を乗算することによって,洪水前後の高水敷土壌中栄養塩量の変化を表すこととした.流れ場の解析では,一般曲線座標系による水深平均の連続式および運動量方程式を用い,浮遊砂の解析では,水深平均の浮遊砂の輸送方程式を用いた.高水敷上の浮遊砂堆積量に関する計算結果は,前年度までに観測された実測結果を良好に再現することが確認された.計算対象とした領域は緩やかに蛇行しており,その外岸側に位置する左岸側高水敷上では,洪水時に大きな流速が生じることが示された.複数の流量を対象に数値実験を行った結果,本解析対象領域では,洪水のピーク流量が約500m^3/s程度になると左岸・右岸の両高水敷上で栄養塩量の減少が生じることが明らかになった.ピーク流量が400m^3/s以下の洪水では,植生分布や微地形に対応して,局所的に微細土砂の堆積が生じ,その結果,高水敷栄養塩量の局所的増加が生じることが明らかになった.洪水流による高水敷への物質輸送特性を明らかにすることを目的として、本年度は多摩川中流部(東京都青梅市)を対象とし、1999年夏期の出水の前後に高水敷上植生分布、高水敷表層土壌(本研究では表層より10cmと定義)の粒度分布、土壌中の栄養塩・有機物含有量、土壌の各粒径成分別の栄養塩・有機物の含有量の変化を調査した。出水前後の植生分布を比較すると、高水敷上の多くの地点で植生の流出や枯死が生じており、その傾向は河道の湾曲の外岸側に位置する左岸側高水敷で強く見られた。このことは、外岸側に位置する左岸側高水敷で出水時に大きな掃流力が生じ、微細土砂の流出とともに植生の流出が生じたものと思われる。出水後の高水敷表層土壌の粒度分布は2mm程度以下の細粒分が流出し粗粒化する傾向が見られた。土壌の各粒径別のリン量は粒径が小さい成分ほど多く含有する傾向が見られ、微細土砂へ吸着した形態でのリンの存在が示唆される。窒素に関しては、全体的にはリンと同様に細粒成分ほど含有量が高くなる傾向が見られるが、同時に土壌中の有機物量に対応した変動が見られた。このことから、高水敷上の窒素総量には有機態窒素の寄与が大きいことが明らかになった。出水前後の2mm以下の細粒土壌中の窒素・リン量はともに低下しており、今回の観測された出水によって栄養塩含有率が低い土壌が高水敷上に輸送されたことが分かった。出水によって粗粒化すること、および細粒成分自体の栄養塩含有量が出水により低下したことによって、高水敷表層土壌中の単位面積当たりの窒素・リン量は出水後に低下した。前年度までの現地観測から,礫床河川高水敷土壌中の栄養塩は土壌中の粒径の小さな成分に多く含まれていること,また,比較的大規模な出水が生じた場合には,高水敷表層土壌中の細流成分が流出し,高水敷土壌栄養塩量が減少することが明らかになった.これらの研究成果をふまえて,本年度は,洪水の規模が礫床河川高水敷土壌中の栄養塩量変化に与える影響について,数値解析を用いて検討を行った.数値解析では,流れ場の計算,複数の粒径の浮遊砂の計算を行い,洪水前後の浮遊砂堆積量の変化に各粒径の浮遊砂中栄養塩量を乗算することによって,洪水前後の高水敷土壌中栄養塩量の変化を表すこととした.流れ場の解析では,一般曲線座標系による水深平均の連続式および運動量方程式を用い,浮遊砂の解析では,水深平均の浮遊砂の輸送方程式を用いた.高水敷上の浮遊砂堆積量に関する計算結果は,前年度までに観測された実測結果を良好に再現することが確認された.計算対象とした領域は緩やかに蛇行しており,その外岸側に位置する左岸側高水敷上では,洪水時に大きな流速が生じることが示された.複数の流量を対象に数値実験を行った結果,本解析対象領域では,洪水のピーク流量が約500m^3/s程度になると左岸・右岸の両高水敷上で栄養塩量の減少が生じることが明らかになった.ピーク流量が400m^3/s以下の洪水では,植生分布や微地形に対応して,局所的に微細土砂の堆積が生じ,その結果,高水敷栄養塩量の局所的増加が生じることが明らかになった.
低次元空間物理系に於ける位相的励起と分数統計

2次元空間にはその位相的性質の特殊性に起因して3次元空間では起こり得ない特有な現象が存在する。例えば、磁場中で電子は量子化したディラック磁束と結合してボ-ズ粒子(複合ボソン)に転換される。この結果、電子は単独で凝縮する。また、分数統計を持つ粒子(エニオン)も存在できる。量子ホール状態はその様な単独電子の凝縮状態であり、その励起状態はエニオンである。本年度の研究成果として、この物理的描像を実現する複合ボソン模型の不備な点を解決し、満足のゆく場の理論を完成させた。改良の要点は以下の様である。最低ランダウ準位の基底状態はラフリンの波動関数ψLN[x]で表され、一般の状態は解析関数ω[z]を掛けてψ[x]=ω[z]ψLNで記述される。従来のボソン化はボソン的波動関数ω[z]|ψLN|への写像として定義されていた。私はボソン的波動関数ω[z]への写像として改良ボソン化を提唱し、これを波動関数に持つ場の理論を構成した。最大の特徴は励起状態を半古典的近似で明快に解析できることである。特に、この理論をスピン自由度を持つ量子ホール系に応用して量子ホール強磁性状態を解析し、更に励起状態であるスカ-ミオンの諸性質を明らかにした。私の解析結果は従来の理論的結果を大幅に変更し実験結果を非常に良く説明する。更に、私が提唱した2層量子ホール系に対する複合ボソン理論のアイディアを検証する実験を東北大学理学部超低温研究施設と同大学電気通信研究所高速知能システム研究施設と共同で行った。2層量子ホール系で2層の電子密度を自由にコントロールして量子ホール状態の安定性を測定した。複合ボソン理論の予言する実験結果を得た。2次元空間ではその位相的性質の特殊性に起因して3次元空間には起こり得ない特有な現象が存在する。例えば、磁場中で電子は磁束と結合してボ-ズ粒子に転換される。この結果、電子は単独で凝縮可能になり、分数統計を持つ粒子も存在できる。具体的には、量子ホール状態はその様な単独電子の凝縮状態である。この様な系を記述するにはチャーン・サイモン(CS)理論を用いるのが最も有効である。分数量子ホール状態を正しく扱う為には最低ランダウ準位射影を行う事が重要である。この結果、電子の持つ自由度は重心座標のみになる。著しい性質は、射影後の重心座標はx成分y成分が非可換になる([x,y]=i)と言う事である。CS理論に射影を行って非可換空間上の場の理論を構成した。この場の理論はW∞代数によって支配される。2層量子ホール系に応用した場合には、W_∞×SU(2)である。系のほとんどの性質は基底状態がこの代数のどのような表現であるによって決定される。特に基底状態がW_∞×SO(2)部分対称性を破っている時、2層間に量子位相コヒーレンスが発生することを示した。この量子位相が2層間にジョセフソン効果類似の現象を起こす事は前年度迄の研究によって明らかにしている。このコヒーレント状態にはPontryagin indexで分類される位相的励起が存在する。これはスカ-ミオンと呼ばれ、分数電荷と分数統計を持つ粒子である。この励起の研究を行い、この励起はホール電流分布を測定する事によって検出できることを指摘した。W_∞×SU(2)代数の背景には無限個の保存量の存在がある。この代数の性質と無限個の保存量の研究も行った。

2次元空間にはその位相的性質の特殊性に起因して3次元空間では起こり得ない特有な現象が存在する。例えば、磁場中で電子は磁束としてボ-ズ粒子(複合ボソン)に転換される。この結果、電子は単独で凝縮可能になり、分数統計を持つ粒子も存在できる。量子ホール状態はその様な単独電子の凝縮状態である。分数量子ホール状態を正しく扱う為に最低ランダウ準位射影を行った。この結果、電子の持つ自由度は重心座標のみになる。射影後の重心座標はx成分とy成分が非可換([x, y]=i)になり、場の理論はW_∞代数によって支配される。量子ホール系においてはゼーマン・エネルギーが存在しない場合でも電子のスピンは自発的にある方向を向く。SU(2)対称性の自発的破れに伴う量子位相現象としての強磁性の発生である。この現象を複合ボソン描増に立脚して解析した。この系を支配する代数はW_∞SU (2)である。2層量子ホール系はスピンの自由度を持つ1層量子ホール系にマッピングできる。この事を用いてキャパシタンス・エネルギー項とトンネル相互作用項の物理的意味を解析した。1層量子ホール系との類似からこれらの効果が大きくても層間量子位相が発生し安定に存在することが分かる。これらの量子位相状態にはポントリヤ-ギン数で分類される位相的励起が存在する。これはスカ-ミオンと呼ばれ、分数電荷と分数統計を持つ粒子である。この励起の研究を行い、この励起はホール電流分布を測定する事によって検出できる事を導いた。また、W_∞SU(2)代数の背景には無限個の保存量の存在がある。この代数の性質と無限個の保存量の研究も行った。例えば、磁場中で電子は量子化したディラック磁束と結合してボ-ズ粒子(複合ボソン)に転換される。この結果、電子は単独で凝縮する。また、分数統計を持つ粒子(エニオン)も存在できる。量子ホール状態はその様な単独電子の凝縮状態であり、その励起状態はエニオンである。本年度の研究成果として、この物理的描像を実現する複合ボソン模型の不備な点を解決し、満足のゆく場の理論を完成させた。改良の要点は以下の様である。最低ランダウ順位の基底状態はラフリンの波動関数Ψ_<LN>[χ]で表され、一般の状態は解析関数ω[Z]を掛けてΨ[χ]=ω[Z]Ψ_<LN>で記述される。従来のボソン化はボソン的波動関数ω[Z]|Ψ_<LN>|への写像として定義されていた。私はボソン的波動関数ω[Z]への写像として改良ボソン化を提唱し、これを波動関数に持つ場の理論を構成した。最大の特徴は励起状態を半古典的近似で明快に解析できることである。特に、この理論をスピン自由度を持つ量子ホール系に応用して量子ホール強磁性状態を解析し、更に励起状態であるスカ-ミオンの諸性質を明らかにした。私の解析結果は従来の理論的結果を大幅に変更し実験結果を非常に良く説明する。更に、私が提唱した2層量子ホール系に対する複合ボソン理論のアイディアを検証する実験を東北大学理学部超低温研究施設と同大学電気通信研究所高速知能システム研究施設と共同で行った。2層量子ホール系で2層の電子密度を自由にコントロールして量子ホール状態の安定性を測定した。複合ボソン理論の予言する実験結果を得た。
McLeod症候群における神経筋病変の発症機構

McLeod症候群はX染色体にコードされる37kDaの膜蛋白質であるKx抗原の欠損により発症する,まれな伴性劣性遺伝性神経筋疾患である.本症は有棘赤血球に加え,性格変化,舞踏運動といったハンチントン病類似の中枢神経症状,血清CK値の著明な上昇,四肢の脱力・萎縮といった筋症状などを呈する.しかし,なぜ本症に神経筋病変が発症するのかは全く不明である.本研究の目的は,まず自験例のXK遺伝子解析を行い分子遺伝学的異常を明らかにするとともに,骨格筋および中枢神経系におけるKx抗原の発現と局在を明らかにすることである.以下の研究を行った.1)XK遺伝子の解析:末梢白血球よりゲノムDNAを抽出し,XK遺伝子の3個のエクソンをPCRにて増幅し,直接塩基配列法により塩基配列を決定した.その結果,患者ではコドン151における一塩基(C)の挿入を認め,この変異は今まで報告の無い新たな遺伝子変異であった.母親は正常と異常のヘテロ接合体であり,父親と姉は正常であった.2)抗Kxペプチド抗体の作成:ヒトKx抗原のアミノ酸配列を参考にして合成ペプチド(KNGLSEEIEKEVGQAEG)を作成しウサギに免疫し,Kx抗原に対する抗ペブチド抗体を作成した.3)生検骨格筋におけるKxの発現:生検骨格筋凍結標本を用いて免疫組織化学を施行した.正常筋においてはKxは筋鞘核,間質および細胞質に濃染し,筋鞘膜は染色されなかった.一方,McLeod症候群患者生検筋においては正常に比べて正常筋で認められた縞状の構造が認められず,sarcoplasmic reticulumの染色性が低下していると思われた.4)ラット脳におけるKxの発現:ラットの脳を用いて免疫組織化学を行ったところ,Kx抗原は脳の広範囲に発現しており,神経細胞の核および細胞質周辺を中心として染色性が認められ,神経線維は染色されなかった.RT-PCR法を用いた検討においても同様に,XKmRNAは大脳および小脳に広範囲に発現していた.McLeod症候群はX染色体にコードされる37kDaの膜蛋白質であるKx抗原の欠損により発症する,まれな伴性劣性遺伝性神経筋疾患である.本症は有棘赤血球に加え,性格変化,舞踏運動といったハンチントン病類似の中枢神経症状,血清CK値の著明な上昇,四肢の脱力・萎縮といった筋症状などを呈する.しかし,なぜ本症に神経筋病変が発症するのかは全く不明である.本研究の目的は,まず自験例のXK遺伝子解析を行い分子遺伝学的異常を明らかにするとともに,骨格筋および中枢神経系におけるKx抗原の発現と局在を明らかにすることである.以下の研究を行った.1)XK遺伝子の解析:末梢白血球よりゲノムDNAを抽出し,XK遺伝子の3個のエクソンをPCRにて増幅し,直接塩基配列法により塩基配列を決定した.その結果,患者ではコドン151における一塩基(C)の挿入を認め,この変異は今まで報告の無い新たな遺伝子変異であった.母親は正常と異常のヘテロ接合体であり,父親と姉は正常であった.2)抗Kxペプチド抗体の作成:ヒトKx抗原のアミノ酸配列を参考にして合成ペプチド(KNGLSEEIEKEVGQAEG)を作成しウサギに免疫し,Kx抗原に対する抗ペブチド抗体を作成した.3)生検骨格筋におけるKxの発現:生検骨格筋凍結標本を用いて免疫組織化学を施行した.正常筋においてはKxは筋鞘核,間質および細胞質に濃染し,筋鞘膜は染色されなかった.一方,McLeod症候群患者生検筋においては正常に比べて正常筋で認められた縞状の構造が認められず,sarcoplasmic reticulumの染色性が低下していると思われた.4)ラット脳におけるKxの発現:ラットの脳を用いて免疫組織化学を行ったところ,Kx抗原は脳の広範囲に発現しており,神経細胞の核および細胞質周辺を中心として染色性が認められ,神経線維は染色されなかった.RT-PCR法を用いた検討においても同様に,XKmRNAは大脳および小脳に広範囲に発現していた.McLeod症候群はX染色体(Xp21)にコードされる37kDaの膜蛋白質であるKx抗原の欠損により発症する,まれな伴性劣性遺伝性神経筋疾患である.本症は有棘赤血球,赤血球寿命の短縮といった赤血球系の異常に加え,性格変化,舞踏運動といったハンチントン病類似の中枢神経症状,血清CK値の著明な上昇,四肢の脱力・萎縮といった筋症状などを呈する.しかし,なぜ本症に神経筋病変が発症するのかは全く不明である.Kx抗原は赤血球膜上に存在するので,骨格筋においても原形質膜に存在することが予想される.したがって本研究の目的は,正常およびMcLeod症候群患者の骨格筋および中枢神経系におけるXK mRNAおよびその蛋白質であるKx抗原の発現と局在を明らかにすることである.本年度は以下の研究を行った.1)XK遺伝子の解析本家系がMcLeod症候群であることを確定するために,患者および家系内のメンバーの末梢白血球よりゲノムDNAを抽出し,XK遺伝子の3個のエクソンをすべてカバーする位置にプライマーを設定し,PCRにて増幅し,直接塩基配列法により塩基配列を決定した.その結果,患者ではエクソン2においてコドン151における一塩基(C)の挿入を認め,この変異は今まで報告の無い新たな遺伝子変異であった.

母親は正常と異常のヘテロ接合体であり,父親と姉は正常であった.骨格筋におけるXK mRNAの発現について検討するために,患者および正常対照者の生検骨格筋よりRNAを抽出し,RT-PCRを行ったが,mRNAは正常に発現していた.母親は正常と異常のヘテロ接合体であり,父親と姉は正常であった.骨格筋におけるXK mRNAの発現について検討するために,患者および正常対照者の生検骨格筋よりRNAを抽出し,RT-PCRを行ったが,mRNAは正常に発現していた.2)抗Kx抗体の作成Kx抗原のアミノ酸配列より予想される部位の合成ペプチド(KNGLSEEIEKEVGQAEG)を作成し,それをウサギに免疫し,Kx抗原に対する抗ペプチド抗体を作成した.現在,本抗体の特異性について免疫組織化学およびウエスタン・ブロットにて確認中である.McLeod症候群は伴性劣性遺伝を呈する稀な神経筋疾患である.昨年度は本症の一家系におけるXK遺伝子の解析を行い,その遺伝子異常を明らかにした.本年度は本症の神経筋病変の発症機構を明らかにする目的で,本症の原因蛋白であるヒトKx蛋白に対する抗ペプチド抗体を作成し,以下の研究を行った.1)生検骨格筋におけるKxの発現ヒトKxのアミノ酸配列より予想される部位の合成ペプチド(KNGLSEEIEKEVGQAEG)を作成し,それをウサギに免疫することによって,抗ペプチド抗体を作成した.まず,抗体の特異性を確認するために正常ヒト赤血球の塗抹標本をアセトン固定し免疫組織化学を行ったところ,赤血球膜が染色された.次に正常対照およびMcLeod症候群患者の生検骨格筋凍結標本を用いて免疫組織化学を施行した.方法は凍結標本をアセトンで固定した後に×1×1,600倍まで希釈した抗体を4°Cで一晩反応させ,ビオチン化抗ウサギIgG, ABC法により4-chloro-naptholを基質として発色させた.また,FITC標識した抗ウサギIgGを用いて蛍光顕微鏡でも観察した.正常筋においてはKxは筋鞘核,間質および細胞質に濃染し,筋鞘膜は染色されなかった.一方,McLeod症候群患者生検筋においては正常に比べて正常筋で認められた縞状の構造が認められず,sarcoplasmic reticulumの染色性が低下していると思われた.2)ラット脳および脊髄におけるKxの発現まず,ラット脳および脊髄を用いて中枢神経系におけるKxの発現について検討した.免疫組織化学の方法は筋肉の場合と同様に行った.その結果,神経細胞の核膜を中心として一部細胞質にも染色性が認められたが,神経線維は染色されなかった.部位別の検討ではMcLeod症候群において高度に障害される尾状核のみならず,被殻,小脳顆粒細胞,延髄オリーブ核,大脳皮質の神経細胞を中心に広範囲に神経細胞が染色された.脊髄では前角細胞も染色された.RT-PCR法を用いた検討においてもXKmRNAは大脳および小脳に広範囲に発現していた.今後,本蛋白の発現量をウエスタン・ブロット法を用いて検討するとともに,in-site hybridizationを用いてmRNAの局在についても検討していきたい.
極限解析における上・下界定理の現代的解釈と地盤の安定解析への適用

本研究の目的は次の2つであった。1つは、従来からの極限定理の新しい解釈とその拡張、2つ目は、それら定理の各種応用問題への適用である。従来、極限定理(上界/下界定理)は関連流動則の仮定が前提であった。一般的な力学関係の下では、非関連流動則の導入が要請される。そこで、本研究では極限定理の一般化をはかり、非関連流動則に従う材料の上界定理を導いている。本研究の概要をまとめると下図となる。地盤の安定解析における極限解析法の適用性とその限界を理論的および数値解析的に明らかにするために以下の研究をとり行なった。1.仮想粘性法を用いた土-水連成有限要素解析地盤の破壊問題に有限要素法を適用するために、仮想粘性を利用する手法を用いた。地盤内の土と水の連成問題を解析するための特殊な工夫を施こしたプログラムを作成し、実際の破壊例を解析したところ、計算値はほぼ実際の地盤の挙動を説明することがわかった。2.異方圧密された粘土地盤の非排水極限支持力の解析異方圧密粘土に対する弾・塑性構成式を用いて、非排水・平面歪条件下での強度異方性の発現を理論的に導きだした。この成果を用いて極限支持力を算定したところ、等方圧密粘土に対する支持力公式をその一部に含んだかたちの一般的な支持力算定法をつくりあげることができた。3.施工履歴による地盤-構造物相互作用の解析施工履歴による地盤-構造物相互作用の様相を解析した。これにより地盤が破壊しようとするに至るプロセスを把握することができた。4.上・下界定理の現代的解釈上・下界定理を新しい視点で解釈し直し、円弧すべりを用いた支持力問題に適用した。現在これを土圧問題に適用すべく解析中である。これらの研究を続行し次年度最終結論に至る予定である。極限解析(1)上界定理、動的可容速度場→崩壊荷重の上界(2)下界定理、静的可容応力場→崩壊荷重の下界、関連流動則の仮定が必要→基礎的定理の拡張(1)非関連流動材料への理論の拡張→上・下界定理の現代的解釈(2)静的可容応力場と動的可容速度場の機械的な設定方法の提案、→一般的力学関係の定式化→各種問題への適用、一般的手順(1)模型実験→破壊パタ-ンの概形(2)静的可容速度場、動的可容速度場の機械的設定(3)破壊パタ-ンを微小に変化させ上界の最小値・下界の最小値を選ぶ(4)正解に非常に近い上・下界値を得る
ナノ構造がエネルギー伝達に及ぼす影響の学理

ナノ構造とその間隔が固体中ならびに固液界面のエネルギー伝達に及ぼす影響を非平衡分子動力学解析によって調べた結果より,固体中においてはフォノン平均自由行程が短くなることにより平均熱伝導率を低下させるナノメートルスケールの構造であっても,固液界面に存在する場合には,表面積拡大効果ならびに界面近傍の液体分子の自己拡散係数変化などの局所非平衡性の増大により,界面熱抵抗を低下させる場合が存在することが分かった.ナノ構造とその間隔が固体中ならびに固液界面のエネルギー伝達に及ぼす影響を非平衡分子動力学解析によって調べた結果より,固体中においてはフォノン平均自由行程が短くなることにより平均熱伝導率を低下させるナノメートルスケールの構造であっても,固液界面に存在する場合には,表面積拡大効果ならびに界面近傍の液体分子の自己拡散係数変化などの局所非平衡性の増大により,界面熱抵抗を低下させる場合が存在することが分かった.本研究の目的は,界面や物質中にナノ構造を人為的に配置することによって,物質自体を変えることなく,そのナノメートルスケールの幾何的構造だけを変えることによってその「伝熱」に関する熱物性をコントロールことを試みるものである.本年度は以下の3項目に関して,解析・実験の両面から遂行した.(1)ナノメートルスケールの界面構造が固液界面熱抵抗に及ぼす影響に関する分子動力学解析固液界面を考えて,完全な平面の場合とナノ構造(0.53nm)が界面に存在している場合に,系に温度勾配をっけて,界面での温度ジャンプを分子動力学計算によって計算することにより,巨視的な熱抵抗を算出した.固液界面の温度ジャンプと熱流束から,界面の熱抵抗を計算した結果,界面ナノ構造間隔によって,固液間の熱抵抗が変化すること,ならびに,固液間の熱抵抗を最小とするナノ構造間隔があることが分かった.(2)ナノメートルスケールの構造・空孔が物質の熱伝導率に及ぼす影響に関する分子動力学解析固体中にナノメートルスケールの構造あるいは空孔が存在する場合に,そのスケールや配置によってどのように固体の熱伝導率が変化するかについて,ナノ構造の特性スケールを変化させることによって調べた.基本プログラムは研究代表者がすでに作成したものを改良することによって作成した.その結果,ナノメートルスケールの空孔はその断面積減少よりも大きな影響を薄膜の熱伝導率に与えることが分かった.(3)界面熱抵抗測定実験界面微細構造が界面熱抵抗へどのような影響を与えるかについて実験的に明らかにすることを目的として,上下面に加熱・冷却機構を備えた界面熱抵抗測定実験装置を設計・発注した.次に,設計した界面熱抵抗測定実験装置を組み立てて,実験装置の基本動作を確認するとともに,微細構造のある界面の熱抵抗を測定のための動作試験を行った.ナノスケールの界面構造が固液界面熱抵抗に及ぼす影響に関する分子動力学解析固液界面を考えて,完全な平面の場合とナノ構造が界面に存在している場合に,系の温度勾配ならびに界面での温度ジャンプを分子動力学計算によって求めることにより,巨視的な熱抵抗を計算して,その支配要因について検討を行った.液体分子種や表面付着ポテンシャルを変化させて検討を行ったところ,ナノ構造内の液体分子の滞在時間の増加に伴う温度上昇が,巨視的な熱抵抗低下の原因であることが明らかとなった.さらにナノ構造による固液界面熱抵抗低減効果は固液間ポテンシャルによって大きな影響を受けることが明らかになった.ナノスケールの構造・空孔が物質の熱伝導率に及ぼす影響に関する分子動力学解析固体中にナノスケールの空孔が存在する場合に,そのスケールや配置によってどのように固体の熱伝導率が変化するかについて,ナノ構造の特性スケールを変化させることによって調べた.ナノ構造間隔に依存した熱伝導率変化が観察される条件において,フォノンの分散関係を調べた結果,ナノ構造間隔減少によってフォノン分散関係に新しい格子振動モードが現れるものの,主たる熱伝導低下の原因はフォノン平均自由行程の減少であることが確認された.壁面ナノ構造が界面熱抵抗へ与える影響に関する実験界面微細構造が界面熱抵抗へ与える影響について,試供板の界面構造を変化させて実験的に計測した結果,ナノ粒子が付着した界面ではフラットな面と比較して界面熱抵抗の変化が計測された.並行して,ナノ粒子表面付着実験ならびにナノ粒子の表面付着・表面イオン加工シミュレーションを実施した.壁面ナノ構造が赤外線放射へ与える影響に関する実験試供板の後方を加熱できる小型加熱装置を作成して実験を行った結果,試供板界面構造を変化させた場合には赤外線放射強度変化が観察された.本研究は,界面や物質中にナノ構造を人為的に配置することによって,物質自体を変えることなく,そのナノメートルスケールの幾何的構造だけを変えることによって,固液界面熱抵抗や熱伝導率に及ぼす影響について明らかにすることを目的とした.一般的な固液界面を考えて,完全な平面の場合とナノ構造が界面に存在している場合に,系の温度勾配ならびに界面での温度ジャンプを分子動力学によって計算することにより,巨視的な熱抵抗を計算し,その変化を定量的に評価した.ナノ構造として,ナノ加工を想定し,下壁面とナノ構造と液体分子間のポテンシャルが同一の場合を検討し,界面熱抵抗がどのように変化するかを調べた.さらに,完全平面の熱抵抗とナノ構造が付着した界面の熱抵抗の比が,その表面積比に対してどのように変化するかを調べた結果,固体-液体分子間の相互作用の大きさによっては表面積比を大きく上回る割合で界面熱抵抗が低下することが分かった.固体中にナノメートルスケールの構造あるいは空孔が存在する場合に,そのスケールや配置によってどのように固体の熱伝導率が変化するかについて,定量的に評価した.さらに,ナノ構造間隔に依存した熱伝導率変化が,分子動力学解析によって計算されたフォノンの状態密度・分散関係とどのような相関があるかを考察した.

その結果,規則的に配列するナノ構造はその間隔に依存したフォノン平均自由行程の減少により熱伝導変化に影響を及ぼすが,分散関係の変化は小さいことが分かった.以上のような知見により,ナノ構造はエネルギー輸送における分子移動による寄与と分子間相互作用による寄与の双方に影響を与え,固体中においては後者が支配的でありその寄与を低下させること,固液界面においては両方が寄与するが,表面積比以上の熱抵抗低下現象は主に分子移動によるエネルギーが促進された場合であることが分かった.
来住アフリカ人の相互扶助と日本人との共生に関する都市人類学的研究

科研共同研究の最終年度にあたり、報告書に向けての総括的なまとめ討論をおこなった。とくに、日本における第1位人口をしめるナイジェリア人と第2位人口のガーナ人の生活動態については、この分野の熟成した研究を共同討論のなかから育てることができた。日本への来住ガーナ人のアフリカ-日本-アフリカという、今まであまり報告されていない新しい移民動態の理論化(若林ちひろ)や、日本に来住したナイジェリア人の大企業従業員になろうとするのではない、起業活動に向かう個人的・野心的なアントルプルヌーシップについての新規な理論化(川田薫)と、まったく情報のなかった、その日本における協力扶助と文化維持のアソシエーション活動の詳細な記述報告(松本尚之)、さらには、アフリカ-日本-アメリカという地球規模のネットワーク形成がナイジェリア人によってなされている動態を、アフリカ移民論のまったく新しい指摘として提示しえた。また、アフリカ人の芸能活動についても、ギニア、マリ、セネガルといった西アフリカ・グリオ音楽文化の「本場」とされる地域からの日本への来住アフリカ人の活動調査と、そのアフリカの母村での活動状況の調査の両方を行い、それをめぐる、やはり新規性に富む、日本ーアフリカ間の何層からもなる往来活動を抽出し、指摘・一般化することができた(鈴木裕之、菅野淑)。こうしたポジティブな活動側面のほかに、ネガティブなHIVをはじめとする病気の実情とそれにむけるホスト社会側からの協力の可能性についても重要な研究糸口を提案している(若林ちひろ)。1年後に『来住アフリカ人の相互扶助と日本人との共生に関する都市人類学的研究』と題して報告書を出版し、この共同研究の成果と今後の継続的発展について、アフリカ学会における集中発表でも熱い期待と高い評価を得た(2008年5月於・龍谷大学)。本年度は、本プロジェクトの初年度であり、まず、研究会を開催して、共同研究の主旨を徹底させつつ、個別ケースの掘り下げにとりかかった。その嚆矢をなして、今までに「滞日アフリカ人の生活実態」に関する論文を既に発表している若林チヒロから、テーマとなる諸項目の整理と問題設定がなされた。そこから、各地の地域実態調査を展開した。(1)名古屋・大須調査名古屋では、基礎調査をおこない、下町地区といえる大須に、アフリカ人が多数衣類店などで働いている実態がつかめた。次年度は最繁華街の栄地区との比較調査と、名古屋で最も多いウガンダ人の生活動態に迫る必要性が確認できた。(2)東京・六本木調査六本木におけるバー、ディスコ、クラブ等の夜の人口動態の基礎調査をおこない、そこでのアフリカ人就業形態をめぐる調査をおこなった。これを歌舞伎町でのアフリカ人就業動態と比較すると、六本木の歓楽街労働に従事するアフリカ人では、ナイジェリア人が中心になりつつある、という実態をつかむことができた。歌舞伎町調査を次年度深めなくてはならない課題が明確に確認できた。(3)アフリカ母村・出身地調査東京、埼玉、名古屋、大阪、京都の各都市における来住アフリカ人との面接調査をおこなった。その基礎調査から、それら各都市に滞在している、タンザニア人、セネガル人、カメルーン人の母村を訪ねて、アフリカからの人口プッシュの要因と、日本の習慣とは異なる、アフリカの価値意識のあり方を決する習慣や信仰について初期調査をおこならた。この研究の進展は、タンザニア、カメルーン、セネガルを専門とする、須田征志、後藤澄子、神谷良法、盛弘仁の各氏を派遣することによって、可能となった。また特に、タンザニアでは、上田富士子が来住アフリカ人の母村モシを訪ね聞き取り調査をおこない、セネガル人、ギニア人の日本やアジア各国へのディアスポラとしての移動・展開については、三島禎子が追跡調査をおこなった。さらに、来日ギニア人ミュージシャンの母村を訪ねてその音楽文化や民族文化全般に関する調査を、鈴木裕之がおこなった。

次年度は東京、名古屋に加えて、関西地区での調査を深める。本年は、3年計画の2年目にあたり研究会を開催すると同時に、3大大都市圏の来住アフリカ人調査を発展させた。(1)名古屋調査。名古屋では、大須地域でアメリカ衣料店を開いている来住アフリカ人の生活動態を調査し、キリスト教会のミサに参加するガーナ人とナイジェリア人の共同行動を析出した。さらに、中村区にあるイスラーム寺院・モスクで参与観察を行い、アフリカン・イスラームの宗教実践の様態や生活実態が明らかになってきた。(2)東京・六本木、歌舞伎町、埼玉北越谷、在日カメルーン人会調査。六本木では、セネガル人がナイジェリア人の次にプレゼンスをもち、ムーリッド、ティジャニ派、ライエン信仰という3集団に分かれてモスク集会を開く実態が明らかになった。歌舞伎町では、ガーナ人の就労実態が判り始め、南部アカン人だけでなく、北部のイスラームのハウサ人も来住していることが明らかになった。カメルーン人の相互協力では、在日カメルーン人協会の集会を調査し、マジョリティのフランス語圏とマイノリティの英語圏のカメルーン人が協力しあっている様態が確認できた。来住ナイジェリア人については、埼玉の大袋にあるナイジェリア人経営レストランが情報交換の場となり、アフリカ料理を求める諸国から来たアフリカ人たちが多く出入りしていることが明白となった。(3)関西調査。大阪・アメリカ村においてアフリカ人が多く就労している事実が初期調査でつかめた。今後この調査をより深めて行かねばならない。(4)アフリカ母村・出身地調査。来住アフリカ人とアフリカ諸国との往来の様相が明らかになってきた。カメルーンに一時帰国したバミレケ人をその専門家である野元美佐氏が追跡調査した。ナイジェリア人の母国帰国では、来日イボ人研究を専門とする川田薫氏をナイジェリア・イボの地に派遣し追跡調査を行った。分担者・若林チヒロ氏が歌舞伎町でのガーナ人動態に関連させて、ガーナ母村での調査を行った。分担者・松田素二氏は、京都でのケニア人学生の生活調査から、ケニアでの日本へのプッシュ要因について調査を行った。日本に於けるギニア人の芸能活動では、芸能の習得をめざす日本人とギニア人芸能者の日本-ギニア間の往来を、この地域の出身者・ウスビ・サコ氏を派遣して調査した。共同研究の最終年度にあたるので、まず、日本都市におけるアフリカ人の生活・協力状況の調査・研究を基本的に充実させて、総合化した。こうして、来住アフリカ人の日本における貧窮や困難とそれを乗り越える何らかの生活方策を、かれらのライフ・ヒストリーの収集・分析から、総合的に考察した。これには、日本に於けるアフリカ人たちのHIV関係の防衛策・対処のし方の考察も含んでいる。さらに、日本の政策施行者としての行政が、多民族の生活協同をにらんでいかなる対応策を造りえているかいなか、を分析・考察した。こうした、日本国内の来住アフリカ人の生活状況や集会をはじめとした協力関係の結び方の考察に加えて、アフリカとのネットワーク形成の過程やそのあり方を特に調査・研究した。
金錯体の光誘起相転移のダイナミクス

混合原子価錯体Cs2Au2X6(X=Cl,Br and I)の光誘起相転移とそのダイナミクスについて調べた。なお、研究はポスドクである劉暁峻が中心となって進められている。代表的な研究成果を列挙する。(1)1次元混合原子価錯体の圧力誘起相転移1次元混合原子価金錯体に圧力を印可し、混合原子価状態から単一原子価状態へ相転移を誘起した。相転移の観測は、ダイヤモンド・アンビル・セルを用いた高圧ラマン分光方によっておこなった。この結果は、JSPJのLetterとして、掲載されている。(2)マンガン酸化物の光スイッチペリブスカイト型マンガン酸化物膜を作成し、光照射により透過率・抵抗率の制御を行った。膜に光照射を行うと、下向き電子が励起される。下向き電子が緩和するときに、多くのスピン波が生成される。そして、スピン系が過渡的に乱れ、透過率・抵抗率が変化すると、考えられる。
四肢の発生,再生における位置価決定のメカニズム

四肢パターン形成における位置価決定のメカニズムを解明するために,主にニワトリ肢芽を用いて以下の点を調べた。肢芽先端部で発現するWnt-5aを肢芽全体で強制発現すると,主に軛脚の短縮,異形成が起こる。AER形成にはWnt-3a以外のメンバーが関与している可能性を示した。Wnt-10aは肢芽形成以前では外胚葉で一様に発現し,その後予定肢芽領域の外皮で強く発現する。Wnt-10aを外胚葉で過剰発現してもFGF-8の発現誘導は見られず,Wnt-10aもWnt-3aと同様にAER形成には直接関与していないようである。WntレセプターのFrizzled(Fz)ファミリーとしてFz-4とFz-10を同定し,これらが肢芽で領域特異的に発現することを見出した。Fz-10は肢芽後部の背側で発現し,SHHとWnt-7aの共存で誘導され,さらにツメガエルの初期胚でWnt-7aのレセプターとして機能することを確認した。遠近軸に沿った位置価決定にはGPIアンカー型の膜蛋白質が関与していることを細胞選別の検定によって見出した。その1つのephrin-A2は肢芽基部で強く発現するが先端部では弱く,逆にレセプターであるEphA4は肢芽先端部で強く,リガンドと相補的に発現している。先端部でephrin-A2を過剰発現すると,過剰軟骨塊の形成や中足骨の融合などが見られたが,これらの変化は先端の自脚部に限られていた。過剰発現している細胞同士は肢芽内で集合し,ephrinは間充織の接着性に影響している。SHH蛋白質によって重複肢が誘導される過程で,BMP-2の発現は一過性にしか誘導されない。最終的な軟骨パターンは24時間以降で誘導されてくるHoxD12,D13の発現と相関しているが,急速に発現が減衰するBMP-2とは一致しない。後肢芽ではFGF-4蛋白質は単独でSHHとHoxD13の発現を誘導でき,位置価を後方化する。この効果はFGF-4ビーズの基部側にバリアーを入れて細胞移動を阻害しても見られる。しかしながら,前肢芽ではFGF-4によるSHHの誘導は全く見られず,SHH発現の応答能が前肢,後肢で大きく異なっている。四肢パターン形成における位置価決定のメカニズムを理解するために,主にニワトリ肢芽を用いて以下の点を調べた。1.欠損型BMPの効果:BMPリガンドのプロセシング部位に変異を導入し,それを肢芽で強制発現すると,欠損型BMP-2では指間の細胞死が抑制され,水掻き様の構造ができる。BMP-4,BMP-7ではこの効果は見られず,従って指間の細胞死にはBMP-2が中心的に働いていると考えられる。2. Wntファミリーの役割:肢芽先端部で発現するWnt-5aを肢芽全体で強制発現すると,主に前腕の短縮,異形成が起こる。

AERの除去で先端部前側での発現は消失するが,後側での発現は残存する。AERで発現するWnt-3aとWnt-10aの機能を比較するために,これらをレトロウイルスで強制発現した。その結果,Wnl-3aはAERの誘導に関与し,一方Wnt-10aはAER直下の間充織を未分化状態に維持する活性を持つことが判明した。3. Frizzledファミリーの機能:Wntレセプターとして機能するFrizzled(Fz)ファミリーのうち,Fz-4とFz-10をニワトリ胚で同定し,これらが肢芽で領域特異的な発現を示すことを見出した。Fz-10は肢芽後部の背側で発現し,Sonic hedgehogで誘導されるWnt-7aのレセプターとして機能し,一方Fz-4はAERとその直下の間充織で発現し,Wnt-5aまたはWnt-10aのレセプターとして機能している可能性が示唆される。4. EphA-ephrin Aの相互作用:細胞選別の検定によって,肢芽の遠近軸に沿った位置価の決定にはGPIアンカー型の分泌性膜タンパク質が関与していることを見出した。これらの1つ,ephrin A2,は肢芽の遠近軸に沿って領域特異的に発現し,さらに膜にアンカーされない型のephrin A4-Fc融合タンパク質を過剰に与えると,レセプターであるEphA4に対する阻害抗体で見られるのと同様に,細胞選別がほぼ完全に阻害されることが証明された。四肢パターン形成における位置価決定のメカニズムを理解するために,主にニワトリ肢芽を用いて以下の点を調べた。Wntシグナリングに関与するHMGボックスを持つタンパク質であるTCFファミリーのうち,Lef-1,TCF-4は肢芽間充織で発現しているが,AERでの発現は弱い。ニワトリ肢芽ではWnt-10aがAERと外胚葉で,Wnt-5aがAERと先端部の間充織で発現し,Wntレセプターの1つをコードするfizzled-4の発現領域とオーバーラップしている。一方,肢芽の背側後部で発現するfrizzled-10はShhおよびWnt-7aによって誘導,維持され,少なくともWnt-7aのレセプターとして機能することがツメガエルの初期胚で確認された。マウス肢芽ではWnt-3aはAERで発現して(転写されて)いない。一方,ニワトリ肢芽ではAERでWnt-3aは転写されているが,タンパク質は機能していない(効率よく分泌されない)可能性が高い。いずれにしても,Wnt-3a内因性のFGF-8,すなわちAERの誘導因子として機能している証拠は得られていない。AERで強く発現しているWnt-10aは肢芽外胚葉で発現するとFGF-8を誘導することができる。Shhタンパク質によって重複肢が誘導される過程で,BMP-2の発現はpatchedと同様,一過性にしか誘導されない。この時,最終的な軟骨パターンは24時間以降で顕著に誘導されてくるHoxD12,D13の発現パターンと相関しているが,24時間以降で発現が急速に減衰するBMP-2とは異なる。さらに,後肢芽においてFGF-4は単独でShhとHoxD13の発現を誘導することができ,同時に位置価の変更が起こることを見出した。しかし,この効果は前肢芽では見られず,Shh発現の応答能が前肢,後肢で異なることが示された。四肢発生,再生における位置価決定にかかわる因子の役割を調べ,以下の成果が得られた。1.オオイタサンショウウオの再生芽からRT-PCRでFGF-8,FGF-10,SHH,p63のcDNAを同定した。これらは切断後35日で形成される再生芽で発現している。2.FGF-4とSHHは発現部位が隣接し,互いに正の相互作用で発現維持されている。
マンガン多核錯体の過酸化水素との反応性

本研究の目的はマンガンカタラーゼ類似機能を有する最小単位となる二核マンガン錯体を合成し、その反応機構を明らかにすることである。今回新たな明らかにした事柄をまとめると以下の様になる。まず,カタラーゼ反応の基質となる過酸化水素の反応サイトとなるマンガン周りの立体障害を少なくしたモデル化合物,空きサイトの対称性を変化させたモデル化合物を合成し,少なくとも二つの空きサイトがシス位に位置していることが,高いカタラーゼ類似活性発現に必要であることを明らかにした。また,副反応として,ペルオキシダーゼ反応が起こると推測されていた非対称な配位子系と新たに合成した対称な配位子系と過酸化水素との反応を詳しく検討した結果,非対称系では過酸化水素の1電子還元体および1電子酸化体の生成,フェノールの1電子酸化が観測された。
共生藻類の環境センサーの有用作物への導入と展開

本研究では、モデル作物であるトマト矮性品種Micro-Tomを用いて環境ストレス下での遺伝子発現とカルシウムイオン(Ca^<2+>)、及び活性酸素種(ROS)の環境適応誘導因子としての相関を解明することで環境ストレス下における安定した作物の栽培を目的とする。塩ストレスにおけるROS及びCa^<2+>の役割について、研に細胞質Ca^<2+>濃度解析のためにトマトの近縁であるタバコ培養細胞を用いて解析を行った。タバコ細胞には細胞質Ca^<2+>濃度解析のためにCa^<2+>感受性タンパク質エクオリンの遺伝子を導入している。塩ストレスに伴う浸透圧増加に対する対照区としてソルビトールを用いた。タバコ培養細胞に対して塩ストレス処理、または高浸透圧処報を行ったところ、処理直後にペルオキシダーゼを介してROSの1種である一重項酸素の生成が確認された。また、一重項酸素は、細胞質Ca^<2+>濃度を上昇させることが明らかとなった。両処報において、処理直後だけでなく処理後から細胞死に至るまでの問にもNADPHオキシダーゼを介したスーパーオキシドの生成が確認された。さらに細胞死を指標にし、様々な阻害剤を用いてストレスにおけるROSとCa^<2+>の役割について解析を行った。両処理に対して、一重項酸素除去剤処理は、細胞死を増加させた。また、NaCl誘導の細胞死に対して、スーパーオキシド除去剤の処理は細胞死を減少させた。一方、ソルビトール誘導の細胞死に対してスーパーオキシド除去剤の効果は見られなかった。NaCl誘導のスーパーオキシドの効果については、トマトで得られた結果と逆の結果であり、トマトではスーパーオキシド除去剤は、細胞死を増加させた。これらの結果により、環境ストレス緩和を目的としROS添加・除去処理を行う場合、植物種や処理時期を十分に検討し、処理する必要性が示された。`本研究では、モデル作物Micro-Tomを用いて環境ストレス下での遺伝子発現とカルシウムイオン(Ca^<2+>)、及び活性酸素種(ROS)の環境適応誘導因子としての相関を解明することで環境ストレス下における安定した作物の栽培を目的とする。まず、塩ストレスにおけるROS及びCa^<2+>の効果について解析を行った。Micro-Tom由来の培養細胞に対してNaClによる塩ストレス処理を行ったところ、濃度及び時間依存的に細胞死が増加した。細胞死を指標にし、塩ストレス前にROS除去剤、Ca^<2+>キレーター及びCaCl_2の各処理を行うと、すべての処理においてNaCl誘導の細胞死が増加した。他の研究からROSは応答遺伝子安定化の関与が示唆されており、本研究においてもROSの重要性が示唆された。一方、Ca^<2+>は塩ストレス緩和効果があることが知られているが、本研究では逆に細胞死を増加する結果となった。今後さらに塩ストレス下でのROSとCa^<2+>の適応因子としての役割について解析を行う。塩ストレスに応答し発現する遺伝子として、トレハロース生合成関連遺伝子が知られており、トレハロースは緑藻やシアノバクテリアにおいて盛んに合成され、環境ストレス緩和効果を持つが、高等植物においてはその役割は不明である。Micro-Tomにおけるトレハロース生合成関連遺伝子の発現解析を行ったところ、生合成関連遺伝子群に恒常的に発現する遺伝子と、特定の時期及び器官において発現する遺伝子が確認された。しかし、環境ストレス下における誘導メカニズムに関しては不明であり、詳細な解析を行いたい。また、本研究によってトレハロースには酸化ストレスを伴う環境ストレスに対して緩和効果を持つことが示された。植物においてアルミニウムはROS生成を介して細胞死を誘導するが、トレハロースはROS生成と細胞死を抑制することが明らかとなった。本研究ではモデル作物であるトマト矮性品種を用いて、カルシウムイオン(Ca^<2+>、及び活性酸素種(ROS)の環境適応誘導因子としての役割を解明することで環境ストレス下における安定した作物栽培を目的とする。Ca^<2+>の役割について、トマトの近縁であるタバコ細胞を用いて解析を行った。タバコ細胞には細胞質Ca^<2+>濃度変化の解析のためにCa^<2+>感受性タンパク質エクオリンの遺伝子が導入されている。NaClによる塩ストレス、及び浸透圧増加の対照としてソルビトールを用いた。NaCl処理では処理直後に急速ではあるが、極めて微量のROS生成が確認された。一方、ソルビトール処理では、処理直後に急速かつ多量のROS生成が確認された。これらの処理によって生成される急速なROS生成は、細胞質Ca^<2+>濃度変化を誘導することが明らかとなった。さらにNaClおよびソルビトール処理による細胞死を指標にROS除去剤、Ca^<2+>キレーターを用いて、ROSとCa^<2+>の役割について解析を行った。ROS除去剤を用いた結果、NaCl処理で生成される一重項酸素は塩ストレス緩和に働き、スーパーオキシド(O_2^-)は細胞死を誘導することが明らかとなった。O_2^-除去剤の効果は、トマトを用いて得られた結果と異なる。一方、ソルビトール処理ではROS除去剤の効果は見られなかった。また、両処理誘導の細胞死においてCa^<2+>キレーターの影響が見られなかったことから、細胞質Ca^<2+>濃度変化は適応因子でないことが示唆された。これらのことより環境ストレスにより誘導生成されるROSの種類の違い及び役割の違いが示唆され、また植物種によってもその役割が異なることが示唆された。その他の環境ストレスとして、トマトを用いて高温応答に関する研究を行った。