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まちづくり条例等における事前確定的基準のない開発協議過程の分析と実効性の評価

本研究では、地区まちづくり計画や景観形成計画、デザインガイドライン等に基づくデザインレビューや裁量的開発審査等の制度設計に有用な知見を得るため、事前確定的基準の明確でない開発協議等における協議過程の実態を分析し、課題を明らかにすることを目的として以下の作業を行った。1.全国の市町村に対しアンケート調査を行い、景観条例、まちづくり条例等の有無、地区レベルのまちづくり計画や景観形成計画等の策定実績を確認した上で、ケーススタディ対象を選定した。2.国立市景観条例、真鶴町まちづくり条例、穂高町まちづくり条例・神戸市環境共生条例(いわゆる△対象についての同意について)の審査過程の実態を議事録の分析、および関係者ヒアリングにより明らかにした。また参照事例として超高層建築物に関する東京都の環境アセスメントの審議過程を議事録等の分析により明らかにした。さらに海外の事例について、制度的概要を整理した3.結果、明確な事前確定的基準の定めのない協議・審査過程においては、最終的な開発形態ではなく、事業者側の当初提案からの譲歩の程度が判定基準となりやすいこと。広範な市民参加や外部専門家の参与がなく行政担当者と事業者の相対の協議のみの場合、協議過程が前例踏襲的に硬直化し、創造的な解決を得ることが困難であること。したがって、制度設計的には、協議過程の公開および外部専門家の参与を通じ、判定の「客観性」を確保することが重要であること。また、定量的基準ではなくとも、判定の参照基準となる定性的参照基準が事前に設定されていることが重要であること、などが明らかとなった。本研究では、「まちづくり条例等(景観条例を含む)」のうち、特に事前確定的基準を具体的詳細には定めず、個々の開発の提案を受けた段階で多面的な要素について支障がなく許容しうる開発であることを判定する方式(以下、環境影響評価型という)の開発協議過程に着目し、こうした開発コントロール方式の運用上の課題を分析した結果、以下の知見を得ることができた。1.事前に抽象的な基準を定め、個別の開発が生じた段階でこれを具体的な基準として展開する場合にも、事前に特段の基準を定めず、個別の開発が生じた段階でその都度開発に適用する基準を生成する場合にも、行政と事業者の2者による協議では、協議の結果として得られる開発コントロールの内容が、画一化・硬直化し、そもそも環境影響評価型の開発コントロール方式に求められる個別的・創造的な開発コントロールの実現が困難であること。2.事前に開発協議の基準を定めず、近隣住民等の個人と事業者の協議を通じて開発に関する合意を得ようとする場合、利害関係が直接的であることから協議が敵対的なものとなりやすく、協議が不調に陥ったり、協議内容が開発の適否に終始し、建設的な協議に至らないケースが多々生じること。3.これに対して、地元まちづくり団体等の個人の利害を集約する主体と事業者との協議では、比較的協議が協調的なものとして行われやすく、結果として双方の交渉、譲歩、開発コントロールに関する創造的解決法の発見作業を通じて地元合意に至るケースが多いこと。4.だたし、こうした地元まちづくり団体等と事業者等の民・民の協議においては、協議の透明性を確保し、協議が不調となった場合の判定方法を予め定めておくことが重要であり、その為には協議過程における専門家の関与や、審議会の役割等を再検討する必要があること。5.また、地元まちづくり団体が地域の意向を集約し、これを開発に反映させるためには、開発が生じた時点でその都度事業者との協議を通じて個別的な解を生成するだけではなく、地区まちづくり計画の策定や地区のまちづくり方針の策定等、予め何らかの事前確定的な基準を定め、地区における開発の方向性や地域像を明示する必要があること。

1.全国の市町村に対しアンケート調査を行い、景観条例、まちづくり条例等の有無、地区レベルのまちづくり計画や景観形成計画等の策定実績を確認した上で、ケーススタディ対象を選定した。2.国立市景観条例、真鶴町まちづくり条例、穂高町まちづくり条例・神戸市環境共生条例(いわゆるΔ対象についての同意について)の審査過程の実態を議事録の分析、および関係者ヒアリングにより明らかにした。また参照事例として超高層建築物に関する東京都の環境アセスメントの審議過程を議事録等の分析により明らかにした。3.結果、明確な事前確定的基準の定めのない協議・審査過程においては、最終的な開発形態ではなく、事業者側の当初提案からの譲歩の程度が判定基準となりやすいこと、広範な市民参加や外部専門家の参与がなく行政担当者と事業者の相対の協議のみの場合、協議過程が前例踏襲的に硬直化し、創造的な解決を得ることが困難であること、いわゆるΔ対象については開発の申請に至った案件は○と同等の扱いになることが一般的であるが、開発申請に至る以前の段階で問題となりそうな案件が抑制されていると見ることができそうなこと、等が明らかとなった。
消化器癌におけるWntシグナルネットワーク破綻の評価システムの構築

癌におけるエピジェネティックな異常、特にDNAメチル化異常は近年盛んに研究されている分野である。Wntシグナル経路の異常は大腸癌において極めて高頻度に見られる現象である。申請者はまず、Wntおよびその受容体であるFrizzledと直接結合することでシグナルの細胞内への伝達を阻害する分泌型Frizzled関連蛋白(SFRP)遺伝子が大腸癌においてきわめて高頻度に不活化していることを発見した。現在、我々は大腸癌、胃癌をはじめとする消化器癌におけるWnt関連遺伝子の異常の解明を進めつつある。我々は新たに、SFRPファミリーとは別のWnt阻害蛋白であるDickkopf(DKK)ファミリー(DKK1,DKK2,DKK3)が、大腸癌をはじめとする消化器癌においてDNAメチル化によって不活化されていることを発見した(論文投稿中)。大腸癌におけるDKK1、DKK2、DKK3のメチル化頻度はそれぞれ12%、78%、21%、胃癌における頻度は、48%、84%、39%であり、消化管癌において高頻度にメチル化していた。また、大腸腺腫におけるDKK1、DKK2、DKK3メチル化頻度は3%、83%、24%であり、DIK遺伝子メチル化は大腸発癌の早期に発生する異常であると考えられた。また、DKK遺伝子が不活化した大腸癌細胞にDKK1、DKK2、DKK3をそれぞれ発現させたところ、増殖抑制効果が確認された。我々のこれまでの結果から、SFRPファミリー、DKKファミリー、WIF1という3つのカテゴリーのWnt阻害タンパクが、いずれも大腸癌において主にエピジェネティックなメカニズムで不活化されていることが明らかとなった。これらの成果は大腸癌におけるWntシグナル異常のメカニズムを一層明らかにすると共に、診断・治療への応用に寄与するものと考えられる。我々は新たに、SFRPとは異なるグループに属するWnt阻害蛋白をコードするWnt inhibitory factor-1(WIF-1)遺伝子が、DNAメチル化によって不活化されることを発見した(Taniguchi H et al. Oncogene 24:7946-7952, 2005)。WIF1遺伝子は、食道癌の80%、胃癌の74%、大腸癌の82%、膵癌の75%という極めて高い頻度で不活化していた。さらに大腸腺腫の72%においてすでに発現低下を来しており、WIF1メチル化は発癌の極めて早期に生じる異常であると考えられた。また、WIF1メチル化を来した癌細胞にWIF1遺伝子を導入したところ、Wntシグナルの抑制効果および増殖抑制効果が確認された。これらの結果から、消化器癌では複数のWntシグナル関連遺伝子が異常を来していることが明らかにされつつある。今後、これらの遺伝子異常をマーカーとして利用できるか検討を行う予定である。
フランス音楽政策の全体像―「現在の音楽」分野にみる対立と統合の構造―

フランスの音楽政策は、体系的な理論に立脚している西洋芸術音楽のみならず、「現在の音楽(musiques actuelles)」という分野に対する関与を重要視している。このことは、音楽の支援という目的の他に、若者や移民などに対して社会参加を促すことや就労支援など音楽支援以外の意味も有すると指摘されている。本研究では、「現在の音楽」に対する政策を対象として、それらに対する論考や実際に「現在の音楽」に関わる諸機関や組織を調査することで、フランス音楽政策の全体像を把握することに努めた。文献資料の検討に加え、フランスにおける現地調査では様々な実施例を見ることができ政策を具体的に理解することができた。本研究はフランスの音楽政策について、「現在の音楽(ジャズ、ラップ、レゲエ等)」に対する施策に着目することで、その性格を明らかにすることが目的である。国や地方公共団体が積極的に文化政策を推進する典型例としてフランスは取り上げられる。それらは、音楽分野では例えばパリ・オペラ座やパリ管弦楽団など芸術音楽に対する支援状況が中心で、本研究が対象とする「現在の音楽」についてはあまり言及されない。当然芸術音楽分野に対する支援は重要視されているものの、今後は「現在の音楽」に対する支援が一層重視されることが予想される。そこには純粋に音楽を支援するという目的のみではなく、フランスが抱える若者や移民層などの文化的順化をも企図しているものと考えられる。そこで本研究ではとくに「現在の音楽」に対する音楽政策を中心的に検討しているが、当該年度は文献調査、研究者や関係者からの専門的知識の提供に加え、2010年10月に実施した「MaMA (the international professional music event)」への参加は、行政と民間組織(非営利文化団体など)の協働による文化イベントの在り方という観点からも大変示唆を得られた。その他にも「現在の音楽」分野の新人アーティストを支援するパリ市の公施設法人の活動も視察することができた。これらフランスの取り組みは、芸術音楽分野も含め既に実績のあるアーティストや団体ばかりを対象としていない点など、音楽分野に対する公的部門の役割やあり方を考えさせられた。当該年度は、文献資料及び現地調査からフランスにおける「現在の音楽」に関する施策を調査する研究計画であった。まず文献資料については、「現在の音楽」に対する施策がどのような背景から講じられるようになったのかを検討した。ここでは、音楽政策の対象を「現在の音楽」にまで拡大したモーリス・フルーレ文化省音楽舞踊部長(1981年就任)に注目し、彼が実施した施策や発言などから、音楽政策は音楽の支援のみならず「社会政策としての音楽政策」という考え方を持っていたことが理解された。これは、フランス人の音楽行動を調査し、その背景には(1)地理的、(2)社会的、(3)音楽的な不平等の存在があることを指摘し、音楽の不平等を社会的な問題として認識したことによるものと考えられる。「音楽の民主化」とは、政府が全ての音楽活動を等しいものとして認知し、国民が音楽をすること」を支援することである。それまでのどちらかというと芸術音楽の専門家に目を向けた施策から、特別に芸術音楽の専門的知識や鑑賞眼を持たない国民が主体となって音楽活動をできることに視点を置いた施策に転換されたといえる。この考え方を象徴しているのが毎年夏至に開催される「音楽の祭り」であり、その後「現在の音楽」に関する各種委員会や審議会が創設されていくことになる。1995年には地方公共団体も参加して「公共政策とアンプ音楽国民会議」が発足し文化大臣も議論に加わった。1998年には文化省が「現在の音楽」国民会議を設置し、2006年からは「現在の音楽高等審議会」で様々な議論が行われてきたが、2011年9月に同審議会の解消が発表された。フランスは目下大統領選挙を控え、その結果により「現在の音楽」政策にも影響が現れることと予測されるが、次年度はこれらの委員会における議論を追うとともに、同分野に対する現在の施策の動向について検討したい。本研究は、フランスの音楽政策について、「現在の音楽(ジャズ、ラップ、レゲエ等)」に対する施策に着目することで、その性格を明らかにすることが目的である。フランスの音楽政策は、オーケストラやオペラ等の芸術音楽と同様に、ジャズ・ラップ・レゲエ等の「現在の音楽(musiques actuelles)」に対しても、積極的な施策を講じている。「現在の音楽」に対する政策は、例えば政府に批判的なラップの歌詞について検閲が行われるなど政府の方針とは対立する面もある一方で、音楽産業の育成や社会統合の手段として若者や市民を取り込んでいこうとする二面性がある。本研究では、「現在の音楽」政策の実態を調査することで、フランス音楽政策の全体像を明らかにすることが目的である。本年度は、研究最終年度として文献調査に加え、現地調査を中心に行った。

パリでは、現在の音楽に関係する諸機関(アソシアシオン、ホール、教育機能を持つ団体等)をまわり、それらの機関において文献からは判りにくかった施策の具体的内容について質問したり、現在の施策についての意見を聞くことができた。昨今では、インターネットの発達により、多くの文献を入手することが可能となったが、実際に現地に赴くとインターネット上では見つけられなかった文献や文書を見ることができたのはもとより、関係機関でのヒアリング(特に「現在の音楽情報及び資料センター(Le Centre d'information et de ressources pour les musiques actuelles,IRMA)」)よって、前政権から計画があったが実現しなかった音楽センターの開設や実演芸術に関する新法が提出されていることなど、大きな知見を得ることができた。体調の問題から、2011年(13月)に予定していた現地調査に赴けず、また学会誌への投稿もできなくなってしまった。当初計画よりも若干の遅れを認識している。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究の推進方策としては、取得予定である育児休暇の後、直ちに現地調査等の手配を行うとともに、休暇中にあってもできる限りの文献調査などを進める。また、当該期間中にフランスは新大統領が決定されるため、研究対象である文化政策や音楽政策に対する大きな変化も有り得ると予想される。これらに対してもインターネット等を活用し、情報収集を怠らないよう努めたい。
宿主の減数分裂に影響を与える共生細菌の存在を実証する

昆虫の共生細菌ボルバキアは、様々な方法で自分の都合のいいように宿主昆虫の生殖を操作しているが、本研究により、全く新しい生殖操作のタイプが存在することがわかった。ボルバキア系統wFemに感染されたキタキチョウは、オスと交配して、メスのみの子孫を残すが、これらメスの性染色体構成がZ0であることが、染色体FISH、Z染色体上遺伝子のリアルタイムPCR、次世代シークエンスによるゲノム解析から明らかになった。これらZ0メスが産下する卵(接合体)の遺伝子型はすべてZ0であり、これらの卵が持つZ染色体は父親由来のものであることが分かった。また抗生物質を産卵前の成虫メスに投与することにより、Z0とZZの卵が生じたことから、ボルバキアは宿主に働きかけ、Z染色体の母系伝達を阻害していると考えられた。抗生物質処理の結果、産み落とされた卵を育てると、成虫時にオスのみとなった。Z染色体上の2遺伝子をターゲットとしたリアルタイムPCRと塩基多型解析によってこれらのオスは、1個体を除いてすべてZZ型と推定された。このことから、ボルバキアなしの状態では、ほとんどのZ0個体は生存(あるいは成長)できないと考えられ、Z0と判別された1個体は、母親由来のZ染色体の一部(たまたまマーカーとして用いた箇所)が欠損しているZZ個体である可能性が考えられた。つまり、ボルバキアによるZ染色体の母系伝達阻害のメカニズムは、ボルバキアが母方のZ染色体を完全に分解消化していることによるという可能性が浮上した。今後この可能性を検証していく予定である。また抗生物質処理によるボルバキア密度の低下により間性個体が出現する現象(ボルバキアによるメス化)を分子レベルで解明するため、コントロールされた条件でトランスクリプトーム解析(RNAseq解析)を行うことができた。現在データ解析中であり、性決定や性分化について新たな知見が期待できる。ボルバキア(Wolbachia pipientis)は様々な昆虫の細胞内に共生し、宿主の生殖を操作している。キタキチョウ(Eurema mandarina)のほとんどの集団ではwCIとよばれるボルバキア系統に全員が感染しているが、種子島など一部の地域には2系統のボルバキア(wCI及びwFem)に感染されたメスが存在する。wCI単感染メス(Cメス)は性比1:1で次世代を産出するのに対し、wCIとwFemに重複感染されたメス(CFメス)は、オスとの交尾を必要とするがメスのみを産出する。今回、ゲノムDNAやZ染色体上の遺伝子をプローブとしたFISHによる核型観察およびMiSeqを用いたゲノムシークエンスの結果から、CメスはWZ型、CFメスはZO型の性染色体構成を持つことが明らかになった。また、ゲノムDNAを鋳型にし、Zに連鎖したマーカーを標的とした定量PCRの結果から、CFメス(ZO)が産む卵はすべてがZOであるが、産卵前に抗生物質を与えるとZO卵とZZ卵を産むようになることが推察された。塩基多型の調査からZO個体が持つZ染色体は父親由来であることが示されたことから、ZOメスはO卵子のみを生産しており、ボルバキアが卵子形成の歪みを引き起こしていると考えられた。卵子形成の歪みの原因として、減数分裂自体の歪み、あるいは母親由来のZ染色体の消滅が考えられる。幼虫期のZO個体への抗生物質投与によりオス形態が出現すること等から、オスになるはずのZO個体が、ボルバキアが原因でメスに性決定していると考えられた。予定どおり、当初の発見を確かめ、詳細なデータを集めることができた。昆虫の共生細菌ボルバキアは、オス殺し、メス化、細胞質不和合、単為生殖化など、様々な方法で、自分の都合のいいように宿主の生殖を操作していることが分かっている。今回着目したボルバキア系統wFemに感染されたキタキチョウは、wFemに感染していないオスと交配して、メスのみの子孫を残す。これらのメスの性染色体構成はZ0であることが、染色体FISHと次世代シークエンス解析から明らかになった。これらZ0メスが産下する卵(接合体)の遺伝子型はすべてZ0であり、塩基配列の多様性を解析することにより、これらの卵が持つZ染色体は父親由来のものであることが分かった。また抗生物質を産卵前の成虫メスに投与することにより、Z0とZZの卵が生じた。ことから、ボルバキアwFemは、宿主に働きかけ、Z染色体が次世代に伝わらないように作用していることが窺えた。Z染色体の母系伝達阻害の仕組みとして、(1)メスにおけるマイオティックドライブの可能性(減数分裂時にZ染色体を持つ娘細胞が選択的に極体に放出される)と(2)メス由来のZ染色体のみが消失する可能性が考えられた。抗生物質処理の結果、産み落とされた卵を育てると、十分に抗生物質の効果が現れたものについては、成虫時にオスのみとなった。これらのオスの性染色体構成を、Z染色体上の遺伝子をターゲットとしたリアルタイムPCRと塩基配列の多様性解析によって推定したところ、1個体を除いてすべてZZ型であることがわかった。このことから、ボルバキアなしの状態では、ほとんどのZ0個体は生存(あるいは成長)できないと考えられる。重要な内容について国際誌に原著論文として出版することができた。

当初予定していた、染色体の遺伝・性決定遺伝子を、ボルバキアがどのようにして操作しているかについての全貌解明については、大枠では達成できた。現段階での最も大きな成果については、進化生物学における重要な専門誌であるEvolutionLettersに掲載することができた。さらには培養細胞を用いた実験系を構築するなど、本課題終了後も大きな発展が期待できる成果も出ており、おおむね順調に進展していると考えられる。トランスクリプトーム解析については、予算を大幅に必要とするため、翌年に持ち越して、サンプルを一気に解析することによって安価に行う計画にしたが、計画通りの成果が得られる見込みである。昆虫の共生細菌ボルバキアは、様々な方法で自分の都合のいいように宿主昆虫の生殖を操作しているが、本研究により、全く新しい生殖操作のタイプが存在することがわかった。ボルバキア系統wFemに感染されたキタキチョウは、オスと交配して、メスのみの子孫を残すが、これらメスの性染色体構成がZ0であることが、染色体FISH、Z染色体上遺伝子のリアルタイムPCR、次世代シークエンスによるゲノム解析から明らかになった。これらZ0メスが産下する卵(接合体)の遺伝子型はすべてZ0であり、これらの卵が持つZ染色体は父親由来のものであることが分かった。また抗生物質を産卵前の成虫メスに投与することにより、Z0とZZの卵が生じたことから、ボルバキアは宿主に働きかけ、Z染色体の母系伝達を阻害していると考えられた。抗生物質処理の結果、産み落とされた卵を育てると、成虫時にオスのみとなった。Z染色体上の2遺伝子をターゲットとしたリアルタイムPCRと塩基多型解析によってこれらのオスは、1個体を除いてすべてZZ型と推定された。このことから、ボルバキアなしの状態では、ほとんどのZ0個体は生存(あるいは成長)できないと考えられ、Z0と判別された1個体は、母親由来のZ染色体の一部(たまたまマーカーとして用いた箇所)が欠損しているZZ個体である可能性が考えられた。つまり、ボルバキアによるZ染色体の母系伝達阻害のメカニズムは、ボルバキアが母方のZ染色体を完全に分解消化していることによるという可能性が浮上した。今後この可能性を検証していく予定である。また抗生物質処理によるボルバキア密度の低下により間性個体が出現する現象(ボルバキアによるメス化)を分子レベルで解明するため、コントロールされた条件でトランスクリプトーム解析(RNAseq解析)を行うことができた。現在データ解析中であり、性決定や性分化について新たな知見が期待できる。Zのマーカーに着目することにより、卵形成異常の原因究明を掘り下げるとともに、トランスクリプトーム解析等を通じて、卵形成の異常、性決定の異常の原因を探索する予定である。産卵前のメス成虫(wFem感染個体)に抗生物質を投与することによって、たくさんの間性個体(雌雄の形質を併せ持った個体)が出現する。トランスクリプトーム解析(RNAseq)によってこれらの個体を調査することによって、ボルバキアによってどのような遺伝子の発現が影響を受けているのかを明らかにし、生殖操作の分子メカニズム解明への糸口をつかむ。実験遂行上、RNA-Seqのためのサンプリングを次年度に行うことにした。そのための予算を次年度に残すことにした。トランスクリプトーム解析については、予算を大幅に必要とするため、次年度に持ち越して、サンプルを一気に解析することによって単価を安く行うことにしたため。
植物病原体認識機構としての受容体型キナーゼ-リガンド相互作用に関する研究

シロイヌナズナの突然変異体を用いた遺伝学的解析から、植物の形態形成や環境応答など様々な局面において、受容体型プロテインキナーゼの関与が明らかになりつつある。病原菌認識、応答機構では、細菌ベン毛の構成タンパク質であるフラジェリンを、ロイシンリピートをもつ受容体型プロテインキナーゼFLS2が認識する系が知られている。本研究では、シロイヌナズナの形質転換によりフラジェリンのエピトープを植物自身に誘導的に発現させて、これが自身の病原抵抗反応を誘発するか、その効果を調べるとともに、耐病性向上という視点から、受容体型キナーゼを介した信号伝達の人為的操作を可能にする系の確立を目指した。エリシターとして機能することが示されている大腸菌のフラジェリンN末端22アミノ酸のエピトープを、細胞壁タンパク質PDF1の分泌シグナルペプチドに融合させ、熱ショックプロモーターのもとで発現するように構築したT-DNAをシロイヌナズナに導入し、形質転換植物を作出した。その結果、熱ショックによって導入した融合遺伝子が誘導的に発現するとともに、PR1aタンパク質をコードする遺伝子の発現誘導が認められた。同じ処理条件で野生型植物には誘導が認められないことから、フラジェリンの発現によって引き起こされた応答反応であると示唆された。一方、菌の感染や外からのフラジェリン処理で認められる生長阻害など、形態的な変化はみられなかった。他の抵抗性関連遺伝子の発現が同時に誘導されているか、実際に抵抗性が高まっているかについては、さらに解析中である。植物病原抵抗性に関する突然変異体を用いた解析から、病原認識機構の一つとして、いわゆる受容体型プロテインキナーゼの関与が示唆されている。本研究では、シロイヌナズナから遺伝子単離したいくつかの受容体型キナーゼについて、その細胞外受容体領域と相互作用しうるポリペプチドを、酵母の2ハイブリッド法を用いて探索し、さらに、耐病性向上という視点から、これらをエリシターを代用する生理活性ペプチドとして利用し、受容体型キナーゼを介した信号伝達の人為的操作を可能にすることを目指した。細胞外領域にロイシンリピートの特徴をもつシロイヌナズナの2つの受容体型キナーゼ、ERECTAとHAESAに注目して、2ハイブリッド実験用のプラスミドを構築した。ERECTAは、その変異株から花序形成に関わることがわかっていたが、HAESAは、サリチル酸によって遺伝子発現が強く誘導され、病原抵抗反応への関与が示唆されること、T-DNA挿入変異株を単離して形態変異を示さないことを明らかにした。これらを用いて、16アミノ酸をコードするランダムオリゴヌクレオチドおよびHela細胞由来cDNAの各ライブラリーを探索し、相互作用するいくつかのクローンを得た。他方、得られたポリペプチドを植物において細胞外に分泌するように発現させる方法として、細胞壁タンパク質PDF1のシグナルペプチドの有効性を検討した。PDF1のN末端シグナルペプチドとGFPとの融合タンパク質をシロイヌナズナに発現させたところ、GFPの蛍光から細胞外への局在を示唆する結果を得た。今後は、熱ショックプロモーターを用いて、ポリペプチドを誘導的に発現、細胞外に分泌する形質転換植物を作出し、誘導的な表現型の有無、病原抵抗反応関連遺伝子の発現の変動について、変異株と比較しながら解析をすすめる。
メルケル細胞ポリオーマウイルスの感染病理に関する研究

メルケル細胞ポリオーマウイルスの発癌のメカニズムを解明するとともに、診断、治療に役立つ知見を得ることを目的に研究を行った。メルケル細胞癌にlarge T抗原が発現することを明らかにし、Large Tの核局在シグナルを同定し、遺伝子変異との関連を明らかにした。また、2010年に発見された新たなヒトポリオーマウイルスであるHPyV6とHPyV7の検出系を開発した。近年メルケル細胞癌から発見されたメルケル細胞ポリオーマウイルス(MCPyV)につき、癌ウイルスとしての病原性を明らかにし、診断、治療に役立つ知見を得ることを目的に、メルケル細胞癌におけるMCPyV感染細胞の同定、MCPyVの感染疫学、感染実験系の確立、McPyVの形質転換能の解析等を行う。研究のゴールはMcPyVに関する病理診断、血清診断系を確立するとともに、MCPyVの感染メカニズムと発癌メカニズムを解明する点にある。本年度は臨床検体から得られた材料を用いて、抗体、各遺伝子の発現ベクターの構築など、MCPyV研究の基礎となるツールの開発を中心に行ない、次の2つの成果を得た。1.日本のメルケル細胞癌の症例から、はじめてMCPyVを検出し、報告した。11例のメルケル細胞癌の症例のホルマリン固定パラフィン標本からDNAを抽出し、MCPyVの各遺伝子をncsted PCRで検索した結果、6例(55%)でMCPyVが陽性であった。この陽性率は欧米諸国の報告と比べると低い。細胞あたりのウイルスコピー数は0.04-0.43コピーであり、低いコピー数の症例も存在していた。同時に検索した、200を超える他の疾患の病理組織標本では、3例のカポジ肉腫症例からMcPyVが検出された。しかし、カポジ肉腫ではMCPyVのコピー数がきわめて低く、疾患との関連は薄いものと考えられた。2.日本人由来のMCPyVのlarge T抗原をクローニングし、欠損変異体を作ることによって、large T抗原の核局在化シグナルを同定した。メルケル細胞癌ではこの核局在化シグナルの下流に停止コドンを伴った変異が入ることで発癌することが明らかとなり、日光露出部位におけるウイルス発癌の機構を明らかにした。メルケル細胞ポリオーマウイルス(MCPyV)につき、MCPyVによる発癌のメカニズムを解明するとともに、診断、治療に役立つ知見を得ることを目的に研究を行った。MCPyVのlarge T、VP1,VP2抗原をGST融合タンパク質により合成し、これらの抗原をウサギに免疫することにより、特異抗体を作成した。メルケル細胞癌のパラフィン切片ではLarge T抗原に対する抗体を使用した際に特異的なシグナルが見られたものの、VP1,VP2に対する抗体では特異的なシグナルは認められなかった。Large T抗原に対する抗体はJCVやBKVなどの他のヒトポリオーマウイルス感染症例では交差反応性は認められなかった。MCPyVのコピー数との比較では、ウイルスコピー数の低いメルケル細胞癌の症例ではlarge T抗原の発現は認められなかった。以上の所見から、メルケル細胞癌では通常large T抗原のみの発現が認められ、VP1,VP2など、他のウイルスタンパクの発現がまれであること、large T抗原の発現がウイルス量と相関することなどが明らかになった。さらに、ウイルス感染実験系の確立のために、MCPyVの全長を含むプラスミドを複数の哺乳類細胞株に遺伝子導入を行ったが、ウイルス粒子の産生は見られなかった。このことから、MCPyVの複製はSV40やBKVとは異なるメカニズムが予想され、MCPyVの感染許容細胞の検索を行う必要性が明らかになった。また、2010年に米国の研究者から、あらたに2つのヒトポリオーマウィルスであるHPyV6とHPyV7が発見されたことから、これらのウイルスとの関連を調べるために検出系を確立した。近年メルケル細胞癌から発見されたメルケル細胞ポリオーマウイルス(Merkel cell polyomavirus, MCPyV)につき、癌ウイルスとしての病原性を明らかにし、診断、治療に役立つ知見を得ることを目的に研究を行った。本年度は、日本のメルケル細胞癌症例を含む、様々な疾患の病理検体や血液サンプルをMCPyVの免疫組織化学および定量的PCRによりMCPyVを検索した。MCPyVはメルケル細胞癌に定量的PCRで高いコピー数で検出され、多くの症例で免疫組織化学でもメルケル細胞癌の核内にlarge T抗原が検出された。他の疾患で高いコピー数が検出された検体はなく、免疫組織化学でも陽性例は存在しなかったことから、メルケル細胞癌以外ではMCPyVが病因と直接関連しないことが推定された。血液サンプルにおいては健常者の1割程度にMCPyVが定量的PCRで検出され、とくにエイズなどの免疫不全患者では9割程度のサンプルにMCPyVのDNAが検出された。

これらの結果から、MCPyVの感染は健常者の間でもまれではなく、ヒト体内におけるMCPyVの複製は宿主の免疫能と関連している可能性が示唆された。また、2010年に発見された新しいヒトポリオーマウイルス(human polyomavirus, HPyV)6,7について、同様の検索を行ったが、エイズ患者の血清でも定量的PCRでの陽性率は1%程度と、検出はまれであった。これは、HPyV6,7の感染が日本ではまれである可能性と、HPyV6,7は皮膚に限定して増殖し、ウイルス血症の頻度が高くない可能性が含まれる。
十二指腸起始部における神経叢・平滑筋層の特殊性

1、幽門括約部と十二指腸起始部の平滑筋組織を光顕的に観察した結果、モルモット・ラット・マウス・イヌにおいて胃内輪筋と括約筋はなだらかに移行するが、括約筋と十二指腸内輪筋は結合組織または血管により一部、連続性が断たれていた。十二指腸起始部の平滑筋の間には多くの結合組織が進入し、神経線維(抗PGP9.5抗体や抗S100b抗体に免疫陽性)や神経終末(抗Synapsin I抗体に免疫陽性)が非常に多く分布することが明らかになった。この密な神経は小腸内輪筋層における深筋層神経叢と連続していた。十二指腸の運動が胃とは異なる周期を持ち、かつ起始部から生ずることと併せて考えると、同部位の密な神経支配は十二指腸運動の開始に関与する可能性が高い。電顕レベルでの観察でも平滑筋束は結合組織により囲まれ、平滑筋の周りには多くの神経終末が分布し、他の内輪筋層と比較して非常に密であった。更に平滑筋と神経終末の割合、筋層内の間質細胞などを検索中である。2、神経ペプチドの免疫組織化学により、十二指腸起始部の神経支配が密であることを示すことが出来た。この部位にはsubstance P,VIP,enkephalin,GRPに免疫活性を示す神経が非常に密に分布していた。3、十二指腸と比較のため他の消化管部位を検索し、次のような新知見を得た。抗ニューロカルシン抗体を用いることで食道神経叢においてintraganglionic laminar endingsと呼ばれる知覚神経終末と神経筋接合部にはいる神経終末を免疫組織化学的に同定できた。結腸においてペースメーカー機能に関与するp層でのNO神経の分布をNO合成酵素に対する抗体を用いて明らかにすることが出来た。
ハイブリッド駆動機構を用いた超精密2自由度回転テーブルシステム

本研究では,超精密2自由度回転テーブルシステムの実現を目的として,その重要な要素技術について提案および評価を行っている.具体的には,高トルク,高応答,低発熱を満足するハイブリッド駆動機構,無限回転可能かつトルクリップルフリーのモータ,高剛性かつ高減衰性を実現する油静圧軸受の提案と評価を行い,これまで実現が困難であった超精密2自由度テーブルシステムに要求される基本特性を満たす各要素を実現した.本研究では,超精密2自由度回転テーブルシステムの実現を目的として,その重要な要素技術について提案および評価を行っている.具体的には,高トルク,高応答,低発熱を満足するハイブリッド駆動機構,無限回転可能かつトルクリップルフリーのモータ,高剛性かつ高減衰性を実現する油静圧軸受の提案と評価を行い,これまで実現が困難であった超精密2自由度テーブルシステムに要求される基本特性を満たす各要素を実現した.本研究は超精密2自由度回転テーブルシステムの実現を目的として,平成22年度は主に1自由度回転テーブルシステムの構築について研究を実施した.その結果以下の成果が得られた.(1)案内要素,駆動要素,制御システム,構造配置など対して,力学的・熱的な誤差の要因について抽出し,その影響について検討することで構造の最適化を行った.その結果,従来のトラニオン構造と比較して,設置面積に対するテーブル利用面積の比率が大きなトップテーブル形傾斜テーブル構造を提案した.(2)特性が異なる複数のアクチュエータを組み合わせるハイブリッド駆動機構について,その組み合わせについて検討を行い,ベーンモータの構造を適用した空気圧アクチュエータ,ボイスコイルモータ原理を適用した電磁アクチュエータの組み合わせとすることで,得失の相互補完が可能となり回転テーブル駆動機構として優れた特性を有することを確認した.(3)実際にハイブリッド駆動機構を組込んだ1自由度回転テーブルシステムを試作した.具体的には空気静圧軸受,非接触ハイブリッド駆動機構の構造について詳細設計を行い,テーブル面270mm×120mmのシステムを構築した.(4)構築したシステムに対して駆動実験を用いて基本特性評価を行った結果,1万分の1度以下の角度分解能で安定して負荷を支持可能なことを明らかにした.以上の成果を基に次年度は最終的な目的である超精密2自由度回転テーブルシステムの実現を行う.平成23年度は,超精密2自由度回転テーブルシステムを構成するために重要なコア技術について,さらなる研究を実施した。その結果,以下の研究成果が得られた.(1)ハイブリッドアクチュエータを組み込んだ1自由度回転テーブルを試作し,実際に負荷を作用させることでその特性を評価した.ハイブリッドアクチュエータの特性を考慮し適切にオブザーバを構成することで,空気圧アクチュエータのみでは非線形性が強く困難な加工力推定に関して,センサレスで高精度に加工力推定が可能であることを明らかにした.(2)駆動角度範囲に制限があるハイブリッドアクチュエータに対して,360度の連続回転可能な高性能回転アクチュエータを実現するため,新たな構造のトルクリップルフリートロイダルモータを提案および構築した.開発したモータはヨーク形状を最適化することで理想的な磁束密度分布を実現する構造であり,磁石の個体差によるトルクリップルの影響を排除している.実際に空気静圧主軸に組み込み回転性能評価を行った結果,広い回転速度範囲にわたって回転中の角度誤差が僅少となる高精度モータを実現した。(3)高剛性かつ高減衰な軸受を実現するため,従来非圧縮性とみなされてきた油静圧軸受の作動流体に着目し,さらなる剛性実現のため(a)溶解気体を脱気した作動油,(b)新規に開発された高剛性油を用いた高剛性油静圧軸受を試作した.実際に構築した軸受について軸受の基本特性評価を行った結果,特に動剛性の向上が確認でき,提案する軸受が加工力外乱が作用する工作機械用軸受として有用であることを確認した.
骨髄異形成症候群の新規診断薬候補・ACVR2Bの有用性検討

骨髄異形成症候群(MDS)は血球の形態異常と分化・成熟障害を主徴とし、その20-30%が急性白血病へ移行する前白血病状態の疾患群である。高齢者に多発するため、超高齢社会の日本において今後増加が予測される。申請者は、正常な血球の分化・成熟機構の解析からMDSのバイオマーカーとして有用である細胞表面マーカーを発見した(PCT/JP2013/072335)。本研究では、MDS患者血球における遺伝子発現を解析し、MDS診断における有用性およびその機能について解析した結果、MDS患者において新規マーカーの発現が上昇する結果を得た。骨髄異形成症候群(MDS)は血球の形態異常と分化・成熟障害を主徴とし、その20-30%が急性白血病へ移行する、前白血病状態の疾患群である。国内における患者は約9,000人であり、高齢者に多発するため(国内9,000人罹患)、高齢社会の日本において今後増加が予測される。現状では、MDSは骨髄穿刺で得られた骨髄細胞の形態学的観察により診断される。従って、より客観的で非侵襲的に診断が可能なバイオマーカーの開発が必要である。申請者らは、正常な血球の分化・成熟機構の解析からMDSのバイオマーカーとして有用である細胞表面マーカーを見つけ、プレデータを得ている(PCT/JP2013/072335)。そこで本研究提案では、MDS患者血球における発現を解析し、MDS診断における有用性およびその機能について解析した。申請者らはこれまでの研究においてヒト末梢血における新規マーカーの発現を検討する為、モノクローナル抗体を作製している。ハイブリドーマ細胞をマウスに移植する事で抗体を生産させ、腹腔液を回収してそれをさらに精製する事で抗体を得た。骨髄異形成症候群含む貧血患者約20症例から末梢血を採取し、精製した抗体に蛍光色素を結合させてフローサイトメトリーの解析を行った。さらに新規マーカーを末梢血中の血球より効率よく抽出する為、抽出温度や界面活性剤等の検討を行い、至適条件を決定した。ELISAを構築し、リコンビナント新規マーカーを測定することで、測定条件の決定を行った。上記の結果、MDS患者において新規マーカーの発現が上昇する結果を得た。今後は、再現性の検証を行う予定である。MDS患者末梢血におけるタンパク質の発現解析を行うため、研究参加への同意が得られたMDSを含む貧血患者の末梢血を診察時に採取した。採取した末梢血をPBSで洗浄し、申請者らが独自に作製した新規マーカーに対するヒトモノクローナル抗体を使用して以下の解析を行った。Flow cytometry法を用いて20症例の解析を行い、MDS患者末梢血において新規マーカーの発現が上昇する傾向が見られた。MDSは様々な病型を持つことから更に解析数を増やす事が望ましいと考えられた。また、Western blottingによる新規マーカーの発現解析を行い、健康成人と比較してMDS患者において、発現が有意に上昇する結果を得た。さらに、ELISAプレートを構築し、リコンビナントタンパク質を用いてその測定条件の検討を行った。新規マーカーを末梢血中の血球より効率よく抽出する為、抽出温度や界面活性剤等の検討を行い、至適条件の決定まで完了した。骨髄異形成症候群(MDS)は血球の形態異常と分化・成熟障害を主徴とし、患者の約20-30%が急性白血病へ移行する前白血病状態の疾患群である。患者数は日本で9千人、全世界では30万人にも及び、70歳代の高齢者が主な患者層であることから、超高齢化社会の日本において患者の増加が見込まれる。現状では、骨髄穿刺で得られた骨髄細胞の形態学的観察により診断されているため、より客観的で非侵襲的に診断が可能なバイオマーカーの開発が必要である。。申請者らは、正常な血球の分化・成熟機構の解析から因子XがMDSのバイオマーカーとして有用であるプレデータを得ている(PCT/JP2013/072335)。本研究では、MDS患者を含む貧血患者20症例における因子Xの発現を申請者が作製したモノクローナル抗体を用いて解析した。ELISAプレートの構築は企業と共同研究を行い、クローンの選別、タンパク質抽出法の最適化、反応の最適化等の検証を行い、パイロットデータを得た。MDSは様々な病型を持つ為、更に検体を集めて解析数を増やし、再現性を確かめる実験を行う。さらに、構築したELISAプレートを用いて、臨床検体の測定を行う。この際、末梢血の処理は、本年度決定した至適条件で行う。また、新規マーカーの造血における機能を解析するため、新規マーカーのリガンド非添加若しくは添加条件下でヒト/マウス造血幹細胞を培養して赤血球へ分化誘導し、その分化効率を比較する。以上の研究により、新規バイオマーカーの有効性が確立されたら、MDS患者における新規バイオマーカーに対する遺伝子の変異の検索を行う。

血液内科学申請者らは予定通り、骨髄異形性症候群を含む貧血患者20症例の検体を採取し、新規マーカーの解析を行い、その有効性を検証した。さらにELISA測定系の構築も完了している。今後は、MDSは様々な病型を持つため、再現性を検証し、我々が見出した治験の確認を行う。MDSは様々な病型を持つ為、更に検体を集めて解析数を増やし、再現性を確かめる実験を行う。また、新規マーカーの造血における機能を解析するため、新規マーカーのリガンド非添加若しくは添加条件下でヒト/マウス造血幹細胞を培養して赤血球へ分化誘導し、その分化効率を比較する。
剥離流れにおける大規模渦の動的挙動と熱輸送機構の直接数値シミュレーション

平面上に設置された単一の直方体突起物ならびに複数個の直方体突起物が種々に配列されている場合について、それら物体まわりの三次元非定常剥離流れおよび突起物表面からの熱伝達特性をナビエ・ストークス方程式およびエネルギー方程式の直接数値シミュレーションにより解明してきている。流れの剥離の様相を正確に把握するために、対流項には5次精度の差分法を採用するなど工夫をこらしている。平成12年度13年度において得られた結果を要約すると次のようになる。1.直方体突起物まわりには馬蹄形渦が形成され、その数はレイノルズ数の増加とともに2個から6個まで変化し、流れの様相は著しく変化する。これらは実験的に得られている結果をきわめて良く再現している。2.直方体突起の角から流れが剥離し、剥離した剪断層は大規模渦塊に生長しながら、下流に放出される。馬蹄形渦と放出された大規模渦塊は互いに干渉しながら下流に向かって流れるため、直方体突起物周囲の流れは複雑をきわめることが示されている。3.直方体突起表面からの熱伝達特性は、レイノルズ数の増加に伴う馬蹄形渦の個数の変化、周囲に形成される循環領域によってレイノルズ数とともに著しく変化する。4.レイノルズ数が1000にまで増加すると、馬蹄形渦と突起面からの剥離剪断層が不安定となり、大規模渦が放出されるなど流れの非定常性が著しく強くなるために、直方体突起表面からの熱伝達は時間と共に大きく変化するようになる。5.馬蹄形渦と剥離剪断層からの渦の放出周波数は同一であり、それらはきわめて強い相関を有している。6.正方形流路内に設置された鈍頭平板まわりの剥離と再付着を伴う流れおよび熱伝達の直接数値シミュレーションにより、側壁近傍に形成される馬蹄形渦、流路中央部に形成されるヘアピン渦の構造と熱伝達特性との関連を明白にした。平面上に設置された直方体突起物まわりの三次元非定常剥離流れおよび突起物表面からの熱伝達特性をナビエ・ストークス方程式およびエネルギー方程式の直接数値シミュレーションにより解明してきている。本年度に得られた結果を要約すると次のようになる。3.馬蹄形渦と放出された大規模渦塊は互に干渉しながら下流に向かって流れるため、直方体突起物周囲の流れは複雑をきわめることが示されている。4.直方体突起表面からの熱伝達特性は、レイノルズ数の増加に伴う馬蹄形渦の個数の変化、周囲に形成される循環領域によってレイノルズ数とともに著しく変化する。5.レイノルズ数が1000にまで増加すると、馬蹄形渦と突起面からの剥離剪断層が不安定となり、大規模渦が放出されるなど流れの非定常性が著しく強くなるために、直方体突起表面からの熱伝達は時間と共に大きく変化するようになる。6.馬蹄形渦と剥離剪断層からの渦の放出周波数は同一であり、それらはきわめて強い相関を有している。

平面上に設置された単一の直方体突起物ならびに複数個の直方体突起物が種々に配列されている場合について、それら物体まわりの三次元非定常剥離流れおよび突起物表面からの熱伝達特性をナビエ・ストークス方程式およびエネルギー方程式の直接数値シミュレーションにより解明してきている。流れの剥離の様相を正確に把握するために、対流項には5次精度の差分法を採用するなど工夫をこらしている。本年度までに得られた結果を要約すると次のようになる。1.直方体突起物まわりには馬蹄形渦が形成され、その数はレイノルズ数の増加とともに2個から6個まで変化し、流れの様相は著しく変化する。これらは実験的に得られている結果をきわめて良く再現している。2.直方体突起の角から流れが剥離し、剥離した剪断層は大規模渦塊に生長しながら、下流に放出される。馬蹄形渦と放出された大規模渦塊は互に干渉しながら下流に向かって流れるため、直方体突起物周囲の流れは複雑をきわめることが示されている。3.直方体突起表面からの熱伝達特性は、レイノルズ数の増加に伴う馬蹄形渦の個数の変化、周囲に形成される循環領域によってレイノルズ数とともに著しく変化する。4.レイノルズ数が1000にまで増加すると、馬蹄形渦と突起面からの剥離剪断層が不安定となり、大規模渦が放出されるなど流れの非定常性が著しく強くなるために、直方体突起表面からの熱伝達は時間と共に大きく変化するようになる。5.正方形流路内に設置された鈍頭平板まわりの剥離と再付着を伴う流れおよび熱伝達のDNSにより、側壁近傍に形成される馬蹄形渦、流路中央部に形成されるヘアピン渦の構造と熱伝達特性との関連を明白にした。
神経組織再生のための新規多機能生体内吸収性基材の開発

昨年度は、神経組織再生用チューブの作成のため、基盤材料にRGDモチーフおよび細胞増殖因子(タンパク)を化学的に安定化した状態で導入する技術を確立した。本年度は、基盤材料に導入したタンパクが基盤材料の分解と共に放出され細胞に対し、有効な生理活性を持つことを証明する実験を行った。RGDモチーフおよび細胞増殖因子を導入した基盤材料は、コントロールに比べ明らかに高い細胞接着性および増殖性を示した。さらに、基盤材料の分解と共に導入されたタンパクは基盤から放出され、長期にわたりタンパク活性を維持することも明らかとなった。しかし、導入基盤の持つこれらの細胞に対する作用は神経細胞に特異的ではないため、本年度はさらに、神経細胞に対しより特異的作用を持つと考えられる糖鎖を基盤に導入し、神経細胞に対する特異的生理活性の有無を確認した。基盤材料に、糖鎖をより安定化した状態で化学的に導入する方法については確立した。糖鎖を導入した基盤の神経細胞へ対する接着性および増殖性評価においては、コントロールに比べ両評価共に有意な向上を認めた。これら新規に開発した基盤材料へのタンパクおよび糖鎖の化学的導入技術の確立およびin vitro評価におけるその有用性については証明された。今後は、基盤材料の生体内親和性および生分解性のコントロール技術をより確実なものにし、生体内における神経組織再生用チューブの完成と神経組織再生手法の確立を目指す。神経組織再建用チューブの作成のため、本年度は生体内親和性・生分解性のある基盤材料に細胞接着因子であるRGDモチーフを化学的に安定化した状態で導入する技術を確立した。当初、導入効率が非常に低かったが、最終的には導入技術の改善により、in vitroの評価系において非導入基盤と比較し、有意な細胞接着性および増殖性の増加が認められた。同様に、細胞増殖因子(蛋白)についても高い導入効率で基盤材料への化学的導入が可能な技術を確立した。神経組織再建用チューブの作成には基盤材料を繊維状に成形する必要がある。基盤材料単独では成形が可能であるが、RGDおよび成長因子蛋白を導入した状態では成形過程でこれらの活性を保つのが困難であり、現在、蛋白活性を保ったまま成形が可能となる手法を確立中である。来年度は、本年度に得られた成果を基に基盤材料に組み込んだRGDおよび細胞成長因子蛋白が基盤材料の分解と共にどのような濃度変化およびその活性変化を示すかという点を明らかにする。さらに、RGDおよび細胞成長因子蛋白を導入した基盤材料の繊維状成形手法の確立と生体内での基盤材料の生分解性のコントロール技術の確立を目指す。これらのデータを基に、最終的に神経組織再建用チューブが完成し、これを用いた神経組織再生が可能となる。
樹木における負圧下での木部通水阻害からの回復機構の解明

本研究では、ヤマグワを用いて、木部張力下でも再充填中の道管で陽圧を保つ仕組みの解明を試みた。ヤマグワでは、乾燥ストレス後に潅水した個体で茎の通水能力が回復した。壁孔内に気泡が入った状態を実験的に再現し、100 kPaの陽圧下でも気泡が維持できることを示した。さらに、この実験からは壁孔内の気泡が消える圧力は壁孔によって異なることが示された。このとき、再充填を完了させるためには、道管内腔へ水が流入する速度が隣接する道管へ水が流出する速度を上回る状態を作り再充填中の道管内の陽圧を維持する必要がある。しかし、両者の間には1000倍程度の差があり、新たな仮説の提唱が必須であることがわかった。水ストレス下にある植物では,木部の道管内にある液(道管液)に強い負圧がかかる.この負圧によって道管周囲にある気泡が道管内腔へ引き込まれると,気泡は膨らんで道管内腔が気体で満たされる.この現象はキャビテーションと呼ばれ,キャビテーションの起こった道管は通水できなくなる.空洞化した道管内腔を再び水で満たす(道管の再充填現象)ためには,道管内腔の気相に陽圧をかけて気体を周囲の水へ溶け込ませなければならない.したがって,水の再充填が起きている間は,道管内腔が陽圧で保たれている必要がある.この道管の再充填現象ではこれまでに多くの樹種で確認されてきたが,こうした陽圧を発生させる生理学的機構や,外部の負圧の影響から道管内腔を守る仕組みは,いまだ明らかになっていない.しかし,ここ1、2年の報告で道管の再充填現象が測定手法によるアーティファクトである可能性が議論されるようになった(Wheeler et al. 2013; Rockwell et al. 2014).こうした状況を鑑みて,はじめに,平成26年度は木本のヤマグワの茎と草本のヒマワリの葉柄において,水の再充填が起きることを再確認した.また,ヒマワリの葉柄に,プレッシャープローブ法を使って再充填中の圧力の測定を試みた.しかし,結局,顕著な値を検出することはできなかった.この他に,北八ヶ岳にある縞枯山に分布する亜高山帯性常緑針葉樹のシラビソの枝で冬季にキャビテーションが強く起き,通水がほぼ完全に失われていること,そうした状態が春から初夏にかけての時期に再充填されることを明らかにした.また,キャビテーションと再充填の起き方が年輪によって異なることがわかった.植物は、木部の道管や仮道管内にある水(木部液)に張力をかけることで、土壌から吸収した水を植物体内の隅々にまで効率的に輸送する。しかし、木部液にかかる張力が大きくなりすぎたり、木部液が寒さのために凍結融解を繰り返すと、管の内腔に気泡が侵入する。これが張力によって膨らみ道管や仮道管をふさぐと、水輸送を妨げてしまう(木部閉塞現象)。木部閉塞現象を起こした道管や仮道管を再び水で満たす(最再充填現象)ためには、道管内腔に水を入れ込むことで陽圧で保つことで、気体を溶かし込まなくてはならない。近年、再充填現象が木部液に張力がかかった状態でも起こることがわかってきたが、そのメカニズムは不明なままである。平成27年度は、鉢植えのヤマグワを使って木部液に張力がかかった状態でも再充填現象が起きることを確認した。再充填現象時には道管内の水収支が正に保たれて道管内腔に陽圧をかけつづける必要がある。こうした道管内の水収支を正確に推測するために、道管の直径と、道管間での連絡の頻度、道管と隣接する道管間での水の流れやすさ、道管と隣接する柔組織間での水の流れやすさを測定した。その結果、木部液にかかる張力が0.5MPa未満でないと道管内の陽圧を保てないことがわかった。このほかに、北八ヶ岳の亜高山帯で優占的に分布する常緑針葉樹のシラビソでの冬季の木部閉塞現象は若い枝で集中的に起きることを明らかにした。しかし、これまでの定見と異なり、木部内は水で満たされており、気泡の侵入とはまったく無関係に木部閉塞現象が起きていることを明らかにした。この原因に壁厚膜の閉鎖が関与していると考えて、現在、観察を継続している。ヤマグワを用いた道管における木部閉塞現象からの回復では、張力がかかった状態での道管の再充填現象を妥当な手法を使って再現することができた。また、道管のジオメトリーや、道管間、道管と柔組織間の水の通りやすさを正確に推定することで、再充填時に起きる現象について細部に踏み込むことができた。シラビソを用いた仮道管における木部閉塞現象では、木部には気泡で満たされた仮道管はほとんどなく、水が充填されているのにもかかわらず水が通らなくなるという、従来から報告されていたものとは全く異なる新規な現象を見出した。そして、壁孔膜の閉鎖がシラビソにおける木部閉塞現象の発生メカニズムと回復メカニズムに関与していることを明らかにしつつある。近年の研究により、茎の木部液に張力がかかった状態であっても、空洞化した道管を再び水で満たす再充填現象の発生が起きることが、多数の植物種で確認された。