hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
再構成格子結合型マルチプロセッサ用自律再構成ネットワークの試作構築

大規模メッシュアレイをWSIによりウェーハ上に集積し,高性能なシステムを実現するためには,欠陥PEを回避するための再構成手法が必要不可欠となる大規模集積システムにおける再構成の問題点は,個々のPEの検査,メッシュアレイの再構成,および論理アレイの実現などに膨大な時間を要するということである.これらの問題に対し,近年,再構成そのものをハードウェアとしてシステムに埋め込み,自律的に高速に再構成するという自律再構成が注目されている.本研究の目的は,ハードウェア実装による自律再構成法の実装方式を確立し,高い再構成率を実現しつつ少ないハードウェア回路量で実装することである.そこで,冗長アプローチによる格子結合型ネットワークの再構成問題に対して,スイッチの近隣のPEが持つ欠陥情報のみを用いて,スイッチ自身が状態を変更することで制御を簡略化した自律再構成(BC)アルゴリズムを提案した.このBCアルゴリズムに関してシミュレーション実験を行い,グラフ理論に基づいた再構成方式や再帰手続きによる再構成方式と同程度の高い再構成率を実現できることを示した.また,再構成率のみだけでなく再構成に必要な処理時間,再構成後の最大接続距離などの多くの項目について,再構成に必要な冗長ハードウェア量を考慮しながら総合的に評価した。それらの議論に基づいて,FPGAを用いて自律再構成(BC)アルゴリズムを実現する格子結合型ネットワークの自律再構成試作システムの設計開発を行った。FPGAを用いた自律再構成ネットワーク試作システムを用いて,ハードウェアシステムの動作確認,再構成時間,再構成ネットワーク検証および回路規模の評価を行った.その結果,格子結合プロセッサネットワークのプロセッサ故障局所情報のみを用いた自律再構成方式は,比較的少ないハードウェア回路規模で再構成が可能、再構成に要する時間の高速化も可能となることを明らかにした.大規模メッシュアレイをWSIによりウェーハ上に集積し,高性能なシステムを実現するためには,欠陥PEを回避するための再構成手法が必要不可欠となる大規模集積システムにおける再構成の問題点は,個々のPEの検査,メッシュアレイの再構成,および論理アレイの実現などに膨大な時間を要するということである.これらの問題に対し,近年,再構成そのものをハードウェアとしてシステムに埋め込み,自律的に高速に再構成するという自律再構成が注目されている.本研究の目的は,ハードウェア実装による自律再構成法の実装方式を確立し,高い再構成率を実現しつつ少ないハードウェア回路量で実装することである.そこで,冗長アプローチによる格子結合型ネットワークの再構成問題に対して,スイッチの近隣のPEが持つ欠陥情報のみを用いて,スイッチ自身が状態を変更することで制御を簡略化した自律再構成(BC)アルゴリズムを提案した.このBCアルゴリズムに関してシミュレーション実験を行い,グラフ理論に基づいた再構成方式や再帰手続きによる再構成方式と同程度の高い再構成率を実現できることを示した.また,再構成率のみだけでなく再構成に必要な処理時間,再構成後の最大接続距離などの多くの項目について,再構成に必要な冗長ハードウェア量を考慮しながら総合的に評価した。FPGAを用いた自律再構成ネットワーク試作システムを用いて,ハードウェアシステムの動作確認,再構成時間,再構成ネットワーク検証および回路規模の評価を行った.その結果,格子結合プロセッサネットワークのプロセッサ故障局所情報のみを用いた自律再構成方式は,比較的少ないハードウェア回路規模で再構成が可能、再構成に要する時間の高速化も可能となることを明らかにした.膨大なプロセッサを結合する相互結合網は、プロセッサ故障を考慮に入れ、ネットワークを再構成するメカニズムが必用である。実用的には、大規模プロセッサの故障箇所の局所情報のみを用いた自律・分散・協調メカニズムにより再構成されなければならない。本研究代表者等は、冗長結合とスィッチからなる自律再構成可能な格子結合型マルチプロセッサと新しい自律再構成アルゴリズムを提案した。この自律再構成法は、局所情報のみを利用して膨大数のプロセッサ自身が周辺の接続状況をチェックしながら自律的に故障プロセッサを結合から切り離しができる。しかしながら、本自律再構成は、プロセッサ間でシフトシグナルや再帰シグナルを用いプロセッサ結合を変化させるため、故障プロセッサ数が多い場合には膨大な時間を要する。してがって、プロセッサ故障の局所情報のみを用い、VLSI実装を考慮した分散・協調メカニズムのある自律再構成法の開発が必要である。本研究では、プロセッサに自己テスト機能BISTを持たせ、シフトとバイパスの単純な方式の組み合せで自律再構成を行なう手法を提案した。シフトとバイパスを用いた格子結合型自律再構成アーキテクチャの回路規模に関する検討を行なった。その結果、従来提案手法より回路規模が少なくなり、再構成に要する時間の高速化も可能となった。また、提案したシフト・バイパス自律再構成アルゴリズムのシステム再構成性能を検討した結果、従来の手法と同程度の性能が得られることがわかった。多数のプロセッサを結合した超並列コンピュータが切望されている。膨大な数のプロセッサからなる超並列コンピュータは、冗長化回路アーキテクチャを用いて故障箇所の救済技術により耐故障性の高いシステムとして設計しなければならない。本研究は、自律再構成ネットワークの研究成果に基づき、格子結合を基本構造に用いた自律再構成可能な格子結合型ネットワークについて研究を行ってきた。その結果、従来手法より回路規模が少なくなり、再構成に要する時間の高速化も可能なアーキテクチャを提案できた。これらのシフト・バイパス自律再構成アルゴリズムのシステム再構成性能を検討した結果、従来の手法と同程度の性能が得られることがわかった。そこで、自律再構成可能な格子結合型マルチプロセッサの冗長アーキテクチャの研究を行い、故障回避・再構成可能なハードウェア方式の設計開発を行った。

次に、VLSI実装を考慮した自律再構成可能格子結合型ネットワークを設計開発し、VHDLを用いてFPGA上に試作実装を実施した。その結果、VLSI実装に適した冗長構成法が可能であることを明かにした。大規模メッシュアレイをWSIによりウェーハ上に集積し,高性能なシステムを実現するためには,欠陥PEを回避するための再構成手法が必要不可欠となる.大規模集積システムにおける再構成の問題点は,個々のPEの検査,メッシュアレイの再構成,および論理アレイの実現などに膨大な時間を要するということである.これらの問題に対し,近年,再構成そのものをハードウエアとしてシステムに埋め込み,自律的に高速に再構成するという自律再構成が注目されている.本研究の目的は,ハードウエア実装による自律再構成法の実装方式を確立し,高い再構成率を実現しつつ少ないハードウエア回路量で実装することである.そこで,冗長アプローチによる格子結合型ネットワークの再構成問題に対して,スイッチの近隣のPEが持つ欠陥情報のみを用いて,スイッチ自身が状態を変更することで制御を簡略化した自律再構成(BC)アルゴリズムを提案した.このBCアルゴリズムに関してシミュレーション実験を行い,グラフ理論に基づいた再構成方式や再帰手続きによる再構成方式と同程度の高い再構成率を実現できることを示した.また,再構成率のみだけでなく再構成に必要な処理時間,再構成後の最大接続距離などの多くの項目について,再構成に必要な冗長ハードウエア量を考慮しながら総合的に評価した。それらの議論に基づいて,FPGAを用いて自律再構成(BC)アルゴリズムを実現する格子結合型ネットワークの自律再構成試作システムの設計開発を行った。FPGAを用いた自律再構成ネットワーク試作システムを用いて,ハードウエアシステムの動作確認,再構成時間,再構成ネットワーク検証および回路規模の評価を行った.その結果,格子結合プロセッサネットワークのプロセッサ故障局所情報のみを用いた自律再構成方式は,比較的少ないハードウエア回路規模で再構成が可能、再構成に要する時間の高速化も可能となることを明らかにした.
相対論的磁気相互作用による磁性ウラン化合物の軌道分極とバンド構造に関する研究

ブライト相互作用による相対論的軌道分極密度汎関数法を応用して、固体の電子構造及び磁気モーメント(スピンモーメントと軌道モーメント)を自己無撞着に求めることのできるバンド理論を構築した。1電子ポテンシャルにこの軌道分極効果を組み込んだディラックの1電子方程式を導出し、球対称展開から4種類の相対論的動径波動関数を決める連立微分方程式を定式化した。この方程式を摂動論によらず、直接的に取り扱った相対論的軌道分極バンド理論を相対論的スピン分極線形化補強された平面波(RSPLAPW)法を基にして構築した。本年度において、そのバンドプログラムの開発を行うと伴に、磁性ウラン化合物USbとUGa_2に対して相対論的密度汎関数法及び現象論的な軌道分極効果を考慮した相対論的バンド理論の計算も実行し、フェルミ面などの実験結果の解釈を与えた。新しく開発した相対論的軌道分極バンドプログラムを使い、ウランカルコゲナイドUS、USe.UTeのバンド構造と磁気モーメントを自己無道着な計算で求めた。得られた結果から、ブライト相互作用による軌道分極効果は電子構造や状態密度において大きな変化を与えないことがわかった。US、USe、UTeの磁気モーメントは0.98μB、1.36μB、1.73μBとなり、軌道分極効果を含まない場合の0.88μB、1.15μB、1.40μBと比べると変化は小さいが系統的に実験値に近づき方向で補正されことがわかった。同様に、観測量である軌道モーメントとスピンモーメントの比もこの軌道分極効果で増強することがわかった。磁性ウラン化合物はスピン、軌道および格子の自由度の間で強い結合により興味ある物理現象を示す。その軌道モーメントの大きさはスピンモーメントよりも大きいため、その磁性の起源は軌道モーメントが支配的であることが特色である。相対論的スピン密度汎関数法では、軌道モーメントはスピン・軌道相互作用を媒介としたスピン分極により生み出されるが、それだけではウラン化合物の磁気モーメントを定量的に説明できない場合がいくつか存在する。その改良として、相対論的軌道分極効果を考慮した密度汎関数法の構築とその相対論的バンド理論の拡張を行った。1電子ポテンシャルに軌道分極効果を組み込んだディラックの1電子方程式を導出し、球対称展開から4種類の動径波動関数を決める連立微分方程式を定式化した。ランタノイドやアクチナイド系の原子、および3価のイオン状態のエネルギー準位やスピン・軌道モーメントの軌道分極による変化を系統的に調べた。磁性ウラン化合物に対する軌道分極したバンド理論の開発と並行して、磁性ウラン化合物Usb、URu_2Si_2、Upd_2Al_3、UGa_2に対して従来の相対論的スピン密度汎関数法による相対論的バンド理論の計算も進めた。UGa_2の電子構造について、軌道モーメントに比例した軌道分極効果で予備的なバンド計算を行ったところ、実験から予測される大きな磁気モーメントを5f遍歴バンドから説明できることを明らかにした。さらに、この軌道分極効果を含むフェルミ面はド・ハース-ファン・アルフェン効果で観測された振動数ブランチの起源を与えることができた。
歯根面齲蝕と歯顎部周囲に発現する欠損の要因分析と予防指針の確立に関する研究

本研究は,歯根面齲蝕とくさび状欠損の疫学,要因分析,細菌叢とその生化学的性状および咬合接触要因について調査検討を行い,この結果から予防指針の立案と提唱を試みたものである。1.歯根面齲蝕とくさび状欠損に関する疫学調査と要因分析の結果から,これらの症状の発現時期には共通性が認められたが,上顎は前歯部に下顎は臼歯部に多発する歯根面齲蝕と,上下顎ともに小臼歯部に多いくさび状欠損には,aging以外の異なる要因の関与が示唆された。実験疫学的な分析とアンケート調査結果は,主な要因として唾液,フッ化物の応用ならびに咬合接触状態などの関与をうかがわせた。2.歯根面齲蝕とくさび状欠損の病巣局所の微生物学的な比較分析の結果は,歯根面齲蝕の発病と進行に関わる特定の病原性細菌の存在(mutans streptococci,Lactobacilli)を疑わせたが,くさび状欠損については発現時の細菌学的な関与の可能性を推測することが困難であった。また,グラム陽性菌17菌株を試料として,平成9年度に本研究費で購入した電気泳動光散乱光度計による細菌のゼータ電位の分析は,齲蝕病原性の高いmutans streptococciがマイナスに低い傾向を示し,Actinomycesは逆にマイナスに高い傾向を呈したことは,歯根面への吸着性の違いを推測させた。3.歯根面齲蝕とくさび状欠損の有所見者と咬合接触状態については,年齢集団によって平均咬合圧における統計学的な有位差は認められたが,各年齢群に共通する一定の傾向を明確に得ることはできなかった。また,1歯単位の分析として,歯根面齲蝕を有する臼歯とこれに対応する健全歯との比較調査では、歯根面齲蝕を有する歯で咬合接触面積が高い傾向を示した。4.予防指針については,フッ化物と抗菌製剤の応用と唾液分泌の促進および口腔保健行動の改善が望まれるが,当初予測した咬合接触状態の要因については明瞭な分析結果が得られなかった。本年度の研究実施計画には、歯根面齲蝕とくさび状欠損の疫学、要因分析、細菌叢および病理形態学的分析が主な項目としてあげられていたが、現在までのところ、病理形態学的な分析を除いた分野で、以下の実績を得ることができた。1.歯根面齲蝕とくさび状欠損の疫学調査と要因分析の結果から、これらの症状の発現時期には共通性が認められたが、好発部位には明らかな違いがあった。このことは、aging以外の異なる要因の関与を示唆している。2.歯根面齲蝕とくさび状欠損の病巣局所の微生物学的な比較分析の結果は、歯根面齲蝕の発病と進行にかかわる特定の病原性細菌の存在(mutans streptococci,Lactobacilliなど)を疑わせたが、くさび状欠損についは発現時の細菌学的な関与の可能性を推測することが困難であった。3.それぞれの病巣局所から分離した菌株の歯面への吸着性を分析するために、本研究費で購入した電気泳動光散乱光度計(ELS-700)を使用した研究を進めている。

4.以上の成績は、歯根面齲蝕と歯顎部周囲の欠損(くさび状欠損)の予防のターゲット、時期および方法について、それぞれ個別のプログラムが必要であることを示している。また、既に発現している齲蝕と欠損の治療処置に関しても、異なるマテリアルと手段の応用が望まれる。本年度の研究実施計画では、歯根面齲蝕とくさび状欠損に関連する咬合接触状態の要因、病巣局所の分離菌株の生化学的分析、居住環境の違いによる歯根面齲蝕とくさび状欠損の有病状況の3項目が主な課題としてあげられていたが、現在まで、居住環境の違いに関する歯根面齲蝕の疫学的な研究を除く分野で以下の実績を得ることができた。1.成人集団における、歯根面部の齲蝕ならびにくさび状欠損の有所見と咬合接触状態の要因については、年齢集団によって、歯根面齲蝕およびくさび状欠損と平均咬合圧において、統計学的に有意な差が認められたが、各年齢群に共通する一定の傾向を明確に得ることはできなかった。また、一歯単位の分析として、歯根面齲蝕を有する臼歯と、これに対応する健全歯との比較調査では、歯根面齲蝕を有する歯で、咬合接触面積が高い傾向が示された。2.歯根面齲蝕の病巣局所から分離した菌株の歯面への吸着性を分析するために、昨年度の本研究費で購入した電気泳動光散乱光度計(ELS-700)を使用し、StreptococciとActinomycesを中心にゼータ電位を測定した。現在のところ、分離株と標準株の間に明確な違いは認められていないが、分離株の生化学的性状の分析が終了していないので、静電的な作用について最終的な結論を出すには至っていない。3.居住環境の違いに関する歯根面齲蝕の疫学調査は、飲料水中のフッ化物濃度の高低を中心にして、本年度以降に実施する予定である。本年度の研究実施計画では,病巣局所の分離菌株の免疫学的分析,歯根面齲蝕とくさび状欠損の因子分析,歯根面齲蝕とくさび状欠損の処置方法に関する調査,処置およぴ予防指針の立案の4項目が主な課題として挙げられていた。現在まで,免疫学的な分析を除く次の分野で以下に示す実績を得ることができた。1.ヒト歯根面病巣から分離されたグラム陽性菌17菌株を試料として,平成9年度に申請した電気泳動光散乱光度計による細菌の吸着性に関する分析を実施したところ,一般に,Streptococciに比較してActinomycesはゼータポテンシャルがマイナスに高い傾向を示した。しかし,最も著しいマイナス傾向を呈したのは,mutans streptococciの一部であった。2.疫学調査から,上顎は前歯部に下顎は臼歯部に多い歯根面齲蝕と上下顎ともに小臼歯部に好発するくさび状欠損には,明確な要因の違いが示唆された。実験疫学的な分析とアンケート調査の結果から,主な要因としては,現在のところ唾液と歯面への沈着物,フッ化物の応用頻度,咬合接触状態などが推測される。3.歯根面齲蝕とくさび状欠損の処置方法に関しては,その判断基準が明確でないため,両者を混同した処置方法が一般的であった。また,使用するマテリアルや修復の手順については,年齢による相違は認められたが地域性については明らかでなかった。4.本年度は3年間にわたる研究期間の最終年度であり,処置および予防指針の立案と提唱が主要な目的であった。予防方針については,フッ化物と抗菌製剤の応用,唾液分泌の促進,口腔保健行動の改善が望まれるが,当初予測した咬合接触状態については明瞭な分析結果が得られなかった。処置方針については,感染の有無による違いは認識できたが,ケースごとあるいは年代別の具体的な提言にまでは至らなかった。
近世日本における輸入・国産織物の競合と共存:オランダ史料に見る工業化の歴史的前提

17世紀半ば19世紀半ばまでのオランダによる長崎からの主要輸出入品の英文データベースを作成し、主要商品である金属の輸出(貨幣鋳造材料の銀および銅・金)と繊維製品の輸入(生糸・各種織物)の長期的なトレンドを分析した。そして最終的に繊維産業を中心とした近代日本の工業化成功の歴史的基盤の解明につなげるべく、近世のグローバルな経済ネットワークの中の日本貿易の位置づけと、海外貿易が国内社会経済に与えた影響とを検討した。初年度に当たる平成19年度には、主として(1)先行研究文献の収集と整理、(2)近世オランダ語史料の収集と翻刻、の二点を中心に研究を進めた。(1)については、グローバル経済史・海域アジア史・日本経済史の各分野で、江戸時代を通じて経済の「開放体系」から「閉鎖体系」への移行が実現した際に日本の物質文化がいかに変化したかという問題がどう論じられているかに焦点を当てた。また(2)については、研究対象とする期間の前半(1641年から18世紀初頭)を中心に、オランダ東インド会社(VOC)の未刊行史料(会計帳簿・報告書類)および長崎・対馬・薩摩を通じた対外貿易に関する先行研究に含まれる輸出(主として貴金属・銅)・輸入(生糸・織物)の額・数量を整理する作業をおこなった。これらの作業を通じて、17世紀の一世紀間に海外貿易が著しく縮小したのは事実であるが、その数量および全国経済に占める貿易の比重の変動については、ここ二十年間に研究が飛躍的に進展した日本対外関係史・海域アジア史の成果を踏まえて見直す必要があることが明らかになった。また江戸時代中後期には貨幣鋳造材料の海外流出制限・輸入代替化の進展によって海外貿易が落ち込むとはいえ、服飾文化における舶来品の影響に関する先行研究が示すように、都市化や市場経済の発達によって逆に国内消費者が海外貿易の影響を受けやすくなった面もある。そのため、量的には低下した貿易がもたらした社会的・文化的な影響を経済的な効果と合わせてどう評価するかという点が、次年度に向けての研究課題として浮かび上がった。本研究は、1641年(オランダ東インド会社-VOC-長崎商館の設立)から1850年代(日本市場の開放前夜)までを対象に、日本貿易の数量的な実態把握とそれが国内市場に与えたインパクトの考察を通じて、19世紀後半以降の繊維産業を中心とした日本の工業化成功の歴史的基盤を明らかにし、西北ヨーロッパと東北アジアの比較を中心に進められているグローバル経済史研究に工業化以前の日本をより正確に位置づけることを最終的な目的とした。主として未刊行のオランダ・イギリス両東インド会社史料と先行研究の整理を通じ、VOCと唐船によって日本から輸出された金属(主として貨幣鋳造材料の銀および銅・金)と輸入された生糸・織物(絹・綿・麻・毛製品)等の繊維製品を分析対象とした。VOCは、17世紀第二四半期には輸出入ともインド(ベンガル、コロマンデル、スラットなどの商館群)を主たる取引先とし、16世紀以来の日本の海外貿易のパターン(日本銀輸出-中国産生糸・織物輸入)を大きく変化させた。ただし貿易額では、銀輸出は17世紀第2四半期、インド産生糸輸入は第3四半期にピークを迎えた。代わってインド産織物が輸入品の首位を占めた。しかし国産品との比較では、1714年の大坂への移入品で国産綿織物(価額)が13.9%を占めるのに対し、長崎からの輸入品は総計で4.1%である。ただし18世紀には消費社会の出現を受け、輸入品の影響を受けつつ、日本人好みの意匠を備えた国産品が展開した。VOCは「鎖国」下の限定された情報網を通じて日本市場の動向に関する情報を収集し、消費者の性向に合う商品調達を海外で試みていた。繊維製品を用いて貿易の経済的影響を分析する場合、文化史・美術史的な視点を組みこんだ手法を考案する必要がある。さらに18世紀後半以降について、イギリスでの綿織物生産から日本の消費者にいたるグローバル商品連鎖の解明の必要性が確認でき、今後発展させるべき研究の方向性を見出すことができた。
ミトコンドリア品質管理機構を標的とする食品成分の新機能探索

ミトコンドリア品質管理に重要なオートファジーに作用する食品成分を見出すことを目的とした。HeLaにおいてp62発現を指標としたスクリーニングを実施したところ、ルテオリン誘導体の顕著なオートファジー誘導活性を見出した。一方、マクロファージJ774.1においては、ケルセチンなどフラボノール類において顕著なp62遺伝子発現促進が認められたが、ルテオリン誘導体の効果は認められなかった。よって、食品成分のオートファジー誘導活性は細胞株によって異なることが示された。J774.1では転写因子Nrf2を介してp62発現を亢進することで、サイトカインIL-1βのオートファジー分解に寄与することが示唆された。様々な疾病や老化の過程に関与することが近年示唆されているミトコンドリアの品質管理機構「マイトファジー」(ミトコンドリア選択的オートファジー)を作用点とする食品成分を探索し、その作用機構を検討することを目的として、24年度では昨年度に引き続き培養細胞(HeLa)を用いたオートファジー評価系の検討と作用機構の解析を試みた。昨年度は、LC3やp62などのタンパク質についてウェスタンブロット法により培養細胞抽出液からこれらのマーカーを評価していたが、多検体同時評価が困難であったため、24年度ではイムノスロットブロット(ISB)法を応用し、48検体のp62発現を一斉に評価することが可能となった。本方法を用いてポリフェノール化合物47種類のオートファジー誘導活性評価を行ったところ、昨年度に活性物質として見出したルテオリンに加えて、その細胞内代謝物でもある3'-メチル化ルテオリンがより強力なオートファジー誘導活性を有することが明らかとなった。これらルテオリン関連化合物の作用機構を検討するためのケミカルプローブとしてケルセチンを出発としたビオチン化フラボノイド誘導体を化学合成し、これをプルダウンアッセイに応用することで細胞内相互作用タンパク質の評価が可能となった。二次元電気泳動を用いた検討から、本プローブに特異的に作用する細胞内タンパク質の存在が示唆された。一方、フラボノイド関連化合物のin vivoにおけるオートファジー誘導活性を評価するため、マウス臓器におけるp62発現について予備検討を行ったところ、臓器によってフラボノイドの代謝パターンやオートファジー誘導モデルである栄養飢餓に対する応答に差異があることが示唆された。この点を詳細に解析するため、24年度内では活性物質のin vivoにおける評価には至らず、25年度まで研究期間を延長し、さらなる検討を行うこととした。オートファジーを誘導することでミトコンドリアの品質管理に貢献する食品成分を探索することを目的として、25年度では昨年度までに引き続き培養細胞(HeLa)を用いた作用機構の解析を試みるとともに、HeLaにも炎症反応との関連の焦点を当てマクロファージ細胞(J774-1)を用いた解析を試みた。これまでオートファジーマーカーLC3とp62について評価を実施してきたが、これらは遺伝子発現レベルが変動する場合、オートファジーマーカーとして解釈が困難になることが指摘されている。J774-1に対する各種食品由来ポリフェノール類の作用を検討したところ、いくつかのフラボノイド類においてp62mRNA発現の顕著な亢進が認められた。HeLaを用いた際に認められたAkt/mTOR経路の阻害を介したオートファジー促進は認められなかった。このように、食品成分によるオートファジー誘導機構には、細胞種による大きな差異があることが示唆された。そこで、J774-1におけるフラボノイド類の作用機構について検討を行ったところ、ケルセチンをはじめとするフラボノール類において、転写因子Nrf2の核内移行が認められた。Nrf2はp62遺伝子を標的の一つとする転写因子であることから、これらフラボノール類はNrf2を介してp62発現を亢進することによりオートファジー活性に貢献する可能性が示唆された。また、ケルセチン処理によりあらかじめp62発現を亢進させたJ774-1においては、リポ多糖(LPS)およびATP処理により誘導されるIL-1β産生が有意に減少した。よって、p62発現誘導はIL-1βのオートファジー分解の促進に寄与する可能性が示唆された。このように、従来型のオートファジーマーカーの変動のみならず、オートファジー関連分子の遺伝子発現制御に着目することで、食品成分による新たなオートファジー誘導機構が示唆された。様々な疾病や老化の過程に関与することが近年示唆されているミトコンドリアの品質管理機構「マイトファジー」(ミトコンドリア選択的オートファジー)を作用点とする食品成分を探索し、その作用機構を検討することを目的として、今年度は培養細胞(HeLa)を用いたオートファジー評価系の検討を行った。まず、オートファジーマーカーとして一般的に知られるLC3やp62などのタンパク質について検討を行ったところ、ウェスタンブロット法により培養細胞抽出液からこれらのマーカーを評価することが可能となった。

また、LC3やミトコンドリア移行シグナルを導入したGFP融合タンパク質発現ベクター(GFP-LC3, GFP-mit)を用いた過剰発現系の条件検討を行い、細胞内オートファジーの誘導や、ミトコンドリアの量・質を蛍光顕微鏡など蛍光レベルで評価することが可能となった。本年度は、p62タンパク質を指標とした食品成分のスクリーニングを試みたところ、ポリフェノール化合物であるフラボノイド群にオートファジー誘導活性が認められ、中でもルテオリンが最も有力なオートファジー誘導成分であることが示された。その作用機構の検討から、ルテオリンはAkt阻害を介してmTOR複合体形成を阻害することでオートファジーを誘導することが示唆された。一方で、mTORの阻害はオートファジー活性全体を誘導するため、マイトファジー選択的な誘導ではないことが示唆された。現在、GFP-LC3あるいはGFP-mit安定発現細胞株の構築を行い、96穴プレートでの蛍光検出によるマイトファジー選択的な誘導物質のスクリーニング系の構築を試みている。スクリーニングによって見出した活性物質のin vivoにおけるオートファジー誘導活性を評価するため、マウス各臓器におけるp62発現についてウェスタンブロットによる予備検討を行ったところ、臓器によってオートファジー誘導モデルである栄養飢餓に対するp62発現応答に差異があることが示唆された。また、ルテオリンやケルセチンを投与したマウス臓器・血液中のLC-MS/MS解析により、フラボノイドの代謝パターンに差異が認められることが明らかとなった。マウスを用いたin vivoにおける評価に先立ち、これらの点を詳細に解析する必要が生じたため、本研究課題の研究期間を25年度まで延長申請し、24年度内で行う予定であった活性物質のin vivoにおける評価について、25年度においてさらに検討を行うこととした。以上のような理由から、本研究は24年度で終了する予定であったが、25年度まで延長することとなり、予定の達成度からやや遅れている。23年度においては一般的なオートファジー指標であるp62を用いたポリフェノール化合物のスクリーニングを実施することができ、ルテオリンをはじめとする有効物質についてはその作用機構の検討も行うことが出来た点は順調な進展状況であった。一方で、マイトファジー選択的な食品成分のスクリーニング系の構築に必要な、GFP-LC3あるいはGFP-mitの安定発現株の樹立が予定よりも遅れたため、マイトファジー選択的なスクリーニングに着手することが出来なかった。この点に関しては、現在安定発現株を取得中であるので、平成24年度には得られた細胞株を用いたスクリーニングが開始できるものと予想される。・動物レベルでのマイトファジー評価24年度までの検討で選抜されたマイトファジー促進性物質について、マウスを用いた個体レベルの評価を行うことを本研究の最終目標としている。
広範囲(100mm角)・微細(100nm幅)形状のための金型転写技術の開発

新たな機能を有する光学素子を製造するために、広範囲(100nm角)で微細(100nm幅)な形状を創成する金型転写技術を開発することが、本研究の目的である。このために(a)金型局所制御、(b)金型微細加工、(c)光学素子試作の3つを実行した:(a)射出成形やホットプレスにおいて、金型の表面温度・熱流束とキャビティ内の被転写物の圧力を制御した結果、被転写物と金型との接触直後の約1秒間だけ、金型温度を被転写物のガラス転移点温度(Tg)以上に保っておけば、金型表面の100nm幅の微細形状を被転写物に転写できることがわかった。このとき、接触直後の被転写物の圧力は、数MPaと低く保っていても十分に転写できた。また、サイクルタイムを短くするため、接触直前に高温媒体を金型直下に流し、さらに接触1秒後に低温媒体を流す金型を用いて、たとえば70°Cから120°Cへの加熱を3秒間で、また冷却を10秒間で実現できた。(b)ガラスプレス用セラミクス金型として、炭化珪素を電子線描画と高速原子線エッチングで、またプラスチック用射出成形・ホットプレス金型として、ニッケルめっき表面をフォーカス・イオンビームの蒸散で、それぞれ加工して100nm幅の微細形状を創成できた。なお100mm角の形状を製作すると、ビーム描画時間が数日と著しく長くなるので、本研究では10mm角と狭いものを用いた。しかし、方形状に創成すべきだった微細溝は、セラミクス金型では台形状にエッチングされ、また金属金型では隅が丸く蒸散された。(c)光学素子として、回折格子のようなラインアンドスペースを基本形状として、溝に金属線を埋め込んだ偏光板や、ピッチを変えて特定の色の光だけを通すカラーフィルターを試作した。上記(b)で述べた金型形状を転写して、いずれもマックスウェル方程式によるシミュレーションどおりの光学特性を有する素子ができた。新たな機能を有する光学素子を製造するために、広範囲(100mm角)で微細(100nm幅)な形状を創成する金型転写技術を開発することが、本研究の目的である。研究期間内に具体的に実施したいことは、(a)キャビティ内の温度・熱流束・圧力・変位・流速などを、局所的に測定・制御できるセンサやアクチュエータを試作して、工程設計通りに広範囲を一様に形状転写すること、(b)金型材料としてセラミクスや純金属を表面に付与した材料を用いて、金型表面上に微細形状を加工すること、(c)新機能の光学素子を計算で設計し、それを実際の金型製作・転写まで実装すること、である。平成17年度では上記の研究目的に対して、それぞれ以下のように研究を実施した。(a)金型局所制御では、微細形状が付与されている部分だけ局所的に温度・圧力を高くすることを試みた。具体的には、アクリルの導波板をホットプレスするための金型を試作し、高温と低温のフロン系の媒体を金型内の流路に流して短時間で加熱・冷却した。この結果、ホットプレス時間を10秒と長くすると、広範囲にやや微細(10μmピッチ)の形状を転写できた。しかし、いまだホットプレス時間を1秒と短くすると十分な熱伝導が得られないことがわかった。(b)金型

微細加工では、様々な金型材料で10mm角程度の範囲に形状を作成し、それをレプリカで広範囲に展開できることを示した。金型材料として、CVDで成膜した炭化珪素、またはニッケルを無電解メッキした金型鋼、ダイヤモンドライタ・カーボンを表面に成膜した超硬、などを試用した。炭化珪素には、電子線描画と高速原子線を用いて溝を作成した。ニッケルメッキ膜は直接、フォーカスイオンビームで除去加工した。(c)光学素子試作では、まずマックスウェルの方程式で近接場光を表現できるシミュレーション・ソフトウェアを用いて、形状を最適化設計した。次にそれらを製作できる工程を設計する。たとえば偏光フィルタ素子については、縞状の凸を電子線描画マスキングとフォーカスイオンビームエッチングで創成した炭化珪素の金型を、600°Cでホットプレスしてガラス表面に凹の溝を転写し、次いでスパッタ後に蒸着またはメッキで金を全面付与した後に、CMP(Chemical Mechanical Polishing)で溝以外の金を除去した。この結果、全反射面からにじみでた光を用いると赤緑青の3色素子、または90%の偏光率の偏光素子が作成できることを確かめた。新たな機能を有する光学素子を製造するために、広範囲(100mm角)で微細(100nm幅)な形状を創成する金型転写技術を開発することが、本研究の目的である。すなわち、(a)キャビティ内の温度・熱流束・圧力・変位・流速などを、局所的に測定・制御できるセンサやアクチュエータを試作して、工程設計通りに広範囲を一様に形状転写すること、(b)金型材料としてセラミクスや純金属を表面に付与した材料を用いて、金型表面上に微細形状を加工すること、(c)多層の回折格子で分光・偏光するような新機能の光学素子を計算で設計し、それを実際の金型製作・転写によって実装すること、である。本年度の研究成果を下記に示す。(a)金型局所制御本年度は100nm幅の微細形状を付した金型表面直下の熱流束と温度を測定し、射出成形の射出直後の金型温度をプラスチックのガラス転移点温度以上に保っておけば、金型の100nm幅の微細形状を転写できることがわかった。(b)金型微細加工本年度は、炭化珪素を電子線描画と高速原子線エッチングで加工したガラスプレス用セラミクス金型と、ニッケルメッキ表面をフォーカス・イオンビームで堀る射出成形用金型とを用いたが、いずれも寸法は高精度に加工できた。しかし、セラミクス金型では100nm幅の溝が台形断面状に削れ、また金属金型のそれはエッチングされた粒子の再付着で角に100nmの丸みが生じた。(c)光学素子試作本年度は、回折格子のようなラインアンドスペースの形状を基本的形状として、溝に金属線を埋め込んだ偏光板や、そのピッチを変えて特別の色の光だけを通すカラーフィルタ、及びこれらの素子を厚み方向に重ねた複合素子を試作した。いずれもマックスウェル方程式による光のシミュレーションどおりの特性を有する素子ができた。計算よりも効率が劣るのは(b)で記した金型形状の角や隅の丸みによる。
複雑な秩序変数をもつ系における共鳴ｘ線散乱の理論

共鳴X線散乱(RXS)には弾性過程、非弾性過程があり、それぞれ物質の基底状態、励起状態の性質を調べるのに適している。本研究では、特に秩序変数が複雑な系を対象に、定量性をもったRXSスペクトル解析用の理論を構築した。非弾性過程に対し、複数の自由度が活性な系、秩序の相関が短距離な系を、弾性過程に対しては多極子秩序系を対象とした。これらを銅やIrの酸化物、希土類化合物に適用した結果、実験結果を再現したり、重要な予言に成功し、これらの物質の性質に対する理解の進展に大きく寄与した。研究目的は大別して3つに分類され、1.共鳴X線散乱の弾性過程の理論を主として空間反転対称性の破れた系へ拡張、2.共鳴X線散乱の非弾性過程を磁気励起測定に利用する理論の構築、3.予備プランであった。当該年度は、国内外の研究情勢に鑑み、主として2,3.に集中した形で研究を行い、大きな成果を得た。計画1:マルチフェロイック系に共鳴X線散乱の弾性過程の理論を適用する意図で前年度に開発した理論であったが、当該年度は、公開された実験データに適用に適するものがなかった。そのため、間接的な成果として、希土類元素における散乱振幅の評価に必要な双極子遷移行列要素の計算に利用できる動径分布関数の数値を計算し、表にまとめて出版した。分野で最も普及している表にも記載のなかったデータを補完したもので、すでに複数の実験グループにより利用されている。計画2:局在電子系における共鳴X線非弾性散乱による磁気励起スペクトルの解析の理論計算を継続し、長距離秩序のない準一次元系へ理論の適用を行った。従来中性子散乱でしか見えないと信じられていたある磁気励起モードが共鳴X線散乱でも観測可能であることを初めて理論的に示し、また2スピン相関関数の観測結果を予言した成果であり、結果を論文として出版、国際会議などで発表した。その内容は分野内で一定の評価を得たと思われ、日本放射光学会から、学会誌への解説記事の執筆依頼があり、掲載が許可された。計画3:異なるランクの多極子の影響が干渉しあう現象は、初期の実験データの解析として、本研究者の既存の理論で説明されていたが、今回、広島大学の実験グループからの要請により、具体的に実験データを解析するのに理論で求めた関数を利用し、初めて大規模な定量的有用性を示すことができた。申請課題の研究目的は大別すると3つに分類され、1.共鳴X線散乱により、複雑な秩序をもつ系の基底・励起状態の性質の理論的な解明、2.共鳴X線散乱の非弾性過程の解析を通じた磁気励起の理論構築、3.予備プラン、であった。順に実績をまとめる。計画1.最終年度は軌道・磁気自由度の競合する系の典型例として、Sr2IrO4の基底状態と軌道・磁気励起の構造を、共鳴X線散乱のスペクトル解析と合わせ解析した。磁気励起モードが2本に分裂すること、軌道・磁気励起の部分のエキシトン様のモードの存在などをいずれも予言の形で提案した。期間全体では、秩序の競合する系で、定量性な議論が可能な興味深い系を模索していたが、自由度の競合系ではあるが、活況の分野での適用の機会に恵まれ、今後の実験との整合性が議論できる段階に至った。計画2.研究期間を通じ、銅酸化物超伝導体の共鳴非弾性X線散乱による磁気励起構造の解明を目的として、長距離秩序の有無、次元性の違いなどを処理できる局在系における強結合理論を進めてきたが、最終年度では、ドープ系への応用を視野に、多バンドの系に対して弱結合の遍歴電子描像に基づいた理論の構築に初めて成功し、モデル計算でその有用性を示すに至った。同物質群では、キャリアのドープ量によらないパラマグノン的な磁気励起の存在が謎とされており、本成果はドープ系への適用も可能で、長距離秩序が立たない場合への応用も踏まえた形になっており、この方面の理論の進展の足がかりを与えるものである。計画3.最終年度はメインの計画が大きく進展したため、発動の必要がなかった。期間全体では弾性散乱に対する多極子系に対するスペクトル解析の理論は、すでに確立したといってよく、前年度、実験グループとの共同により定量的なスペクトル解析の例として結実した。また、構造因子計算に供するデータベースに相当する論文も出版できた。研究目的は以下の3つに分類され、それらは大別すると、1.共鳴x線散乱の弾性過程を主として反転対称性の破れた系への適用を念頭に構築、2.共鳴x線散乱の非弾性散乱過程を用いた磁気励起の解析理論の構築、3.予備プラン、であった。順に実績をまとめる。計画1.反転対称性の破れた系として、マルチフェロイック物質を例にGaFeO3を選び、共鳴X線散乱の弾性過程を解析する理論を構築し、実際に定量的な検討を行った。計画

2.銅酸化物のL吸収端で共鳴X線散乱の非弾性過程により観測される磁気励起を解析する一般的な理論の構築に成功した。有効性を示すため、1、2次元の銅酸化物に適用し、実験結果を説明する結果を得た。計画3.予備プランでは開発済みの理論を用い、実験グループからもたらされたデータ、四極子秩序を示すCeB6に対する共鳴x線散乱の弾性過程のデータ、及び磁性体であるFe合金の磁気散乱のデータ解析を行った。これらの結果、第一に、計画1.に対する成果から、空間反転対称性の破れた系におけるX線領域の電気磁気効果は、鉄酸化物の場合、局所的な対称性を正しく考慮すれば比較的小さなクラスターの解析でも本質が捉えられることが示された。第二に、計画2.に対する成果では、銅酸化物のL吸収端の中間状態のスピン自由度が消えた状態から磁気励起を取り出す機構の微視的な立場からの解明に初めて成功し、それらは当初予定した長距離秩序がある場合(二次元)だけではなく、長距離秩序がない場合(1次元)にも適用可能であることが判明し、いずれもスピン自由度だけを考慮しても観測結果が説明できることや、中性子非弾性散乱との相違を明らかにした。第三に、計画3.に対する成果では、異なるランクの秩序変数が干渉し合う様子を、スペクトル解析の立場から初めて定量的に明示することに成功した。計画1:共鳴X線散乱の弾性過程の理論をマルチフェロイック系に適用する具体的な解析例は、適用にふさわしいデータの出現の待ち状態であるが、遷移行列要素を見積もるための動径分布関数の表を作成、出版し、分野の実験データ処理には貢献することができた。到達度80点程度。計画2:局在電子系に対し、準一次元系に対し、定量的な計算を行った。共鳴X線非弾性散乱のデータが、この系において従来観測できたとされる2トリプロン励起の再現の他、1トリプロンの観測可能性の予言、2スピン相関関数の計算など、半定量的に初めて示すことに成功した。当初は局在電子系の話題でも十分満足と予想されていたが、最終年度は遍歴電子系への拡張まで手を出せるようになった。到達度120点ぐらい。計画3:多極子秩序相の弾性散乱の研究成果を、他大学実験グループの実験データ解析に使用したいとの申し出を受け、共同研究が実った。理論の成果の定量的な実用性が分野でほぼ初めて実証された。到達度100点ぐらい。以上を踏まえ、また既述の日本放射光学会からの解説記事執筆依頼といった客観的な成果も鑑み、全体としては順調に成果が上がっている。計画1.共鳴X線散乱の弾性過程。パリティ奇の過程を記述する理論の構築と、物質への応用を予定していた。前半については、マルチフェロイックの典型物質GaFeO3を題材にした理論共鳴X線散乱の電気磁気効果的な帰結を示す理論を構築しほぼ達成できたが、数値的な成果を出す段階で実験データが不足し、理論が定量的にも十分なのか確認するところに至る直前である。7割程度の達成度。計画2.共鳴X線散乱の非弾性過程。当初、L吸収端の磁気励起スペクトル解析用の新しい理論構築と、具体的な応用1つ程度を予定していた。実際には分野の進展が速く、欧州の実験グループとの議論などから、緊急性が増し、優先順位が上がり、定式化ができたのみならず、長距離秩序のある系、ない系のそれぞれに対し、具体的な解析を済ませ、ともに論文、発表などで高評価を得た。ペースは予定を上回り、平成24年度以降予定分の多くを初年度(平成23年度)で達成できた。達成度120%。
ナカリ（ケニア）における後期中新世霊長類の発掘とその進化的意義に関する研究

ナカリ層(980-990万年前)の現地調査を継続し、人類と現生アフリカ類人猿の系統分岐が始まった時代に、霊長類を含むどのような動物群集が存在したかを、その古環境、霊長類生態復元とともに明らかにした。6目30種の哺乳類を記録した。最も豊富な霊長類はマイクロコロブスである。この種は現生最小種に匹敵する小型コロブスであること、森林環境に適応していたことを明らかにした。森林環境の存在は、ほ乳類の歯の炭素安定同位体分析からも支持され、東アフリカではナカリの時代以降、C3環境からC4環境への移行が始まったことを明らかにした。また、ナカリ層は、従来の予想よりも南部へ広域的に広がっていることを明らかにした。本研究は、後期中新世ナカリ層(ケニア、980-990万年前)の発掘を行い、霊長類を中心に、化石動物種の系統解析・生態復元、古環境復元を行うことを目的とする。この年代は人類と現生アフリカ類人猿の系統分岐が始まった時代だが、この年代の化石産地はアフリカに乏しく、ナカリの豊富な霊長類相はこの時代の霊長類進化を明らかにする無二の鍵と言える。2010年度は、夏に地質学、古植物学の現地調査を、冬に古人類学の現地調査を行った。地質調査は、酒井、實吉が担当し、化石サイトの層序学的な関連を明らかにすると共に、調査範囲をより周囲へ拡大して地質のマッピングを行った。古植物学は、ボニー・ジャコブス(研究協力者)が中心に、植物化石を収集し、現在同定中である。古人類学調査は中務、國松が担当し、NA60サイトで行ってきた発掘を継続した。発掘の結果、オナガザル科の部分骨格を含む600点以上の化石資料を収集した。ケニア国立博物館における資料調査では、仲谷と小野寺麻由(研究協力者)が、霊長類以外の哺乳類の同定を行った。広範囲を移動することのない齧歯類は古環境の良い指標となるが、3亜目4科を同定し、歯牙形態から食性分析を行っている。荻原は2009年度に発掘されたマイクロコロブス属の頭蓋骨CT像から、変形を取り除いて復元する方法を開発中である。ケビン・ウノ(研究協力者)は、中大型ほ乳類(ウシ科、イノシシ科、カバ科、サイ科、ゾウ科、キリン科)の歯の炭素安定同位体分析を行い、ナカリと他の後期中新世ケニアサイト(サンブル丘陵、ロサガム)との比較を行い、東アフリカではナカリの時代以降、C3環境からC4環境への移行が始まり、そのテンポが分類群ごとに異なることを明らかにした。これらの成果は、10件の学会報告、2件の論文として発表された。人類起源に関わる様々な研究中、アフリカ類人猿と人類の系統が分岐した背景明らかにすることは最重要課題の一つである。本課題が調査対象としているナカリ累層(ケニア、980-990万年前)は、この時代のアフリカ化石類人猿が知られている数少ない(3カ所)化石産地の一つであり、霊長類化石の量と質に関してなかんずく飛び抜けている。本課題では、ナカリより動植物化石を収集し、これまでに集めた化石資料と共にそれらを分析し、霊長類を中心として、化石動物種の系統解析・生態復元、古環境復元を行うことを目的としている。89月に現地発掘調査を6週間行い、800点を超える動物化石を収集した。新しく発見した植物化石産地からは、大量の葉の印象化石を入手した。23年度は、これまで計測してきた植食性哺乳類化石歯エナメルの安定同位体分析結果を論文発表した。ナカリの年代以降、東アフリカではC3環境からC4環境への移行が始まったことが明らかになった。ナカリはほぼ純粋なC3環境と推定され、その結果は多くの樹上性小型コロブス類の存在、植物食性哺乳類のメソウェア解析からも支持される。興味深いことに30万年程度新しい、やはり類人猿が出土しているケニアのナムルングレ層は強いC4環境のシグナルを示し、この時代の類人猿が広い適応帯(あるいは多様性)をもっていたことが明らかになった。葉化石の同定では、水辺に生えるオモダカ科の葉が多く認められた。さらに、2009年に発掘したコロブス頭蓋骨を材料に、CT連続撮影像より歪みをのぞいた復元像を作成し、幾何学的形態解析法で現生コロブスとの系統解析を行い、アフリカからユーラシアへの狭鼻類の拡散過程を明らかにしようとしている。

これらの研究成果は、8月にアディスアベバで開かれた、東アフリカ古人類学古生物学会議で報告し、11月に沖縄で開かれた日本人類学会でシンポジウムを企画し発表した。人類起源に関わる様々な研究中、アフリカ類人猿と人類の系統が分岐した背景を明らかにすることは最重要課題の一つである。ところが、1200-700万年前のアフリカにおける化石産地は著しく乏しく、本課題が調査対象としているナカリ層(ケニア、980-990万年前)は、この時代の化石類人猿が知られている3カ所しかない化石産地の一つであり、また、産出した霊長類化石の量と質に関して他より飛び抜けている。本課題では、ナカリより動植物化石を収集し、これまでに集めた化石資料と共にそれらを分析し、霊長類を中心として、化石動物種の系統解析・生態復元、古環境復元を行うことを目的とした。8-9月に現地調査を行い、地質学的調査と発掘による化石収集を行った。これまでの調査により、ナカリ層からは6目30種をこえる哺乳類が発見された。ナカリで最も多く発見されている霊長類は、コロブス類であり、これまで数体の部分骨格も発見されている。それらの運動行動復元を進めた。また、これまで集めた資料の精査を行い、始めて原猿類の化石を発見した。ナカリ産げっ歯類、サイ科の分類学的研究を発展させた。ナカリ層よりも200万年古いロソゴル層の植物化石の標本処理を進め、予備的だが同定を開始した。また、後期中新世ナカリピテクスと比較する上で重要な参照標本となると考えられる中期中新世類人猿ナチョラピテクスの未発表資料の記載を行った。こうした成果について、日本アフリカ学会、日本地球惑星科学連合、日本霊長類学会、日本人類学会、日本古生物学会などの年次大会において発表を行うと共に、ナカリ調査が霊長類進化研究上もつ重要な意義についての総説などを発表した。4年の計画中2年しか経過していないが、現時点まで新しい化石資料の収集は順調に増加しており、植物化石の収集は当初の予想以上に進んでいる。古環境についてほ、安定同位体分析の結果を発表し、その他の動物相、大型類人猿の系統解析についての研究も、本年度中の発表を目指して順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。基本的には発掘を主体とした当初の研究計画を実行する。植物化石の資料が増えていることからそれらの集中的解析、また、プラントオパールの分析も進める。霊長類化石が増えているため、あらたに、足部の機能形態に詳しい海外研究者を研究組織に追加する。
葉原基分化のタイミングを制御する分子機構の解明

植物の葉は茎頂分裂組織から規則的な時間的間隔(葉間期)で分化する。本研究では葉間期制御に関わるイネのPLASTOCHRON1(PLA1)、PLA2遺伝子を中心とした解析を行い、葉原基分化のタイミングを制御する分子機構の解明を目指す。本年度は以下の実験を行った。・PLA1、PLA2経路で共通する下流制御因子を探索するため、それぞれの変異体を材料としたmRNA-seqを行った。野生型と比較して両方の変異体で発現が上昇している遺伝子を354個、減少している遺伝子を48個同定した。減少している遺伝子の中には、OsSPL7などの転写因子をコードする遺伝子が複数含まれていた。・PLA2遺伝子がコードするRNA結合タンパク質の標的RNAを同定するためPLA2-GFP融合タンパク質を発現させた形質転換体とGFP抗体を用いてCLIP-seqを行った。次世代シーケンサーから得られたリードをイネゲノム上にマッピングしたのちにピークコールを行なった結果、3'UTRにピークが多く検出された。上述のmRNA-seqの結果と合わせたところ、3'UTRにピークが見られる遺伝子の発現量は野生型とpla2変異体で有意な差が見られなかった。これらの遺伝子の中には複数のOsSPL遺伝子が含まれており、PLA2はこれらの遺伝子の翻訳過程に関わる可能性が示唆された。また、ピーク周辺配列のモチーフ検索を行ない、6つのコンセンサス配列を同定することができた。・葉原基分化に関わる植物ホルモンであるオーキシンやサイトカイニンと葉間期との関連性を調査するため、上記植物ホルモンの応答性レポーターをpla1、pla2変異体に導入した植物体を作成した。・PLA遺伝子とOsSPL遺伝子の遺伝的関係を調査するため、PLA過剰発現体背景で複数のSPL遺伝子の機能を欠損させた変異体を作成した。PLA1とPLA2の共通した下流制御因子、およびPLA2の標的RNA候補とコンセンサス配列を見出せたため、順調に進んでいると考えている。一方で、当初はPLA遺伝子とOsSPL7も含めたOsSPL遺伝子の多重変異体の表現型解析や植物ホルモン応答性レポーターの観察まで行う予定であったが、得られた種子数が少なく本年度は予備的な調査を行うにとどまった。世代を促進し、解析に十分な種子を収穫できたため次年度でこの遅れは挽回できると考える。今後はPLAとOsSPL遺伝子がどのように葉間期に影響を与えるのかを調査するとともに、PLA2とCLIP-seqから見出されたPLA2の標的候補遺伝子との関連性を明らかにする。まず、PLA遺伝子とOsSPL遺伝子の多重変異体の表現型解析を行い、さらに葉間期が異常になる変異体背景における植物ホルモン応答性マーカーの観察から、葉間期と植物ホルモンとの関連性を調査する。次に、PLA2タンパク質とPLA2標的候補遺伝子にあるコンセンサス配列との結合性の確認およびPLA2の翻訳調節活性を調査する。また、標的候補遺伝子として挙がったOsSPL遺伝子について、pla2変異体背景におけるタンパク質量を調査するために、当初予定には無かった抗体の作成を行う。もしくはGFP融合タンパク質をpla2変異体背景で発現させた形質転換体を作成し、GFP抗体を用いてタンパク質量を調べる。最後に、OsSPL遺伝子による葉間期制御の分子機構を解明するため、相互作用タンパク質および転写を直接制御する遺伝子の探索を進める。

世代を促進し、解析に十分な種子を収穫できたため次年度でこの遅れは挽回できると考える。今後はPLAとOsSPL遺伝子がどのように葉間期に影響を与えるのかを調査するとともに、PLA2とCLIP-seqから見出されたPLA2の標的候補遺伝子との関連性を明らかにする。まず、PLA遺伝子とOsSPL遺伝子の多重変異体の表現型解析を行い、さらに葉間期が異常になる変異体背景における植物ホルモン応答性マーカーの観察から、葉間期と植物ホルモンとの関連性を調査する。次に、PLA2タンパク質とPLA2標的候補遺伝子にあるコンセンサス配列との結合性の確認およびPLA2の翻訳調節活性を調査する。また、標的候補遺伝子として挙がったOsSPL遺伝子について、pla2変異体背景におけるタンパク質量を調査するために、当初予定には無かった抗体の作成を行う。もしくはGFP融合タンパク質をpla2変異体背景で発現させた形質転換体を作成し、GFP抗体を用いてタンパク質量を調べる。最後に、OsSPL遺伝子による葉間期制御の分子機構を解明するため、相互作用タンパク質および転写を直接制御する遺伝子の探索を進める。当初購入を予定していた免疫沈降用の試薬を購入する必要がなくなったため、その分を翌年分として繰り越した。これらの助成金については、計画当初予定していなかった抗体の作成費用として使用する予定である。