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遷移金属―炭素多重結合の反応制御に基づく環状有機金属化合物の創製と応用

本研究では,アルキンと遷移金属との反応によって生じるビニリデンおよびカルベン錯体の反応制御を機軸とした,新規有機金属化合物の合成と新規触媒反応の開発を行った。ビニリデン錯体の反応制御法としては電子環状反応とシグマトロピー転位を利用した。また,カルベン錯体に関しては,複素環を含むカルベン錯体の単離とそれを利用した触媒反応の開発を行った。■α-ピラニリデン錯体と2-フリルカルベン錯体の新規合成法の開発(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和エステルと6族金属錯体との反応により,ビニリデン錯体が発生し,続く分子内環化を駆動力としてα-ピラニリデン錯体が生成した。また,(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和アミドとの反応も同様に進行し,対応するα-ピラニリデン錯体を与えた。一方,(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和ケトンとの反応では,π-アルキン錯体における5-エキソ環化により,2-フリルカルベン錯体が生成することを見出した。■1-アシル-2-エチニルシクロプロパンの接触的芳香族化反応cis-1-アシル-2-エチニルシクロプロパンの触媒反応を検討した。このシクロプロパンは,触媒量のM(CO)_5(THF)錯体(M=Cr,W)とEt_3Nの存在下反応し,フェノール誘導体を与えた。一方,エステルおよびアミドシクロプロパンの反応は全く進行しなかった。本反応は,アシルシクロプロピルビニリデン錯体の[3,3]シグマトロピー転位により生成する7員環カルベン錯体を経て進行したと考えられる。■2-フリルおよび2-ピロリルカルベン錯体の発生法に基づく触媒反応の開発触媒量のM(CO)_5(THF)錯体(M=Cr,W)存在下,(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和ケトンとアルケンを反応させると2-フリルカルベン錯体が鍵中間体となりアルケンの触媒的シクロプロパン化反応が進行した。また,7-10族の遷移金属錯体も2-フリルカルベン錯体を経由するアルケンのシクロプロパン化反応を同様に触媒することが明かになった。さらに,(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和イミンからは2-ピロリルカルベン錯体が発生し,アルケンの触媒的シクロプロパン化が進行することも明らかになった。一方,カルベン錯体のカルベン炭素に電子求引性置換基を有する2-フリルカルベン錯体の発生にも成功し,アリルスルフィド類との反応において,硫黄イリドの生成を経る触媒的シグマトロピー転位反応に応用できることを明らかにした。■2-フリルおよび2-ピロリルカルべン錯体の関与する触媒的シクロプロパン化反応の開発(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和カルボニル化合物と6族遷移金属錯体との反応において、エステルおよびアミド化合物からは,ビニリデン錯体中間体の分子内環化反応を駆動力としてα-ピラニリデン錯体が,またケトンからはπ-アルキン錯体の5-エキソ環化により,2-フリルカルベン錯体がそれぞれ生成することを既に報告している。本研究では,これらの知見を基に新たな触媒反応の開発を行った。すなわち,(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和カルボニル化合物を種々の遷移金属錯体触媒存在下,アルケン類と反応させると先に述べた5-エキソ環化により生じる2-フリルカルベン錯体が鍵中間体となり,アルケンのシクロプロパン化が室温で効率良く進行することを見出した。本反応には610族の広範囲の遷移金属錯体が触媒活性を示した。また,本反応はいずれの触媒を用いた場合にも電子豊富なアルケン類が効率良くシクロプロパン化されることから,鍵中間体の2-フリルカルベン錯体は求電子的な性質を有することが明らかとなった。さらに,[Rh(OAc)_2]_2触媒存在下(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和イミン化合物とアルケン類との反応を検討した結果,2-フリルカルベン錯体と類似の反応様式により2-ピロリルカルベン錯体が発生し2-ピロリルシクロプロパンが効率良く得られることも見出した。2-ピロリルカルベン錯体を中間体とする反応においては,N上に反応性置換基を導入することによって,C-H結合へのカルベン挿入反応が起こり多環式ピロールが得られることも合わせて見出した。

一方,(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和ケトンとの反応では,π-アルキン錯体における5-エキソ環化により,2-フリルカルベン錯体が生成することを見出した。■1-アシル-2-エチニルシクロプロパンの接触的芳香族化反応cis-1-アシル-2-エチニルシクロプロパンの触媒反応を検討した。このシクロプロパンは,触媒量のM(CO)_5(THF)錯体(M=Cr,W)とEt_3Nの存在下反応し,フェノール誘導体を与えた。一方,エステルおよびアミドシクロプロパンの反応は全く進行しなかった。本反応は,アシルシクロプロピルビニリデン錯体の[3,3]シグマトロピー転位により生成する7員環カルベン錯体を経て進行したと考えられる。■2-フリルおよび2-ピロリルカルベン錯体の発生法に基づく触媒反応の開発触媒量のM(CO)_5(THF)錯体(M=Cr,W)存在下,(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和ケトンとアルケンを反応させると2-フリルカルベン錯体が鍵中間体となりアルケンの触媒的シクロプロパン化反応が進行した。また,7-10族の遷移金属錯体も2-フリルカルベン錯体を経由するアルケンのシクロプロパン化反応を同様に触媒することが明かになった。さらに,(Z)-β-エチニル-α,β-不飽和イミンからは2-ピロリルカルベン錯体が発生し,アルケンの触媒的シクロプロパン化が進行することも明らかになった。一方,カルベン錯体のカルベン炭素に電子求引性置換基を有する2-フリルカルベン錯体の発生にも成功し,アリルスルフィド類との反応において,硫黄イリドの生成を経る触媒的シグマトロピー転位反応に応用できることを明らかにした。
戦国から秦・漢への時代転換と写本の変化

2001年7月と2002年8月と2004年8月の三回、上海博物館を訪問し、上博楚簡の整理と解読に当たった馬承源先生と面談し、上博楚簡に関する情報提供を受けた。2004年4月には、台湾から学術交流の招待を受け、台湾大学東亜文明研究中心が開催した「上博簡與出土文献研究方法学術研討会」において、「上博楚簡『魯邦大旱』的「名」」と題する研究発表を行った。また8月にはやはり学術交流の招待を受け、北京・清華大学で行われた「多元視野中的中国歴史,第二届中国史学国際会議」において、「上博楚簡『恆先』的道家特色」と題する研究発表を行った。2004年12月には、台湾の中央行政院の後援による「国際中国哲学研究研習営」に国外から招待された五人の学者の一人として参加し、「孔子哲学在中国歴代王朝的地位」と題する講演と、「漢字的特質與古代中国哲学的発展」と題する講演を行った。2005年3月には台湾大学哲学系が主催した「新出土文献與先秦思想重構国際学術研討会」において、「上博楚簡『相邦之道』的整体結構」と題する研究発表を行った。『諸子百家<再発見>』(岩波書店,2004.8.湯浅邦弘氏と共編)では、戦国期の写本の発見が、思想史研究に与える影響を指摘した。また『戦国楚簡研究』(台湾・萬巻樓,2004.12.)では、郭店楚簡と上博楚簡の写本が持つ思想史的意義を論じた。これらの研究により、戦国時代に山東地方と長江流域の楚を結ぶ書籍の流通ルートが存在したことを明らかにした。1.郭店一号楚墓から出土した古文テキストの『緇衣』と、上海博物館所蔵の古文テキストの『細衣』、今文のテキストである現行本『緇衣』を比較し、中庸・表記・坊記・緇衣四篇の成書年代が戦国初期まで遡る可能性が高いこと、四篇が子思学派の手になる一連の著作であった可能性が高いこと、郭店楚墓出土の『緇衣』と上海博物館所蔵の『緇衣』が同系統の写本であることなどを明らかにした。2.上海博物館を訪問して上海博物館所蔵の『周易』を検討し、卦画・卦名・卦辞・爻辞などの『周易』の基本構造が確立した時期が、近藤浩之氏が言う戦国中期末以降ではありえず、遅くも春秋初期に遡ること、『周易』が春秋末から戦国初期にはすでに儒家の経典になっていたこと、儒家が戦国中期から戦国後期にかけてすでに易伝を著作していたこと、したがって『周易』が儒家の経典になった時期を秦漢の際や漢初に求めてきた平岡武夫・津田左右吉・武内義雄などの通説が成り立たないことなどを明らかにした。3.『春秋』の成書年代を前338年以後とする平勢隆郎氏の一連の研究に再検討を加えた。郭店楚簡の写本の記述内容や孟子と『春秋』との関係、『春秋』及び三伝の性格、戦国王権の性格などを検討した結果、平勢説が決して成り立たないことを論証するとともに、平勢説が立論の根拠としている立年称元法の存在や、『左伝』における木星の位置が前三五三年から前二七〇年のものに一致するとする計算、三伝に斉・韓・中山三国の王権正統化理論が存在するとする理解などにも、重大な疑念があることを論述した。

上海博物館蔵戦国楚簡に関する情報収集のため,八月に上海博物館を訪問し,馬承源・濮茅左両氏を始め,博物館側の研究者と懇談し,第一分冊に収録される「孔子詩論」の竹簡配列や,満写簡と留白簡の問題など,戦国期の写本の形態について意見を交換した。また刊行が予定されている第二分冊以降の上海簡についても情報を収集した。その結果,伝世本「大戴礼記」會子立孝篇に相当する資料が,今本よりも分量が多く,簡背にも本文が書写されているなど,写本として特異な形態を示すとの知見を得た。さらに帛書本「五行」と竹簡本「五行」を比較・検討した論文を執筆し,現在投稿中である。「『五行篇』の成立事情-郭店写本と馬王堆写本の比較」(『出土資料研究』第7号)において、郭店写本『五行』と馬王堆写本『五行』を比較し、漢代に書写された馬王堆写本か、経と説を併載する形式なのに対して、戦国中期の書写である郭店写本が経のみで単行するとの差異が、『五行』を成書した学派が戦国前期から戦国末まで長期にわたって活動を継続した証左であることを指摘した。また章の配列の差異から、竹簡本と帛書本が、それぞれに整合化が図られた別系統の写本であり、これも『五行』を成書した学派が長期にわたって活動を継続したことを示す現象であることを指摘した。さらに郭店写本の発見により、『五行』の成立時期を戦国後期から漢初の間で考えてきた諸説がすべて誤りで、成立時期が戦国前期まで遡ることを指摘した。上博楚簡『容成氏』の内容を検討し、夏王朝を倒して殷王朝を創始した湯王に対する評かが極めて低いこと、周の武王には最初から殷王朝を攻め滅ぼす意志はなく、賢者への禅譲を強要する意図だったとされていることなどを指摘した。その上で、こうした『容成氏』独自の歴史観が、放伐を否定し、禅譲のみを唯一正当な王朝交替の様式だとする立場に由来することを指摘した。12月に台湾大学で開催された国際学会で、こうした『容成氏』の特色について発表し、「上博楚簡『容成氏』中的襌讓與放伐」と題する論文を提出した。また中央研究院での招待講演において、新出土資料の研究方法について講演し、疑古派の研究姿勢にどのような問題点が存在していたのかを指摘し、今後どのように研究を進めるべきかについて見解を述べた。2002年12月に刊行された『上海博物館蔵戦国楚竹書(二)』が収録する戦国楚簡の研究を進め、2004年4月に台湾大学東亜文明研究センターが開催した「上博簡與出土文獻研究方法學術研討會」に参加して、「上博楚簡《魯邦大旱》的「名」」と題する発表を行った。また同研究センターより寄稿を求められ、論文「黄帝書《十六經》的宇宙生成論」を提出、現在同センターで刊行準備中である。2003年12月に刊行された『上海博物館蔵戦国楚竹書(三)』が収録する戦国楚簡の研究をも進め、2004年8月に北京・清華大学が開催した「多元視野中的中国歴史-第二届中国史学国際会議」に参加し、「上博楚簡《恆先》的道家特色」と題する発表を行った。この論文と「上博楚簡《魯邦大旱》的刑徳」の2本は、北京・清華大学の雑誌『清華学報』社科版2005年3期に掲載の予定で、現在印刷中である。2004年12月、台湾・清華大学の雑誌『清華學報』33巻第2期に論文「上博楚簡《容成氏》中的襌讓與放伐」が掲載された。2004年8月に岩波書店から『諸子百家<再発見>』を刊行した。2004年12月に台湾の萬巻樓から郭店楚簡と上博楚簡の研究論文8本を収めた研究書『戰國楚簡研究』を出版した。2004年12月に『中国研究集刊』36号に論文「上博楚簡『容成氏』における禅譲と放伐」と「上博楚簡『魯邦大旱』における刑徳論」が掲載された。2005年1月に『早稲田大学長江流域文化研究所年報』に論文「上博楚簡『恆先』の道家的特色」が掲載された。2005年3月に『国語教育論叢』14号に論文「上博楚簡『魯邦大旱』における「名」」が掲載された。2005年4月に汲古書院から編著『竹簡が語る中国古代思想』が刊行される予定である。2005年3月に台湾大学の国際学会で「上博楚簡《相邦之道》的整體結構」と題する発表を行った。
エキノコックス症流行における媒介動物の位置づけと感染源対策の確立

小清水町および小樽市で駆虫薬散布による感染源対策を試行した。使用した駆虫薬入り餌(ベイト)は1)魚肉ソーセージに駆虫薬(プラジクアンテル)の錠剤を差し込んだもの、2)魚のすり身と魚粉を主材料とした機械生産の蒲鉾様ベイトで、キツネの営巣穴周辺、道路沿い、または道路と防風林の交点に散布した。キツネの感染状況の変化は糞便(糞便内抗原および虫卵検査)および解剖検査により判定した。両市いずれにおいてもベイト散布によりキツネの流行状況が抑えられた。一方で、ベイト散布継続の必要性が示され、今後、駆虫効果の向上のための適正な散布時期、密度や頻度等について検討する必要がある。札幌市では市街地でキツネ営巣地が見つかり、収集した糞便から糞便内抗原および虫卵が検出された。その周辺部からはエゾヤチネズミも捕獲され、都市圏で生活環が維持される可能性が示された。札幌近郊で駆除されたキツネの解剖検査結果と直腸便を用いた糞便内抗原検出結果を比較した結果、糞便内抗原検出法の高い信頼性が示された。ペットの調査では、19972002年12月までに道内では、犬1,650頭の検査を行い、抗原陽性18頭、虫卵陽性6頭を確認した。虫卵陽性犬はすべて抗原陽性であった。2002年12月には札幌市内で室内飼育犬から初めての虫卵陽性例が確認された。この他、2000年3月の有珠山噴火時の避難住民の放逐犬から糞便内抗原陽性犬2頭を確認している。猫については170頭を検査し、抗原陽性4頭、虫卵陽性6頭を検出しているが、多包条虫卵の排出は認められていない。道外の犬および猫についてはそれぞれ64頭および2頭の検査を行い、犬2頭が抗原および虫卵陽性を示した。このうちの1頭は北海道からの転出犬であった。以上、エキノコックス症流行における感染源動物の位置づけ・重要性を明らかにし、基本的な感染源対策(汚染環境修復)技術を開発した。札幌近郊で駆除された野生キツネ74頭の剖検結果(42頭が感染)と直腸便を用いた糞便内抗原検出結果を比較した結果、糞便内抗原検出法の検査感度=95.2%(40/42),検査特異性=100%(32/32)が得られ、また、寄生虫体数と糞便内抗原価には相関(r=0.779,P<0.01)が認められた。札幌市および小清水町で糞便内抗原検出法を用いた疫学調査を行った。まず、札幌市では、市街化調整区域において発見した17箇所のキツネ営巣地の周辺でキツネの糞便を採集した。その内、9箇所、52.9%の営巣地で糞便内抗原が検出され、6箇所、31.6%のテニア科条虫卵が検出された。両検査とも陽性を示した営巣地は全部で5箇所あった。キツネの営巣地は市街地の周辺や山地に面した地域に偏って存在する傾向が認められるものの、この調査結果は市街地の住民がエキノコックスに感染する危険性を示している。また小清水町では、エキノコックス症の新しい感染源対策として、キツネを対象に駆虫薬入りベイトの散布を行い、その効果を検討した。

調査地(約200km^2)を川を境に一方を駆虫薬を散布する散布区(約90km^2)、もう一方を対照区(約110km^2)とし、38箇所のキツネ営巣地の周囲に、糞便の採集地域、ベイトの散布地域を設定した(散布区18箇所、対照区20箇所)。毎月のベイト散布により、散布区の糞便の虫卵陽性率は対照区のそれよりも一部の月を除いて有意に低い値を示し、散布区では虫卵による環境汚染が軽減された。しかしながら、キツネに感染した虫体が虫卵排泄に至る前の感染初期から診断できる糞便内抗原検出法の陽性率では、散布区と対照区との間に虫卵陽性率ほどの顕著な差は認められず、駆虫後のキツネが以前に感染していたネズミを補食し、再び感染してしまうことが示され、エキノコックスの感染源対策には長期間の継続的駆虫薬散布が必要であることが示唆された。昨年度に引き続き、小清水町でキツネを対象に駆虫薬入りベイトの散布を行った。調査地は駆虫薬を散布する散布区(約90km2)と非散布区(約110km2)にわけ、キツネ営巣地の周囲に、糞便の採集地域、ベイトの散布地域を設定した。駆虫薬入りベイトの散布回数を、一年目(1998年5月から1999年5月まで毎月)、二年目(1999年6、7、11月)、三年目(2000年6、7月)と減らして行った。一年目の糞便内抗原および虫卵陽性率は季節変化を示し、二年目からは陽性率の上昇した時期を選んで散布した。虫卵陽性率や虫卵排出量は、ベイト散布開始月翌月(1998年6月)から、散布区で有意に低くなり、二年目から散布回数を減らしても三年目(2000年)11月の時点でその傾向は一貫していた(虫卵陽性率は非散布区で15.345.7%に対し散布区では10%以下で維持)。散布区の抗原陽性率は、非散布区よりも低い傾向が維持され、駆虫薬の散布回数を減らしてもその効果が維持できることがわかったが、駆虫後のキツネの再感染圧を抑えるためには、さらに長期かつ集中的な駆虫薬の散布が必要である。ペット動物についても調査を行った。これまでの累積結果を、地域・動物種・検体頭数・糞便内抗原陽性数(テニア科虫卵陽性数)の順に以下に示す。(1)小清水町・イヌ・227・1(0)、(2)有珠町・イヌ・127・2(0)、(3)北海道全般・イヌ・531・7(5)、(4)小清水町・ネコ・14・4(0)、(5)北海道全般・ネコ・35・1(3)、(6)本州・イヌ・51・2(2)、(7)北海道・飼育オオカミ・22(糞便数)・3(0)、(8)北海道・飼育キタキツネ・22・1(0)。北海道のイヌ、ネコからまた本州へ移送されたイヌから糞便内抗原とテニア科虫卵陽性例が認められた。また、北海道有珠町の陽性例は、有珠山噴火に伴って放し飼いにされた犬であり、感染ネズミを捕食したことを意味する。本年度は小清水町および小樽市において駆虫薬散布による感染源対策とキツネのエキノコックス感染率の調査を行った。まず、水産廃棄物を利用したキツネ用の駆虫薬入り餌(ベイト)の作成を最終目標に、本年度は魚のすり身とフィッシュミールを材料とした蒲鉾様のベイトを作成し、駆虫薬散布に使用した。小清水町ではこれまで、調査地域(200km^2)をベイト散布地域とベイト非散布地域に2分し、ベイト散布地域ではキツネによるベイト消費の効率化のために本調査で特定したキツネの繁殖巣周辺にベイトを散布して調査を行ってきたが、本年度は広域への応用を念頭に置いて調査地域全域の道路沿いに40個/km^2の密度でベイトを設置した。ベイト散布は5,6,7および11月に1回ずつ、糞便採集は2ヶ月に一回の割合で、調査地域全体および対象のために調査地域外でも行い、糞便内抗原検出法と糞便内虫卵検査により評価した。その結果、駆虫薬散布によりキツネ糞便中の虫卵排泄量は減少したが、糞便内抗原価は顕著な現象を示さなかった。
塩素同位体による宇宙惑星物質のキャラクタリゼーション

本研究は、表面電離型質量分析計によって、宇宙惑星物質中の塩素の安定同位体(質量35と37)の精密分析法を確立することを主な目的とした。その実現によって、隕石、地球の岩石と環境物質への応用を目標として研究を進めた。そのため、1)表面電離質量分析のハード・ソフトの整備、2)標準試薬(塩化セシウムなど)の分析、3)遠洋海水(標準)データの確立、4)イオンクロマトグラフによる塩素の定量法の確立、5)岩石、隕石、有機塩素系環境物質の分析を主な目標とした。その結果、既存の質量分析計(MAT 262、5コレクター)を用いて、1)37/35比にして0.10.03パーミルの精度を達成、2)標準海水試料の同位体比0.319772+0.000033をほぼ確立、3)標準試薬、有機塩素試薬について-4.4+1.0パーミルの大きな同位体分別の検出4)イオンクロマトグラフによる塩素の定量法(化学処理法など)の確立などが達成された。これまで得られた塩素同位体データは、報告されている限り、国内外通じて最も精密な結果であり、今後の塩素同位体研究への大きな基礎となるものである。本研究の最終目標である5)の分析は、年度内には実現しなかったものの、今後の研究の展開として、岩石からの塩素の分離法の確立をもって隕石への応用、有機塩素系物質の分解法など確立によって、環境物質への応用が可能であり、数ヶ月1年では、着々とデータが出せる見通しである。これまで達成した結果は、精密塩素同位体法として、学会発表と論文としてまとめる予定である。
植物栄養代謝に関わるSnRK1によるいもち病抵抗性獲得の分子基盤解明

陸稲品種の「戦捷」に由来するpi21遺伝子は、イネの葉において菌系特異性が無く安定した抵抗性を付与する。単離されたpi21は、特徴的なドメインは持たない機能未知のタンパク質であり、抵抗性pi21は罹病性Pi21の特定の二ヶ所の配列がin frameに欠失することによって生じていた。Yeasttwo-hybrid法(Y2H)を用いて、pi21と相互作用する因子の単離を試みたところ、植物の栄養状態や糖の転流に重要な役割を果たすタンパク質リン酸化酵素であるSnRK1を構成するpi21相互作用因子として同定した。pi21を持つイネにおいてSnRK1αあるいはSnRK1βの遺伝子発現を抑制すると、どちらの発現抑制系統でもpi21に依存したいもち病抵抗性が著しく低下した。このことから、上記二つの因子はpi21抵抗性基盤遺伝子として、重要な役割を果たすと考えられている。植物におけるSnRK1の多数の機能の中から、病原菌への潜在的な防御応答を推測すると、(i)糖代謝、(ii)細胞壁合成、(iii)栄養転流等への関与が考えられる。具体的には、pi21品種ではSnRK1の機能が賦活化し、維管束等において糖代謝や栄養転流を抑制することによるいもち病菌増殖の抑制、及び細胞壁強化によるいもち病菌の侵入阻害等を想定している。本研究では、pi21またはPi21、および、相互作用因子の機能を比較解析することにより、抵抗性を獲得するに至った本質を明らかにする。さらにこれらの解析を通じて、菌系特異性が無く安定であるpi21抵抗性の背後にある分子基盤を解き明かすことを目的とする。キナーゼタンパク質は通常、自己リン酸化能を有することが多い。そこで、pi21及びPi21によって、SnRK1αの自己リン酸化能が変化するか調べる。具体的には、pi21及びPi21を共存させることで、大腸菌で発現させたSnRK1αタンパク質の自己リン酸化能が変化するかどうかを調べる。現在、GSTタンパク質を融合させたタンパク質を、大腸菌で発現させようとしている。しかしながら、融合タンパク質が発現しない状態であり、条件検討が必要である。また、大腸菌での融合タンパク質発現がうまくいかない場合には、計画通り小麦胚芽抽出液を用いて同様の実験を行う。pi21およびその抵抗性に関わるSnRK1群の時空間的発現の変動を解析pi21イネにいもち病を接種する際に観察される特徴的な針状型病斑は、pi21の抵抗性に関わる相互作用因子の遺伝子発現の組織局在性と関係があると考えられる。これを検証するために、いもち病病斑周辺の、pi21相互作用因子の遺伝子発現をレポーター遺伝子を用いることで可視化し、病斑の形成のメカニズムを解析する。具体的には、SnRK1αやSnRK1β等の相互作用因子の上流2kbpのプロモーター領域を、pi21ゲノム中よりPCR法によって単離した。このPCR断片を、レポーター遺伝子であるGUS遺伝子を含む、pSMAベクターにIn-fusion法(タカラバイオ)によって導入した。これを、pi21品種由来またはPi21由来のイネカルスへ、アグロバクテリウム法により遺伝子導入した。これらカルスを、選抜培地、植物再生培地を経て、現在、形質転換イネが育成しているところである。SnRK1αのGST融合タンパク質を大腸菌で発現させて、SnRK1タンパク質が自己リン酸化能を有するか検証するとともに、リン酸化の相手となるPi21やpi21がリン酸化されるかどうかを調べる。リン酸化が見られる場合には、Pi21とpi21でリン酸化の程度に差があるか、またリン酸化されるアミノ酸残基に差があるかどうかを解析する。また、プロトプラストによる一過的発現系を使って、同様の実験が再現できるかも調べる。Pi21とpi21でリン酸化されるアミノ酸残基に差がある場合には、そのアミノ酸残基を変異させた変異型pi21を作製し、次年度以降組換え体イネを作製し、いもち病抵抗性検定を行う。pi21およびその抵抗性に関わるSnRK1群の時空間的発現の変動を解析pi21イネにいもち病を接種する際に観察される特徴的な針状型病斑は、pi21の抵抗性に関わるSnRK1群の遺伝子発現の組織局在性と関係があると考えられる。現在、SnRK1群のプロモーターGUS形質転換植物を育成しているが、これらの種子が取れ次第、いもち病接種による発現の組織局在性の解析を実施する。いもち病を接種し、形質転換植物をGUSの基質であるX-gluc液に浸漬し、温度をかけることによって染色を行う。pi21とPi21遺伝子はいもち病接種によってその発現が低下することが、以前に報告されている。しかし、そのタンパク質の挙動は明らかにされていない。そこで、pi21およびPi21の共通配列を用いて抗体を外注している。これが完成したら、pi21またはPi21の植物体を用いて、タンパク質が検出できるか否かを検証する。Yeast

two-hybrid法(Y2H)を用いて、pi21と相互作用する因子の単離を試みたところ、植物の栄養状態や糖の転流に重要な役割を果たすタンパク質リン酸化酵素であるSnRK1を構成するpi21相互作用因子として同定した。pi21を持つイネにおいてSnRK1αあるいはSnRK1βの遺伝子発現を抑制すると、どちらの発現抑制系統でもpi21に依存したいもち病抵抗性が著しく低下した。このことから、上記二つの因子はpi21抵抗性基盤遺伝子として、重要な役割を果たすと考えられている。植物におけるSnRK1の多数の機能の中から、病原菌への潜在的な防御応答を推測すると、(i)糖代謝、(ii)細胞壁合成、(iii)栄養転流等への関与が考えられる。具体的には、pi21品種ではSnRK1の機能が賦活化し、維管束等において糖代謝や栄養転流を抑制することによるいもち病菌増殖の抑制、及び細胞壁強化によるいもち病菌の侵入阻害等を想定している。本研究では、pi21またはPi21、および、相互作用因子の機能を比較解析することにより、抵抗性を獲得するに至った本質を明らかにする。さらにこれらの解析を通じて、菌系特異性が無く安定であるpi21抵抗性の背後にある分子基盤を解き明かすことを目的とする。キナーゼタンパク質は通常、自己リン酸化能を有することが多い。そこで、pi21及びPi21によって、SnRK1αの自己リン酸化能が変化するか調べる。具体的には、pi21及びPi21を共存させることで、大腸菌で発現させたSnRK1αタンパク質の自己リン酸化能が変化するかどうかを調べる。現在、GSTタンパク質を融合させたタンパク質を、大腸菌で発現させようとしている。しかしながら、融合タンパク質が発現しない状態であり、条件検討が必要である。また、大腸菌での融合タンパク質発現がうまくいかない場合には、計画通り小麦胚芽抽出液を用いて同様の実験を行う。pi21およびその抵抗性に関わるSnRK1群の時空間的発現の変動を解析pi21イネにいもち病を接種する際に観察される特徴的な針状型病斑は、pi21の抵抗性に関わる相互作用因子の遺伝子発現の組織局在性と関係があると考えられる。これを検証するために、いもち病病斑周辺の、pi21相互作用因子の遺伝子発現をレポーター遺伝子を用いることで可視化し、病斑の形成のメカニズムを解析する。具体的には、SnRK1αやSnRK1β等の相互作用因子の上流2kbpのプロモーター領域を、pi21ゲノム中よりPCR法によって単離した。このPCR断片を、レポーター遺伝子であるGUS遺伝子を含む、pSMAベクターにIn-fusion法(タカラバイオ)によって導入した。これを、pi21品種由来またはPi21由来のイネカルスへ、アグロバクテリウム法により遺伝子導入した。これらカルスを、選抜培地、植物再生培地を経て、現在、形質転換イネが育成しているところである。SnRK1αのGST融合タンパク質を大腸菌で発現させて、SnRK1タンパク質が自己リン酸化能を有するか検証するとともに、リン酸化の相手となるPi21やpi21がリン酸化されるかどうかを調べる。リン酸化が見られる場合には、Pi21とpi21でリン酸化の程度に差があるか、またリン酸化されるアミノ酸残基に差があるかどうかを解析する。
セルフヘルプグループリーダー支援およびその後継者育成方法の実証研究

セルフヘルプグループ(以下SHG)の援助の特性として認知されている接近容易性や即応性がリーダーを疲弊させ、スムースな交代を困難にしている。後継者の育成にはメンバーのエンパワメントを諮る中でリーダーが育っていく。そのためにはピアサポート研修が必要であることが明らかとなり、ピアサポート研修のテキストを作成、改善しつつ、研修を重ねて一定の成果を得た。セルフヘルプグループ(以下SHG)のリーダー支援と後継者育成とは喫緊の課題である。リーダーのバーンアウトや後継者がいないためにメンバーのニーズを充足した良い活動を展開しているSHGでさえ解消する場合も見られる。初年度の21年度はリーダー支援として研修と交流会を実施、また、近畿圏内のSHG24団体と関東圏4団体を訪問したり、電話によって実情を把握してSHGの課題を探り、後継者育成方法を模索しながら、面接調査研究を進めた。面接は半構造面接で1時間半とした。身体やこころに障害のある人たち、依存や嗜癖のある人たち、発達障害をもつ人たちなどの本人の会6団体と不登校や引きこもりの人たちの親の1団体のリーダーと面接し、グラウンデッドセオリーに基づいて分析。その結果、SHGの援助の特性の一つとして特記される即応性と接近容易性やヘルパーセラピー原則は逆にリーダーたちのバーンアウトの要因となっていることや体験的専門知識もリーダーによってはメンバーへの指導や助言として押し付けになってしまう危険性も調査面接途上で明らかになった。そこで、固有のテキストを作成してリーダー研修を実施し、相談を受けることの基本、事例検討、アサーティブトレーニングなどをおこなった。この研修の際にリーダー同士の交流会も開催した。この結果も踏まえて、調査面接および実践の研究結果を22年7月のコミュニティ心理学会で発表予定。セルフヘルプグループのリーダー支援とその後継者育成方法を明らかにする試みとして精神障害、発達障害、身体障害のリーダー4人に約1時間半の半構造面接を実施した。これらのリーダーが認識するセルフヘルプグループの存在意義は以下のとおり。・同じ経験をしている者が知り合い仲間となり、社会の場での一つのオプションになる・障害などの生活困難があっても堂々と生きる場、主体的に生きる場となるこれらの存在意義を達成するための条件として、以下が重要であることが示された。・セルフヘルプグループは当事者だけの場であるから、その形成は自分たち当事者の中でも能力のある者がつくるものであり、この条件が整って初めてセルフヘルプグループとして機能するつまり、セルフヘルプグループのリーダーは動機が明確であり、その活動を通してエンパワメントするのではあるが、元々、学習意欲が高く組織づくりに有能な人材であることが求められる。上記の範型をふまえて、9月に29名の多様なセルフヘルプグループのリーダーの交流会を実施して、以上について確認作業を行った。詳細については現在、分析途上にあるが、セルフヘルプグループの創設者に比して後継者は当事者の主体性、専門職者への依存度、活動の方向性についてはあいまいな点が多く、身体障害のセルフヘルプグループを除いては後継者は育っていない。その原因を明らかにすることによって後継者育成の方法も明らかとなる。これについて23年度に継続して調査研究を継続する。また、難病と精神障害のセルフヘルプグループのリーダー支援を目的としてピアサポート研修を合計7回実施した。セルフヘルプグループの強みに関する援助者治療原則や即応性や接近容易性といった既存の概念が却ってリーダーを疲弊させバーンアウトにつながりかねないことが初年度の研究によって明らかになった。2年次にはリーダーのピアサポート研修を実施してエンパワメントを諮った。その上で本年度はまとめの年度として以下のように企画ならびに実施してセルフヘルプグループの継続のためのリーダー支援を試みた。1、ピアサポートのテキストの修正と改善を行った。2、リーダー同士の交流会を実施して、それら、リーダーを疲弊させている相談活動への取り組みについて情報交換して学習しあう、つまり交流会という体裁を保ちつつ、ピアサポートすることの有益性について確認した。3、さらに、リーダーたちはこうした交流会を通して、仲間同士でつながり、次に異なる生活課題を抱える人たちとつながり、最終的には一般市民ともつながる、というようにつながりの広がりに期待していることが分かった。4、もう1点は自分たちの生活困難について、より多くの人に、分かったもらいたい、と望んでいることが明確になった。したがってこれら、つながりたい、自分たちの困難について分かってもらいたい、の2点が達成されれば、リーダーの疲弊は大いに軽減され、セルフヘルプグループはさらに発展することになるだろう。次の課題はそれらを達成するための具体的な方法を明確にすることである、と思われる。
硬質・超撥水性を呈する電気自動車用プラスチック窓材の開発

波長157 nmのF2レーザーを用い、ポリカーボネート上に形成されたシリコーンを光化学的にSiO2に改質する際、ミクロンサイズのメッシュマスクを試料表面に設置することにより、SiO2改質層を細分化した。その結果、改質層のクラック発生を抑制しながら、膜厚を約1.3ミクロンまで厚くでき、表面硬度を約2.8 GPaまで高くすることができた。またシリコーン表面に、直径2.5ミクロンのシリカ微小球を単層で整列させ、波長193 nmのArFレーザーを照射することにより、微細隆起構造を2.5ミクロン間隔で均一に形成できることを見出した。その結果、水との接触角は155度以上を示し超撥水性の発現に成功した。平成26年度はまず、高い硬度を有するポリカーボネート(PC)を開発することを目的として、SiO2改質層の膜厚を厚くすることと同時に、膜厚増加に伴うクラック発生を抑制する手法について検討した。実験として、厚さ3 mmのPC板上に、厚さ4ミクロンのアクリルプライマーを介して、シリコーンハードコートを膜厚10ミクロンでコーティングした。その後、50ミクロン角の開口を有するステンレス製メッシュマスクを、シリコーン表面に密着させ、上方よりフッ素レーザーを照射した。そのときの単一パルスのフルエンスは14 mJ/cm2、パルス繰り返し周波数は10 Hzとした。照射領域を3×3 mm2と比較的大きくして、照射時間を90 sと比較的長くしたときクラック発生が顕著になった。クラックのレーザー顕微鏡観察などから、クラックの発生は、シリコーン(密度約1.9 g/cm3)がSiO2(密度約2.2 g/cm3)に改質されたことによる体積変化に起因するものと考えられる。レーザー照射時間を変化させたときのSiO2改質層の厚さを調べてみると、照射領域が比較的大きい3×3 mm2の場合には、照射時間30 sまではクラックが発生しないが、60 sではクラック発生が顕著になることがわかった。一方、照射領域を50ミクロン角とした場合、照射時間180 sにおいても、クラックは全く発生しなかった。したがって、照射領域をミクロンオーダに細分化することにより、クラックフリーの改質層の厚さを約1.3ミクロンまで厚くできることが判明した。ナノインデンターを用いてその表面硬度を測定した結果、約2.8 GPaまで高くなることを見出した。平成26年度の2つ目の成果として、SiO2改質層の微細周期構造を形成するため、微小球を用いた手法を試みた。試料表面に予め直径2.5ミクロン程度の合成石英ガラス製微小球を単層で整列させ、微小球側からフッ素レーザーを照射することにより、試料表面にサブミクロン径の微細周期構造が形成されることを見出した。平成27年度は、波長193 nmのArFエキシマレーザー誘起光化学反応を基に、シリコーンのシリカガラス(SiO2)への改質を伴わず、低分子量化に起因する隆起現象のみを発現させ、周期的な微細隆起構造をシリコーン表面に形成させる実験を行った。具体的には、厚さ2 mmのシリコーンゴム表面に、直径2.5ミクロンのシリカガラス製微小球を単層で整列させ、その試料にArFエキシマレーザーを、フルエンス1050 mJ/cm2、パルス繰り返し周波数120 Hz、照射時間1060 minで照射した。その後、試料をエタノールで超音波洗浄し、微小球を除去した。フルエンス10 mJ/cm2、パルス繰り返し周波数1 Hz、照射時間60 minでArFエキシマレーザーを照射した場合の、試料の表面形態を走査型電子顕微鏡により観察した。その結果、シリコーンゴム表面には、微小球の整列に対応して、周期的な構造変化が認められた。これは、レーザー照射によって、微小球下のシリコーンゴム表面に、隆起構造が形成されたためと考えられる。また、形成された周期的な微細構造の高さ、形状およびサイズは、レーザーの照射条件により著しく変化することも明らかとなった。さらに、周期的な隆起構造が形成した試料表面に、水を滴下したところ、その接触角が160度以上となる実験条件も見出すことができた。したがって今年度は、シリコーンゴム表面への周期的な微細構造の形成と、その構造変化による超撥水性の発現を実証することができた。平成27年度は、当初の予定である下記2点について成果を得ることができた。(1)シリカ微小球を介したArFエキシマレーザーの照射により、シリコーンゴム表面に周期的な微細構造を形成することができた。(2)上記(1)により、水との接触角が160度以上となる超撥水性を、シリコーンゴム表面に発現させることができた。バイプリズムを用いたレーザーの2光束干渉による微細周期構造形成のアプローチは、まだ成果に結びついていないが、微細周期構造形成と超撥水性の発現達成の観点から、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。まずシリコーン表面に直径2.5ミクロンのシリカ製微小球を単層で整列させた。その試料に、ArFレーザーを、単一パルスのフルエンス1050 mJ/cm2、照射時間1560 min、パルス繰り返し120 Hzの範囲で変化させて照射した。

またレーザー照射の際、その光路にある酸素ガス分子の光吸収の影響を調べるために、Arガスでパージし、そのガス流量を020 L/minの範囲で変化させた。レーザー照射後,試料を1 wt%のHF水溶液に90 s浸漬し、さらにエタノール中での超音波洗浄を10 min行って微小球を除去した。レーザー照射された試料表面を光学顕微鏡で観察した結果、すべての微小球下に構造変化が認められた。電子顕微鏡により、直径約1.5ミクロン、高さ約1ミクロンの隆起構造が、約2.5ミクロンの間隔で均一に形成していることが判明した。隆起構造のサイズは、フルエンス、照射時間ならびにパルス繰り返し周波数により変化することも見出した。さらに、均一な微細隆起構造の形成には、Arガスの最適な流量があることもわかった。周期的な微細隆起構造が形成した試料表面に、水を滴下した結果、接触角が150度以上となる最適なレーザー照射条件を見出すことができ、超撥水性を発現させることに成功した。さらに超撥水性が発現したシリコーンゴムを水中に入れたところ、微細隆起構造が形成した表面のみに、厚さ約0.5 mmのエアーギャップ層が自動的に形成することを見出した。この結果は、水の使用下でもシリコーン表面上に電圧を印加できることを示唆し、今後のスマートウインドウ開発の指針を得ることができた。また、硬質化に関する実験としては、シリカガラス改質層の膜厚増加によるクラック発生を抑制する方法を見出し、その応力計算から形成可能膜厚を見積もった。さらに、レーザーに代えて、エキシマランプを用いた試料表面の硬質化を図った。波長157 nmのF2レーザーを用い、ポリカーボネート上に形成されたシリコーンを光化学的にSiO2に改質する際、ミクロンサイズのメッシュマスクを試料表面に設置することにより、SiO2改質層を細分化した。その結果、改質層のクラック発生を抑制しながら、膜厚を約1.3ミクロンまで厚くでき、表面硬度を約2.8 GPaまで高くすることができた。またシリコーン表面に、直径2.5ミクロンのシリカ微小球を単層で整列させ、波長193 nmのArFレーザーを照射することにより、微細隆起構造を2.5ミクロン間隔で均一に形成できることを見出した。その結果、水との接触角は155度以上を示し超撥水性の発現に成功した。平成26年度は、当初の予定である下記2点について成果を得ることができた。(1)フッ素レーザーにより、試料表面に形成するSiO2改質層の膜厚ならびに面積と、試料の表面硬度との関係を調べ、テーバー磨耗試験ではヘイズ値2 %以下、ナノインデンテーションでは硬度2.5 GPa以上が達成できる最適な実験条件を見出した。(2)SiO2改質層のナノ周期構造を効果的に形成するために、シリコーン表面に予め直径2.5ミクロンのシリカガラス製微小球を単層で整列させてフッ素レーザーを照射し、その表面に微細周期構造を形成した。以上より、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。平成27年度で実証した手法により、周期的な微細構造が形成したシリコーンゴム表面に、波長157 nmのフッ素レーザー、あるいは波長172 nmのエキシマランプを一様に照射することにより、試料表面をシリカガラス化し、硬質化と超撥水性を同時に発現するシリコーンを開発することを行う。レーザー応用工学平成26年度より行ってきた微小球を用いた微細周期構造形成とともに、平成27年度からはバイプリズムを用いた実験を行う。バイプリズムを用いることにより、試料表面でフッ素レーザー光を干渉させ、その干渉パターンに沿って微細周期構造形成を同時に行う。
頚髄前角細胞分布形態の経年性変化

1.前角細胞直径と核小体直径の相関:両者の関係は一次式で表され、かつその相関係数は0.980.99間にあり、極めて強い正の相関関係にあることがわかった。即ち、頚髄前角細胞の大きさの比を求める場合、核小体直径の比を求めればよいことが判明した。2.脊髄の前額切片鱗標本は横断切片標本に較べ、同一切片内に多数の脊髄前角細胞を含み、一切片内で多数の核小体直径を計測が可能であるという利点を有する。しかし、変形した脊髄での計測には前額切片標本より横断切片標本のほうが適していると考えられる。3.核小体法を用い、ヒトのC7髄節のRexedIV層外側核運動細胞構成の加令的変化および圧迫性頚髄症における前角細胞構成比を調べた結果、以下のこと明らかとなった。(1)特に脊髄病変を有しない症例では経年的に変化する代表的な3つのhistogram patternが存在すると思われた。(a).10歳以下では脊髄前角細胞数は核小体直径4μにpeakを持つ1峰性のhistogram、(b).10歳代の後半から50歳代にかけては3.54μおよび5μにpeakを持つ2峰性のhistogram、(c).60歳代以降は5μにpeakを持つ1峰性のhistogram、(d).しかし各年代とも代表的patternの他に別のpatternの存在も認められた。(2)頚髄前角細胞群内には、経年性に変化する大および小細胞の2群が存在し、脊髄老齢化に従って小細胞群が脱落していく傾向が示唆された。(3)RA頚椎病変よにく頚髄圧迫性部での病的変化では、全体として頚髄前角細胞は減少するが、小細胞よりむしろ大細胞に脱落傾向が強く経年性変化とは異なるpatternの存在の可能性が示唆された。ヒトの頚髄前角細胞群内での細胞の大きさとその量の相対的比率を知る目的で、病理解剖より得た各10才代の頚髄前角細胞の核小体の直径を測定した。ヒトの頚髄前角細胞中にはα運動細胞(大)およびγ運動細胞(小)の2種類が存在し、その相対的量分布の変化を通じて頚髄に加わる経年性変化の質を推測でき、且つ圧迫性頚髄障害に対する適切な除圧時期を知ることが可能になると考えられる。(症例および方法)0-9才3例,11-19才2例,20-29才2例,30-39才8例,40-49才4例,50-59才7例,60才以上9例の計37例をもちいた。いずれも非脊髄性疾患による急死例である。C6,7,8髄節の両側Rexed第【IX】層を含む前額切片を切り出し、Kluver-Barrera染色およびNissle染色標本を作成した。光顕によりRexed第【IX】層内で隣接する細胞100個の核小体を写真撮影し、富士microcopyreader RF3Aを用いその直径を計測した。細胞の直径と核小体の直径は直線的比例関係にあるといわれている。(Coggeshall,1985)(結果および考察)現在迄に全例の標本作成を完了し、うち各世代1-2例ずつ計10例のC7髄節につき計測を完了した。

核小体の直径の相対的大きさを折れ線グラフにすると、最大値を10(実測値5.5-5.0μ)とした場合、0-9才代では7前後にピークを有する一峰性グラフを、10才代-50才代では6および9前後にピークを有する二峰性グラフを、60才代以上では9前後にピークを有する一峰性グラフを示す傾向があった。大ピーク値はα細胞を、小ピーク値はγ細胞を表し、且つピーク値の変動は経年的な運動細胞の成熟過程および脱落過程を示す可能性があると考えられるが、その実証のためには更に他部分の変化を知り、また動物実験により脊髄に各種障害を与えた場合の脊髄運動細胞群の変化と対比する必要があり、現在その準備中である。1.核小体直径と前角細胞直径の相関:成人頚髄3標本を用い,頚髄前角RexedIX層内の前角細胞のと同一細胞の核小体の大きさを,それぞれ500倍および2000倍に拡大した後, particle size analyserを用いて,肉眼的にほぼ同一の面積の円に置き換え,その直径を求め,一定の核小体直径に対する前角細胞の直径の平均値を算出し,両者の相関を調べた.3標本共,両者の関係は一次式で表され,かつその相関係数は0.980.99間にあり,極めて強い正の相関関係にあることがわかった. (前角細胞直径をY,核小体直径をXとすると,症例1,男25歳, Y=12.3X-0.003, n=69,相関係数0.99;症例2,男85歳, Y=13.5X-0.007, n=104,相関係数0.79;症例3,男39歳, Y=10.6X-0.007, n=78,相関係数0.98)即ち,頚髄前角細胞の大きさの比を求める場合,核小体直径の比を求めればよいことが判明した.この実証により,前年度報告した,核小体直径の経年性histogramの変化を,頚髄前角細胞直径の変動をみなす正当性が証明された.頚髄前角細胞の大きさを,細胞体の長径および短径を平均して求める方法は,細胞体の辺縁が不明瞭であったり,手抜が煩雑であるという欠点があるが,核小体法では,核小体は常にほぼ円形を呈し,その直径の計測は容易であるという利点がある.2.動物実験:ラット頚髄前角細胞の病的条件Fにおける変化を調べることを最終目標とするが, 62年度は正中神経に対応する正常ラット頚髄前角細胞の分布の研究を試みた.現時点ではまだ満足できる結果は得られていない.方法として,正中神経に直接HRPを注入する方法をとっている.ラットの正中神経は直径1mm程度と細く,市販の注射針は太すぎて使えず,ガラス電極針を用いることにし,現在実験中である.1.前年度までにその信頼性を明らかにした核小体法を用いて、ヒトの頚髄前角細胞(C7、Rexed IX層外側核)histogramの経年性変化を更に各年代の症例を増やして検査した。(全30症例)その結果、4歳で成人型の2峰性を示す例や、10歳代以上の各年代で代表的patternの他に別のpatternを示す例の存在も認められ、成人型への分化がかなり若年期に行われていることおよびその後の経年性変化に色々の個人差が関与していることが示唆された。老齢化に伴う小細胞群の減少の原因は明らかではない。小細胞は大細胞に比して環境の変化等の影響を受け障害され易いことを示しているのではないかと考えられる。これらの成長期での大小細胞の分化過程、老齢期での小細胞の脱落過程に関与する因子の研究は今後の問題である。2.圧迫性変化計測群(病的状態でのhistogramの変化)症例55歳女慢性関節リウマチによる頚椎亜脱臼性頚髄症で循環不全から死に到った例の圧迫高度なC4髄節および圧迫軽度なC7髄節を検査した。高度に偏平化したC4髄節では、運動細胞数の減少、および、細胞数の減少が小細胞よりむしろ大細胞につよい細胞構成比が認められた。
イネの水と窒素の需要を反映する根の遺伝子群のフィールドでの発現動態の解明

野外で生育する作物のあらゆる生命現象は、日々刻々と変化する複雑な環境要因に強く影響を受けている。根は土壌環境を直接感知するとともに、地上部を通じて大気環境からも影響を受け、さらに地上部需要に応じて養水分を吸収し、地上部に供給している。従って、養水分吸収を制御する遺伝子の発現動態を明らかにすることは、作物根が土壌ー植物ー大気系をどのように感知し、養水分吸収を調節しているかを理解するための有効なツールとなる可能性がある。本研究では、野外環境でイネの根が土壌・大気環境・地上部の養水分需要に対して、どのように遺伝子発現を制御し、水や窒素の吸収を調節しているかを明らかにすることを目的としている。2018年度は大きく分けて2つの実験を行った。まずは2017年度に田植え後から登熟期までの長期間にわたりフィールドから採取したイネの葉および根サンプルのRNAseq解析データを用い、水と窒素の吸収に関与する遺伝子群の発現を調査した。その結果、生育ステージの進行につれて発現量が増加または低下するタイプ、生育ステージによる変化は明瞭ではないが日々の気象条件と高い相関を示すタイプなどに類型化される可能性が示唆された。次に、2018年に窒素施肥レベルを3段階(無窒素、標準、多窒素)に設定した圃場でイネの栽培試験を行い、分げつ期から登熟期までに断続的に葉および根のサンプリングを行った。これらのサンプルについて乾物重、窒素吸収量を調査し、処理の狙い通り、窒素吸収量が施肥レベルに応じて異なることを確認した。今後、同圃場から得られた根サンプルについて遺伝子発現解析を行い、窒素施肥レベルの違いが根の窒素吸収関連遺伝子に及ぼす影響を調査する予定である。フィールド栽培されたイネの根において水や窒素の輸送に関与する遺伝子の定量的解析が行えたことで、それぞれの遺伝子発現レベルの長期間における変化をとらえた重要なデータを得ることができた。これは本研究のねらいである、「野外環境でのイネが水や窒素の吸収に関わる遺伝子をどのように制御しているのか?」という問いに一つの解をもたらすものであり、単年度の結果ではあるが今後の研究展開においてきわめて有益な知見が得られたと考えている。ただし、これらの遺伝子の発現変動が生育ステージに依存しているものなのか、それとも気象条件や土壌養分条件に依るものなのかは、2019年度以降に様々な条件、反復で検討する必要があるため、おおむね順調に進展している、という評価とした。2018年度はフィールドで栽培されたイネの網羅的な遺伝子の発現レベルが幅広い生育ステージでどのように変動するかについての重要なデータセットを得ることが出来た。特に本研究の一番の目的である窒素と水の輸送に関わる遺伝子群においては、それぞれの発現パターンの特徴や気象への応答性についての基礎データが得られた。これらの遺伝子の応答が、ある特定の気象条件に依存しているものなのか、あるいは土壌中の無機元素の多寡によるものなのか、それとも生育ステージによるものなのかをさらに明らかにしていくために、2019年度は土壌窒素レベルを変動させた圃場やポット栽培試験から得られたサンプルの解析を進め、遺伝子応答を制御する要因についてデータを得る。

ただし、これらの遺伝子の発現変動が生育ステージに依存しているものなのか、それとも気象条件や土壌養分条件に依るものなのかは、2019年度以降に様々な条件、反復で検討する必要があるため、おおむね順調に進展している、という評価とした。2018年度はフィールドで栽培されたイネの網羅的な遺伝子の発現レベルが幅広い生育ステージでどのように変動するかについての重要なデータセットを得ることが出来た。特に本研究の一番の目的である窒素と水の輸送に関わる遺伝子群においては、それぞれの発現パターンの特徴や気象への応答性についての基礎データが得られた。これらの遺伝子の応答が、ある特定の気象条件に依存しているものなのか、あるいは土壌中の無機元素の多寡によるものなのか、それとも生育ステージによるものなのかをさらに明らかにしていくために、2019年度は土壌窒素レベルを変動させた圃場やポット栽培試験から得られたサンプルの解析を進め、遺伝子応答を制御する要因についてデータを得る。当初は実験補助として謝金等を予定していたが、補助員を雇用せずに研究が遂行できたことと、効率よく経費を執行したため残額が生じた。残額は2019年度以降に行う遺伝子発現解析の経費として有効に使用する予定である。