hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
散在型単純群の諸相

ラドヴァリス単純群と,関連する代数構造(符号,格子)と組合せ構造(グラフ,デザイン)について研究を行った。その結果,長さ4060の自己双対符号の存在を示し,その生成系を組合せ論的に記述した。また,ユニタリ群から作られる5つのデザインを与え,それらを用いてラドヴァリス群のランク3グラフの新しい構成を与えた。さらに,ラドヴァリス群のグラフとホフマン・シングルトングラフとの関連を述べたコンウェイの定理について考察した。また,2重可移群が作用する極値的な重偶な自己双対符号の分類問題について,残されていたひとつの場合の非存在を示すことにより,分類を完成させた。1.千吉良直紀氏との研究により,Radvalis単純群に対する複素格子についてユニタリ群U_3(3)を出発点に,monomial部分群2^7.U_3(3)を用いた記述を定式化することが出来た。その結果,4060×6個のmimimal vectorの完全なリストを作ることができ,また,格子のtheta seriesを求めることができた。これは,今年度の研究において重視していた問題に一定の成果を与えたものである。この結果については,8月の代数学シンポジウムにおいて,千吉良氏による発表が行われており,論文として発表する準備を進めているところである。2.2重可移群が作用するextremal符号の分類に関するMalevich-Willemsの論文で未解決であった1024次の符号について,Chigira-Harada-Kitazume(2007)の結果の応用として,その非存在の簡明な証明を与えた。これは,分類問題を完成させる重要なステップであると共に,本研究に至る過去の成果の応用例であり,一層の進展を期待させるものである。この結果については,千吉良氏および原田昌晃氏との共著論文としてまとめ,その掲載がすでに受理されている。3.大学院の学生であった小西由紘氏の研究協力を得て,Mathieuの単純群M_24,M_12の正則な部分群の分類をおこなった。この結果を用いたWitt systemの構成は興味深い問題であるため,次年度以降の課題としたい。この結果については,台東大学(台湾)でのワークショップで発表した。4.千吉良直紀氏および島倉裕樹氏との研究として,モンスター単純群の2シロー群の構造を詳細に記述することを目指して,その生成系について調べた。現時点では不完全なものであるが,本研究の基本方針である符号と格子を出発点とした研究の自然な流れでもあり,次年度以降の課題としたい。1.千吉良直紀氏との研究により,昨年度から行っているRadvalis単純群に対する複素格子に関するユニタリ群U_3(3)を用いた定式化を押し進め,格子の生成系や基底に関する計算,および,Radvalis群の作用の計算を,計算機(ソフトウェアMagma)を用いて実行することができるようになった。その結果,Conwayが示していた特別な7点集合や10点集合(heptad, decad)の存在について,新たな具体的な定義を与えることができた。その副産物(応用)として,Radvalis群が作用する自己双対符号の生成系をheptadを用いて記述することができた。これは従前から進めていた,置換群が作用する自己直交符号に関する研究において求め続けていた重要な成果である。また,1点の固定部分群が作用するgeneralized octagon(これはランク3グラフの1点の近傍の構造を示している)の特徴付けと関わる部分構造(6次対称群から作られるsuboctagon)を,やはり,heptadを用いて取り出すことができることを示した。これは,Radvalis群とTits群の関係を考える上で重要なステップである。以上の結果については,3月に台湾で行われたワークショップで成果の一部を発表し,来年度の9月の代数学シンポジウムにおける発表も予定されている。2.モンスター単純群の2シロー群をGolay符号を用いて記述する研究を進めた。特に今年度は,ConwayによるParker loopを用いた構成を検討し,そこから得られる群構造の理解に努めた。その結果,loopと群構造に関する新しい公式を見出すなどの部分的な成果を得た。現時点では,群の生成系について,望ましい形での理解には到っていないが,引き続き研究を進めていきたい。1. Rudvalis単純群に対する28次元の複素格子に関する研究を継続して進めた。前年度末には,Conwayの特別な7点集合(heptad)の定義を与え,その応用として,4060次の自己双対符号の生成系との関連や,Tits群に対応する幾何の部分構造との関連を示すという成果を得ていた。今年度は,これらの関連の記述において重要な役割を果たしているHoffman-Singletonグラフの具体的な構成を用いて,上記の生成系や部分構造をより具体的に記述することを試みた。その結果,6次対称群からのグラフの構成をもちいることで,ある程度満足できる記述ができることがわかった。ここから,複素格子やTits群の幾何の全体像をつかむことを,今後の検討課題としたい。以上の成果の一部については,8月の代数学シンポジウムで発表を行った。2.上記のHoffman-Singletonグラフは,12次のMathieu群やMcLaughlin群,Conway群とも深く関連している。Mathieu群からのMcLaughlinグラフ(あるいは,ほぼ同値な結果として,Conway群に対するregular 2-graph)の新しい構成を得た。また,Hoffman-SingletonグラフからのMcLaughlinグラフの新しい構成を試みた。

現時点では部分的ではあるが,新しい知見を得ている。本件については,3月の台湾でのワークショップでの発表を行った。3. 12次のMathieu群について,Margolinが定義した45次元格子と,Wajimaによる45次元の非結合的可換代数について考察を行った。今年度の成果として,格子の最小ノルムのベクトルを求め,格子の構造を用いて可換代数の構造定数を求めることができた。これらを用いて,全自己同型群の決定を目指すことが,次の課題である。1. Rudvalis単純群に対する28次元の複素格子に関する研究を継続して進め,昨年度までに得られている「デザインを用いたグラフの構成」,「長さ4060の自己双対符号の生成系の特徴付け」,「Hoffman-Singletonグラフを用いた部分構造(suboctagon)の記述」などについて,成果をまとめるための基礎部分から主要部分の議論についての再検討を行った。具体的には,議論の出発点でもあるユニタリ群の幾何(generalized hexagon)の性質の記述や,第一の結果におけるデザインのブロックの定式化,および,Hoffman-Singletonグラフとの関連の見直し,などである。若干の課題を残すものの,最終年度に向けて成果をまとめる準備が整った。2.上記の項目とも関連して,Hoffman-Singletonグラフについての考察を続けた。特に,McLaughlinグラフとの関連を追及したが,部分的な成果はあるものの,決定的な成果を得るには至らなかった。3. 12次のMathieu群が作用するMargolinの45次元格子とWajimaの(非結合的)可換代数については,昨年度までに得られた格子の構造と可換代数の構造定数を用いて,自己同型群の決定を試みた。また,類似の例として,Hall-Jankoの群が作用する36次元の格子・可換代数について調べ,可換代数の構造定数を決定した。これらについては,部分群(特に位数2の元の中心化群)による作用の分解などの計算を進めており,自己同型群の決定に向けての準備的な結果を得ているところである。Rudvalis群に関する研究は,これまでの成果に対する見直しを行っており,細かい部分ではあるが,いくつかの困難な部分を解決し,成果をまとめる準備を行うことができた。想定の範囲内であるが,進度として不満足な部分はある。Hoffman-Singletonグラフについては,Rudvalis群との関連で理解を深めることができたが,McLaughlinグラフとの関連では,特筆すべき進展を見ることはできなかった。12次のMathieu群が作用するWajimaの可換代数については,自己同型群の決定には至らなかったが,類似の例としてHall-Jankoの群が作用する可換代数に着目したことは新たな着眼点を得たと思う。さらに,自己同型群の決定に向けた計算も進みつつある。以上を総合して,研究の現状はやや遅れていると判断した。
腸内共生菌とプロバイオティクスによる感染とアレルギーの制御

腸内には膨大な数の腸内共生菌が生息し,宿主の生理機能に影響を与えているが,本研究では,腸内共生菌の優勢菌であるBaceroidesが宿主の感染防御に重要な腸管関連リンパ組織内の活性化B細胞の集積する杯中心の形成を活性化し,大腸部位におけるIgA産生を誘導する機構を明らかにした.また,食品抗原特異的T細胞応答やマスト細胞の脱顆粒反応が腸内共生菌によって抑制されることから,腸内共生菌がアレルギー反応を制御することを明らかにした.腸内には膨大な数の腸内共生菌が生息し,宿主の生理機能に影響を与えているが,本研究では,腸内共生菌の優勢菌であるBaceroidesが宿主の感染防御に重要な腸管関連リンパ組織内の活性化B細胞の集積する杯中心の形成を活性化し,大腸部位におけるIgA産生を誘導する機構を明らかにした.また,食品抗原特異的T細胞応答やマスト細胞の脱顆粒反応が腸内共生菌によって抑制されることから,腸内共生菌がアレルギー反応を制御することを明らかにした.腸内共生菌が感染症やアレルギーのリスクを低減化し、免疫反応を制御する現象を細胞分子レベルで解明することをめざし,以下のとおり実施した。1)腸管の共生・維持機構の解明腸内共生菌が排除されずに大腸部位に多数存在することから、大腸(盲腸)のリンパ節細胞の細菌由来成分LPSに対する免疫応答を調べたところ、小腸パイエル板細胞に比べ炎症性サイトカインIL-12p40産生が低応答化している特徴がみられた。2)腸内共生菌の感染症やアレルギー制御への関与の解明マウス腸内共生菌のBacteroidesのみ有するノトバイオートマウスを作製したところ,大腸部位において杯中心の形成と感染防御に重要な腸管での免疫グロブリンA(IgA)形質細胞が誘導され、IgAの誘導に腸内共生菌が重要な役割を果たしていることが明らかになった。3)プロバイオティクス菌体の感染制御活性の評価プロバイオティクスとして期待されるBifidobacterium pseudocatenulatum JCM7041菌(Bp)の調製法を加熱または菌体破砕などによって変えることにより、感染防御に作用する標的細胞に対して異なる免疫応答を誘導できることが明らかとなった。4)プロバイオティクス菌体のアレルギー制御活性の評価アレルギー炎症を誘導するマスト細胞に対するBpの作用を評価した。Bpはマスト細胞のアレルギー応答を抑制し、その機構の1つはTLR2を介した細胞内シグナルの変化であった。宿主にとっての生体外異物である腸内共生菌は,完全に排除されることなく腸管内に共生できるとともに,腸管組織形成や腸管免疫系の応答に影響を与えていると考えられている.特に,腸内共生菌が感染防御に重要な免疫グロブリンA(IgA)産生を活性化することが知られている.本研究では,腸管免疫系の感染防御に重要なIgA産生誘導に与える腸内共生菌の影響を解析した.マウス小腸パイエル板(PP)細胞のin vitro培養系にマウス腸内共生菌(Bacteroidesの8菌種、Escherichia coli、Lactobacillus,Enterococcus)を添加して検討したところ,PP細胞のIgA産生やIgA形質細胞の発現を強く誘導したのはBacteroides属の8株であり,さらにグラム陰性菌のBacteroidesおよびE.coliはいずれもIL-5産生を高める傾向を明らかにした.さらに,B.acidifaciens strain A43(BA)とL.johnsonii(LJ)をそれぞれ無菌マウスに単独定着させたノトバイオートマウスを作製したところ,PP細胞のIgA産生に与える影響は,無菌マウスのPP細胞よりもBA定着マウスのPP細胞の方がBAやLJなどの細菌に対するIgA産生は高く,菌体特異的なIgAの産生も高かった.すなわち,Bacteroidesはマウス腸内で排除されずに共生できる最優勢菌の一つであり,Bacteroidesが感染防御に重要なIgA産生を活性化することで,腸管粘膜に侵入した病原菌などの迅速な排除や適正な腸内共生菌の維持を通して,腸内環境の恒常性に寄与している可能性が考えられた.さらに,アレルギー反応との関わりの深いマスト細胞は無菌マウスにおいて血中のマスト細胞数の割合が通常マウスより高く,腸内細菌の刺激により,骨髄由来マスト細胞のIgEと抗原により誘導される脱顆粒応答が抑制されたことから,腸内共生菌がアレルギーに伴う炎症反応の制御に強く関わっていることを明らかにした.本研究は,腸内共生菌がいかにして腸管免疫系の機能を調節し,さらに全身免疫系に作用し,感染症やアレルギーを抑制しているか,その機構を明らかにすることをめざした.腸内細菌の影響による腸管上皮細胞(IEC)における遺伝子発現の網羅的解析を行ったところ,腸内細菌によりMHCクラスII分子の発現が誘導されることや,抗菌ペプチドa-defensinの発現も無菌よりも通常マウスの方が高く,腸内細菌により亢進されることが示唆された.IECにおけるmRNA発現を定量RT-PCRにより解析したところ,a-defensinの発現は小腸IECでは無菌より通常マウスで高く,大腸IECでは通常マウスの方が低かった.よって,腸内細菌はIECの免疫関連遺伝子の発現を正及び負に制御し,腸管に特徴的な免疫応答を誘導することで共生の維持に貢献すること,小腸と大腸では管腔に生息する腸内細菌の数や菌種の構成が異なるため,小腸IECと大腸IECにおける免疫関連遺伝子発現は異なる機構により異なる制御を受けると考えられた.

一方,食物アレルギーの発症に関与している抗原特異的なT細胞応答を効率的に解析するために,卵白アルブミン(OVA)特異的T細胞受容体トランスジェニックマウスを用いた免疫学的解析を行った.無菌は通常マウスに比べてOVAの経口摂取(4週間)によって血中のOVA特異的IgEおよびIgG1抗体価の上昇が有意に高く,脾臓および腸間膜リンパ節のCD4^+T細胞のOVA特異的IL-2産生応答はOVAの経口摂取(1週間)によって無菌は通常マウスに比べて低応答化の誘導が有意に抑制されていることが明らかになった.この免疫制御はLactobacillusまたはBacteroidesノトバイートマウスを比較した際にも定着させる菌によって血中抗体価の上昇抑制作用が異なり,プロバイオティクスへの応用にもつながる有用な知見を得た.
ストック外部性と国際貿易に関する理論的分析

資源・環境問題やインフラ整備のような、ストックとしての外部効果の存在する経済における、国際貿易と外部性ストックとの相互関係を理論的に検討した。1)越境汚染ストックが存在する下での貿易自由化の効果、2)公共中間財のストック外部性と貿易パターンおよび貿易利益、3)外部性が存在する動学的貿易モデルにおける動学経路の性質、4)再生可能資源が中間投入物として用いられる経済における貿易、の各サブテーマについて理論モデルを構築・分析し、新たな理論的知見および政策的含意を導いた。本研究は、資源・環境問題やインフラ整備のようなストックとしての外部効果と国際貿易との相互関係を理論的に検討するものであり、具体的には1.越境汚染ストックが存在する下での貿易自由化の効果2.公共中間財のストック外部性と貿易パターン・貿易利益3.動学的貿易モデルにおける均衡動学の再検討という3つのテーマについて、新たな理論的知見および政策的含意を導くものである。そのため、まず関連する分野の書籍や論文の整理および検討、学会やワークショップへの参加を通じて、関連分野の理解を深めることに努めた。研究テーマ1.については、政府が環境汚染ストックの蓄積を考慮に入れて環境政策を決定する経済におけう貿易自由化の効果を検討し、論文を国内の英文学会誌に投稿し掲載された。また、企業が利潤だけでなく環境汚染の社会への影響をも考慮に入れて生産活動を行う状況を想定し、動学的な寡占競争モデルとして定式化した論文"Corporate Environmentalism in Dynamic Oligopoly"を作成し、さらにこの動学的寡占競争モデルを応用して貿易自由化の効果を検討した論文"Trade and Global Pollution in Dynamic Oligopoly with Corporate Environmentalism"を作成した。これら2本の論文は、ワークショップや学会で発表を行い、修正した後、海外の学術誌にそれぞれ投稿中である。研究テーマ2.については、名古屋大学経済学研究科の多和田眞教授との共同研究を通じて、公共中間財ストックが私的財の生産性に影響を与える経済における貿易パターンや貿易利益の検討を行った。2つのモデルを分析し、それぞれ論文を完成させた。1つの目の論文は、McMillan(1978, International Economic Review)の理論モデルを再検討したもので、海外の学術誌に投稿し、修正再投稿の返事を得ている。2つ目のモデルは、ワークショップで発表した。研究テーマ3.については、南山大学経済学部の唐澤幸雄准教授との共同研究を通じて、消費外部性と内生的時間選好を考慮に入れた動学的貿易モデルの分析と、出生率の内生化を考慮に入れた動学的貿易モデルの分析をそれぞれ行い、前者に関しては論文を海外の学術誌に投稿し、後者については論文をワークショップで発表した。本研究は、資源・環境問題やインフラ整備のようなストックとしての外部効果と国際貿易との相互関係を理論的に検討するものであり、具体的には、以下の各テーマについて新たな理論的知見および政策的含意を導くものである。1.越境汚染ストックが存在する下での貿易自由化の効果2.公共中間財めストック外部性と貿易パターン・貿易利益3.働学的貿易モデルにおける均衡動学の再検討今年度は前年度に引き続き、関連する分野の書籍や論文の整理および検討、学会や研究会への参加と並行して、新たな理論モデルの構築を進めていった。研究テーマ1.については、政府が環境汚染ストックの蓄積を考慮に入れて環境政策を決定する経済における貿易自由化の効果に関する論文が、海外の学術誌に掲載された。また、企業が利潤だけでなく環境汚染の社会への影響をも考慮に入れて行動する動学的寡占競争モデルにおける貿易自由化の効果を検討した論文について、改訂を行った。研究テーマ2.については前年度に引き続き、名古屋大学経済学研究科の多和田眞教授との共同研究を通じて、公共中間財ストックが私的財の生産性に影響を与える経済における貿易パターンや貿易利益の検討を行った。2つのモデルを分析し、それぞれ論文を完成させたが、1つ目の論文は海外の学術誌に掲載が決まった。2つ目の論文に関しては、国内外の学会や研究会で発表した。研究テーマ3.については、南山大学経済学部の唐澤幸雄准教授との共同研究を通じて、出生率の内生化を考慮に入れた動学的貿易モデルの論文を完成させた。また、学会等における他の研究者との研究交流を通じて、新たな関連研究として、4.中間投入物としての再生可能資源と貿易パターン・貿易利益についても研究を始め、2つの論文を作成し、それぞれ研究会で報告した。本研究は、以下の各サブテーマ1.越境汚染ストックが存在する下での貿易自由化の効果2.公共中間財のストック外部性と貿易パターン・貿易利益3.動学的貿易モデルにおける均衡動学の再検討4.中間投入物としての再生可能資源と貿易パターン・貿易利益について新たな理論的知見および政策的含意を導くことを通じて、資源・環境問題やインフラ整備のようなストックとしての外部効果と国際貿易との相互関係を理論的に検討するものである。

今年度は前年度までと同様、関連する分野の書籍や論文の整理および検討、学会や研究会への参加と並行して、新たな理論モデルの構築を進めていった。また、本研究課題の最終年度ということもあり、学術誌に未掲載の論文については最終的に掲載決定となるよう努めた。研究テーマ1については、企業が利潤だけでなく環境汚染の社会への影響をも考慮に入れて行動するような経済における貿易自由化の効果を検討した論文が、海外の学術誌に掲載決定となった。研究テーマ2については前年度に引き続き、名古屋大学経済学研究科の多和田眞教授との共同研究を通じて、公共中間財ストックが私的財の生産性に影響を与える経済における貿易パターンや貿易利益の検討を行った。論文を完成させ、国内外の学会や研究会で発表した。研究テーマ3については、太田代幸雄准教授(南山大学)との共同研究の成果である、出生率の内生化を考慮に入れた動学的貿易モデルの論文が、海外の学術誌に掲載決定となった。研究テーマ4については、董維佳氏(名古屋大学大学院)との共同研究の成果が海外の学術誌に掲載され、また別の論文を国内の学会で報告した。
多電極同時記録法による上丘の入出力系と急速眼球運動の振幅制御機構の研究

二次元的な網膜地図を持つ上丘の空間的・時間的活動の解析のため、多数の神経細胞の活動(ユニット)を同時に連続的に記録する、多チャンネルディジタル信号記録装置を開発した。装置は、ディジタルIC等を用いた手製電気回路とジョンピュータ-からなり、性能としては、無制限の入力チャンネル数の拡張が可能で、データ取り込み時間に制約はなく、ハードディスクが一杯になるまで、連続取り込み、あるいはトリガー信号に同期させての一定期間の反復取り込みができる。取り込み速度は256チャンネルの場合5kHzの時間分解で連続的にコンピューターに取り込むことができる。上丘の二次元的な網膜地図の各部分での入出力を解明する目的で、ビオチン化デキストランアミンを用いたトレーシングによる単一神経軸索の三次元的再構築法を完成させた。上丘に応用する前に、ラット小脳の入力線維での実験を通してこの方法を確立しようとした。下オリーブ核ニューロンと、外側網様核ニューロンからの小脳皮質投射軸索の側枝による小脳核投射が高頻度にあることを見いだした。これらの単一線維の小脳皮質・小脳核における枝分かれと投射形態を明らかにした。また、延髄吻側の傍正中部の網様体からの小脳皮質にはほとんど行かない小脳核への選択的投射を発見した。この小脳での研究の家庭で、ゼラチン包埋法・反応方法・切片反応容器の仕様の改良を行い、トレーシング実験法の確立を図ることができた。上丘の入出力との関係で、上丘からの入力を受けるとされる尾側の腹内側の内側下オリーブ副核のニューロンは、小脳虫部のVI・VII葉に投射することをラットで見いだした。平成8年度では本研究に必要な多チャンネルディジタル信号記録装置を開発し、試作機を完成させた。このシステムを用いた動物実験は次年度(本研究の第二年度)に本格的に行える見込みである。この多電極記録システムは、多数の神経細胞の活動(ユニット)を同時に連続的に記録する目的で、リーナス研での私と共同研究者による小脳皮質の多数のプルキンエ細胞の同時記録の研究(1995)を元に、そこの古いシステムに代わる安価で、高性能の装置とすることをめざしたものである。今回開発した記録システムは次の特徴をもつ。1)チャンネル数は無制限で、ボードを追加するごとに32ずつ増やせる。2)長時間の連続記録とトリガー信号からの一定時間繰り返し記録ができる。3)最高取り込み速度はチャンネル数の増加とともに低下するが、768チャンネルで1kHzと高速である。このシステムはディジタルICで組んだ回路と、コンピューターからなり、両者はGPIBにインターフェースでつながれている。回路の方はクロック、多チャンネル入力部、多チャンネルから8チャンネルへの並べ替え部、FIFOメモリー、インターフェース回路からなる。コンピュータープログラムは自らC言語により開発した。一方、多電極記録システム開発中に、上丘の入出力系の一部である。小脳および聴覚・前庭感覚系について動物実験を平行して行った。小脳に関しては、運動のエラー信号の経路とされる登上線維の形態をラットで単一軸索再構成法により解析し、その線維の大多数が軸索側枝によって小脳核に投射することを見いだし発表した。また、聴覚・前庭感覚系については、金魚の内耳の有毛細胞(大まかに卵形、細長型の2種類がある)・支持細胞の内向き整流性イオン電流の性質を調べ、これら3種類の細胞に異なる内向き整流性電流が存在することを見いだし発表した。装置は、ディジタルIC等を用いた手製

電気回路とコンピュータからなり、性能としては、無制限の入力チャンネル数の拡張が可能で、データ取り込み時間に制約はなく、ハードディスクが一杯になるなで、連続取り込み、あるいはトリガー信号に同期させての一定期間の反復取り込みができる。取り込み速度は256チャンネルの場合5kHzの時間分解で連続的にコンピューターに取り込むことができる。上丘の二次元的な網膜地図の各部分での入出力を解明する目的で、ビオチン化デキストランアミンを用いたトレーシングによる単一神経軸索の三次元的再構築法を完成させた。上丘に応用する前に、ラット小脳の入力線維での実験を通してこの方法を確立しようとした。下オリーブ核ニューロンと、外側網様核ニューロンからの小脳皮質投射軸索の側枝による小脳核投射が高頻度にあることを見いだした。これらの単一線維の小脳皮質・小脳核における枝分かれと投射形態を明らかにした。また、延髄司吻側の傍正中部の網様体からの小脳皮質にはほとんど行かない小脳核への選択的投射を発見した。この小脳での研究の過程で、ゼラチン包埋法・反応方法・切片反応容器の仕様の改良を行い、トレーシング実験法の確立を図ることができた。上丘の入出力との関係で、上丘からの入力を受けるとされる尾側の腹内側の内側下オリーブ副核のニューロンは、小脳虫部のVI・VII葉に投射することをラットで見いだした。
DNAトポイソメラーゼIとDNA修復のクロストークの網羅的解析

DNAtopoisomeraseI(Top1)は通常DNAに共有結合して一本鎖DNA切断(singlestrandDNAbreak ; SSB)を入れることでDNA複製や転写の際に生じるDNA超ラセンを解消し、SSBを閉じてDNAから解離するが、何らかの原因でSSBを閉じることができなくなるとTop1自身がDNAに共有結合したままになり、内在性DNA損傷のように振る舞うことが知られる。このようにTop1の酵素活性中に形成される"Top1-DNA間共有結合体"(Top1-DNAcovalentcomplex; Top1-cc)の修復機構はDNA複製、転写、組換えDNA修復、プロテアソームによるタンパク質分解機構などと密接に関連していることが知られるが、それぞれがどのように相関しているのかなどの詳細は不明である。Top1とそれぞれの因子の相関関係の詳細を、遺伝学的、生化学的および細胞生物学的手法により網羅的に解析し、その詳細を明らかにする。DNA topoisomerase I(Top1)は通常DNAに共有結合して一本鎖DNA切断(SSB)を入れることでDNA複製や転写の際に生じるDNA超ラセンを解消し、SSBを閉じてDNAから解離するが、何らかの原因でSSBを閉じることができなくなるとTop1自身がDNAに共有結合したままになり、内在性DNA損傷のように振る舞うことが知られる。このようにTop1の酵素活性中に形成される"Top1-DNA間共有結合体"(Top1-cc)は、Top1阻害剤であるCPTにより形成されることが知られている。紫外線を照射した培養細胞のTop1-ccを解析した結果、CPTのみならず紫外線照射によってもTop1-ccが誘導されることを確認した。次に、細胞内Top1をsiRNAによりノックダウンした場合の紫外線照射細胞生存率を解析した結果、コントロール群と比べて、Top1をノックダウンした細胞では生存率の上昇が確認できた。これは、紫外線照射によってこれまでに知られるCPDなどの紫外線DNA損傷のみならず、Top1-ccというDNA損傷が生じ、それによっても細胞死が引き起こされることを意味する。一方、siRNAによるノックダウンの実験ではDNA損傷としてのTop1-ccの可能性以外に、Top1の機能そのものが抑制されることで紫外線照射による生存率が上昇した可能性も考えられるので、その詳細は下記相互作用因子の同定結果を踏まえ、次年度解析する。他方、Top1の細胞内の機能の詳細を知るために、Top1タンパク質複合体をタンデムアフィニティー法により精製した。その結果、Top1は複数のタンパク質と相互作用していることを明らかにした。今後、それぞれの相互作用因子の詳細を受託解析による質量分析で同定する予定である。Top1にエピトープタグ(HAおよびFLAG)を付加した発現コンストラクトを導入し、安定に発現するHEK293細胞株から全細胞抽出液、核抽出液および可溶化クロマチン画分を作成し、それぞれの抽出液を用いてタンデムアフィニティー精製(TAP法)を行った。得られた精製物はSDS-PAGEおよび銀染色で可視化し、相互作用因子と思われるタンパク質バンドを複数回の実験で確認した後、ゲル片を切り出して質量分析でタンパク質を同定した。その結果、Top1はクロマチン制御に関わる因子や転写因子と相互作用していることを明らかにした。その後、それらの相互作用因子のrDNA制御機構をChIP法により解析した。Top1を含めた複合体構成因子は、DNA損傷に応じてrDNA上で特異的な挙動を示すことを明らかにした。Top1が各修復系に必要な因子であれば、Top1発現抑制により、細胞生存率などの感受性は増大すると予測できたため、内在性のTop1の発現をsiRNAによりノックダウンし、各種DNA損傷感受性を解析した。その結果、Top1の発現を抑制した場合、紫外線DNA損傷に抵抗性を示すことを明らかにした。
X線回折による変調構造をもつ誘電体の圧力誘起相転移

本研究の目的は、圧力をかけることにより分子間距離の変化を通して相互作用を直接変え、大気圧のもとでは現れない相転移を誘起し、その性質を単結晶を用いたX線回折法により調べることにある。1.圧力および温度を変えると多彩な変調構造の現れる誘電体[N(CH_3)_4]_2CuCl_4について、X線回折実験を行った結果、加圧により正常相・三倍周期整合相のほかに、単斜晶I相・単斜晶II相・斜方晶相へと逐次相転移をおこすことがわかった。単斜晶II相-斜方晶相間の相転移では、結晶色が黄色から緑色へと劇的かつ不連続に変化した。この変化は、一次相転移を伴ってCuCl_4^<2->が四面体型から平面型に変化することによると考えられる。常圧下で類似の相転移を示す[P(CH_3)_4]_2CuCl_4について同様の測定を行った結果、上記物質とは対照的に、圧力による相転移をおこさず、三倍周期整合相が約6GPaまで保持され、結晶の色が黄色から黄緑色へと相転移を伴わず連続的に変化することがわかった。これら両物質間の相違から、陽イオンをより大きなP(CH_3)_4^+に置換する化学的圧力が外部圧力とは異なる効果を相転移に与えることがわかった。2.単結晶X線回折用の高圧・低温装置を開発し、上記物質の他、巨大磁気抵抗効果や電荷整列現象を示すペロブスカイト型マンガン酸化物について構造変化を調べた。本研究の目的は、圧力をかけることにより分子間距離の変化を通して相互作用を直接変え、常圧下では現れない相や相転移機構、物質間の系統性を明らかにすることにある。特に、圧力下で、単位格子の大きさが基本構造(正常相)の有理数倍(整合相)もしくは無理数倍(不整合相)を持つ結晶について、単結晶X線回折実験を行い、相転移機構を詳細に調べた。具体的には、[N(CH_3)_4]_2CuCl_4について圧力-温度相図を調べた結果、不整合相が二つの領域からなり、正常相・整合相・二つの不整合相の領域が一点で共存するという特異な多重臨界点の存在が明らかとなった。さらに、高圧力領域を調べるためダイヤモンドアンビル型高圧セルによる単結晶実験を室温で行った結果、三つの高圧相が存在することを新たに見いだした。特に、最高圧相への相転移では、結晶の色が黄色から緑色へと劇的な不連続変化をすることがわかった。これは、CuCl_4^<2->分子の構造が、歪んだ立体的な四面体型から平面的な四角形へと変化したためと考えられる。さらに、分子置換による化学的な圧力効果と実際の圧力効果との関係を調べることを目的とし、NをPで置換した[P(CH_3)_4]_2CuCl_4単結晶を合成し同種の実験を行った。その結果、高圧下(室温)では新しい相は現れず、約6GPaまで三倍周期の整合相が安定であることがわかった。一方、結晶の色は、対称性を保ったまま黄色から黄緑色へと連続的に変化していくことがわかった。現在、低温高圧下でX線回折実験を行える装置を試作中であり、両物質の圧力-温度相図の系統性についても調べる予定である。
絶対送粉共生が加速させる植物と送粉者の多様化

本研究では、植物と、その花粉を運ぶ送粉者との間で高度に特殊化が進んだ絶対送粉共生とよばれる関係を例に、植物と送粉者の相互作用が両者の多様化をどれほど加速するのかを、系統学的アプローチによって分析した。コミカンソウ科に含まれる植物のうち、ハナホソガ属のガと絶対送粉共生を結んだものは、そうでないものより顕著に多様化速度が大きく、本研究の結果は、送粉者との相互作用が植物の多様化を促したことを明確に示す数少ない例の一つである。密接に関わり合う生物同士の関係には、しばしば目を見張るほどの著しい多様化を遂げたものがある。イチジクとイチジクコバチ、あるいはユッカとユッカガの間の絶対送粉共生はその最たる例だが、こうした緊密な種間相互作用がどのように両者の多様化を促すのかを明らかにすることは、生物多様性の成り立ちを理解する上で重要な課題の一つである。本研究は、コミカンソウ科植物とハナホソガ属蛾類の間で近年発見された絶対送粉共生をモデルとして、両者の共生関係の全貌を世界規模で明らかにしつつ、共生系の成立がどれほど両者の多様化を促進したのかを、分子系統解析を用いて解明することを目的とする。コミカンソウ科における絶対送粉共生は、これまで旧熱帯の各地で詳細に研究されてきたが、新大陸における研究は全く手つかずのままだった。平成22年度は、新大陸におけるコミカンソウ科植物の分布の中心であるカリブ海諸島(ジャマイカ)で野外調査を行い、新大陸の一部の種においても絶対送粉共生が見られることを明らかにした。また分子系統解析の結果から、新大陸における絶対送粉共生が旧熱帯のものとは異なる起源を持つことが分かり、さらに新大陸のコミカンソウ科のなかでもハナホソガと共生関係にある種群は、そうでない種群より多様であるという大まかな傾向が見られ、旧熱帯で得られたこれまでの知見と符合する結果を得た。一方、コミカンソウ科植物とハナホソガ属の種特異性に関しても新たな発見があった。コミカンソウ科植物の共生者であるハナホソガ属の種特異性は、寄生者であり、かつハナホソガ属に近縁なマダラソホガ属、ハマキホソガ属のそれよりも顕著に高いことが分かり、共生の進化が種特異性、種多様性のいずれをも高めることが分かった。これらの一連の結果は、絶対送粉共生が植物と送粉者の多様化を加速させるという考えを強く支持するものである。イチジクとイチジクコバチ、あるいはユッカとユッカガの間の絶対送粉共生はその例だが、こうした緊密な種間相互作用がどのように両者の多様化を促すのかについてはまだよく分かっていない。本研究は、コミカンソウ科植物とハナホソガ属蛾類の間の絶対送粉共生をモデルとして、両者の共生関係の全貌を世界規模で明らかにしつつ、共生系の成立がどれほど両者の多様化を促進したのかを、分子系統解析を用いて解明することを目的としている。前年度は、これまで全くの手つかずだった新大陸におけるコミカンソウ科植物の生態を明らかにすべく、カリブ海諸島(ジャマイカ)で野外調査を行い、新大陸の一部の種においても絶対送粉共生が見られることを明らかにした。この成果を受けて今年度の前半は分子系統解析を主に進め、コミカンソウ科の中でハナホソガと共生関係にある種群は、そうでない種群より多様であるという結果をより強固なものとした。こうした中で、ハナホソガがどのように植物の多様化を促すのかについて、新しい考えが浮上した。コミカンソウ科の中でハナホソガと共生関係にある種群は、そうでない種群より多様であるだけでなく、一つの地域に共存している種数も多い。前者と後者で地理的な分布の広さに大きな違いはないことから、種の多様性の違いは、一地域に共存できる種の数が大きく影響している。そこで今年度は琉球列島、およびマレーシアで調査を行い、送粉様式ごとにどれだけのコミカンソウ科植物が同所的に生育しているのかを明らかにし、また奄美大島において、同所的に生育するコミカンソウ科植物の生殖隔離にハナホソガの種特異性が特に大きく関わっていることを明らかにした。分子系統解析の結果と合わせて、これらの結果を統合した論文を執筆する予定である。
金ナノ粒子・金クラスターを用いた高効率プラズモン誘起太陽電池の開発

オクタデカンチオール(ODT)またはポルフィリン連結アルカンチオール誘導体(PC10S)で表面修飾した金ナノ粒子(AuNP)(ODT-AuNPならびにPC10S-AuNP)の評価と,簡便な固定化法の確立並びに評価を行った.局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を示すAuNPを基板に固定化する技術を確立することは,表面プラズモン(SP)をデバイスへ応用していく上で重要な課題であり,明瞭なLSPRを示す粒径10 nm以上のAuNPの組織体を構築することが必須である.本研究では簡便に高密度単粒子膜を作製可能なLangmuir-Blodgett(LB)法を用いて,AuNP基板の作製を試みた.しかし,LB法にはAuNPが低極性有機溶媒に可溶かつ安定でなければならないという制限があるため,粒径10 nm未満のAuNPが限界であった.LSPRによる増強電場は,粒径50 nm程度で最大になるので,より大きな粒子を用いることが望ましい.そこで,粒径50 nmまでのODT-AuNPの合成を前年度までに報告した.本年度は,LB法によるODT-AuNP膜作製を行った.その結果,高密度単粒子膜を作製し,粒径による共鳴波長制御に成功した.また,大きな粒子の粒子膜は,より大きな増強電場を発生させているものと考えている.次に,ODT-AuNPの技術を応用して,PC10S-AuNP基板を作製した.まず,増強電場と相互作用しやすく配向したPC10S-AuNP(粒径15-80 nm)を調製し,この溶液が最大で15倍もの発光増強を示すことを観測した.この強い発光は,高配向による効果と推測される.また,LB法により粒子膜を作製した結果,SPとPC10Sの励起子の強い相互作用が示唆された,強いLSPRを発現するAuNPの機能化と簡便な固定化法の確立に成功したことは,SPの実用化へ大きく貢献できる成果であると確信している.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、プラズモン誘起太陽電池の要素となる機能性金ナノ粒子の合成・解析に重点をおいて研究を進めた。9,10-ジヒドロキシオクタデカン酸とp-アミノベンゼンチオールをアミド結合させた、還元性安定化剤としてのベンゼンチオール誘導体(BDI)を用いて、一段階で金ナノ粒子(AuNP)を合成し、反応条件を変えることで粒径の制御の検討を行った。加えて、BD1の2つのヒドロキシル基をスルフリル基に変えたBD2や、BD1のヒドロキシ基を足場にし、ピレン誘導体を結合させたBD3を用いて、機能性分子修飾AuNPや金クラスター(AuC)の合成を行った。(1) BD1保護AuNPとBD2保護AuNPの一段階合成と粒径制御局在表面プラズモン共鳴(LSPR)による、より大きな増強電場や光散乱効果を得るためにはより大きなAuNPが必要であるため、反応条件の検討を行った。その結果、濃度や温度、撹搾速度を制御することで粒径制御が可能であることがわかった。さらに、アルキル鎖の詳細なコンホメーションや配向を調査する目的でオクタデカンチオール(ODT)保護AuNPの振動分光法を用いて分析を行った結果、より詳細な表面吸着状態を調べることに成功した。BD3保護AuCの一段階合成に成功し、またピレンからAuCへとエネルギーまたは電子移動を示唆する結果が得られた。BD3保護AuNPにおいては、Stern-Volmerプロットから消光剤による消光速度定数を求めた。AuNP不在下と比較すると、わずかに消光速度定数が増加した。この現象の詳細はまだわかっておらず、今後検討していく。プラズモン誘起太陽電池の基礎となる疎水性金ナノ粒子(AuNP)の基板(電極)への固定化・組織化法の開発と、ポルフィリン連結型アルカンチオール誘導体修飾AuNP(PC10S-AuNP)の合成・解析に重点をおいて研究を進めた。まずオクタデカンチオール(ODT)、またはPC10Sによる比較的粒径の大きなAuNP(15-80 nm)の疎水化・機能化法の確立と、基板への固定化・組織化法の開発を並行して行った。クエン酸保護AuNP(cit-AuNP)をそれぞれ調製し、このcit-AuNPを極性有機溶媒中で、ODTと反応させて疎水化した。調製したODT-AuNPは、クロロホルム(CHCl3)中において、孤立分散状態で安定な粒子であった。FT-IR測定により、AuNP表面にODTの自己集合化単分子膜が形成されていることがわかった。このODT-AuNPをLangmuir-Blodgett(LB)法により、基板に固定化・組織化することに成功した。このODT-AuNP二次元アレイと色素を組み合わせたLB膜を作製し、蛍光測定を行った結果、プラズモンによる発光増強が観測された。次に、PC10S-AuNP(粒径15-80 nm)の創製を行った。DMF溶液中でPC10SとAuNPを反応させることで、孤立分散状態で安定なPC10S-AuNPの合成に成功した。このように大きなサイズ、かつ孤立分散状態で有機溶媒に可溶な光機能性分子修飾AuNPは、これまで報告されたことがない。

さらに、PC10Sとオクタンチオール(OT)の比率の異なる混合溶液を調製し、この溶液中でAuNPを反応させた結果、ポルフィリンの吸着量制御にも成功した。オクタデカンチオール(ODT)またはポルフィリン連結アルカンチオール誘導体(PC10S)で表面修飾した金ナノ粒子(AuNP)(ODT-AuNPならびにPC10S-AuNP)の評価と,簡便な固定化法の確立並びに評価を行った.局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を示すAuNPを基板に固定化する技術を確立することは,表面プラズモン(SP)をデバイスへ応用していく上で重要な課題であり,明瞭なLSPRを示す粒径10 nm以上のAuNPの組織体を構築することが必須である.本研究では簡便に高密度単粒子膜を作製可能なLangmuir-Blodgett(LB)法を用いて,AuNP基板の作製を試みた.しかし,LB法にはAuNPが低極性有機溶媒に可溶かつ安定でなければならないという制限があるため,粒径10 nm未満のAuNPが限界であった.LSPRによる増強電場は,粒径50 nm程度で最大になるので,より大きな粒子を用いることが望ましい.そこで,粒径50 nmまでのODT-AuNPの合成を前年度までに報告した.本年度は,LB法によるODT-AuNP膜作製を行った.その結果,高密度単粒子膜を作製し,粒径による共鳴波長制御に成功した.また,大きな粒子の粒子膜は,より大きな増強電場を発生させているものと考えている.次に,ODT-AuNPの技術を応用して,PC10S-AuNP基板を作製した.まず,増強電場と相互作用しやすく配向したPC10S-AuNP(粒径15-80 nm)を調製し,この溶液が最大で15倍もの発光増強を示すことを観測した.この強い発光は,高配向による効果と推測される.また,LB法により粒子膜を作製した結果,SPとPC10Sの励起子の強い相互作用が示唆された,強いLSPRを発現するAuNPの機能化と簡便な固定化法の確立に成功したことは,SPの実用化へ大きく貢献できる成果であると確信している.ポルフィリン連結型チオール誘導体(PC10S)で修飾された、有機溶媒中に孤立分散状態で安定な金ナノ粒子(PC10S-AuNP、粒径15-80 nm)の合成と基板への固定化・組織化を行った。これまでに報告されている光機能性分子修飾された疎水性AuNPの粒径は5 nm以下であるが、本研究においては最大80 nmまでのAuNPの修飾が実現できている。さらに、乾燥後、固体状態から有機溶媒に再分散可能であるという優れた安定性を有していることから、従来にない画期的な疎水化AuNPの創製に成功したと言える。基盤への固定化・組織化については、Langmuir-Blodgett法を用いて、粒径15-50 nmのオクタデカンチオール修飾AuNPの高密度な単粒子膜を基板に固定化することに成功した.この手法を確立したことで、プラズモン誘起太陽電池の基本となる半電池の作製技術を確立したことになる。以上の結果から、光電変換への基礎的成果が得られ、研究は順調に進展していると判断される。27年度が最終年度であるため、記入しない。LB法による基板への固定化・組織化する手法は確立できたので、プラズモン誘起太陽電池の基本となる半電池の作製と性能の評価を行う。ODT-AuNPにおいては、LB法を用いて色素と混合した膜を作製し、光電流測定を行う。また、この基板の蛍光寿命測定を行い、プラズモンによる蛍光増強・光電流増強機構の解明を試みる。PC10S-AuNPにおいては、まず色素(PC10S)の吸着量を制御し、蛍光X線と元素分析を用いて定量的に評価する。
高密度プラズマで合成したダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の特性制御

各種の方法でダイヤモンド薄膜、あるいはダイヤモンド・ライク・カーボン(DLC)薄膜の合成がなされているが、これらの膜の特性やsp^2とsp^3結合の割合の制御、さらには、特性と合成条件との関連については、不明な点が多い。本研究では、合成条件が膜の結合状態(sp^2とsp^3結合の割合)に与える影響、ならびに膜の物理・化学特性に与える影響を検討した。つまり、高密度プラズマからの炭素系薄膜の合成とその特性制御に関するものである。本研究では、高密度プラズマの発生装置として宇宙航行用スラスターとして開発されたMPDアークジェット(Magneto Plasma Dynamic Arc-Jet)を利用した。この装置は、純粋な炭化水素ガスをプラズマ化できる性質をもっていることと、銅薄膜の生成装置ならびに電子線照射装置の付加が容易なためである。実験結果を総括すると、sp^2とsp^3の割合は、基板温度、基板のバイアス電圧を変化させることで制御可能なことが分かった。また、in-situ修飾と呼んでいるが、合成中にCF_4ガスを作用させることでも制御できることが分かった。sp^2とsp^3の割合を変化させることで、密度、硬さ、電気伝導率などの制御が可能なことが示された。炭素の衝撃、あるいは放電によるプラズマ化の研究を進める中で、炭素と銅を共存させる環境下において比較的容易にsp^3結合が生成することが分かってきた。一般に、銅は吸熱材として働いていると考えられているが、エピタキシャル成長とも考えられる事実が見いだされたので、MPDアークジェットによる薄膜合成に、これらの手法を応用することを試みた。つまり、炭素系薄膜と銅薄膜とのサンドイッチ構造膜をMPDアークジェットで合成し、その構造膜へ電子線による衝撃を与える実験を行った。その結果、非常に部分的ではあるが、ラマン分光でsp^3のみのピークしか確認されない領域が生成することが分かった。今後は、この領域を拡大するための手法の開発と銅薄膜の果たす役割について検討する必要がある。高密度プラズマ合成装置(MPD装置)を用いて、炭素系(DLC微結晶質炭素)薄膜の合成を行った。膜の密度、硬さ、屈折率などの特性ならびに電気抵抗率を測定し、合成条件との関係について詳細な検討を行った。加えて、これらの特性と膜中のsp^2結合とsp^3結合との割合、水素量との関係について、^<13>C-NMR、FT-IR、ESCAを用いて解析した。この結果、合成条件を変えることで、膜の硬さ、屈折率、電気抵抗率が変化することが分かった。この変化は、膜中の水素含有率に大きく影響されること、水素量が変化するとsp^2結合/sp^3結合の割合が大きく変わることが示唆された。本実験条件の中で最も硬い膜となったのは、基板温度200°C、バイアス電位-200Vで成膜を行った膜であった。合成膜中に、フッ素元素を導入することで膜質、特にsp^2結合とsp^3結合の割合を制御できることが分かった。この効果は、酸素と共存する条件で、特に著しい効果を示すことが示唆された。本MPD装置で微結晶質炭素と銅との層(サンドイッチ)構造膜を合成し、高エネルギー(14J/cm^2)の電子ビームを800ns照射する実験を予備的に行った。ESCA測定ならびに顕微ラマン測定の結果から、照射膜には検出できなかったsp^3性のC-C結合が、照射後の膜中に生じていた。

しかし、同一条件でDLCと銅の層構造膜に照射した場合には、DLC膜中のsp^3性を示す結合が消失した。さらに、単独の炭素質(DLCならびに微炭素質)膜に照射した場合は、いずれの膜もsp^2性結合のみの膜となった。銅の役割など不明な点は多いが、この方法により、ダイヤモンド結合の生成が期待できることが分かった。これは、電気抵抗ならびにプラズマの詳細な検討と併せて、今後の重要な研究課題の一つである。各種の方法でダイヤモンド薄膜、あるいはダイヤモンド・ライク・カーボン(DLC)薄膜の合成がなされているが、これらの膜の特性やsp^2とsp^3結合の割合の制御、さらには、特性と合成条件との関連については、不明な点が多い。本研究では、合成条件が膜の結合状態(sp^2とsp^3結合の割合)に与える影響、ならびに膜の物理・化学特性に与える影響を検討した。つまり、高密度プラズマからの炭素系薄膜の合成とその特性制御に関するものである。本研究では、高密度プラズマの発生装置として宇宙航行用スラスターとして開発されたMPDアークジェット(Magneto Plasma Dynamic Arc-Jet)を利用した。この装置は、純粋な炭化水素ガスをプラズマ化できる性質をもっていることと、銅薄膜の生成装置ならびに電子線照射装置の付加が容易なためである。実験結果を総括すると、sp^2とsp^3の割合は、基板温度、基板のバイアス電圧を変化させることで制御可能なことが分かった。また、in-situ修飾と呼んでいるが、合成中にCF_4ガスを作用させることでも制御できることが分かった。sp^2とsp^3の割合を変化させることで、密度、硬さ、電気伝導率などの制御が可能なことが示された。炭素の衝撃、あるいは放電によるプラズマ化の研究を進める中で、炭素と銅を共存させる環境下において比較的容易にsp^3結合が生成することが分かってきた。一般に、銅は吸熱剤として働いていると考えられているが、エピタキシャル成長とも考えられる事実が見いだされたので、MPDアークジェットによる薄膜合成に、これらの手法を応用することを試みた。つまり、炭素系薄膜と銅薄膜とのサンドイッチ構造膜をMPDアークジェットで合成し、その構造膜へ電子線による衝撃を与える実験を行った。その結果、非常に部分的ではあるが、ラマン分光でsp^3のみのピークしか確認されない領域が生成することが分かった。今後は、この領域を拡大するための手法の開発と銅薄膜の果たす役割について検討する必要がある。
ペンタクォークバリオンの構造と生成に関する理論研究

本研究ではペンタクォーク粒子【○!-】^+の構造と生成崩壊反応に関する研究を行った。構造の研究としては、構成クォーク模型を採用し、5クォーク状態の構造を直感的に理解できる方法を提案した。そしてカイラルクォーク模型で得られていた結果を直感的に理解するとともに、クォークの波動関数によって、質量と崩壊幅がどのように現れるか詳しく解析した.特に、5体系の問題を散乱状態まで含めて正しく考察した。一方実験で行われる生成反応からペンタクォークの性質を引き出すために、反応機構を調べた。我々は一貫して、有効ラグランジアンの方法を採用し、中間子とバリオンの結合パラメータは対称性から決めることで、パラメータにできるだけ依存しない方法に基づいた研究を行った。そして【○!-】^+のスピンとパリティーは未知量としてそれぞれの場合に期待される生成率、断面積の角度分布などを予言した。特に、pp反応で同種粒子の性質を用いて閾値近傍の生成率から【○!-】^+のパリティーを特定する方法を提案した。さらにペンタクォークの物理に密接に関係した研究テーマとして、反対のストレンジネス量子数(S=-1)をもったハイペロンの励起状態、Λ(1405)およびΛ(1520)の研究を行った。前者はと強く結合することから以前から真性ではないものの5クォーク粒子の候補として、その性質を調べた。Θ粒子の生成と崩壊、及びΛ(1405)粒子の生成反応に関する研究を行った。(1)Θのパリティーを決定する方法として、偏極陽子・陽子におけるΘΣの敷居値近傍における生成反応を調べた。スピン1/2を仮定し、パリティーが正負の場合の断面積をツリー近似で計算した。その結果、Θのパリティーが正の場合、負の場合と比較して断面積が10倍程度大きくなることを示した。将来偏極実験が行われる場合には、断面積の敷居値近傍におけるエネルギー依存性を合わせて測定することで、パリティーの判定に役立つことを指摘した。関連する文献はS.I.Nam, A.Hosaka and H.C.Kim, Phys.Lett.B602,180(2004)。(2)Θの崩壊として、5クォーク状態のfall-apart(分解)過程をクォーク模型を用いて計算した。その結果、(0s)^5配位で表される1/2-状態はKNの散乱状態と等価であり、束縛状態になっていないこと、そのため崩壊幅の計算値としては1GeVという非現実的な値となってしまうことを示した。また、(0s)4(0p)で表される1/2+の場合には、スカラーダイクォーク相関が強く働く場合に、幅が強く抑制されることを示した。この結果はいくつかの国際会議で発表(Pentaquark04,QNP05,Chiral05等)、プレプリントとして投稿済み(A.Hosaka, M.Oka, and T.Shinozaki, hep-ph/0409102)。(3)Λ(1405)粒子の近傍に極が2つある可能性を確かめる反応として、ベクトルK^*粒子の光生成を計算した。終状態の_ΠK分布の非対称と、いろいろな電荷状態にある_ΠΣの質量分布を測定することで、KNに強く結合する1方の極を見分けられることを示した。この結果はT.Hyodo, A.Hosaka, M.J.V.Vacas and E.Oset, Phys.Lett.B593,75(2004)で発表。(1)Θの光生成最近になって、Θの存在を否定する実験結果が報告されるようになってきた。なかでもJ-Labの報告は、もともと存在するとしていた自らの結果を否定するものとなった。一方でLEPSの重陽子を標的とした新しいデータには、Θのピークが見えている。このような情況のもと、我々は両者の実験結果の矛盾を解決する理論的な提案を行なった。Θのスピン・パリティーとしてクォーク模型で幅の狭い状態を自然に説明する3/2-を採用し、有効ラグランジアンの方法で断面積を再計算した。