hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域生活様式と二酸化炭素の排出構造に関する研究

二酸化炭素を中心とする温暖化ガスによる地球環境の悪化は、現在の世界が直面している最大の問題であり、運輸と民生部門からの二酸化炭素排出には、われわれの日常生活が深く関係している。そこで、大量生産・大量消費に支えられた現代のライフスタイルに起因する二酸化炭素排出量を推計して比較検討することを目標とて、2つの面からアプローチを行った。第一に、日本建築学会が発表した1990年の二酸化炭素排出原単位を家計調査データと関連づけることにより、家庭生活に関連して排出される二酸化炭素の量を推計した。平均的な家庭に加え、世帯人員、世帯主年齢、住宅所有関係による違い、さらに、都市階級や大都市圏の差に示された生活様式の差による二酸化炭素排出量の格差と、その経年変化を検討することにより、世帯や地域のあり方が二酸化炭素の排出量に深く関係していることを明らかとすることができた。次に、今後の対策を考えるには都市・建築・住宅政策、そして家族のあり方等の杜会的な側面が重要になるという観点から、地域における生活様式に深く関連するいくつかの事項を検討した。検討の中心は、戦後における家族のライフサイクルと住宅所有の関係、都市の郊外拡散を規制している線引き制度である。さらに、2000年3月から借家契約に導入される定期借家制度が居住関係に大きな影響を及ぼすと予測される点から、かつて借家保護を大きく後退させ、その後再び復活させたドイツの実態を、判例と立法の動きを中心に考察した。地球環境に関係した問題の広がりは巨大で、本研究はまだ多くの課題を積み残している。今後はさらに視野を拡大し、より広く検討を進めていきたいと考えている。本年度は研究初年度であるので、類似研究を行っている研究者との情報交換、および家計調査と全国消費実態調査のデータ処理方法の確立を中心として研究を進めた。情報交換については、日本建築学会の地球環境委員会のメンバーの研究会に参加し、同時にメンバーを個別に訪問して研究状況を詳しく把握することに努めた。これにより、家計に関連するデータと二酸化炭素の発生原単位データとを関連づける方法について、分析の方針を立てることが可能となった。次に、指定統計である家計調査と全国消費実態調査のデータファイルを購入し、そのデータを表計算ソフトに取り込むためのプログラムをC言語で作成した。これは、来年度に二酸化炭素発生原単位データと関連づけるための準備作業で、本研究の中核部分を形成するものである。さらに、地域生活様式(地域的観点から見たライフスタイル)のあり方を考えるため、2つの作業に取り組んだ。ひとつは持家と借家という居住様式の違いを検討することで、中間的な成果として、わが国の住宅建設の動き、およびドイツの借家契約の告知に関して報告を行った。もうひとつの作業は、コンパクト都市との関係で重要な市街化進行への規制のあり方に関するものである。宮崎県都城市は、市街化区域と市街化調整区域の線引きを本格的に廃止したわが国唯一の都市として有名であるので、都城都市圏の市町村および都市計画決定権者である宮崎県を訪問して線引き廃止への経過を調査した。そこで、大量生産・大量消費に支えられた現代のライフスタイルに起因する二酸化炭素排出量を推計して比較検討することを目標として、2つの面からアプローチを行った。次に、今後の対策を考えるには都市・建築・住宅政策、そして家族のあり方等の社会的な側面が重要になるという観点から、地域における生活様式に深く関連するいくつかの事項を検討した。

検討の中心は、戦後における家族のライフサイクルと住宅所有の関係、都市の郊外拡散を規制している線引き制度である。さらに、2000年3月から借家契約に導入される定期借家制度が居住関係に大きな影響を及ぼすと予測される点から、都心居住と借家の解約をめぐって行政と立法がダイナミックに動いたドイツの実態を考察した。
大規模災害を想定した緊急時の院内放射線画像ネットワークの構築

大規模災害時に病院情報システム(HIS)が機能しない場合を想定してシステムの開発を行った。HISの画像参照機能が使えない場合に備え、簡易的に無線のネットワーク環境を構築しX線画像参照を可能にした。既存の画像読取装置: KONICA MINOLTA社製Aero DR装置から非常時に設定する無線LANルータを介して、簡易的X線画像保存用のMAC PCにDICOMストレージし、タブレット端末(iPad)でも参照できるシステムである。X線撮影装置から傷病者撮影のためにAero DR装置を使用しX線画像を読取る。簡易的に設定した無線ネットワーク環境からMAC PCにストレージした画像をNewton Graphics社のOSIRIXの画像参照ビュワーまたはiPadでX線画像参照が可能である。昨年度の大規模災害訓練時に動作確認予定であったが、訓練では、HISが機能する場合を想定したため無線のネットワーク環境の使用には至らなかった。部門単位では、災害時を想定したシミュレーションを行い救急処置時に必要な器機であることを確認できた。シミュレーションのフローは以下の通りである。1.非常用電源の位置確認2.無線のアクセスポイントの設置3.無線の画像データ配信ネットワークの確保4.画像参照ビューアまたはiPadでのX線画像参照今回、当院用に構築した簡易無線ネットワークは、災害時における医師のワークフローを改善し診療に従事する時間を確保できるようになる。また、タブレット端末の画像を見ながら創傷部位の治療が可能になる。今後は、今年度の日本放射線技術学会において、災害時にHISの機能しない場合のX線画像参照機能として報告し意見を頂く予定である。
タイトジャンクションの接着分子オクルディンの構造と機能の解析 : ギャップジャンクションのコネキシンとの比較

マウスES細胞においてオクルディン遺伝子をダブルノックアウトしたところ、意外なことにオクルディンのないES細胞からよく発達したTJを持つ上皮細胞が分化した。このことはオクルディン以外にTJを構成する膜蛋白質が存在することを決定的に意味していた。そこで、TJが濃縮しているジャンクションの分画から、ソニケーションおよびそれにづづく蔗糖密度勾配遠心の過程においてオクルディンと挙動をともにする膜蛋白質を同定するという方向で解析を進めた。その結果、分子量22kDの膜蛋白質が候補にあがり、そのバンドを電気泳動ゲルから切り出して部分アミノ酸配列を決定した。その結果得られたアミノ酸配列からESTデータベースを検索したところ、マウスのESTクローンに同一のものが2種類見つかり、それを用いて22kDの膜蛋白質をコードする全長遺伝子が2つ単離された。この2つのcDNAによりコードされる蛋白質はお互いに相同性のある4回膜貫通型蛋白質で、培養上皮細胞に導入するとTJに濃縮した。そこでこれらの蛋白質をクローディン-1および-2と名付けた。このクローディンをTJを持たない細胞に導入すると、その細胞間にきわめてよく発達したTJが形成されることが分かった。さらに、オクルディンを強制発現させると、オクルディンはクローディンに引き込まれてともにTJを形成することが明らかになった。さらに、データベース検索を行うと、クローディン-1と-2によく似た配列が多数見つかってきた。このことはクローディンが大きな遺伝子ファミリー(クローディンファミリー)を形成しそいることを示している。現在までに8種類のクローディンが存在することが明らかになり、そのcDNAおよび特異抗体の作製が進んでいる。以上の研究により、TJの機能を分子生物学的手法で細胞レベルだけでなく個体レベルマも操作することが可能になりつつあると思われる。本年度は、マウスオクルディン遺伝子をES細胞レベルでダブルノックアウトし、オクルディンの機能を明らかにすることを試みた。型どおり、マウスのゲノムライブラリーからオクルディン遺伝子を単離し、構造を決定し、ターゲッティングベクターを作製し、相同組み換えによりES細胞のオクルディン遺伝子を一つ破壊した。さらに薬剤耐性を利用することによりもう一つの対立遺伝子も破壊した。このようにして得られたES細胞から、旋回培養によりEmbryoid Body(EB)を作製し、表面に上皮様の細胞が形成されるかどうかを検討した。その結果、意外なことに、オクルディン欠失ES細胞も、充分な極性を有した上皮細胞に分化できること、さらにはこのオクルディン欠失上皮細胞がよく発達したタイトジャンクションを細胞間に有することが明らかになった。以上の結果を単純に解釈すると、オクルディンにアイソタイプが存在し、機能的重複が見られるのであろうということになる。しかし、これまでに我々を初め多くの研究室の努力にもかかわらず、オクルディンのアイソタイプがあるというデータは得られていない。したがって、タイトジャンクションに局在し、オクルディンと機能的には似ているが、異なる蛋白質が存在することを強く示唆している。タイトジャンクションの調節機構は、医学・生理学的に極めて重要な研究テーマであるが、特に病気の治療という面では、薬剤を患部に到達させるという観点から重要である。もし、タイトジャンクションを一過的にこわすことができれば、画期的なドラッググデリバリー法となる。このような目的のためにも、さらなるタイトジャンクション膜蛋白質の同定が待たれる。アメリカ、サンディエゴにあるスクリプス研究所のギルラ博士らとの共同研究の結果、以下のよう成果が得られた。我々は,数年前に,タイトジャンクション(TJ)に局在する膜蛋白質として初めてオクルディンをニワトリの肝臓から同定することに成功した。

しかし、昨年マウスES細胞にいてオクルディン遺伝子をダブルノックアウトしたところ、意外なことにオクルディンのないES細からよく発達したTJを持つ上皮細胞が分化した。このことはオクルディン以外にTJを構成する蛋白質が存在することを決定的に意味していた。本年度は、この新しいTJ膜蛋白質の同定に焦点を絞った。まず、オクルディンと類似した蛋白質をデータベース検索やRT-PCR法により同定ようと試みたが、このような蛋白質はみつからなかった。そこで次にオクルディンと結合する蛋白を同定するためにtwo-hybrid法や免疫沈降法を行なったが、成功しなかった。そこで、TJが濃縮しているジャンクションの分画から、ソニケーションおよびそれにづづく蔗糖密度勾配遠心の過程におてオクルディンと挙動をともにする膜蛋白質を同定するという方向で解析を進めた。その結果、分量22kDの膜蛋白質を2種類同定し、これらの蛋白質をクローディン-1および-2と名付けた。このクローディンをTJを持たないL細胞に導入すると、その細胞間にきわめてよく発達したTJが成されることが分かった。さらに、オクルディンを強制発現させると、オクルディンはクローディに引き込まれてともにTJを形成することが明らかになった。以上の研究により、TJの機能を分生物学的手法で細胞レベルだけでなく個体レベルでも操作することが可能になりつつあると思われる。
金属間に多重結合を持つ錯体と金属硫化物イオンによる多核錯体の合成

MO^<II>,W^<II>に代表されるd^4系の金属イオンは,Ptと同様,多様な有機系架橋配位子が架橋したランタン型二核錯体が数多く知られている.これらの錯体の金属間には4重結合が存在し,架橋配位子のbite distanceが大きく変わってもPtの場合ほど金属間結合距離は大きく変化しない.我々は,架橋配位子の金属間相互作用に与える影響に興味を持ち,金属間に結合を持たないかあるいは単結合を有するPtについて,架橋配位子としての金属酸化物イオンや金属硫化物イオンとの反応を試みている.本研究では,金属間に多重結合を持つランタン型二核モリブデン錯体と金属硫化物イオンとの反応を試みた.出発原料に[Mo_2(PhCOO)_4]を用いた場合,WS_4^<2->と2つの架橋配位子(PhCOO^-)が置換して[Mo_2(PhCOO)_4(WS_4)_2]^<2->を生成することがStiefelらにより報告されているが,本研究で同様の反応を追跡したところ,異なる生成物[MoO(WS_4)_2]^<2->を得た.そこで,その混合金属三核錯体の構造並びに諸性質を詳細に調べた.合成はStiefelらの方法を参考に,アルゴン下で[Mo_2(PhCOO)_4]のアセトン溶液に(Pr_4N)_2WS_4のアセトン溶液を加え,一晩撹拌した.真空下で濃縮した後,吸引濾過,エーテルで洗浄し乾燥した.CH_3CN/Et_2Oから再結晶して黄色の(Pr_4N)_2[MoO(WS_4)_2]の結晶を得た.収率23%.MO^<II>,W^<II>に代表されるd^4系の金属イオンは,Ptと同様,多様な有機系架橋配位子が架橋したランタン型二核錯体が数多く知られている.これらの錯体の金属間には4重結合が存在し,架橋配位子のbite distanceが大きく変わってもPtの場合ほど金属間結合距離は大きく変化しない.我々は,架橋配位子の金属間相互作用に与える影響に興味を持ち,金属間に結合を持たないかあるいは単結合を有するPtについて,架橋配位子としての金属酸化物イオンや金属硫化物イオンとの反応を試みている.本研究では,金属間に多重結合を持つランタン型二核モリブデン錯体と金属硫化物イオンとの反応を試みた.出発原料に[Mo_2(PhCOO)_4]を用いた場合,WS_4^<2->と2つの架橋配位子(PhCOO^-)が置換して[Mo_2(PhCOO)_4(WS_4)_2]^<2->を生成することがStiefelらにより報告されているが,本研究で同様の反応を追跡したところ,異なる生成物[MoO(WS_4)_2]^<2->を得た.そこで,その混合金属三核錯体の構造並びに諸性質を詳細に調べた.合成はStiefelらの方法を参考に,アルゴン下で[Mo_2(PhCOO)_4]のアセトン溶液に(Pr_4N)_2WS_4のアセトン溶液を加え,一晩撹拌した.真空下で濃縮した後,吸引濾過,エーテルで洗浄し乾燥した.CH_3CN/Et_2Oから再結晶して黄色の(Pr_4N)_2[MoO(WS_4)_2]の結晶を得た.収率23%.
アメリカ作家と共同体との確執

市民の平等や連帯を重視する民主主義と、自由を重んずる個人主義という、対立的なアメリカニズムの理念を基盤とするアメリカ社会において、「アメリカ作家と共同体との確執」がどのように展開したのかという研究課題を、平成28年度と29年度の2年間で、アメリカの各地域を代表する作家を中心に追究した。具体的には、中西部の田舎町の偏狭性と排他性を批判したシンクレア・ルイス、ウィラ・キャザー、シャーウッド・アンダソンたち、人種差別や後進性を南部の病根と捉えたウィリアム・フォークナー、トマス・ウルフ、ウィルバー・J・キャッシュ等、ピューリタニズムの狭隘性に対抗的な汎神論的宇宙観を提示したジョン・スタインベックやアリス・ウォーカーなどを対象として、「アメリカ作家と共同体との確執」という、これまで十分可視化されていなかったアメリカ文学の大きな特徴を検証できた。研究最終年度の平成30年前半では、先住民作家のレスリー・マーモン・シルコウやN・スコット・ママデイを中心に、彼らの部族的な共同体が示す伝統への敬愛や、キリスト教文化の単線的な時間概念に対抗して、円環的な時間観を基に汎神論的なヴィジョンを保持していることを究明した。さらに、日系アメリカ文学の中から、そのパイオニアと見なされているトシオ・モリやジョン・オカダを中心に、彼らの共同体を中核にした結束や伝統的な価値観への愛着の様相を考究した。これらエスニック作家たちは、アメリカ文学の主流から外れている分だけ、共同体を防波堤として団結する姿勢が、作品にも色濃く表れていることを検証できた。平成30年度後半では、アメリカの成功の夢という神話が誘発する物質主義的な価値観に呪縛されている人々の思考様式を、ユージン・オニールやアーサー・ミラーなどの代表的な劇作家が、国民病として問題視していることを、共同体やアメリカ社会と家族や人間関係の描写を通して跡づけた。「アメリカ作家と共同体との確執」という本研究課題に最適の作家として、研究初年度では、アメリカ初のノーベル賞作家シンクレア・ルイスを取り上げた。ミネソタ州の田舎町を舞台にした『本町通り』(1920)は、モデルとされた町の人々だけでなくアメリカの大衆からも、怒りと反発を受けたが、その主な理由は、作者が辛辣に描いた共同体の自己満足的な沈滞と、表面的な上品さと経済的な繁栄が、全国の「本町通り」と同じ状況を反映していたからで、そうした状況の精神的基盤が、第一次世界大戦前後に顕著になったネイティヴィズムと一体化した100パーセント・アメリカニズム(アメリカ的な生活様式や価値観を礼賛するイデオロギー)の標榜であったことを考究した。ウィラ・キャザーも、女性であるがゆえの時代や共同体の制約や拘束を強く感じ、異性装等によって反逆の姿勢を示したが、代表作『私のアントニーア』(1919)の中で、19世紀末の西部開拓の辺境地ネブラスカにあっても、東欧からの移民たちに対するアメリカニズムの隠微な押し付けが作用していたことを、作者は故郷に対する違和感として描き出し、文化の多様性や混交性という建国の理念に同調する姿勢を強く打ち出した。トマス・ウルフも、ノース・カロライナ州の山間の町を舞台に、自伝的な『天使よ、故郷を見よ』(1929)によって、家族や町の人たちの保守的で物質主義的な生き方を批判し、故郷脱出を余儀なくされたが、『南部の精神』(1941)で南部社会の偏狭性を糾弾した同郷のウィルバー・J・キャッシュも同じ運命をたどった。ヘミングウェイも短編「兵士の故郷」(1924)で、第一次世界大戦の帰還兵と社会の伝統的な価値観に固執する母親との確執を描き、フォークナーも『八月の光』(1932)等の傑作群を通して、ミシシッピ州の人種差別や宗教的狂信を暴いて、郷里とは絶えず緊張関係にあった様相を考察した。上の「研究実績の概要」で挙げたルイス、キャザー、ウルフ、キャッシュ、ヘミングウェイ、フォークナーの他にも、中西部オハイオ州出身のシャーウッド・アンダソンが、連作形式の『ワインズバーグ・オハイオ』(1919)において、社会の近代化の中で自我に目覚めたスモールタウンの人々の、フラストレーションでいびつになった生を、「グロテスク」というアンダソン独特の概念で捉えて、モデルとされた町の人々との間の緊張関係に追い込まれたことも、「作家と共同体との確執」という本研究課題の顕著な事例として究明した。このほかにも、逃亡奴隷と少年の冒険を描き、ボストンでは禁書扱いになったトウェインの『ハックルベリー・フィンの冒険』や、お上品な伝統に呪縛されていたアメリカ社会のセクシュアリティや男女関係の禁忌に風穴を開けて、20世紀の新しい都会的な感性を切り拓いたドライサーの『シスター・キャリー』(1900)、あるいは、アメリカでは主流のプロテスタンティズムを相対化する異教的ヴィジョンを提示したスタインベックの『知られざる神に』(1941)や、アメリカの西部開拓を国家による先住民文化の略奪とみる修正主義的な歴史観を織り込み、1930年代のアメリカ社会の貧困を赤裸々に描いたがゆえに、大衆には好意的に評価されなかった『怒りのぶどう』(1939)も取り上げて、単に作品が扱った一地方だけでなく、全国的な規模で作家が痛烈な批判を受けた歴史的意義を再確認し、アメリカ人のメンタリティの根幹にあるピューリタニズムの体質を明らかにすることができた。

これらの作品は、「アメリカ作家と共同体との確執」という問題系を越えて、作家とアメリカ社会という広い観点から眺めることを要求する画期的な作品であり、ここにアメリカ文学の特質と活力の源泉があることを究明できたという意味で、本研究はおおむね順調に進展していると評価できると思われる。「アメリカ作家と共同体との確執」という本研究課題の2年目の本年度では、アメリカ文学の中で最も伝統的な地域であるニューイングランドの代表的な作家であるナサニエル・ホーソーン、イーディス・ウォートン、ロバート・フロスト、およびユージン・オニールを取り上げた。この地域は、マックス・ウェーバーが『プロテスタンティズムの倫理と資本主義の精神』で解明したように、アメリカ人の生活感覚や価値観を隠然と支配するピューリタニズムの牙城である。ホーソーンは『緋文字』において、17世紀の植民地時代に自由思想に傾き行動したへスターと、敬神の牧師デムズデールとの物語を、共同体の強い宗教的拘束力と掟に屈する悲劇として提示した。ウォートンは『歓楽の家』などで、オールド・ニューヨークの上流階級の外面と内実の落差に批判的な目を向けた作家として知られているが、ニューイングランドを舞台にした中編『イーサン・フロム』や『夏』では、主人公たちの人間的な自然の欲望が、自己を厳しく律するあまり、歪められたり、法や宗教の力によって、共同体の生活体系の中に回収されていく様相を描くことにより、ピューリタニズムの強力な負の作用を暗示している。フロストは、少年期にサンフランシスコから、勤勉と節約を重んじるマサチューセッツ州に移住した際の認識の衝撃を克服し、禁欲的な農民生活と詩作を通じてピューリタン的なアイデンティティを獲得していった。しかし、その地域にはびこるヤンキー気質に絡まる物質的な欲望からは、常に距離を置いて、野にある哲人の姿勢を貫いた。オニールは『夜への長い旅路』等で、アングロ・プロテスタンティズムが圧倒的な風土の中で、カトリック・アイリッシュの血を引く人間の葛藤や苦しみを描く一方、『楡の木陰の欲望』や『喪服の似合うエレクトラ』などで、ピューリタン的な偏狭な性意識に、人間的な生き方や感情が歪められてしまう不幸を劇化した。上の「研究実績の概要」で挙げたホーソーン、ウォートン、フロスト、オニールの他にも、研究1年目で取り残していたオハイオ州出身のトニ・モリスン、西部の農民文学の開拓者ハムリン・ガーランド、そしてネイティヴ・アメリカ文学のルネサンスの中心的作家の一人となったニューメキシコ州出身のレスリー・マーモン・シルコウにも、かなりの時間を割いて、「作家と共同体との確執」というテーマに関わる重要な作家として考察した。モリスンは黒人という自己のアイデンティティを深く自覚して、『白さと想像力』というエッセイの中で、アメリカ文学にはびこる偏見に満ちた黒人表象を糾弾したが、『青い目が欲しい』などにおいても、黒人に対する白人の暴力的な行為だけでなく、カラーラインに敏感なアメリカ社会全体が構造的に抱えている差別的な体質を、冷静に批判の分析対象としている。ガーランドは現在では忘れかけられた作家であるが、短編集『本街道』などで、西部開拓に従事する農民が資本家に生贄にされる19世紀後半の弱肉強食的な社会の構造を批判し、自然主義文学の隆盛に貢献した。ネイティヴ・アメリカン・ルネサンスの中心的存在であるシルコウは、ラグーナ・プエブロ族、メキシカン、白人の三種の血を引く、自己の人種的混交性を強く意識した作家で、『儀式』などで、先住民独自の宇宙観や精神的治癒の儀式などを導入することによって、キリスト教を基盤にしたアメリカの白人文明の歴史を修正し相対化するような、人間と土地と自然との調和のとれた関係を提唱している。
スピン導入型核酸塩基の自己集合を利用した有機フェリ磁性体の構築

本年度の目標は,(1)これまでに設計・合成したスピン導入型核酸塩基を用いた気水界面での薄膜作製と磁性制御,および,(2)スピン導入型核酸塩基に光応答性を示すアゾベンゼンを置換基として導入した新奇ラジカル分子を設計・合成と,光応答性磁気スイッチング薄膜の作製である.以下に具体的な研究内容を示す.はじめに,これまでに合成済みである,天然型核酸塩基のグアニンに安定有機ラジカルであるニトロニルニトロキシドを導入したラジカル分子と居城研で合成されたシトシンに長鎖アルキル基と光応答性を示すアゾベンゼンが導入された両親媒性分子を用いた水面単分子膜の作製を行った.グアニンとシトシンは気水界面においてもDNA2重らせん中と同様なWatson-Crick型多重点水素結合を形成することが居城教授らにより明らかにされている.この気水界面での核酸塩基間の水素結合による分子集積化により,ラジカル分子の磁性とアゾベンゼンの光応答性を併せ持つ機能性薄膜を作製するというものである.本アプローチでは,水相にラジカル分子を,気相に両親媒性分子を集積化した水面単分子膜を作製し,表面圧(π)-占有面積(A)等温線および薄膜の赤外反射吸収スペクトル(IR-RAS)の測定より,気水界面での気体膜からから固体膜への転移とグアニン-シトシン間の水素結合の形成を示唆する結果を得た.しかし,ラジカル分子の水に対する溶解度が低く,より現実的な薄膜作製を目指すためには,気相での成膜分子の集積化が有効であることがわかった.そこで,水溶性のラジカル分子を用いるのではなく,両親媒性分子に安定有機ラジカルを置換基として導入した両親媒性ラジカル分子を設計した.分子配列制御の鋳型として用いる水相の一本鎖オリゴヌクレオチドとの集積化に用いる塩基として,ジアミノトリアジン(DAT)を用いた.DATは天然型核酸塩基であるチミンと相補的塩基対を形成する.また,薄膜作製において重要となる成膜分子間のパッキングとして,ポリパラフェニレンビニレン(PPV)に着目した.PPVは合成が容易であり,長鎖アルキル基の導入も可能であるため,分子の溶解性や疎水性の制御が可能である.このPPVの両末端に分子認識部位のDATとラジカル分子種を導入した新奇両親媒性ラジカル分子を設計した.現在,ラジカル分子3を合成中である.1.平面型スピン導入型核酸塩基の設計・合成と物性評価有機磁性体の磁気的性質は,分子間の交換相互作用により決まる.そのため,望みの磁気的性質を得るためには分子パッキングの制御が不可欠である.分子間の交換相互作用が,ラジカル部位間のパッキングに強く依存することから,分子骨格が高い平面性を有する3種の開殻分子種を設計した.2重項分子として,ジアミノトリアジン置換ニトロニルニトロキシド(DAT-NN)を合成し,結晶構造解析より高い平面性を有することを確認した.また,^1H-ENDORスペクトルの測定より,DAT部位のスピン密度は小さく,分子配列のみに寄与することを明らかにした.また,基底3重項ビラジカルとして,天然型核酸塩基であるウラシルと人工塩基であるイソシトシンにm-フェニレンニトロキシドビラジカルを導入したビラジカルを合成した.2.溶液中でのオリゴヌクレオチドとの分子会合・磁気結合の検証多成分分子スピン集積系での分子会合を調べる前に,開殼分子がオリゴヌクレオチドに集積化した際のラジカル部位間のスピン-スピン相互作用に関する詳細なデータを得るために,3本のオリゴヌクレオチドから構成される3鎖系オリゴヌクレオチドを集積場として利用する2スピンモデル系を設計した.3鎖系オリゴヌクレオチドのUV-vis吸収スペクトルの温度変化の測定より,融解温度が室温以上(5560°C)であることを明らかにした.その3鎖系オリゴヌクレオチドとウラシル置換ニトロニルニトロキシド(U-NN)との錯形成の結果,U-NNの3鎖系オリゴヌクレオチドへの集積化を示唆する熱励起3重項由来のESR禁制遷移を観測した.この結果から,核酸塩基間の相補的・選択的な水素結合により開殼分子を選択的に集積化させ,ラジカル部位間の磁気結合が可能であることを示した.本年度の目標は,(1)これまでに設計・合成したスピン導入型核酸塩基を用いた気水界面での薄膜作製と磁性制御,および,(2)スピン導入型核酸塩基に光応答性を示すアゾベンゼンを置換基として導入した新奇ラジカル分子を設計・合成と,光応答性磁気スイッチング薄膜の作製である.以下に具体的な研究内容を示す.はじめに,これまでに合成済みである,天然型核酸塩基のグアニンに安定有機ラジカルであるニトロニルニトロキシドを導入したラジカル分子と居城研で合成されたシトシンに長鎖アルキル基と光応答性を示すアゾベンゼンが導入された両親媒性分子を用いた水面単分子膜の作製を行った.グアニンとシトシンは気水界面においてもDNA2重らせん中と同様なWatson-Crick型多重点水素結合を形成することが居城教授らにより明らかにされている.この気水界面での核酸塩基間の水素結合による分子集積化により,ラジカル分子の磁性とアゾベンゼンの光応答性を併せ持つ機能性薄膜を作製するというものである.

本アプローチでは,水相にラジカル分子を,気相に両親媒性分子を集積化した水面単分子膜を作製し,表面圧(π)-占有面積(A)等温線および薄膜の赤外反射吸収スペクトル(IR-RAS)の測定より,気水界面での気体膜からから固体膜への転移とグアニン-シトシン間の水素結合の形成を示唆する結果を得た.しかし,ラジカル分子の水に対する溶解度が低く,より現実的な薄膜作製を目指すためには,気相での成膜分子の集積化が有効であることがわかった.そこで,水溶性のラジカル分子を用いるのではなく,両親媒性分子に安定有機ラジカルを置換基として導入した両親媒性ラジカル分子を設計した.分子配列制御の鋳型として用いる水相の一本鎖オリゴヌクレオチドとの集積化に用いる塩基として,ジアミノトリアジン(DAT)を用いた.DATは天然型核酸塩基であるチミンと相補的塩基対を形成する.また,薄膜作製において重要となる成膜分子間のパッキングとして,ポリパラフェニレンビニレン(PPV)に着目した.PPVは合成が容易であり,長鎖アルキル基の導入も可能であるため,分子の溶解性や疎水性の制御が可能である.このPPVの両末端に分子認識部位のDATとラジカル分子種を導入した新奇両親媒性ラジカル分子を設計した.現在,ラジカル分子3を合成中である.
-次元白金錯体のスピンソリトンの磁気共鳴

これまで我々は、擬一次元構造を持つ混合原子価錯体[Pd(chxn)_2][PdBr_2(chxn)_2]Br_4(chxn : 1R,2R-シクロヘキサンジアミン)が2価と4価のエネルギー差が小さいことに着目して、^1HNMRスピン格子緩和時間T_1ラーモア周波数及び温度依存性の測定を行い、中性ソリトンに帰属できるスピンの高速拡散運動の存在を示した。本研究においては、上記のPd錯体と比べて、2価-4価のエネルギーギャップは大きくなるが、より孤立化した一次元系の[Pt(en)_2][PtX_2(en)_2](CIO_4)_4(X : Cl,Br,I)において、ソリトン生成が見られるかどうかに興味を持ち、[Pt(en)_2][PtBr_2(en)_2](ClO_4)_4の^1HNMRを測定した。その結果、鎖上に形成された微量の常磁性Pt(III)が、温度上昇とともに鎖上を非局在して一次元拡散運動することが明らかになった。拡散スピンの担体は中性ソリトンによるものと解釈された。上記のPd錯体と比べるとソリトンの濃度は少ないが拡散速度は大きくなり、一次元鎖間の水素結合などの相互作用がソリトンの移動に影響を与えていることが明らかになった。同様の測定を、2価-4価のエネルギーギャップが白金錯体より小さいパラジウム錯体[Pd(en)_2][PdBr_2(en)_2](CIO_4)_4ついて行った。その結果、ソリトンの拡散速度は更に大きくなり、報告されているトランス-ポリアセチレンの結果とほぼ同程度の値をもつことが明らかになった.これまで我々は、擬一次元構造を持つ混合原子価錯体[Pd(chxn)_2][PdBr_2(chxn)_2]Br_4(chxn : 1R,2R-シクロヘキサンジアミン)が2価と4価のエネルギー差が小さいことに着目して、^1HNMRスピン格子緩和時間T_1ラーモア周波数及び温度依存性の測定を行い、中性ソリトンに帰属できるスピンの高速拡散運動の存在を示した。その結果、ソリトンの拡散速度は更に大きくなり、報告されているトランス-ポリアセチレンの結果とほぼ同程度の値をもつことが明らかになった.新しいハロゲン架橋一次元錯体として金属金属結合をもつ白金、ニッケルの一次元系が最近合成され、我々のグループにおいて[Pt_2X(pop)_4]^<4->(pop:P_2O_5H_2^<2->;X:Cl,Br,I)の電子およびスピン構造がNMR法によおて明らかにされた。本年度はこの系の錯体として[Ni_2(dta)_4]I(dta:ジチオ酢酸)を選び、一次元鎖の電子構造と電子スピンの動的構造を明らかにすることを目的にして、^1H NMRスピン格子緩和時間(T_1)の温度と周波数依存性、および、^<13>C固体高分解能NMRスペクトルの測定を行った。この錯体についてはこれまでに、X線構造解析が行われ、架橋ヨウ素が二つのニッケル原子のほぼ中間に位置しており、Peierls歪みのない電子構造モデルが提案されている。また、単結晶の電子スペクトル、磁化率の温度変化の測定から不対電子スピンが反強磁性的に強く結合した一次元構造が予想されている。また、電気伝導度は半導体的で、室温で10^<-3>Scm^<-1>の値が測定されている。本研究の室温での^<13>C NMRの測定ではCH_3基炭素の鋭い2本線とCS_2基の非常に幅の広いスペクトルが得られた。後者の異常に広いスペクトルは一次元鎖上にスピン状態の大きな揺らぎが存在していることを意味しており、常磁性スピン構造の存在が裏付けられた。一方、^1H NMRのT_1は100Kと室温の温度範囲で測定周波数の平方根にに対して一次の線形関係を示した。この結果は、Devreuxの電子スピンの一次元拡散運動理論似よってよく説明され、スピンの高速運動の存在が明らかになった。伝導度の結果と比較することによって、得られたスピンの移動現象はソリトン、または、マグノンの励起によるものと推定される。

我々は、2価と4価のエネルギー差が小さいことが報告されている[Pd(chxn)_2)]-[PdBr_2(chxn)_2]Br_4(chxn;1R,2R-cyclohexanediamine)に着目して、^1HNMARスピン格子緩和時間T_1のLarmor周波数及び温度依存性の測定を行い、そのデータとESRの報告結果を総合することによって、中性ソリトンに帰属できる熱励起されたスピンの高速拡散運動の存在を示した.それによって、ソリトンの濃度、拡散速度、非局在幅などのソリトンの特性が報告されているpolyacetyleneの結果とほぼ同程度の値をもつことを明らかになった.[Pt(en)_2][PtX_2(en)_2](ClO_4)_4(X:Cl,Br,I)は上記のPd錯体と比べて、2価-4価のエネルギーギャップは大きくなるが、より孤立化した一次元系である点が、ソリトン生成に適していると予想される.本年はハロゲン架橋混合原子価錯体[Pt(en)_2][PtBr_2(en)_2](ClO_4)_4(en:ethylenediamine)の^1HNMRスピン格子緩和時間の温度及び周波数依存性を測定した。その結果、鎖上に形成された微量の常磁性Pt(III)は低温では大部分トラップされて動けないが、温度上昇とともに鎖上を非局在して一次元拡散運動することが明らかになった。拡散スピンの担体は中性ソリトンによるものと解釈される。これまで我々は、擬一次元構造を持つ混合原子価錯体[Pd(chxn)_2][PdBr_2(chxn)_2]-Br_4(chxn:1R,2R-シクロヘキサンジアミン)が2価と4価のエネルギー差が小さいことに着目して、^1HNMRスピン格子緩和時間T_1ラーモア周波数及び温度依存性の測定を行い、中性ソリトンに帰属できるスピン高速拡散運動の存在を示した。本研究においては、上記のPd錯体と比べて、2価-4価のエネルギーギャップは大きくなるが、より孤立化した一次元系の[Pt(en)_2][PtX_2(en)_2](ClO_4)_4(X:Cl,Br,I)において、ソリトン生成が見られるかどうかに興味を持ち、[Pt(en)_2][PtBr_2(en)_2](ClO_4)_4の^1HNMRを測定した。その結果、鎖上に形成された微量の常磁性Pt(III)が、温度上昇とともに鎖上を非局在して一次元拡散運動することが明らかになった。拡散スピンの担体は中性ソリトンによるものと解釈された。上記のPd錯体と比べるとソリトンの濃度は少ないが拡散速度は大きくなり、一次元鎖間の水素結合などの相互作用がソリトンの移動に影響を与えていることが明らかになった。同様の測定を、2価-4価のエネルギーギャップが白金錯体より小さいパラジウム錯体[Pd(en)_2][PdBr_2(en)_2](ClO_4)_4ついて行った。その結果、ソリトンの拡散速度は更に大きくなり、報告されているトランス-ポリアセチレンの結果とほぼ同程度の値をもつことが明らかになった。
スピンデバイス応用に向けた半導体ＳｉＣにおけるスピン流物性の研究

SiC中のスピン流物性のうちスピン拡散長については、前年度に到達した3C-SiCを用いるという解決策を引き続き採用し、デバイス作製とスピン輸送測定を行った。本年度は、デバイスジオメトリや構造を工夫することで、スピン検出信号のS/N比を向上させることに取り組んだ。他方、スピン流電流変換能の測定に向けての研究も推進した。前年度にはYIG/高ゼーベック物質の二層構造を用いた直流測定においてはスピン波誘起によるゼーベック効果が無視できないことを明らかにした。今年度は交流スピンホール起電力を位相込みで測定することで直流熱起電力効果の影響を回避しながら、スピン流電流変換能の測定を行う手法の適用に取り組んだ。先行研究においては、この手法を用いて白金や銅などの典型的な金属においてそのスピン流電流変換能が測定されている。この手法において、半導体/磁性体層の試料をコプレーナ導波路に近接させたうえで外部磁場とマイクロ波を印加しながら透過係数を測定した。強磁性共鳴状態において、磁性体から交流スピン流が注入されスピン流電流変換による電流が誘導磁界を発生させ、誘導起電力をコプレーナ導波路で検出することができる。この寄与は、磁性体の感受率テンソルを基準として特定の位相成分を持っており、他の効果による寄与と切り分けることができる。デバイス二層構造において磁性体と半導体がオーミック接合であることが好ましいので磁性体金属とドーピングによって縮退させた3C-SiCを含む種々の半導体との二層構造試料を製作した。実験では、所属研究室で試料作製を行った後に、同手法の提唱者のグループもとに赴き、短期滞在において同測定を行った。測定の結果、半導体やドーパントの種類によってスピン流電流変換能の変調が観測された。これは半導体SiCを始めとして半導体のスピン流電流変換能の広範な理解につながる成果である。低ダンピング磁性体と半導体の界面において、直流スピン流注入・検出を用いた手法では、熱起電力効果による寄与が無視できないことを明らかにしたうえで、その解決策を交流測定に見出すことができた。同測定手法のノウハウを持つ研究グループとの共同研究を行うことで、作製した磁性体/半導体試料を測定することができ、本研究課題であるSiCのスピン流物性測定に繋がる研究成果を得ることができた。現段階での成果は、SiCを含むさまざま半導体においてスピン流電流変換能の測定を行ったことである。今後は、これらの結果を総合的に俯瞰し、半導体においてどのようなファクターがスピン流電流変換物性を支配しているのかについて実験的に解明することを目指す。また、一般にスピン電流変換機構は、バルクにおけるスピン軌道相互作用に起因するスピンホール効果や、界面における内部電界に起因するラシュ・エーデルシュタイン場効果が挙げられる。従来の磁性体金属/非磁性体金属界面を用いた研究においてもこの両者の効果の同定、切り分けが議論されてきた。我々が取り組んできた半導体/磁性体界面の実験系においても半導体材料の変更によって界面の電子状態も変化するので、先に挙げた議論が重要となってくる。本年度は、昨年度より作製する半導体/磁性体試料の種類を多くして、より包括的な考察ができるように実験を進めていく。さらに、SiCのスピン拡散長測定においては、スピン注入+輸送+検出型デバイスの作製と測定を進め、n型3C-SiCにおけるスピン輸送物性パラメータの同定にむけて実験を進める。SiC半導体への高効率スピン流注入材料として,当初イットリウム・鉄・ガーネット(YIG)に注目し,絶縁体であるYIGとSiCとの接合を検討した.これは,従来の手法に従ってNiFe/n型4H-SiC界面を形成したところ,ショットキー障壁に起因する空乏層が形成されスピン流注入に支障が生じたためであるYIGからPtなどの金属材料への高効率なスピン流注入も以前から報告されている.予備的検討段階として,YIG自身のもつスピン波熱輸送効果の測定を行った.これまでのYIG/金属接合のスピン注入の実験と異なり,ゼーベック係数の大きいYIG/半導体接合では,逆スピンホール効果による起電力とスピン波熱輸送効果によるゼーベック起電力が重畳してしまう問題がある.実験においては,膜厚1.2μmのYIG薄膜上にCuとSbからなる熱電対を作製した.薄膜YIG表面には強磁性共鳴(FMR)条件に近接した外部磁界においてDamon-Eshbachモードと呼ばれる進行スピン波が誘起されることが知られている.これによりマグノン・フォノン相互作用を介しての熱輸送効果が誘起される.測定の結果,この起源に基づく熱差が観測された.さらに,一様交流磁界中で熱輸送効果が観測されるメカニズムをマイクロマグネティック計算により明らかにした.一般的にゼーベック係数の大きい半導体を用いた測定では,この効果によるゼーベック起電力が目的とするスピンホール起電力に重畳してしまうことが危惧される.以上の研究結果をもって,YIGは半導体SiCへのスピン注入実験には好適でないと結論づけた.この問題を解決する手法として,4Hの晶系を3Cに変更することにより金属磁性体とのオーミック接合を実現するという手法を考案した.

これにより,従来型のスピン注入・輸送・検出型のデバイスを作製でき,3C-SiC中のスピン輸送を示唆する信号を得られた.当初のYIGをスピン注入源として用いる手法は適用できないことが実験的に確かめられたが,3C-SiCを用いるという新たな手法により,問題の打開ができた.当初の計画におけるYIG/SiC界面を用いる手法における問題点が明らかになったが,その要因の物理的背景を明らかにすることができ,半導体スピントロニクスの発展に資する成果を得ることが出来た.具体的には,実験的測定とマイクロマグネティック計算の両面からYIG表面に誘起される熱勾配の起源を解明できた.また,本研究課題の実現に向けては,SiCの晶系を変更するというこれまでとは異なるアプローチにより問題解決が図られ,来年度研究計画の遂行に資する成果を得ることが出来た.SiC中のスピン流物性のうちスピン拡散長については、前年度に到達した3C-SiCを用いるという解決策を引き続き採用し、デバイス作製とスピン輸送測定を行った。本年度は、デバイスジオメトリや構造を工夫することで、スピン検出信号のS/N比を向上させることに取り組んだ。他方、スピン流電流変換能の測定に向けての研究も推進した。前年度にはYIG/高ゼーベック物質の二層構造を用いた直流測定においてはスピン波誘起によるゼーベック効果が無視できないことを明らかにした。今年度は交流スピンホール起電力を位相込みで測定することで直流熱起電力効果の影響を回避しながら、スピン流電流変換能の測定を行う手法の適用に取り組んだ。先行研究においては、この手法を用いて白金や銅などの典型的な金属においてそのスピン流電流変換能が測定されている。この手法において、半導体/磁性体層の試料をコプレーナ導波路に近接させたうえで外部磁場とマイクロ波を印加しながら透過係数を測定した。強磁性共鳴状態において、磁性体から交流スピン流が注入されスピン流電流変換による電流が誘導磁界を発生させ、誘導起電力をコプレーナ導波路で検出することができる。この寄与は、磁性体の感受率テンソルを基準として特定の位相成分を持っており、他の効果による寄与と切り分けることができる。デバイス二層構造において磁性体と半導体がオーミック接合であることが好ましいので磁性体金属とドーピングによって縮退させた3C-SiCを含む種々の半導体との二層構造試料を製作した。実験では、所属研究室で試料作製を行った後に、同手法の提唱者のグループもとに赴き、短期滞在において同測定を行った。測定の結果、半導体やドーパントの種類によってスピン流電流変換能の変調が観測された。これは半導体SiCを始めとして半導体のスピン流電流変換能の広範な理解につながる成果である。低ダンピング磁性体と半導体の界面において、直流スピン流注入・検出を用いた手法では、熱起電力効果による寄与が無視できないことを明らかにしたうえで、その解決策を交流測定に見出すことができた。同測定手法のノウハウを持つ研究グループとの共同研究を行うことで、作製した磁性体/半導体試料を測定することができ、本研究課題であるSiCのスピン流物性測定に繋がる研究成果を得ることができた。今後は,3C-SiCを用いたスピン注入・輸送・検出型デバイスによるSiCのスピン流物性の評価を進めていく.具体的には,デバイス設計におけるスピン輸送長や試料温度を変化させて,スピン信号の依存性を調べる.スピン流輸送のチャネルとなる3C-
物理的刺激が骨芽細胞と破骨細胞に及ぼす影響-情報伝達に関する分子生物学的検討-

1)骨芽細胞ならびに破骨細胞の分離・培養:骨芽細胞はヒト正常皮質骨より初代培養法にて採取した。破骨細胞は、1,25(OH)_2D_3を添加してマウス由来骨髄細胞を培養し、形成させた。2)力学的刺激ならびに電気的刺激の負荷:力学的刺激として、500から1500回転の遠心力を12時間ごとに20分間、また、電気的刺激として、パルス電磁場発生装置を用いて、0から7ガウスのパルス電磁場刺激を連続的に負荷した。3)細胞内情報伝達経路の検討:各種細胞内情報伝達経路の特異的阻害剤を添加し、物理的刺激に対する反応性の変化を検討した。4)分子生物学的検討;各種条件下で培養を行った細胞のmRNAを抽出し、ノーザンブロッティング法による解析を行い、各種細胞内情報伝達物質のmRNAを検索した。5)物理的刺激が骨芽細胞・破骨細胞に及ぼす影響の評価・骨芽細胞の評価:ALPase活性、BGP産生能を測定し、分化過程を評価した。さらにVon Kossa染色を施し、画像解析装置を用いて石灰化量を定量化した。・破骨細胞の評価:TRACP染色を行いその形成数を測定し形成能を評価した。さらに破骨細胞をdentine slice上で培養してその吸収窩を染色し、画像解析装置を用いて吸収面積を定量化した。6)結果ならびに考察:遠心力負荷により、骨芽細胞のALPase活性、BGP産生能は負荷量依存的に上昇したが、石灰化能の顕著な変化は認められなかった。また、破骨細胞形成能と吸収能にも変化は認められなかった。パルス電磁場刺激により、骨芽細胞のALPase活性は刺激強度依存的に上昇したが、BGP産生能は抑制された。骨芽細胞の石灰化能ならびに破骨細胞の形成能と吸収能は、わずかに上昇する傾向が認められた。細胞内情報伝達経路の検討のため、骨芽細胞培養系にindomethacinを添加すると、添加濃度依存的に物理的刺激に対する反応性は減少した。また、Calphostin Cを添加してもその反応性の変化は認められなかった。以上の結果から、物理的刺激は、骨芽細胞の分化を促進すること、この反応にprostaglandin産生が関与しており、protein kinase Cは関与していないことが示唆された。ノーザンブロッティング法による解析の結果、prostaglandin産生に関与するmRNAのわずかな増加が認められた。破骨細胞培養系に顕著な変化は認められなかったが、prostaglandin産生が関与していたことから、骨芽細胞を介して刺激に応答している可能性が示唆された。また、両刺激により骨芽細胞が異る反応性を示したことから、反応経路が異る可能性も示唆された。今後、両刺激に対する反応経路の違いや、細胞内情報伝達物質についてさらに詳細な検討を加えて行く予定である。

また、両刺激により骨芽細胞が異る反応性を示したことから、反応経路が異る可能性も示唆された。今後、両刺激に対する反応経路の違いや、細胞内情報伝達物質についてさらに詳細な検討を加えて行く予定である。
微生物型シデロフォアをモデルとした植物用アルカリ耐性鉄供給剤の開発

本研究では石灰質アルカリ土壌下における植物用鉄供給剤の開発を目指し、微生物の鉄輸送化合物(シデロフォア)をモデルとした各種人工シデロフォアを合成し、アルカリ耐性植物用鉄供給剤としての機能評価を行なった。今回用いた4種の人工シデロフォアのFe(III)錯体を鉄欠乏状態のミニトマトに対し投与したところ、4種全てで鉄欠乏回復が見られ、これらがミニトマトに対して鉄供給可能であることが明らかとなった。また、それらのうちの1種は、石灰質アルカリ土壌下において植物シデロフォアを合成できないイネに対する鉄欠乏回復効果も示した。本研究は石灰質アルカリ土壌下における植物用鉄供給促進剤として、微生物の鉄輸送化合物(シデロフォア)をモデルとした各種人工シデロフォアを合成し、その機能評価を目的とする。平成27年度においては、新規導入した人工気象器内におけるミニトマトの水耕栽培における育成条件の検討を行い、それに基づいて人工シデロフォアTAGEと天然シデロフォアDFOBとの比較を行なった。まず、植物における鉄取り込みと関連のある植物根における鉄(III)イオンの還元活性を調べたところ、天然シデロフォアDFOB-Fe(III)錯体では還元が見られなかったのに対し、より還元されやすい人工シデロフォアTAGE-Fe(III)錯体では鉄(II)イオンへの還元および別のキレート配位子への鉄(II)イオン受け渡しが観測された。次に鉄欠乏させたミニトマトを用いて、人工シデロフォア錯体および天然シデロフォア錯体を投与した際の鉄欠乏回復効果について検討した。その結果、植物内鉄量と関連のあるクロロフィル量に関しては、人工、天然いずれにおいても回復が見られた。一方、植物内の地上部(葉および茎)と根の鉄含有量を直接測定したところ、人工シデロフォアTAGEの方が天然シデロフォアDFOBより多くの鉄を植物へ供給していることが明らかとなった。また、各錯体を与えた時の植物根における鉄輸送系遺伝子の発現度合いを調べたところ、人工シデロフォアの方が天然シデロフォアよりも遺伝子の発現が抑制されていた。以上の結果から、人工シデロフォアTAGEが天然シデロフォアDFOBより優れた植物用鉄供給剤として作用することが明らかとなった。当初、新規導入した人工気象器内におけるミニトマトの水耕栽培における育成条件の検討および人工シデロフォアTAGEと天然シデロフォアDFOBとの比較検討と並行して、いくつかの人工シデロフォア合成を行なう予定であった。しかしながら、合成に用いる機器の故障があったことや、本研究目的を考えた時に人工気象器内での育成条件を確立しておく必要があったことから、前者を優先して実施した。その結果、これまで行なってきた屋外での育成との違いもあり、育成条件検討にはやや時間を要したものの、装置導入から半年後には人工気象器内での育成条件の確立に至った。また、それと並行して植物における鉄取り込みと関連のある植物根における鉄(III)イオンの還元活性を調べた結果、天然シデロフォアDFOB-Fe(III)錯体では還元が見られなかったのに対し、より還元されやすい人工シデロフォアTAGE-Fe(III)錯体では鉄(II)イオンへの還元が観測された。次に確立した育成条件下で鉄欠乏させたミニトマトを用いて、人工シデロフォア錯体および天然シデロフォア錯体を投与した際の鉄欠乏回復効果について検討したところ、クロロフィル量は人工、天然いずれにおいても回復が見られた。一方、植物内の地上部(葉および茎)と根の鉄含有量では、人工シデロフォアTAGEの方が天然シデロフォアDFOBより多くの鉄を植物へ供給していることが明らかとなった。さらに、各錯体を与えた時の植物根における鉄輸送系遺伝子の発現度合いを調べたところ、人工シデロフォアの方が天然シデロフォアよりも遺伝子の発現が抑制されていた。以上の結果から、人工シデロフォアTAGEが天然シデロフォアDFOBより優れた植物用鉄供給剤として作用することが明らかとなり、最終的な研究目的を目指す上で十分な結果がこれまでに得られているため。平成28年度においては、これまでに合成した人工シデロフォアTAGEの類縁体3種(TAPE、TAGP、TAPP)に対して、水耕栽培によるミニトマトの鉄欠乏回復効果を検討した。その結果、いずれの人工シデロフォアのFe(III)錯体も天然シデロフォアであるDFOBのFe(III)錯体と比較して、クロロフィル量で2倍、葉や茎の地上部の鉄濃度で1.52倍の回復効果を示した。この結果から、一連の人工シデロフォアがミニトマトに対して高い鉄欠乏回復効果があることが明らかとなった。次に、人工シデロフォアTAGEについて、植物シデロフォアであるムギネ酸を合成できないイネの変異株を用いて、寒天培地による栽培により、その鉄欠乏回復効果を調査した。その結果、天然シデロフォアDFOBと比較して、クロロフィル量および地上部の鉄濃度で2.3倍の回復効果を示し、本人工シデロフォアが単子葉植物であるイネに対しても鉄供給可能であることが明らかとなった。さらに、石灰質アルカリ土壌のモデルとして、貝化石土壌(石灰分38%, pH9)を用いて、前述のムギネ酸を合成できないイネの変異株に対する鉄欠乏回復効果を調べたところ、クロロフィル量でDFOBの1.6倍の回復効果を示した。