hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リーシュマニア原虫感染防御における微小環境の影響に着目したＴｈ１細胞活性化の解析

BALB/cマウスへのLeish111f経鼻投与により、リーシュマニア原虫の尾根部への感染は発症防御されるが、足蹠部感染は防御されない。PKH26染色原虫を非免疫マウスの尾根部および足蹠部に接種すると、足蹠部所属リンパ節に、尾根部所属リンパ節より多くの原虫貪食細胞が移入した。さらに、脾細胞のin vitro培養において、培養に添加する原虫量の増加に伴いIL-4が産生された。以上のことから、足蹠部感染時には過剰な抗原提示が膝窩リンパ節で起こるためTh2型免疫反応が惹起されやすく、免疫マウスにおいても、発症が防御しにくい可能性が示唆された。近年我々は、BALB/cマウスにおいて、経鼻免疫により発症防御的Th1が誘導された場合、尾根部へのリーシュマニア原虫感染に対しては、完全に発症を防御するのに対し、足蹠感染では、ほとんど発症防御されないことを見出した。本研究の目的は、感染部位の微小環境が、防御免疫誘導に影響しているかどうかを、解剖学的に、および免疫学的に検証することである。平成23年度は、PKH26染色原虫を非免疫マウスの尾根部および足蹠部に接種し、足蹠部の所属リンパ節である膝窩リンパ節に、尾根部の所属リンパ節である鼠径リンパ節より多くの原虫貪食細胞が移入してくることを明らかにした。本年度は、経鼻免疫マウスを用い、尾根部および足蹠部への原虫感染後に、経時的に所属リンパ節におけるTh1/Th2の活性化を観察し、実際に所属リンパ節間の移入原虫貪食細胞の数の違いがTh1/Th2バランスに影響するかどうかを検討することを計画した。初めに、非免疫マウスへ蛍光染色原虫を接種し、所属リンパ節の凍結切片の観察から、リンパ節に移入している原虫貪食細胞は、T細胞および樹状細胞(DC)が分布する傍皮質領域に認められた。また、これらのリンパ節より調整した細胞をCD11bおよびCD11c抗体で染色し、フローサイトメーターにより解析したところ、貪食細胞の3割から5割がDCであること、および、総リンパ節細胞に占める原虫貪食DCの割合は、膝窩リンパ節の方が鼠径リンパ節より3から5倍多いことが示された。また、脾臓由来DCに異なる数の原虫を貪食させ、脾細胞と反応させると、添加した原虫量に依存して、IL-4産生が認められた。以上のことから、足蹠部感染時には、過剰な抗原提示が膝窩リンパ節で起こるため、Th2型免疫反応が惹起されやすく、そのため免疫マウスにおいても発症が抑えられなかった可能性が示唆された。近年我々は、BALB/cマウスにおいて、尾根部へのリーシュマニア原虫感染に対し、Leish111fの経鼻投与によりTh1誘導性にリーシュマニア症の発症防御免疫を誘導すること報告した。しかしながら、同様に免疫したマウスの足蹠部に原虫を感染させた場合は、ほとんど発症防御されなかった。平成23年度は、PKH26染色原虫を非免疫マウスの尾根部および足蹠部に接種し、足蹠部所属リンパ節である膝窩リンパ節に、尾根部の所属リンパ節である鼠径リンパ節より多くの原虫貪食細胞が移入してくることを明らかにした。また、平成24年度は、リンパ節凍結切片観察により、リンパ節に移入した原虫貪食細胞がT細胞および樹状細胞(DC)が分布する傍皮質領域に移動することを明らかにした。さらに、フローサイトメーターを用いた解析により、貪食細胞の3割から5割がDCであること、および、総リンパ節細胞に占める原虫貪食DCの割合は、膝窩リンパ節の方が、鼠径リンパ節より、3から5倍多いことが示された。平成25年度は、免疫マウスへの尾根部および足蹠部原虫感染後のそれぞれの所属リンパ節における免疫反応の違いを検討する予定であったが、保存していた原虫の病原性の低下が認められたため、リーシュマニア原虫をBALB/c SCID尾根部に接種し、4回マウスに継代接種することにより、BALB/cマウスに対する病原性を回復した原虫を得た。また、ワクチン候補分子Leish111fは、米国IDRIから分与されているが、その構成蛋白の一つであるTSAを作製し実験を行った。TSAの経鼻免疫により、Leish111f経鼻免疫時と同様に、免疫マウスにおいてTSAに対するTh1免疫反応が誘導されていることおよび尾根部感染時に発症防御することが示されたが、尾根部感染及び足蹠部感染時のリンパ節における免疫反応の違いを見出すには至らなかった。

平成23年度は、(1)原虫染色法の確立と、(2)非免疫マウスにおける尾根部および足蹠部への蛍光標識原虫の感染と蛍光標識原虫貪食抗原提示細胞の所属リンパ節への移行の観察を行った。(1)10%FCS-199培地で維持培養した原虫(Leishmania major PM2株およびFriedlin株)をPKH26と混合後、10分から30分室温で静置すると、ほぼすべての原虫が染色されることが分かった。(2)(1)で作製した蛍光色素標識原虫と、既に作製されたEGFP遺伝子導入L. major PM2株を無処置マウスの尾根部および足蹠部へ接種し、経時的に所属リンパ節を回収し、移入している原虫を蛍光観察した。EGFP原虫は、原虫が破壊されると蛍光を発しなくなるため、貪食されていない原虫か、貪食されたが、マクロファージ内で感染維持されている原虫が観察される。足蹠部接種の場合、所属リンパ節である膝窩リンパ節には、どの観察時間においても、量の多寡はあれ、原虫が観察された。一方、尾根部接種時の所属リンパ節である、鼠径リンパ節では、原虫が観察できないこともあり、観察できた時も、膝窩リンパ節に比べ、数が少なくなっていた。PKH26は、染めた原虫のみならず、原虫を貪食し、分解した細胞をも赤く染めるため、観察された蛍光は、原虫と、原虫を貪食した細胞を表していると考えられる。PKH26染色原虫を感染させた場合、足蹠部接種の膝窩リンパ節では、常に大量の赤い細胞が、リンパ節全体、特にT細胞領域と思われる部分に分布していた。一方、尾根部接種の鼠径リンパ節では、13時間ではほとんど細胞が観察されず、6時間以降、細胞が観察され始めてからも、輸出リンパ管付近と思われるくぼみのみに観察され、週単位の時間がたったあとでも、この状態は変わらなかった。本研究の目的は、感染部位の微小環境が、防御免疫誘導に影響しているかどうかを、解剖学的に、および免疫学的に検証することである。平成24年度を終え、前半の目的として、免疫マウスにおいて、発症が防御できない足蹠感染時に、膝窩リンパ節への過剰な原虫感染DCの移入および傍皮質領域への分布が示され、原虫感染を助長するTh2型免疫誘導を予測させる結果となった。この点に関しては、目的を達成していると考えられる。しかしながら、目的の後半となる、その免疫学的検証については、平成24年度に、非免疫マウス脾細胞において、原虫量依存的にTh2細胞の活性化が示唆されたが、実際に、経鼻免疫により生成された防御性Th1細胞を抑えてまで発症を助長するレベルかどうかは不明である。そのため、当初の目的を達成しきったとは言えない。当初計画では、経鼻免疫マウスにおける所属リンパ節内の原虫動態を観察する予定であったが、平成23年度は、条件検討のため、非免疫マウスを中心として実験を行った。経鼻免疫マウスへの感染実験は、平成24年度に計画している。十分に研究計画を遂行できる範囲であると考えている。平成25年度に明らかにしたい点は、経鼻免疫マウスの膝窩リンパ節において、過剰な原虫抗原提示によるTh2の生成が、防御性Th1メモリー細胞の活性化を妨げるという仮説を支持するデータを得ることである。そのため、1抗原提示細胞に原虫を添加した後、T細胞を混合培養し、IL-4産生細胞(Th2細胞)の生成を認める系に、経鼻免疫したマウス脾細胞を添加することで、IL-4産生が抑えられること、反対に、2抗原提示細胞に原虫を添加した後、免疫マウス脾細胞を混合培養し、Th1細胞活性化を認めた系において、投入する原虫を増すことにより、IFNγ産生が鈍化することを明らかにしたい。さらに、3経鼻免疫マウスに原虫を足蹠部感染した際に、速やかに膝窩リンパ節においてTh2細胞の生成が認められることを明らかにしたい。おおむね当初計画の通り遂行する予定である。
嫌悪的体験の強さに対応した恐怖学習を制御する予測誤差生成回路の解明

恐怖学習が十分に進行するとその学習強度は一定となり,以降の恐怖体験はさらなる学習を引き起こさなくなる。本研究ではこの「恐怖学習の漸近化」現象を嫌悪的体験の強さに応じた適応的恐怖学習モデルとして,その神経メカニズムの解明を試みた。その結果,1)嫌悪刺激の到来を予測する音刺激による扁桃体中心核-中脳水道周囲灰白質腹側経路の活性化により,恐怖記憶の貯蔵領域である扁桃体外側核で嫌悪刺激に対する神経応答が減少すること,2)さらにこの経路が吻側延髄腹内側部を介して恐怖学習の漸近化を引き起こすことが明らかになった。この結果は過剰な恐怖学習に特徴づけられる不安症等の精神疾患メカニズムの解明に重要な知見である。恐怖学習が十分に進行すると,その学習強度は一定となり,以降の恐怖体験はさらなる恐怖学習を引き起こさなくなる。申請者はこの「恐怖学習の漸近化」現象を嫌悪的体験の強さに応じた適応的恐怖学習のモデルとしてその神経メカニズムおよびメカニズムの破綻がもたらす個体に対する影響を研究している。平成26年度では,神経可塑性の生じる記憶貯蔵領域である扁桃体外側核(LA)において生じる,学習依存的な嫌悪刺激(US)に対する神経応答の低下が,扁桃体中心核(CeA)-中脳水道周囲灰白質(PAG)経路の活性化によって引き起こされていることが明らかになった。具体的には,恐怖学習が漸近値に到達するまでラットを訓練した後,嫌悪刺激の到来を予測する音刺激(CS)の提示中に限局した光遺伝学によるCeA-PAG経路の不活性化を行い,嫌悪刺激到来が予測可能な条件(CS+US),嫌悪刺激到来が予測できない条件(US単独提示)のそれぞれにおける嫌悪刺激に対するLAの応答におよぼす影響を検討しところ,CeA-PAG経路の不活性化によって,CS+US条件におけるUSに対するLAの神経応答の減少,すなわち学習依存的な嫌悪刺激に対する神経応答の低下,が消失するという脱抑制が生じた。さらに, CeA-PAG経路が機能的に恐怖学習の漸近化を引き起こしていることも明らかになった。具体的には,学習が漸近化した後の過剰訓練時に,CSの提示中に限定されたCeA-PAG経路の不活性化を行ったところ,翌日のテストにおいてラットはCSに対し本来の漸近値を超えた恐怖反応を示した。申請者はこの「恐怖学習の漸近化」現象を嫌悪的体験の強さに応じた適応的恐怖学習のモデルとし,その神経メカニズムの解明を試みた。これまでの研究から,嫌悪刺激の到来を予測する音刺激(予測刺激)による扁桃体中心核(CeA)ー中脳水道周囲灰白質腹側部(vlPAG)経路の活性化が,1)扁桃体外側核(LA)の嫌悪刺激に対する神経応答を学習依存的に低下させ,2)恐怖学習の漸近化を引き起こすことが明らかになった。平成27年度においては,脊髄からLAへの嫌悪刺激情報伝達における中継領域である中脳水道周囲灰白質背側部(dlPAG)における嫌悪刺激に対する神経応答の低下もLAの結果と同様に,CeA-PAG経路の活性化に依存することが明らかになった。すなわち,予測刺激の提示中に限局したCeA-PAG経路の光遺伝学的不活性化によりvlPAGの予測刺激に対する応答が低下し,またdlPAGの嫌悪刺激に対する神経応答の減少が生じなくなるという脱抑制が認められた。さらに,vlPAGにおける投射ニューロンのうち,吻側延髄腹内側部(RVM)への投射ニューロンが予測刺激によりCeA-PAG経路の働きを介して活性化されること,このRVM投射ニューロンの予測刺激中の活性化によって学習の漸近化が引き起こされていることを光遺伝学,蛍光免疫染色法および行動解析を組み合わせることにより明らかにした。一連の研究からCeA-PAG-RVM経路の活性化が,嫌悪刺激情報をLAさらにはdlPAGよりも上流において抑制することで嫌悪的体験の強さに対応した恐怖学習を制御していることが示唆された。この結果は過剰な恐怖学習に特徴づけられる不安症・心的外傷後ストレス障害等の精神疾患メカニズムの解明に重要である。当初の年度目標をして掲げた項目を全て達成することができた。神経科学当初の計画通り,PAGにおける嫌悪刺激に対する神経応答の変化とその機能,さらにLAとの連携について検討する。当初は光遺伝学を用いて神経活動の操作とその行動への影響を調べる予定であった。しかしながらPAGの下位領域ごとの機能的な差異を考慮し,PAGにおける嫌悪刺激に対する神経応答の変化を詳細に記録する実験を優先して行うよう,当初の計画を修正する。細胞記録用の電極作製,また実験動物に対する施術を効率的に行うことができたため,支出をおさえることができた。計画した実験をより効率的に行うために,分子定量,生体内レーザー照射および細胞外記録
日本人学生と留学生:相互理解のためのアクションリサーチ

三年間の共同研究のまとめとして研究成果報告書を出版した。第1章では、1970年代後半以降の日本における留学生受け入れ施策を中心に、留学生と日本人学生のインターフェースといった事象が、どのような歴史的背景の中で問題になってきたのかを、また、第2章では、留学生を受け入れるといった行為そのものが合意している諸問題への批判的省察をした。第3章から第8章までは、留学生センター、学生サークル、授業、チューター制度、ワークショップなどの場でインター・フェースがどう構築されているかの現況とわれわれの先端的な試みについてレポートした。第8章は、日本人と留学生の間の相互理解というものを我々は「他者と出会うことで、自分が変わり、「わたしたち感覚」が生まれることだと考えるに至った模索の軌跡を座談会のかたちで示した。また、平成10年度の異文化間教育学会で、研究分担者の近藤孝弘が「留学生受け入れに見る大学と国家」について個人発表し、また本研究に関った全員で「日本人学生と留学生とのインターフェース:現状と課題」と題するラウンドテーブルを実施することで、参加者がそれぞれの場で日本人学生と留学生のインターフェースを構築するためのノウハウについて話し合う予定である。日本人学生と留学生の交友を妨げている構造的障害や心理的障壁を明かにし、そうした障害や障壁を突き崩すためのアクション・プログラム(日本人学生と留学生が共同作業をするワークショップ)を試作することが、今年度の大きな目標であった。まず、第一歩は、研究分担者が互いに知り合い、研究組織全体としてのリソースを確認するとともに、アクション・プログラムを留学生研究の全体像の中に位置づけることであった。助成金交付内定以降、平成8年2月8日まで、8回の会合をもち、日本の留学生政策の変遷や現状を検討し、施策面では以下の点で新局面に入っているという共通認識をもった。「留学生分離処遇政策より、日本人学生との混住・定員化による統合へ」、「宿舎や奨学金の確保などハード面での整備が一段落し、地域社会や日本人学生との交流などソフト面での整備へ移行」、「開発途上国型の学位取得や新知識・技術の獲得をめざす長期留学生主流の受入れより、異文化理解型の短期留学へのシフト」以上の検討を踏まえて、日本人学生と留学生のインターフェース構築の第一弾として、留学生センターにボランティア活動を申し込んできた学生を対象にした1泊2日の宿泊研修会のプランをたてた。留学生に無関心な一般学生と留学生関係業務を担うスタッフとの橋渡し役の養成を目的とする研修会を、5月11日12日に東大付属施設の検見川セミナーハウスで行う予定で、実施に向け準備体制に入った。「留学生問題は、日本人問題である」という基本認識にたち、日本人学生と留学生の相互理解を促進するためのさまざまなプログラムを試作し、データを採集した。1日本人学生と留学生の相互理解を促進するワークショップを行った。「共に生きる社会の共育ワークショップ」を1泊2日(日本人学生25人、外国人学生10人)て行った。7グループが、日本人学生と外国人学生の交流をめぐる課題をグループで取り組み、成果を翌日の午後発表。一連の共同作業を通じて文化的背景の違う人々とともに仕事をすることにともなう問題を体験した。2授業を通じて、日本人学生と留学生の接触の場をつくる。(1)東大の1、2年生向けの全学自由研究ゼミナール(1996年夏学期)に「留学生と一緒に探訪する日本社会」を出講、留学生1人と日本人3人でチームを組み、フィールドワークを行う。(2)教養学部2年生向けの教育学部専門講義「教育・社会・文化」(参加学生約50人)で、最初の5コマを留学生関連の講義をし、締めくくりに留学生2人から話を聞いて、レポートの提出を求めた。3一橋大学における留学生をめぐる諸システム構築の社会史についての調査4留学生政策の政治的社会的文脈と国際相互理解についての考察5今後の課題・相互理解の構造の理論的研究三年間の共同研究のまとめとして研究成果報告書を出版した。第1章では、1970年代後半以降の日本における留学生受入れ施策を中心に、留学生と日本人学生のインターフェースといった事象が、どのような歴史的背景の中で問題になってきたのかを、また、第2章では、留学生を受け入れるといった行為そのものが含意している諸問題への批判的省察をした。第3章から第8章までは、留学生センター、学生サークル、授業、チューター制度などの場でインターフェースがどう構築されているかの現況とわれわれの試みについてレポートした。

また、1泊2日の留学生と日本人をまじえたワークショップの経験から、共通の課題に向かい議論し、協力するといった経験が互いを理解する上で効果が大きいことがわかった。第8章は、日本人と留学生の間の相互理解を我々は、他者と出会うことで、自分が変わり、「わたしたち感覚」が生まれることだと考えるに至った模索の軌跡を座談会のかたちで示した。また、平成10年度の異文化間教育学会で、研究分担者の近藤孝弘が「留学生受入れに見る大学と国家」について個人発表し、また本研究に関わった全員で「日本人学生と留学生とのインターフェース:現状と課題」と題するラウンドテーブルを実施することで、ラウンドテーブル来場者がそれぞれの場で日本人学生と留学生のインターフェースをどう構築するかについて、本研究から得た参考になりそうなノウハウを提供したいと考えている。
生命素子による転写環境とエネルギー代謝のクロストーク

本新学術領域研究「生命素子による転写環境とエネルギー代謝のクロストーク制御」は、転写と代謝のクロストークを支える分子実体とその制御メカニズムを解明することを目的として、平成23年度に発足した。本年度は、領域として推進してきた研究成果のとりまとめを行った。総括・計画研究9件(平成23年度平成27年度)、公募研究48件(平成24年度平成25年度;25件、平成26年度平成27年度;23件)について、新学術領域研究として行ってきた研究と領域内の交流・連携で生れた共同研究の研究内容とその成果を、領域代表を中心に領域の当初の目的と照らし合わせて議論し、研究成果としてとりまとめた。また、若手研究者の自主的な研究会の実施や若手研究者が数多く受賞される(平成24年度平成25年度;18件、平成26年度平成27年度;41件)など、若手研究者ネットワークの形成が加速され、研究の成果に加え多くの領域推進の効果が得られた。たとえば、領域内若手研究者の情報交換の場の提供として、「第4回発生における代謝を考える会」(2017年2月20日・21日、京都大学)の開催に支援した。本研究会は転写代謝システムの計画班連携研究者である日野信次朗助教(熊本大学)や、公募研究班である林良樹助教らを中心とした若手研究者によって構成され、その設立趣旨は、転写代謝システムの学術的コンセプトを発生という切り口から議論し、情報交換することにある。本年度も22演題の口頭発表が行われ、活発な議論が展開された。本会は多くの若手研究者が集結し研究発表・情報交換を行い、本研究課題にとって大変有意義なものとなった。領域の5年間の活動を通して得られた成果は、研究成果報告書として冊子化し、領域内外の各方面に配布した。28年度が最終年度であるため、記入しない。
補体フラグメントC4aに対する特異的なレセプターの遺伝子クローニング

1.C4aレセプターを多く発現する培養細胞のスクリーニング:C4aの生理活性(細胞内Ca^2動員反応)および蛍光標準したC4aの細胞に対する結合活性を指標にして,種々のヒト血球系培養細胞のスクリーニングを行ったが,C4aレセプターを発現する細胞は見つからなかった。そこで,分化誘導剤でマクロファージ化させた単球系の細胞に対して同様なスクリーニングを行ったところ,C4aレセプターはジブチリルcAMPで分化させたTHP-1に発現することを初めて見い出した。2.C4aレセプターを介した細胞応答:上記の細胞に対するC4aの刺激活性について検討したところ,C4aはアナフィラトキシン(C3a,C5a)としての活性(活性酸素生成反応やリソソーム酵素放出など)を示さないことがわかった。このことから、C4aレセプターを介して刺激伝達経路は他のアナフィラトキシンレセプターとは異なる可能性が示唆された。3.C4aレセプター遺伝子の発現クローニング:分化させたTHP-1からcDNAを調製して発現ベクターに組み込み,遺伝子ライブラリーを構築した。このライブラリーをCOS7細胞に導入し,その細胞膜上に蛋白質を発現させた後,蛍光標識したC4aと反応させて対照の細胞に比べてより強い蛍光を発する細胞集団をFACSを用いて分別した。この細胞群からプラスミドDNAを回収して増幅した後、再びCOS7細胞に導入して同様な操作を行った。最終的に数種類のcDNAを単離することに成功した。しかしながら,これらの塩基配列と既知の遺伝子との相同性などの解析を行ったところ,これらはC4aレセプターをコードする新規遺伝子ではなかった。現在,他のクローニング法の適用について検討中である。
石炭液化後段反応のモデル化と触媒効果の定量化

石炭液化反応操作とこれに続く蒸留操作を考慮して,液化反応器出口における液化反応率ばかりでなく,液化油留分の組成も予測できる液化後段反応機構に関するモデルを確立し,これに基づいて後段反応進行に対する触媒の寄与を定量的に評価することを目的として,つぎのような実験を行った。すなわち,内容積が55cm^3のマイクロオートクレーブにおいて,赤平炭の液化から得た中間生成物であるアスファルテンあるいはSRC-IIプロセス液化油を反応試料とし,反応温度が723K,ガス圧力が10.1MPa-H_2 or N_2の条件で液化反応実験を行い,得られたオイル成分を昇温ガスクロマトグラフィーによって分析し,芳香族およびナフテン環数の違いによって4種の沸点留分に分類し,これらとガスの収率の経時変化を反応時間が360minまでの範囲で測定した。さらに,触媒として市販Fe_2O_3とCo-Mo-Niを,溶媒としてテトラリンとナフタレンを用いて水素移動機構と触媒の効果を検討した。その結果、(1)上記の各オイル留分およびガス収率の経時変化は,これらがアスファルテンから並発的に生成するとした反応モデルによって説明できること,(2)Fe_2O_3触媒がアスファルテンの低分子反応全体を促進するのに対し,Co-Mo-Ni触媒はガスの生成を抑制すると同時に,もっとも重質なオイル留分を生成すること,(3)水素供与性溶剤であるテトラリンや触媒を用いない場合は,アスファルテンのプレアスファルテンやセミコークスへの高分子化反応も併発すること,および(4)アスファルテン1g当りの水素消費量はオイル留分の収率が低い範囲では収率はほぼ比例して増加するが,収率が高くなると水素はオイル留分のガス化にも消費される結果,水素消費量の増加割合が大きくなることが明らかになった。
耐熱合金上に生成するアルミナスケールの微細構造と硫黄並びに活性元素との関連性

1.耐熱合金上に生成するアルミナスケールの微細構造におよぼす硫黄および活性元素の影響について明らかにすることを目的とした。まず微量の硫黄を含むアルミナ生成耐熱合金であるFe-20Cr-4Al(3,35,53,104,171,185,491,1300,6300ppmS)合金の高温酸化実験を1273,1373,1473,1573および1673Kで18ks間,酸素中で行った。3ppmS上に生成した酸化スケールはどの酸化温度でも良い密着性を示した。35,53および104ppmS上の酸化スケールは1473K酸化後では冷却過程で著しく剥離した。1473K酸化では3ppm上の酸化スケールは平滑な形態を示したが,7,35および104ppmS上の酸化スケールは起伏のある形態を示した。2.Fe-20Cr-4Al(185ppmS)およびこれに微量のY(10,300,800,3700ppmY)またはHf(500,900,1900,4300Hf)を添加した合金の高温酸化実験を1273,1373,1473,1573および1673Kで18ks間,酸素中で行った。Y添加合金では硫黄の除去および高温で安定なイットリウム硫化物の素地内での生成により,合金表面に生成したアルミナの密着性は良好であった。一方,Hf添加合金では1573K酸化により酸化スケールの剥離が著しかった。3.Fe-20Cr-4Al(3,7,53,104,171,185,491および1300ppmS,10,300,800および3700ppmY,500,900,1900および4300Hf)合金の高温酸化実験を1373,1473および1573Kで360ks間,空気中で行った。1573K酸化後7および53ppmS上の酸化スケールは3ppmの場合と同様に良い密着性を示した。しかしながら,104,171,185および1300ppmSでは酸化スケールの著しい剥離が冷却過程で生じた。一方,イットリウム添加合金上の酸化スケールは良い密着性を示し,ハフニウム添加合金のそれは冷却過程で剥離した。酸化スケールの微細構造は酸化温度,酸化時間,硫黄,イットリウムおよびハフニウムの添加量に依存することがわかった。

3,35,53,104,171,185,491,1300および6300ppm硫黄含有Fe-20Cr-4Al合金の酸素中,1273,1373,1473,1573および1673Kにおける18.0ks間の高温酸化挙動を質量変化量の測定,X線回折,走査型電子顕微鏡観察およびEPMA観察により明らかにした。35,53およびl04ppm硫黄含有合金の質量変化量は1573K酸化で負の値を示した。35および53ppm硫黄含有合金の質量変化量もまた1473K酸化で負の値を示した一方,他の合金の質量変化量は証の値を示したこれらの結果は35,53およびl04ppm硫黄含有合金上の酸化皮膜が冷却過程で著しく剥離すること示唆した。1473K酸化における171,185,491,1300および6300ppm硫黄含有合金上の酸化皮膜の剥離は認められなかった1573K酸化における171,185,491,l300および6300ppm硫黄含有合金の酸化皮膜の剥離は合金上の一部で認められた。1673K酸化では35,53,104,171および185ppm硫黄含有合金上の酸化皮膜の剥離は硫黄含有量の増加とともに低減した。一方,491,1300および6300ppm硫黄含有合金では酸化皮膜の剥離が硫黄含有量の増加とともに著しくなった。3ppm硫黄含有合金ではいずれの酸化温度においても酸化皮膜の剥離は認められなかった。酸化皮膜形態は硫黄含有量および酸化温度により異なった。例えば1473K酸化の3ppm硫黄含有合金では酸化皮膜表面は平滑であり,7,35および53ppm硫黄含有合金では凹凸が激しいことがわかった。さらに硫黄添加量が増加すると酸化皮膜表面は平滑化への傾向を示した。1673K酸化における6300ppm硫黄含有合金の酸化皮膜の著しい剥離について酸化皮膜/合金界面EPMA観察により調べた酸化皮膜/合金界面におけるCr硫化物層の生成およびCr硫化物粒子の著しい増大が酸化皮膜を剥離へと至らしめているものと思われる。酸化皮膜の剥離は酸化皮膜形態,酸化皮膜/合金界面形態,酸化皮膜/合金界面におけるCr硫化物粒子の大きさ,分布状態および酸化温度に関係するものと考えられる。1.Al_2O_3生成Fe-20Cr-4Al(185ppmS)合金,185ppmS合金に微量のYを添加した10,300,800および3700ppmYおよび185ppmS合金に微量のHfを添加した500,900,1900および4300ppmHf合金の酸素中,1273,1373,1473,1573および1673Kにおける18.0ks間の高温酸化挙動を質量変化量の測定,X線回折,SEMおよびEPMA観察により明らかにした。2.1273K酸化ではいずれの合金でも酸化皮膜の剥離はなく,それらの質量変化量はほぼ同様の数値を示した。3.300,800および3700ppmY合金の1373および1473K酸化における質量増加量は,185ppmS合金のそれらより小さく,酸化皮膜の剥離もなく高温耐酸化性が改善された。4.500ppmHf合金の質量変化量は1573K酸化で,900ppmHf合金のそれは1473K酸化で負の値を示した。これらの合金では酸化皮膜の剥離が著しかったことを示唆している。5.X線回折の結果より,いずれの合金および酸化温度においてもα-Al_2O_3が支配的であった。Y_3Al_5O_<12>は1473K以上の酸化温度の3700ppmY合金で微量検出された。一方,HfO_2は4300ppmHf合金の1373K酸化,1900ppmHf合金の1473K以上の酸化および500,900ppmHf合金の1673K酸化で微量認められた。6.SEM観察より,1473K酸化における185ppmSおよび10ppmY合金の酸化皮膜形態は波状を示し,800および3700ppmY合金では平滑であった。一方,900,1900および4300ppmY合金の酸化皮膜形態はいずれの酸化温度においてもおおむね平滑であった。7.Yの添加は酸化皮膜の密着性を改善した。その理由として(1)Yの添加により合金中の硫黄が除去される(185ppmSから40ppmSに低減)。(2)高温で安定なY硫化物を生成する。
機能性無機微粒子の精密配列制御法の開発

N_2雰囲気下でSi基板をPTCS(フェニルトリクロロシラン)溶液中に浸漬してPTCS自己組織膜を作製し、ここにフォトマスクを通してUV照射を行う事により、フェニル基とOH基のマイクロパターンを作製した。SiO_2粒子(500nmφ及び15nmφ)の表面にTCES(トリクロロシアノエチルシラン)を結合させて最表面をCN基とし、さらにt-BuOK(カリウムブトキシド)によりCOOH基へと変性した。このSiO_2粒子最表面のCOOH基と自己組織膜上のOH基をDCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)により縮合させてエステル結合を形成させることにより、自己組織膜上のOH基上に選択的にSiO_2粒子を配置させることを試みた。UV照射によりシラノール基へと変性した領域からは、SEM観察によりSiO_2粒子が確認され、フェニル基上からは粒子は観測されなかった。この手法により、マイクロメーターオーダーの2次元粒子配列パターンが形成された。また、ダイヤモンドチップで自己組織膜表面を走査する事により、機械的にフェニル基を取り去り、任意の箇所をシラノール基へと変性した自己組織膜上からも粒子の選択的配列が確認され、1次元の粒子細線が形成できた。また、AFMリソグラフにより変性した自己組織膜上からも選択的粒子配列が確認された。上記のエステル結合の形成に代えて、酸あるいは塩基により粒子表面のシラノール基と自己組織膜上のシラノール基との間でのシロキサン形成を利用して粒子配列を行った。UV照射によりパターン化した自己組織膜を塩酸、硫酸あるいは水酸化ナトリウム溶液中に浸して数分間保持した後、アセトンですすいでSEM等により観察した。いずれのケースに於いてもシラノール基上への粒子の選択的配列が確認された。また、塩酸を用いた反応においては、密に詰まった2次元粒子配列パターンが形成できた。
先史人類活動痕の判定評価のための化学指標パラメタリゼーション

先史人類が生活した痕跡を遺跡から検出することを目的に、土壌や骨に含まれる有機分子と炭素窒素同位体の分析方法を検討し、その指標の有効性について研究した。特に農耕や家畜の飼育などに焦点をあて、そのような生業活動の後に土壌や遺物に残留したはずの特徴ある化学物質を脂質化合物から同定し、人類活動の判別方法として妥当性を試験した。可能性のあるマーカーとしてステロイド成分、脂肪酸、などの脂質について検討した。農耕栽培によって撹乱を受けた土壌を、自然植生の土壌と区別するものとして土壌有機物の^<13>C、^<15>N濃度の変化が有効であることを見いだした。C4植物の栽培による^<13>C濃度の増加は現代のトウモロコシ栽培地と同様であった。また家畜や人類の排泄物からの動物性脂質由来の有機分子は畑作における施肥のマーカーとして検出できるかどうかを江戸時代の埋没遺跡(上福島中町遺跡)の人家跡と畑跡の土壌で検討した。ヒトの胆汁に含まれるデオキシコール酸が肥だめ跡や、施肥をしたと思われる畑土壌から検出された。現在飼育されている家畜糞から作られる堆肥についても研究し、ステロール、脂肪酸、胆汁酸の構成成分の分析を行った。反芻動物とそれ以外、鳥類などの種類の違いにより、分子組成の異なる結果が得られた。これらの分析手段を縄文前期の美々遺跡の土壌に応用したところ、自然植生の土壌と異なり、何らかの人為攪乱の可能性が示唆された。この方法による栽培や施肥の同定を検証する方法として、有機バイオマーカの利用法が有効であることを明らかにした。家畜化によりイノシシの食性が変化することを、約7千年前から2千年前までの琉球や韓国出土骨の分析により検証した。その結果琉球列島で出土した弥生相当期以前のイノシシには、現地産の野生イノシシとは異なる食性の個体が多数含まれており、その一部は朝鮮半島とのつながりを示す結果であることを明らかにした。動物の排泄物に含まれる胆汁酸の分析方法について、誘導体化の条件を検討し、胆汁酸の分析がほぼ可能になった。しかし、一部の化合物は立体配置のこれにより人類や動物の排泄物やその分解物から、ステロール化合物の種類によって、関係動物の種類や異なる分子組成をする。堆積物や土壌試料に含まれる植物色素やその分解物について分析法を検討し、藻類起源の約10種類の色素化合物を液体クロマトグラフで分離し、同定と定量を行うことが可能になった。年度末に導入したFDAのスペクトル分析について今後検討行い、遺物の色を構成する原因物質を特定するための基礎的研究手段が得られた。研究用の試料としては人為活動の明確な都市部の土壌や河川堆積物を各地で採集して、その有機物含量、同位体分析を行った。また、北海道の中央部で野生動物が生息する森林域で土壌や植物および動物の排泄物などの採取を行った。遺跡の土壌試料への応用として予備的な実験を行った同位体分析を行った。有機物の炭素窒素同位体分析は周辺の土壌とは極端に異なる同位体分布が得られ栽培活動の影響である可能性が高いと推定された。今後有機分子分析を進める準備ができた。追加採択のため、研究手段の機器類の導入は年度末となったため、今年度は分析機器の立ち上げと分析準備に集中することになった。新規調達した分析機器類については、研究計画の中核となる各種の有機分子の分析法の検討をおこなった。特にクロマトグラムでの有機分子の分離条件や溶媒抽出の条件を検討した。加熱脱着気化導入装置は機械の立ち上げを行い、真空装置や導入ガスの最適化を行った。高速溶媒抽出装置は土壌試料から目的成分を効率よく抽出するために1月前に納入されたばかりであるが、機械からの汚染物質の検出をおこない、その防止方法について検討を行った。溶媒抽出された目的成分を濃縮したり液体クロマトグラムによる分離を行うための機器類についても、同様に装置の最適条件を決めるために予備実験を行い、試料の分析のための準備を行った。

これらの分析手段を縄文前期の美々遺跡の土壌に応用したところ、自然植生の土壌と異なり、何らかの人為攪乱の可能性が示唆された。この方法による栽培や施肥の同定を検証する方法として、有機バイオマーカの利用法が有効であることを明らかにした。家畜化によりイノシシの食性が変化することを、約7千年前から2千年前までの琉球や韓国出土骨の分析により検証した。その結果琉球列島で出土した弥生相当期以前のイノシシには、現地産の野生イノシシとは異なる食性の個体が多数含まれており、その一部は朝鮮半島とのつながりを示す結果であることを明らかにした。栽培活動によって変質した土壌成分の検出に適用するため以下の遺跡で研究を行った。上福島中町遺跡(群馬県の江戸時代に火山灰泥流により埋没した畑作地遺跡)、美々北遺跡(北海道の縄文中期の耕作地と推定される遺構)、ナガラ原貝塚(沖縄県の畑作地にある弥生期の貝塚)、比較対照として現代の北海道内の栽培地として北海道立十勝農地試験所内の連用農地などでも試料を採取した。また人骨の埋葬により土壌有機物や微生物活動により生じる変化を研究するため新方遺跡(兵庫県下の古墳時代の埋葬地)で、木棺の周辺や内部の土壌試料を採集した。これらの一時代の試料とは別に、長期的な植生の変化や気候変化の影響で変わる土壌有機物の傾向を知るために、中池見湿原(福井県)と剣淵盆地(北海道)の過去約2万年にわたるボーリングコアの分析も行った。試料の処理法として燃焼気化装置の条件検討をおこない、土壌中の有機化合物の検出と同定方法について測定条件を検討した。肥料を導入することによってもたらされる土壌有機物をバルク有機態炭素や窒素の安定同位体組成によって検討した。プラントオパールや、土壌表面の構造から過去に耕作を行っていたと推定されている美々遺跡の土壌については、北海道の森林土壌に比べるとδ^<15>は約8‰δ^<13>Cは約5‰重くなっており、この偏向傾向は現代の雑穀畑の土壌有機物が示す方向と一致しており、この遺構が耕作地であった可能性を支持する証拠と考えられる。化学分析を手段として先史人類が生活した痕跡を遺跡から検出することを目的に、土壌中の同位体や化学物質のマーカーの分析方法を最適化し、その指標の有効性について検討した。特に農耕や家畜の飼育などに焦点をあて、そのような生業活動の後に土壌や遺物に残留したはずの特徴ある化学物質を脂質化合物から同定し、人類活動の判別方法として妥当性を試験した。可能性のあるマーカーとして、農耕栽培によって攪乱を受けた土壌を、自然植生の土壌と区別するものとして土壌有機物の^<13>C、^<15>N濃度の変化が起こりうることが明らかとなった。C4植物の栽培による^<13>C濃度の増加は現代のトウモロコシ栽培地と同様であった。また施肥が行われていたばあい、家畜や人類の排泄物からの動物性脂質由来の有機分子を検出できるかどうかを江戸時代の埋没遺跡(上福島中町遺跡)の人家跡と畑跡の土壌で検討した。ヒトの胆汁に含まれるデオキシコール酸が肥だめ跡や、施肥をしたと思われる畑土壌から検出された。現在飼育されている家畜糞から作られる堆肥を試料として、ステロール、脂肪酸、胆汁酸の構成成分の分析を行い、反芻動物とそれ以外、鳥類などの種類の違いにより、分子組成の異なる結果が得られた。
高信頼熱防御システム開発に向けた壁面触媒性に関する研究

酸素原子の触媒効率計測のための実験および数値解析を行った。実験は宇宙航空研究開発機構研究開発本部の触媒性計測装置を用いて行った。触媒性計測装置は高周波電流を気流に投入することにより高温プラズマを生成することができる実験装置である。本研究ではこの高温プラズマを耐熱材などの供試体にさらすことで変化する化学種の数密度を発光分光法によって計測し、その結果を用いて酸素原子の触媒効率を評価した。平成21年度は触媒性計測装置内部の高温プラズマ気流の分光診断を行い、酸素原子の触媒効率を高精度に求めるにはどのような計測方法が適しているのかを判断するための実験を行った。従来では供試体中心軸に沿った方向のみ発光スペクトルを取得し、その結果から酸素原子の触媒効率を評価していたのだが、その結果の妥当性検証が不足したため、供試体表面に対して半径方向の発光スペクトルも取得する試験を実施した。その半径方向に対して外側の石英管周辺に発光強度が強い場所が存在することが分かった。つまりは一般に発光分光試験では中心軸に焦点を合わせたとしても半径方向に積分された光を拾ってしまうため、積分値と本当に計測したい中心軸の発光強度の空間分布が相似を成さないということが分かった。したがって、酸素原子の触媒効率を正確に評価するためには供試体中心軸に沿った方向の発光スペクトルを取得するだけでなく、半径方向のそれも取得し、逆アーベル変換という手法を用いて中心軸に沿った方向の発光強度の空間分布を抽出する必要があるという結論に至った。以上の結果を踏まえて酸素原子の触媒効率を再評価したみたところ、従来の積分値の空間分布を用いて評価した酸素原子触媒効率に対して少し大きくなることが分かった。触媒性メカニズムの解明について実験および数値解析の両面からの解明を試みている。実験は宇宙航空研究開発機構研空開発本部の素過程装置を用いて行った。素過程装置は高周波エネルギーを気流に投入することにより高温プラズマを生成することができ、本研究ではこの高温プラズマを使用して発光分光計測を行い、供試体周囲の化学種数密度分布を計測した。平成20年度は窒素原子の触媒性再結合確率の高精度評価を狙い、将来再使用型宇宙往還機の熱防御システム材としての使用が想定されている低触媒な炭化ケイ素(SiC)と高触媒性材として知られる銅(Cu)における窒素原子触媒性再結合確率の評価を試みた。SiCおよびCu供試体は素過程装置チャンバー内中央部に設置される。供試体が気流中に入ることで供試体法線方向の化学種数密度空間分布が変化するため、その変化分を発光分光計測によって評価することにより窒素原子触媒性再結合確率を評価することができる。また素過程装置内部流れ場を解析するための数値解析を行った。実験および数値解析により求められた発光強度比の減少勾配を比較することにより窒素原子の触媒性再結合確率を評価した。このようなアプローチにより以下のことがわかった。まず、得られた発光スペクトルから素過程装置内部の流れ場は著しい熱非平衡状態にあることがわかった。並進・回転温度はほぼ常温であるのに対して、振動・電子励起・電子温度は10,000K程度の高温状態にある。この結果から2温度モデルを組み込んだ素過程装置内部流れ場解析コードを開発した。また実験結果および数値解析結果の比較より、SiCの窒素原子触媒性再結合確率はCuのそれより小さいことが確認された。そして、Cuの触媒性再結合確率は0.1より大きいことがわかった。
ゼブラフィッシュを用いた恐怖条件付け学習に必須な脳領域の遺伝学的研究

恐怖条件付け学習は、あらゆる動物に共通して見られる学習行動であり、哺乳類では扁桃体が重要な役割を果たすことが知られている。このような学習行動を司る神経回路が進化の過程でそのように獲得され、保存され、また改変されてきたか、は重要な研究テーマである。恐怖条件付け学習は硬骨魚類でも保存されており、キンギョを用いた外科的切除実験などから背側終脳の内側領域(Dm)が関係することが示唆されている。けれども、Dm領域というのは終脳の広い領域であり、機能的な神経回路についてはよくわかっていない。加えて魚類において、恐怖条件付け学習を司る機能的神経回路の遺伝学的アプローチ解析がなされてこなかった。研究代表者は、モデル脊椎動物ゼブラフィッシュを用いて多角的な遺伝学的アプローチを実施し、機能的な神経回路の詳細な解析を行うことを目指す。恐怖条件付け学習に必要とされているDm領域の神経細胞に特異的に発現する遺伝子に着目し、研究代表者は以下の解析を行った。(1)ゼブラフィッシュにおいて、Dmに特異的に発現する遺伝子の機能欠損変異体をCRISPR/Cas9法により作製した。着目した遺伝子に対し、異なる変異アレルを持つ三種類の変異体を作製した。(2)作製した変異体を用いて恐怖条件付け学習を行ったが、学習効率の低下は見られなかった。(3)変異体において、Dm領域の神経細胞のパターンに影響が見られた。(4)RNA-sequenceの結果から、着目した遺伝子は情動に基づく行動に関わる可能性があるため、情動に基づく行動を観察するためのシステムを開発した。(5)Gal4-UASシステム、CRISPR/Cas9法を用いて、Dm特異的に発現する遺伝子の遺伝子トラップラインを作製した。恐怖条件付け学習の実験では、変異体を用いた予備実験の結果を再現することができなかった。しかし、RNA-sequenceの結果から、着目した遺伝子が情動に基づく行動に関与する可能性があるため、行動解析システムを開発した。着目した遺伝子が扁桃体相当領域であるDmの機能に関わるかどうかを解析している。変異体において、Dm領域の神経細胞のパターンが影響を受けるため、マーカー遺伝子と照らし合わせ、影響を受けた神経細胞の種類を同定している。着目した遺伝子のGal4トラップラインを作製した。Gal4の発現が低く、遺伝子操作を可能にするレベルではないため、ターゲット部位を変えて引き続き作製している。RNA-sequenceの結果を確認するため、得られた遺伝子に対する定量PCRを行い、In Situハイブリダイゼーションにより発現する領域・細胞を同定する。変異体を用いて、情動に基づく行動や学習を、開発したシステムを用いて解析する。変異体において、マーカー遺伝子との免疫染色により、影響を受ける神経細胞の種類を同定している。遺伝子トラップラインのターゲット部位を変えたトランスジェニックを作製する。
「溶けやすさ」を指標としたイネのデンプンの質を制御する遺伝資源の探索

本研究課題では、コメ胚乳に含まれるデンプンの「溶けやすさ」を指標としてイネの有用遺伝資源を探索し、デンプンの質を制御する遺伝子の同定を目指し、以下の3つの小課題を実施した。1.酒米及び食用米を含む日本のイネ栽培品種コレクションを用いた「溶けやすさ」を指標とした有用遺伝資源の探索2.ゲノムワイド関連解析による「溶けやすさ」と関連する遺伝子変異の探索3.山田錦早生変異体コレクションを用いた胚乳登熟気温と「溶けやすさ」の相関解析小課題1および2では、273系統からなるイネ栽培品種コレクションを用いてGWASを行う事により、デンプンの溶けやすさと関連のある遺伝子の特定を目指して研究を実施した。圃場で育てた栽培品種コレクションの胚乳を用いてデンプン溶解度との関連を調査したところ、第1染色体上の新奇遺伝子と非常に強い相関がある事が明らかになった。この遺伝子には、2種類のハプロタイプが存在し、ハプロタイプAはバリンを指定するGTTでデンプン溶解温度が高く、ハプロタイプBはイソロイシンを指定するATTでデンプン溶解温度が顕著に低くなっていた。デンプン溶解度が変化すると同時に、この遺伝子は出穂期も変化させており、ハプロタイプAはBに比べて早く出穂していることも明らかになった。ハプロタイプA型にハプロタイプBを形質転換したところ、有意に出穂が遅くなり、この遺伝子はハプロタイプBが機能型で出穂を抑制する因子であることが明らかになり、デンプン溶解度はほぼ出穂期の変化による気温変化に依存すると結論づけた。小課題3では、山田錦背景の早生変異体群を用いてデンプンの溶けやすさが成熟気温に左右される形質かどうかを調査したが、出穂期および出穂後20日間の気温と、デンプン溶解温度は非常に高い相関を示し、R2=0.81となり、デンプンの溶けやすさは山田錦においてもほぼ気温によって制御されていると結論づけた。本研究課題では、イネ胚乳中のデンプンの「溶けやすさ」を制御する有用遺伝資源・有用遺伝子を見出すために、3つのの小課題を実施した。1.酒米及び食用米を含む日本のイネ栽培品種コレクションを用いた「溶けやすさ」を指標とした有用遺伝資源の探索本小課題では、273系統からなる日本のイネ栽培品種コレクションを用いて「溶けやすさ」を指標として有用な形質を有する品種を見出す事を目指して研究を実施した。平成29年度は、このコレクションを実験水田で栽培し、登熟後に示差走査熱量計を用いて90%精米の米粉の湖化温度決定法により「溶けやすさ」を検定した。その結果、65.43°Cから74.89°Cまで分布し、平均値は70.16°Cであった。この結果から、最も「溶けやすい」65°C台の5系統を有用系統として選抜した。2.ゲノムワイド関連解析による「溶けやすさ」と関連する遺伝子変異の探索これまでに、上記の273系統については次世代シークエンス解析により全塩基配列を決定しており、各系統につきおよそ40万箇所のSNPを検出済みである。本課題では小課題1で得た「溶けやすさ」の形質データを用いてGWASを行い、「溶けやすさ」と関連する重要な遺伝子変異を探索しており、現在解析中である。また、「溶けやすさ」と気候条件との相関を調べるために、開花期や生育気温データとの関連性を調査解析する予定である。3.山田錦早生変異体コレクションを用いた胚乳登熟気温と「溶けやすさ」の相関解析これまでに、40日から1週間まで開花が早くなる山田錦背景の早生変異体を10系統見出している。この早生化した山田錦を栽培し、山田錦が有する溶けやすさが成熟気温に左右される形質かどうかを調査した。その結果、山田錦の溶けやすさは、開花後20日間の平均気温に高い相関がある事を見出した。また、RNA-Seqによるこの形質に関連する遺伝子の特定も解析中である。本研究課題では、以下の3つのの小課題を実施した。1.酒米及び食用米を含む日本のイネ栽培品種コレクションを用いた「溶けやすさ」を指標とした有用遺伝資源の探索本小課題では、当初予定の198系統から273系統に系統数を増加した。平成29年度は、このコレクションの湖化温度を予定通り決定する事ができたため、順調に進んでいると判断した。2.ゲノムワイド関連解析による「溶けやすさ」と関連する遺伝子変異の探索本課題では小課題1で得た「溶けやすさ」の形質データを用いてGWASを行い、「溶けやすさ」と関連する重要な遺伝子変異を探索しており、現在解析中であり、順調に進んでいると判断した。3.山田錦早生変異体コレクションを用いた胚乳登熟気温と「溶けやすさ」の相関解析山田錦背景の早生変異体をを栽培し、山田錦が有する溶けやすさが成熟気温に左右される形質かどうかを調査した。その結果、山田錦の溶けやすさは、開花後20日間の平均気温に高い相関がある事を見出し、研究は順調に進んでいると判断した。1.酒米及び食用米を含む日本のイネ栽培品種コレクションを用いた「溶けやすさ」を指標とした有用遺伝資源の探索2.ゲノムワイド関連解析による「溶けやすさ」と関連する遺伝子変異の探索

3.山田錦早生変異体コレクションを用いた胚乳登熟気温と「溶けやすさ」の相関解析小課題1および2では、273系統からなるイネ栽培品種コレクションを用いてGWASを行う事により、デンプンの溶けやすさと関連のある遺伝子の特定を目指して研究を実施した。圃場で育てた栽培品種コレクションの胚乳を用いてデンプン溶解度との関連を調査したところ、第1染色体上の新奇遺伝子と非常に強い相関がある事が明らかになった。この遺伝子には、2種類のハプロタイプが存在し、ハプロタイプAはバリンを指定するGTTでデンプン溶解温度が高く、ハプロタイプBはイソロイシンを指定するATTでデンプン溶解温度が顕著に低くなっていた。デンプン溶解度が変化すると同時に、この遺伝子は出穂期も変化させており、ハプロタイプAはBに比べて早く出穂していることも明らかになった。ハプロタイプA型にハプロタイプBを形質転換したところ、有意に出穂が遅くなり、この遺伝子はハプロタイプBが機能型で出穂を抑制する因子であることが明らかになり、デンプン溶解度はほぼ出穂期の変化による気温変化に依存すると結論づけた。小課題3では、山田錦背景の早生変異体群を用いてデンプンの溶けやすさが成熟気温に左右される形質かどうかを調査したが、出穂期および出穂後20日間の気温と、デンプン溶解温度は非常に高い相関を示し、R2=0.81となり、デンプンの溶けやすさは山田錦においてもほぼ気温によって制御されていると結論づけた。3つのの小課題に関して、今後の研究は以下の様に推進する。1.酒米及び食用米を含む日本のイネ栽培品種コレクションを用いた「溶けやすさ」を指標とした有用遺伝資源の探索29年度に実施した「溶けやすさ」の検定を再度実施し、再現性の確認を行う2.ゲノムワイド関連解析による「溶けやすさ」と関連する遺伝子変異の探索29年度に実施した「溶けやすさ」の形質データを用いてGWAS解析を完了し、重要遺伝子座を検出する。30年度には、「溶けやすさ」の形質データを再度調査し、GWASデータの再現性を確認する。3.山田錦早生変異体コレクションを用いた胚乳登熟気温と「溶けやすさ」の相関解析29年度に実施したRNA-Seqデータによる遺伝子の特定を完了すると同時に、再度山田錦早生変異体を栽培し、RNA-Seqデータから得られた関連遺伝子の発現をRT-PCRにより解析し、再現性を確認する。熱分析に必要なセル購入費を準備していたが、検体数が多く予定していたよりも処理に時間がかかり、未使用額が生じた。次年度に実験を継続するため、使用予定である。