hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
頭頸部癌におけるＥＳＲＰ分子の発現と分子細胞学的意義と臨床応用

3種類のがん細胞において増殖能に変化は見られなかったが、有意に運動能が増加する事を確認した。さらにphalloidin染色を行うとESRP1ノックダウン細胞ではlong filopodiaの形成が見られたがESRP2ノックダウンでは見られなかった。この変化のメカニズムを明らかにするためRac1 mRNAのisoformを調べたところ、ESRP1ノックダウンによってRNAスプライシングが変化し、exon3bが挿入され、恒常活性変異体Rac1b isoformが発現上昇している事が分かった。ESRP1結合コンセンサスモチーフであるUGGUGGモチーフの存在も確認できた。続いて増加しているRac1bが活性化されているかどうかをPAK-GST assayで確認したところ、活性型Rac1bが上昇していた。続いてESRP1ノックダウンによる運動能上昇がRac1b発現によるものかを確認するため、Rac1bを選択的にノックダウンした。するとlong filopodiaの形成がなくなり、運動能もキャンセルされた。続いてESRP2ノックダウンによる運動能上昇のメカニズムを解明するため、ESRP2発現抑制した3種類のがん細胞でEMT関連転写因子の発現を調べたところ、dEF1およびSIP1発現が上昇していた。これらの因子をダブルノックダウンしたところ、上昇した運動能はキャンセルされた。以上からESRP1およびESRP2は異なる機序でがん細胞の運動能を制御している事を明らかにできた。頭頸部外科、腫瘍生物学今年度は予定通り、頭頸部扁平上皮癌細胞株におけるESRP1が浸潤や運動能の抑制に機能しており、その機序も、選択的スプライシングによりRac1b isoformの発現を抑制する点まで解明できたため当該研究はおおむね順調と考える。今年度は予定通り、頭頸部癌細胞株および頭頸部癌組織中でのESRP1の発現をmRNAおよびタンパクレベルでの発現を確認できた。さらにReal-time PCRでのprimerやSDS-PAGEウエスタンブロッティング・免疫組織学的染色に使用するESRP1抗体がきちんとworkし、評価につなげられることが確認できたため、組織染色に関しては引き続き症例を増やしていく。さらにESRP1の発現調節を担う可能性がTGFβ刺激にあることが確認できたため当該年度の研究目的はおおむね達成できたと考える。頭頸部扁平上皮癌においてESRP1の発現プロファイルおよび機能解析が今年度達成できたため、次にESRP2を同様にして研究していく。具体的にはヒト頭頸部扁平上皮癌の組織におけるESRP2の発現プロファイルを調べ、in vitroでのESRP2のmalignant phenotypeへの影響を検証していく。ESRP1で運動能を抑制するデータが出ており、ESRP2においても運動能への影響を調べていくとともに足場非依存性増殖なども併せて調べていく予定である。次年度は、今年度の研究内容をさらに進めるに加えて、CD44(+)CD133(+)癌幹細胞とESRP
麹菌におけるハイドロフォービンの気中細胞表層局在性の解析と細胞表層工学への応用

ハイドロフォービンは空気中に菌糸または子実体を形成する糸状菌・担子菌類の細胞表層に普遍的に存在して、細胞の表層に擾水性を与える低分子量タンパク質である。ハイドロフォービンは細胞外に分泌された後、細胞表層に自己集合して外側に疎水性面が露出した両親媒性の層を形成すると考えられている。ハイドロフォービンは、特定の配置を持つ8個のCys残基が特徴的であり、一般的に糸状菌類は2-3個、担子菌類は3-6個のハイドロフォービン遺伝子を持つが、相互のアミノ酸配列相同性は低く、複数のハイドロフォービンの使い分け等に関してはほとんど分かっていない。本研究では、麹菌Aspergillusoryzaeのゲノム情報よりハイドロフォービンをコードすると考えられる遺伝子を5つ単離したhypA-E。このうち、hypA遺伝子およびhypB遺伝子は液体培養時には発現せず、固体培養特異的に発現すること、および培地中のグルコースによって発現が抑制されることを見出した。hypA, hypB遺伝子のそれぞれについて、破壊株を作製したが、顕著な表現型の変化は見出されなかった。糸状菌である麹菌に5つものハイドロフォービン遺伝子が存在する意義は不明であるが、互いに補完する機能を有していると考えられる。さらに、hypAにコードされるハイドロフォービンHypAの局在性について検討するため、緑色蛍光タンパク質eGFPを結合した融合タンパク質HypA-eGFPを作製して、麹菌においてhypA遺伝子自身のプロモーターによって発現させた。液体培養では細胞内にGFP蛍光が検出され、Western解析により融合タンパク質が分解されていることが示唆された。しかし固体培養では、SDS-PAGEによりHypA-eGFPよりも遙かに大きな分子量のタンパク質が検出され、HypA-eGFPの自己集合が起こっていることが示された。また、蛍光顕微鏡観察によりHypA-eGFPの蛍光が気中菌糸の分生子頭に認められ、特に分生子の表層に強い蛍光が観察された。GFPはコンパクトな分子タグだが、HypAの1.5倍の分子量を持つことからHypAは自身よりも大きなタンパク質を付加した融合タンパク質の形でも、自己集合と気中の分生子表層への局在性を保持していることから、糸状菌を宿主とした細胞表層工学への細胞表層アンカーとしての有用性を明らかにすることができた。ハイドロフォービンは空気中に分生子頭や子実体を伸長する糸状菌・担子菌類の細胞表層に普遍的に存在して、気中菌糸や胞子・分生子の表層に撥水性を与えるタンパク質である。一方、微生物の細胞表層に機能性ペプチドを固定化して発現させることにより特定の性質を付与する「細胞表層工学」は主に酵母を宿主として研究・開発が進み、各種の酵素・抗原等の発現が報告されている。麹菌(Aspergillus oryzae)は、我が国では古くから発酵食品の醸造に用いられてきた糸状菌であり、高いタンパク質生産能を有すると供に、人体に対する安全性が保証された微生物である。

近年、麹菌をにおける宿主ベクター系が開発され、外来タンパク質生産の宿主としての利用も期待されている。麹菌のゲノム情報を利用して、ハイドロフォービンをコードすると考えられる遺伝子を5つ(hypA, B, C, D, E)単離している。そのうち、hypA遺伝子に蛍光タンパク質GFPをコードする遺伝子を結合したhypA-gfp融合遺伝子を構築し、麹菌に導入してhypA遺伝子自身のプロモーター制御下で発現させたところ、HypA-GFP融合タンパク質が固体培養特異的に発現し、分生子表層に重合体を形成することを観察した。重合体は極めて安定であり、SDS存在下の煮沸によっても解離することはなかった。これより、ハイドロフォービンが麹菌を宿主として、機能性ペプチドを細胞表層に発現させる「細胞表層アンカー」に適した性質を有することが示すことができた。現在は、HypAと各種の機能性ペプチド・酵素との融合タンパク質を麹菌に発現させることにより、ハイドロフォービンを細胞表層アンカーとして利用する麹菌の細胞表層工学システムを構築と適用について解析を行っている。ハイドロフォービンは空気中に菌糸または子実体を形成する糸状菌・担子菌類の細胞表層に普遍的に存在して、細胞の表層に撥水性を与える低分子量タンパク質である。ハイドロフォービンは細胞外に分泌された後、細胞表層に自己集合して外側に疎水性面が露出した両親媒性の層を形成すると考えられている。ハイドロフォービンは、特定の配置を持つ8個のCys残基が特徴的であり、一般的に糸状菌類は2-3個、担子菌類は3-6個のハイドロフォービン遺伝子を持つが、相互のアミノ酸配列相同性は低く、複数のハイドロフォービンの使い分け等に関してはほとんど分かっていない。本研究では、麹菌Aspergillusoryzaeのゲノム情報よりハイドロフォービンをコードすると考えられる遺伝子を5つ単離したhypA-E。このうち、hypA遺伝子およびhypB遺伝子は液体培養時には発現せず、固体培養特異的に発現すること、および培地中のグルコースによって発現が抑制されることを見出した。hypA, hypB遺伝子のそれぞれについて、破壊株を作製したが、顕著な表現型の変化は見出されなかった。糸状菌である麹菌に5つものハイドロフォービン遺伝子が存在する意義は不明であるが、互いに補完する機能を有していると考えられる。さらに、hypAにコードされるハイドロフォービンHypAの局在性について検討するため、緑色蛍光タンパク質eGFPを結合した融合タンパク質HypA-eGFPを作製して、麹菌においてhypA遺伝子自身のプロモーターによって発現させた。液体培養では細胞内にGFP蛍光が検出され、Western解析により融合タンパク質が分解されていることが示唆された。しかし、固体培養では、SDS-PAGEによりHypA-eGFPよりも遥かに大きな分子量のタンパク質が検出され、HypA-eGFPの自己集合が起こっていることが示された。また、蛍光顕微鏡観察により、HypA-eGFPの蛍光が気中菌糸の分生子頭に認められ、特に分生子の表層に強い蛍光が観察された。
玄武岩マグマの加熱による地殻の溶融-沈み込み帯のフェルシックマグマの起源-

西南北海道及び北部北海道に産する古第三紀第四紀の玄武岩及び珪長質火山岩について,主要元素組成,微量元素組成,Sr・Nd同位体組成の検討がなされた。その結果,珪長質マグマは下部地殻構成岩の部分溶融によって生成されたことが明らかになった。日本海及びオホーツク海の拡大に伴って上昇したアセノスフェアに起源をもつ玄武岩質マグマからの加熱により,下部地殻が溶融したことが論じられた。北海道糠平、留辺蘂、サンル,下川,丸瀬布地域に産する中新世のデイサイト流紋岩の地質調査と岩石採集を行い,それらについて(1)EPMAによる鉱物の化学分析、(2)ICPマス及び蛍光X線装置による岩石の主要・微量元素組成の精密分析、(3)表面電離型質量分析計によるSr,Nd同位体比の測定などを実施した。デイサイト流紋岩のSr同位体比は0.70450.7065の値を示し,Nd同位体比は,0.51260.5124を示す。これまでに報告されている,ほぼ同時代に形成された北海道北部地域の玄武岩のSr同位体比は0.704以下の低い値である。またNd同位体比は0.5128以上の高い値である。このように,デイサイト流紋岩は同位体組成的に玄武岩とは著しく異なっていることが明らかとなった。このことから,デイサイト流紋岩は,玄武岩質マグマの単純な結晶分化作用によっては形成されないことは明らかである。デイサイト流紋岩の成因としては,下部地殻の部分溶融あるいは玄武岩質マグマの地殻物質の汚染作用のいずれかが考えられる。前者の場合には下部地殻を溶融した熱源は玄武岩質マグマに求められるであろう。北海道紋別,雄武,歌登,中頓別地域の中新世のデイサイト流紋岩についての地質調査とともに岩石の採集を行った。これらの岩石について,研究支援員の協力のもとに,(1)EPMAによる鉱物の化学分析、(2)ICPマス及び蛍光X線装置による岩石の主要・微量元素組成の精密分析、(3)表面電離型質量分析計によるSr,Nd同位体比の測定などを実施した。デイサイト流紋岩のSr,Nd同位体比は,昨年度に測定した,糠平、留辺蘂、サンル,下川,丸瀬布地域に産する中新世のデイサイト流紋岩とほぼ同様な値を示す(Sr同位体比が高く,Nd同位体比が低い)。すなわち,これらのフェルシック火山岩は同時代に形成された玄武岩とは著しく異なる同位体比をもつということである。このことから,紋別,雄武,歌登,中頓別地域の中新世のデイサイト流紋岩の成因は,下部地殻の部分溶融あるいは玄武岩質マグマによる地殻物質の汚染作用のいずれかと考えられる。今後は下部地殻構成岩とみられる岩石についてもSr,Nd同位体比を測定し,その結果とデイサイト流紋岩のSr,Nd同位体比との比較検討が重要な課題となった。北海道東北部(オホーツク海側の南北160km,東西80kmの範囲)に分布する149Ma,86Ma,52Maの火山活動によって形成された流紋岩について,主要・微量元素組成,Sr,Nd同位体比などが測定された。コンパイルした同時代の大多数の玄武岩のSrI,NdIは枯渇的な値を示すが,5産地のものは非枯渇的な値をもつ。流紋岩も玄武岩と同様に,枯渇的なSrI,NdIをもつもの(枯渇的流紋岩)と非枯渇的な値をもつもの(非枯渇的流紋岩)とがある。この事実は枯渇的なSrI,NdIをもつ流紋岩と玄武岩間で,また非枯渇的SrI,NdIをもつ流紋岩と玄武岩間で成因的に関連している(結晶分化作用)可能性を示唆しているが,REE量は玄武岩からフェルシック火山岩へ系統的に増加する傾向がみられないことから,結晶分化作用では説明されない。また,REE組成の検討結果は,同一のマントルカンラン岩からの部分溶融度の違いに基づく流紋岩マグマと玄武岩マグマの成因説とも矛盾することを示した。.そこで流紋岩の下位に広く存在する地殻構成岩(日高帯の構成岩)と流紋岩のSrI,NdIを比較した。日高帯あ角閃岩や緑色岩は枯渇的流紋岩に類似のSrI,NdIをもつ。また,日高帯の花嵐岩類は非枯渇的流紋岩と類似のSrI,NdIをもつ。これらの事実は,これらの地殻構成岩が北海道東北部の流紋岩マグマの起源物質に相当していることを示唆している。玄武岩マグマの加熱により下部地殻が部分溶融し,流紋岩マグマが生成したことが論じられた。
有機物と金属酸化物クラスターから構築されたサブナノ細孔空間の認識・触媒機能

本研究では、独特な酸触媒、酸化還元触媒活性をもつヘテロポリ酸と比較的サイズの大きい「有機ホスト化合物」であるカリックスアレーンを、配位相互作用をはじめとする分子間力を用いて分子レベルで複合化することにより、「多孔性(ポーラス)構造」をもつ結晶性複合固体を作製し、細孔内部の特異な空間環境下で、両コンポーネントの特性あるいは協同効果を戦略的に利用することで、新規な機能性材料、触媒を創出することを目的としている。申請者らはこれまでの研究で、4つのlower rim水酸基のうち、2つにエチルエステル性官能基を導入したカリックスアレーンナトリウム包接錯体(C2-Na)と[PM_<12>O_<40>]^<3->から構成されるイオン性複合結晶中に形成されるマイクロ細孔が、アルコール蒸気を効率的に取込むことを明らかにしている。本研究で、アルコール以外の有機ゲスト蒸気の取込みを検討したところ、ケトン、エステル、ニトリルなどの極性ゲストの取込みにおいても、高い活性を示すことを見いだした。この結果は、本複合体の細孔壁が親水性のアニオンと疎水性のカリックスアレーン部位で構成されており、両親媒的なミクロ環境を提供していること良く対応する。実際、ポリ酸アニオンが高い親和性を示す水に対しては、ほとんど取込み活性は観察されず、内部空間がどちらかといえば疎水的であることを示している。また、低極性物質の取込みにおいては、ゲストの立体的な要素が重要であることがわかった。例えば、大きさがほとんど同じであるベンゼンとシクロヘキサンでは、若干厚みが小さい前者のみが細孔内に取込まれた。またエステル置換基の大きさを微調整することで、オレフィンのシス・トランスなど既存の分離材料では困難な立体異性体の分離も可能であることがわかった。
一酸化窒素の情報伝達素子、可溶性グアニル酸シクラーゼの活性調節機構の解析

ウシ肺より可溶性グアニル酸シクラーゼを高度に精製し、以下の事柄を明かにした。1.本酵素は、ヘテロダイマーであり、酵素1分子あたり1分子のヘムをもつ。2.一酸化窒素(NO)によりシクラーゼ活性は120倍増加するが、一酸化炭素では5倍活性化されるのみである。3.本酵素の酸化型は5配位高スピン型、青酸複合体は6配位低スピン型であることが、電子常磁性共鳴法により確認された。4.本酵素の還元型は5配位高スピン型であり、また、一酸化窒素(NO)複合体も5配位高スピン型である。したがって、一酸化窒素の結合にともない、ヘム鉄-アミノ酸配位子の結合が切断されて5配位高スピン型に変換するものと結論された。5.5配位型NO複合体は、還元型とNOとの直接的な反応から生じるのではなく、その中間に6配位型NO複合体が生成することが電子常磁性共鳴法により証明された。また、この結果は、第五配位座アミノ酸がヒスチジン残基であることを強く示唆する。6.6配位型NO複合体の生成は極めて速く、その速度定数は10^7M^<-1>sec^<-1>以上である。一方、一酸化炭素と還元型の結合速度は極めて遅く、3.4x10^3M^<-1>sec^<-1>である。また、本酵素は、酸素とはまったく反応しない。以上の結果より、NOによるグアニル酸シクラーゼの活性化は、最初にヘム鉄の第六配位座にNOが結合し、その後ヘム鉄と第五配位座アミノ酸との結合が切断されて活性な5配位型NO複合体が生成するものと結論された。また、6の結果は、一酸化炭素あるいは酸素が存在しても、本酵素は一酸化窒素により特異的に活性化されることを示している。ウシ肺より可溶性グアニル酸シクラーゼを高度に精製し、以下の事柄を明らかにした。1.イオン交換、アフィニティー、ゲルろ過クロマトグラフィーにより、8kgの肺から約15mgの精製酵素を得ることができた。精製度は約3800倍で、その収量は10%であった。2.精製酵素はSDS電気泳動で単一のバンドを示し、その分子量は72kDaであった。SDS非存在下での分子量が145kDaであることから、本酵素は2個のサブユニットからなる。現在、本酵素がヘテロあるいはホモダイマーであるのかを二次元電気泳動で検討中である。また、精製酵素のヘム含量は、1モル/1モル酵素(145kDa)であった。3.ヘムの配位構造は、還元型、酸化型において5配位高スピン型であり、一酸化炭素(CO)複合体では6配位低スピン型、一酸化窒素(NO)複合体では他のヘム蛋白質とは異なり5配位型であった。また、5配位型NO複合体の生成は、6配位低スピン型の中間体を経て生成することを初めて確認した。4.シクラーゼ活性は、5配位型NO複合体の形成により100倍活性化されるが、CO型ではこのような著しい活性化は見られない。また、酸化型酵素も不活性であった。以上のことから、本酵素のシクラーゼ反応部位の活性化は5配位型NO複合体の形成と密接に関係しており、その配位構造から考えてNOがヘムに結合することによりヘム鉄と内在性配位子との間の結合が切断され、その結果シクラーゼ部位が活性化をうけるものと推定される。

現在、新たに発見された6配位型NO複合体が活性であるのか否かを検討中である。ウシ肺より可溶性グアニル酸シクラーゼを高度に精製し、以下の事柄を明かにした。1.精製酵素はSDS電気泳動で分子量の異なる二種類のバンドを示し、本酵素はヘテロダイマー構造であるが確認された。また、本酵素のヘム含量は、1モルヘム/1モル酵素であった。2.電子スピン共鳴法により、酸化型酵素は5配位高スピン型、酸化型CN複合体は6配位低スピン型、還元型一酸化窒素(NO)複合体は5配位型であることを確認した。3.一酸化炭素(CO)の還元型酵素への結合速度定数は3.4x10^4M^<-1>sec^<-1>、解離速度定数は14sec^<-1>であった。これらの値より計算した解離定数は0.4mMであり、非常に親和性が悪い。これらの結果から、COがグアニル酸シクラーゼを介した情報伝達系における情報伝達物質である可能性は否定された。4.NOと還元型酵素の結合は非常に速く、結合速度定数は1x10^7M^<-1>sec^<-1>以上である。この結合過程において新しい分子種の生成が見出された。この分子種は、電子スピン共鳴法により還元型6配位NO複合体であることが確認され、また第五配位座アミノ酸残基はヒスチジン残基と推定された。したがって、5配位型NO複合体は6配位型NO複合体の分解により生じることが判明した。これらの結果より、NOによるグアニル酸シクラーゼの活性化は、最初にヘム鉄の第六配位座にNOが結合し、その後ヘム鉄と第五配位座アミノ酸残基との結合が切断されて活性な5配位型NO複合体が生成するものと結論された。
若年の続発性無月経患者における病態生理学的解析-特に、メラトニンと性機能系との関連を中心に-

体重減少性無月経患者では夜間血中メラトニン濃度が高値を示し、その増量が本症のLHパルス発現障害に関与していることを明らかにしてきた。本年度は、ラットFood restriction(FR)モデルを用い、体重減少がメラトニン産生動態に及ぼす影響を松果体中メラトニン産生関連代謝物、メラトニン産生酵素活性、血中メラトニン濃度、メラトニン産生を刺激するNorepinephrine(NE)に注目し検討した。Sprague-Dawley雌ラットを用い14h明、10h暗の条件下で飼育し、自由摂食させた群(AL群)と排卵周期確立後の8週0日から摂食量を50%に制限したFR群に群別し、10週0日のMid darkに体重、子宮、卵巣重量を測定し、松果体および血液を採取した。松果体中メラトニン、Tryptophan(T)、Serotonin(S)、NAS、M産生酵素活性(NAT,HlOMT)、NE含量および血中M濃度をHPLC法で測定した。性周期は膣スメアで確認した。その結果、1)FR群の体重、子宮、卵巣重量は、AL群に比し有意に減少した(各々22.4、41.7、36.4%減少)。2)FR群の4days cycleの性周期は、8週6日から9週4日の間に全て消失した。3)松果体中メラトニン、メラトニン産生前駆物質(T,S,NAS)の含量、メラトニン産生酵素(NAT,HIOMT)活性、およびNE含量については、両群間に差を認めなかった。一方、4)血中メラトニン濃度は、AL群(59.99±23.13pg/ml)に比較しFR群(92.50±26.39pg/ml)が、有意に高値であった。以上よりFRに伴う血中メラトニン濃度の増量が示された。更にこのメラトニンの増量は松果体でのメラトニン産生能の増加に基づかず、体重減少に起因するメラトニンの末梢での代謝要因が関与している可能性が強く示唆された。視床下部-下垂体機能障害を特徴とする体重減少性無月経患者では夜間のメラトニン分泌が著明に増量していることを明らかにしてきた。また、メラトニンの増量がLHパルス分泌を障害することで本症の性機能障害を重篤化していることも明かにし報告してきた。一方、体重減少性無月経患者ではOpioid系の機能亢進があり、このこともLHパルス分泌の障害に関与していることも知られている。今回は、このOpioid系機能亢進とメラトニン分泌の増量がLHパルス分泌にどのように影響しているかを比較し検討した。同意のもとに、正常月経周期を有する婦人の月経周期68日目に生理的明暗条件(21-6時、暗)、または、夜間連続照明条件で夜間の血中メラトニン分泌動態、LHパルス分泌パターンを検討した。また、体重減少性無月経患者では生理的明暗条件で採血し、一週後に無作為に夜間連続照明条件、あるいは生理的明暗条件でOpioid antagonistのナロキソン(1.6mg/h)を連続点滴静注した群に群別し、いずれも夜間の血中メラトニン分泌動態、LHパルス分泌パターンを検討した。正常月経周期婦人の生理的明暗条件で見られた夜間血中メラトニンの増量は、夜間連続照明により有意に抑制された。LHパルス頻度は生理的明暗条件では明環境から暗環境で有意に減少したが、夜間連続照明条件で同時間帯で差はなかった。体重減少性無月経患者の夜間メラトニン分泌は正常月経婦人に比較し有意の増量を示し、夜間連続照明条件では著明に抑制されたが、ナロキソン投与の影響はなかった。LHパルス頻度は、夜間連続照明条件で生理的明暗条件に比較し増量する傾向がみられたが、ナロキソン投与では生理的明暗条件に比較し有意の増量がみられた。これらの検討から夜間のLHパルス頻度の減少にメラトニン分泌の増量が関与していることが示された。また、体重減少性無月経患者ではLHパルス発現の障害にメラトニン分泌の増量とOpioid系の亢進が共に関与していることが示されたが、今回の短期間の検討ではOpioid系の関与がより強いことが明らかとなった。

その結果、1)FR群の体重、子宮、卵巣重量は、AL群に比し有意に減少した(各々22.4、41.7、36.4%減少)。2)FR群の4days cycleの性周期は、8週6日から9週4日の間に全て消失した。3)松果体中メラトニン、メラトニン産生前駆物質(T,S,NAS)の含量、メラトニン産生酵素(NAT,HIOMT)活性、およびNE含量については、両群間に差を認めなかった。一方、4)血中メラトニン濃度は、AL群(59.99±23.13pg/ml)に比較しFR群(92.50±26.39pg/ml)が、有意に高値であった。以上よりFRに伴う血中メラトニン濃度の増量が示された。更にこのメラトニンの増量は松果体でのメラトニン産生能の増加に基づかず、体重減少に起因するメラトニンの末梢での代謝要因が関与している可能性が強く示唆された。
界面制御による材料機能設計

機能材料は材料と気相、液相および固相との界面における物質移動を通じて作製されるため、優れた機能を持つ材料を創製するためには、界面における物質移動と界面反応の制御が不可欠である。そこで、われわれは気相、液相および固相の総合的立場から研究を進め、以下の成果を得ることが出来た。(河合)コンピュ-タ-制御エキシマレ-ザMBE法を用いて、(Ca,Sr)CuO_2薄膜を(Ca,Sr)層とCuO_2層とを交互に積み重ねて作製することに成功した。この方法をさらに発展させ6層のCuO_2をSrO_2・BiO層で挟んだ新物質を人工的に作製することができ、Natureに発表した。また、Bi系超伝導体単結晶を作製し、この上に界面の構造が同じであるBi系半導体膜を原子層レベルで成長させることが出来、RHEED反射強度の振動現象から膜成長の機構について議論を行った。(岡本、高田)磁性薄膜への注入加速電圧を3段階に分け、N^+_2イオン注入による磁性の向上と磁気構造の解明を行った。メスバウア-効果等の測定を行い、αーFe_<16>N_2を構成する3種類のFe原子の磁気モ-メントを、それぞれ実験的に決定し、その磁気構造を明らかにした。(山中)層状結晶CaSi_2の結晶性配向膜の合成をおこなった。この薄膜はバルクのCaSi_2と異なり、ブランソン洗浄にも耐久性の優れた膜であることが明らかになった。現在、電子材料としての機能について検討中。(南)これまでに、数々の高イオン伝導性アモルファス材料の開発に成功してきたが、特にデバイスとして用いたときの材料界面の安定性の向上を図るため、融液制御法で雰囲気を厳密に制御することによって、多量のCuBrを含み、安定で高いイオン伝導性を持つ超イオン伝導ガラスの作製に成功した。
人工筋肉材料の開発に関する研究

アルクリルアミド(AcAm)ゲルのアセトン/水系混合溶媒に対する体積変化特性は、アセトンの含有率がOwt%50wt%の混合溶媒中では、ゲルは透明な状態を保ち、アセトン濃度の増加に伴って単調に減少した。しかし、アセトン濃度が50wt%以上になると、収縮初期ではゲルは速やかに収縮し、ゲル全体が白濁した。その後ゲルは緩やかに収縮し、ゲルの外周部から透明化し、最終的にゲル全体が透明になった。さらに、アセトン濃度が70wt%以上の領域では、ガラス転移と同様な複素弾性率の大きな変化を示した。このような収縮初期過程と収縮後期過程における機構は異なり、このような収縮過程は白濁の生成/消失機構と密接な関係があると思われる。外部溶液の交換におけるゲルの膨潤/収縮特性時間は、溶液交換前の溶液濃度には影響されず、ほぼ一定値を示した。これに対し、交換後の溶液濃度は、この特性時間に大きな影響を与えた。すなわち、膨潤/収縮特性時間は交換後の溶液濃度に依存し、交換前の溶液濃度や溶液交換前後の濃度差には依存しない。また。膨潤/収縮という異なる挙動にもかかわらず、交換後の濃度が40wt%以下では、膨潤と収縮における特性時間は一致した。この特性時間は、膨潤/収縮後のゲルサイズおよび膨潤/収縮過程における拡散定数に依存する。従って、溶液交換後における拡散定数が主に特性時間に影響すると考えれば、アセトン濃度40wt%以下における特性時間の挙動を説明できる。ここで、アセトン濃度40wt%以下におけるゲル繊維の特性時間と比較すると、50wt%以上における収縮初期では短いが、後期収縮では逆に非常に長くなり複雑な膨潤/収縮特性を示した。このようにゲルの膨潤/収縮特性は複雑であり、さらに詳しく検討する必要がある。また。
光学活性スルホキシドの遠隔不斉誘導による不斉環化付加反応の開発

前年度(1996年)本研究助成成果報告において,α'-(p-トリルスルフィニル)フリル/チエニルα,β-不飽和エノンの合成と,そのC-C二重結合をジエノフィル(スルフィニル基と反応点が1,4-位)反応点に用いたシクロペンタジエンとのルイス酸触媒によるディールス・アルダー反応において高い不斉誘起反応を述べた.また,ルイス酸としては,イオン半径が大きくしかも高い配位能を持つランタノイドトリフラート(20モル%)が反応にきわめて有効であることをも報告した.本年度はその研究課題の継続として,その成果を踏まえ,新規スルホキシドを設計し,遠隔不斉誘導のみならず,これまで達成できなかった光学活性スルホキシドの不斉反応におけるスルフィニル不斉補助基の直接的回収・再利用に成功したので以下に要約する.α'-(p-トリルスルフィニル)フリル/チエニルα,β-不飽和エノンがジエノフィルとして有効であり,高い不斉誘起が観測されており,これらの複素環のかわりにピロール環を採用すれば,不斉反応後の変換反応により,ピロールスルホキシドが回収可能となる.本コンセプトを実証するため,光学活性2-スルフィニルピロールを合成し,その窒素原子上にα,β-不飽和エノンが結合したジエノフィル(=エノイルピロール)を合成した.ランタノイドトリフラートを反応プロモーターに用いたシクロペンタジエンとのディールス・アルダー反応は,高い不斉誘起で反応が進行し,4種の可能なジアステレオマ-のうち,一種類のendo付加体のみが圧倒的に優先して生成することが分かった.さらに,主付加体のアルコリシスにより,対応するエステル体が高収率で得られたのみならず、光学活性2-スルフィニルピロールを光学純度を損なうことなく定量的に回収することに成功した.前年度(1996年)本研究助成成果報告において,α'-(p-トリルスルフィニル)フリル/チエニルα,β-不飽和エノンの合成と,そのC-C二重結合をジエノフィル(スルフィニル基と反応点が1,4-位)反応点に用いたシクロペンタジエンとのルイス酸触媒によるディールス・アルダー反応において高い不斉誘起反応を述べた.また,ルイス酸としては,イオン半径が大きくしかも高い配位能を持つランタノイドトリフラート(20モル%)が反応にきわめて有効であることをも報告した.本年度はその研究課題の継続として,その成果を踏まえ,新規スルホキシドを設計し,遠隔不斉誘導のみならず,これまで達成できなかった光学活性スルホキシドの不斉反応におけるスルフィニル不斉補助基の直接的回収・再利用に成功したので以下に要約する.α'-(p-トリルスルフィニル)フリル/チエニルα,β-不飽和エノンがジエノフィルとして有効であり,高い不斉誘起が観測されており,これらの複素環のかわりにピロール環を採用すれば,不斉反応後の変換反応により,ピロールスルホキシドが回収可能となる.本コンセプトを実証するため,光学活性2-スルフィニルピロールを合成し,その窒素原子上にα,β-不飽和エノンが結合したジエノフィル(=エノイルピロール)を合成した.ランタノイドトリフラートを反応プロモーターに用いたシクロペンタジエンとのディールス・アルダー反応は,高い不斉誘起で反応が進行し,4種の可能なジアステレオマ-のうち,一種類のendo付加体のみが圧倒的に優先して生成することが分かった.さらに,主付加体のアルコリシスにより,対応するエステル体が高収率で得られたのみならず、光学活性2-スルフィニルピロールを光学純度を損なうことなく定量的に回収することに成功した.光学活性スルホキシドを不斉補助基に用いる高い不斉誘起は,1, 3-アリル転移などごく一部の反応を除けば,反応点と不斉補助基が直結していることが必須条件とこれまで考えられてきた.しかし,遠隔位に不斉補助基があっても,二つの反応ジアステレオ面の一方の面の立体的遮蔽を,金属(=ルイス酸や反応剤)などのキレーションにより空間的に制御する基質のデザインと反応プロモーター(ルイス酸)を的確に選択すれば,高い不斉誘導が達成可能となる.本研究目的を達成できる基質として,フラン環やチオフェン環をもつ光学活性スルホキシドを設計し,有機金属試薬やルイス酸金属による強固なキレーションがもたらす反応ジアステレオ面の立体制御を計画し,以下反応において興味ある知見を得た.1.α′-(p-トリルスルフィニル)フリル/チエニルα,β-不飽和エノンを合成し,その不飽和二重結合をジエノフィル(スルフィニル基と反応端が1, 4-位)に用いたシクロペンタジエンとのルイス酸触媒によるディールス・アルダー反応において高い不斉誘起を観測した.ルイス酸としては,イオン半径が大きくしかも高い配位能を持つランタノイドトリフラート(20モル%)が有効であることが分かった.2.フラン環に直結するスルフィニル基をもつアルデヒド{=β-(p-トリルスルフィニル)フルフラール}のアルデヒド部(スルフィニル基と反応点が1, 3-位)をジエノフィルに用いたヘテロディールス・アルダー反応において高い不斉誘起の実現に成功した.3.チオフェン環に直結するスルフィニルケトン類{=β-(p-トリルスルフィニル)チエニルケトン)を合成し,水素化金属還元剤による還元については,高ジアステレオ選択的に反応が進行し,対応するアルコールが得られた.得られたアルコールの脱スルフィニル化により,光学活性チエニルアルコールの半期合成法の開発に成功した.前年度(1996年)

本研究助成実績報告において,α'-(p-トリルスルフィニル)フリル/チエニルα,β-不飽和エノンの合成と,そのC-C二重結合をジエノフィル(スルフィニル基と反応点が1,4-位)反応点に用いたシクロペンタジエンとのルイス酸触媒によるディールス・アンダー反応において高い不斉誘起反応を述べた.また,ルイス酸としては,イオン半径が大きくしかも高い配位能を持つランタノイドトリフラート(20モル%)が反応にきわめて有効であることをも報告した.本年度はその研究課題の継続として,その成果を踏まえ,新規スルホキシドを設計し,遠隔不斉誘導のみならず,これまで達成できなかった光学活性スルホキシドの不斉反応におけるスルフィニル不斉補助基の直接的回収・再利用に成功したので以下に要約する.α'-(p-トリルスルフィニル)フリル/チエニルα,β-不飽和エノンがジエノフィルとして有効であり,高い不斉誘起が観測されており,これらの複素環のかわりにピロール環を採用すれば,不斉反応後の変換反応により,ピロールスルホキシドが回収可能となる.本コンセプトを実証するため,光学活性2-スルフィニルピロールを合成し,その窒素原子上にα,β-不飽和エノンが結合したジエノフィル(=エノイルピロール)を合成した.ランタノイドトリフラートを反応プロモーターに用いたシクロペンタジエンとのディールス・アンダー反応は,高い不斉誘起で反応が進行し,4種の可能なジアステレオマ-のうち,一種類のendo付加体のみが圧倒的に優先して生成することが分かった.さらに,主付加体のアルコリシスにより,対応するエステル体が高収率で得られたのみならず,光学活性2-スルフィニルピロールを光学純度を損なうことなく定量的に回収することに成功した.
20世紀ロシア・ソビエト文学におけるユートピアとアンチ・ユートピア

われわれは1992年5月27日に最初の会合を開いて以来、9回の会合をもち、研究参加者のそれぞれのテーマにしたがって報告し、討論を重ねてきたが、同時に北海道大学スラブ研究センターや日本ロシア文学会の報告会やシンポジウムなどに積極的に参加し、わが国のこの分野の他の研究者たちとの交流をはかった。2年度からロシア・ユートピア文学の20世紀ロシア文学の伝統のなかでの位置づけを明確にするために、研究協力者として東京大学大学院人文科学研究科博士課程の大月晶子氏と岩本和久氏に、それぞれ20世紀初頭のロシア象徴主義の詩(特にブローク)におけるユートピア、現代ロシア文学におけるユートピア(特にブロツキー)を課題として、研究会での報告を依頼した。本研究を通じて、20世紀初頭のアヴァンギャルド運動、プロレタリア文学などロシアのさまざまな文学・芸術運動をロシア内外の思想・芸術など他の領域と関連づけながら総合的に研究するに際して、ユートピア/アンチ・ユートピア的なものを軸とした研究が有効であることが確認できた。われわれの研究は端緒にすぎないが、本研究によって、今後ロシア(ソビエト)以外のスラヴ圏諸国、西欧諸国のユートピア文学との関わりのなかでロシア(ソビエト)のユートピア文学・思想、アンチ・ユートピア文学を研究していくための基礎は充分にできたと思われる。1、平成4年度における研究実績は以下の通りである。(1)現在まで4回の研究会を開き、次のような分担での報告と討論を行った。(1)ロシア・アヴァンギャルド運動に内在するユートピア思想とその展開(5月27日、桑野)、(2)プロレタリア文学運動とユートピア思想(7月8日、西中村)、(3)ロシア・ユートピア文学の伝統と20世紀におけるその現れ(9月5日、沼野)、(4)192030年代のユートピア、アンチ・ユートピア文学(12月19日、安岡、島田)(2)10月22日にロシア国立博物館学芸員レフ・シーロフ氏を招いて今世紀初頭の主要な作家に関する資料研究のロシアにおける成果についての報告を聞き、質疑を行った。(3)11月と1月の2回にわたり北海道大学スラブ研究センターで資料調査を行った。また、1月の調査の際には同センターでの研究報告会にも参加し、国内の他の研究者たちとの研究交流をも行った。(4)交付を受けた科研費については、設備備品費が予定していたよりも高額になったために旅費・謝金などをそれに当てた。なお、消耗品については次年度の研究成果刊行のための資料作成のためにワープロ用フロッピーディスク等への支出が主となった。2、本研究を通じて、20世紀初頭のアヴァンギャルド、プロレタリア文学運動などロシアの様々な文学・芸術運動を、ロシア内外の思想・芸術などの他の領域と関連づけながら統合的に研究するに際して、ユートピア/アンチ・ユートピア的なものを軸とした研究が有効であることが確認された。平成5年度はさらに予定通り研究を続け、この領域に関する今後の研究の基盤とするために、本研究の成果を印刷刊行する。1、平成5年度における研究実績は次の通りである。(1)現在まで5回の研究会を開き、次のような分担で報告と討論を行った。(1)ロシアにおけるユートピア思想、ユートピア文学の伝統(5月27日、島田・沼野)、(2)アンチ・ユートピア文学の西欧における展開(7月5日、西中村)、(3)バフチンのカーニバル論におけるユートピア(10月28日、桑野)、(4)現代ロシア・ソビエト文学におけるユートピア(12月2日、島田・安岡)、(5)スラヴ諸国のユートピア、アンチ・ユートピア文学(1月27日、桑野・沼野)。また、この研究会においては研究分担者全員の関係する東京大学大学院人文科学研究科博士課程の大月晶子氏、岩本和久氏にも研究協力者として報告をお願いした。(2)11月12日には来日中のワシントン州立大学助教授サブリナ・ペドラ・ラメー氏を招き、「東欧におけるカトリシズムとユートピア思想」と題する報告を依頼し、質疑応答を通じて東欧諸国におけるユートピア思想に関する知見を得た。

また来日中のロシアの研究者や作家(セルゲイ・ボチャローフ氏、アナトーリイ・キム氏)などの講演に参加し、質疑を通じて現代ロシアのユートピア思想、文学に対する知見を深めた。(3)交付を受けた、科学研究費補助金については、ほぼ予定通りの支出となった。その他の項目は当研究の成果報告書刊行のための印刷費である。2、本研究を通じて得られた知見は今年度末までに研究成果報告書として刊行する予定で、現在準備中である。
乳房温存療法の放射線治療における線量評価法の確立

1.ファントム作成について乳房温存療法を実際に経験した症例のうち、日本人の平均的乳房の大きさを持った症例を選び、その症例のCTを基に残存乳房の輪郭を得た上で、MIX-DP(厚さ1cm)を用い、モデルファントムを作成した。肺野に関してはコルクを使用した。尚、肋骨部に関しては検討の結果、骨に相当する物質の問題とファントム内への留置の困難さ等により、特別に作成していない。2.相対的線量測定についてFilm法による3次元分布を基に相対的線量分布を行なった。現在の当センターにおける照射方法で実際にはどの位の線量が残存乳房にあたっているのか?wedgeの使用によりどの位補正できるか?照射方法の選択についてはどうか?等を検討した。現時点においては、Opposed pair法が、Half-Block法より適当であり、wedgeの使用は、乳房の大きさによっても違うが、015度が適当ではないかという推論に至っている。3.絶対線量の評価と対側乳房の線量評価に関しては、現在実験中であるが、各々の線量を測定することにより、理想的な照射方法を検討し、臨床に応用したいと思っている。(1)絶対線量の評価上記2.で使用したファントムを使用する。照射方法はOpposed pair法およびHalf-Field Block法を用い、中心線量(isocenter)の評価を行なう。CTを基に中心部を仮定し、その線量を測定する。測定部位の目安としては、乳頭直下・乳頭-中心間1/2・中心・中心-肋骨上1/2・肋骨上・肺内・中心線上-(乳頭-正中1/2を通る垂線)の交わる点・中心線-(乳頭-中腋窩1/2の通る垂線)の交わる点・胸骨傍部等である。また、正中線上より上・下のスライス面での線量評価も行なっている。(2)対側乳房の線量評価購入したファントムを用い、上記1.2の結果を参考にし、周囲臓器と対側乳房への散乱線の影響を考慮し、さらには2次発癌率のriskへとつなげていきたいと思っている。4.CT画像との比較放射線治療後の肺障害を、治療前・治療直後・治療後1カ月・6カ月・12カ月にHR-CTを撮影し検討している。現在、約40例についてfollow中である。今後は上記ファントム実験の線量分布・線量評価と対比させ検討する予定である。
基質認識による触媒活性スイッチを鍵とした位置選択的な炭素―水素結合変換触媒の開発

化合物中に普遍に存在するsp3炭素-水素結合を位置選択的かつ触媒的に変換する手法は精密有機合成上重要であり、医薬品開発を革新し得る高いポテンシャルを秘めている。本研究課題では、sp3炭素-水素結合を高反応性炭素ラジカルへと変換する水素原子移動触媒に着目し、触媒が基質を認識することで初めて触媒活性化が起き、基質-触媒複合体から位置選択的sp3炭素-水素結合変換が進行する新規触媒の開発を行う。触媒が認識する基質中の構造は特殊な構造ではなく、天然物および医薬品構造中に幅広く見られるアルコール構造である。
糖尿病発症および進行における不飽和脂肪酸補給の影響解析

生活習慣病を予防するための方法の一つとしてサプリメントに関心が集まっている。そこで本研究では、サプリメントとしての多価不飽和脂肪酸(ω-3およびω-6)摂取が、生活習慣病の一つである糖尿病に対して与える影響について調べることを目的とした。エイコサペンタエン酸(ω-3)の6週間補給は、糖尿病マウスおよび正常マウスのコレステロール値を低下させること、糖尿病マウスの糖の取り込み機構を改善することが明らかとなった。またアラキドン酸(ω-6)補給は、糖尿病マウスには影響を与えないが、正常マウスの糖取り込みに影響を与える可能性が示唆された。生活習慣病の患者の増加に伴い、これを予防または緩和するための方法の一つとしてサプリメントに関心が集まっている。そこで本研究では,サプリメントとしての不飽和脂肪酸摂取が、生活習慣病の一つである糖尿病に対して与える影響について調べることを目的とした。糖尿病は慢性炎症疾患であることから、アラキドン酸カスケードの亢進や抑制が疾患リスクに影響を与えると考えられる。実験では、糖尿病モデル動物にアラキドン酸(AA、ω-6系)とエイコサペンタエン酸(EPA、ω-3系)を投与し、糖尿病の発症および進行における影響を評価した。また予防を目的に健康なヒトも摂取することも考慮し、並行して正常動物にも投与した。2型糖尿病モデル動物であるob/obマウスおよび正常動物であるC57BL/6Jマウスに、AAまたはEPA含有食用油を5w/w%添加した普通飼料を6週間自由摂取させ、それぞれAAおよびEPA群とした。対照群には普通飼料を与えた。6週間のEPA補給は、ob/obおよび正常マウスのHbA1c値、血漿総コレステロールおよびHDLコレステロール値を低下させた。またob/obマウスでは、EPA補給によって耐糖能試験における血糖上昇抑制が認められ、肝PPARs mRNA発現の関与が示唆された。一方AA補給によって、ob/obマウスの血液生化学および糖負荷試験は影響を受けなかったが、正常マウスではグルコースレベル低下、トリグリセリドレベル上昇および糖負荷試験での血糖値低下抑制が認められた。以上の結果をまとめると、EPAの6週間補給は、糖尿病マウスおよび正常マウスのコレステロール値を低下させること、糖尿病マウスの糖の取り込み機構を改善することが明らかとなった。またAA補給は、糖尿病マウスには影響を与えないが、正常マウスの糖取り込みに影響を与える可能性が示唆された。不飽和脂肪酸の補給が糖尿病進行および発症に与える影響を調べることを目的とした。2型糖尿病モデル動物であるob/obマウスに、ω-3脂肪酸(エイコサペンタエン酸、EPA)およびω-6脂肪酸(アラキドン酸、AA)含有食用油を5w/w%添加した普通飼料を6週間摂取させた。また並行して、正常動物への影響を比較するため、C57BL/6Jマウスも用いた。摂取期間中、両系統とも体重および摂餌量には差が認められなかった。EPA摂取は、両系統のマウスの血漿総コレステロールおよびHDLコレステロールレベルを低下させた。ob/obマウスでは、耐糖能試験での血糖値の上昇が抑制し、HbA1c値も低減した。HbA1c値は、正常マウスでも減少した。さらにob/obマウスでは肝重量減少および膵重量増加が認められた。一方、AA補給は、正常マウスの血糖レベルを低下させ、トリグリセリドレベルを上昇させた。しかし耐糖能試験に群間差は無かった。また器官重量にも影響が認められなかった。以上の結果から、EPA補給は、ob/obマウスのインスリン抵抗性を改善し、血漿総コレステロールおよびHDLコレステロールレベルを低下させる作用を有することがわかった。また、AA補給は、正常マウスでの耐糖能試験で血糖値が高く維持されたことから、糖代謝に影響を及ぼす可能性が示唆された。平成24年度は、「動物への投与と生理学・病理学的観察」という計画のもとで研究を進めた。研究実績の概要欄に記載したように、計画通り進行していることから、「おおむね順調に進展している。」と判断した。平成24年度は、予定通り研究を進めることができたため、これまでに得られた結果をもとにさらに発展させ、平成25年度も計画に従って研究を進めて総括する。購入済みの消耗品を使用したため、予定していた消耗品を購入しなかった。次年度は、今年度の残額と合わせて、当初の計画通り、試薬等の消耗品、研究成果発表のための旅費および投稿関連費等に使用する。
琉球列島産陸上維管束植物の系統地理学的研究

琉球列島は,大陸東縁の陸橋に由来し,鮮新世末から更新世初期にまず北,中,南琉球が分断され,漸次現在の島弧が成立したと考えられている.この島嶼化の過程が,植物相の分化や,植物種内の遺伝的分化に与えた影響を調査した.琉球列島の主要26島について,種子植物ほぼ全種約1800種の有無を文献調査し,島間の植物相の類似度を種,属,科のレベルで算出した.この類似度に基づく解析から,琉球列島の植物相は,種および属レベルで見た場合に,北,中,南琉球間で有意に異なることが示された.草本種サツマイナモリの系統地理学的解析を葉緑体DNA塩基配列に基づき行なった.その結果,琉球列島の複数の遺伝的タイプおよび中琉球固有の四倍体変種アマミイナモリはいずれも,台湾以南で既に分化し,その後に琉球列島へ進入したことが示唆された.また,トカラ海峡を挟む北,中琉球間で,遺伝的分化は認められなかった.この結果は,琉球列島の生物の分化が,海峡成立などにより当地域内で引き起こされたとする従来の説に対する重要な反例であり,今後の当地域の生物地理学的研究に大きな影響を与える示唆をもたらしている.また,系統地理学的研究においては独創的な試みとして,低温耐性の種内多型の有無を光合成活性を指標に調査した.その結果,低緯度(南琉球)の集団は高緯度(中琉球から九州)の集団に比べ,低温耐性が低いことが示された.このことは,琉球列島を分布北上する過程で,種内の一部は,緯度上昇に伴う気温低下により分散に制限を受けた可能性を示唆した.また,アマミイナモリについては,分子系統解析の結果,単系統群として明瞭に区別されたこと,さらに,サツマイナモリに見られる二型花柱性がアマミイナモリでは崩壊しており繁殖様式にも分化が認められたことから,その分類学的取り扱いを独立種とすることを提案した(日本植物分類学会第6回大会大会発表賞(口頭発表部門)受賞).琉球列島における植物の多様性形成に地史がはたした役割を明らかにすることを目的として、分子系統地理学的解析を行っている。これまでに琉球列島、日本本土、台湾から系統に地史の影響が反映されやすいと考えられる複数の分類群(サツマイナモリ類、サンショウソウ属、ヒメタムラソウ類、オキナワウラジロガシ、ソテツ、アリモリソウ、ヘツカリンドウ類)を採集した。このうち1.サツマイナモリ類については、日本から台湾の試料について分子系統解析をほぼ終え、(1)サツマイナモリは遺伝的に、南琉球グループ、中琉球九州南部グループ、九州南部以北グループに分かれること、(2)トカラ海峡、ケラマ海裂といった地理的構造と系統樹の分岐パタンは必ずしも一致しないこと、(3)中琉球で派生したと考えられていた種内分類群は、古くに渡来し取り残された遺存的な群であり、全く独立の起源をもつこと、などが明らかとなった。サツマイナモリについて、花形態に基づく分類学的見直しに関する論文、および、中琉球固有種内分類群の系統的起源と新学名についての論文を取りまとめている。また、2.ヒメタムラソウ類については核DNAの解析から、基本変種と中琉球固有の種内分類群との間に大きな遺伝的分化は見られず、両分類群の系統的分岐は、地質年代的にさほど古くはないことが示唆された。これらの研究成果については、京都大学生態学研究センター公募研究会(与那、2004年11月)、Tropical Biodiversity Okinawa 2005(宜野湾市、2005年3月)、日本植物分類学会第4回大会(高知、2005年3月)にて発表を行った。形態学的研究および遺伝的変異のスクリーニングにより、次に分子系統学的解析を行う分類群にヘツカリンドウ類を選定した。またこの過程で、琉球列島産ソテツの種子形態の変異性について論文にまとめた(発表予定)。分子系統学解析の結果,サツマイナモリOphiorrhiza japonicaには(九州南部以北),(九州南部から中琉球),(南琉球から台湾)の3つの地理的まとまりが認められた.また各地域集団間の低温適応の分化程度を,光合成活性を指標に解析した結果,南琉球以南の集団が低温耐性を欠くことが示唆された.九州南部の遺伝的境界は,地理的障壁あるいは低温や土壌pHによる障壁を伴わず,2万年前の姶良火砕流による植生の破壊後,大隈以南集団により空洞ニッチが充填されたことによると推察された.南琉球産と台湾産の間には遺伝的近縁性が示され,これは両地域が長く地続きであった地史と一致した.南琉球と中琉球以北の遺伝的タイプは共通せず,これは両地域が地続きであった時代には緯度勾配による気温低下が,慶良間海峡成立後は地理的分断が,南琉球集団の北上を阻んだためと考えられた.台湾固有単型属タイヤルソウ属Hayataellaについて台湾行政院Chung博士らと共同研究の結果,分子系統解析により本属はサツマイナモリ属に含めるべきことが明らかになった.この成果はJournal of Plant Research誌に投稿中である.琉球列島産チャボイナモリOphiorrhiza

pumilaの花形態と繁殖生態について台湾産との比較の結果,地理的変異について発表した.奄美大島固有のアマミクサアジサイCardiandra amamioshimensisは,系統学的解析の結果,別種のクサアジサイの種内分類群とされるべきことを発表した.与那国島と台湾に固有のヨナグニノシランOphiopogon reversusについて,同種とする見解のあるノシランとは細胞学的に明瞭に区別されることを発表した.台湾におけるヘツカリンドウ類の標本調査の結果,同種とされることのある中琉球以北産よりも南琉球のシマアケボノソウとの近縁性が示唆された.琉球列島は,大陸東縁の陸橋に由来し,鮮新世末から更新世初期にまず北,中,南琉球が分断され,漸次現在の島弧が成立したと考えられている.この島嶼化の過程が,植物相の分化や,植物種内の遺伝的分化に与えた影響を調査した.琉球列島の主要26島について,種子植物ほぼ全種約1800種の有無を文献調査し,島間の植物相の類似度を種,属,科のレベルで算出した.この類似度に基づく解析から,琉球列島の植物相は,種および属レベルで見た場合に,北,中,南琉球間で有意に異なることが示された.草本種サツマイナモリの系統地理学的解析を葉緑体DNA塩基配列に基づき行なった.その結果,琉球列島の複数の遺伝的タイプおよび中琉球固有の四倍体変種アマミイナモリはいずれも,台湾以南で既に分化し,その後に琉球列島へ進入したことが示唆された.また,トカラ海峡を挟む北,中琉球間で,遺伝的分化は認められなかった.この結果は,琉球列島の生物の分化が,海峡成立などにより当地域内で引き起こされたとする従来の説に対する重要な反例であり,今後の当地域の生物地理学的研究に大きな影響を与える示唆をもたらしている.また,系統地理学的研究においては独創的な試みとして,低温耐性の種内多型の有無を光合成活性を指標に調査した.その結果,低緯度(南琉球)の集団は高緯度(中琉球から九州)の集団に比べ,低温耐性が低いことが示された.このことは,琉球列島を分布北上する過程で,種内の一部は,緯度上昇に伴う気温低下により分散に制限を受けた可能性を示唆した.また,アマミイナモリについては,分子系統解析の結果,単系統群として明瞭に区別されたこと,さらに,サツマイナモリに見られる二型花柱性がアマミイナモリでは崩壊しており繁殖様式にも分化が認められたことから,その分類学的取り扱いを独立種とすることを提案した(日本植物分類学会第6回大会大会発表賞(口頭発表部門)受賞).