hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心血管代謝疾患における単球・マクロファージの新機能の解明と治療法への応用

動脈硬化の形成やプラークの不安定化にマクロファージが主要な役割を担うことはよく知られている。一般にマクロファージは、炎症を惹起して組織機能を障害すると考えられているが、最近マクロファージや単球にもサブクラスがあり、一部はむしろ炎症抑制・創傷治癒に機能する可能性が示唆されている。しかし、これらサブクラスの心血管代謝疾患における機能的な役割まだ明確ではない。一方、骨髄由来細胞が血管内皮細胞や平滑筋細胞様の形質を獲得することが多数報告されている。我々は、平滑筋細胞インディケーターマウスを作成し、骨髄由来細胞は平滑筋αアクチン(SMαA)など一部の平滑筋マーカーを発現するが、平滑筋細胞には分化せず、炎症に寄与することを初めて明らかとした。そこで、本研究計画では、単球・マクロファージのサブクラスと骨髄由来SMαA陽性細胞に着目することによって、従来のパラダイムを超えた単球・マクロファージの多彩な機能を明らかにすることを目的として検討を行った。その結果、骨髄由来平滑筋αアクチン陽性細胞が、炎症性単球由来であることを見いだした。これらの細胞は傷害の強い血管での炎症及び組織リモデリングに寄与すると考えられた。また、腎臓、脂肪、膵ラ氏島において、M1及びM2マクロファージが存在し、異なる機能を示すことを明らかとした。また、骨髄由来平滑筋αアクチン陽性細胞やマクロファージを特異的に除去できるマウスラインを確立した。
ヒト・リンパ球の遺伝子突然変異を指標とする変異原の検出

EBウィルスにより無限増殖化されたBリンパ球細胞株を材料に選び、マイクロプレートを用いた彷徨試験により生存率解析が可能である点に着目して、新しいin vitroヒト体細胞突然変異検出系の確立を企図した。色素性乾皮症相補性A群患者由来細胞XP 7NIは正常細胞に比し約10倍UV致死高感受性であるが、6チオグアニン抵抗性(【TG^r】)及びウアバイン抵抗性(【oua^r】)の両マーカーでUV誘発突然変異にも高感受性で自発突然変異2×【10^(-6)】に対し0.55J/【m^2】で【10^(-4)】,3.3J/【m^2】で【10^(-3)】の高値を示した。XP7NIは平板効率も十分に高いので、DNA損傷がヌクレオチド経路により除去される変異原に対して優れたテスタ一株として有用と考えられた。ファンコニ貧血患者由来細胞HSC99はクロスリンクを誘起するジエポキシブタン(DEB)の細胞致死作用に高感受性であるが、1μMより高濃度では【TG^r】変異は誘発されない。しかし殆んど生存率に影響が無い0.010.3μMの範囲では有意の【TG^r】変異誘発が認められ、限られた濃度でHSC99がDEBの突然変異誘発作用に対しても高感受性である事が明らかとなった。次にこの様にin vitroで検証された変異原が確かに人体内でも検出可能な突然変異を誘発するか否かを明らかにすることを究極の目標として、Tリンパ球増殖因子(IL-2)を用いるTリンパ球クローニングにより末梢血中の変異体頻度を測定した。先ず6TG選択プレートよりリクローンしたTリンパ球コロニーの【^14C】-ヒポキサンチン転入およびHAT感受性を検討し、我々の末梢血中に確かに【TG^r】Tリンパ球が存在することを確認した。フルオロサイトメトリーにより、選択・非選択クローンの殆んどがOKT【4^+】に属することが判明した。健常成人17例の【TG^r】Tリンパ球存在比率は125×【10^(-6)】(平均8.5×【10^(-6)】)に対し28例の新生児臍帯血では0.0521×【10^(-6)】(平均5.1×【10^(-6)】)であった。
ヒト表皮膜骨格蛋白質(4.1蛋白質)の機能に関する形態的および生化学的解析

膜骨格蛋白質についての生化学的研究の進歩と膜機能の定量的測定法の開発により,膜骨格の構造と機能の密接な関わりが明らかになってきた。とりわけ,スペクトリン,4.1蛋白質及びアクチン等に量的,質的異常を認める赤血球では変形能,膜安定性等の機能が低下しており早期に網内系細胞に捕らえられ、寿命が短縮して溶血性貧血となることが解明されている。本研究ではこれらの膜骨格蛋白質の皮膚(表皮細胞)における機能を解明することを目的として以下の検討を行った。我々は角化異常や細胞増殖をきたしている尋常性乾癬における膜骨格蛋白質の存在・分布について検討を行った結果,乾癬表皮細胞において正常表皮細胞には認められない45kDaのバンドがイムノブロット法で認められ,また乾癬表皮細胞において4.1蛋白質の異常分布を確認した。一方,乾癬表皮においてスペクトリンの分布は正常表皮と特に差は認められなかった(Shimizu et al,Histochem Cell Biol,1995)。一方r30kDa(4.1蛋白質の30kDaドメイン)から作った抗体を用いた乾癬表皮細胞の分布は正常表皮と特に差は認められなかった。培養ヒト表皮細胞を用いた実験において,Caスイッチにより4.1蛋白質およびフォドリンの細胞質から細胞膜への分布の変化が認められた。さらにフォルボールエステルの添加により同様の分布の移行が認められた。これらの蛋白質の表皮細胞間接着への関与が示唆される(Shimizu et al,Biol Cell,in Press)。
衰退する地方都市の“縮小管理"手法に関する研究

北九州市基本構想審議会委員として、北九州市の基本構想の策定に参画したが、その際、今回の課題テーマに対する研究が多いに参考となると同時に、研究に寄与した。NYでの調査では、NY市といった大都会でも市内の小売商業者が減少して生活環境が悪化しているという問題点等が把握できた反面、BID等においては市民団体が公園の運営等を行うなど、行政に依存しない公共施設の利活用の実態が把握でき、日本の地方都市における将来像の研究に役立った。釜山での国際WSでは、日中韓の大学関係者と意見交換ができ、韓国の地方都市の課題等について有益な知見を得ることができた。光州の全南大学での招待講演を通して韓国の地方都市の抱える課題が日本の地方都市と共通する点等が確認できたが、韓国特有の地方課題(地域ごとの均衡的発展の阻害等)についての知見をえることもできた。研究室で取り組んできたサトヤマビレッジプロジェクトでは地方都市の郊外における集住の在り方を模索し、その成果がグッドデザイン賞受賞という形で評価されたが、大都市圏では不可能な豊かなサトヤマを共有する街区等の計画によって、地方都市の競争力の向上、近隣の在り方の可能性を提示できたと考える。黒崎地区では、中心市街地活性化計画策定委員等の業務を通して上位計画からなにが可能かを考えることも、商店街に入り込んでのフィールドワークを通しての活性化活動(本年は商店主を巻き込んだカフェを実施。)を通して商店主間の相互関係等を把握できた。その結果、商店街組織のみでは有効な相互扶助関係は期待できないので、新たなネットワーク化の仕組みが必要であるという理解に至った。地方都市特有の郊外の抱える課題が中心市街地の空洞化と同等に大きな問題である点が把握できたので、郊外と中心市街地の両面からの対策が必要であると考える。今回の研究成果を生かして継続的な研究を進めたい。平成19年度は、北九州市門司港の用途地域の変遷からみた街の変貌と衰退の状況に関する論文を韓国で開催されたS B08国際会議で発表を行い会議出席者と意見交換を行った。まちづくり活動におけるSNS(Social Network Service)の役割について、全国の地方自治体にアンケート調査、黒崎地区における街路パターンが都市の認知に及ぼす影響、北九州市の郊外における郊外化のプロセスと、人口の年齢分布に関する調査、九州を始めとする地方都市のコンパクト化施策、中心市街地活性化施策に関する調査を行い、日本の地方都市の縮小戦略に関する研究を進めた。また、北九州市の基本構想策定委員会委員、中心市街地活性化計画策定委員、門司港長期計画策定委員に任命されたことによって、平行して進めていた研究の成果を委員会活動に反映し、また、委員会活動を通して知見を深めることができた。黒崎においては、商店街組合と今まで進めていた活動の延長として、個別の商店にヒアリング調査を行いながら、商店街の抱える課題についての調査を行った。平成19年度の研究により、当初まちづくり団体を研究対象と想定していた方向生を街づくり団体に限定しない方が地方都市の縮小管理手法の研究に寄与するのではないかという見解にいたったので、平成20年度はさらに広いステークホルダーを対象とした研究を進めたいと考えている。また、大学が地域の縮小管理にいかに役立てるのかという論点も重要ではないかと考える。平成19年度には、日英高等教育に関する協力プログラム"高等教育における地域貢献プロジェクト"の日本サイドのパートナーとして選ばれた北九州市立大学の国際環境工学部代表として相互訪問、シンポジウムでの発表を通して英国東北部の地方都市の衰退と復活のプロセスと関係者からの意見聴取ができ、今回の研究を補完することができた。
励起分子ダイナミックス

重点領域研究(1)「励起分子ダイナミックス」は昭和62年度に始まり,平成元年度まで3年度にわたって計画研究および公募研究を推進し,所期以上の成果を達成した。平成2年度における表記の研究は,本重点領域研究の終結に当たって,(1)研究成果の集積と取りまとめ,(2)学問的批判と評価に基づく研究の将来構想の設立,(3)研究成果の公表,などに関する活動を行うことに目的を置いた。特に総括班および幹事会を中心として緊密な情報交換と討議を重ね,研究報告書の作成および研究会開催の計画立案などを行った。研究報告会は1月1819日に東京工業大学において公開で開催し,本重点領域研究参加者中から選ばれた20名の研究成果について発表および討論を行った(参加者約100名)。また「励起分子ダイナミックス・ニュ-ズレタ-」を本年度中に3回発行し,班員間の情報連絡を図った。本重点領域研究に関する最終報告書は,参加者各自が研究成果のうち最も重要と考える内容をそれぞれ英文12ペ-ジに要約したものとし,それに各参加者が本研究の成果として昭和62年度平成2年度に学術雑誌に出版した原著論文および総説論文のリストと併せて製本することにより,別記の図書1冊を作成した。この図書を本研究の参加者および評価グル-プ,さらに関連する領域の研究者および研究機関(外国を含む)に発送し,情報伝達および批判の機会を求めた。また,16名の著者による英文総説集の執筆および活動を続けた。この書物は1991年中に完成し,Elsevier社から刊行される予定である。上記のように,本年度の研究計画は引続き支障なく進捗し,多くの成果を得て本重点領域研究を順調に終結することができた。特に当初の目標どおりに,励起分子の生成と検出に関する実験技術が発展し,その結果きわめて多数の新しい励起化学種と励起状態が発見され,それらの構造と動力学的性質について詳細な知識が獲得された。また,気相と凝縮相あるいは中間相(錯体あるいはクラスタ-)における励起分子の挙動に関する研究が発展し,各課題間で密接な研究交流が実現したことも大きな収穫であった。
触覚的ディスプレイの研究

直径が3,4または5cm、深さが5または7mmの凹曲面の標準刺激を用い、直径6cmの凹曲面を比較刺激とし、極限法によってPSEを求めたところ、1.すべての条件で、標準刺激の深さよりも大きい値が得られた。2.標準刺激の直径が小さくなるほど錯覚量が大きくなった。3.凹曲面が球面のときのほうが、楕円面のときよりも錯覚量が大きくなった。4.深さが5,6mmのものが、これより浅い刺激、これより深い刺激よりも錯覚量が大きくなった。被験者たちの言語報告によれば、錯覚量が大きい図形の曲面は指先によくフィットするという。そこで、「指先の曲率と曲面の曲率が比較的近いとき、曲面が指によくなじみ、このときに錯覚量が大きくなる」という仮説を検討したところ、5.曲面が指によくなじむときほど錯覚量が大きい、ことかわかった。さらに、刺激図形のグローバルな形態が奥行きの錯覚量にどのような影響を及ぼしているかを検討するために、刺激の大きさを1.5倍にしたものを用いてPSEを求めたところ、前の実験の深さが5mmと7mmに対応する深さ7.5mmと10.5mmのものの錯覚量は、前の実験で得られた錯覚量とほぼ等しかった。しかしながら、深さが3mmのものと、深さ4.5mmのものを比較すると、錯覚量は異なっていて、深さ4.5mmのものの方が3mmのものよりも錯覚量が大きくなった。つまり、6.刺激図形の大きさを変えても、標準刺激と比較刺激の相対的大きさが一定なら、ある範囲内で錯覚量は一定に保たれる。しかし図形の深さが浅くなると、この関係は保たれなくなる。3次元物体を触覚を用いて探索するときに、人はどのような分節化方式にしたがって対象を認識しているかを探るのが本研究の目的である。これを知るために本年度はまず、触覚による曲面の奥行き知覚を規定する要因を探った。これを調べるために、凹曲面を触覚的に探索させ、標準刺激と比較刺激の深さの主観的等価値(PSE)を求める実験を5つ行った。実験1では直径が3cmから5cm、奥行きが5mmまたは7mmの凹面(球面の一部)のPSEの変化を調べた。その結果、直径が小さいほど、また深さが浅いほど奥行きを過大評価することがわかった。実験2では曲面の曲率が一定ではない非球面を用いて実験を行ったが、周辺部の曲率が大きい図形は定曲率の図形よりも錯覚量が減少した。これらの傾向を説明する仮説として、くぼみ部分の容積が小さいほど錯覚量が大きくなるのではないかという、容積仮説をたて、これを検証するために実験3を行ったが、必ずしも容積に従って錯覚量が変化するという傾向は見いだせなかった。そこで次に凹曲面を指で探索するさいの、触りやすさと錯覚量の関係を実験4で調べたところ、披験者が触りやすいと感じる曲面ほど、錯覚量が大きいという傾向が認められた。もしこのことが正しいのなら、曲面を相似的に拡大してもこの関係が見いだせるかもしれないと考えて、実験1で用いた図形を1.5倍にしたものを用いてPSEを求める実験を行ったところ(実験5)、錯覚量の比率(PSE/奥行き)は実験1とほぼ同じであることがわかった。これらのことから、奥行き知覚において錯覚をもたらす要因は、曲率であるというよりは、もう少しグローバルな形態的要因であることが示唆された。

昨年度は凹曲面を触覚的に探索させ、以下の直径と深さをもつ標準刺激と直径6cmでさらざまな深さをもつ比較刺激の間の主観的等価値(PSE)を求める実験を5つ行った。その結果、直径が3cm,4cm,5cm;深さが5mmまたは7mmの標準刺激の凹面(球面の一部)を触探索すると、直径が小さいほど、また深さが浅いほど深さを過大評価することがわかった。本年度は、この傾向がもっと広範囲に成り立つかどうかを調べた。まず直径が4.5cm,6cm,7.5cmで深さが7.5mm,10.5mmの標準刺激と直径9cmでさまざまな深さをもつ比較刺激の凹曲面についてPSEを調べたところ、その値は相似比がこれの3分の2のものとほとんど同じであることがわかった(実験1)。そこで直径が3cmで奥行きが3mmのものと、直径が4,5cmで奥行きが4.5mmのものについてもPSEを求めたところ、これらは相似な図形であるにもかかわらず、PSEの値は両者で大きく異なっていた(実験2)。つまり相似比が一定であれば錯覚量も一定であるという傾向は、ある限られた範囲内でのみ成り立つ傾向であることが分かった。以上の結果と昨年の実験3,4の結果を合わせ考えると、指によくなじむ曲率をもつものは錯覚量が大きい傾向があると言えそうであるが、これを確定的なものとするためにはさらに検証実験が必要である。それらが最終年度である来年度の課題である。直径が3,4または5cm、深さが5または7mmの凹曲面の標準刺激、直径6cmの凹曲面を比較刺激とし、極限法によってPSEを求めたところ、1.すべての条件で、標準刺激の深さよりも大きい値が得られた。2.標準刺激の直径が小さくなるほど錯覚量が大きくなった。3.凹曲面が球面のときのほうが、楕円面のときよりも錯覚量が大きくなった。4.深さが5,6mmのものが、これより浅い刺激、これより深い刺激よりも錯覚量が大きくなった。被験者たちの言語報告によれば、錯覚量が大きい図形の曲面は指先によくフィットするという。そこで、「指先の曲率と曲面の曲率が比較的近いとき、曲面が指によくなじみ、このときに錯覚量が大きくなる」という仮説を検討したところ、5.曲面が指によくなじむときはど錯覚量が大きい、ことがわかった。さらに、刺激図形のグローバルな形態が奥行きの錯覚量にどのような影響を及ぼしているかを検討するために、刺激の大きさを1.5倍にしたものを用いてPSEを求めたところ、前の実験の深さが5mmと7mmに対応する深さ7.5mmと10.5mmのものの錯覚量は、前の実験で得られた錯覚量とほぼ等しかった。しかしながら、深さが3mmのものと、深さ4.5mmのものを比較すると、錯覚量は異なっていて、深さ4.5mmのものの方が3mmのものよりも錯覚量が大きくなった。つまり、6.刺激図形の大きさを変えても、標準刺激と比較刺激の相対的大きさが一定なら、ある範囲内で錯覚量は一定に保たれる。しかし図形の深さが浅くなると、この関係は保たれなくなる。
トビハゼを用いた魚類海馬の行動学的・形態学的探索

トビハゼに物体識別課題を課し、学習成立群でcFosタンパク質が特異的に発現する脳領域を免疫組織化学的に検出した。非学習群と比較すると、終脳背外側領域で顕著なcFos陽性細胞の増加が認められた。物体識別は空間認知学習では欠かせない機能の一つであり、哺乳類では海馬やその周囲部が関与することが知られている。このことから、この領域は魚類の空間認知を担う脳領域であると考えられる。本研究は、トビハゼを用いて、魚類の空間記憶を担う脳領域を非破壊的に同定することを目的としている。トビハゼを用いた脳科学的研究はほとんどないので、本年度は、空間記憶を担うと考えられる前脳領域の詳細な脳地図を作成し、また一方で、トビハゼを用いた空間記憶の実験に最適な課題を確立・実施することを予定していた。脳地図に関しては、ニッスル染色による境域区分を基本として、カテコールアミン含有ニューロンとアセチルコリン含有ニューロンを免疫組織化学的に同定し、脳地図にその局在を書き加えた。視覚的に空間を認識するためには、トビハゼが自らの左右を識別できる必要があるので、左右識別課題を実施した。トビハゼは淡水よりも希釈海水を好む。遮蔽したアリーナ内の左側に希釈海水入りのシャーレ、右側に淡水入りのシャーレを置き、5回の探索をさせた。その後、両方のシャーレを空にして、トビハゼが左側のシャーレを選択するか否かをテストした。ほとんどのトビハゼは左側を選択したので、自らの左右を識別できると考えられる。次に、彼らが複数の物体を見分け、個々の物体を記憶できるか否かを調べるために、物体記憶課題を実施した。4つの物体を円形アリーナの周りに配して目印とし、ひとつの目印の前に希釈海水入りシャーレ、残りの3つの目印の前には淡水入りシャーレを置いてトビハゼに探索させた。4回の探索後、全てのシャーレを空にしてテストを行った。トビハゼの多くは希釈海水の入っていたシャーレを選択したので、トビハゼは物体を見分け、記憶することができると考えられる。そこで、これらの目印の間にシャーレを置き、ひとつを希釈海水入りシャーレ、残りを淡水入りシャーレにして、空間記憶課題とした。これまでに数個体に空間記憶課題を課し、記憶を認めた個体の脳を固定して神経活動依存的に発現するc-Fosタンパクの検出を試みた。本研究では、トビハゼの独特な生態に着目し、哺乳類の空間学習課題に類似した課題をトビハゼに課すことで、魚類の空間学習を担う脳領域を組織学的に同定することを目的としている。脳機能の解析には脳地図が欠かせないので、本研究ではまず、トビハゼの脳地図の作成に着手した。トビハゼ終脳の組織化学的特性は、他の実験魚種とよく一致するが、正中領域に極めて明瞭な層構造が認められるなど、組織化がより進んでいることがわかった。明瞭な組織構造は、その脳領域の機能解析も飛躍的に進捗させる可能性が高い。本研究は、これまで十分な知見の乏しかった魚類の終脳の構造と機能の解明に立脚点を与えると思われる。トビハゼの空間学習の検討には、彼らが淡水よりも希釈海水を好むこと(塩嗜好性)を利用した。透明円形水槽の4つの四分円区画の1つに希釈海水、それ以外の3つに淡水入りシャーレを設置したアリーナでトビハゼに希釈海水入りのシャーレを探索させた。その際、アリーナのそれぞれの区画外に異なる形状の視覚的手がかりを配した。トレーニング後、シャーレを空にした状態で再度探索をさせたところ、希釈海水の入っていたシャーレにトビハゼの多くは長く滞在した。このことは、希釈海水の位置を視覚的手がかりをもとに記憶していることを示している。そこで、これらのトビハゼの脳をただちに摘出し、c-Fosを免疫組織化学的に検出した。終脳背外側領域で陽性反応が多く認められたので、この領域が空間学習によって活性化された可能性が高い。これまでは脳の破壊実験から空間学習に関与する脳領域の検討を行った研究例は多くあるが、非破壊的に検討したのは本研究が初めてである。非破壊的な検討は、生理状態にある脳機能の解析に必須である。本研究は、魚類空間学習を担う本質的な脳領域の同定と機能の解明の基盤を構築したという点に意義を見出すことができる。
大型分子コンダクタンスでの非断熱相互作用と電子相関の第一原理計算

前年度に引き続き、Keldysh形式による非平衡グリーン関数法と第一原理計算手法として密度汎関数法を組み合わせた、ナノワイヤー、単一分子、有機界面などの電気伝導を計算するための手法の開発と実装を行った。従来の標準的第一原理計算は非常に計算コストがかかるため、特に単一分子電気伝導系に代表されるような低被覆率な場合や、今後応用が期待されているπ共役分子鎖やDNAなどの生体分子等、大型分子については、その適用が困難である。本研究では分子軌道展開による摂動法、埋め込みポテンシャル法、truncated MO空間の導入、など新規な手法を導入し、高速かつ大規模計算に適した手法と計算プログラムを得ることができた。さらに、電極サイズに対するオーダーNな自己エネルギー計算について、従来の手法では非物理的解が生じうることを計算により示し、安定的数値解を得るための条件式を導き、計算プログラムに実装を行った。また、電子-フォノン相互作用による非弾性散乱の効果も第一原理計算に取り込み、コンダクタン変化および非弾性トンネリング電子分光(IETS)シグナルを計算可能とする理論開発と適用も行った。今回は、金電極-金原子ワイヤーからなる系について、そのコンダクタンス、IETSシグナルを第一原理計算により求め、先行理論、実験との比較を行った。さらに、系の電極とコンタクトに対する2次元周期性、部分的1次元化が、コンダクタンスやIETS強度に重要な寄与を与えることが分った。その機構が、伝導電子波の縦方向の干渉効果(導波管効果)にあることを見出した。Keldysh形式をもとにして、非平衡グリーン関数法と密度汎関数法を組み合わせた、分子軌道展開によるナノワイヤー、単一分子、有機界面などの電気伝導を第一原理計算で解く計算手法の開発と実装を行った。具体的手法として、埋め込みポテンシャル法、truncated MO空間の導入、電極サイズに対するオーダーNな方法による自己エネルギー計算を組み込み、低被覆率、大型分子ワイヤーへの応用に適した、高速かつ大規模計算に適した手法と計算プログラムを得ることができた。さらに仔ヒーレント電流だけでなく、電子-フォノン相互作用によるデコヒーレンスな効果も取り入れlowest order展開による非弾性電流の定式化も行った。これらの新しい計算手法の導入により、我々が行ったベンチマーク計算では、各主要ステップにおいて計算コストは416倍、またSCF部分に対しては全過程がオーダーNの計算コストとなり、大型分子コンダクタンスへの適用がみこまれる。具体的計算として、ベンゼンジチオールのAu(111)表面電極を取り上げ、弾性電流の計算を行い先行研究の理論値に対応した計算結果を得た。また、印加電圧にともなう分子分極や表面でのスクリーニングについての解析も行い、電流-電圧特性曲線との関係を明らかにした。また、表面電極サイズを3×3、4×4と徐々に大きくしていきながら、低被覆率の問題についても詳細な計算効率の解析を行い、結果、明示的行列サイズはどの状況でも直接計算の約半分、SCF空間のサイズは被覆率に対して高々0(N)程度で、直接計算に比べると1/30以下となり結果SCFの収束性も加速されるなど、本研究の成果として十分満足のいく結果がえられた。
人工的なDNA類似体を基質とする核酸関連酵素反応の解析とその化学的深化

(1)末端に人工ユニットを配置したキメラDNAを用いたキナーゼ反応の評価:初年度に達成したキメラDNA(天然DNA鎖中に人工ヌクレオチドユニットを導入した非天然のミックス配列DNA)の合成を利用して、天然DNA鎖の5'-末端に人工ユニットを配置したキメラDNAを合成した。酵素的リン酸化反応を評価したところ、開発した全ての人工ユニットがポリヌクレオチドキナーゼ(PNK)により問題なくリン酸化されることを確認できた。(2)人工ヌクレオチド三リン酸体の化学合成:ポリメラーゼなどのいくつかの核酸関連酵素は、ヌクレオチド三リン酸を基質とするため、人工ユニットの三リン酸体を合成した。初年度に合成した三リン酸体に加えて、同様の合成法で全ての人工ユニットの三リン酸体合成を達成した。(3)人工ヌクレオチド三リン酸体を用いたトランスフェラーゼ反応の評価:合成した人工核酸の三リン酸体を用いて、末端ヌクレオチジルトランスフェラーゼ(TdT)による伸長反応を評価した。TdTは人工の三リン酸体を基質として認識し、天然DNA鎖末端に人工ユニットを伸長させることがわかった。またDNA鎖末端が人工核酸骨格であっても、その先に人工ユニットを伸長可能であることも確認できた。さらに、全て人工核酸で作成した完全非天然型のDNA鎖に対しても、人工ユニットが伸長することが判明した。(4)人工ヌクレオチド三リン酸体を用いたポリメラーゼ反応の評価:次に、ポリメラーゼに対する適合性を評価した。人工核酸の三リン酸体は、全てポリメラーゼの基質として適合し、DNA鎖の伸長反応を進行させることが確認できた。しかしながらいくつかの人工核酸骨格において、伸長反応の塩基選択性が低下することも判明した。そこで分子設計に立ち返り、新たな人工核酸ユニットを準備した結果、選択性を改善したポリメラーゼ伸長反応へと展開することが可能となった。29年度が最終年度であるため、記入しない。研究初年度には、次の3点に取り組んだ。(1)計算化学を利用したDNA類似体の改良とその化学合成: DNAリガーゼに対するDNA類似体の反応性向上を目的とし、酵素反応が進行した人工骨格とそうでなかったものとに関して、計算化学を利用して比較検討した。その結果、反応の進行が非常に遅かったDNA類似体では、天然DNAの場合と比較してアノマー炭素間の距離が長くなっていることが判明した。そこでこの点を改善した新たな2種類の人工ヌクレオシドを設計し、それらの化学合成を達成した。実際には、人口核酸塩基とデオキシリボースを連結しているアセチレン構造を排除し、アノマー炭素間の距離を天然の塩基対に近づける戦略をとった。(2)改良型の人工骨格を導入したキメラDNAの酵素的ライゲーション評価:酵素反応がほとんど進行しなかった系について、新たに合成した改良型のDNA類似体を導入しつつT4-DNAリガーゼによる連結反応を試みた。その結果、反応性の劇的な向上を確認できた。分子骨格の改良と精密有機合成により、まずはDNAリガーゼに対する人工骨格の適合性を向上させることに成功した。(3)人工ヌクレオチド三リン酸体の化学合成:次年度に展開するDNAポリメラーゼへの適合性評価に向けて、人工ヌクレオチド三リン酸体を化学合成した。まずは以前から用いていた4種類のDNA類似体それぞれの誘導化を、効率よく達成した。本誘導化法は、改良型のDNA類似体にも適用可能であると考えられる。研究初年度の目標に掲げていたDNAリガーゼに対する酵素反応性の向上を、計算化学による分子骨格の再設計と精密有機合成を利用することで達成できたため。また、次年度のDNAポリメラーゼへの適合性評価に必要な化合物も、順調に化学合成できたため。

しかしながらいくつかの人工核酸骨格において、伸長反応の塩基選択性が低下することも判明した。そこで分子設計に立ち返り、新たな人工核酸ユニットを準備した結果、選択性を改善したポリメラーゼ伸長反応へと展開することが可能となった。今後は主に、DNAポリメラーゼに対する適合性評価を展開しつつ、さらなる分子骨格の改良を進める。まず、DNAリガーゼに適合した改良型DNA類似体の三リン酸体を準備する。そして各種DNAポリメラーゼへの適合性を評価する。場合によっては分子骨格にさらなる改良を加え、ポリメラーゼへの適合性を向上させる。また、導入する人工骨格数の増量を目指す。DNAリガーゼ・ポリメラーゼそれぞれの酵素反応について、キメラDNA中に存在するDNA類似体の数を増やしていく。テンプレート、プライマーなどもその対象とし、DNAの非天然性と酵素反応効率に関して評価する。さらに、量子シミュレーションによる適合性評価も検討する。領域内研究者と連携して、量子シミュレーションによるDNA類似体と各種核酸関連酵素との相互作用や動的挙動について検討する。天然DNAについても同様にシミュレーションし、類似点と相違点を抽出することで、さらなる分子骨格の改良を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。
地方住民税の税率フラット化による再分配効果-所得階層別・種類別の要因分解-

本研究は、わが国では、地方住民税の再分配効果が、とても重要であることを明らかにした。いわゆる、「三位一体改革」の後、地方住民税はあまり累進的ではなく、国税の所得税は、より累進的になっている。それゆえ、再分配効果の租税改革が実行されただけなく、政府間財政問題の解決にも成功しているのである。本研究の目的は、地方住民税による再分配効果が国税と比較してどの程度なのかを明らかにするとともに、その再分配効果が所得階層別・種類別にどのように異なっているのかを、主としてタイル尺度に基づいて要因分解して検証しようとするものである。平成19年度の研究実施内容は以下の通りである。(1)我が国申告所得税の再分配効果を所得者別・所得階層別の要因分解により検証した。所得階層別の分析においては、所得税の再分配効果を税率効果と控除効果に分解し、その相対的な大きさを定量的に把握した。(2)1969年から2005年の36年間について、総務省自治税務局市町村税課「課税標準額段階別所得割等に関する調」の税務データを利用して、個人住民税における所得階層別・種類別の再分配効果の実態とその変遷を明らかにした。(3)「三位一体改革」によって実現した、地方政府への3兆円の税源移譲とそれに伴う地方住民税の税率フラット化による所得階層別の負担配分および再分配効果の変化について検証した。その結果、以下の諸点が明らかになった。(1)申告所得税における全体の再分配効果は、分析対象期間において低下傾向を示すなかで、1969年1975年および1987年から1991年における再分配効果は急激な変動を伴い、また1999年における再分配効果は急上昇する。(2)同様の再分配効果の変遷は、おおよそ個人住民税においても認められる。(3)「三位一体改革」の結果としては、個人住民税の税率効果は消滅し、全体の再分配効果はほぼ控除効果で説明される。[研究協力者]深江敬志(青山学院大学経済学部非常勤講師)平成19年度の研究において、個人住民税の税務データ等の収集・整理とこれらのデータ解析を行った。本研究の目的は、「三位一体改革」において平成19年度から地方住民税の税率が10%の比例税率にフラット化されたことから、地方住民税の再分配効果が、国税と比較してどのように変化するかを明らかにするとともに、その再分配効果が所得階層別・種類別にどのように異なるのかを、主としてタイル尺度に基づいて要因分解して検証しようとするものである。平成20年度の研究実施内容は以下の通りである。(1)総務省自治税務局市町村税課から提供供された2007年度(平成19年度)の地方住民税データを利用して、「三位一体改革」の地方住民税の税率フラット化による税収予測の実証研究を行うとともに、税率10%フラット化の再分配効果を検証した。(2)タイル尺度による要因分解によって、所得控除効果と税率効果に区分し、とのように再分配効果が変わったのかを明らかにし、この二つの効果がどの所得階層にどのような影響を及ぼすのかについても検証した。(3)地方税関する分析も、引き続き連研究として行った。(1)「三位一体改革」の地方住民税のフラット化による税収予測から、市町村民税において0.4%0.7%、都道府県民税において1.7%1.8%、地方住民税全体では2.2%2.5%の増収効果をもたらすと予測された。同時に、地方住民税による再分配効果は、低下することが検証された。(2)タイル尺度による要因分解から、地方住民税の再分配効果の低下は、主として税率効果の低下によってもたらされることが検証された。また、その税率効果の低下は、市町村民税の税率効果の低下を主要因とすることも明らかとなった。さらに、所得階層別の影響として、中所得階層(下)および中所得階層(中)の間で起こり、課税標準120万円以下の層には再分配効果を上昇させ、120万円以上の層では効果を低下させることが検証された。[研究協力者]深江敬志(青山学院大学経済学部非常勤講師)平成19年度の研究において、個人住民税の税務データ等の収集・整理とデータ解析を行った。平成21年度の研究実施内容は以下の通りである。(1)平成20年度の研究において、「三位一体改革」の地方住民税の税率フラット化により、地方住民税による再分配効果が低下することが検証されたが、これに対応するように国税所得税の再分配機能の強化動向を源泉所得税および申告所得税について分析することが平成21年度研究の課題である。

(2)国税所得税の再分配効果を、タイル尺度による要因分解によって、所得控除効果と税率効果に区分し、どのように再分配効果が変わったのかを明らかにする。(3)さらに、この二つの効果がどの所得階層にどのような影響を及ぼすのかについても検証した。分析の結果、得られた結論は以下の通りである。(1)「三位一体改革」の地方住民税のフラット化と対照的に、国税所得税は再分配機能を強化するように制度改正が実施された。(2)タイル尺度による要因分解から、国税所得税の再分配効果の強化は、主として税率効果の上昇によってもたらされることが実証された。また、その税率効果の上昇は、源泉所得税および申告所得税とも再分配機能を強化したことが実証された。(3)しかし、所得階層別の影響として、課税所得1,200万円超の階層では、予想に反してこの傾向は確認されなかった。その主要原因として、同階層が分離課税を選択し、分離課税対象所得の割合が高くなるにしたがって適用限界税率が低下することが確認された。したがって、現行税制に存在する分離課税制度が、国税所得税の再分配機能の強化にマイナスの効果を及ぼしている。[研究協力者]深江敬志(青山学院大学経済学部非常勤講師)平成21年度の研究において、国税所得税の税務データ等の収集・整理とデータ解析を行った。
キラル金属ナノクラスターによる高度な不斉空間の制御

我々が最近世界に先駆けて開発したキラルナノクラスター触媒を活用することで、高度な不斉空間の制御を達成した。すなわち、芳香族ボロン酸類のニトロオレフィンへの不斉1,4付加反応の開発を行い、アミド構造を有するキラルジエンを用いた場合に高いエナンチオ選択性が得られることを明らかにした。さらに、アルコール類の酸素酸化反応、不飽和結合形成反応,及びアリールボロン酸類の不飽和カルボニル化合物類への不斉1,4-付加反応の3つの反応を集積化し、触媒と基質の逐次投入により3段階反応が高選択的に進行することを見いだした。さらにキラルナノクラスター触媒の構造解析を行った。金属ナノクラスターはそのサイズに基づく特異な性質を有し、不均一系触媒でありながら高い活性を示す触媒として近年、活発に研究開発が行なわれているが、触媒的不斉合成に関しては還元反応などで報告例が僅かにあるのみであり、重要な骨格形成反応である炭素ー炭素結合生成反応においては、高い選択性を達成した例は報告されていなかった。我々は本研究において、最近世界に先駆けて開発したキラル金属ナノクラスター触媒を活用することで、炭素ー炭素結合生成反応における高度な不斉空間の制御を達成することができた。不斉点を有するニトロ化合物は、様々な有用な官能基への変換が可能なことから、有機合成化学において反応中間体として非常に重要である。そこで、キラル金属ナノクラスター触媒を用いて芳香族ボロン酸類のニトロオレフィンへの不斉1,4付加反応の開発を行い、アミド構造を有するキラルジエンを用いた場合に高いエナンチオ選択性が得られることを明らかにした。一方、連続的に多段階反応を行い生成物を得るタンデム反応は,反応毎の精製が不要であり,かつ不安定中間体および有毒物質の系中発生が可能である点で,非常に有用である。本研究においては、アルコール類の酸素酸化反応、不飽和結合形成反応,及び、キラル金属ナノクラスター触媒を用いるアリールボロン酸類の不飽和カルボニル化合物類への不斉1,4-付加反応の三つの反応を集積化するべく反応条件検討を行なった。その結果、触媒と基質の逐次投入により三段階反応が高い選択的をもって進行することを見いだした。一方でキラル金属ナノクラスター触媒の分析を行い、構造情報を得る事ができた。
マメ科緑肥すき込みと出穂後追肥の最適化による環境負荷軽減型ハトムギ栽培体系の構築

ハトムギ栽培における肥培管理の高度化を目指して,基肥にヘアリーベッチの導入と重点施肥時期の検討を行った.ヘアリーベッチのすき込み乾物量はすき込み時期を遅くすることで減少した.出穂期までの窒素地上部窒素吸収量は,ヘアリーベッチ由来が2050%程度であったことから,すき込んだヘアリーベッチが栄養生長期間を通して旺盛なハトムギの乾物生産に寄与していることが推察された.穀実重は7日前すき込みが高く,すき込み区の穀実重は化学肥料条件に比べて同程度もしくは高くなった.重点施肥時期の検討では,穀実重は,分げつ期に重点施肥した中間肥区において有意に高い値を示し,次いで基肥区,実肥区の順となった.本研究はハトムギ栽培における施肥体系の検討を基肥と出穂後の追肥に分けて行い、基肥は前作となるマメ科緑肥作物の種類、播種時期およびすき込み時期について、また、出穂後の追肥は適正な追肥時期とその量を明らかにすることを試み、得られた結果より最適な緑肥作物種の選定,出穂後の追肥窒素の吸収特性,各器官への分配特性,穀実への光合成産物の集積および収量を関連させて解析し,環境負荷軽減型ハトムギ高位生産性施肥管理技術の確立を目指すことを目的としている。今年度は、マメ科緑肥作物の一つで生育が旺盛であるヘアリーベッチを用いたすき込み量と時期の検討、および出穂後の追肥時期について検討した。まず、ヘアリーベッチのすき込み量と時期検討では、ヘアリーベッチを前年11月下旬に播種し、ハトムギを播種する5月下旬の30日前と7日前に刈り取り、10Lポットに100g、200gおよび400gすき込んだ。これらすき込み時期2条件およびすき込み量3条件を合わせた6処理区に加え、慣行栽培に準じた化学肥料区および無施用区を設けた。成熟期の乾物重および穀実重は、すき込む時期が遅い場合(7日前)で高く、またすき込み量が多い場合に高くなり、30日前ー400gすき込み区で最も高くなり、化学肥料区の75%程度であった。すき込み量が100gの場合では、すき込み時期に関わらず、穀実重が化学肥料区の30%にとどまった。出穂後の追肥時期の検討は、水田転換畑で慣行栽培に準じて栽培し、追肥を出穂開始8日目、18日目および28日目に行う条件を設けた。出穂開始18日目に追肥した場合に穀実重は300/10aとなり最も高い値を示した。18日目追肥の場合、他の条件よりも高い成熟粒歩合が高い穀実重を得られた原因であると推察された。本研究はハトムギ栽培における施肥体系の検討を基肥と出穂後の追肥に分けて行い、基肥は前作となるマメ科緑肥作物の種類、播種時期およびすき込み時期について、また、出穂後の追肥は適正な追肥時期とその量を明らかにすることを試み、得られた結果に基づいて、環境負荷軽減型のハトムギ高位生産性施肥管理技術の確立を目指すことを目的をしている。本年度は前年度のポット試験で得られた結果に基づいて、圃場試験でヘアリーベッチのすき込み効果を検討するために、ヘアリーベッチの播種量を3条件(4g/m2, 8g/m2および12g/m2)設けて播種した。しかし、すき込み予定直前の4月中旬の長雨に伴い湿害が発生したために、急遽ヘアリーベッチを刈り取り、ポット試験での評価に切り替えた。すき込み時期2条件(ハトムギ播種の30日前および7日前)、すき込み量3条件(100g、200gおよび400g)および分げつ期の追肥を慣行通り行う条件と行わない条件を設け、これらを組み合わせて12条件を設けた。さらに、化学肥料区(対照区)および施肥を行わない無施肥区を設けた。出穂期の地上部乾物重はすき込み時期による違いは認められなかったが、すき込み量が多いほど、高い値を示した。分げつ期における追肥の効果については、追肥を行わないと同じすき込み量条件であれば地上部乾物重は低い値となったが、すき込み量400gー追肥なし区は100g-追肥有区よりも高い乾物重を示した。これらのことから、基肥となるすき込み量を増加させることが、省力化へ寄与すること可能性が示された。穀実収量は、400gー追肥有区で最も高い値を示した。また、この条件ではすきもみ時期による違いは認められなかった。本年度の試験は、概ね遂行できたものと考える。圃場試験を前提として準備していたが、湿害に伴いポット試験への変更を余儀なくされた。しかしポット試験により、すき込み量の効果および分げつ期における追肥の効果と基肥としてのヘアリーベッチのすき込み量との関係を明らかにすることができた。最終年度は圃場試験を行い試験結果の有効性について検証したい。また、緑肥すき込みの効果について、ハトムギが吸収した窒素量に関する分析を行えていないために、緑肥由来窒素の吸収に関する詳細な解析をできていない。この点についても、次年度に解析したい。

ハトムギ栽培における肥培管理の高度化を目指して,基肥にヘアリーベッチの導入と重点施肥時期の検討を行った.ヘアリーベッチのすき込み乾物量および窒素投入量はすき込み時期を遅くすることで減少した.出穂期までの窒素地上部窒素吸収量は,ヘアリーベッチ由来が2050%程度であったことから,すき込んだヘアリーベッチが栄養生長期間を通して旺盛なハトムギの乾物生産に寄与していることが推察された.地上部窒素含有量は投入窒素量が20gN/m2で最大となったことから,最適窒素投入量は現行の投入量よりも約30%多い20 gN/m2であることが示唆された.穀実重はすき込み区において7日前すき込みが高く,また,すき込み区の穀実重は化学肥料条件に比べて同程度もしくは高くなる傾向にあった.収量および収量構成要素は,播種量による有意な差は認められなかったことから,本試験におけるすき込み量は十分であったと推察された.以上のことから,ハトムギ栽培への緑肥作物ヘアリーベッチの基肥としての利用方法として,ヘアリーベッチの播種量は4g/m2,すき込み時期は播種直前が適当であることが明らかとなった.重点施肥時期の検討では,3年間の窒素施用区での穀実収量と収量構成要素は,穀実重では,分げつ期に重点施肥した中間肥区において有意に高い値を示し,次いで基肥区,実肥区の順となった.鞘状苞数も,中間肥区において有意に高い値を示した.また,中間肥区,基肥区において,成熟粒歩合も高い傾向が認められた.これらのことから,栄養成長期の重点施肥が鞘状苞数を増加させ,その結果,穀実重が増加することが推察された.以上のことから,栄養生長期の重点施肥により,出穂開始までに茎数を多く確保し,成熟期に鞘状苞数を増やすことで,穀実収量を増加させることが明らかとなった.ハトムギ栽培における肥培管理の高度化を目指して,基肥にヘアリーベッチの導入と重点施肥時期の検討を行った.ヘアリーベッチのすき込み乾物量はすき込み時期を遅くすることで減少した.出穂期までの窒素地上部窒素吸収量は,ヘアリーベッチ由来が2050%程度であったことから,すき込んだヘアリーベッチが栄養生長期間を通して旺盛なハトムギの乾物生産に寄与していることが推察された.穀実重は7日前すき込みが高く,すき込み区の穀実重は化学肥料条件に比べて同程度もしくは高くなった.重点施肥時期の検討では,穀実重は,分げつ期に重点施肥した中間肥区において有意に高い値を示し,次いで基肥区,実肥区の順となった.本年度の試験は概ね遂行できたものと考える。マメ科緑肥すき込み試験では、ヘアリーベッチのすき込み時期とすき込み量に関する適した条件を見出すことができた。しかし、試験はポット試験であった。次年度以降に圃場試験を行い試験結果の有効性について検証したい。また、緑肥すき込みの効果について、ハトムギ播種後の緑肥有機物の分解程度やハトムギが吸収した窒素量に関する分析を行えていないために、緑肥由来窒素の吸収に関する詳細な解析をできていない。この点についても、次年度に解析したい。出穂期以降の追肥時期の検討については、当初の計画を達成できたと判断する。最終年度は、ヘアリーベッチのすき込み効果をポット試験で得られた成果について圃場にて検証したい。とくに追肥の省略に関しては、すき込みの効果をその量とヘアリーベッチの分解程度との関係から、分げつ期の追肥を省くことができれば、管理の省力化と追肥で投入する化学肥料の節減に寄与できるものと期待できる。また、すき込み効果をより詳細に検討するために、分げつ期、出穂開始期および登熟期にハトムギを採取し、乾物重および吸収窒素量を分析することで、化学肥料区および無施用区と比較しながら、生育時期ごとのすき込み効果について明らかにする予定である。これらの結果を取りまとめることで、ヘアリーベッチを用いた環境負荷軽減型高位安定生産のハトムギ栽培体系の指針を得たい。作物学マメ科緑肥すき込み試験では、まず、圃場試験を行う予定である。その際、すき込み効果について追肥の効果と組み合わせて行いたい。
根粒菌共生遺伝子の進化におけるインテグラーゼの機能の解明

根粒菌のインテグラーゼ/tRNAユニットが、根粒形成遺伝子群などの再編成あるいは水平伝達を行い、根粒菌の進化に関与したことが考えられる。熱帯産の根粒菌は、宿主域や根粒形成遺伝子群の位置がバリエーションにとみ、遺伝子の再編成あるいは水平伝達が高頻度でおきている可能性がある。東南アジア産の根粒菌の系統解析を行い、各種根粒菌についてPCRによるインテグラーゼ/tRNAユニットの検索を試みたが、本研究に使用した菌株では、インテグラーゼ/tRNAユニットの存在は明確にできなかった。クローバ根粒菌の根粒形成遺伝子群(nod genes)は、共生プラスミド(pSym)上に位置している。このpSymを根粒菌と近縁のAgrobacterium tumefaciensA136株に接合伝達した場合、pSymを保持する菌株(pSym+型)、pSymを検出できない菌株(pSym-型)、サイズが変化したプラスミドを保持する菌株(pSymC型)が出現することを見出し、根粒菌のpSymとAgrobacteriumのゲノムが、組換え等何らかの相互作用を起こすことを示した。Agrobacterium内でのpSymの挙動をインテグラーゼの機能と関係づけることはできなかったが、パルスフィールドゲル電気泳動による解析の結果、pSymの一部(約100kb)がAgrobacterium菌株のゲノムにインテグレートされている可能性が示された。このAgrobacterium菌株のなかにはクローバ以外にもアルファルファ、スズメノエンドウに根粒を形成するものもあった。アルファルファを宿主とした場合のAgrobacterium菌株の感染過程は、通常の根粒菌の感染と同様であり、感染糸を経由して宿主細胞内に侵入し、形態的にはバクテロイド化していた。しかしながら、アセチレン還元法では窒素固定活性は検出できなかった。溶原性ファージのゲノムには、宿主菌のtRAN遺伝子と相同な配列と組換え反応を行うインテグラーゼ遺伝子が一つのユニットとして存在する場合が多い。根粒菌のインテグラーゼtRANユニットが、根粒形成遺伝子群などの再編成あるいは水平伝達を行い、根粒菌の進化に関与したことが考えられる。平成9年度は、各種根粒菌及びクローバ根粒菌の共生プラスミド(pSym)を導入したAgrobacteriumの性質解析とPCRによるtRAN/インテグラーゼユニットの検索を試みた。1.各種根粒菌の性質熱帯産の根粒菌は、宿主域や根粒形成遺伝子群の位置がバリエーションにとみ、遺伝子の再編成あるいは水平伝達が高頻度でおきている可能性がある。東南アジア産根粒菌の宿主域等について検討し、RAPDによる系統解析を試みたところ、幾つかの特徴的ナグループが存在することが明らかとなった。2.クローバ根粒菌のpSymを導入したAgrobactriumの性質クローバ根粒菌のpSymを導入したA.tumefaciensA136株の宿主域について検討した結果、アルファルファに根粒を形成する株が出現し、宿主域の拡大がみられt。また、電気泳動ではpSymを検出不能なAgrobactrium菌株は、サザン法及びPCRにて根粒形成遺伝子群の存在が検出可能なことを確認した。この菌株については、pSymが染色体に組み込まれた可能性もあり、平成10年度に詳細に解析する予定である。3.インテグラーゼ/tRNAユニットの検索クローバ根粒菌の染色体上のファージ溶原化部位の境界配列を詳細に解析し、インテグラーゼ/tRNAユニット検出用のPCRプライマーを合成した。各種根粒菌について、PCRによるインテグラーゼ/tRNAユニットの検索を試みたが、本研究に使用した菌株では、インテグラーゼ/tRNAユニットの存在は明確にできなかった。

クローバ根粒菌4S株は、根粒形成遺伝子群(nod genes)が共生プラスミド(pSym)上に位置している。このpSymを根粒菌と近縁のAgrobacterium tumefaciensA136株に接合伝達すると、pSymをプラスミドの状態で保持する菌株(pSym+株)とpSymが染色体にインテグレートしたと予想される菌株(pSym-株)が出現することを見い出した。本年度は、パルスフィールド電気泳動で両菌株の染色体の制限酵素断片を比較・検討することを主目的とした。1.パルスフィールド電気泳動の条件検討菌体をアガロースゲルに包埋した後の溶菌法、制限酵素による染色体DNAの切断条件、電気泳動条件について検討した。CHEF DRIIIシステム(Bio-Rad社)を使用し、泳動条件は、0.8%アガロースゲルにて、6V/cm、パルスタイム20120秒、泳動時間20時間で最も良好な結果が得られた。2.制限酵素断片の比較Agrobacterium A136株、pSym+株、pSym-株のSwa I及びPac I断片について比較した。どちらの制限酵素断片についてもA136株とpSym+株では、泳動パターンは完全に同じであった。ところが、pSym-株は、特徴的なパターンを示した。特にSwa I断片については、A136株とpSym+株に共通な365kbの断片は検出されず、約450kbの断片が存在した。このことは、nod genesをプローブとしたサザン解析の結果と併せると、pSym-株では、Swa Iの365kbの断片にpSymの一部(少なくともnod genesを含む約100kbの断片)が挿入されていることを示している。以上のように、根粒菌の共生プラスミドの一部である巨大なDNA断片が、何らかの機構によりアグロバクテリウムの染色体にインテグレートされることが明らかとなった。クローバ根粒菌の根粒形成遺伝子群(nod genes)は、共生プラスミド(pSym)上に位置している。このpSymを根粒菌と近縁のAgrobacterium tumefaciensA136株に接合伝達した場合、pSymを保持する菌株(pSym+型)、pSymを検出できない菌株(pSym-型)に加え、サイズが変化したプラスミドを保持する菌株(pSymC型)が出現することを新たに見出した。本年度は、これらのAgrobacterium菌株の宿主域及び窒素固定能について検討した。1.アグロバクテリウム菌株の宿主域と共生窒素固定能クローバ根粒菌のpSymを導入した種々のAgrobacterium菌株について根粒形成試験を行ったところ、クローバ以外にもシラトロ、アルファルファ、スズメノエンドウに根粒を形成する菌株を見出した。これらの菌株について、その保持するプラスミドをアガロースゲル電気泳動にて確認したところ、pSym+型、pSym-型、pSymC型のどの型も存在した。nod genes領域には、サザン解析及びPCRで検出できるような変化はなかった。