hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
頭部CT画像の解析による頭蓋・顔写真スーパーインポーズ法および復顔法の高度化

計64名(男性42、女性22)から頭部CT画像を収集して頭蓋骨と頭部表面の距離、頭蓋各部位と顔の各部位の位置に関する3次元的検討を行い、スーパーインポーズ法の高度化と3次元的な復顔法の開発を試みた。CTデータから得られた頭蓋骨に対して、38点の特徴点を基に40,962頂点からなる相同モデルを作製した。各相同モデルの各頂点と頭部表面との距離を得て、これらを平均化して任意の頭蓋に適用することで3次元的な復顔法が実現した。検討の過程では、頭蓋と頭部表面形状の平均形状が得られ、今後、スーパーインポーズ法で参照する貴重な資料となった。本研究により、スーパーインポーズ法と復顔法の信頼性が科学的に向上した。殺人事件や身元不明事案等で白骨死体が発見されると、各種骨資料について性別・年齢・身長・死後経過年数などが検査される。これら検査結果を元に該当者と思われる人物が浮上した場合、頭蓋骨と生前の顔写真とを重ね合わせるスーパーインポーズ法による検査が行われ、両者が同一人のものかどうかが判断される。一方、該当者が浮上しない場合には頭蓋骨からの復顔が試みられる。これら2つの検査に必要な基礎データは共通で、軟部組織の厚さ、顔面の各パーツ(眼、鼻、口、耳など)と頭蓋骨の各部位(眼窩、梨状口、口裂、歯、外耳孔など)との位置関係等が頭部単純X線撮影で検討されてきた。近年、CT撮影技術が進歩し、死因究明のための死後CT画像も病院や大学に蓄積されてきている。本研究はこれらデータと、被験者を募って撮影する精細な頭部CT画像を検討資料とし、3次元的に上記2手法の高度化を図るものである。平成27年度には、CT画像から取り出した頭蓋骨に対ついてゴム膜様のもので表面を覆うシミュレーションを行い、これらモデルに対して解剖学的な対応がある相同メッシュを張り込むツールを開発した。この相同モデルの各メッシュ点と皮膚表面間の距離を計測し、2名分の平均値を任意の頭蓋骨から作製した相同モデルに適用することで、3次元的な復顔が可能となった。ただし、ここで用いた軟部組織厚データは、現時点で男性2名から得たものにすぎず、次年度以降はより多くの被験者の頭部CT撮影を実施し、基礎データの充実を図る。併せて、過去に行った研究成果をもとに、頭蓋骨から得られた3次元復顔像に対して加齢・体重変化を加えて複数パターンの復顔像を作製できるようにする。日本人成人男性2名から得た頭部CT画像から頭蓋骨と頭部表面の3次元形状を得て、顔面各部と頭蓋骨各部との位置関係と頭部全体の軟部組織厚を検討した。検討にあたっては、頭蓋骨の眼窩、梨状口等、解析上障害となる窪んだ部分を一定の設定条件下で覆うことのできるツールを用意し、頭蓋骨をあたかもゴム膜で包んだかのような形状に変換した。この形状に対して各メッシュ頂点が解剖学的に対応する相同モデルを作製し、頭蓋骨中心点より各メッシュ頂点に投射した直線において、頭蓋骨から頭部表面までの距離を計測、平均化した。ここまでの開発により、任意の頭蓋骨を相同モデル化し、各メッシュ頂点に平均軟部組織厚を適用する3次元的な復顔が可能となった。そこで、頭蓋骨標本15体分についてCT撮影を行い、得られた3次元形状に対して実際に3次元的な復顔を試みたところ、得られた復顔像は、頭蓋骨に認められる各種形態特徴、すなわち縦横幅、上下顎の前方への突出比、眉弓の突出程度、下顎角の発達、オトガイ部下縁の形状等に関する特徴を3次元的に良く表現していた。以上により、平成27年度に予定した研究計画はほぼ全て達成され、従って、研究の進展はおおむね順調である。殺人事件や身元不明事案等で白骨死体が発見されると、法人類学的な検査により性別・年齢・身長・死後経過年数などが検査される。これらの検査結果を元に該当者と思われる人物が浮上した場合、頭蓋ー顔写真スーパーインポーズ法による検査が行われ、頭蓋骨と生前の顔写真とが同一人のものかどうかが判断される。近年、CT撮影技術が進歩し、死因究明のための死後CT画像も病院や大学に蓄積されている。本研究はこれらデータと、被験者を募っての精細な頭部CT画像を検討資料とし、3次元的に上記2手法の高度化を図るものである。平成27年度には、CT画像から頭蓋骨についてゴム膜様のもので表面を覆い、これらモデルに対して解剖学的な対応がある相同メッシュを貼り込むツールを開発した。平成28年度には28名の被験者(男性19名、女性9名)を募って頭部CT画像を得て、性別ごとの軟部組織厚の平均値を任意の頭蓋に当てはめることで3次元的な復顔が可能となった。相同メッシュ点数についても従来の10,242点から40,962点に改善し、表面がスムースな復顔像が得られるようになった。今後、復顔像に対して加齢や体重変化による形状変化を加えられるようにし、いくつかのパターンの復顔像を公開できるようにする。

スーパーインポーズ法に関しても、上記被験者から得られたデータについて顔の各パーツと頭蓋骨の各部位との位置関係について目視的な検討を進めており、半透明の顔を骨に重ねた像の局部拡大像の蓄積を行っている。平成28年度には、27年度において既に開発された復顔ツールのプロトタイプを大幅に改良し、メッシュ数を約4倍とすることで表現力を向上させた。また、被験者を募っての頭部CT撮影も進み、平成29年度も順調に撮影が行われる予定にある。現在までの計28名分のCT画像については頭蓋-顔写真スーパーインポーズ法のための基礎的な参照資料も作成も進んでいる。なお、本資料の作成にあっては、被験者が特定できないように着目部位を中心とした拡大像を集積するように配慮している。さらに、数パターンの復顔像を公開するために必要な加齢や体重変化による顔の形状変化パターンについても実際に加齢や体重変化をした個体のデータによる解析が進められており、これらを適用させるツールの開発を待つ段階にある。以上より、研究の進展はおおむね順調である。犯罪捜査で問題となる白骨死体の鑑定では、頭蓋骨と該当者と思料される人物の顔写真との重ね合わせによる個人識別(スーパーインポーズ法)や頭蓋からの顔の復元(復顔法)が行われる。これら検査においては、頭蓋骨と頭部表面の距離や、頭蓋各部位と顔の各部位(眼、鼻、口、耳など)の位置に関する基本データが必要となる。そこで、頭部CT画像を収集して3次元的にこれらを検討し、さらに、3次元的な復顔法の開発を試みた。計64名(男性42名、女性22名)の被験者から頭部CT画像を得た。ここで、CT撮影は通常の仰向け姿勢に加えて、立位状態での顔貌を得るためにうつぶせで顔を挙げた姿勢で行った。CTデータから得られた頭蓋骨に対して、38点の特徴点を基に40,962頂点からなる相同モデルを作製した。各相同モデルの各頂点と頭部表面との距離を得て、それぞれの平均値を任意の頭蓋の相同モデルに適用して復顔を試みた。また、撮影時の2姿勢間の形状変化を加齢変化とみなし、この変化を復顔像に適用することで擬似的な加齢処理を試みた。検討の結果、頭蓋と頭部表面形状の相同モデルが各個体から得られたので、それぞれの平均形状を得た。これらは日本人の頭蓋と頭部表面形状の3次元的な位置関係の平均モデルであるため、今後、スーパーインポーズ法で参照する貴重な資料となる。復顔法においては、相同モデルの頂点数を40,962点としたことで、細部にまで至る精細な復顔像が得られた。一方で、各個人の顔には軟部組織厚に強い個体差(個性)があることも示された。2姿勢間の形状変化による擬似加齢化は、以前実施した顔の加齢変化に関する研究で得られた変化と良く類似し、2姿勢間の差分を適用することで違和感のない擬似加齢復顔像が得られた。本研究により、スーパーインポーズ法と復顔法の信頼性が科学的に向上した。計64名(男性42、女性22)から頭部CT画像を収集して頭蓋骨と頭部表面の距離、頭蓋各部位と顔の各部位の位置に関する3次元的検討を行い、スーパーインポーズ法の高度化と3次元的な復顔法の開発を試みた。各相同モデルの各頂点と頭部表面との距離を得て、これらを平均化して任意の頭蓋に適用することで3次元的な復顔法が実現した。検討の過程では、頭蓋と頭部表面形状の平均形状が得られ、今後、スーパーインポーズ法で参照する貴重な資料となった。
次世代シークエンス技術導入によるアフリカを中心としたダニ媒介性感染症研究の新展開

国内(宮崎県、北海道)、オランダ、ガンビアでマダニ7種を採取し、メタゲノム解析を実施した。手法は、虫体を洗浄、破砕後、界面活性剤処理し、2種の孔径のフィルターでろ過し、細菌を濃縮した画分をDNA分解酵素処理して、宿主ゲノムDNAを除去した。その画分からDNAを精製し、全ゲノム増幅後、次世代シークエンサー(454FLX)で塩基配列を決定した。そのうち、300bp以上の断片を自己組織化マップ(BLSOM)法により分析し、DNA断片が由来する細菌の分類群の同定を行った。その結果、50%以上の配列が細菌由来と同定され、属レベルまでの帰属を明らかにすることができた。これと並行して、マダニホモジネートから精製したDNAを用いて細菌16Sリボソーム遺伝子の一部をPCRで増幅し、その産物を次世代シークエンサーで解析し、細菌16Sリボソーム遺伝子データベースに対してBLAST検索し、種同定を行った。いずれの解析結果においても、保有細菌叢が1)種間、2)同一種の雌雄間、3)採取地域で差があることが明らかとなった。また、BLSOM解析で人に対して病原性を有すると考えられる種を含む細菌属(Rickettsia, Chlamydia, Francilella, Leptospira等)が検出された。今後、どのような病原体が含まれるのか種レベルまで同定する必要がある。また、ザンビア、マレーシアの動物血液ならびにマダニDNAを用いてQ熱病原体(Coxiella burnettii)の保有状況を調査した結果、高率に本病原体の遺伝子が検出できた。その他のマダニ媒介性病原体のスクリーニングでは、人獣共通感染症の病原体となる種は検出できていない。世界各地の共同研究者(オランダ、ガンビア、カリブ、南ア、マレーシア)の協力により、マダニ試料(DNA)を得ることができ、これらを用いた解析に着手できた。また新たな技法によるマダニ保有細菌叢の網羅的解析手法を確立することができ、その有用性を検証できた。分離地、対象種を拡大して収集する必要がある。またウイルスに関しても解析する手法を開発する必要がある。
ポリグルタミン鎖の特異的構造変化と自己重合による神経変性の解明および治療戦略

本研究では、ポリグルタミン鎖の多量体形成が細胞傷害性獲得に重要か否かを検討した。多量体形成に進まず単量体に留まるコンストラクトを作製し、単量体の細胞傷害性について検討した。単量体のポリグルタミン鎖を発現する細胞では、ポリグルタミン鎖非発現細胞に比し、有意な細胞傷害性は認めず、重合形成をするポリグルタミン鎖において細胞傷害性が確認された。このことより、細胞傷害性獲得には重合体形成が重要な起点であることを示した。また単量体ポリグルタミン鎖に対するFluorescence Resonance Energy Transfer (FRET)解析で、伸長ポリグルタミン鎖は、シリンダー状のチューブ構造をとる可能性を示した。【研究背景と目的】ポリグルタミン病に共通する病因である伸長ポリグルタミン鎖は、立体構造変化後に重合体形成をきたすことが提唱されている。しかし、構造と細胞傷害性の関連については未解明な点が多い。本研究(H21年度)ではポリグルタミン鎖の立体構造を検討し、重合形成が細胞傷害性獲得に起点となるかどうかを検討した。【研究の意義・重要性】本年度の研究成果から、ポリグルタミン鎖は、シリンダー状の立体構造変化を呈するが、重合体形成が細胞傷害性獲得の起点として重要であることを示した。【研究背景と目的】ポリグルタミン病に共通する病因である伸長ポリグルタミン鎖について、H21年度研究で、ポリグルタミン鎖の立体構造を検討し、重合体形成が細胞傷害性獲得の起点となることを示した。本年度(H22年度)は、重合形成をしたポリグルタミン鎖がもたらす細胞傷害機序の検討を目的とした。ポリグルタミン鎖の細胞膜への局在性を示し、細胞膜において膜の脆弱性亢進もしくはイオンコンダクタンスの異常をきたすという仮説を立て、これを検証した。【研究の意義・重要性】新たな知見として、細胞膜におけるポリグルタミン鎖重合体の局在を示した。しかしながら、その重合体局在が及ぼす病態として、仮説として挙げた細胞膜のイオンコンダクタンス(Ca2+)については、明らかな異常を認めなかった。細胞膜における病態として、脆弱性(浸透圧負荷)の検討や、glutamate刺激下でのイオンコンダクタンスについて追加検討を行う予定である。
CRISPR/Cas9システムを用いた新規組換え修復亢進因子の探索

世界に蔓延する多くの遺伝性疾患が点変異を起因とするものである。近年のゲノム編集技術の台頭により、これまで以上に自在にゲノムの改変が行えるようになり、さらにオフターゲットがなく、安全性が担保されれば、ゲノム編集による治療の実用化が可能な段階となってきた。代表者の研究室では、より高効率に正確なゲノム編集を誘導できるシステムを開発している。本研究では、医療応用に向けたゲノム編集による治療の実現を目指し、これまでの知見に囚われずにHDRを亢進すると同時にNHEJを阻害する因子を、cDNAライブラリを利用して新たに開拓することを目的とする。
異種元素添加した核燃料模擬材料の高エネルギー重イオン照射効果

可燃毒を添加した核燃料体(ウラニア)の核分裂片照射効果を模擬するために、類似の性質を有するセリアにガドリニアやエルビアを添加した試料を高エネルギー重イオンで照射し、結晶構造や短距離秩序の変化を調べた。結晶構造や原子配列に現れる照射効果は、異種元素を添加した場合のほうが大きく現れることが見出された。また、計算機シミュレーションによる重イオン照射効果の評価をウラニア、セリアで行った結果、特に酸素配列が大きく乱れ、その乱れはウラニアのほうが安定であることなどが判明した。可燃毒添加した核燃料UO2の高速核分裂片照射効果を模擬するため、Er203を添加したCeO2焼結体を、パウダー原料から圧縮・高温加熱プロセスによって作成し、X線回折により結晶構造変化を評価した。Erをドープすることにより、格子定数は減少した。これは、Er原子がCe原子よりも小さい、いわゆるランタノイド収縮のためであると思われる。これらの試料を200MeV Xeイオン照射を行って、X線回折、EXAFS分光などの手段を用いてイオン照射効果を評価した。イオン照射による格子定数の増加や結晶の乱れ具合は、ドープするErの量が多いほど顕著に表れることがわかった。この実験結果は、可燃毒を入れることによれ核燃料は核分裂片照射に対してより敏感になることを示唆するものである。さらに、ビッカース硬度計を用いた硬度変化の測定も行った。また、計算機実験では、拡張ターソフポテンシャルを用いて酸化物へ高エネルギービーム照射効果を分子動力学法により追跡した。高エネルギービームを照射したことによって生じる高温度に相当する初期運動エネルギーが単原子物質よりもはるかに大きいことが分かった。これは、実機の核燃料UO2の核分裂片照射効果の評価にとって重要な結果である。以上の結果は、国際学会や国内学会で発表するとともに、論文としてまとめ、投稿した。さらに、別の可燃毒Gd203をドープした試料作製の最適条件を見出す実験も併せておこない、次年度への研究に備えた。可燃毒添加した核燃料UO2の高速核分裂片照射効果を模擬するため、22年度はGd203を添加したCeO2焼結体を、パウダー原料から圧縮・高温加熱プロセスによって作成し、X線回折により結晶構造変化を評価した。Gdをドープすることにより、格子定数はあまり変化しなかった。これは、ランタノイド収縮と酸素空孔による格子膨張がキャンセルした結果であると思われる。これらの試料を200MeVXeイオン照射を行って、X線回折、EXAFS分光などの手段を用いてイオン照射効果を評価した。イオン照射による格子定数の増加や結晶の乱れ具合は、ドープするGdの量が多いほど顕著に表れることがわかった。この実験結果は、21年度に行ったEr203をドープした場合と類似であり、可燃毒を入れることにより核燃料は核分裂片照射に対してより敏感になることを示唆するものである。シミュレーション研究ではSiやβ-クリストバライト(SiO_2),UO_2単結晶への高エネルギービームを照射した際に生じる構造変化を計算し、有効阻止能とトラック半径の関係を調査した。UO_2結晶では、Si単結晶やSiO_2結晶よりもトラック生成に必要なエネルギーは高くなった。以上の結果は、国際学会や国内学会で発表した。また、Er203をドープした試料における結果が2編、論文として出版された。Gd203を添加したCeO2焼結体を作製し、Gdの添加効果を、放射光分光法と、コンピュータコードFEFFを用いて定量的に評価した。Ce原子とその最近接のO原子および第二近接のCe原子の平均距離は、EXAFS測定の精度の範囲では殆ど変化がない。しかし、原子配列の乱れを表すデバイワーラー因子は、Gd添加量とともに増加していくことがわかった。次に、これらの試料に対して200MeV Xeイオンを照射してEXAFSスペクトルの変化を測定した。その結果、Ce原子とその近接原子であるO,Ce原子の原子間距離は、イオン照射によって増加し、しかも、Gd添加量が多くなるにつれて、その増加量は大きくなることが判明した。またCe-O,Ce-Ce結合に対するデバイワーラー因子も、イオン照射により照射前と比較して大きく増加する。しかし、デバイワーラー因子の値は、Gdドープ量に対してはあまり変化しなかった。これは、イオン照射による原子配列の乱れが、Gd添加による乱れよりも大きいためであると考えられる。これらの結果は、Gdを添加した場合、さらにそれをイオン照射した場合においては、Gdを添加しないときに比べて照射効果がより顕著に現れることを示している。この結果は、実際に可燃毒Gdを添加した核燃料の照射挙動の議論においても重要なデータである。さらに、高速イオン照射によってCeO2に磁性が発現することも見出された。UO2へ高エネルギーイオンビームが照射されたときの結晶構造緩和を分子動力学法により計算した。

イオンによって与えられた高密度エネルギーは、0.3psという短時間のうちに結晶構造を変化させ、その後、通常の熱拡散過程で試料中を緩和していくことなどが分かった。以上の実験及び計算結果は、国際学会(EMRS,REI)や金属学会で発表するとともに、論文にまとめた。CeO2バルク試料との比較を行うため、薄膜CeO2試料をRFマグネトロンスパッタ法を用いて作成し、イオン照射実験に用いた。200MeV Xeイオン、10MeV Iイオンを照射し、格子定数変化や局所原子配列変化を評価した。その結果、バルク試料と異なり薄膜試料では、イオン照射量の増加とともに格子定数が減少することが見出された。この現象は。イオンの電子的阻止能とよく相関を持ち、電子的阻止能に比例する面積を有するイオンパス周辺領域が照射により収縮していることが解析の結果わかった。また、CeO2バルク試料では、これまでに、イオン照射により強磁性が発現することを報告してきたが、この強磁性状態の熱的安定性を見るために、照射後の大気アニール実験を行った。その結果、800°Cまでにほぼ強磁性状態が消滅することが判明した。また、それに伴って、照射によって変化していた格子定数もほぼ照射前の値に回復した。この結果は、どのような種類の格子欠陥がCeO2の構造や磁性に影響を及ぼしているかを知るのに重要なものである。さらに、UO2およびCeO2の単結晶に高エネルギーイオンが照射された際の構造変化を分子動力学法によりシミュレートした。与えられた初期エネルギーは、約0.3psという短時間で、結晶構造をアモルファス構造に変化させるのに使われたのち、試料中で散逸した。UO2においてはアモルファストラック半径Raと付加した熱的エネルギーgSeとが大きな相関をもつことを明らかにした。Si、SiO2の場合と比較したところ、UO2ではアモルファス形成の熱的な閾エネルギーがはるかに高いことが分かった。この原因として、UO2では長距離のクーロン相互作用が働いていることが考えられる。また同じ熱的エネルギーではCeO2の方がUO2よりも構造が安定であることも分かった。23年度は、異種元素であるGd2O3を添加したCeO2焼結体において、特に放射光分光を用いたXAFS測定に関する系統的な結果を解析することにより、添加元素効果や、高エネルギーイオン照射効果に関する定量的が議論を行うことができた。また、UO2に関する重イオン照射効果の動分子力学法(MD)による計算機シミュレーションも順調に遂行できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は、24年度が最終年度であるため、研究のまとめを行うことに重点をおく。世界的にもあまり例をみない、イオン照射効果の放射光分光による評価結果に関して、さらにデータを加えることによって、定量的な総括を行う。また、計算機による照射効果のシミュレーション結果と実験結果を総合的に考察したまとめを行っていく。
液体シンチレータ廃液中の難燃性有機溶質の解離に係る研究

液体シンチレータの増感シフト剤等は、含有の難燃性有機溶質が界面活性剤や水分等と混濁し、焼却ノズルや輸送管の目詰まりを生じ、燃焼阻害要因となっている。阻害要因含有物の解離のため、市販のバイオ酵素製剤の培地保持担体やpH、栄養素等の調整条件を把握し、コロニーによる乳化シンチレータの処理能力を検討した。特徴として、通気型グラスフィルター分離分液容器で、回転シェーカーで、定温インキュベーター内で、活性効力の高いバイオ製剤(微生物剤)で解離を行った。1,当初計画によるWTB系の排水処理剤について、顕著な効力が無かった。2,先の方法を補完するため、従来の保有市販バイオ製剤BFL系について、先の条件で、解離効果の試行実験を行い、一定の成果の傾向が見られたので、比較検討を行うとともに、バイオ製剤の活動効力を高めるため、浮遊解離物をオイルゲターに吸着除去し、処理温度(インキュベーター内)やpH調整の再検討を行い、処理廃液濃度とコロニー数、BOD、COD等の測定から処理条件の解析をした。3,同様に、ウオータートリート系バイオ製剤も、顕著な効果が見られなかった。4, WTB300は、解離効果は見られるが、特に、BFL系の5900PHは、ベース溶媒の解離に有効であり、5600SSは、界面活性剤を含め、最も良い成果が得られ、通気状況処理には、オイルゲターとの併用が良いと、判明した。この研究により、増感剤等難燃物質の解離が見られ、一定の成果が得られた。
氷結晶のマイクロ波誘電特性に関する研究

本研究の目的は、近年人工衛星に搭載された合成開口レーダ信号、特に極域で取得された信号の処理及び解析の基礎となる氷結晶のマイクロ波誘電特性を明らかにすることである。このため、氷単結晶及び氷多結晶、さらに環境汚染物質である酸、ならびに塩を混入した氷結晶を使って、100MHz40GHzでの誘電率の測定を行った。この範囲の周波数帯では、同一の方法で精度良く誘電率が測定できないため、その周波数に適当な方法により測定を行った。まず誘電率の実数部は、誘電率そのものよりもC軸と電磁波の偏波方向との関係が問題となる誘電異方性の測定を行った。現在まで世界各国で行われた測定で検出されていない誘導異方性が測定され、その値は約0.327であった。この結果から巨大氷体中を伝播する電磁波はさらに結晶粒方位分布に依存して、マイクロ波領域においても複屈折および反射を起こすことが明らかとなった。氷多結晶に酸を混入すると、誘電損失が全周波数領域において混入量特にmolarityに比例して増大することが明らかとなった。また酸は、結晶粒界及び三叉粒界に偏析していることが、その誘電損失の測定解析から推定できた。氷多結晶に塩を混入すると、共晶点で誘電損失の値が急激に変化することが明らかとなった。これは従来の測定例からみて混入量が微少であっても明白に起こり、混入塩基イオンと電磁波の相互作用について更に追求すべき問題である。以上の結果を用いて極地氷床へのマイクロ波の浸透深さについても、シミュレーションし、予想以上にマイクロ波が侵入できることを明らかにした。また、上記研究を発展させ、人工的に粒径・密度を制御した雪のマイクロ波誘電率を測定し、誘電率の周波数依存性、粒径依存性、密度依存性それぞれに、積雪中のマイクロ波散乱理論を適用することによって、測定値を説明することができた。この研究は日仏共同の研究の成果であった。このため、氷単結晶及び氷多結晶、さらに環境汚染物質である酸、ならびに塩を混入した氷結晶を使って、1.535GHzでの誘電率の測定を行った。まず誘電率の実数部は、誘電率そのものよりもC軸と電磁波の偏波方向との関係が問題となる誘電異方性の測定を行なった。現在まで世界各国で行われた測定で検出されていない誘電異方性が測定され、その値は約0.327であった。特に35GHzでファブリペロー方式で測定された値は正確で、この結果から巨大氷体中を伝播する電磁波はマイクロ波領域においても複屈折を起こすことが明らかとなった。氷多結晶に酸を混入すると、誘電損失が混入量特にmolarityに比例して増大することが明らかとなった。また酸は、結晶粒界及び三叉粒界に偏析していることが、その誘電損失の測定解析から明らかとなった。

以上の結果を用いて極地氷床へのマイクロ波の浸透深さについても、シミュレーションし、予想以上にマイクロ波が侵入できることを明らかにした。本研究の目的は、近年人工衛星に塔載された合成開口レーダ信号、特に極域で取得された信号の処理及び解析の基礎となる氷結晶のマイクロ波誘電特性を明らかにすることである。このため、氷単結晶及び氷多結晶、さらに環境汚染物質である酸、ならびに塩を混入した氷結晶を使って、1.535GHzでの誘電率の測定を行ってきた。マイクロ波周波数帯では、同一の測定法では精度の良い測定ができないため、その周波数に適当な方法により測定を行った。誘電率の実数部については、特に誘電異方性が重要である。この事項については既にマイクロ波帯で測定を行った(平成4年度)。この測定の測定精度をより高めて良好な異方性(0.327)を得るとともに、この値が温度・周波数に依存しないこと、また低周波域においても異方性を確認した。この値を使って、氷体中のマイクロ波の伝播を複屈折を用いて解明し、氷結晶の構造による反射強度を求めた。氷多結晶に酸(環境汚染物質として特に重要)を混入すると、酸のモル濃度に比例して誘電損失が増大することを明らかにした。また純氷の誘電損失も詳細に測定し、誘電損失は周波数に大きく依存するが、温度の依存性は小さいことが明らかとなった。一方酸を混入した氷では、誘電損失は周波数のみならず温度に依存することも明らかとなった。これらの事実から、酸を含む氷体ではマイクロ波反射信号は、酸のモル濃度変化、温度及び周波数に強く依存することを明らかとした。当該年度は本研究の最終年度である。従って平成4,5年度の研究を継続するとともに、総合的な研究のとりまとめを行った。(1)誘電異方性100MHzから40GHzまで、広い範囲にわたる周波数領域で、氷結晶のC軸に電場が平行な誘電率とC軸に直交する電場の誘電率の精密な測定を行った。この結果、マイクロ波領域では、誘電異方性は一定で0.327(温度による変化は無視できる程度)であることが明らかとなった。(2)酸および塩の効果酸および塩を混入した氷結晶(多結晶)の誘電損失は混入量に依存して変化する。特に酸はその種類によらずH^+イオン量に比例して誘電損失が増加することが明らかとなった。この事実は酸が偏析しかつ融液(極めて微量)が形成されていることも明らかとした。(3)積雪に対する応用(1),(2)の結果を使った散乱理論を確立し、積雪に適用した。積雪は極めて複雑な系であるが、マイクロ波領域での誘電率の密度・粒径依存性を説明することが可能となった。この研究の測定・理論ともフランス国立科学庁・雪氷環境地球物理研究所との共同研究として実行されたものである。
学生実験における廃液教育の導入―環境負荷を考える人材育成のために―

学生実験では、学生に実験廃液を種類に応じて指定容器へ廃棄させている。しかしその際学生は廃液を指定容器と違う容器へ廃棄することがある。また廃液を捨てた後、容器内側に残る廃液を洗浄する際、洗浄水も指定容器へ廃棄させるが、多量の洗浄水を使用することが多く、洗浄後の使用器具を洗う際も下水へ排出される汚水中の有害物質が、法定排出基準値以下であることを確認できていない。これらは安全問題、環境負荷、処理費用増をまねいている。これは廃液情報の欠如が生み出すものである。そこで学生に実験器具の洗浄液中の有害物質を測定させ、有害物質を環境中に排出することを気づかせることを目指した。本研究は高専物質工学科2年生の分析化学実験において、Cr(VI)含む溶液を扱う実験で行い、Cr(VI)濃度測定は迅速かつ正確にCr(VI)濃度を検出できる分光光度計及びパックテストキットを用いた。配布資料によるCr(VI)の有害性等の説明後、実習を行った。容器の内側に残る廃液を水で洗浄する際、容器内面に残る廃液残渣の質量と、洗浄水の質量から容器の洗浄水中のCr(VI)濃度を算出し、法定排出基準以下に達するまでに何回目の洗浄水まで廃液タンクに収集すべきか求めた後、基準以下と推定された洗浄水中のCr(VI)を分光光度計で測定後、配布資料に記述提出させアンケート、レポートとあわせて評価した。この廃液教育により実習前の説明でCr(VI)の有害性の理解が進んだ。また廃液洗浄液中のCr(VI)濃度を学生が実測により知ることにより、環境に排出するCr(VI)が抑制・管理された。最終的にCr(VI)廃液の総排出量が前年度と比べ削減した。
高運動性能飛行船の外乱適応型自動制御システムの開発と実用化と屋外飛行実験

本研究の目的は、高運動性を有する実用的な飛行船の自動航行制御システムを開発することである。具体的な主要研究成果の一つは、飛行船の物理パラメータに不確かさが存在してもシステムのロバスト安定性を保証し、かつ未知の風をオンラインで推定し,風外乱を受けても任意の希望の地点にすばやくかつスムーズに移動し静止できる実用的な適応制御系の設計法を導出したことである。数多くの飛行実験を実施し、その成果の有用性を実証した。本研究の目的は実用的な飛行船の自動航行制御システムを開発し,無人飛行船を用いた飛行実験により有効性を実証することである.平成19年度の具体的な研究業績は以下のとおりである。1.テザー式小型飛行船による風の時系列データの取得と蓄積:外乱適応型自動制御システムの設計やシミュレーションなどに行う際,実際の風の時系列データが必要である。そこで,風速・風向計や3軸ジャイロなどのセンサーを搭載し,無線LANにより各種データを地上にリアルタイムで無線送信できるテザー式の小型飛行船システムを製作し,高度5080mでの風の時系列データを取得し,特に風の強い11月2月のうち5日間(のべ10時間)以上のデータの蓄積を行った。2.外乱適応型アプローチ操船制御システムの設計と屋内飛行実験:風向が一定かつ既知の場合を考え,未知の風速をオンラインで推定し,風外乱を受けても,任意の希望の地点にすばやくかつスムーズに移動し静止できるコントローラの設計法を導出した。本研究のアイデアは,まず,モデルベース適応制御法を応用して風速をオンライン推定し,さらに研究代表者の従来から提案している座標変換法を応用することである。その結果,提案するコントローラは,風速推定器も含めたシステム全体の大域的安定性を保証し,かつ風外乱の中で,船首をすばやく風に向ける自然なアプローチ操船を達成できるという,これまでにない優れた利点を有する。数値シミュレーションと自律飛行制御実験装置を用いた屋内飛行実験により有効性を検証した。3.屋外用実験機の設計検討:まず,高運動性能をもつ屋外用実験機の検討に必要なパラメータ(飛行船や翼の空力係数など)の同定を風洞実験により取得した。その結果に基づき,主翼と補助翼をつけた新しい飛行船システムを提案し,数値シミュレーションにより,翼の配置や位置の最適設計を行った。本研究の目的は実用的な飛行船の自動航行制御システムを開発し,無人飛行船を用いた飛行実験により有効性を実証することである.平成20年度の具体的な研究成果は以下のとおりである.1.テザー式小型飛行船による風の時系列データの取得と蓄積:外乱適応型自動制御システムの設計やシミュレーションなどに行う際,実際の風の時系列データと飛行船の動きのデータが必要である.そこで,平成19年度に製作したテザー式小型飛行船システムを改良し,風速・風向計や3軸ジャイロにGPSも加えたセンサーを搭載し,無線LANによりデータを地上に無線送信できるシステムを製作し,高度70m程度で屋外飛行実験を7回実施し,合計1060分間以上のデータの蓄積を行った.2.外乱適応型自動制御システムの設計と屋内飛行実験:平成19年度の成果を,風向が一定かつ未知の場合に拡張した.そして,未知の風速・風速をオンラインで推定し,風外乱を受けても任意の希望の地点にすばやくかつスムーズに移動し静止できるコントローラの設計法を導出した.本研究のアイデアは,モデルベース適応制御法を応用して風速・風向をオンライン推定し,さらに研究代表者提案している座標変換法を応用することである.その結果,提案するコントローラは,風速・風向推定器も含めたシステム全体の大域的安定性を保証し,かつ風外乱の中で船首をすばやく風に向ける自然なアプローチ操船と定点保持を達成できるという,これまでにない優れた利点を有する.数値シミュレーションと自律飛行制御実験装置を用いた屋内飛行実験により有効性を検証した.3.屋外用実験機の設計検討:まず高運動性能をもつ屋外用実験機の開発のため,昨年度取得した空力係数などの風洞実験データに基づき,主翼と補助翼・推進器をつけた新しい飛行船システムを提案し数値シミュレーションにより翼の取り付け位置や配置,補助翼の角度などの最適設計を行った.本研究の目的は実用的な飛行船の自動航行制御システムを開発し,無人飛行船を用いた飛行実験により有効性を実証することである.平成21年度の具体的な研究成果は以下のとおりである.1.外乱適応型アプローチ操船制御システムの実用化と飛行実による性能評価:実用性の向上のため,平成20年度の成果をシステムのロバスト化の観点から拡張した.具体的には,飛行船の物理パラメータに不確かさが存在してもシステムのロバスト安定性を保証し,さらに未知の風速・風速をオンラインで推定し,風外乱を受けても任意の希望の地点にすばやくかつスムーズに移動し静止できるロバストなコントローラの設計法を導出した.数値シミュレーションと自律飛行制御実験装置を用いた屋内飛行実験により有効性を検証した.2.外乱適応型定点保持制御システムの飛行実による性能

評:平成20年度で本研究代表者らは,外乱を受けても,飛行船をある与えられた領域内にとどめるコントローラの設計法を導出した,本年度では,有効性検証のためシミュレーションと屋内飛行実験を行い,提案法の有用性を検証し評価した.提案法を用いれば,風向をオンラインで推定し,その推定値を目標角度とし,常に船首をその目標角度に追従させながら,ある与えられた領域内に飛行船を保持できることを実証した.3.高運動性能を有する飛行船の改良と性評価:まず,風速・風向計,3軸ジャイロ,GPSなどのセンサーを搭載し,無線LANによりデータを地上に無線送信できる小型飛行船システムにより飛行実験を実施し,飛行船の運動データの蓄積と解析を行った.その解析結果に基づき,屋外でも高運動性能を実現できる実験機を製作した.本システムは,高出力の電動プロペラを4基搭載することで風に対抗できる高い推進力をもち,さらにサーボモータによりプロペラの角度を自由に制御できるため,安定な発着陸や高度などの制御も容易にすばやく実現できるという特徴をもつ,屋内および屋外飛行実験にて有用性を検証した.
低線量放射線によるマウスin vivo体細胞突然変異の誘発-閾値と線量率依存性

放射線の子孫への遺伝的影響を検出するには膨大な数の動物を必要とし,低線量放射線の遺伝的影響を調べることができなかった.放射線では,マウスのin vivo体細胞突然変位検出法を用いることにより, ,低線量放射線(10R)および低線量率放射線による遺伝子突然変異の誘発を試み,低線量放射線のヒトへの遺伝リスク推定の資料とするのを目的とした.1.低線量X線(10R)によるin vivo体細胞突然変異の誘発: PT♀とHT♂を交配し,妊娠10・1/2日目にX線10R(55-62R/min)急照射を行った. PT-HTF1マウスの毛色遺伝子はa/a, b/+, p/+, Cch/+, d/+, In/+, Pa/+, Pe/+で,黒色のマウスとなる.野生型遺伝子に変異がおこると,その変異色素芽細胞由来の部分だけが茶灰白色のスポットとなる. 10R急照射では746匹中30の変異(0.04)が検出された.非照射群では750匹中22の変異(0.03)があり, 130, 110, 65, 32.5Rと線量効果曲線は直線となった.即ち, 10Rでは閾値に達していないことがわかった.2.X線緩照射によるin vivo体細胞突然変異の誘発: X線1.0R/min, 110R照射では, F1 116匹中23の変異(0.198), 0.5R/min, 110R照射では, 116匹中25の変異(0.155), 0.1R/min, 32.5R照射では, 59匹中8変異(0.136)が誘発された. 110R急照射(55-62R/min)では218匹中26変異(0.119)であった.3.標的細胞数と1R・1遺伝子座当りの突然変異率:全体の毛と変異毛の割合より, X線照射後の生存標的細胞数を求めた.110R急照射で530, 1R/min, 110R照射で1211, 0.5R/min, 110R照射で, 1853, 0.1R/min, 32.5R照射で約3500,となった.従って, 1R・1遺伝子座当りの突然変異率は,それぞれ, 1.9×10^<-7>, 1.6×10^<-7>, 0.8×10^<-7>, 1.1×10^<-7>となり,精原細胞での特定座位法での結果とよく一致した.生殖細胞障害に1Rと0.5R/minの間で大きな差があることもわかった.放射線の子孫への遺伝的影響を検出するには膨大な数の動物を必要とし,低線量放射線の遺伝的影響を調べることができなかった.放射線では,マウスのin vivo体細胞突然変位検出法を用いることにより, ,低線量放射線(10R)および低線量率放射線による遺伝子突然変異の誘発を試み,低線量放射線のヒトへの遺伝リスク推定の資料とするのを目的とした.1.低線量X線(10R)によるin vivo体細胞突然変異の誘発: PT♀とHT♂を交配し,妊娠10・1/2日目にX線10R(55-62R/min)急照射を行った. PT-HTF1マウスの毛色遺伝子はa/a, b/+, p/+, Cch/+, d/+, In/+, Pa/+, Pe/+で,黒色のマウスとなる.野生型遺伝子に変異がおこると,その変異色素芽細胞由来の部分だけが茶灰白色のスポットとなる. 10R急照射では746匹中30の変異(0.04)が検出された.非照射群では750匹中22の変異(0.03)があり, 130, 110, 65, 32.5Rと線量効果曲線は直線となった.即ち, 10Rでは閾値に達していないことがわかった.2.X線緩照射によるin vivo体細胞突然変異の誘発: X線1.0R/min, 110R照射では, F1 116匹中23の変異(0.198), 0.5R/min, 110R照射では, 116匹中25の変異(0.155), 0.1R/min, 32.5R照射では, 59匹中8変異(0.136)が誘発された. 110R急照射(55-62R/min)では218匹中26変異(0.119)であった.3.標的細胞数と1R・1遺伝子座当りの突然変異率:全体の毛と変異毛の割合より, X線照射後の生存標的細胞数を求めた.110R急照射で530, 1R/min, 110R照射で1211, 0.5R/min, 110R照射で, 1853, 0.1R/min, 32.5R照射で約3500,となった.

従って, 1R・1遺伝子座当りの突然変異率は,それぞれ, 1.9×10^<-7>, 1.6×10^<-7>, 0.8×10^<-7>, 1.1×10^<-7>となり,精原細胞での特定座位法での結果とよく一致した.生殖細胞障害に1Rと0.5R/minの間で大きな差があることもわかった.〔目的〕放射線、特に低線量放射線の遺伝的影響研究は、膨大な数の動物を必要とし、従来の方法(マウス特定座位法)では不可能である。しかし、in vivo体細胞突然変異検出法のうち、高感度且つ安定した結果の得られるPT-HTF1法を用いると、10Rでも遺伝子突然変異が検出でき、しかも、閾値がないこともわかった。より低線量の放射線の遺伝的影響を調べるため、線量率を0.5R/minに下げ、急照射実験群と比較し線量率効果を求めることによりヒトへのリスク推定の資料とする。〔方法〕PT♀とHT♂を交配し、妊娠10 1/2日目にX線110Rの急照射(線量率52.060.5R/min)および、緩照射(0.440.55R/min)を行った。PT-HTF1の毛色遺伝子はa/a,b/+,【C^(ch)】/+,d/+,p/+,ln/+,pa/+,pe/+で、黒色のマウスとなる。もし、野生型遺伝子に変異がおこると、その変異細胞由来の部分だけが、黒色の毛皮の中に茶灰白色のスポットを形成する。F1マウスを生後56週で屠殺し、変異部の毛を抜去し、顕微鏡下で観察し、変異毛の数および、変異遺伝子座を同定した。〔結果と考察〕急照射で218匹中26個(0.12)、緩照射で161匹中25個(0.16)に体細胞突然変異が検出された(非照射で750匹中22個)。緩照射群の方が変異スポットの発生率はやや高かったが、緩照射群の変異スポットは急照射のそれにくらべ、はるかに小さかった。変異毛と全体の毛の割合により、照射後の生存標的細胞数を推定すると急照射で530、緩照射で1853となり、1遺伝子座1R当りの突然変異率は、それぞれ、1.9×【10^(-7)】,0.8×【10^(-7)】となり、緩照射群は急照射群の約1/2であった。即ち、X線によるin vivo体細胞突然変異(PT-HTF1法)には、線量率効果が認められ、突然変異率も完全に精原細胞のそれと一致した。従って、低線量放射線の遺伝的影響を調べることが可能となった。
細胞内液のミクロ流動を再現できる電気・化学・機械統合心筋細胞モデルの開発

細胞内液のミクロ流動は,細胞組織からの圧力やイオン分布・電位分布と相互に影響を及ぼしあう複雑な現象である.本研究ではこの現象を再現する数値解析手法として三相理論を検討した.この理論では,固体変位,流体速度,圧力,イオン電流,電位の全てを未知数として解くために,計算量が膨大になる.細胞収縮は動的問題ととらえることができることから,現実的に応用するには動的問題としていくつかの未知数を分離して解く工夫が適しているとの結論を得た.そうすれば連立方程式の未知数の削減だけでなく,一部の未知数を陽的に解くこと,一部の未知数のみ細かい時間刻みで計算することで大幅な計算量の削減ができる.前年度の後半から今年度の前半にかけて、病気、出産、育児休業などにより研究を中断していた。そのため今年度は打ち合わせなどを行って研究計画の見直しを行った。細胞内液のミクロ流動は,細胞組織からの圧力やイオン分布・電位分布などの影響をうけ,また細胞内の物質を運搬することでこれらに影響を与える.従って細胞内液のミクロ流動は機械・電気・化学現象を結びつける重要な現象であるといえる.このような複雑な生体機能を理解するために,数値解析による生命現象の再構成は有効な手段となる.そこで,本研究では機械・電気・化学の統合的な現象として細胞内液のミクロ流動を再現できる心筋細胞モデルの解析手法を確立し,そのプロトタイプを作成することを目指した.ミクロ流動における電気化学・力学連成問題を取り扱うための理論としては三相理論が提案されているのでこれを用いる.心筋細胞モデルへの三相理論の適用の可能性は既に示され,極めて簡単ではあるが2次元モデルも作成されているので,本研究ではこれを発展させることを試みた.前年までは病気等で一時研究を中断していたため,再度の研究の立ち上げから開始した.複雑な構造への適用には計算量が課題であることがわかっているので,まずは計算環境の充実を試みた.細胞内液のミクロ流動は,細胞組織からの圧力やイオン分布・電位分布と相互に影響を及ぼしあう複雑な現象である.本研究ではこの現象を再現する数値解析手法として三相理論を検討した.この理論では,固体変位,流体速度,圧力,イオン電流,電位の全てを未知数として解くために,計算量が膨大になる.細胞収縮は動的問題ととらえることができることから,現実的に応用するには動的問題としていくつかの未知数を分離して解く工夫が適しているとの結論を得た.そうすれば連立方程式の未知数の削減だけでなく,一部の未知数を陽的に解くこと,一部の未知数のみ細かい時間刻みで計算することで大幅な計算量の削減ができる.切迫早産で二ヶ月入院,その後中断期間が1年以内の育休・産休により研究が不可能であった.細胞内液のミクロ流動は,細胞組織からの圧力やイオン分布・電位分布などの影響をうけ,また細胞内の物質を運搬することでこれらに影響を与える.従って細胞内液のミクロ流動は機械・電気・化学現象を結びつける重要な現象であるといえる.このような複雑な生体機能を理解するために,数値解析による生命現象の再構成は有効な手段となる.そこで,本研究では機械・電気・化学の統合的な現象として細胞内液のミクロ流動を再現できる心筋細胞モデルの解析手法を確立し,そのプロトタイプを作成することを目指した.まず,機械・電気・化学の統合的な現象として細胞内液のミクロ流動を再現する解析手法として,三相理論を検討した.この理論では,固体の変位,流体の速度(つまり変位の時間微分),圧力,イオン電流(つまりイオンの移動速度)もしくは計算量を減らすためにイオン濃度.電位の全てを未知数として解くために,各ステップで膨大な連立方程式を解くことになる.また,細胞は20%程度も収縮できるうえに,その速度も速いので動的問題ととらえることができる.これらのことから,現実的に応用するには動的問題としていくつかの未知数を分離して弱連成で解く工夫が適しているとの結論を得た.そうすればまず第一に,毎回解く連立方程式の未知数が減り,計算量が大幅に削減できる.第二に,一部の未知数に関しては陽的に解くことでマトリクスを解かずに済むのでさらに大幅な計算量の削減ができる.第三に,一部の未知数のみ細かい時間刻みで計算することでさらなる計算量の削減ができる.また,その場合の課題として妥当性の検証が必要となり,そのためには強連成での計算との比較が必要であることを確認した.有限要素法前年度の後半から今年度の前半にかけて、病気、出産、育児休業などにより研究を中断していたため。病気による長期入院,出産,育児などで研究を中断していたため.切迫早産で二ヶ月入院,その後中断期間が1年以内の育休・産休により研究が不可能であった.一度中断してしまったので、ほぼ最初からやりなおすことになる。

ミクロ流動における電気化学・力学連成問題を取り扱うための理論としては三相理論が提案されているのでこれを用いる.心筋細胞モデルへの三相理論の適用の可能性は既に申請者によって示され,極めて簡単ではあるが2次元モデルも作成されているので,これを発展させる,複雑な構造への適用に問題がないか調べ,問題がある場合にはこれを解決するために解析範囲を限定して複雑な構造の再現を試みる.実際の細胞の構造を反映した本格的なモデルを作成する.並列化や計算機性能の向上(名古屋大学のスーパーコンピュータを使用する)などによって自由度を増やして解析範囲を拡張したうえで,細胞内液の挙動やそれに伴う細胞組織の変形・イオン分布・電位分布の変化などへの影響を確認しつつ,細胞内の構造を複雑にしていく.比較的大きくかつ単純な形状の細胞内小器官である核やミトコンドリアから導入を始める.三相理論の限界を考慮しながら,筋小胞体などのイオン分布に関連しそうな複雑な小器官を増やしていき,それぞれの細胞組織の変形・イオン分布・電位分布の変化などへの影響を確認する.最終的に,細胞内液のミクロ流動を再現できる心筋細胞モデルの解析手法を確立し,そのプロトタイプを作成する.中断中の計算環境の変化に対応すべく,計算環境の整備を引き続き行う.そのうえで当初の計画と同じ順序で研究を推進する.6月より育児休業を切り上げるので,計画の見直しから始める.以前使用していた計算機環境などはすべて古くなってしまっているため、環境を充実させる。大規模な計算を流す必要があるので、名古屋大学の大型計算機の使用料も発生する。また、研究調査、打ち合わせが必要になってくるので、国内旅費も使用する。間に合えば、国内での成果発表にも用いる。研究自体を中断しており思うように研究が遂行できなかったため.研究環境の再整備に使用する.本年度の研究費を繰越してあわせて使用する.
ウイロイド特異的スモールＲＮＡの品種・組織特異的生合成経路と病原性発現機構の解析

PSTVd-強毒株と弱毒株感染トマトの葉と茎に蓄積するPSTVd-small RNAは、茎より葉で、強毒株より弱毒株で蓄積量が少なかった。感染により宿主マイクロRNAのmiR159とmiR319が強毒株で大きく減少した。PSTVd全長配列、病原性領域除去配列、左末端、病原性、中央保存、PSTVd-small RNAホットスポット配列、トマトのgibberellin β-hydroxylase遺伝子、DCL2遺伝子、AGO2遺伝子のヘアピンRNAを発現する形質転換植物を作成した。PSTVd配列由来ヘアピンRNAを発現するN.benthamianaはPSTVdの感染・増殖を遅延・抑制した。I.ウイロイド特異的small RNAの品種・組織特異性と病原性との関連性PSTVd-強毒株と弱毒株を感受性トマト(Rutgers)に接種し、葉と茎に蓄積するPSTVd-small RNAのディープシークエンス解析を行った。その結果、葉と茎によるPSTVd-small RNAのホットスポットパターンに違いはなく、全体の蓄積量が異なっていた(強毒型>弱毒型)。一方、強毒型と弱毒型間では両者の塩基変異に対応して一部のPSTVd-small RNAホットスポットの蓄積量に違いが認められた。次に、PSTVd-強毒株を4品種のトマトに感染させ、PSTVd-small RNA蓄積パターンのディープシークエンス解析を行なった。その結果、品種により一部のPSTVd-small RNAホットスポットの蓄積量に違いが認められた。以上のことからウイロイド特異的small RNAの蓄積パターンはウイロイドの病原性、品種、及び組織により異なることが明らかになった。II.ウイロイドを標的とするRNAサイレンシングとウイロイド病原性発現機構の関連性ウイロイド特異的small RNAが宿主遺伝子発現に作用し病原性を発現する可能性を検証するため、PSTVdのほぼ全長、PSTVd左末端領域、PSTVd全長から病原性領域を除いた配列、PSTVd特異的small RNAのホットスポットの1種(srPSTVd-257a)、トマトgibberellinβ-hydroxylase遺伝子、トマトDCL2遺伝子、トマトAGO2遺伝子のヘアピン(hp)-RNAを発現する形質転換タバコ(N. benthamiana)とトマト(マイクロトム)を作成し、ホモT2世代を選抜した(一部選抜中)。各形質転換系統は若干の生育遅延、稔性不良を示すものもあった。III.ウイロイドを標的とするRNAサイレンシングとウイロイド抵抗性機構の関連性上記IIで作出した様々なPSTVd配列のhp-RNAを発現するタバコ(N. benthamiana)系統はPSTVdの感染・増殖を抑制する効果を示し、RNAサイレンシングを利用したウイロイド抵抗性戦略の可能性が支持された。しかし、一方で、ウイロイドはRNAサイレンシングの標的となりながらも複製増殖を続けることから、ウイロイド複製とRNAサイレンシングをつなぐ未知の経路が存在する可能性が示唆された。1強毒型と弱毒型のPSTVdに感染したトマト及び宿主特異性の異なるHpSVd変異体に感染したキュウリとホップに生成・蓄積するスモールRNAの解析から、PSTVd及びHpSVd特異的small RNAは病原性の違いに応じて量的・質的に変化し、塩基配列変異領域のホットスポットパターンが変化することを明らかにした(論文投稿準備中1件)。さらにウイロイド感染で特異的に発現量が低下するマイクロRNAを特定した(論文審査中1件)。2PSTVd強毒型と弱毒型間で構造領域を交換した2種類の新規キメラ分子の感染実験から、病原性は分子左側の病徴の強さを制御する領域と右側の増殖量を制御する領域の相乗効果で発揮されることを明らかにした。3PSTVd強毒型と弱毒型には8箇所の塩基変異があり、特に分子右側の3塩基変異の1つは組織内移行との関連が示唆されるVirPI蛋白質結合予想領域(RYモチーフ)近傍に生じている。RNAiでVirPI発現量をノックダウンしたトマトを作出し、RYモチーフとVirPI相互作用の分析を開始した。II.ウイロイド病原性発現機構1ウイロイド感染で発現量が変化するジベレリン生合成関連遺伝子gibberellinβ-hydroxylase由来のヘアピンRNAを発現する形質転換トマトを作出し、後代種子を採取した。III.新規ウイロイド抵抗性戦略1PSTVdゲノム由来の6種類のヘアピンRNA、(1)ほぼ全長、(2)左末端領域、(3)全長から病原性領域を除いた配列、(4)PSTVd特異的small RNAホットスポットの1種、(5)病原性領域上鎖、(6)中央保存領域上鎖を発現する形質転換タバコ系統のRNAサイレンシング強度とPSTVd抵抗性を検定・評価した(論文準備中)。I.ウイロイド