hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強相関電子系の新しい量子臨界現象の微視的理論の構築

任意のバンド構造をもつ混成した2軌道の電子系における伝導度とホール伝導度の厳密な表式を久保公式から出発して導出し、重い電子系の基礎的模型である周期アンダーソン模型における量子輸送現象の性質をフェルミ液体論に基づいて明らかにした。また、磁気量子臨界点近傍の磁気体積効果の理論的枠組みの構築を行った。スピンゆらぎのSCR理論に基づいて比熱、熱膨張係数、グリュナイゼンパラメータを正しく計算する枠組みを構築した。Ce系およびYb系重い電子系における電気伝導度とホール伝導度、それにホール係数の性質を明らかにするため、Ce系およびYb系重い電子系の電子状態を記述する基礎的理論模型である周期アンダーソン模型に基づいて解析を行った。まず、クーロン斥力が無い場合に、任意のエネルギーバンドをもち、軌道間の混成を有する2軌道系における電気伝導度とホール伝導度の一般的な表式を線形応答理論に基づいて導出した。次にf電子間のクーロン斥力がある場合に、フェルミ液体論に基づいて、電気伝導度とホール伝導度、それにホール係数のパラメータ(f準位、f電子と伝導電子の混成強度、電子濃度)依存性を基底状態について計算した。その結果、価数揺動領域において電気伝導度とホール伝導度の著しい増大が生じることを見出した。その理由は電気伝導度とホール伝導度の表式に表れる、準粒子の減衰率と伝導電子成分の重み因子における、質量増強因子の打ち消しあいが不完全になることにあることを明らかにした。この結果は、従来よく知られていた、近藤領域において電気伝導度とホール伝導度の表式において質量増強因子の打ち消しあいが起こるという概念に、新しい知見をもたらすものであり、圧力下のCe化合物やYb化合物における電気伝導度、すなわち電気抵抗率、およびホール伝導度の振る舞いを理解する上で、理論の礎を与えるものである。一方、ホール係数においては質量増強因子の打ち消しあいが完全に生じ、フェルミ面が球状(2次元系では円)に近い場合には、全電子数と素電荷の積の逆数でよく表され、フェルミ面が球状でない場合にはフェルミ面の曲率を反映した値をとることを示した。これらの結果は、準粒子の減衰率が系の特徴的温度である近藤温度の約10%以下の場合に良く成り立つことを明らかにした。昨年度までの研究により、フェルミ液体論に基づいて、電気伝導度、ホール伝導度、ホール効果の定式化と基底状態におけるこれらの物理量のパラメータ(f準位、f電子と伝導電子の混成強度、電子濃度)依存性を明らかにすることができた。これはCe系およびYb系重い電子系物質の量子輸送現象を理解する上で理論的な礎となる成果であり、研究はおおむね順調に進展しているといえる。強相関電子系における新しい量子臨界現象の微視的理論を構築するため、今年度は、(1)CeやYbの臨界価数ゆらぎの磁場に対する効果についての研究、(2)これまでに構築された磁気量子臨界現象の理論的枠組みの再検討と繰り込み群の理論との関係についての研究を主に行った。(1)Ce系およびYb系重い電子系物質に磁場を印加すると価数転移の量子臨界点が誘起されることをこれまでの理論研究により明らかにしていたが、典型的な重い電子系金属CeCu6に圧力・磁場下で観測されている電気抵抗率の異常がこれにより自然に説明されることを明らかにした。常圧・零磁場の低温ではCeCu6はフェルミ液体的振る舞いを示すことはよく知られていたが、圧力を2 GPaかけて磁場を1.2 T印加すると電気抵抗率の温度の2乗の係数が増大する異常が観測された。その起源はこれまで未解明であったが、磁場のもとでの臨界価数ゆらぎの理論によりその機構が自然に説明できることを明らかにした。さらに、より高圧・強磁場を印加すると、価数転移の量子臨界点を特定できる可能性が高いことを指摘した。この物質にAuをわずかにドープしたCeCu5.9Au0.1において非従来型の量子臨界現象が発現することが今世紀初頭に発見され、現在までその起源が未解明になっているが、母物質についての本研究により臨界価数ゆらぎがその起源である可能性が指摘されたことで、今後の実験研究の発展が期待される。(2)これまでの磁気量子臨界現象の枠組みを再検討し、繰り込み群の理論との関係が不明確であった点について、何が問題かを明らかにし、その問題を理論的に克服することができた。これまでの研究により、強相関電子系における量子臨界現象の理論的枠組みについて、これまでの磁気的量子臨界現象の理論で十分に考慮されていなかった問題を克服して完全な枠組みを確立することができたので、研究は順調に進展している。そこで、本研究では、遍歴電子系における磁気量子臨界点近傍の熱膨張係数およびグリュナイゼンパラメータを、スピンゆらぎの理論に基づいて正しく計算するための理論的枠組みを構築した。SCR理論で従来考慮されてこなかった零点スピンゆらぎの効果、およびSCRの停留値条件を正しく考慮して、空間次元3次元系および2次元系における強磁性および反強磁性量子臨界点での熱膨張係数とグリュナイゼンパラメータの完全な表式を導出した。これによりSCR理論による比熱と熱膨張係数の表式が熱力学的に一致しなかった問題が完全に解決するとともに、過去の繰り込み群の研究では未報告であった温度に依存する係数が熱膨張係数とグリュナイゼンパラメータの臨界項に存在することを明らかにした。

さらに、磁気量子臨界点でのグリュナイゼンパラメータの発散の起源が、スピンゆらぎのモード・モード結合の体積依存性の項に由来することを明らかにした。任意のバンド構造をもつ混成した2軌道の電子系における伝導度とホール伝導度の厳密な表式を久保公式から出発して導出し、重い電子系の基礎的模型である周期アンダーソン模型における量子輸送現象の性質をフェルミ液体論に基づいて明らかにした。また、磁気量子臨界点近傍の磁気体積効果の理論的枠組みの構築を行った。スピンゆらぎのSCR理論に基づいて比熱、熱膨張係数、グリュナイゼンパラメータを正しく計算する枠組みを構築した。これまでの研究をふまえて、量子臨界物性の解明のため、ひきつづき理論の構築と整備を行う。さらに、研究の円滑な遂行のため、関連する理論および実験研究者と議論を行うことを目的として、国際会議、および国内研究会への参加を行う予定である。これまでの研究成果をもとに引き続き理論の構築と整備を進める。研究のさらなる発展のため、関連する理論および実験研究者と議論を行うために、国内研究会および国際会議への参加を行う予定である。物性理論、強相関電子系物品費の端数のため若干の差額が生じたため。解析的理論の構築に当初計画以上の大幅な進展があったため、その発展に注力したため。2016年度の物品費と合わせて物品の購入を行う。前年度の解析的理論の発展を踏まえて、その枠組みをもとに数値計算を実行するための計算機関連費、および成果発表と議論のための国際会議および国内研究会参加を行い、当初計画していた物品費・旅費に使用する予定である。
沖縄近海産軟体サンゴからの海洋生物に特有なプロスタノイドの探索研究

沖縄近海のサンゴ礁海域で数種の軟体サンゴを採集し、それらの抽出物から脂質成分を各種クロマトグラフィーを用いて分離・精製した。純粋に得られた脂質成分の化学構造は核磁気共鳴法を中心とする機器分析で明らかにした。その結果、プロスタノイド関連化合物を含む約30種の新規脂質成分を発見し、今後さらに研究を継続する必要性を示すことができた。平成19年度の研究計画に沿い、平成19年9月に沖縄県石垣島南岸のサンゴ礁海域において、Sinularia属、Sarcophyton属、Lobophytum属、Litophyton属の4属の軟体サンゴ10試料(Nol-10)を採集した。なお事情により、軟体サンゴ以外に当研究室の他の研究に必要な海綿などの海洋生物の採集も兼ねざるを得なかったため、当初予定していた旅費などの採集費は使用せず、これらは物品費に振り替えた。採集した軟体サンゴ(各1kg2.5kg)を、ドライアイス凍結し東京へ空輸し、当研究室の冷凍庫中に保管した。9月以前の期間においては、前年に採集しておいたXenia属軟体サンゴにつきプロスタノイドをはじめとする脂質成分の探索を行った。その結果、5種の新規なxenicane型ジテルペノイドを見出し、それらの構造を明らかにした。これらのジテルペノイドは炭素9員環をもつことが構造的特徴である。この成果は日本薬学会第128年会(2008年3月末、横浜)で発表の予定である。本年9月に採集した軟体サンゴのうち、Sinularia属のもの(No3)についてプロスタノイドを含む脂質成分の探索を行った。その結果、3種のセンブラン型ジテルペノイドを含む6種のジテルペノイドおよび1種のステロイドを見出し、それらの平面構造を明らかにした。なおこれら2種の軟体サンゴからは現在までプロスタノイドは発見されていないが、次年度さらに精査する予定である。平成19年度に沖縄県石垣島近海にて採集した軟体サンゴの脂溶性抽出物につき、本年度はプロスタノイドを含む脂質成分の検索を行った。すなわちSinularia leptocladis、Sinularia ornata、Sinularia flexibillis、Sinularia maxima、Sarcophyton glaucumの5種の軟体サンゴについて検索した。脂質成分は各種クロマトグラフィーを用いて分離精製を行い、単離した化合物の化学構造は二次元NMRを中心とした機器分析により立体配置も含めて明らかにした。昨年度から継続して成分研究を行っているS. leptocladisからは20種を超える新規ジテルペノイドに加えて、シクロプロパン環を有する新規なエイコサノイドを見出すことができた。このタイプのエイコサノイドはプロスタノイドと同じく不飽和脂肪酸であるアラキドン酸から生合成されることが知られているので、このシクロプロパン環を有する新規なエイ数サノイドの発見は、S. leptocladisがプロスタノイドも生合成している可能性を示唆する重要な発見と考えている。併せて見出された新規ジテルペノイドのうち、2種のものは海洋生物はもとより陸生生物にも例を見ない新奇な骨格を有しており、テルペノイドの領域において価値ある知見と言える。他の新規ジテルペノイドの多くはセンブラン型であった。またS. ornataからは1種の既知センブラン型ジテルペノイド、S. flexibillisからは1種の新規センブラン型ジテルペノイド、S. maximaからは3種の既知センブラン型ジテルペノイド、S. glaucumからは2種の既知センブラン型ジテルペノイドをそれぞれ見出した。
表見代理の本質に関する基礎研究―英米代理法の比較法的考察を中心に―

本研究は、近年理論上も実務上も大きな展開を見せている英米法上の代理法を比較対象とした上で、現代における「表見代理の本質」に関する理論化を行い、今後の我が国の表見代理理論および代理一般の基礎理論のさらなる発展のための素地を提供することを主たる目的とした。具体的には、日本および英米における先行学説や判例収集およびそれらの検討作業を通じて、日本と英米の表見代理理論の基本的な特徴およびその差異を明らかにすることができた。また、現在進行しているわが国の民法改正の動向をフォローするとともに、英米代理法の視点から批判的考察を行った。本研究は、近年、理論上も実務上も大きな展開を見せている英米法上の代理法を中心的な比較対象とした上で、現代における「表見代理の本質」について理論化を行い、今後の我が国の表見代理理論および代理一般の基礎理論のさらなる発展のための素地を提供することを主たる目的としている。研究初年度である平成23年度では、日本および英米における先行学説や判例の収集およびそれらの分析・検討作業を通じて、日本と英米の表見代理理論の基本的な特徴を明らかにする作業を進めていった。その研究成果として、日英米の表見代理の理論構成の相違や実際に生じうる具体的な帰結の相違などをまとめた論説を上梓する予定であったが、年度内実施が叶わなかった。そのため、続く当該年度(平成24年度)では、以上の作業をまとめた1本の論説を上梓した(前半部分を2012年6月、後半部分を2013年1月に大学紀要に公表)。また、日英米の表見代理の理論構成の相違に関する研究成果を、2012年6月に京都大学で開催された比較法学会において発表した。その学会報告の要旨については、比較法学会の会報誌に掲載された(2012年12月発刊)さらに、現在進行している我が国の民法改正の動向をフォローするため、従来の日本の表見代理をめぐる学説・判例の展開および最新の議論状況を紹介・分析して、今後の我が国の代理理論を構築するために必要な分析視角を提示する論説を2012年10月に上梓した。最後に、当該年度では、初年度の作業をさらに進展させるため、海外研究として英米法圏を訪問して、代理や隣接分野に関する資料収集や当該領域の専門家との交流・情報交換を行った。具体的には、英国の代理法研究者であるCambridge大学のRoderick Munday氏の訪問し、英国の代理法の現状について情報提供を受けた。本研究は、近年、理論上も実務上も大きな展開を見せている英米法上の代理法を中心的な比較対象とした上で、現代における表見代理の在り方について理論化を行い、今後の我が国の表見代理および代理一般の基礎理論のさらなる発展のための素地を提供することを主たる目的としている。研究初年度(平成23年度)は、日本および英米における先行学説や判例の収集およびそれらの分析・検討作業を通じて、日本と英米の表見代理理論の基本的特徴を明らかにする作業を進めていった。続く平成24年度には、以上の作業をまとめた論説を上梓した。また、日英米の表見代理の理論構成の相違に関する研究の成果を比較法学会にて発表し、その要旨が同学会の会報誌に掲載された。さらに、現在進行している我が国の民法改正の動向をフォローするため、従来の日本の表見代理をめぐる学説・判例の展開および最新の議論状況を紹介・分析して、今後の我が国の代理理論を構築するために必要な分析視角を提示する論説を上梓した。また、同24年度には、海外研究として英米法圏を訪問して、代理や隣接分野に関する資料収集や当該領域の専門家との交流・情報交換を行った。具体的には、英国の代理法研究者であるCambridge大学のRoderick Munday氏を訪問して、英国代理法の現状について情報提供を受けた。当該年度(平成25年度)は、日本の表見代理に関する判例・学説の展開についての研究や現在進行中の我が国における民法改正の動向のフォローおよびその評価を中心に検討を進めた。特に2012年2月に法制審議会より民法改正に関する「中間試案」が発表されるなど大きな動きがあり、その分析・評価について緊急を要すると考えたため、この中間試案に対して批判的考察を行った論説を2013年6月に上梓した。

本研究は、「表見代理(特に民法110条)における本人帰責要件の再構成」に関する研究に加え、従来の学説では十分に論じられてこなかった「表見代理と私的自治原則の関係」、「民法109条の表見代理における代理権授与表示の特質」、「表見代理をいかなる射程を持つ法理か」という三つの主要な問題に焦点を当てて詳細な分析・検討を行うことを目的としており、その際の比較対象として、近年、理論上も実務上も大きな展開を見せている英米法上の代理を中心的に取り上げる点に大きな特徴がある。右作業を通じて、現代における「表見代理の本質」を理論的に明らかにし、今後の表見代理理論および代理一般の基礎理論のさらなる発展のための素地を提供することができると考える。研究初年度である平成23年度には、日本および英米の表見代理に関する判例・学説の精査を中心に進めて行った。具体的には、日本および英米における先行学説や判例の収集およびそれらの分析・検討作業を通じて、日本と英米の表見代理理論の基本的な特徴を明らかにすることに努めた。その研究成果として、日英米の表見代理の理論構成の相違や実際上生じうる具体的な帰結の相違などをまとめた論説を上梓する予定であったが、年度内の実施は叶わなかった(ただし、平成24年9月中までには上梓予定)。また当該年度には、国際的な動向をフォローするため、「ヨーロッパ統一契約法に向けた動きにおける代理に関する規律」の研究にも前倒しして着手した。この点に関する若干の検討をした成果として、我が国の今後の代理理論を構築するために必要な新たな分析視角を提示する論説を近日中に上梓する予定である。本研究は、近年、理論上も実務上も大きな展開を見せている英米法上の代理法を中心的な比較対象とした上で、現代における「表見代理の本質」に関する理論化を行い、今後の我が国の表見代理理論および代理一般の基礎理論のさらなる発展のための素地を提供することを主たる目的としている。研究初年度の平成23年度は、日本および英米における先行学説や判例収集およびそれらの分析・検討作業を通じて、日本と英米の表見代理理論の基本的な特徴を明らかにする作業を進めた。続く次年度(平成24年度)は、以上の作業をまとめて、日英米の表見代理の理論構成の相違や実際に生じうる具体的な帰結の相違などを明らかにする論説を上梓した(前半は2012年6月、後半は2013年1月)。また、日英米の表見代理の理論構成の相違に関する成果を、2012年6月に京都大学で開催された比較法学会にて発表した。さらに、現在進行しているわが国の民法改正の動向をフォローするため、従来の日本の表見代理をめぐる学説・判例の展開および最近の議論状況を紹介・検討して、今後の代理理論の構築のための必要な分析視角を提示する論説を2012年10月に上梓した。3年目の平成25年度には、初年度の作業をさらに進展させるため、海外研究として英米法圏を訪問して、代理や隣接分野に関する資料収集や当該領域の専門家との交流・情報交換を行った。その後、民法改正に対して批判的考察を行う論説を2013年8月に上梓した。最後に、最終年度となる平成26年度には、具体的な研究成果を年度中に公表することは叶わなかったが、これまでの表見代理をめぐる議論状況についての総括および現在進行している民法改正案への評価のための作業を進めた。近年中にこれらの成果を論説や学会報告の形で公表したいと考えている。民法研究初年度(平成23年度)は、本研究テーマに関する資料収集・分析に予想よりも多くの時間を要したため、当該年度中に論説や学会報告などといった形で一定の成果を示すことができず、研究の達成は少し遅れていた。しかし、当該年度(平成24年度)には、前年度の研究成果をまとめた本研究テーマに関する2本の論説の上梓および全国学会での学会報告を実施して、本研究の一定の成果を示すことができた。したがって、現在はおおむね本研究は順調に進展していると考える。
競争的環境により自己調整学習を促進する学習状況可視化システムの開発に関する研究

目的:地方の教員採用試験は,採用数が少なく,受験生にとり厳しい現状である.また,大学生の目的意識の希薄化,学習意欲の低下,学生の多様化により,それぞれ個別に対応するのは困難な状況になっている.さらに,大学生の友人関係に関する「無関心」も指摘されており,大学生の横の繋がり,縦の繋がりをも意識したソーシャルな学習環境デザインが求められている.本研究では,教員を目指す学生が自主的に教員採用試験に向けた準備を行うインフォーマルな学習環境を提供するため,学習状況の可視化による競争的・協同的なeラーニングシステムを開発し,教員志望者の自己調整学習スキルを向上させ,教職に向けた学習サイクルを確立させることを目的とした.成果:本研究では,オープンソースLMS(Moodle)とソーシャルメディア(Twitter)および,その外部サービスTwitStudyと連携したブレンド型eラーニングを開発した.具体的には,学習計画・マイルストーンや,自分なりの学習方略を投稿する掲示板,教員採用試験の小テスト機能および,外部サービス(TwitStudy)による学習時間の可視化機能である,また,本システムは,自学による学習を競争・協同的に進めるため,対面とのブレンド型とした.対面場面は,目標・計画の策定や,教え合いの場,先輩からのアドバイスの場とした.本システムは,外部SNSと連携する事により,掲示板,小テストなど,LMSに一般的なモジュールで構成することが出来た.また,対面とのブレンド型にすることで,学生に参加しやすい環境を提供することができ,スムーズな導入が図れた.他にも,外部SNSを用いることで,携帯電話などで簡易に学習時間を記録することができ,学生から利用しやすいとの感想があった.さらに,学習者はSNSにより同級生だけでなく,他大学・学部の学生からも学習刺激を受けるなどの効果があった.以上のように,本システムを通して,学生の学習サイクルが確立されている契機となった.目的:地方の教員採用試験は,採用数が少なく,受験生にとり厳しい現状である.また,大学生の目的意識の希薄化,学習意欲の低下,学生の多様化により,それぞれ個別に対応するのは困難な状況になっている.さらに,大学生の友人関係に関する「無関心」も指摘されており,大学生の横の繋がり,縦の繋がりをも意識したソーシャルな学習環境デザインが求められている.本研究では,教員を目指す学生が自主的に教員採用試験に向けた準備を行うインフォーマルな学習環境を提供するため,学習状況の可視化による競争的・協同的なeラーニングシステムを開発し,教員志望者の自己調整学習スキルを向上させ,教職に向けた学習サイクルを確立させることを目的とした.成果:本研究では,オープンソースLMS(Moodle)とソーシャルメディア(Twitter)および,その外部サービスTwitStudyと連携したブレンド型eラーニングを開発した.具体的には,学習計画・マイルストーンや,自分なりの学習方略を投稿する掲示板,教員採用試験の小テスト機能および,外部サービス(TwitStudy)による学習時間の可視化機能である,また,本システムは,自学による学習を競争・協同的に進めるため,対面とのブレンド型とした.対面場面は,目標・計画の策定や,教え合いの場,先輩からのアドバイスの場とした.本システムは,外部SNSと連携する事により,掲示板,小テストなど,LMSに一般的なモジュールで構成することが出来た.また,対面とのブレンド型にすることで,学生に参加しやすい環境を提供することができ,スムーズな導入が図れた.他にも,外部SNSを用いることで,携帯電話などで簡易に学習時間を記録することができ,学生から利用しやすいとの感想があった.さらに,学習者はSNSにより同級生だけでなく,他大学・学部の学生からも学習刺激を受けるなどの効果があった.以上のように,本システムを通して,学生の学習サイクルが確立されている契機となった.
初期原生代の大気酸素上昇の定量的予測:極低酸素風化環境下でのFeの挙動

風化現象は鉱物-水-大気反応であるので、風化帯はその時の大気の記録を残している。特にFeは大気酸素濃度により、風化帯での濃度が変化する。低酸素下での鉱物溶解速度とFe酸化速度実験、古土壌(風化を受けた古い時代の土壌)解析、風化モデルにより、25から20億年前の5億年の間に、大気酸素濃度が<10^<-6>気圧から> 10^<-3>気圧に徐々に上昇したことがわかった。海洋組成、生物もこれに合わせて変化、進化したと予想される。初期原生代(25-20億年前)に大気酸素分圧(PO_2)は、<10^<-6>気圧から>10^<-3>気圧に上昇したと考えられている。我々はこのような低酸素状態でのFe(II)の酸化速度式と鉱物の溶解速度式をPO_2の関数として実験的に決定し、風化当時のPO_2の情報がFeの酸化速度の関数として残されている古土壌(当時の風化を受けた岩石)に適用する、また、この速度論を元に風化モデルを構築、数式化することにより、初期原生代の酸素上昇パターンを定量的に明らかにしようとしている。通常のArガス置換法では、PO_2は10^<-4>気圧までにしか下げることができないので、本年度は酸素除去器を設置し、現有のグローブボックスの改良を行った。Arガス中の不純物酸素を酸素除去器中の金属銅と反応させることにより、除去する。Arガスのグローブボックスへの流入量を変化させることにより、PO_2を10^<-4>気圧以下でコントロールすることができた。一方、Fe(II)の酸化は過剰の溶存酸素の存在下で一次反応として起こるので、極低PO_2では初期Fe(II)濃度を数百pptまで下げる必要がある。この極低Fe(II)濃度を測定するために、ルミノール試薬を用いた化学発光法(CL)を適用した。予備実験を繰り返した結果、この方法で数十pptのFe(II)濃度を測定することが可能になった。先行実験と同じくPO_2を10^<-3>気圧に設定し、この手法によるFe(II)の酸化速度を検証した結果、本年度取り入れた手法が極低PO_2におけるFe(II)の酸化速度実験に適していることがわかった。初期原生代(25-20億年前)に大気酸素分圧(PO_2)は、<10^<-6>気圧から>10-<-3>気圧に上昇したと考えられている。前年度、低酸素雰囲気を実現するため、グローブボックスの改良を行い、PO_2を10^<-7>気圧まで下げられることがわかった。しかし、グローブボックスの故障で、Feの酸化速度の実験はPO_2を10^<-5>気圧までしかできなかった。一方、ルミノール試薬を用いた化学発光法(CL)では、極低Fe(II)濃度(数十ppt)を測定する改良により、PO_2を10^<-7>気圧に対応するFeの酸化速度の実験が可能になった。酸化速度則は、10^<-3>気圧を境に、基本的に異なり、酸化機構が異なることを見いだした。PO_2が10^<-3>気圧以上では、速度式はd[Fe(II)]/dt=-k[Fe(II)][OH-]^2[O_2]となり、Fe(OH)_2の溶存種が速度をコントロールするが、10^<-3>気圧以下になると、d[Fe(II)]/dt=-k'[Fe(II)][OH-]_2[O_2]^<0.55>となり、酸素の中間種(H^2O^2等)が速度をコントロールすることがわかった。これらの速度式の古土壌への適用では、25・20億年前の大気酸素は従来の説と異なり、緩やかな上昇をすることを示した。

我々はこのような低酸素状態でのFe(II)の酸化速度式と鉱物の溶解速度式をPO_2の関数として実験的に決定し、風化当時のPO_2の情報がFeの酸化速度の関数として残されている古土壌(当時の風化を受けた岩石)に適用する、また、この速度論を元に風化モデルを構築、数式化することにより、初期原生代の酸素上昇パターンを定量的に明らかにしようとしている。Feの酸化速度、鉱物の溶解速度、地下水流速度をサブモデルとする風化モデルを構築し、それを数式化した。このモデルは、風化帯に残るFeの濃度とPO_2との関係を定量的に示すことができ、従って、任意の風化帯、特に古土壌のFe(II)/Fe(III)濃度が得られると、当時のPO_2が計算できる。Feの酸化速度と鉱物の溶解速度のパラメーターはそれぞれ前年度までの低酸素状態での実験で得られたものを導入した。また、地下水流速度はある程度幅を持つ文献値を用いた。感度解析より、風化時間、鉱物の溶解速度、酸素の風化帯への拡散は、風化帯中のFe(II)/Fe(III)濃度に影響しないことがわかった。一方、温度、pH、地下水流速は大きく影響する。このモデルを初期原生代の古土壌のFe(II)/Fe(III)濃度に適用し、当時のをPO_2を算出した。その結果、初期原生代の大気酸素分圧は、log(PO_2)と年代がほぼ一次関数的に関係し、<10^<-6>気圧から>10^<-3>気圧に徐々に上昇することがわかった。
構成的プログラミングの手法による制御機構を持つプログラムの合成

関数型プログラミング言語におけるコントロールオペレータとして昨年度の研究では主としてキャッチスロー機構について研究を行ってきたが,今年度の研究では,より強力なオペレータとして部分継続に着目し,その定式化を行った.部分継続は,継続をより洗練した機構であり,通常の継続が「残りの計算の全て」を表すオブジェクトを抽象するのに対して,部分継続は「残りの計算の一部」を表すオブジェクトを抽象する.一部を指定するために,control del1miter(制御限定子)をプログラム中の任意の場所に設定することができる.本年度の研究では,部分継続を型理論の枠組みの中で定式化した.特に,継続限定子と部分継続オペレータの対が従来の研究では1種類の限定していた制限を除去し,複数の種類の対を使うことができるよう拡張した.ここで定式化した体系の性質を調べ,合流性や型の安全性など望ましい性質が満たされることを証明した.また,この体系がCurry-Howardの同型対応のもとで古典論理に対応することを示し,この体系を古典論理の証明からのプログラム抽出に用いることができることを示した.一方,プログラミングの観点からの成果としては,まず,この計算系の処理系(イシタープリタ)を作成し,さらに,この枠組みでのプログラミングの実例を蓄積した.特に,部分継続を用いてcoroutineを自然に表現できることを示し,二分木の走査関数を用いたsaome-fringe問題の効率的なプログラミング例を示した.関数型プログラミング言語におけるキャッチスロー機構は,実行時におけるエラー処理など,非局所脱出の機構として有用なものである.キャッチスロー機構に対する型理論的解釈としては、中野のL_<c/t>という体系がある.本研究では、L_<c/t>におけるラムダ抽象導入時の制限をはずした体系LK_<c/t>を提案し,この体系が古典論理と対応することを示した.L_<c/t>が直観主義論理に対応し,従来型のプログラミング例題のみを与えるのに対し,古典論理に対応するLK_<c/t>は表現力の点で大幅に拡張されていることを示した.具体的には,論理積・論理和などの論理記号を定義できること,高階関数においてキャッチスロー機構を自由に使うことができること,および,Murthyらによる古典的証明からの計算的意味の抽出例題が記述できること,の3点を示した.特に重要な点は,Parigotのλμ計算系や継続を定式化した計算系に比べて計算能力が弱いとされていたキャッチスロー機構でも,古典的証明からの計算的意味の抽出が十分に可能であることを示したことである.このほか,体系LK_<c/t>の性質の解析も行い,型の健全性や強正規化可能性などの望ましい性質が成立することを証明した.この種の体系の強正規化可能性はこれまで解決されていなかったが,LK_<c/t>に欠けていた除去規則を加える手法により肯定的に解決した.この手法は,キャッチスローおよびタグの抽象化を持つ体系に対して一般的に通用するものであり,たとえば,佐藤のNK_<c/t>の強正規化可能性の証明にも適用できることを示した.関数型プログラミング言語におけるコントロールオペレータとして昨年度の研究では主としてキャッチスロー機構について研究を行ってきたが,今年度の研究では,より強力なオペレータとして部分継続に着目し,その定式化を行った.部分継続は,継続をより洗練した機構であり,通常の継続が「残りの計算の全て」を表すオブジェクトを抽象するのに対して,部分継続は「残りの計算の一部」を表すオブジェクトを抽象する.一部を指定するために,control del1miter(制御限定子)をプログラム中の任意の場所に設定することができる.本年度の研究では,部分継続を型理論の枠組みの中で定式化した.特に,継続限定子と部分継続オペレータの対が従来の研究では1種類の限定していた制限を除去し,複数の種類の対を使うことができるよう拡張した.ここで定式化した体系の性質を調べ,合流性や型の安全性など望ましい性質が満たされることを証明した.また,この体系がCurry-Howardの同型対応のもとで古典論理に対応することを示し,この体系を古典論理の証明からのプログラム抽出に用いることができることを示した.一方,プログラミングの観点からの成果としては,まず,この計算系の処理系(イシタープリタ)を作成し,さらに,この枠組みでのプログラミングの実例を蓄積した.特に,部分継続を用いてcoroutineを自然に表現できることを示し,二分木の走査関数を用いたsaome-fringe問題の効率的なプログラミング例を示した.
熱帯浅海域における海草生態系と海藻生態系における物質循環の比較研究

本研究の目的は熱帯の浅海域の中で重要な生態的位置を占める海草藻場と石灰藻などの海藻類の集落における生元素循環を生物群衆の動態との関係で解析することである。このためにフィジ-の珊瑚礁湖内にあるドラブニ島の海草藻場と石灰藻の群落を調査対象として生態学的あるいは生物地球化学的手法を用いて調査・研究を行った。まずここで海草藻場や石灰藻分布域の長期変動を調べるために、西側地先を含む航空写真の画像処理と、藻場内外での潜水観測によるsea truthを行った。その結果、海草分布域は1979年から1993年の間に約6倍も拡大していると推定された。又この拡大の傾向は96年の調査でもさらに顕著であり、Syringodiumは岸から23m地点まで、Haloduleは20m地点の波砕帯の付近まで分布を広げ、5年間で岸側に22mも広がった。さらに、海草や海藻を含む藻場の生物の分布にとって重要なの物理環境の中で藻場内外での流動測定と底質の粒度分析を行った結果、海草群落が流動を弱めるために粒径の小さな砂がトラップされ海底に堆積することが明らかになった。このような藻場の拡大は島からの人為的な栄養塩の供給の増加がその一因と考えられるが、栄養塩循環の面からも今後の検討が必要である。藻場周辺域における変動は他の生物群集にも見られた。例えば群体ボヤは96年は7種存在したが、最近5年間の群体ボヤの生息場所と生息密度を比べてみると、大きく変動しており、生息場所を提供している海草の現存量には依存していなかった。海草の上を主な生息場所にしている種類と、砂粒上にも生息できる種類とでは、海草帯における住み込み戦略が異なると思われる。群体ボヤの数種もそうであるが、熱帯ラグーンには共生藻を持つ動物群が多く、海草および石灰藻の表面に高密度で付着する原生動物Lagenophyraも共生藻を持っている。この原生動物は海草においては光条件の悪い下層には分布しておらず、また石灰藻では付着藻類と原生動物の間に顕著な住みわけが見られた。サンゴ礁の内外の環境の違いにより生物生産性がどのように異なるか比較するために、懸濁態有機物、生物群集の13C、15N濃度に着目して以下の調査を行った。1995年11月25日-12月12日にかけて、藻場のほぼ中心地点においてPOM(懸濁態有機物)を採取し、同位体組成を測定した。これとの比較対照として、外洋・サンゴ礁・ハリメダの繁茂するサイトでの試料も分析した。その結果、水柱のPOM濃度の高い順に藻場・サンゴ礁・ハリメダの繁茂するサイト・外洋となり、炭素同位体との正の相関がみられ、生産性が同位体組成に反映されることが確認された。また、一日の中でも同様の相関が見られた。これにより底性群集を含む生態系の生産性がPOMの同位体組成に反映することを見出した。藻場及び周辺の様々な栄養段階にある生物群集について炭素・窒素同位体組成を測定した。その結果陸地に非常に近いにもかかわらず、その影響はほとんど見られず、さらに窒素源としては生物学的窒素固定が重要であることが示唆された。又安定同位体比の測定はこの生態系の場合、食物連鎖を推定するのにも有効であることが示された。すなわち大型植物(Halophila,Halodule,Syringodium)の安定同位体比は炭素が-3-8‰、窒素が-23‰であった。これに対して、主として大型植物に付着しているラン藻類の安定同位体比は炭素が-14‰、窒素が-21‰であった。従属栄養生物である大型底生動物の安定同位体比が炭素で-10-16‰、窒素で-15‰であったことから、これらの大型底生動物は、大型植物よりは付着ラン藻起源の有機物により依存していると推察された。同様なことは草食性魚類でも示唆された。アセチレン法を用いた付着ラン藻による窒素固定活性も海草藻場域では極めて高く、一方石灰藻の分布域では低かった。以上の調査の結果は海藻藻場はその大きな表面積を持つことによって、付着藻類や動物を保持しており、その機能は石灰藻などの群落に比べてはるかに大きいことが考えられる。

さらに、海草や海藻を含む藻場の生物の分布にとって重要なの物理環境の中で藻場内外での流動測定と底質の粒度分析を行った結果、海草群落が流動を弱めるために粒径の小さな砂がトラップされ海底に堆積することが明らかになった。このような藻場の拡大は島からの人為的な栄養塩の供給の増加がその一因と考えられるが、栄養塩循環の面からも今後の検討が必要である。藻場周辺域における変動は他の生物群集にも見られた。例えば群体ボヤは96年は7種存在したが、最近5年間の群体ボヤの生息場所と生息密度を比べてみると、大きく変動しており、生息場所を提供している海草の現存量には依存していなかった。海草の上を主な生息場所にしている種類と、砂粒上にも生息できる種類とでは、海草帯における住み込み戦略が異なると思われる。群体ボヤの数種もそうであるが、熱帯ラグーンには共生藻を持つ動物群が多く、海草および石灰藻の表面に高密度で付着する原生動物Lagenophyraも共生藻を持っている。この原生動物は海草においては光条件の悪い下層には分布しておらず、また石灰藻では付着藻類と原生動物の間に顕著な住みわけが見られた。サンゴ礁の内外の環境の違いにより生物生産性がどのように異なるか比較するために、懸濁態有機物、生物群集の13C、15N濃度に着目して以下の調査を行った。1995年11月25日-12月12日にかけて、藻場のほぼ中心地点においてPOM(懸濁態有機物)を採取し、同位体組成を測定した。これとの比較対照として、外洋・サンゴ礁・ハリメダの繁茂するサイトでの試料も分析した。その結果、水柱のPOM濃度の高い順に藻場・サンゴ礁・ハリメダの繁茂するサイト・外洋となり、炭素同位体との正の相関がみられ、生産性が同位体組成に反映されることが確認された。また、一日の中でも同様の相関が見られた。これにより底性群集を含む生態系の生産性がPOMの同位体組成に反映することを見出した。藻場及び周辺の様々な栄養段階にある生物群集について炭素・窒素同位体組成を測定した。その結果陸地に非常に近いにもかかわらず、その影響はほとんど見られず、さらに窒素源としては生物学的窒素固定が重要であることが示唆された。又安定同位体比の測定はこの生態系の場合、食物連鎖を推定するのにも有効であることが示された。すなわち大型植物(Halophila,Halodule,Syringodium)の安定同位体比は炭素が-3-8‰、窒素が-23‰であった。これに対して、主として大型植物に付着しているラン藻類の安定同位体比は炭素が-14‰、窒素が-21‰であった。従属栄養生物である大型底生動物の安定同位体比が炭素で-10-16‰、窒素で-15‰であったことから、これらの大型底生動物は、大型植物よりは付着ラン藻起源の有機物により依存していると推察された。同様なことは草食性魚類でも示唆された。アセチレン法を用いた付着ラン藻による窒素固定活性も海草藻場域では極めて高く、一方石灰藻の分布域では低かった。以上の調査の結果は海藻藻場はその大きな表面積を持つことによって、付着藻類や動物を保持しており、その機能は石灰藻などの群落に比べてはるかに大きいことが考えられる。本年度は、11月から12月にかけて、フィージ-のGreat Astolabe環礁内のDravuni島付近で、海草藻場と海藻藻場の比較調査を行った。この研究の目的は、熱帯浅海での物質循環や生物群集の活動の中で大きな役割を占める礁湖内での、生元素の循環と生物群集の動態を、明らかにすることである。礁湖生態系の一次生産において珊瑚共生藻と並んで重要な位置を占める海草と底性海藻から始まる食物連鎖と生元素の循環機構に焦点を絞って、まずこれらの比較研究が行い易いフィールドの設定を行った。
生物応答における多様性創出の鍵となる分子機構の原理に関する研究

本研究は、ストレスタンパク質70(Hsp70)のC末端領域の一次配列に存在する生物種に特有な可変領域の生物学的意義について明らかにし、生物応答における多様性創出の鍵となる分子機構の原理を確立することを目的としている。今年度は、進化系統的に隔たった生物種(マウス,植物ホウレンソウ,乳酸菌,大腸菌)のHsp70をクローニングし、各Hsp70が貪食細胞などの抗原提示細胞にどのように認識されるか、ならびに自然免疫系のパターン認識受容体であるCD40表面抗原とHsp70との相互作用を解析した。1)異種生物からのHsp70遺伝子のクローニングとその生産植物ホウレンソウ、乳酸菌、大腸菌のHsp70遺伝子をクローニングした。ホウレンソウの葉を凍結粉砕しmRNAを抽出、逆転写後PCRにてホウレンソウhsc70遺伝子を増幅した。また、嫌気培養した乳酸菌からゲノムDNAを抽出後PCRにてdnak遺伝子を増幅した。それぞれのPCR産物を大腸菌発現用のpETベクターに挿入し目的のHsp70タンパク質を得た。ホウレンソウHsc70の発現効率は低く、コドン使用頻度を考慮してベクターを改良する必要のあることがわかった。2)免疫細胞と各種Hsp70との相互作用マウスHsp72が結合するB細胞系の株化リンパ球P388D1に対する各種Hsp70の結合を調べたところ、C末端可変領域の相同性が高いホウレンソウHsc70は結合したが、乳酸菌および大腸菌DnaKは結合しなかった。一方、マウス腹腔マクロファージに対しては、マウスHsp72と大腸菌DnaKは結合したが、ホウレンソウHsc70と乳酸菌DnaKは結合しなかった。この結果から、免疫細胞には、Hsp70のC末端相同性を識別する受容体や宿主にとって危険であるか安全であるかを見極めるための受容体が複数存在している可能性を指摘した。B細胞やマクロファージに存在するパターン認識受容体であるCD40抗原とマウスHsp72や大腸菌DnaKの相互作用を検討したところ、いずれのHsp70もCD40とは結合せず、マウスCD40のトランスフェクタントからのケモカインRANTESの産生は見られなかった。本研究は、すべての生物種において普遍的に保存され、かつ生命維持に必要不可欠なストレスタンパク質(Hsp)の一次配列に存在する局所的に極度に多様化した可変領域の生物学的意義について明らかにし、生物応答における多様性創出の鍵となる分子機構の原理を確立することを目指している。Hsp70のC末端領域のアミノ酸配列は、大腸菌とウシの間での相同性は10%にも満たないほど変化に富んでおり、またその残基数も生物種間において大きく異なっている。今年度は、進化系統的において隔たる生物種であるマウスと大腸菌のHsp70と、多細胞生物の生体防御にかかわっている貧食細胞や抗原提示細胞に存在する自然免疫系のパターン認識受容体であるCD40表面抗原との相互作用を解析した。その結果、マウスHsp72のC末端を順次欠失させるとd(1-615),d(1-562),d(1-543)は腹腔マクロファージと強い結合を示した。しかし、基質結合ドメインを欠いたd(1-384)は結合能を失った。このことから自然免疫担当細胞とHsp72との結合にはHsp70の543残基以後のC末端の一次構造上多様性に富む構造が重要であることを明らかにした。マウスpro-B細胞株のBa/F3細胞をもとに、マウスCD40を発現したトランスフェクタントを作製した。マウスHsp72とそのC末端欠失変異体ならびに大腸菌Hsp70であるDnaKのmCD40-Ba/F3細胞への結合についてフローサイトメーターを用いて調べたところ、いずれの組み換え体タンパク質も結合しなかった。この結果は、CD40がHsp70の受容体ではないのか、あるいは、Hsp70との結合にはCD40分子以外の補助因子の存在が必要であるということを示唆していると考えられた。2)免疫細胞と各種Hsp70との相互作用マウスHsp72が結合するB細胞系の株化リンパ球P388

D1に対する各種Hsp70の結合を調べたところ、C末端可変領域の相同性が高いホウレンソウHsc70は結合したが、乳酸菌および大腸菌DnaKは結合しなかった。一方、マウス腹腔マクロファージに対しては、マウスHsp72と大腸菌DnaKは結合したが、ホウレンソウHsc70と乳酸菌DnaKは結合しなかった。この結果から、免疫細胞には、Hsp70のC末端相同性を識別する受容体や宿主にとって危険であるか安全であるかを見極めるための受容体が複数存在している可能性を指摘した。B細胞やマクロファージに存在するパターン認識受容体であるCD40抗原とマウスHsp72や大腸菌DnaKの相互作用を検討したところ、いずれのHsp70もCD40とは結合せず、マウスCD40のトランスフェクタントからのケモカインRANTESの産生は見られなかった。
小児急性リンパ性白血病における癌抑制遺伝子の研究とその臨床への応用

p16/MTS1/CDKN2遺伝子は多数の癌でホモ接合体欠失(homozygous deletion,HD)が報告され注目されている。小児小児急性リンパ性白血病(ALL)におけるp16,p15,FHIT,FLT3,DCC遺伝子を検討した。p16遺伝子は、T-ALLでは、新鮮白血病56例中26例(46%)、細胞株17株中12株(71%)に異常がみられ、このうちHDはそれぞれ22例(39%)、10株(59%)にみられた。B前駆型-ALLでは、初診時45例中11例(24%)、再発時22例中5例(23%)、細胞株15株中11株(74%)でHDを認めた。p16遺伝子はT-ALLとB前駆型ALLの発症と進展に何らかの役割を担っているものと思われた。さらに、B-前駆型ALLの中ではt(1;19)-ALLはHDがみられず、Burkitt′s lymphomaとALL-L3でもp16遺伝子の異常の頻度は低いと報告されているため、これらの細胞株から蛋白を抽出し、ウェスタンブロッティングでp16遺伝子の発現を検討した。Burkitt′s-L3ではHDは7株中2株であったが、発現は11株中9株(81%)でみられなかった。HDがみられなかったt(1:19)-ALL2株中1株で発現の消失がみられた.またFHIT遺伝子とFLT3遺伝子の検討では、サザン解折で異常ははみられなかった。FHIT遺伝子はRT-PCRでは多数の異常バンドを検出し、これらをシークエンスをしたところ、alternative splicingによると思われる発現の異常が多数例に認められた。FLT3遺伝子の発現は約60%の細胞株でみられたが、AMLでみられるtandem duplicationの異常はみられなかった。さらにmethylation-sensitiveな制限酵素を用いてpl6/MTS1遺伝子とp15/MTS2遺伝子のmethylationの検討を行い、p16のみならずp15/MTS2遺伝子でも複数例でmethylationがみられた。DCC遺伝子についてもRT-PCR法を用いて発現の検討をしている。近年、9p21領域の遺伝子が単離され(p16/MTS1/CDKN2遺伝子)、多数の癌でホモ接合体欠失(homozygous deleti on,HD)が報告され注目されている。今年度は小児小児急性リンパ性白血病(ALL)におけるp16遺伝子の異常の意義を検討した。T-ALLでは、新鮮白血病56例中26例(46%)、細胞株17株中12株(71%)にp16遺伝子の異常がみられ、このうちHDはそれぞれ22例(39%)、10株(59%)にみられた。これまでT-ALLにおける点変異の報告はなく、我々は4例と2株に点変異を認め、うち2例と2株がnonsense mutationもしくはframe shiftがみられ、最終的にstop codonとなっていた。B前駆型-ALLでは、初診時45例中11例(24%)、再発時22例中5例(23%)、細胞株15株中11株(74%)でHDを認め、これらの症例はHDのない症例と比較して平均年令が高く、WBC高値であったが、予後に有意差はみられなかった。

また点変異は、新鮮白血病45例中3例、細胞株15株中2株にみられた。これまでの報告と合わせると、HDを有する症例はWBC高値、DNA indexの近2倍体、tumor bulkと関連するようである。p16遺伝子はT-ALLとB前駆型ALLの発症と進展に何らかの役割を担っているものと思われた。さらに、B-前駆型ALLの中ではt(1;19)-ALLはHDがみられず、Burkitt's lymphomaとALL-L3でもp16遺伝子の異常の頻度は低いと報告されているため、これらの細胞株から蛋白を抽出し、ウエスタンブロッティングでp16遺伝子の発現を検討した。Burkitt's-L3ではHDは7株中2株であったが、発現は11株中9株(81%)でみられなかった。HDがみられなかったt(1;19)-ALL2株中1株で発現の消失がみられた。B-およびc-ALLでp16遺伝子が正常に存在するにもかかわらず蛋白の発現がみれない株が多く、methylationやその他の機序の関与が示唆された。p16遺伝子はリンパ系腫瘍の発症と進展に重要な役割を有すると思われた。今年度は、これまでに集積した細胞株40株を含む小児ALLの140検体を用いて、まず腎癌の3p14.2領域から単離されたFHIT遺伝子とFLT3遺伝子の検討を行った。サザン解析でhomozygous deletionの有無を検討したが、再構成バンドを含め異常ははみられなかった。さらにFHIT遣伝子のexon上に設定したプライマーで検体のcDNAをRT-PCRで増幅したところ、多数の異常バンドを検出した。これらをシークエンスをしたところ、alternative splicingによると思われる発現の異常が多数例に認められた。ウエスタンブロッティングにて発現の再検討を行っているところである。FLT3遺伝子の発現は約60%の細胞株でみられたが、AMLでみられるtandem duplicationの異常はみられなかった。さらにmethylation-sensitiveな制限酵素を用いてこれらの遺伝子のhomozygous deletionのない細胞株と新鮮ALLの多数例でp16/MTS1遺伝子とp15/MTS2遺伝子のmethylationの検討を行い、p16/MTS1のみならずp15/MTS2遺伝子でも複数例でmethylationがみられた。FHITとFLT3遺伝子の異常およびp16/MTS1遺伝子とp15/MTS2遺伝子のmethylationをもつ症例ともたない症例の間の臨床像の相違を検討しているところである。DCC遺伝子についてもRT-PCR法を用いて発現の検討をしている。
FOXハンティングシステムを利用した紫外線耐性付与遺伝子の探索と解析

紫外線耐性に関わる遺伝子の単離を目的として新奇のスクリーニング法を開発し、シロイヌナズナのFOXラインより紫外線吸収色素が野生型よりも高蓄積する変異体の単離に成功した。幾つかの解析の結果から変異体の紫外線耐性の原因は、紫外線を吸収する二次代謝産物の蓄積に関わる合成酵素遺伝子の転写量が、野生型よりも多い事であった。この事は、変異体の表現型の原因遺伝子が、紫外線照射による色素量の増加を転写レベルで制御し、紫外線に対する防御応答の一端を担っている因子である事を示差している。FOXラインはある遺伝子の機能が増強された変異体のプールであり、ここから得られる変異体は優性の表現型を示すので選抜に有利である。本研究ではFOXラインを用いて、紫外線耐性をもたらす遺伝子の探索を行う事を目的とし、新規のスクリーニング法を考案した。このスクリーニング法は96穴プレートで直接植物を生育させ、プレートリーダで蛍光強度を測定する事により、本葉の紫外線吸収色素の含量を速やかに測定するものである。本年度は本スクリーニング法を用いて、紫外線吸収色素が野生型よりも高蓄積する幾つかの変異体の単離に成功した。現在、単離した変異体の一つについて解析を行っている。当該の変異体は紫外線照射による光合成量子収率の低下が野生型よりも遅く、DNAにシクロブタン・ピリミジンダイマーが産生される頻度も低いなど、紫外線耐性の表現型を示した。また紫外線照射に対する紫外線吸収色素量の変化を確認したところ、野生型よりも変異体の色素増加量が多い事が判明した。そこで代表的なフラボノイドなど二次代謝産物の合成酵素遺伝子の転写量を確認したところ、CHS、PAL1、C4H、CHI、で紫外線照射後の転写産物量が野生型よりも多かった。これらの事から、前述した変異体の表現型の原因遺伝子は、紫外線照射による色素量の増加を転写レベルで制御し、紫外線に対する防御応答の一端を担っている因子であると考えられる。現在、この変異体に導入されているcDNAの同定を行っているところである。cDNAの同定が済み次第、更なる詳細な解析、及び原因遺伝子のノックアウト株の表現型を確認する予定である。本研究ではFOXラインを用いて、紫外線耐性をもたらす遺伝子の探索を行う事を目的としている。本年度は紫外線耐性に関わる因子の探索の一貫として、紫外線応答に関わる因子の探索を目指し、弱紫外線応答が野生型より異なる変異体をイネFOXラインより単離した。イネFOXラインはイネの完全長cDNAをシロイヌナズナで過剰発現させた変異体のプールである。イネFOXラインを使用した理由は、紫外線耐性についてより応用を目的とした遺伝子の単離を目指したからである。1変異体がこのスクリーニングで単離され、微弱紫外線で胚軸が極端に短くなる表現型を示した。この変異体に導入されていたイネcDNAは、TPRドメインとU-boxドメインを有しており、興味深い事にイネ特異的タンパク質であった。現在、本変異体の紫外線耐性の確認及び、イネの過剰発現体の作成を行っているところである。また本年度はアクチベーションタグラインより単離された、種子を含めた植物体全体に二次代謝産物が高蓄積する変異体の解析も行った。本変異体は二次代謝産物が高蓄積する事から紫外線に対する防御応答が亢進していると考えられたため、原因遺伝子の同定を行ったところ、新規の転写因子であった。この遺伝子の欠損変異体は残念ながら二次代謝産物に関わる表現型は示さなかったが、興味深い表現型を示していたため、詳細な解析を行い論文を執筆した(研究論文参照)。また過剰発現体における二次代謝産物の高蓄積に関して、応用的な側面から解析も行った。その結果、本遺伝子のペチュニアへの導入から、他の植物に二次代謝産物の高蓄積をもたらす事が解り、本遺伝子が紫外線耐性などの有用形質を植物に付与する有用遺伝子である事が解った。現在、本解析結果についても論文を執筆中である。FOXラインはある遺伝子の機能を増強した変異体系統群であり、得られる変異体の表現型は基本的に優性である事など選抜に有利な点が幾つもある。本研究ではこのFOXラインを用いて、紫外線耐性をもたらす有用遺伝子の探索を行う事を目的としている。本年度はこの目的に関連して、イネFOXラインより単離された異常な紫外線応答を示す変異体の解析を行った。イネFOXラインとはイネの完全長cDNAをシロイヌナズナで過剰発現させた変異体系統群である。この変異体は微弱紫外線で胚軸が極端に短くなり、更に微弱紫外線特異的に胚軸のねじれが観察される。単離されたイネcDNAはイネ特異的タンパク質であったため、シロイヌナズナでの作用機構を調査するため、酵母two-hybridシステムを利用してイネFOX系統内で相互作用しているタンパク質の単離を目指した。

その結果、100以上の候補クローンを得る事に成功した。単離したクローンについては青白選抜を行い、更にクローンの絞り込み作業を行った。加えて単離したcDNAのイネ過剰発現体の作成を試み、10以上の形質転換体を得た。これら過剰発現体より、紫外線に対する応答や紫外線耐性について観察するための次世代種子を採取した。また本年度は紫外線応答に関わる新たな因子の探索を目指して、白色光と弱紫外線の同時照射条件で野生型よりも紫外線に敏感に反応する変異体の選抜方法を検討した。具体的には紫外線特異的な胚軸伸長の抑制が亢進した変異体を得るための条件検討を行った。決定した条件によってFOXラインの選抜を行ったところ、紫外線特異的に胚軸伸長の抑制が亢進される変異体を1系統単離し、変異体に導入されているcDNAの決定に成功した。導入されていたcDNAは新規のリン酸化酵素をコードしていた。