hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Candida albicansから抽出した発芽管形成誘導物質の分離・精製及び分析

日和見感染の起因菌であるCandidaalbicansは、酵母形から菌糸形へと形態変換を起こす二形性真菌である。この形態変換そのものが病原因子の一つとして捉えられているが未だ不明な点が多く、そのメカニズムの解明を目的として研究を進めている。その過程において我々は、C.albicans菌体より酵母形から菌糸形へと形態変換を起こす発芽管形成誘導物質を抽出し、分離することに成功した。この物質は親水性を示す物質であり、またフェノール硫酸に反応したことより糖成分を含む物質であることが考えられる。物質の成分に関しては、現在分析を行なっている。さらに、この物質が菌を全く異なる形態に変換させたことより、がん化した動物細胞であるChinese hamster ovary cell(CHO-K1)を用いて、細胞における分化誘導活性を調べる目的で実験を行なった。物質を添加した培地でCHO-K1の培養を行なった結果、(1)敷き石状の細胞形態から線維芽様細胞形態へと変換した(2)細胞の増殖抑制が認められた(3)細胞からのTNF-α産生抑制が認められたC.albicans菌体より得られた物質がどのようなメカニズで細胞に作用しているかは全く分からないが、がん細胞に対して形態的だけでなく機能的にも何らかの影響を与えている事が示唆された。
ポリフェノール・パラドックスの解明

1)生体リズムを考慮した体内動態解析:アントシアニンは摂取時間により体内動態が異なり、継続摂取により吸収量が上昇することも見出した。ルテオリンについても摂取時間により体内動態が異なり、それに伴って薬物代謝系第2相酵素の発現が変化することを見出した。さらに、ポリフェノールの体内動態と関連して血中のGIPやC-peptide等が明確な生体リズムを刻むことを見出した。2)体内標的分子基盤の解明:本課題で確立したポリフェノール付加タンパク質の解析技術を基盤とした網羅的なプロテオミクス解析を実施した。培養細胞レベルでポリフェノールの標的タンパク質の同定に成功し、二次元マップを作成した。3)組織間クロストークを考慮した機能性解明:エピカテキン四量体であるシンナムタンニンA2をマウスに投与した時の摂食刺激が視床下部に投射されストレス応答反応を惹起させることが示唆され、中枢神経系に与える影響が考えられた。また、シンナムタンニンA2を含む黒大豆種皮ポリフェノール組成物は、腸管からのGLP-1分泌促進を介して血管内皮細胞におけるNO産生を増加させるが判った。4)ナノモル濃度域の新たな機能性解明:代謝系への作用については、筋肉細胞へのグルコース取込促進効果を示したEGCGとケルセチンの作用機構解明と動物実験での検証に成功した。ケルセチン配糖体が血中にナノモルオーダーで存在し、食事誘発性肥満を抑制することも見出した。脂肪細胞のベージュ化と薬物代謝酵素発現に関して、レポーターアッセイ系を構築し、候補化合物の探索を始めている。ストレス応答系への作用については、ケルセチン処理したHT-29細胞の培地にある細胞外小胞(EV)に数十nMのケルセチンが存在した。また、ケルセチン単回投与ラットの血清EVからケルセチンが検出できた。1)生体リズムを考慮した体内動態解析:摂取時間の違いによるポリフェノールの体内動態の違いが機能性に影響することを見出した。また、ポリフェノールの体内動態と関連して血中ホルモンが明確な生体リズムを刻むことを見出した。これらのことから、研究は順調に推移していると判断した。2)体内標的分子基盤の解明:昨年度開発した標的タンパク質探索手法を用いてEGCGの標的タンパク質を見出すとともに、ポリフェノール付加タンパク質の解析技術を基盤とした網羅的なプロテオミクス解析を実施し、培養細胞レベルでポリフェノールの標的タンパク質の二次元マップを作成した。これらのことから、研究は順調に進展していると判断した。3)組織間クロストークを考慮した機能性解明:難吸収性ポリフェノールであるエピカテキン四量体であるシンナムタンニンA2が、低濃度域での摂食刺激により視床下部に投射されストレス応答反応を惹起させることが判り、中枢神経系に与える影響が示唆された。また、シンナムタンニンA2を含む黒大豆種皮組成物が、腸管ホルモンであるGLP-1分泌促進を介して血管機能改善に繋がることを見出した。これらのことから、計画は順調に進展していると判断した。4)ナノモル濃度域の新たな機能性解明:ナノモル濃度域で代謝系への効果を発揮するポリフェノールの探索試験は、計画通り進展している。作用機構解明についても、筋肉細胞でのグルコース取り込みを促進する化合物2つについて完了すするとともに、動物実験での検証も終えた。ストレス応答系へ作用では、ケルセチンが細胞外小胞にナノモルレベルで存在してストレス応答に寄与することを細胞系と動物実験系で検証した。これらのことから、計画通り順調に成果を挙げていると判断した。上記1)から4)の全項目において、当初計画とおりに研究が進んでいることから、総合評価として、おおむね順調に進展していると判断した。1)生体リズムを考慮した体内動態解析:プロシアニジン組成物の機能性と生体リズムの関係を明確にする。薬物代謝酵素発現系の生体リズムを明確にし、ポリフェノールの作用を調べる。2)体内標的分子基盤の解明:ポリフェノールの標的分子の二次元マップの作成をin vivoで調べる。EGCG以外のポリフェノールの標的分子の探索、および網羅的なプロテオミクス解析を実施する。3)組織間クロストークを考慮した機能性解明:難吸収性ポリフェノールであるプロシアニジンの腸脳相関に関する解析をを進展させる。特に、中枢神経系に与える影響を明らかにする。また、消化管ホルモンの血管機能改善効果を明確にする。4)ナノモル濃度域の新たな機能性解明:脂肪細胞の分化と肝細胞の薬物代謝発現にナノモル濃度域で効果を示す化合物の探索を終え、作用機構解明と動物実験での検証を進める。ストレス応答に関しては、細胞外小胞中のケルセチン濃度の変化と機能性を詳細に調べる。動物実験で見出された細胞外小胞中のケルセチンについての再現性を取るとともに、より低用量での有効性を確認する。1)生体リズムを考慮した体内動態解析:ビルベリー抽出物をラットに経口投与したところ、投与時刻によってポリフェノールの吸収量が異なること、およびカカオ抽出物の摂取時間により耐糖能がことなることを見出した。また、黒大豆抽出物の体内動態解明のための分析手法を確立し、本試験を始めて解析を進めている。2)体内標的分子基盤の解明:ポリフェノール付加タンパク質の蛍光イメージング法を開発、ポリフェノール標的タンパク質の高選択的アフィニティー精製法の確立、epigallocatechin gallate(EGCg)結合タンパク質のみを選択的に吸着・脱着し解析する方法の確立に成功した。

3)組織間クロストークを考慮した機能性解明:ナノモル濃度域で代謝亢進作用を有する化合物として、プロシアニンジン4量体であるcinamtannin A2が3量体より1000倍高い作用を示すことを明らかにした。4)ナノモル濃度域の新たな機能性解明:代謝系への作用については、筋肉細胞へのグルコース取り込み促進と脂肪細胞の分化抑制に有効な化合物の探索を終えた。また、グルコース取り込み促進効果で有効性を示したEGCg、quercetin、isorhamnetin、ならびにkaempferolについてナノモル濃度域での作用機構解明を進めている。脂肪細胞のベージュ化と薬物代謝酵素発現の評価系の構築準備を始めた。これに先立ち、薬物代謝系ではluteolinがナノモル濃度域で薬物代謝第2相酵素の発現を誘導することを見出した。ストレス応答系への作用については、ヒト大腸がん細胞において、プレニル化カルコンである4-hydroxyderricinとxanthoangenolがHSP70タンパク質を誘導することとquercetin処理により分泌された細胞外小胞にquercetinとそのメチル化体を見出した。1)生体リズムを考慮した体内動態解析:より実食品に近い抽出物レベルと化合部レベルでの体内動態解析の基盤技術の確立に成功し、本試験を進めており、順調に推移していると判断できる。2)体内標的分子基盤の解明:当初計画とおり、<1>標的タンパク質の蛍光イメージング法の開発、<2>ポリフェノール付加タンパク質の高選択的アフィニティー精製法の構築と<3>新規標識ケミカルプローブの開発について、それぞれ成功を収めたことから順調に進展していると判断した。3)組織間クロストークを考慮した機能性解明:「ポリフェノールは吸収されずとも交感神経刺激を介して機能性を惹起し得る」との観点からの研究を実施し、計画通り難吸収性ポリフェノールがナノモル濃度域で機能性を発現する機構を解明できたことから順調に進展していると判断した。4)ナノモル濃度域の新たな機能性解明:ナノモル濃度域で代謝系への有効性を発揮するポリフェノールの探索と作用機構解明技術の基盤構築を予定通り進めて、有効性を示した化合物の作用機構解明を行っている。また、動物実験での検証も進めている。ストレス応答系へ作用するポリフェノールの探索についても有効性を示す化合物を見出し、順調に成果を挙げている。以上のことからおおむね順調に進展していると判断した。総合評価として、上記1)から4)の全ての項目において、当初計画とおりに研究が進んでいることから、全体としてもおおむね順調に進展していると判断した。1)生体リズムを考慮した体内動態解析:アントシアニンは摂取時間により体内動態が異なり、継続摂取により吸収量が上昇することも見出した。ルテオリンについても摂取時間により体内動態が異なり、それに伴って薬物代謝系第2相酵素の発現が変化することを見出した。さらに、ポリフェノールの体内動態と関連して血中のGIPやC-peptide等が明確な生体リズムを刻むことを見出した。2)体内標的分子基盤の解明:本課題で確立したポリフェノール付加タンパク質の解析技術を基盤とした網羅的なプロテオミクス解析を実施した。
コミュニケーション能力育成のための談話展開と効果的な質問に関する研究

当該年度(平成30年度)の実績を,当初の目的であった1)論理的な意見述べにおける談話展開,2)学習者の談話を引き出す質問,を明らかにすること,さらに,3)CBTであるOPIcと対面式OPIの比較,に分けて述べる。1)2)平成29年度の研究により,論理的な意見述べにおける談話展開とその談話を引き出す質問のラベリング等は,一通り明らかになった。この過程で,質問の重要性に改めて気づき,当該年度は,「質問づくり」という手法を取り入れた授業実践を中心に研究を進めた。「質問づくり」を読解,聴解,口頭能力養成等のクラスに取り入れ,その具体的な方法や効果の検証を,学習の内容面,質問を含む言語の形式面の両面から行った。内容面では、「質問づくり」を経験することにより、より深い思考が促されていることが示唆された。言語形式の面では、口頭発表における「でしょうか」などに代表される学習者の習得が進みにくい形式について分析し、これらの習得を進めていく方法を検討した。また,研究を進めると同時に,「質問づくり」に関するワークショップの実施も行い,広く発信することに努めた。3)OPIcデータについては,データアクセスについて,試験主催団体と交渉を行った。実際に,どのような方針でどのような対応を取っているのかについて,対面での聞き取りも行った。その結果,CBTのデータにアクセスすることは不可能であるとわかったが,今後の研究データの範囲を絞るための指針を得ることができた。現時点では,OPIcの実施を重ねることにより判定と事前事後のアンケート分析によりデータの蓄積を図っている。2019年度にOPIcと対面OPIを行い,先行研究で述べられている学習者の両方式の好み,その理由と判定の関連等について調査する予定である。談話の分析については、予定以上に進み、次の段階(「質問づくり」を取り入れた実践の研究)に入っている。OPIcのデータについては、発話データの取得は不可能であったが、判定データの蓄積は進んでいる。引き続き、質問作りの手法を取り入れた活動を行い、質問作りがどのように学習を深めることができるか、また、言語形式としての質問をどのように効果的に学習に取り込んでいくかを探り、その効果を検証していく。また、「質問づくり」についてのワークショップなどを積極的に行い、発信に努める。OPIcデータについては、これまでのデータ採取と異なる条件でのデータ採取を行い、先行研究(スペイン語の例)で述べられている点についての分析を進める。当該年度(平成29年度)の実績を、当初の目的であった1)論理的な意見述べにおける談話展開、2)学習者の談話を引き出す質問、を明らかにすること、さらに、3)CBTであるOPIcと対面式OPIの比較、に分けて述べる。1)2)OPI形式で採取されたコーパスデータを用いて、分析を行った。まず、意見述べの論理展開を分析するため、意見述べが完遂されていることが明らかな超級話者のデータから、論理展開、インタビュアーの質問の種類をラベリングし、分析した。その結果、どのような質問で内容が深まっているか、超級の課題を達成できているか、また、質問とそれにより引き出される論理展開の関係を考察し、談話展開に使用されたストラテジーや有効な言語表現を明らかにすることができた。3)OPIcの実施を行い、そのデータを用いて、対面式との比較を行おうとしているが、発話データへのアクセス許可が得られず、現在、比較分析の段階に至っていない。しかしながら、OPIc実施時に受験者にアンケートを行い、試験方法に対する評価や学習者自身のパフォーマンスに関する自己評価のデータを採集しており、現在、そのデータと得られた結果(判定)との関係について分析を行っている。1)2)の教育への応用として、学習活動に質問作りを取り入れることに着目した。研究の過程で得られた課題であると言える。現在は、様々な目的別の授業の中で、質問作りの活動を取り入れ、学習者の振り返りなどから、その効果を検証している。論理展開についての分析、効果的な質問については、概ね順調に進んでいる。また「質問作り」の手法を取り入れた教室活動については、実践やその報告が進んでいる。しかしながら、OPIcについてのデータ採集は、試験実施は行っているものの、試験データへのアクセス許可が得られず、難航している。

3)OPIcデータについては,データアクセスについて,試験主催団体と交渉を行った。実際に,どのような方針でどのような対応を取っているのかについて,対面での聞き取りも行った。その結果,CBTのデータにアクセスすることは不可能であるとわかったが,今後の研究データの範囲を絞るための指針を得ることができた。現時点では,OPIcの実施を重ねることにより判定と事前事後のアンケート分析によりデータの蓄積を図っている。2019年度にOPIcと対面OPIを行い,先行研究で述べられている学習者の両方式の好み,その理由と判定の関連等について調査する予定である。談話の分析については、予定以上に進み、次の段階(「質問づくり」を取り入れた実践の研究)に入っている。OPIcのデータについては、発話データの取得は不可能であったが、判定データの蓄積は進んでいる。引き続き、質問作りの手法を取り入れた活動を行い、質問作りがどのように学習を深めることができるか、また、言語形式としての質問をどのように効果的に学習に取り込んでいくかを探り、その効果を検証していく。OPIcデータについては、データアクセスのための交渉を続けつつ、既に得たデータで分析を進める。また、「質問づくり」についてのワークショップなどを積極的に行い、発信に努める。OPIcデータについては、これまでのデータ採取と異なる条件でのデータ採取を行い、先行研究(スペイン語の例)で述べられている点についての分析を進める。OPIcデータへのアクセス許可が下りず、その部分で研究が遅れているため次年度使用が生じた。継続的に交渉を進めるため、ACTFLの大会への参加旅費に使用する。また、アクセス許可後は従来の使用計画を時期をずらして遂行する。OPIcのデータアクセスの交渉の結果、データ取得方法を検討し直した。その結果、今年度のデータ採取(試験実施)のうち一部を見送り、来年度そのデータ採取を行うため次年度使用額とする。
膜蛋白質輸送機構に関与する機能性糖脂質の化学的研究

大腸菌において細胞質で合成された蛋白質が細胞膜へ挿入される過程は、SecYEGなどの蛋白質群により厳密に調整されている。最近、この挿入過程に関わる非蛋白質性の膜挿入因子が新たに見出された。本研究では、大腸菌より得られる細胞膜抽出成分から精製を行い、この膜挿入因子の高濃縮に成功した。さらに、各種スペクトル解析により膜挿入因子の全体構造を推定するに至った。細胞質で合成された蛋白質の細胞膜への挿入において、既知のトランスロコンと呼ばれる蛋白質群以外に、新たにリポ多糖様の構造を持つと推定された非蛋白質性膜挿入因子の関与が示唆されている。この新因子の詳細な機能解明を目指し、本年度は単離・同定を進めた。まず、市販のLPS抽出キットを用いて、大腸菌の菌体から膜挿入因子が抽出できることを見出したが、その後抽出の再現性に問題があることがわかった。そこで、再度菌体からの抽出法を検討し、フェノール・クロロホルム・石油エーテル法で知られるLPS抽出法が、再現性よく容易に菌体からLPSとともに膜挿入活性成分を抽出できる手法であることを見出した。これにより、大量の菌体から効率よく活性成分を抽出することが可能となった。さらに、得られたLPS抽出物から活性成分の濃縮を試み、陰イオン交換カラム、疎水性カラム、逆層シリカゲルカラム、ゲル濾過カラムなどの複数のカラムを組み合わせた分離操作により、活性とは無関係なLPSを段階的に除去し、膜挿入活性成分を濃縮することに成功した。一方で、大腸菌の内膜成分からの膜挿入因子の分離についても検討し、得られた内膜成分を陰イオン交換カラムと液-液分配カラムにより分離を行うことで、内膜成分からも膜挿入因子の高濃縮に成功した。さらに、それぞれの活性成分をNMRによる解析、化学処理などを行い比較検討した結果、互いの膜挿入活性成分は異なる分子であるという重要な知見が得られた。これは外膜と内膜にそれぞれ異なる膜挿入活性機構が存在する可能性を示している。特に、重要な生物学的意義を持つ内膜の因子は、LPS同様にグルコサミンを有するが、構造はLPSとは大きく異なることが明らかとなり、さらに、ある一定の構造単位を構造内に有する高分子であることが示唆された。本年度は、大腸菌内膜成分より高濃縮に成功した膜挿入因子を用いて構造解析を進めた。まず、因子の構成成分の解析のため組成分析を検討した。その結果、膜挿入因子には中性糖やアミノ酸などは存在しないことが明らかとなった。これにより、膜挿入因子は非蛋白質性の有機分子であることが実証された。一方で、大腸菌に代表的な脂肪酸が検出されるとともに、アミノ糖の存在が示唆された。また、MALDI-TOF MS解析を行うことで、膜挿入因子の分子量は10000を超える分子であること、また、3っのユニットから構成される一定の繰り返し構造を有しているなどの構造上の特徴が明らかとなった。さらにNMR解析により、3つのユニットはいずれもアセチル基の修飾を有したアミノ糖であることが推察されるとともに、ジリン酸ジエステル結合の存在が示唆され、さらにリン酸基は、糖の1位と結合していることも明らかとなった。これらの知見を受けて、膜挿入因子の化学処理による部分分解と化学修飾を行い、GC-MSを用いて合成品との比較解析を行うことで、3つの糖ユニットすべてを同定するに至った。さらに、(S)-(+)-2-ブタノールを用いてブチルグリコシドへと変換し、GC-MSで標品サンプルと比較解析することで、すべての糖ユニットの立体を確定した。また、リン酸基と結合している糖鎖還元末端の糖も確定した。さらに、48%HF水溶液処理後のQ-Tof解析、および塩酸/メタノール処理とトリメチルシリル化後のGC-MS解析により、ジアシルグリセロール構造が示唆された。加えて、アシル鎖の鎖長は固定されていないことも明らかとなった。以上の知見より、膜挿入因子の全体像は、ジリン酸ジエステル結合を介して、ジアシルグリセロール構造と糖ユニットの繰り返し構造とが結合した構造を有していることが明らかとなった。
太陽電池増感のための可視光-近赤外光変換の近赤外量子カッティング蛍光体の開発

1.研究目的本研究では、Si太陽電池における太陽光エネルギーの有効利用を目指し、太陽電池の増感のための近赤外量子カッティング蛍光体の開発を目的とする。具体的には、結晶中の2種の希土類イオン対系を使い、第1希土類に可視光を1光子吸収させたのち、第2希土類にエネルギー移動させ、近赤外光で2光子発光する量子変換効率の高い酸化物蛍光体の開発を目指す。そのため、(1)近赤外分光できる分光システムを構築。(2)予備実験として、真空紫外励起での可視2光子発光の蛍光体の合成と分光評価し量子カッティングに関する基礎的な知見を得る。(3)2種の希土類イオン対をもつ新規蛍光体の合成と可視光吸収による近赤外量子カッティング(近赤外2光子発光)の可能性を明らかにする。2.得られた成果(1)高感度近赤外分光システムの構築:近紫外可視分光システムを基本に、ブレーズ波長を近赤外にあるグレーティングに交換し、検出器を近赤外応の光電子増倍管と組み合わせ高感度分光システムを構築した。(2)可視量子カッティング:量子カッティング材料として、リン酸塩(GdPO_4、Sr_3Gd(PO_4)_3およびNa_2GdF_2PO_4)にTb^<3+>を添加した結晶およびゲルマン酸塩にEu^<3+>を添加した結晶を合成した。合成結晶の発光・励起スペクトル、蛍光寿命など分光特性を明らかにした。また、先述したリン酸塩系において真空紫外域励起による可視の2光子発光による量子カッティング発現を見出し、量子効率の希土類イオン濃度依存を明らかにした。これらの知見をもとに、可視-近赤外量子カッティング材料の探索を行った。(3)可視-近赤外量子カッティング:希土類イオン対系としで、最初にTm^<3+>-Yb^<3+>を仮定し、Tm^<3+>添加、Tm^<3+>およびYb^<3+>共添加したゲルマン酸塩Y_2Ca(GeO_3)_4を、種々の反応条件を変えて固相焼結により、単相の合成を試み最適条件を見出した。これら結晶の近紫外励起による可視域の発光・励起スペクトル特性を明らかにした。次いで、Yb^<3+>添加結晶とTm^<3+>/Yb^<3+>添加結晶の近赤外分光特性を調べ、近赤外励起ではYb^<3+>の4f-4f遷移によるシャープな発光の可能性を見出した。しかしながら、現段階では、可視光励起でのエネルギー移動によるYb^<3+>の近赤外光2光子発光の確認までは至らなかったが、Tm^<3+>→Yb^<3+>の協奏的なエネルギー移動の可能性はあることが示唆された。今後、量子効率の確認が必要となるが、量子カッティングにより、100%以上の量子効率が達成できれば太陽電池への増感に応用が期待できる。

次いで、Yb^<3+>添加結晶とTm^<3+>/Yb^<3+>添加結晶の近赤外分光特性を調べ、近赤外励起ではYb^<3+>の4f-4f遷移によるシャープな発光の可能性を見出した。しかしながら、現段階では、可視光励起でのエネルギー移動によるYb^<3+>の近赤外光2光子発光の確認までは至らなかったが、Tm^<3+>→Yb^<3+>の協奏的なエネルギー移動の可能性はあることが示唆された。今後、量子効率の確認が必要となるが、量子カッティングにより、100%以上の量子効率が達成できれば太陽電池への増感に応用が期待できる。
上皮形態形成初期における細胞間接着・コミュニケーションの制御と細胞集団の区画化

(1)インテグリンβ4およびその細胞質側ドメインに結合しているHD1が唾液腺上皮全体にわたってその基底側領域に発現しているのに対して、インテグリンβ4リガンドであるラミニン-5は細胞塊を形成しているロビュールでは消失していることを明らかにした。一方、単層上皮シートである肺上皮ではラミニン-5は発現しているのに対して、インテグリンβ4およびHD1は発現していないかった。しかし、11日目の肺上皮を唾液腺間充織と共に培養するとその上皮は多層化しラミニン-5の発現が抑制されることを明らかにした、また、その上皮では基底膜が一部崩壊していることも見出した。一方、15日目の肺上皮を同様に培養しても、上皮は単層シートのままでラミニン-5の発現および基底膜構造も維持されていた。これに対して、唾液腺間充織は11日目および15日目の両方の肺上皮におけるインテグリンβ4およびHD1の発現を誘導することが明らかになった。これらのことから,唾液腺間充織はラミニン5-インテグリンβ4接着システムを制御できること、ラミニン-5の発現抑制によって上皮細胞が基底膜から離脱し、それによって多層性細胞塊が形成されることが示唆された。(2)ラミニン5-インテグリンβ4接着システムの制御は毛包形成の初期過程でも起きていることを明らかにした。ただし、この場合は、ラミニン-5ではなくインテグリンβ4およびHD1の発現が抑制されることを見出した。また、インテグリンβ4およびHD1の発現が抑制されている上皮領域ではへミデスモソームの形成が抑制されていることも明らかになった。毛包や唾液腺の形態形成初期では細胞間接着システムが抑制されているというこれまでの研究成果と合わせると、細胞-基底膜間接着システムを含めた細胞接着システム全体のダイナミックな制御はいくつかの器官形成初期過程に共通していることが示された。以上の研究成果については論文を投稿中である。(1)マウス胎仔の唾液腺、乳腺、毛包の上皮形態形成初期過程では、カドヘリンと複合体を形成し、カドヘリンの接着能に必須の役割を果たしているα-カテニンの発現が特異的に減少していることを明らかにした。このことは、これらの上皮ではカドヘリンを介した細胞間接着システムが負の制御を受けていること、そして、デスモソーム構成分子の消失に関するこれまでのデータと合わせると、これらの上皮では細胞間接着システム全体が負の制御を受けて細胞間接着力が低下していることを示唆している。現在、これらの器官での上皮細胞間接着システムのダウンレギュレーションに関わっている候補分子を見つけ、解析中である。(2)胎性1112日目肺上皮との再結合培養実験から、唾液腺間充織には上皮組織における細胞の多層化を引き起こし、細胞間接着システムをdisorganizeする能力があることを明らかにした。このことは、唾液腺形成過程初期過程の上皮組織における細胞の多層化および細胞間接着システムのダウンレギュレーションは間充織との相互作用の結果であることを示している。また、唾液腺間充織による上皮細胞の多層化は、胎生1415日目肺上皮を使った場合には見られなかった。このことは、肺上皮の性質が比較的短い時間の間に大きく変化することを示唆している。
重金属汚染土壌の修復を目的とした有用植物資源の活用に関する研究

セレン高蓄積性を示す植物Stanleya pinnata(スタンレア・ピナータ)がどの様にこの形質を発現するのかを解析した。その結果、この植物では植物ホルモンであるジャスモン酸やサリチル酸がセレンの無い状態で恒常的に蓄積していること、また、セレン高蓄積性を示さない近縁種であるStanleya albescens(スタンレア・アルベセンス)にこれらの植物ホルモンを投与するとセレン耐性・蓄積性が向上することを見出した。本申請における研究ではセレン耐性・高蓄積性の性質を付与した遺伝子組換え植物の開発を最終的な目的とする。具体的な内容は北米に自生しセレン耐性・高蓄積性を示すStanleya pinnata(スタンレア・ピナータ)というアブラナ科の植物におけるセレン耐性・高蓄積性のメカニズムを解明しその成果をセレン耐性・高蓄積性植物の分子育種に応用する。この研究目標の達成のため、以下の研究を行う。(1)セレン耐性・高蓄積性スタンレア・ピナータとの比較対象となる植物種の同定(2)セレン耐性・高蓄積性の獲得に必要な因子の分子レベルでの特定(3)セレン耐性・高蓄積性の獲得に必要な因子の生理レベルでの特定(4)セレン耐性・高蓄積性の獲得に必要な因子(遺伝子)の他の植物への適用セレン高蓄積性を示す植物Stanleya pinnata(スタンレア・ピナータ)がどの様にこの形質を発現するのかを解析した。本研究では、北米に自生するStanleya pinnata(スタンレア・ピナータ)のセレン耐性・高蓄積性のメカニズムを解明し、その成果をセレン高蓄積性植物の分子育種に応用することを目的とする。今年度はセレン高蓄積性スタンレア・ピナータとの比較対象となる植物材料の確立を行った。この植物は北米に広く分布しており、生育場所毎に異なる性質を持つことが考えられる。そこで、セレンを高蓄積するコロラド州原産のスタンレア・ピナータと、セレン吸収性が調べられていないカリフォルニア州原産のスタンレア・ピナータ及びその近縁野生種であるStanleya albescens(スタンレア・アルベセンス)のセレン蓄積性について検証を行った。これらの植物を20μMのセレン酸を加えて6週間水耕栽培を行い、ICP-AESにより植物に取り込まれたセレン含量を測定した。その結果、コロラド州原産のスタンレア・ピナータでは約2500ppmのセレンの蓄積が見られたのに対して、カリフォルニア州のスタンレア・ピナータでは500ppm、スタンレア・アルベセンスでは125ppmのセレンが蓄積していた。以上の結果からコロラド州原産のスタンレア・アルベセンスをセレン高蓄積性サンプルとして、スタンレア・アルベセンスをその対象として用いれば良いことが示された。またシロイヌナズナのDNAアレイがこの植物で使用可能かどうかについて検証を行うため、シロイヌナズナにコードされている30種類の遺伝子をランダムに抽出し、スタンレア・アルベセンスの全RNAを用いてRT-PCR及び塩基配列の決定を行った。その結果、30組のプライマーのうち26組でバンドが得られ、その塩基配列は平均でシロイヌナズナの遺伝子と80%の同一性があることが確認された。以上の結果からシロイヌナズナのDNAアレイはスタンレア・ピナータの遺伝子発現解析に使用できることが示唆された。前年度の成果により、モデル植物であるシロイヌナズナのcDNAアレイがスタンレア・ピナータにも適用できる可能性が示唆された。そこで本年度はスタンレア・ピナータにおけるセレン耐性・高蓄積性の獲得に必要な因子の分子レベルでの特定を行った。具体的にはシロイヌナズナ由来の硫黄代謝・輸送に関与する遺伝子、植物の防御応答に関与する遺伝子及び植物ホルモンの合成に関与する遺伝子のcDNAを網羅的に載せたカスタムメイドマクロアレイ(約400遺伝子から構成される)を作製した。このDNAアレイを用いて、スタンレア・ピナータ及びその近縁種でありセレン耐性・高蓄積性を示さないStanleya albescens(スタンレア・アルベセンス)から単離したmRNA存用いて、これらの植物間におけるセレンの有無による遺伝子発現パターンに違いがあるのかどうかについて調べた。その結果,スタンレア・ピナータにおいて植物の防御応答、硫黄代謝及び植物ホルモンの合成・応答に関与する遺伝子の発現が構成的に高いことが示された。また、スタンレア・アルベセンスに植物ホルモンであるエチレン、ジャスモン酸を投与するとセレン耐性・蓄積性の向上が見られた。これらのことからスタンレア・ピナータにおけるセレン耐性・高蓄積性の獲得に植物ホルモンが大きく関与していることが示唆された。

前年度の成果により、セレン耐性・高蓄積性を示すスタンレア・ピナータにおいてセレン耐性・高蓄積性の獲得にエチレン、ジャスモン酸等の植物の防御応答に関与する植物ホルモンが関与している可能性が示唆された。そこで本年度はセレン投与・非投与下におけるスタンレア・ピナータ及びその近縁種でありセレン耐性・高蓄積性を示さないStanleya albescens(スタンレア・アルベセンス)における植物ホルモン生成について調べた。その結果、スタンレア・ピナータではセレンを投与しない条件下でジャスモン酸、メチルジャスモン酸及びサリチル酸の含有量が高いこと、またこれらの含有量はセレン投与により低下することを見出した。一方、スタンレア・アルベセンスにおいては、これらの植物ホルモン含量はセレン投与により増加(ジャスモン酸及びメチルジャスモン酸)、又は変化しない(サリチル酸)することが明らかになった。更に、エチレン生成量はスタンレア・ピナータにおいてセレン投与により増加したが、スタンレア・アルベセンスではこのような増加は見られなかった。以上の結果からスタンレア・ピナータにおけるセレン耐性・高蓄積性の獲得に植物ホルモンが大きく関与していることが示唆された。本研究では、北米に自生するStanleya pinnata(スタンレア・ピナータ)のセレン耐性・高蓄積性のメカニズムを解明し、その成果をセレン高蓄積性植物の分子育種に応用することを目的とする。前年度の成果により、セレン耐性・高蓄積性を示すスタンレア・ピナータにおいてセレン投与時にエチレン、ジャスモン酸等の植物の防御応答に関与する植物ホルモンの蓄積が確認された。そこで本年度はジャスモン酸やエチレンなどがスタンレア・ピナータにおけるセレン耐性・高蓄積性に関与しているのかについての実証実験を行った。セレンノンアキュミレーター植物であるStanleya albescens(スタンレア・アルベセンス)に濃度勾配を与えてジャスモン酸メチル(0、5、10、50、100μM)またはエチレンの前駆体である1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid(0、5、10、50、100μM)をセレンと共に投与して栽培した。その結果、スタンレア・アルベセンスのセレン耐性及びセレン蓄積性はそれぞれ10μMまでの植物ホルモン投与により濃度依存的に増加した。一方、これらの物資の投与によるスタンレア・ピナータにおけるセレン耐性・高蓄積性に変化は見られなかった。また、50μM以上の植物ホルモンの投与ではスタンレア・アルベセンスのセレン耐性及びセレン蓄積性に変化はみられなかった。以上の結果、スタンレア・ピナータにおける植物ホルモンの構成的な合成・蓄積がセレン耐性・高蓄積性の獲得に必要であることが示された。
イノベーション化した検診システムの構築～自己管理型子宮がん検診の実践に向けて～

今回我々は、受診者のライフスタイルや社会医学的因子に沿った自己採取による子宮がん検診の確立を目的とし、自己採取の受容性と社会医学的因子(年齢、生活環境など)の解析を行った。検診経験のない人は若年層、未就業者、分娩経験のない人に多く、これらのグループは自己採取法を経験した後、次回採取方法として"自己採取法"を積極的に選択する傾向を認めた。検診への動機付けの弱い若年層に対して、自己採取法の普及は時間的制限・精神的負担を軽減し、多様化するライフスタイルに合わせ、平等に質の高い検診システムを実現できる可能性が示唆された。平成24年度は、自己採取法がどのような集団にて有効に活用出来るのか、また自己採取による子宮がん検診の有効かつ効率化のための社会医学的因子の解析を行い、従来法に新しい手法を加えた“イノベーション化した自己管理型検診システムの構築"による子宮がん検診の受診率向上を目指し、健常被験者とフォローアップ被験者の二群の比較検討を行った。両群ともに20歳代から30歳代の若い世代で、自己採取を経験した後は、次回希望採取法として“自己採取法"を積極的に選択する傾向を認めた。また検診を受けた経験のない群、婦人科外来受診経験がない群、分娩経験がない群、未就業群で同様の傾向を認めた。一方、40歳代から50歳代で、安心感を婦人科医採取に持ちつつも、自己採取を経験した後は、次回希望採取法は“どちらとも言えない"を選択する人が多く、積極的に“自己採取"を選択するというより、迷う傾向を認めた。近年、若年層のパート、バイトなどの非常勤雇用で定期的に職場検診を受診できる機会の少ない若年者が増加しており、ワクチン接種は金銭的に高く、接種することが出来ていないこと、がん検診無料クーポンの存在は知りつつも、利用者は半数にも達していないのが現状であり、検診受診まで至る動機付けが弱いと考えられる。さらに沖縄県で行った採取検体を郵送で群馬大学に回収した液状化細胞検体は郵送途中の破損、細胞の変性もなく、すべての症例において適正な細胞診標本が作製でき、本研究の手法はどこにいても質の高い検査を受診可能とする郵送可能な検診検査法として有用であることが示唆された。現代社会の狭間に生きる若年層の検診受診行動を起こすきっかけの一助として、時間的制限や精神的制限のない個人のライフスタイルに合わせた“自己採取法"を取り入れた検査法を選択肢のひとつとして確立することは、若年層の子宮がんの減少、検診受診の向上に貢献できると考える。本年度は、大学生を主とする若年層の癌検診に対する意識調査、啓蒙活動の効果、HPVワクチンに対する意識調査を行うとともに、自己採取器具の受け入れやすさ、安心感、使用感に対するアンケート調査を行い、"自己管理型がん検診システムの構築"に向けた基礎的データの収集、検討を行った。始めに若年層を対象とし、HPV、癌検診、ワクチンに関する啓蒙活動を行うと同時に、HPVや子宮癌に対する理解度、検診の重要性、ワクチン接種状況ついてアンケート調査を行い、次に自己採取器具の使用感、受け入れやすさ、安心感についての調査を行った。この調査結果から、若年層での検診受診率、ワクチン接種率は低いこと。また若年層に効果的な啓蒙方法を用いることは、HPVや癌検診に対する理解度を高めるが、行動に結びつくまでは時間がかかることが示唆された。その問題点として、検診台に対する「抵抗感」「羞恥心」であり、ワクチン接種に関しては「費用が高い」等が理由であることが判明した。自己採取器具の使用感については多少の違和感はあるが、受け入れやすい傾向を認めた。婦人科医採取に強い安心感があるものの、若年層が多く占める`検診未経験者'では自己採取法を受け入れやすい傾向にあった。これら若年層に検診のきっかけを与えるには自己採取法の普及は効果的であり、検診受診率向上に貢献する可能性が考えられた。また国内での自己採取器具の普及、受容性の検討にあたり、日系人の割合が多いハワイにおいて同様の意識調査が行えるか検討した。ハワイ州での検診受診率は、アメリカ本土と同様80%を上回っており、受診のきっかけとして経口ピル処方での婦人科受診であった。婦人科受診の際、細胞診検査を受けるため、若年層での検診受診率も高く保たれていた。我が国では経口ピルの普及率も欧米諸国より低く、経口ピルの普及率も婦人科検診率と関係していることが示唆された。平成23年度は、若年層における子宮癌検診やHPVに対する理解度、若年層に対する啓蒙効果を評価するとともに、時間的制限、精神的負担を軽減できる自己採取器具への受容性、安心感の検討を行った。結果、若年層に合った啓蒙方法により効果的に理解を導くことが可能であるが、実際の行動と結びつきづらい傾向を認めた。また精神的、時間的負担の少ない自己採取法の受容性は高く、特に検診未経験者で高い。

これら結果より、若年層における検診受診へ導くは、HPVなどの基本的な知識の啓蒙とともに、精度の確立した自己採取法という検診普及への効果的な啓蒙活動を行うことが、自己管理型検診システムを構築する重要課題と考えられた。平成23年度の本研究は、大学生を対象として行ったが、今後はより若年である高校生まで調査対象を広げ、年齢による経時的変化や社会医学的因子(性交開始年齢、経口ピル服用など)の側面を加えた評価を実施したいと考える。より効果的な啓蒙活動方法、性感染症への理解度、癌検診の認知度を調査するとともに、若年者が抱える精神的負担である`羞恥心'を解決できる「自己採取法」により、それぞれのライフスタイルに合った自立的検診システムに対する多角的、客観的な評価を行う予定である。(1)意識の乏しい高校生に対する啓蒙活動を行うため、高校生が親しみやすいように編集した動画を活用したDVDなど教材資料作成する。(2)自己採取器具を使用後の使用感、安心感、受け入れやすさに対する調査を行う。(3)自己採取器具の細胞採取精度、診断精度の確立を目的とし、細胞診検査による形態学的またHPV解析による分子生物学的検討を重ねる。(4)多角的データ解析により、自立した自己管理型検診システムの確立と深い関連を持つ因子を抽出する。また、研究費を当初の予定通りに執行した結果端数が生じたが、その端数については平成24年度予算と合わせて使用する予定である。
ドリル切れ刃の研削機構と幾何学的形状を理解できる教育用ドリル研削装置の開発

本研究の目的本校の工学実験の機械加工分野のテーマである「ドリルによる穴あけ加工時の切削抵抗の測定」ではドリル切れ刃の幾何学的形状が加工品質等に及ぼす影響を理解させることを目的に実施している。学生が実験時にドリル切れ刃を研削することで理解度がより深まるが安全性や技術的や時間的にも困難である。現状は筆者の手作業による研削作業で対応している。毎回の手作業の研削作業後のドリル切れ刃の幾何学的形状に違いが見られ、穴あけ加工時の実験データにも違いが見られる。本研究は、手作業でのドリル切れ刃の研削作業を機構化し、熟練度のない学生でも安全で正確なドリルの研削作業ができ、切れ刃の研削機構と幾何学的形状の理解度が高められる機構学と機械加工分野の技術者を育成する教育用ドリル研削装置の開発を目的とする。方法手作業のドリル切れ刃の研削作業を機構化し、広範囲のドリルの直径や長さに対応しドリル切れ刃の幾何学的形状を任意に変更できる仕様の教育用ドリル研削装置を設計し、既設の工作機械により部品を製作した後に組み立て作業を行う。また、本研究で開発したドリル研削装置によるドリル切れ刃の研削作業を行い、研削後のドリルの性能検証として既設の動力計にて穴あけ加工時の切削抵抗を測定する。成果ドリル切れ刃の研削機構と幾何学的形状の理解度が高められる教育用ドリル研削装置の開発を目的とし製作を行った。開発した研削装置による研削後のドリルを使用し穴あけ加工時の切削抵抗の測定を行った。その結果、手作業による研削後のドリルの場合に比べ安定した切削抵抗のデータが得られるようになった。本研究で開発した研削装置とドリルの検証結果と共に工学実験で紹介した。熟練度のない学生でも開発したドリル研削装置を使用することでドリル切れ刃を正確に研削できるようになり、ドリル切れ刃の研削機構と幾何学的形状の理解度が深まった。
染色体マイクロディセクション法を用いたグリセロ-ルキナ-ゼ遺伝子の単離

1)プライマ-の合成;制限酵素EcoRI認識配列を有するオリゴプライマ-を合成した。2)染色体マイクロディセクション;正常個体リンパ球を染色体分析と同じ方法で培養し、30本のX染色体からXp21部位をマイクロディセクション法にて切り出した。3)マイクロクロ-ニング;切り出した染色体断片を集め、proteinaseK処理にてDNA抽出を行った。1)のプライマ-を混合してPGR法にてDNA増幅を施行。この一部を電気泳動すると50ー2000bp長のDNAのスメアであり、十分な長さのDNAが増幅されていた。PCR産物の一部をEcoRI消化後ベクタ-pUC18に組み込み、大腸菌DH5αに感染させ、プレ-ティングしてXーgalシステムでスクリ-ニングを行った。約500個のX染色体DNA断片を有すると思われるクロ-ンが得られた。Miniーprep法にて各クロ-ンDNAを抽出保存した。このうち10個のクロ-ンのインサ-トDNAの平均長は約300bpであった。4)クロ-ンの選別;インサ-トDNAがX染色体由来であることを確認するためサザンブロット法を施行した。5XY個体および正常男性のHindIII消化DNAのブロットフィルタ-を10枚作成し、各インサ-トをプロ-ブとして順次サザン法を行い、X染色体由来かつsingle copyであるクロ-ンを選択した。現在8個のクロ-ンを得ている。5)CGKD患者とのサザン法;集積した8名のCGKD患者の内、DMD遺伝子とプロ-ブC7との間に切断点を有する3名よりブロットフィルタ-を作成し、4)で得られたクロ-ンとサザン法を施行し、ハイブリダイズしないクロ-ンを選択する。現在1個のクロ-ンを得ている。
マイクロ波・ミリ波の光制御に関する研究

ミリ波回路を光によって制御する方法の一つとして高抵抗半導体を導波路媒質として用い、光照射によって半導体中に電子-正孔プラズマを誘起させて、導波路の誘電率および導電率を変化させる方法がある。本研究ではまず半導体を基板とするイメージ線路に光照射した場合のミリ波伝搬特性を有限時間差分領域法により解析した。従来、誘起したプラズマは導波路表面全体に存在し、キャリヤ密度が均一であるとしたモデルが解析されていた。本研究ではプラズマは導波路表面の一部に誘起され、プラズマ層と誘起されない部分が波動伝搬方向に沿って不連続部をもつものとし、またキャリヤの密度が均一な分布と不均一な分布とについて解析してその結果を比較した。まず密度分布についてはプラズマ層の厚みとキャリヤ総数がある値までは均一、不均一分布のどちらのモデルによっても反射・透過量の計算結果に差異は小さいが、それ以上の値では両モデルの差は急に大きくなることがわかった。特にその差は透過量において大きい。不連続部の効果は反射波ならびに空気中への散乱波に影響が現れた。これらの結果からプラズマ層の形状・密度分布とミリ波の伝搬特性との関係についての知見が得られ、今後半導体材料の選択、光源の選択、光の照射形状などの設計に有用である。この結果は従来のような導波路の表面部にのみ一様な密度でキャリヤが存在するとしたモデルでは明らかにできなかったものである。さらに高抵抗率シリコンを使ってイメージ線路を作製し、スリット集光形レンズを使ってレーザ光を照射することによってミリ波の透過・反射特性の測定を行った。その結果TMモードよりもTEモードの伝搬の方が光プラズマの影響が大きいことがわかった。この結果は今後、このタイプの導波路におけるモード選択とその利用に関しての示唆を与えるものである。
細胞質に存在する無益回路に着目したザゼンソウ温度センサーに関する研究

ザゼンソウ(座禅草)は早春に花を咲かせるサトイモ科の発熱植物である。本植物の発熱は、肉穂花序と呼ばれる特異器官で観察されるが、興味深いことに、肉穂花序の温度は、氷点下を含む外気温の変動にも関わらず、発熱により、その体温を20°C内外に維持することが明らかになっている。寒冷環境において"恒温性"を有する植物はこれまでザゼンソウ以外には見出されていない。本研究の目的は、ザゼンソウの恒温性を保証する"温度制御システム"に関わる分子群について、ミトコンドリアに存在するシアン耐性呼吸酵素(AOX:alternative oxidase)のみならず、細胞質に存在する"無益回路(futile cycle)"に着目し、その"温度センサー"としての機能を明らかにすることにある。本年度は、国内のザゼンソウ群落地にて発熱中のザゼンソウより肉穂花序のサンプリングや温度測定などの実験を計画していたが、H23年3月に発生した東日本大震災の影響により、当該実験を予定通り行うことが困難な状況となった。研究室において保存されていた肉穂花序サンプルも震災に伴う停電の影響で本来の生物活性が保持されているか確定できない状況となり、研究の遅延が生じた。このような状況の下、保存状態が良かったザゼンソウ肉穂花序由来cDNAを用い、無益回路を構成する酵素群をコードする遺伝子の同定に成功した。得られた遺伝子群は、既にデータベースに登録されている当該遺伝子群と高い相同性を有していた。これらの結果は、次年度以降の無益回路に関するより詳細な解析の一助になる有益なものである。本植物の発熱は、肉穂花序と呼ばれる特異器官で観察されるが、興味深いことに、肉穂花序温度は、氷点下を含む外気温の変動にも関わらず、発熱により、その体温を20°C内外に維持することが明らかになっている。本年度は、ザゼンソウ群落地にて種々の気温条件において発熱中のザゼンソウより肉穂花序をサンプリングすると共に、その代謝産物の変動についてメタボローム解析を行い、温度変動により特異的に誘導される物質の同定を試みた。その結果、無益回路を構成する代謝産物およびTCA回路に関連する代謝産物が温度変動により有意な変化を示すことが判明した。これらの結果を受けて、無益回路に関連する酵素活性測定法の確立に関する実験に着手した。一方、ザゼンソウ肉穂花序より得られたミトコンドリア画分を種々の温度に曝し、その呼吸活性を測定した結果、シアン耐性呼吸酵素活性の最適温度はザゼンソウ肉穂花序で観察される温度とほぼ一致することが判明した。さらに、ザゼンソウ由来のシアン耐性呼吸酵素タンパク質についてnano-LC/MS/MSによる解析を行い、同タンパク質に由来する特異的なペプチド断片を得ることに成功した。これまでのところ、これらの断片に含まれる保存性の高いシステイン残基はグルタチオン等による修飾は見いだされていない。これらの結果は、細胞質に存在する代謝回路(無益回路も含まれる)とシアン耐性呼吸酵素の両者が本植物の温度制御に重要な役割を果たしていることを示唆している。
ホメオボックス遺伝子を用いた植物の茎葉進化の研究

前年度クローニングした3つのミズワラビKNOX遺伝子(CKNOX1,2,3)についてmRNAのほぼ全長について塩基配列を決定し、これまで報告された被子植物KNOX遺伝子とともに遺伝子系統樹を構築した。CKNOX1と2は姉妹遺伝子群となり、従来クラス1と呼ばれていたKNOXサブグループに属することがわかった。さらに、被子植物とシダ類が分岐したあと、少なくとも3回の遺伝子重複が起き、シダ類のCKNOX1とCKNOX2に相同な遺伝子は、被子植物には少なくとも3群存在していることがわかった。それらは、(1)KN1遺伝子群、(2)RS1遺伝子群、(3)STM遺伝子群である。シロイヌナズナでは、STM遺伝子群を欠失すると茎頂分裂組織が無くなる。他の遺伝子群は、やはり茎頂で発現しているが、loss of function突然変異体は得られていない。それぞれの群の遺伝子はともに茎頂周辺で発現しており、元来持っていた機能が、遺伝子重複により多様化しているのではないかと推定される。シダ類は、被子植物に比べて単純な茎頂分裂組織を持っている。遺伝子数の増加が被子植物の他細胞性茎頂の進化と関係したのかもしれない。また、この他にATK1遺伝子群、LG3遺伝子群が認識された。これらは、シダと被子植物が分岐するよりも前に分岐していた可能性が高い。また、クラス2遺伝子群はシダ類からのCKNOX3を含んだ単系統群となった。in situハイブリダイゼーションの結果、CKNOX1、2遺伝子はともに、茎頂、若い葉原基、根端で発現していることがわかった。クラス1遺伝子の根端での発現は、RS1遺伝子のみで知られており、今後、被子植物でも根端分裂組織に関係するクラス1遺伝子が得れる可能性がある。
光質の制御による根粒着生促進技術の開発とマメ科作物生産への応用

ダイズの発芽時に赤色光または遠赤色光を3週間補光し,さらに4週間,太陽光のみで栽培を継続し,個体の成長や根粒数,窒素固定活性等を測定した。その結果,赤色光では予想された通り成長や根粒形成に無処理区と比較して大きな差は見られなかった。一方,遠赤色光を照射した場合は,3週間補光直後では根粒数が有意に減少していたにもかかわらず,その後4週間の太陽光のみでの栽培後には,驚くべきことに無処理区と比較して有意に根粒数が増加していた。播種直後の3週間では,遠赤色光によって根粒形成が抑制されていたものが,補光を止めることによって制限が外れ,その反動で無処理区よりも多くの根粒を形成したものと推察された。マメ科作物の栽培において高い生産性を確保するためには,根粒からの固定窒素の供給を高く保つことが必要であり,そのためには活性の高い多くの根粒を形成させることが肝要である.本年度は1)補光による生育初期及び子実肥大期の根粒形成促進技術の開発,2)根粒着生促進技術のマメ科作物生産への応用,の2つの小課題についての研究を行った。1):前年度の研究において,ダイズ発芽時に遠赤色光を照射することで,初期の根粒形成は抑制されるが,その後の根粒形成は有意に促進されるという結果を得ていた。そこで今年度もその再現性を確認した。その結果,遠赤色光を3週間照射後,太陽光のみで4週間栽培を継続すると根粒数が有意に増加していることが確認できた。2):前年度の研究において,遠赤色光を3週間補光してその次の一ヶ月は太陽光のみで育て,植物体の成長や根粒数を調査した。その結果,3週間後の根粒数は対照区と比較して少なかったが,さらに一ヶ月後の根粒数は対照区よりも有意に多かった。最初に抑制されていた根粒形成が補光をやめたことで急激に促進されたものと考察した。そこで今年度は,3週間の遠赤色光の補光をおこなったダイズを圃場へ直接播種し,収量調査をおこなった。その結果,遠赤色光照射によるダイズ茎の徒長によって,倒伏してしまった個体が多く見られ,そのような個体の成長が芳しくなかったために,形成された根粒数は減少していた。また同様の理由で収量性の向上は果たせなかった。今後は遠赤色光の照射時間を1週間,2週間などの条件でおこない,倒伏が起きない条件を見極める必要があると考えられた。マメ科作物の栽培において高い生産性を確保するためには,根粒からの固定窒素の供給を高く保つことが必要であり,そのためには活性の高い多くの根粒を形成させることが肝要である.本年度は1)光質の制御による根粒形成促進技術の開発,2)補光による生育初期及び子実肥大期の根粒形成促進技術の開発,の2つの小課題についての研究を行った。小課題1:遠赤色光カットフィルターまたはLEDライトで光質を制御し(太陽光中の遠赤色光は根粒形成を妨げる),マメ科作物を栽培して,個体の生長や根粒数,窒素固定活性等に及ぼす影響を調査した。遠赤色光カットフィルターとして,メガクールを用い対象区としては,通常のPOフィルターを用いた。それぞれの条件でダイズを栽培して根粒菌を接種し,1ヶ月後の根粒数を調査したところ,メガクール区の方が根粒数が多い傾向にあった。これについては再現性を確認する実験を継続しておこなっている。小課題2:ダイズの発芽時に植物体へ赤色光または遠赤色光を補光し,個体の生長や根粒数等を調査した。赤色光を補光した場合は根粒数が多い傾向が見られたが,有意差はなかった。また遠赤色光を照射した場合は根粒数は有意に減少した。次に最初の3週間補光をしてその次の一ヶ月は太陽光のみで育て,植物体の成長や根粒数を調査した。その結果,遠赤色光区では,3週間後の根粒数は対照区と比較して少なかったが,さらに一ヶ月後の根粒数は対照区よりも有意に多かった。最初に抑制されていた根粒形成が補光をやめたことで急激に促進されたものと考えられた。したがって次年度は,この現象を利用した根粒数増加技術の開発をおこなう。小課題1では,遠赤色光カットフィルターとしてメガクールを用い,根粒菌接種後の根粒数が増加傾向にあることを確認できた。小課題2では,最初の3週間のみ遠赤色光を照射することで,それから1ヶ月後の根粒数を対照区よりも有意に増加させ得ることを発見した。小課題

1:初年度に遠赤色光カットフィルターとして,メガクールを用いダイズを栽培して根粒菌を接種し,1ヶ月後の根粒数を調査したところ,メガクール区の方が根粒数が多い傾向にあった。したがって2年目は,これについての再現性を確認する。小課題2,3:初年度は,ダイズの発芽時の最初の3週間に,赤又は遠赤色光を補光をしてその次の一ヶ月は太陽光のみで育て,植物体の成長や根粒数を調査した。その結果,遠赤色光区では,3週間後の根粒数は対照区と比較して少なかったが,さらに一ヶ月後の根粒数は対照区よりも有意に多かった。したがって2年目は,この現象の再現性をもう一度確認する。さらにこの現象を利用して根粒数を増加させ,それを圃場に展開することで最終的な子実生産がどうなるかを調査する。該当なし