hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
白亜紀松の地球外天体衝突による短期・長期的地球表層環境擾乱の実態解明

本研究では,白亜紀/第三紀境界での天体衝突地点からの距離や水深差に応じた津波の規模と持続期間の変化を高解像度で復元するため,衝突地点極近傍(キューバ・フォメント地域やメキシコ・ラヒーヤ地域,およびクレーター内外掘削コア)のK/T境界層の調査を行った.その結果,キューバ西部で見られたように,衝突クレーターへの海流入を示す痕跡が,フォメント地域のK/T境界層やクレーター内外掘削コアでも観察された.これは,衝突に伴う津波が,衝突クレーターへの海水流入・流出によって発生したことを裏付けるものである.また,衝突前後約数十万年間の長期的な地球表層環境擾乱の様式・規模・持続期間を数千年スケールの解像度で明するため,キューバ中部やメキシコ,ニュージーランドのK/T境界上下層を調べた.その結果,高等植物ワックスに由来するn-アルカンの組成31/(29+31)比とδ^<13>C_<wax>の値が,K/T境界直上で大きく減少することが明らかになった.さらに,31/(29+31)比とδ^<13>C_<wax>の関係を調べたところ,その分布領域が時代毎に異なっており,特に暁新世初頭の試料に,正の相関が見られた.このことから,K/T境界における炭素循環擾乱とそれに伴う環境変化を陸上植物が記録していたことが示唆された.また,メキシコ・ラヒーヤ地域での調査により,K/T境界後7万年間の陸域環境の変遷を,衝突地点の東側と西側で詳細に対比できるようになった.さらに,ニュージーランドで調査を行い,キューバ・メキシコでは地層の欠如により回収できなかった,K/T境界直上のイリジウムを含む粘土層の採取にも成功した.本研究により,南半球のニュージーランドと衝突地点近傍のキューバ・メキシコのK/T境界堆積物が初めて対比されたことで,K/T境界後の古陸域環境解析を10万年以下の解像度かつ地球規模で行うための基盤が構築された.本研究では,白亜紀/第三紀境界での天体衝突地点からの距離や水深差に応じた津波の規模と持続期間の変化を高解像度で復元するため,衝突地点極近傍(キューバ・フォメント地域やメキシコ・ラヒーヤ地域,およびクレーター内外掘削コア)のK/T境界層の調査を行った.その結果,キューバ西部で見られたように,衝突クレーターへの海流入を示す痕跡が,フォメント地域のK/T境界層やクレーター内外掘削コアでも観察された.これは,衝突に伴う津波が,衝突クレーターへの海水流入・流出によって発生したことを裏付けるものである.また,衝突前後約数十万年間の長期的な地球表層環境擾乱の様式・規模・持続期間を数千年スケールの解像度で明するため,キューバ中部やメキシコ,ニュージーランドのK/T境界上下層を調べた.その結果,高等植物ワックスに由来するn-アルカンの組成31/(29+31)比とδ^<13>C_<wax>の値が,K/T境界直上で大きく減少することが明らかになった.さらに,31/(29+31)比とδ^<13>C_<wax>の関係を調べたところ,その分布領域が時代毎に異なっており,特に暁新世初頭の試料に,正の相関が見られた.このことから,K/T境界における炭素循環擾乱とそれに伴う環境変化を陸上植物が記録していたことが示唆された.また,メキシコ・ラヒーヤ地域での調査により,K/T境界後7万年間の陸域環境の変遷を,衝突地点の東側と西側で詳細に対比できるようになった.さらに,ニュージーランドで調査を行い,キューバ・メキシコでは地層の欠如により回収できなかった,K/T境界直上のイリジウムを含む粘土層の採取にも成功した.本研究により,南半球のニュージーランドと衝突地点近傍のキューバ・メキシコのK/T境界堆積物が初めて対比されたことで,K/T境界後の古陸域環境解析を10万年以下の解像度かつ地球規模で行うための基盤が構築された.本年度は,キューバ中部(ロマカピロ,フォメント地域)において現地調査を行った。予察的調査によれば、同地域では白亜紀/第三紀(以下、K/T)境界層および上下の堆積層の露出が良く、衝突による地球表層環境の長期的擾乱過程を詳細に調べることができると考えられる。そこで、両地域において地質調査を行い、K/T境界層およびその上下層の試料を高解像度で採取した。当初予定の陸上掘削は、本年度中に許可が下りなかったため、実施には至らなかった。ロマカピロ地域:同地域では、天体衝突後の長期的な地球表層環境変動を明らかにするため、K/T境界層から第三紀の堆積物にかけて、数cm数10cmの高解像度で試料採取した、そして、同地域のK/T境界層の上位約30cmから採取した泥灰岩試料から、浮遊性有孔虫と抽出性有機物を抽出し、予察的に検討した。その結果、浮遊性有孔虫(>63μm)は、主にマーストリヒチアン期のものであった。また、保存が良い個体について走査型電子顕微鏡で観察した結果、ポア、キール、表面装飾や口孔は良好に保存されていたが、殻内は埋まり、殻表面には方解石の再結晶が確認された。一方、抽出性有機物からは、陸上高等植物に由来すると考えられる長鎖ノルマルアルカンが最も主要な化合物として検出された。海洋起源の有機化合物は、ほとんど確認されなかった。フォメント地域:同地域では、K/T境界層が連続的に露出しており、衝突直後の海洋擾乱過程を詳細に調べることができる。

そのため、本調査では露頭をクリーニングして堆積構造を詳細に観察・スケッチした。その結果、堆積層は複数のユニットからなり、津波第一波によって形成されたと考えられる最下部ユニットは衝突クレータに向かう引き波から始まっていることを確認した。これは、キューバ西部で見られる特徴と共通している。また、同層上部には衝突起源と考えられるスフェリュールが大量に濃集していることを確認した。本年度は,キューバ中部(サンタクララ,フォメント地域)において詳細な現地調査と高解像度試料採取を行った.そして,サンタクララ地域の白亜紀/第三紀(K/T)境界層の上下層から陸起源有機化合物を抽出し,その炭素同位体比(δ^<13>C)を測定した.その結果,境界層直上の浮遊性有孔虫Pα帯に相当する層位範囲下部で,δ^<13>Cが11.5‰負へシフトすることが明らかとなった.この変動は,世界各地のK/T境界層から報告されているδ^<13>Cの負のシフトと対比できる可能性がある.また,陸起源有機化合物組成も,同層位範囲で顕著な変化を示すことが明らかとなった.一方,フォメント地域のK/T境界層では大規模なトレンチを掘り,三次元的に堆積構造を調べた。その結果,津波の作用によると考えられる斜交葉理層が,少なくとも5層重なっていることが明らかになった.また,K/T境界層とその上位層の境界付近を約3m掘削し,衝突後約数十万年間の生層序の確立と無機・有機炭素同位体比組成分析を調べるのに十分な解像度・鮮度の試料を得ることができた.さらに,メキシコ国立自治大学において,同大が採取したクレーター外部試料(UNAM5,UNAM7)およびクレーター内部試料(YAX-1)の記載を行った.これらのコアは,衝突クレーター周辺で掘削されたコアの中で,現在入手可能なものである。その結果,衝突メルト層はクレーター内にのみ堆積していること,最上部に見られる再堆積によって形成された層は,クレーター内部に向かうにつれて層厚が急激に厚くなり,斜交葉理層の存在などからクレーター内部への海水の流入に伴って形成された可能性が高いことが明らかになった.平成19年度は,水深や衝突地点からの距離の異なる複数地点におけるK/T境界層の堆積メカニズム,堆積の同時性を定量的に解明するため,メキシコにおいて現地調査と試料採取を行った.調査地域として,K/T境界層であることが既にわかっているミンブラル・ラヒーヤ地域を選定した.クレーターへの海水の流入と流出によって津波が発生した場合,その第一波は衝突クレーターに向かう大規模な引き波になることから,同層の最下位の斜交葉理にその痕跡が残されている可能性が高い.そのため,同層最下位の斜交葉理に特に着目して調査を行ったものの,角度が極めて低角で流れの方向を特定するには至らなかった.一方,上位層には流れの方向が反転する斜交葉理が繰り返し,植物片なども取り込まれている様子が観察された.これまでのキューバ,メキシコの試料分析により,天体衝突地点近傍では陸上植物の生態系がK/T境界後約10万年で回復していたことが明らかとなった.この回復の全球的同時性を検討するために,衝突地点から最も遠く離れたニュージーランドを対象に研究を行う必要があった.そこで,平成20年度に,ニュージーランド南島北部・マルボロ地方のK/T境界堆積物に注目し,Flaxbourne river,Waranui,Woodside creekにおいて地質調査を行った.
A型インフルエンザウイルスの新規アクセサリー蛋白質の同定とその機能解析

A型インフルエンザウイルスのPB2分節から転写されるmRNAの一部がスプライスされ、スプライスされたmRNAから新規ウイルス蛋白質PB2-S1が翻訳されることを見出した。PB2-S1は感染細胞内においてミトコンドリアに局在し、RIG-I依存的なインターフェロンシグナル経路を阻害した。また、PB2-S1はPB2との共通領域にあるPB1結合活性依存的にウイルスのポリメラーゼ活性を阻害した。PB2-S1発現のためのスプライスサイトは、2009年以前のH1N1ウイルスでは高度に保存されていた。PB2-S1を発現しないウイルスは、親株と同程度の増殖能およびマウスへの病原性を示した。A型インフルエンザウイルス感染293細胞において、PB2分節からはPB2をコードするmRNA(PB2 mRNA)に加え、PB2 mRNAの一部の塩基配列が欠失したmRNA(新規mRNA)が発現することを見出した。欠失した塩基配列の5'および3'末端には、スプライスドナーサイトGUおよびアクセプターサイトAGがそれぞれ確認された。このことから、新規mRNAはPB2 mRNAをPre-mRNAとし、スプライシングを受けて成熟し、発現していると考えられた。この新規mRNAから、新規ウイルス蛋白質が翻訳されることがWestern blottingにより確認された。スプライシング反応に必須なドナーサイトおよびアクセプターサイトに変異を導入した変異型PB2をコードするプラスミドを293細胞に導入し、新規mRNAおよびそれから翻訳される新規ウイルス蛋白質が発現するかを確認したところ、変異型PB2からは新規mRNAおよび新規ウイルス蛋白質ともに発現しなかった。同様な結果は、ウイルスゲノムに変異を導入した変異インフルエンザウイルスを用いた解析においても確認された。新規mRNAのスプライスによる発現が、どの宿主の細胞で起こっているのかを検討するために、ヒト由来A549細胞、イヌ由来MDCK細胞およびマウス由来L929細胞にウイルスを感染させ、新規mRNAおよび新規ウイルス蛋白質の発現を検討した。これらの発現は、3種の細胞株において同様に確認された。よって、PB2 mRNAからスプライスにより発現する新規mRNAは、宿主に非依存的に発現することが示された。昨年度、PB2分節から発現するスプライスを受けたmRNAとしてPB2-S1 mRNAおよびそのmRNAから発現する蛋白質PB2-S1を同定した。そこで、PB2-S1の発現が人から分離されたA型インフルエンザウイルスにおいて保存されているのかどうかを調べた。その結果、PB2-S1の発現は、2009年まで人の間で流行を繰り返していたH1N1亜型のインフルエンザウイルスに保存されていることが分かった。一方、H3N2亜型やH1N1pdm09亜型のインフルエンザウイルスには、PB2-S1の発現は保存されていなかった。次に、PB2-S1の機能解析を行った。PB2-S1はプラスミドから単独で発現させた場合でも感染細胞内でもミトコンドリアに局在することが分かった。また、PB2-S1はRIG-I依存的なインターフェロンの発現を抑制するものの、その抑制活性はミトコンドリアへの局在には依存しないことを明らかにした。一方、他のウイルス蛋白質との関係を検討したところ、PB2-S1はPB1と相互作用し、その相互作用を介して、ウイルスのポリメラーゼ活性を負に制御していることも明らかとなった。昨年度作出したPB2-S1を発現しない変異インフルエンザウイルスの培養細胞での増殖性およびマウスにおける病原性を解析した。培養細胞において、変異ウイルスは野生型ウイルスと同様な増殖効率であった。また、変異ウイルスのマウスに対する病原性は野生型ウイルスと同等であることも明らかとなった。当初予定をしていた解析に関しては、困難な場面に直面することなく終了することができ、一定の結果を得た。昨年度までに同定したPB2分節を由来とする新規ウイルス蛋白質PB2-S1について、A型インフルエンザウイルスの感染宿主を鳥類から哺乳動物へ変化させたときに、発現パターンがどのように変化するのかを解析した。PB2-S1蛋白質は、ヒト由来のA549細胞、マウス由来のL929細胞およびイヌ由来のMDCK細胞では発現されていた。一方、ニワトリ由来のDF-1細胞にウイルスを感染させて、PB2-S1蛋白質の発現を検出したところ、PB2-S1の発現を検出することはできなかった。このことは、PB2-S1の発現が動物種特異的に制御されていることを示唆する結果である。一方で、鳥由来のA型インフルエンザウイルスのPB2-S1の発現を解析したところ、鳥由来のインフルエンザウイルスは、MDCK細胞においてPB2-S1蛋白質を発現しないことが分かった。以上の結果から、A型インフルエンザウイルスがトリからヒトへと種の壁を越えて感染を拡大する際に、PB2-S1蛋白質がなにか一定の役割を果たしていた可能性を示唆している。種の壁を越えたA型インフルエンザウイルスがヒトの世界に定着した後もPB2-S1蛋白質の発現が80年に渡り維持されていたことから、PB2-S1蛋白質がA型インフルエンザウイルスのヒトからヒトへの感染においても、必要だったことが考えられる。しかしながら、PB2-S1蛋白質の発現を失くしたウイルスのマウスにおける病原性は、PB2-S1蛋白質を発現するウイルスと同様であったことから、その機能は未知のままである。

A型インフルエンザウイルスのPB2分節から転写されるmRNAの一部がスプライスされ、スプライスされたmRNAから新規ウイルス蛋白質PB2-S1が翻訳されることを見出した。PB2-S1は感染細胞内においてミトコンドリアに局在し、RIG-I依存的なインターフェロンシグナル経路を阻害した。また、PB2-S1はPB2との共通領域にあるPB1結合活性依存的にウイルスのポリメラーゼ活性を阻害した。PB2-S1発現のためのスプライスサイトは、2009年以前のH1N1ウイルスでは高度に保存されていた。PB2-S1を発現しないウイルスは、親株と同程度の増殖能およびマウスへの病原性を示した。今年度に予定していた実験において、いくつかの困難はあったものの順調に結果を得ることが出来た。今後は、ウイルスの増殖過程におけるPB2-S1の機能を検討する。それとともにPB2-S1の解析過程で検出された、別の新規ウイルス蛋白質について、PB2-S1の機能との関わりを検討していくつもりである。ウイルス学本研究課題において、最も大切な新規ウイルス蛋白質の機能解析を来年度から開始する予定である。それに向けて必要なものを順序良く揃え、実験条件の検討を行っていきたいと考える。
陸域地下圏のメタンフラックスに関与する未知アーキア系統群の発見と新生物機能の解明

本研究は、陸域地下圏環境に棲息する未知・未培養アーキア群とその周辺微生物の実態を明らかにし、メタンフラックス等の重要な生物地球化学プロセスに果たす未知微生物群の役割の解明を目的とした。特に、次世代シークエンス解析技術を最大限活用しながら、氷河堆積物、地下湧熱水環境、油ガス田環境等の陸域地下圏環境から門や綱レベルで未知のアーキア系統群や門レベルの未知細菌系統群を発見した。さらに、陸域地下圏環境試料を対象にシングルセルゲノム解析を実施し、一部の未知微生物群についてゲノム断片の獲得に至った。また、いくつかの未知アーキアについては集積培養化ならびに純粋培養化に至り、生理生態機能を解明した。本研究は、陸域地下圏環境に優占する未知・未培養アーキア群とその周辺微生物の実体を明らかにし、メタンフラックス等の重要な生物地球化学プロセスにおいて未知微生物群が果たす役割を解明することを目的としている。今年度は、まず、日本、米国において、氷河堆積物環境、沖積層堆積物環境、油田環境等の様々な陸域地下圏環境を対象として、分子生態学的解析、微生物学的解析、シングルセル解析、地球化学的解析に必要な量と質の地下圏試料の採取、収集、保存を精力的に実施した。その際、特にシングルセル解析用の環境試料の保存方法、前処理方法については、定法が確立されていないことから、詳細に検討し、最適化を行った。次に、収集保存した地下圏試料から全核酸を抽出し、次世代シークエンス技術等も活用しながら、分子生態学的解析を実施した。その結果、いくつかの地下圏環境においては、遺伝子レベルでも新規な未培養アーキア系統群が存在していることが明らかとなった。また未知アーキア系統群とともに未知バクテリア系統群が陸域地下圏に存在することも確認された。また現在、地下圏試料中の水質、ガス成分等の分析を実施し、安定同位体解析等の地球化学的解析を進めるとともに、シングルセル解析に着手している。今後は、未知・未培養微生物系統群を豊富に内包するような陸域地下圏試料を複数選抜し、シングルセル解析に供試するとともに、得られたシングルセルからゲノムを増幅することによって、未知・未培養地下圏微生物系統群のシングルセルゲノムを取得し、それらの未知生物機能の解明を進める予定である。また、地下圏環境を模擬した集積培養システムの構築も進める予定である。本研究は、陸域地下圏環境に棲息する未知・未培養アーキア群とその周辺微生物の実態を明らかにし、メタンフラックス等の重要な生物地球化学プロセスに果たす未知微生物群の役割の解明を目指している。本年度は、まず昨年度に引き続き次世代シークエンス解析技術を用いて、陸域地下圏環境における未知アーキア系統群の探索を実施した。その結果、氷河堆積物や地下湧熱水環境において未知アーキア系統群を発見する事に成功した。特に、氷河堆積物環境からはこれまでにほとんど認知されていない門、綱あるいは目レベルの未知未培養アーキア系統群を特定した。また、地下湧熱水環境からも門あるいは綱、目レベルの未培養アーキア系統群を見出した。また油ガス田環境では、門レベルの未知バクテリアとともにメタン生成菌に比較的近縁の新規アーキアが存在していることが判明した。そこで、以上の陸域地下圏環境試料を用いてシングルセルソーティングを行うとともにゲノム増幅を試みたところ、一部の未知微生物についてシングルセルゲノムの獲得に至った。また同時に、これらの未知微生物の培養化を試みており、いくつかの未知アーキアについては集積培養化に至った。また新しい機能を有したメタン生成アーキアを純粋分離し、そのゲノムを解読するとともにトランスクリプトーム解析を実施し、分離したメタン生成アーキアが非常にユニークな代謝機能をもつ事を明らかにした。このように、これまでほとんど明らかにされていなかった陸域地下圏環境の未知アーキアとその周辺微生物の実態に一歩迫る成果を挙げた。今年度は、陸域地下圏試料(氷河堆積物や油田環境等)を対象として、最先端技術を活用した分子生態学的解析を実施し、未知未培養微生物系統群を新たに見出すことに成功するとともに、それらの未培養系統群を豊富に内包する陸域地下圏試料を選別した。さらに地球化学的な解析を実施したところ、未知未培養微生物系統群が存在する地下圏ではメタンが検出されており、そのメタンは生物学的に生成・消費されている可能性が示唆された。続いて、陸域地下圏環境から見出した未培養微生物系統群の未知機能を解明することを目的として、シングルセル解析に着手した。まず、シングルセル解析に供試するための前処理方法を検討し、最適化するとともに、地下圏試料を用いて実際にシングルセル解析を試験的に実施した。

その結果、地下圏試料からシングルセルを分取するとともに、分取したシングルセルからゲノムを増幅することに成功した。得られたシングルセルゲノムの16S rRNA遺伝子配列を決定したところ、メタン生成アーキアならびに門レベルで新規な未培養細菌系統群が含まれていることが明らかとなった。今後、未知微生物群を豊富に内包する地下圏環境を対象としてシングルセルの分取とゲノム解析を実施する予定である。また地下圏環境の未知微生物群の集積培養を目的として、陸域地下圏環境を模擬した培養システムの構築に着手しており、本システムを活用した未知微生物群の機能解明を実施する予定である。本研究は、陸域地下圏環境に優占する未知・未培養アーキア群とその周辺微生物の実体を明らかにし、メタンフラックス等の重要な生物地球化学プロセスにおいて未知微生物群が果たす役割を解明することを目的としている。今年度は、アメリカと日本の両国において、地質学の専門家と協力しながら、様々な陸域地下圏環境(氷河堆積物環境、沖積層堆積物環境、油田環境等)から解析用の試料を広範に採取、収集、保存し、陸域地下圏に棲息する未知未培養アーキア・バクテリア系統群の解析を行ってきており、既にいくつかの地下圏環境において新規性の高い未知未培養微生物系統群の特定に成功するなど順調に成果を挙げつつある。一方で、シングルセル解析における試料の保存方法と前処理方法については、定法がないこと、また環境試料によって手法を最適化することが必要であったため、詳細な条件検討を実施した。既にいくつかの環境試料においては最適化を終えており、可能なものについてはシングルセル解析に着手している。また環境試料中の水質、ガス成分の分析や安定同位体比解析といった地球化学的解析も予定通り実施してきている。また陸域地下圏環境を模擬した培養システムの構築にも着手している。以上の理由から、本年度は(2)おおむね順調に進展している、と評価した25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、当初計画通り、様々な陸域地下圏環境試料から未知アーキアを含む未培養微生物系統群を新たに複数見出すことに成功するとともに、シングルセル解析にも着手し、一部、未知微生物由来のシングルセルゲノムの取得に至るなど、順調に進展している。一方で、ゲノム配列情報の取得については、新しい次世代シークエンス解析技術が最近提案されてきていることから、いくつかの最先端技術を比較し、最適な解析技術の選定を行ってから実施することとした。以上の理由から、本年度は(2)おおむね順調に進展している、と評価した本研究課題におけるこれまでの取組みにより、様々な陸域地下圏環境から、シングルセル解析、分子生態解析、微生物学的解析、地球化学的解析に必要な試料を収集、保存し、いくつかの地下圏環境からは未知未培養微生物系統群の発見に至っている。
放電加工によるセラミックス修復物の成形に関する基礎的研究

本研究では、放電加工法による高精度でつか高強度のオ-ルセラミック修復物の製作法の開発を目的に、大きく3つの研究を計画した。第一は、歯科に適した小型の放電加工機を試作するとともに、現在入手可能な導電性セラミミックスについての加工性能および加工精度を調べ、最適加工条件を検討した。第二は、電極作製に関する研究である。銅電着法を基に、その迅速化を図るための銀鏡法は、電着浴組成などについて基礎的な検討を行った。また、より簡便に電極を作製する方法として、銅粉を混合することで導電性を付与した石膏模型に直接銅電着を行う導電性石膏電極法を考案し、これについても検討した。第三に、現在入手可能な導電性セラミックスは、灰色ないしは黒色のものであり、そのままでは歯科用には適さない。そこで、白色ないしは歯冠色セラミックスの開発を試みた。以上の研究により、現在、放電加工よりTiB_2系セラミックスブロックからコア-を製作、その上にアルミナス陶材を焼成するオ-ルセラミックスクラウンの作製が可能になり、技術的には一応の確立を見た。しかしながら、まだ残された問題は多い。そのひとつは、製作に長時間を要することにある。電極の作製に、電着法で78時間、導電性石膏電極法で23時間、さらに放電加工に2436時間を要する。内・外側を同時に加工する2軸加工法により加工時間の短縮を計画したが、現在まだ完成されたものになっていない。第二は色調である。TiB_2系セラミックスは黒色であり、オペ-クを厚めに塗布しても、黒ずんだ色調が残り、このままでは臨床に用い得ない。Al_2O_3,Tin,ZrNからなるより白色ないしは黄金色のセラミックスを試作したが、加工性能の点で満足できるものには至らなかった。これらの点につき今後さらに検討を続ける考えである。第二は色調である。本研究は,放電加工によってチタンやセラミックスなどを歯科修復物に成形加工する技術を開発することを目的としたものである.本年度はまず,小型の歯科用放電加工機を試作するとともに電鋳法による放電加工用電極作製の基礎的検討を行なった.〔試作放電加工機〕試作放電加工機(以下試作機と略称)は,最大加工電流41Aと,一般の加工機と同等の性能のものであるが,歯科用に適する機能を付与させた.すなわちその第一は,加工部と電源部に分離し卓上型とした.第二に,横放電加工方式を採用することで,支台歯側と咬合面側の2方向からの加工が可能となる.第三に,電流波形をスロープ昇圧形パルスに変えたことで未加工部がなくかつ電極消耗をより低くすることに成功した.さらに試作機には,放電加工の欠点である加工面の荒れを改善するために,電解加工も行なえるよう,その電源も備えた.〔放電加工性能〕本試作機を用いて,チタンおよびZrーB系のセラミックスの加工性能試験を行なったが,電極にグラファイト,加工液に水道水を用いた場合,いずれの材料でも約0.4mm/分の加工速度が得られ,電極消耗比は標準的なものよりも低い約30%であった.なお銅を電極に用いた場合,電極消耗比はかなり改善されるが,加工速度は約1/2に減少した.また極性はいすれも正極性が良いことがわかった.〔電鋳による電極作製〕電鋳により放電加工用電極を銅で作製するために,印象1.一次導電性を付与する方法,均一電着性を得るための液の撹拌方法など,技術的な検討を加え,複雑なクラウン形態の電極の作製も可能になった.

この電極を用いて,チタンの加工を試みた結果,精度面の研究までには至っていないが,その加工が可能なことを確認した.本研究は、放電加工法により、高精度、高強度なオールセラミックスクラウンないしはブリッジの成形法の開発を目的としている。本年度は、昨年度試作した1軸放電加工機を使用し、導電性セラミックスでの加工特性を検討し、次のような結果を得た。また、加工速度の向上を目的とした2軸放電加工機を試作した。〔1軸放電加工機のセラミックス加工特性〕被加工物にTiB_2系導電性セラミックスを、電極に銅を用いたときの加工速度、電極消耗比、加工面粗さおよび被加工物内面の加工精度を、加工条件を種々変えて調べた。その結果、加工速度は小さいが、加工面粗さ、精度の点から低電流、短パルス加工が望ましいことが明らかとなった。今回行った実験条件のうち最も望ましい条件は、加工電流4A、パルス幅32μsecの正極性加工で、そのときの加工速度は0.15mm^3/min、電極消耗比0.12vol%、最大粗さ約20μm、加工物と原型とのギャップは約40μmであった。また、テーパーを変えた場合のクラウン支台形態での加工特性では、テーパー角度が大きいほどそのギャップは小さくなる傾向にあった。〔歯科用導電性セラミックスの試作〕現在までの実験では、歯冠色の導電性セラミックスが得られず、黒色のセラミックスを使用して来たが、より審美性に優れたセラミックスを開発するため、Al_2O_3にTiN、ZrN、Tac、NoCを混合した焼結体を作製、その導電性および色調を調べた。これらのうちAl_2O_3-ZrN系が黄金色を呈し、有望なことを見出した。〔電極作製法の検討〕軸合わせが簡便な支台歯印象採得法、銀〓液とその印象材に対するぬれ性、電着溶液組成、電着槽および電着物の電極ホルダーへの固定法の検討を行い、電極作製法に一応の目途がついた。〔2軸放電加工機の試作〕電源分離方式の2軸放電加工機を試作し、その予備実験を行ったが、所期の目的に達するものであった。本研究の最終年度に当たり、放電加工により複雑にして精巧な歯科修復物を作製するために重要な役割を果たす電極作製について検討を加え、そらにこれまでの成果を踏まえオ-ルセラミックスクラウンの作製を試みた。[電極作製法の検討]電極作製には電着法が適しているが、その作業時間を短縮するために、まず従来の銅電着法について基礎的な検討を行い、次に、より簡便な電極作製法として導電性石膏電極法について検討した。1.銅電鋳の基礎的検討:短時間が均一な電着膜を得るために、各種歯科用印象材に対する銀鏡膜の付着性、電着浴と均一電着性、電着膜厚と電極耐久性について検討した。その結果、銀鏡膜の付着性から見て印象材には、ビニルシリコ-ン印象材が適しており、銀鏡法では、その均一性においてクリオキザ-ル法が優れていた。均一電着性は、高速電着用としてよく用いられている高濃度硫酸銅浴の硫酸銅および硫酸の濃度を逆転させた逆転組成硫酸銅浴が優れ、深い印象部分でも高速の電着が可能であった。放電加工に必要な電着膜の厚さは、TiB_2系セラミックスを電流4A、パルス幅32μsの条件で加工する場合には、60μm以上で十分であることがわかった。2.導電性石膏電極法上記のことから、比較的薄い銅電着膜でもセラミックスの加工が行えることがわかったので、銅粉を混合することで導電性を与えた石膏で模型を作製、これに銅電着を行い、電極とする方法の可能性を探索した。
金融資産選択に中立的な個人所得税の検討-実効税率の測定と税制改革シミュレーション-

本研究では,金融資産所得課税が家計の資産選択に与える影響を分析した。分析の手順としては,まず,金融資産所得課税の実効税率を推計し,次に,その実効税率を用いて家計の金融資産需要関数を推定する。最後に,その推定係数を用いて税制改正のシミュレーションを行う。実効税率の変化だけを見ると,税制改正によって大きく変動してきているが,それが資産選択に与える影響を見ると,その効果は非常に小さいことが明らかになった。「貯蓄から投資へ」というスローガンに伴って,家計の金融資産を預貯金等の安全資産から株式等の危険資産ヘシフトさせようとする租税政策が家計の金融資産選択に与える影響についての分析を行った。具体的には,2003年より行われている上場株式等の配当と譲渡益に対する10%の軽減税率(本則税率は20%)が家計の預貯金・債券・株式・信託の選択に与える影響を見るために,以下の3つの分析を行っている。1.1978年2007年の利子所得,配当所得,譲渡所得が各年負担する税負担率を表す実効税率を推計2.1.で推計した実効税率から各金融資産の税引き後実質収益率を計算し,それを説明変数,家計が保有する金融資産のシェアを被説明変数とする家計の資産選択方程式を推定3.2.で推定した方程式における税引き後実質収益率の係数を用いて,各金融資産の収益率弾力性を計算し,上述の10%軽減税率の廃止(20%本則税率の実現)が家計の保有する各資産のシェアに与える影響を2007年のデータに基づいて推計以上の分析から,次のような結果が得られている。まず,実効税率上では,2003年から軽減税率を導入したために,配当所得に対する税率が大きく低下し,2007年時点で,利子所得の税率が18.5%程度であるのに対して,配当所得は10%前後(譲渡所得は10%以下)となっている。また,推定した方程式では,配当所得と譲渡所得に対する税率の引き下げは株式シェアを引き上げることが示されており,10%軽減税率は危険資産へのシフトを促す効果をもつということがわかった。しかし,上記3.において行ったシミュレーションの結果,軽減税率が株式シェアに与える影響は高々0.5%ポイントの上昇程度であり,2007年時点での預貯金の平均シェアが約80%,株式の平均シェアが約10%であることを踏まえると,その大きさは非常に小さいということが示された。本研究では,家計の金融資産選択に個人資産所得税が与える影響を実証的に分析し,2013年度末で廃止される予定の上場株式等の配当・譲渡益等に対する10%の軽減税率(廃止後は20%)が家計の有価証券保有に与える影響をシミュレーションした。分析に際して,前年度行った分析の問題点として,(1)従来のストックデータを用いた金融資産需要関数の推定では,扱うデータの都合上,資産の価格変動が非常に大きく,家計が実際に行う取引の影響が課題に推計されてしまう恐れがあること,そして,(2)理論モデルと異なり,期待収益率ではなく実現した収益率を説明変数として入れた分析を行っていることを指摘し,それらの問題を解消するために,(1)については,同じ理論モデルからフローベースの需要関数を導出することによって,フローデータによる推定を行い,(2)については,特に変動の大きい株式収益率については,2階の自己回帰過程モデルによって期待収益率を推計して用いた分析を行った。分析の結果,軽減税率の廃止によって,株式の配当・譲渡益に対する実効税率は10%ポイント程度上昇するものの,金融資産(ここでは,預貯金と有価証券の残高合計としている)における有価証券のシェアは高々0.1%ポイント程度しか低下しないことが示された。したがって,個人資産所得税制は家計の金融資産選択にほとんど影響を与えていないといえる。この結果は,前年度に行った分析結果とも整合的であるが,前年度の分析では価格変動を含むストックデータで分析を行ったため,資産額が相対的に大きい高所得層における税制の影響が(相対的な意味で)最も大きかったのに対して,当該年度の分析は価格変動を含まないフローデータで行ったため,高所得層に与える税制の影響は小さく,低所得層に与える影響が相対的に大きいという結果が得られている。また,以上の結果は,株式収益と債券・預貯金収益の損益通算を考慮することで大きく変化する可能性があることに言及し,今後,損益通算を踏まえた分析が必要となることを指摘している。
らせんナノファイバーテクノロジーの実現

導電性や強誘電性などの機能性を有し、分子の自己組織化により簡便に作製可能な「イオン性らせんファイバー」の実現とラセン構造を誘起させるメカニズムの考察および機能性の評価を研究目標とした。これまでの研究で、分子間プロトン移動型の有機のイオン性化合物を用いたらせん構造の誘起には、分子への不斉点導入とカチオン-アニオンの配列規則が重要であることを見出してきた。上記の研究において、らせん構造とは別の観点で考察を行うと、イオン性分子集合体において配列制御を目的として用いられるアルキル化合物に対するハロアニリニウム誘導体の代替分子としての可能性が伺える。本研究ではアニリニウム誘導体に対してハロゲン置換基の種類や位置の変化によってアルキル化合物と類似の役割を付加することに成功した。このことから、ハロアニリニウム誘導体の有用性についてさらなる検討を行うため、これまで着手されてこなかったリン酸アニオンを用いたイオン性分子結晶における配列制御の実現とそれに伴うプロトン伝導度の相関について検討を行った。結果、カウンターカチオンの交換により、リン酸アニオンは一次元構造から二次元構造に至る段階的なネットワーク構造を形成し、最大伝導度は10-6 10-3 S cm-1で変化し、伝導度は構造に強く依存することが明らかとなった。また、以上よりハロアニリニウム誘導体が酒石酸以外のアニオン分子に対しても分子配列制御において有用であることが示された。以上より本研究を通して、ハロアニリニウム誘導体を用いた新たな分子配列制技術の提案を行うことができた。また、分子ダイナミクス制御への展開が可能とな系としてイミダゾリウムが有用であり、置換基導入などによりさらに発展可能な系であることを示した。27年度が最終年度であるため、記入しない。導電性や強誘電性などの機能性を有し、分子の自己組織化により作製可能な「イオン性らせんファイバー」の実現とらせん構造を誘起の考察および機能性の評価を研究目標とした。これまでの研究より、分子間プロトン移動型のイオン性化合物を用いたらせん構造の誘起には、分子への不斉点導入とカチオン-アニオンの配列規則が重要であることを見出してきた。特にアルキル鎖を排除したアニリニウムー酒石酸系において、らせん体を誘起するにはカチオンとアニオン鎖間の配列様式の制御が重要であり、i)静電反発により分子間隔を広げる手法、ii)嵩高い置換基の導入により配列間隔を制御する二つのアプローチが有効であることを明らかにした。先のらせんナノファイバーは、ハロアニリンと酒石酸から成る分子間プロトン移動型の有機塩から形成した。この様な有機結晶において、ハロアニリニウム誘導体とアニオン設計から、無加湿条件下で高いプロトン伝導性を有する分子性有機塩の開発に成功した。一連のハロアニリンとリン酸の組み合わせから13種類の分子性結晶を作製し、その構造ー物性相関からプロトン伝導性の設計に至る研究を進行している。ハロアニリニウムの適切な選択により水素結合ネットワークの次元性と連結度の精密制御によるプロトン伝導度の評価を試みた。リン酸アニオンから成る水素結合ネットワークの次元性は段階的に制御が可能であり、次元性と伝導性に相関が確認された。o-ハロアニリニウムからなる有機塩では、アニオンの一次元水素結合鎖が見られ、他の二次元水素結合ネットワークの系と比較して高い伝導度を示し、高い伝導性の発現に一次元鎖が優位であることを示唆する結果が得られた。現在、カチオンであるオルトハロアニリニウムに不斉点を導入することで、カチオン由来のらせん構造の誘起を目的として研究を進めている。

本研究初年度では、らせん構造が確認されたカチオン分子であるハロアニリニウム誘導体と酒石酸から成る有機塩を出発点とした水素結合性分子結晶の開発を試みている。一連の物質開発から、カウンターアニオンである酒石酸をリン酸に変えることで、高プロトン伝導性の分子性結晶の開発に成功した。置換基の種類と位置が異なるハロアニリン誘導体を検討する事で、10-3 Scm-1に達するプロトン伝導性を有する結晶を開発した。伝導性を示す化合物は、いずれも一次元水素結合構造を有し、その結合様式の次元性とプロトン数に応じて伝導性が大きく変化することを明らかとした。現在カチオンへの不斉点導入により、プロトン伝導性を有するらせんナノファイバーの開発を試みている。27年度が最終年度であるため、記入しない。現在アニリニウムカチオンへの不斉点導入を行ったo-ハロアニリニウム誘導体をイオン性一次元構造体へ組み込み、らせん構造誘起の条件抽出を行うことで、プロトン伝導性を有するらせんナノファイバーの開発を試みる。また、作製したプロトン伝導性有するらせんナノファイバーについてはPCI-AFMを用いてファイバー一本の伝導性測定を実施予定している。また、ファイバーのPXRD測定より得られたパウダーパターンを用いて分子配列について検討を行い、プロトン伝導の経路探索を行っていく予定である。
次世代型創薬化学研究を加速する未開拓分子群の触媒的不斉合成

ペプチドミメティクスとライゲーション反応の著しい発展に伴って,タンパク質エンジニアリングにおける精密有機合成化学の担う役割はますます大きなものになっている.各種ペプチドミメティクス単量体の中でも,β2-及びβ2,2-アミノ酸は,位置異性体であるβ3-アミノ酸と異なり対応するα-アミノ酸からの誘導が不可能であるため,多数の特長を有しながらも汎用されていない.本研究課題では容易に入手可能なイソキサゾリジンー5ーオンをβ-アミノ酸等価体として設定し,その多彩な反応性を活かすことで,上記合成素子の効率的な合成法開発を目指している.2018年度は大きく2つの進展があった.以前までの報告ではイソキサゾリジンー5ーオンを事前に修飾し,不斉反応の基質とすることで高い不斉収率にて所望のアミノ酸類を取得していた.本年度は,この事前修飾を回避してCH結合を直接官能基化する触媒条件を見出すに至った.この成果により同様の条件下,反応剤を変えるのみでさまざまなβ2,2-アミノ酸の合成が可能であることを示すことができた.もう1つの進展は基質の変換法に関するものである.これまでは反応成績体中のNO結合を,外部より化学量論量の還元剤を添加することにより切断していた.今年度はNO結合の切断を,分子内芳香族のCH結合の酸化と組み合わせることでレドックスニュートラルな分子変換を実現することができた.これによりこれまで合成例のほとんど存在しない環状β-アミノ酸類の効率的な合成法を開発することができた.上述の,1)基質の事前活性化を経ない触媒条件の開発,及び2)環状アミノ酸類の合成は申請書記載のマイルストーンにほぼ合致する.前年度に進展のあった2つの方向性について,1)触媒のチューニングによるさらなる基質適用範囲の拡充,2)異なる様式の分子内酸化反応と組み合わせることによる新規骨格の取得,を目指して検討を継続する.ペプチドミメティクスとライゲーション反応の著しい発展に伴って,タンパク質エンジニアリングにおける精密有機合成化学の担う役割はますます大きなものになっている.各種ペプチドミメティクス単量体の中でも,β2-及びβ2,2-アミノ酸は,位置異性体であるβ3-アミノ酸と異なり対応するα-アミノ酸からの誘導が不可能であるため,多数の特長を有しながらも汎用されていない.本研究課題では容易に入手可能なイソキサゾリジンー5ーオンをβ-アミノ酸等価体として設定し,その多彩な反応性を活かすことで,上記合成素子の効率的な合成法開発を目指している.2018年度は大きく2つの進展があった.以前までの報告ではイソキサゾリジンー5ーオンを事前に修飾し,不斉反応の基質とすることで高い不斉収率にて所望のアミノ酸類を取得していた.本年度は,この事前修飾を回避してCH結合を直接官能基化する触媒条件を見出すに至った.この成果により同様の条件下,反応剤を変えるのみでさまざまなβ2,2-アミノ酸の合成が可能であることを示すことができた.もう1つの進展は基質の変換法に関するものである.これまでは反応成績体中のNO結合を,外部より化学量論量の還元剤を添加することにより切断していた.今年度はNO結合の切断を,分子内芳香族のCH結合の酸化と組み合わせることでレドックスニュートラルな分子変換を実現することができた.これによりこれまで合成例のほとんど存在しない環状β-アミノ酸類の効率的な合成法を開発することができた.上述の,1)基質の事前活性化を経ない触媒条件の開発,及び2)環状アミノ酸類の合成は申請書記載のマイルストーンにほぼ合致する.前年度に進展のあった2つの方向性について,1)触媒のチューニングによるさらなる基質適用範囲の拡充,2)異なる様式の分子内酸化反応と組み合わせることによる新規骨格の取得,を目指して検討を継続する.触媒条件の検討が予想以上に進展したため,触媒検討用に計上していた配位子購入費用が見積もりよりも少なくなった.一方で環化反応に最適な触媒は比較的高価であるため,前年度未使用分も金属触媒の購入費用にあてていく.
食生活と唾液・咀嚼機能の関連性にいて

食に関わる唾液と味、補綴物による咀嚼機能の回復の関連について追求するため、60歳以上の有歯顎者(5名、平均68.3歳;Co群)および部分床義歯装着者(16名平均68.1歳;PD群)、若年者(12名平均23.7歳;Cy群)の唾液分泌、咀噛能率などを調査した。1.唾液流出量;唾液量は安静時はPD群(平均1.58ml/5min)とCo群(平均0.43m1/5min)の高齢者は、Cy群に比べ有意にすくなく、この減少は義歯に関係なく加齢による影響と考えられる。ATP顆粒カプセルによる咀嚼能率検査ではPD群(1.67J)とCo群(1.70J)に差はなく、PD群は十分に咀噛機能が改善されていると考えられた。咀嚼刺激時唾液流出量はPD群(平均5.39m1/5min)ではCy群(平均6.37ml/5min)と有意差なく、Co群(平均2.37ml/5min)ではPD、Cyの両群より有意に少なかった。咀嚼機能が改善されている場合には十分な唾液流出が得られることが示唆された。今後、さらにCo群の調査人数を増やしていく必要がある。2.口腔乾燥感;Co群では口腔乾燥感の有無と安静時、刺激時の唾液量は有意差がなかった。PD群ではCo群より安静時、刺激時とも唾液量は多いにもかかわらず、口腔乾燥を感じる者が多く、義歯装着の影響が疑われた。3.味覚閾値との関係;Co群ではPD群に比べ、4基本味(甘、塩、酸、苦)の認知閾値は低く、PD群でCo群と同程度の認知閾値を示す者の唾液量はCo群の約2倍であった。4.部分床義歯装着後2年間観察した5名の咀嚼スコアは617%、咀嚼能率は0.380.5J増加した。安静時唾液量はやや減少したが、刺激時唾液は咀嚼スコアや咀嚼能率の増加に伴い、0.63.5ml/5min増加した。食に関わる唾液と味、補綴物による咀嚼機能の回復の関連について追及することを目的として有歯顎者および義歯装着者の診査した。部分床義歯装着者45名では食物や味の好みが義歯装着で変わったものが約半数あり、義歯の満足度や慣れと味覚の関連が見られた。そこで、義歯の満足度が7以上、咀嚼能率が平均87.3の12名(以下PD群、平均年齢63.2歳)について唾液の流出量や緩衝能、味覚閾値について検討した。A.唾液流出量:安静時はPD群は1.58+0.33ml/5minでコントロールに比べ有意に少なく、パラフィンペレットの咀嚼による刺激時はPD群で少ない傾向はあるが、有意差はなかった。

この事から、唾液分泌が加齢により減少している高齢者でも、義歯に満足し咀嚼機能が回復している場合には咀嚼時には十分な唾液の流出が期待できることが推測された。本人の口腔乾燥感と安静時唾液量より刺激時唾液量との関係が示唆された。現在、新義歯を製作している患者について義歯製作前後、装着後に経時的に同様の検査を行い、唾液の流出量や緩衝能の変化を調べているところである。B.味覚閾値測定:4基本味(甘,塩,酸,苦)の認知閾値は、咀嚼刺激時唾液分泌速度が6.0ml/5min以上の者に比べ、2.5ml/5min以下の者は甘み、塩味、酸味、苦みいずれにおいても閾値が高い傾向を示し、唾液が多いほうが味を認識しやすいことがうかがわれました。さらに唾液量やPHとの関連について検討する予定である。C.床義歯との関連(残存歯による咬合支持の有無について):咀嚼刺激唾液の少ない者(<2.5ml/5min)は、多いもの(>6.0ml/5min)にくらべ、咬合支持が少ない、あるいは片側に偏っており、咬合状態や咀嚼状況と唾液分泌の関係が示唆された。また味覚感受性は後者が高い傾向を示した。これら義歯装着者との比較をするため同年齢の有歯顎の被験者のデータを集めているところである。食に関わる唾液と味、補綴物による咀嚼機能の回復の関連について追求するため、60歳以上の有歯顎者(5名、平均68.3歳;Co群)および部分床義歯装着者(16名、平均68.1歳;PD群)を調査した。1.唾液流出量:唾液量は安静時はPD群(平均1.58)、Co群(平均0.43)の高齢者は若年者(平均23.7歳の12名;Cy群,1.71)に比べ有意に少なく、この減少は義歯に関係なく加齢による影響と考えられる。ATP顆粒カプセルによる咀嚼能率測定ではPD群(1.67J)、Co群(1.70J)で差がなく、PD群は十分に咀嚼機能の改善されていると考えられた。咀嚼刺激時唾液流出量はPD群(平均5.37)ではCy群(平均6.37)と有意差なく、Co群(平均2.37)ではPD群Cy群より有意に少なかった。咀嚼機能の改善されている場合には十分な唾液流出がえられることが示唆された。今後Co群の調査人数を増やして比較検討をする必要がある。2.口腔乾燥感:Co群では口腔乾燥感の有無と安静時、刺激時の唾液量は有意差がなかった。PD群では口腔乾燥を感じる者は感じない者より有意に刺激時唾液量が少なかった。また、PD群ではCo群より安静時、刺激時とも唾液量は多いにもかかわらず、口腔乾燥を感じる者が多く、義歯装着の影響が疑われた。3.味覚閾値との関係:Co群ではPD群に比べ4基本味(甘、塩、酸、苦)の認知閾値は低く、PD群でCo群と同程度の認知閾値を示す者の唾液量はCo群の約2倍であった。4.部分床義歯装着後2年間観察した3名の咀嚼スコアは617%、咀嚼能率は0.380.5J増加した。安静時唾液はやや減少したが、刺激時唾液は咀嚼能率や咀嚼スコアの増加に伴い、0.63.5ml/5min増加した。
配偶子形態の2極化に関する進化生物学的研究

我々は群体性ボルボックス目の雌雄の配偶子をもつプレオドリナから、オスに特異的な遺伝子"OTOKOGI"(PlestMID)を発見し、オスが同型配偶の優性交配型(クラミドモナスのマイナス交配型)から進化したことを明らかにした(Nozaki et al.2006, Curr.Biol.)。その結果、"メス"が性の原型であり、"オス"は性の派生型であることが示唆された。この研究では、従来的なモデル生物を用いた研究では不明であった進化生物学的大問題(オス・メスの起源)が、独自に開発した材料(プレオドリナの新種)を用いることで解き明かされ、生物学の一般的な教科書で示されている同型配偶から異型配偶/卵生殖への進化がはじめて遺伝子レベルのデータで説明された。また、本研究におけるオス特異的遺伝子の同定はこれまでに全く未開拓であったメスとオスの起源を明らかにする進化生物学的研究のブレークスルーになるものと高く評価された(Kirk 2006, Curr.Biol.16 : R1028 ; Charlesworth 2007, Curr.Biol.17 : R163)。「雌雄性の誕生」とは性によって配偶子に差異が生じることであり、この差異を生み出した分子生物学的要因を特定するには、性によって異なる性染色体領域ゲノムの比較研究することができれば最適である。オス特異的遺伝子"OTOKOGI"はクラミドモナスの性染色体領域に存在する性決定遺伝子MIDのオーソログであり、プレオドリナのオスの性染色体領域に存在することが推定される。従って、本遺伝子のオーソログを同型配偶卵生殖に至る様々な進化段階の群体性ボルボックス目の生物から得ることができれば、各進化段階の性染色体領域を探索するプローブとして使用できる。これらの性染色体領域に着目した比較生物学的な研究を実施すれば「雌雄性の誕生」の分子細胞学的基盤が明らかになるものと思い、群体性ボルボックス目の同型配偶のゴニウムからMIDオーソログ(GpMID)を探索し、その分子遺伝学的な特性を調査した(Hamaji et al.2008, Genetics)。これまでの我々の系統学的研究から群体性ボルボックス目では群体の細胞数の増加と共に同型配偶から異型配偶への進化が起こったものと推測されていた。また、近縁な単細胞性のクラミドモナスにおいては、交配型に特異的な性決定遺伝子等が報告されている。しかし、群体性ボルボックス目の交配型特異的な遺伝子の知見はまったくないものと思われた。本年度は群体性ボルボックス目の異型配偶のプレオドリナ雄株の雄性配偶子を誘導した培養液から抽出したRNAを縮重プライマーでRT-PCRした結果、クラミドモナスでマイナスの性を決定しているmidに類似した配列の遺伝子を単離することに成功した。本遺伝子はクラミドモナスの優性の性(マイナス)決定遺伝子Midと同じく、約150アミノ酸をコードし、3'側にロイシンジッパーとRWP-RKドメインをもっていた。核ゲノム配列を決定した結果、intron-exon構造も基本的にはクラミドモナスと同一であった。

サザンブロットの結果、本遺伝子は雄株に2コピー存在し、雌株には存在せず、雄株の性特異的な染色体構造を構成しているものと考えられた。また、真核生物に広く存在するRWP-RKドメインをもつ配列を遺伝子データバンクから抽出して系統解析を実施した結果、クラミドモナスの2個のMid蛋白質と今回のプレオドリナの配列は単系統群を構成し、他のRWP-PKドメインとは独立に進化したことが明らかとなった。従って、Midをもつクラミドモナスの優性の交配型は異型配偶の雄(小さな配偶子)に相当することが推測された。これは同型配偶の交配型と異型配偶の雄を遺伝的なデータで関連づけた最初のものでもある。また、プレオドリナMidは雄性配偶子形成時に強く発現することが明らかとなった。群体性ボルボックス目は、同型配偶から異型配偶/卵生殖に至る進化を研究するためのモデル系統群である。8または16細胞性のGonium pectoraleでは両方の交配型(MT)+/-の配偶子が両方向的接合突起を形成するのに対し、Chlamydomonas reinhardtiiの配偶子はMT+のみが片方向就接合突起を形成する。両方向的接合突起は異型配偶化に向けた最初の変化であり、Gonium pectoraleは有性生殖の進化を考察する上で重要である。C.reinhardtiiでは、MTによって遺伝子構成が異なる「性染色体領域」が明らかにされている。従って、G.pectoraleの性染色体領域を明らかにし、C.reinhardtiiと比較する事で配偶子形態の進化の基盤となった性染色体領域の変化を解明できると考えられた。本年度はこの第一段階として、C.reinhardtiiでMT-にのみ存在する性決定遺伝子CrMIDのG.pectoraleオーソログ(GpMID)を単離した。GpMIDはG0pectoraleのMT-だけに存在し、CrMIDと共通するRWP-RKドメイン配列をもつ。RWP-RKドメインをもつ多くのボルボッックスとクラミドモナスのゲノム配列を用いて系統解析を行った結果、GpMIDはクラミドモナスとプレオドリナのMIDと高い信頼度で単系統群となった。DNAゲルブロット解析とゲノムPCRにより、GpMIDはMT-だけにシングルコピーで存在し、MT-の性だけに遺伝することが明らかとなった。また、GpMIDの発現は窒素飢餓によって上昇した。また、遺伝学的データの解析から、G.pectoraleでは、GpMIDのとオルガネラの遺伝様式がC.reingardtiiと共通であることが判明した。このGpMIDはプレオドリナのPlestMID(Nozaki et al.2006.Curr.Biol.)に引きつぐ群体性ボルボックス目の性特異的遺伝子である。C.reinhardtiiでは接合突起形成を抑制すると考えられているMZDがG.pectoraleの片側の性(MT-)で今回認められので、群体性ボルボックス目で両方向的接合突起が誕生した初期進化段階で、MID下流の接合突起形成制御機能が変化したれたと考えることができる。群体性ボルボックス目は,同型配偶から異型配偶/卵生殖に至る進化を研究するためのモテル系統群である。16細胞群体性Gonium pectoraleでは,+型/-型両方の交配型の配偶子が両方向的接合突起を形成するのに対し,Chlamydomonas reinhardtiiの配偶子は+型のみが片方向的に接合突起を形成し,異型配偶化の前段階で片方向から両方向へ突起の進化が推定されている。C.reinhardtiiでは,「性染色体領域」mating type(MT)Iocusが知られており,接合突起に関連した性特異的遺伝子が局在している。