hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物ゲノムの進化におけるＳＩＮＥレトロトランスポゾンの役割について

真核生物のゲノム配列の多くの部分がトランスポゾンと呼ばれる反復配列であるにも関わらず、これらがゲノム中になぜ存在し、何をしているのかはまだあまりわかっていない。特に近年、なんの機能も持たないはずのトランスポゾンの配列がどういうわけか遠縁の種間で非常に似ているケースが数多く報告されている。これらの事象を説明するため、(i)これらのトランスポゾンが実は重要な機能を獲得している、あるいは(ii)これらのトランスポゾンの水平伝播が頻繁に起こっている、という2つの説が主に提唱されているものの、ほとんどの場合推測の域を出ない。ここで問題なのは、トランスポゾンの配列の進化を理解するうえで必要な枠組みがまだ構築されていないという事実である。そこで私はすでに全ゲノム配列が解読されている数十種の被子植物のゲノムを用いた比較ゲノム解析や進化解析などを行い、このAu SINEレトロトランスポゾンの進化の歴史を正確に再構築していくという作業を行った。結果として、このトランスポゾンが、全被子植物の共通祖先の段階からすでに存在しており、ある種では配列の相似性を保ったままゲノム中に残り、他の種では欠失等によりゲノム中から失われた可能性が高いことがわかった。そして、ある特定の配列を維持することがこのトランスポゾンのファミリーがゲノム中に生き残るために重要だった可能性が高いことを示した。この結果は、その生物にとっては何の機能も持たないはずのトランスポゾンの配列同士が非常に似ている、という現象が普通に、つまり水平伝播や機能の獲得などの特異な現象がなくても、トランスポゾンそのものの生き残り戦略だけで十分に起こりうることを示している。また、この結果をもとに我々はこのAu SINEのみならず、トランスポゾン全般に当てはまるような、トランスポゾンの進化を説明するモデルを提唱した。28年度が最終年度であるため、記入しない。真核生物のゲノム配列の多くの部分がトランスポゾンと呼ばれる反復配列であるにも関わらず、これらがゲノム中でどういった役割をはたしているのか、そしてどう進化してきたのかについてはまだまだわからない部分が多い。たとえば近年、なんの機能も持たないはずのトランスポゾンの配列がどういうわけか遠縁の種間で非常に似ているケースが数多く報告されている。そこで私は、植物界に広く分布し、また様々な遠縁の種間で配列が非常に似ていることが報告されているAu SINEというトランスポゾンに着目して研究を行っている。全ゲノム配列が公開されている約80種の被子植物のゲノム配列を用いて様々な解析を行った結果、このAu SINEというトランスポゾンが約30種のゲノム中に存在し、また逆に存在しない種も数多くあることがわかった。さらに、遠縁の種間でも配列が似てい場合が多いにも関わらず、水平伝播が起こっていることを示唆するような事実は確認できず、逆に全被子植物の共通祖先の段階からすでに存在しており、ある種では配列の相似性を保ったままゲノム中に残り、他の種では欠失等によりゲノム中から失われた、あるいは配列が変わりすぎて検出できなくなった可能性が高いことが示唆された。また、Au SINEの配列がそれぞれの植物にとって重要な機能を獲得したことを示唆するような事実も確認できなかった。これらのことから、遠縁の種間のトランスポゾンの配列が非常に似ているという事象が、これまで考えられていた水平伝播や新しい機能の獲得がなくても起こりうることが示された。ゲノムに記されている遺伝情報を読み解くには、多くの真核生物のゲノムの主要な構成要素であるトランスポゾンを理解する必要がある。しかし、これらのトランスポゾンがゲノム中でどういった役割を果たしているのかは未だにはっきりわかっていない。そしてこれはトランスポゾンの進化プロセスがわかっていないことが大きな原因である。そこで本研究では、植物界に広く分布するAu SINEと呼ばれるレトロトランスポゾンをモデルにし、比較ゲノム解析などによってこのトランスポゾンの進化の歴史を明らかにしていくことで、トランスポゾンの進化プロセスを解明していくことを目的に研究を行ってきた。そこで、すでに解読されている数十種の植物のゲノム配列を用いて様々な解析を行い、このAu SINEレトロトランスポゾンの詳細な進化の歴史を再構築することができた。特に、遠く離れた種間で配列が非常に似ているという状況が、水平移動などを考慮せずとも、通常の垂直伝搬での進化プロセスで十分に説明できることがわかった。そしてこれらの結果を踏まえたトランスポゾンの進化モデルを提唱することができた。現在この成果を記した論文を国際誌に投稿中である。想定していた以上にトランスポゾンの進化プロセスを明らかにすることができた。

ここで問題なのは、トランスポゾンの配列の進化を理解するうえで必要な枠組みがまだ構築されていないという事実である。そこで私はすでに全ゲノム配列が解読されている数十種の被子植物のゲノムを用いた比較ゲノム解析や進化解析などを行い、このAu SINEレトロトランスポゾンの進化の歴史を正確に再構築していくという作業を行った。結果として、このトランスポゾンが、全被子植物の共通祖先の段階からすでに存在しており、ある種では配列の相似性を保ったままゲノム中に残り、他の種では欠失等によりゲノム中から失われた可能性が高いことがわかった。そして、ある特定の配列を維持することがこのトランスポゾンのファミリーがゲノム中に生き残るために重要だった可能性が高いことを示した。この結果は、その生物にとっては何の機能も持たないはずのトランスポゾンの配列同士が非常に似ている、という現象が普通に、つまり水平伝播や機能の獲得などの特異な現象がなくても、トランスポゾンそのものの生き残り戦略だけで十分に起こりうることを示している。また、この結果をもとに我々はこのAu SINEのみならず、トランスポゾン全般に当てはまるような、トランスポゾンの進化を説明するモデルを提唱した。当初の期待通り研究が進展しており、興味深い結果が得られている。現在は、得られた結果を投稿論文としてまとめようという段階である。また、当初の計画にはなかったものの、本研究から派生した新たな研究課題にも現在取り組んでおり、こちらも成果が期待できる。本研究を進める過程で、様々な種に見られるトランスポゾンの配列を比較した時に、それらがどうなっているべきか、どの程度似ているべきかなどを説明するための理論が確立されていないことに気づき、当研究室に所属する学生と共同でシミュレーション解析を開始している。シミュレーション自体はほぼ終了しており、今後は結果を解析し、成果を論文にまとめたい。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究を進める過程で、私はトランスポゾンの配列の進化を理解するうえで必要な理論的な枠組みがまだ構築されていないという事実に直面した。例えば、ある種のゲノム中に存在するトランスポゾンのファミリーについて考える。この種が二つの種に分岐し、一定の時間がたったと仮定すると、二種間でのトランスポゾンの配列はどの程度似ていると期待できるか。あるいは非常に似ているという状況がどういった条件で、どれぐらいの確率で起こるのか、といった問いに答えるための理論が現在のところ存在しない。そこで、当初の研究計画にはなかったものの、トランスポゾンの配列の進化を理解するうえでこのような理論的な研究が不可欠であると考え、トランスポゾンの理論的な研究を専門的に行っている当研究室の学生と共同でシミュレーションを駆使した理論的研究をすでに開始しており、さらに進めていく方針である。
ナノスケールSiO2/Si界面の局所誘電特性に及ぼす欠陥の影響

電界印加下の密度汎関数基底状態計算(B. Meyer et al., Phys. Rev. B 63(2001)205426)を用いて電界誘起電荷密度を求め、ガウス分布フィルターを用いて粗視化を行う。粗視化された電界誘起電荷観密度を用いてガウス則より粗視化された局所内部電界を評価し、電束密度連続の式より局所誘電率の3次元空間分布を求める定式化とプログラム開発を行った。SiO2超薄膜と理想的なSiO2/Si(001)界面に酸素欠損を導入し、電子分極による光学誘電率、電子分極と格子分極による静的誘電率の3次元空間分布を調べた。欠陥近傍での光学誘電率の空間変化は小さいが、静的誘電率は欠陥近傍で増大することを見出した。さらに、HfO2、La2O3等のイオン性の強いhigh-k超薄膜の誘電特性、Ge-MOSの酸化膜として期待されるGeO2超薄膜、GeO2/Ge(001)界面の局所誘電特性の計算を行った。GeO2酸化膜では、結晶構造の異なるquartz構造とrutile構造の2種類の薄膜を調べた。quartz構造薄膜は共有結合性が強く、quartz構造SiO2膜と類似の誘電特性を示す。イオン結合性の強いrutile構造薄膜はquartz構造より大きな静的誘電率を持ち、酸素欠損近傍での静的誘電率はさらに増大することを示した。電界印加下の密度汎関数基底状態計算(B.Meyer et al., Phys. Rev. B 63(2001)205426)を用いて電界誘起電荷密度を求め、ガウス分布フィルターを用いて粗視化を行う。SiO2超薄膜と理想的なSiO2/Si(001)界面に酸素欠損を導入し、電子分極による光学誘電率、電子分極と格子分極による静的誘電率の空間分布を調べた。
バーチャル力学モデルに基づく作業用6足歩行ロボットの力・姿勢および振動制御

昨年度で開発された1脚3自由度である6足歩行ロボットの実機および実機に基づいたバーチャル力学モデルに基づく力・姿勢および振動のロバスト制御によって,作業用6足歩行ロボットの安定歩行を実現した.本年度には6自由度マニピュレータ機構に基づく6足歩行ロボットの作業に関する研究を着目した.そこで,本研究では地表探査,塗装,なぞるなどの面接触作業を実現するため,以下のいくつかの提案研究を行った.まず,面接触作業をしやすい立場から,今までの手先のオイラ姿勢角を表現するPUMA型6自由度マニピュレータマニピュレータと比べて手先のピッチ角,ロール角,ヨー角を直接表現するPRY型6自由度マニピュレータの機構を提案して開発した.つぎに,逐次検索法を提案して手先の3関節の軸が一点に交わらなくても逆運動学を解けるようになった.また面接触作業に対応できるため従来の位置・力のハイブリッド制御を拡張して位置・姿勢・力・モーメントのハイブリッド制御を提案した.さらに逆ヤコビ行列の計算を回避するため差分逆運動学法を提案した.研究成果は2005年8月第9回日本機械学会「運動と振動の制御」シンポジウムにて発表された.また,この研究成果をまとめて日本機械学会の「運動と振動の制御の21世紀への新展開」特集号に投稿した.ここまでの外部環境との接触制御は点接触しか考えなかった.しかしながら,実際の作業には面接触作業の場合もある.たとえば,塗装・塗布,研削・研磨,地表探査,なぞるなどの作業.このため,研究代表者が提案したマニピュレータの手先の位置・姿勢・力・モーメントのハイブリッド制御は面接触作業を可能となっており,幅広く応用できる産業ロボットの作業技術である.さらに,このような点接触作業および面接触作業に両方対応できる手先の位置・姿勢・力・モーメントのハイブリッド制御は研究代表者の知る限りに日本国内外には見られないである.また,手先の3関節の軸が一点に交わらなくても逆運動学を解けるための逐次検索法,および大規模の逆ヤコビ行列の計算を回避するための差分逆運動学法という2つの提案手法は高い汎用性を持つため,マニピュレータの作業技術として独創的,実用的なアルゴリズムである.本年度には,汎用性,移動速度,脚の可動範囲の3つの面を考慮し,機構解析プログラムDADSによる作成された3DのCAD力学モデルに基づき,歩容の安定余裕理論および普通の階段を昇降できる脚の長さの要求などによって1脚3自由度である6足歩行ロボットを設計,製作した.また,全身3自由度バーチャル力学モデルに基づいたサーボ型6足歩行ロボットのサスペンションのスライディングモード制御を提案し,サスペンションのトレンドオフの問題を解決したことと共に,ロボット脚の力制御,及び胴体の姿勢と振動の制御を実現した.3DのCAD力学モデルベースのシミュレーションおよび実機を用いた実験によって本手法の有効性を明らかにした.この研究成果は2004年8月アメリカのワシントン大学で開催された第7回「運動と振動の制御」国際会議にて発表された.サスペンションのサーボ型スライディングモード制御はよい胴体姿勢を得られたが,制御器はスライディングモードに到達しなかった.そこで,本研究は上記の研究成果に基づいて振動抑制の観点からモード座標に基づくスライディングモード制御を試みた.これはバーチャル力学モデルに基づいたロボット胴体の状態方程式では状態変数が不可制御だったのに対し,モード分離することにより状態変数行列が対角正準系になり,状態変数が可制御になる.実験の結果により制御器がスライディングモードに到達でき,スライディングモード制御の特徴が出ていることが分かった.この研究成果は2005年8月第19回バイオメカニズム・シンポジウムにて発表する予定である.また,本年度の研究成果をまとめて学術雑誌への投稿論文を準備しているところである.上述のような6足歩行ロボットを対象としてバーチャル力学モデルに基づく多足歩行ロボットの支持脚の力制御および胴体に関する姿勢・振動のロバスト制御を実現したことは,多足歩行ロボットの歩行技術研究にここまでの1つ空白の研究として重要な,新たな知見を与えた.昨年度で開発された1脚3自由度である6足歩行ロボットの実機および実機に基づいたバーチャル力学モデルに基づく力・姿勢および振動のロバスト制御によって,作業用6足歩行ロボットの安定歩行を実現した.本年度には6自由度マニピュレータ機構に基づく6足歩行ロボットの作業に関する研究を着目した.そこで,本研究では地表探査,塗装,なぞるなどの面接触作業を実現するため,以下のいくつかの提案研究を行った.まず,面接触作業をしやすい立場から,今までの手先のオイラ姿勢角を表現するPUMA型6自由度マニピュレータマニピュレータと比べて手先のピッチ角,ロール角,ヨー角を直接表現するPRY型6自由度マニピュレータの機構を提案して開発した.つぎに,逐次検索法を提案して手先の3関節の軸が一点に交わらなくても逆運動学を解けるようになった.また面接触作業に対応できるため従来の位置・力のハイブリッド制御を拡張して位置・姿勢・力・モーメントのハイブリッド制御を提案した.さらに逆ヤコビ行列の計算を回避するため差分逆運動学法を提案した.研究成果は2005年8月第9回日本機械学会「運動と振動の制御」シンポジウムにて発表された.また,この研究成果をまとめて日本機械学会の「運動と振動の制御の21世紀への新展開」特集号に投稿した.ここまでの外部環境との接触制御は点接触しか考えなかった.しかしながら,実際の作業には面接触作業の場合もある.

たとえば,塗装・塗布,研削・研磨,地表探査,なぞるなどの作業.このため,研究代表者が提案したマニピュレータの手先の位置・姿勢・力・モーメントのハイブリッド制御は面接触作業を可能となっており,幅広く応用できる産業ロボットの作業技術である.さらに,このような点接触作業および面接触作業に両方対応できる手先の位置・姿勢・力・モーメントのハイブリッド制御は研究代表者の知る限りに日本国内外には見られないである.また,手先の3関節の軸が一点に交わらなくても逆運動学を解けるための逐次検索法,および大規模の逆ヤコビ行列の計算を回避するための差分逆運動学法という2つの提案手法は高い汎用性を持つため,マニピュレータの作業技術として独創的,実用的なアルゴリズムである.
地球温暖化物質亜酸化窒素の低温除去触媒の開発と発生期酸素ダイナミクスの解明

鉄ゼオライト触媒を用いた過剰酸素雰囲気下におけるN_2O選択還元反応では,還元剤としてメタンが最も効果的にN_2Oを除去できる.触媒活性は鉄担持量に大きく依存し鉄担持量が大きい触媒ほど高い触媒活性を示した.これらの触媒をX線吸収微細構造分光法(EXAFS)で解析した結果,フレッシュな触媒上には主にモノマー種とダイマー種の二種類の鉄イオン種が存在していることを明らかにした.ダイマー種の割合は1020%と低いが,その活性は非常に高く,モノマー種の17倍の活性を有することが明らかなった.また,ダイマー種が形成されることで,触媒の還元特性や酸素脱離能が飛躍的に向上した.これらの結果は,キャラクタリゼーションの結果と非常に良く一致している.鉄ダイマー種を選択的にゼオライトに固定化するためにクラウンエーテルを用いた触媒調製方法を検討した.この手法によりダイマー種の存在比率を高めることが出来たが,触媒全体の担持量は極めて低く,活性は従来の触媒と同じであった.不活性なメタンが低温で活性化される反応機構は,N_2O解離直後の酸素原子(発生期酸素)がメタンを速やかに活性化し,その結果鉄イオン種上にメトキシ中間体が形成されることで鉄イオンの酸化還元反応が進行できることを明らかにした.発生期酸素は,鉄イオンダイマー種上に存在する空きサイトで生成する.このサイトはフレッシュな触媒,すなわち鉄が酸化された状態(Fe^<3+>)でも存在し,N_2Oのみが解離出来るサイトであることが明らかとなった。一方,この空きサイト上に解離吸着した表面酸素はメタンと反応しない.N_2O/CH_4選択還元反応にはN_2Oとメタンの共存が重要であり,解離直後の発生期酸素の存在が反応に非常に重要であることが明らかになった.発生期酸素の重要性は,欧州の研究グループ(Javier Perez-Ramirez et al.)が本研究成果を引用して支持している.鉄ゼオライト触媒を用いた過剰酸素雰囲気下におけるN_2O選択還元反応では,還元剤としてメタンが最も効果的にN_2Oを除去できる.触媒活性は鉄担持量に大きく依存し鉄担持量が大きい触媒ほど高い触媒活性を示した.これらの触媒をX線吸収微細構造分光法(EXAFS)で解析した結果,フレッシュな触媒上には主にモノマー種とダイマー種の二種類の鉄イオン種が存在していることを明らかにした.ダイマー種の割合は1020%と低いが,その活性は非常に高く,モノマー種の17倍の活性を有することが明らかなった.また,ダイマー種が形成されることで,触媒の還元特性や酸素脱離能が飛躍的に向上した.これらの結果は,キャラクタリゼーションの結果と非常に良く一致している.鉄ダイマー種を選択的にゼオライトに固定化するためにクラウンエーテルを用いた触媒調製方法を検討した.この手法によりダイマー種の存在比率を高めることが出来たが,触媒全体の担持量は極めて低く,活性は従来の触媒と同じであった.不活性なメタンが低温で活性化される反応機構は,N_2O解離直後の酸素原子(発生期酸素)がメタンを速やかに活性化し,その結果鉄イオン種上にメトキシ中間体が形成されることで鉄イオンの酸化還元反応が進行できることを明らかにした.発生期酸素は,鉄イオンダイマー種上に存在する空きサイトで生成する.このサイトはフレッシュな触媒,すなわち鉄が酸化された状態(Fe^<3+>)でも存在し,N_2Oのみが解離出来るサイトであることが明らかとなった。一方,この空きサイト上に解離吸着した表面酸素はメタンと反応しない.N_2O/CH_4選択還元反応にはN_2Oとメタンの共存が重要であり,解離直後の発生期酸素の存在が反応に非常に重要であることが明らかになった.発生期酸素の重要性は,欧州の研究グループ(Javier Perez-Ramirez et al.)が本研究成果を引用して支持している.
Ｗｅｂアプリケーションの非決定性による欠陥の自動検出

本研究ではWebアプリケーションの非同期技術(Ajax)に着目し,Ajaxに関わる開発事例を元に開発者の期待する動作を定義することでWebアプリケーションの非決定性に関わる性質の自動検証手法を実現した.検証結果から,開発者のテスト環境では再現しないがユーザ環境では顕在化しうる"潜在的な欠陥"を検出でき,本年度の実施計画を達成できた.しかし,検出した欠陥が誤検出でないか確認する必要があったため,本年度ではさらに,繊細な通信遅延を再現するようプログラムを変異させる操作を実装し実アプリケーションに適用した結果,Webアプリケーションの深刻な脆弱性に関わるエラーを再現できた.高品質なWebアプリケーションを開発するためには対処すべき欠陥を発見・除去する必要があり,既存手法で発見できない実際の欠陥を自動検出できた意義は大きい.この研究成果はソフトウェア工学分野におけるトップカンファレンスであるIEEE/ACM International Conference on Automated Software Engineering (ASE)に採択され,本年度のASEにおいて日本から採択された唯一の技術論文である.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。
中学校理科における電磁波を視覚化する実験方法の検討と教材化

現行学習指導要領の中で、必修教科理科におけるねらいを達成するための方策として、課題について研究した。理科を中心として「電磁波」を視覚化することをねらい、科学技術についての指導を進めることによって、他教科や生活と関係の深い「選択教科の時間」や「総合的な学習の時間」の活用に広げる方向をも模索した。中学3年生で選択した12名で研究を行った。筆者の過去の実践と同じように理科の授業の中で、多くの生徒が自己の興味や関心を積極的に持った。しかし、それをまとめ、公開するまでには時間的な関係から、至らなかった。本研究は以下のように研究し、指導を行った。研究の当初では、予備実験を進め、電磁波の波長を視覚化できる物質・器具の選定を行った。また同時に、教材化し、カリキュラムとなるよう理科教育上の観点より、文献の調査を行い、授業プランとなるよう準備した。日本理科教育学会、日本科学教育学会などでの発表を見聞し、理科教育の動向をつかんだ。同時に研究資料の整理を行った。選択教科理科で、授業プランの実践を行うための、計画を行った。文献研究などを精査し、生徒に授業プランの一部を実践した。校内ネットワークを活用し、その感想などを交流させることをねらったが、勤務校のカリキュラムの関係から、時間的な制約で、公開させるまでには至らなかった。
Porphyromonas gingivalisのリピドAアナログの化学合成

申請者は、過去において、成人性歯周炎発症の重要な因子の一つであるPorphyromonas gingivalis(Pg)エンドトシンの活性本体であるリピドAの分離・精製に初めて成功し、その構造を各種分析により解明した。本研究では、先の研究において唯一不明であったヒドロキシ脂肪酸の光学配座を決定するとともに、PgリピドA構造体の化学合成を試みた。
妊娠に伴う神経軸索伸長の制御機構

成体における末梢神経軸索伸長は、組織損傷時に起こることは良く知られている。一方で、健康な成体においても末梢神経の軸索伸長が起きるのか、また起きるのであればそれはどのような状況下で起きるのかについてはほとんど解析されていない。本研究では、妊娠母体の体の構造変化に着目し、妊娠時の末梢神経軸索の伸長を検討して、その分子機構を明らかにしようとしている。昨年度までに、出産後の乳頭で末梢神経軸索の伸長が起きていること、またその時の乳頭ではTissue inhibitor of metalloproteinase (Timp)-1の発現が上昇していることを見出していた。本年度の研究として、同時期(出産後)のその他の組織においてもTimp-1の発現上昇が見られるのかを解析したところ、膣においても出産後にTimp-1の発現上昇が見られることが分かった。この発現上昇は出産後1日目でピークを迎え、これは炎症性サイトカインの発現のピークと一致することから、出産後の膣では炎症が起きることでTimp-1の発現が上昇することが分かった。また、マウスに存在する全てのMatrix metalloproteinase (MMP)の発現を検討したところ、妊娠後期、出産後1日目にそれぞれ発現のピークを迎えるグループ、出産後1週後に向かって増え続けるものの3グループに分類されることが分かった。また、oxytocinが乳頭への神経軸索伸長に関与している可能性についてさらに検討したところ、oxytocin受容体のアンタゴニストによって軸索伸長が阻害されることから、oxytocinシグナルが重要であることが確認できた。Timp-1やMMPと軸索伸長の関連を示すことに苦労していたが、MMPの発現をグループ化できたことで進展が見込める状態になった。Oxytocinについても、Oxytocin単独投与で影響が見られなかったことから研究の進行が遅れた。阻害剤による影響が見られたことで、今後の進展が可能となった。妊娠中および出産後の性ホルモン変動が乳頭や膣におけるMMPの発現を制御し、それが末梢神経軸索の再編成を引き起こすという仮説の検証を行っていく。具体的には、未妊娠のまた当初計画にあったTGF-βとの関連についても解析していく予定である。昨年より明らかになってきたoxytocinによる制御機構も併せて解析していくことで、当初目的としていた妊娠時の末梢神経軸索伸長制御機構の解明に至ることができると考えている。成体の中枢神経系は軸索が損傷した際の修復力が小さく、中枢神経損傷における治療法の足枷となっている。一方、感覚神経などの末梢神経系は成体においても損傷修復が起き、軸索を伸長させることができる。しかし、成体で損傷修復以外に軸索が伸長することがあるのかは、現在のところよく分かっていない。本研究では、体の構造が大きく変化する妊娠時の母体に着目し、妊娠時に末梢神経軸索の伸長が起きているのか、また起きているならばその分子機構は何かを明らかにすることを目的として解析を行っている。本年度は、研究計画申請時に予備データとして得ていた妊娠時母体における末梢神経の伸長を再確認するために、妊娠マウスの皮膚切片に対して免疫抗体染色を行うことで、軸索伸長を検討した。また、脊髄後根神経節(DRG)を妊娠時の時系列に添って単離し、real time RT-PCRにより各種マーカー遺伝子の発現を検討した。その結果、妊娠の進行に伴って末梢神経の軸索が伸長していることを示唆する結果を得た。また、妊娠時には血液中の性ホルモン濃度に大きな変動があるため、これが末梢神経軸索の伸長に影響を及ぼすかを検討した。未妊娠マウスにestradiol, progesterone, oxytocinを投与したところ、oxytocinの投与により軸索の伸長が見られた。これらのことから、妊娠時には血中の性ホルモン変動が末梢神経の軸索伸長を促進させる働きを持っていることが示唆された。当初の計画であった「妊娠時の体の構造変化」が末梢神経軸索の伸長に及ぼす影響は、現在解析を行っているところで、まだ結果が得られていない。一方で、血中の性ホルモン変動による軸索伸長の制御が明らかとなった。成体における末梢神経軸索伸長は、組織損傷時にはよくみられるが、健康な成体での神経軸索伸長はよく分かっていない。本年度は、出産後の神経軸索の伸長状態を検討するために、産後雌マウスの乳頭における神経軸索の状態と、各種遺伝子の発現を検討した。その結果、出産2日後の乳頭において、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)阻害蛋白質(Tissue inhibitor of metalloproteinase,Timp)の発現が上昇することを見出した。出産直後より仔マウスを取り除いたところ、Timpの発現上昇はキャンセルされたことから、仔マウスによる乳頭への刺激がTimpの発現を上昇させていると考えられた。Timpがどの細胞に由来するのかを検討する目的で、抗Timp抗体を用いた免疫蛍光染色を行ったが、明確な蛍光像が得られず、発現細胞の同定にまでは至っていない。今後、in situ hybridization法を用いた発現細胞の同定を行う予定である。また、oxytocinによる神経軸索の伸長に関しては、oxytocin受容体(OxtR)の発現を検討したところ、妊娠中のDRGにおいてOxtRの発現が上昇することを見出した。

一方、oxytocinそれ自体の発現量は変動しないこと、またoxytocinを単独投与しただけでは効果が乏しいことも分かった。当初の計画であった「妊娠時の体の構造変化」が末梢神経軸索に及ぼす影響としては、MMPによる組織改編が原因である可能性が見えてきた。Oxytocinによる軸索伸長の制御機構も明らかになりつつあるため、おおむね順調に進展していると考えている。成体における末梢神経軸索伸長は、組織損傷時に起こることは良く知られている。一方で、健康な成体においても末梢神経の軸索伸長が起きるのか、また起きるのであればそれはどのような状況下で起きるのかについてはほとんど解析されていない。本研究では、妊娠母体の体の構造変化に着目し、妊娠時の末梢神経軸索の伸長を検討して、その分子機構を明らかにしようとしている。昨年度までに、出産後の乳頭で末梢神経軸索の伸長が起きていること、またその時の乳頭ではTissue inhibitor of metalloproteinase (Timp)-1の発現が上昇していることを見出していた。本年度の研究として、同時期(出産後)のその他の組織においてもTimp-1の発現上昇が見られるのかを解析したところ、膣においても出産後にTimp-1の発現上昇が見られることが分かった。この発現上昇は出産後1日目でピークを迎え、これは炎症性サイトカインの発現のピークと一致することから、出産後の膣では炎症が起きることでTimp-1の発現が上昇することが分かった。また、マウスに存在する全てのMatrix metalloproteinase (MMP)の発現を検討したところ、妊娠後期、出産後1日目にそれぞれ発現のピークを迎えるグループ、出産後1週後に向かって増え続けるものの3グループに分類されることが分かった。また、oxytocinが乳頭への神経軸索伸長に関与している可能性についてさらに検討したところ、oxytocin受容体のアンタゴニストによって軸索伸長が阻害されることから、oxytocinシグナルが重要であることが確認できた。Timp-1やMMPと軸索伸長の関連を示すことに苦労していたが、MMPの発現をグループ化できたことで進展が見込める状態になった。Oxytocinについても、Oxytocin単独投与で影響が見られなかったことから研究の進行が遅れた。阻害剤による影響が見られたことで、今後の進展が可能となった。当初の計画について、大きな問題が出てきているわけではないので、計画通り粛々と進めていく予定である。それとともに、本研究で明らかとなってきた性ホルモンによる軸索伸長の分子機構についてもさらに深い解析を行っていく。妊娠中の性ホルモン変動が乳頭や膣におけるMMPの発現を制御し、それが末梢神経軸索の再編成を引き起こすという仮説の検証を行っていく。また当初計画にあったTGF-betaとの関連についても解析していく予定である。昨年より明らかになってきたoxytocinによる制御機構も併せて解析していくことで、当初目的としていた妊娠時の末梢神経軸索伸長制御機構の解明に至ることができると考えている。
The physiological ligand and activation mechanisms of an orphan metabotropic receptor Prrt3

Prrt3は、オーファン代謝型受容体である。Prrt3に関する先行論文は無いため、Prrt3の生理的役割や分子機能は全く未知である。本研究課題では、Prrt3のリガンドの同定と活性化機構の解明を目指して実験を行った。その結果、(1)Prrt3はGi/o蛋白質と結合し、Gq蛋白質と結合しないこと、(2)Prrt3のN末端細胞外領域の切断は分子を活性化しないこと、(3)ムスカリン性アセチルコリン受容体アゴニストに属する数個の化合物がPrrt3を活性化するが、アセチルコリンは活性化しないこと、(4)抗寄生虫剤であるIvermectinはGIRKチャネルを直接活性化することが明らかになった。生理学
虚血性心疾患死亡の動向の把握に関する疫学研究

1995年1月から採用された国際疾病、傷害および死因統計分類第10回修正(ICD-10)に基づく死亡診断書改正後において、虚血性心疾患死亡統計が大きく変化したことを背景に、その妥当性を検討した。大分市において、1997年1月から1998年12月までの2年間に死亡した25-74歳の住民のうち(人口27.3万人)、ICD-10に基づき、原死因が心疾患あるいは虚血性心疾患との関連のある疾患とする342例を全数抽出した。未調査15例を除いた327例(95.6%)について、医師の面接聞き取り、あるいは医療記録の悉皆的な調査から、国際共同研究であるMONICA研究の診断基準に準じ、原死因を急性心筋梗塞・確実、可能性、急性死、非虚血性心疾患死亡、不明の5区分に再分類した。342例中、心疾患死亡を原死因とするものが273例(内訳:急性心筋梗塞143例(52.4%)、その他の虚血性心疾患27例(9.9%)、心不全52例(19.0%)、他の心疾患51例(18.7%))、心疾患以外のものが69例であった。医療記録等の調査をもとに、MONICA研究の診断基準に基づき、急性心筋梗塞・確実23例、可能性73例が再分類された。急性心筋梗塞・確実と可能性を真の虚血性心疾患とした場合、総数での虚血性心疾患に対する死亡診断の感度、陽性反応適中度、特異度、陰性反応適中度はそれぞれ86.5%(95%信頼区間:77.6-92.3)、50.6%(42.7-58.5)、64.9%(58.4-71.0)、92.0%(86.5-95.5)であった。これらの指標を性別、死亡年齢別、そして死亡場所別に比較したところ、25-54歳の群での陽性反応適中度の低下と、病院外死亡における陽性反応適中度および特異度の有意な低下を認めた。大分市において、ICD-10への改正後、虚血性心疾患に対する死亡診断の妥当性を検討したところ偽陽性例の増加により陽性反応適中度と特異度が低下した。そして、25-54歳での死亡、または病院外死亡であることが偽陽性例を増加させる要因として関連していた。改正後の虚血性心疾患死亡数の大幅な増加は、これまでに多用されてきた心不全にかわり、虚血性心疾患という死亡診断名が多用される傾向が強くなったことによるものと考えられた。本研究は1997年1月から1998年12月までの2年間に死亡した大分市住民(2574歳)の内、国際疾病分類題10回修正(ICD-10)に基づき、原死因が心疾患あるいは虚血性心疾患と関連のある疾患を抽出し、医療記録あるいは医師へのインタビューを基に死亡診断の妥当性を検討することにより、死亡統計にみられる虚血性心疾患の動向のより正確な把握を試みることを目的に実施している。本研究での調査対象者の抽出に際しては、磁気テープの使用、あるいは死亡例を同定するための死亡小票の閲覧を必要とするため、本年度は総務庁に対し指定統計調査調査票使用申請書を提出した。今後、本申請の許可に基づき調査の実施を行っていく。本年度はさらに、本調査で用いられる調査票の作成とデータを入力するためのデータベースの構築を行うとともに、これまでの文献等の成績を合わせ最近の虚血性心疾患の動向についての知見を整理した。近年のわが国における虚血性心疾患の動向は年齢調整死亡率で見ると減少してきたが、ICD-10の改正にともない1995年には一旦増加した。この増加の要因には、従来頻繁に用いられてきた心不全の急激な減少が関連していると考えられいる。神奈川県での都市部での成績では、急性心筋梗塞の死亡率と循環器科病院の地理的な関連から、虚血性心疾患の死亡率の分布に医療供給体制が関わっていることが示唆された。また、都市部においての虚血性心疾患の動向については、特に急性心筋梗塞の治療として経皮的冠動脈形成術等の実施数を考慮すれば、従来よりもその発症率は増加している可能性が示唆され、血清総コレステロール等の冠危険因子の動向と合わせてわが国での虚血性心疾患の動向にはより注意を払うべきであることが示された。

342例中、心疾患死亡を原死因とするものが273例(内訳:急性心筋梗塞143例(52.4%)、その他の虚血性心疾患27例(9.9%)、心不全52例(19.0%)、他の心疾患51例(18.7%))、心疾患以外のものが69例であった。医療記録等の調査をもとに、MONICA研究の診断基準に基づき、急性心筋梗塞・確実23例、可能性73例が再分類された。急性心筋梗塞・確実と可能性を真の虚血性心疾患とした場合、総数での虚血性心疾患に対する死亡診断の感度、陽性反応適中度、特異度、陰性反応適中度はそれぞれ86.5%(95%信頼区間:77.6-92.3)、50.6%(42.7-58.5)、64.9%(58.4-71.0)、92.0%(86.5-95.5)であった。これらの指標を性別、死亡年齢別、そして死亡場所別に比較したところ、25-54歳の群での陽性反応適中度の低下と、病院外死亡における陽性反応適中度および特異度の有意な低下を認めた。大分市において、ICD-10への改正後、虚血性心疾患に対する死亡診断の妥当性を検討したところ偽陽性例の増加により陽性反応適中度と特異度が低下した。そして、25-54歳での死亡、または病院外死亡であることが偽陽性例を増加させる要因として関連していた。改正後の虚血性心疾患死亡数の大幅な増加は、これまでに多用されてきた心不全にかわり、虚血性心疾患という死亡診断名が多用される傾向が強くなったことによるものと考えられた。
非アルコール性脂肪肝(NAFLD)発症に関わる免疫学的検討

メタボリックシンドロームに高率に合併する肝脂肪蓄積(非アルコール性脂肪肝(NAFLD))は肥満と独立して糖尿病発症の危険因子となることが知られているが、その成因には不明な点が多い。研究代表者はモデル動物においてリンパ球の刺激により肝脂肪蓄積が生じることを見出した。さらに肝臓周囲を取り囲む免疫担当細胞の活性化状態が肝脂肪蓄積に重要であることも見出した。本モデルの解明が、今後ヒト肝脂肪蓄積の病態の解明、治療法の開発に寄与すると考えられる。まず研究代表者はマウスNAFLD誘導に要する抗T細胞受容体抗体の至適投与量を検討した。研究代表者は今までの検討で、C57BL6マウスー匹あたり200μgの抗体の投与でNAFLDが誘導されることを見出していたが、今回一匹あたりの抗体投与量を1,5,10,25,50,100,200μgと段階的に変化させ、NAFLDを誘導するのに必要十分な抗体量を検討した。その結果、最低100μgの抗体投与が病態の誘導に必要であることを見出し、以降抗体100μgを使用して検討した。次にNAFLD誘導に対する感受性のマウス種差の検討を行った。DBAマウスではNAFLDを誘導が困難であり、またC57BL/6Nマウスでは誘導が容易であった。しかし雌雄差や週令が影響することも見出した。さらにNAFLDの発症に寄与する液性、細胞性因子の検討を行った。すなわちNAFLDを発症したマウスから血清および免疫担当細胞を抽出し、免疫細胞を生来欠く免疫不全マウスに移植した。血清の移入では病態を移入できず、細胞分画の移植にて病態の移入が可能であった。よって免疫担当細胞がNAFLD発症に影響していると考えられた。加えて、同血清中の催炎症性サイトカイン量を検討したが、明らかに変化しているものを認めず、これも液性因子でなく細胞性因子がNAFLDの発症に寄与するとする上述の所見に合致するものであった。以上、現在までの研究結果から、ある特定の免疫担当細胞群がNAFLD発症に重要であることが明らかとなった。今後どの細胞群がこの役割を担っているのかの解析を行っていく。研究代表者は、リンパ球の刺激によりマウスに肝脂肪蓄積を誘導しうることを見出した。本病態の機序を解明するため、まずこの肝脂肪蓄積の誘導に要する刺激抗体の至適投与量、および本誘導に対する感受性の性差の検討を行った。至適投与量が50μgであり、また雌性の感受性が高いことが明らかとなった。次に肝臓に蓄積した脂肪成分の解析および血中の脂質プロファイルを検討した。肝臓内には中性脂肪およびコレステロールが蓄積しており、また血中のコレステロール値および中性脂肪値も増加していた。さらに肝脂肪蓄積の発症に寄与する液性、細胞性因子の検討を行い、リンパ球を有さないマウスでは本肝脂肪蓄積が生じないこと、リンパ球の移植を行うことで本病態が再現できることを見出した。また除去抗体を正常マウスに投与し、予めNK細胞やCD4陽性細胞を除去する前処置を行っておくと、本病態が生じ難くなることも見出した。これらの知見からNKマーカー陽性のTリンパ球が病態の形成に重要であると考えられ、これらの細胞を多く含む脂肪肝を生じている肝臓から得た細胞をリンパ球を有さないマウスに移植したところ、レシピエントに肝脂肪蓄積が生じた。以上のことより肝臓の脂肪蓄積には肝臓外からのエネルギー流入のみが重要なのではなく、肝臓周囲を取り囲む免疫担当細胞の活性化状態も重要であると考えられた。さらにこれら脂肪肝を有したマウスでは糖負荷検査で耐糖能の増悪を呈しており、本モデルが今後ヒトでのメタボリックシンドロームから糖尿病へ進行する病態の解析に有益なモデルとなることが考えられた。今後さらに肝脂肪蓄積に関わる分子機構を明らかとしていく予定である。
全細骨材を各種産廃微粉で代替したプレパックドコンクリートの開発

現在,全国で排出される石炭灰の発生量は10年前に比べ倍増しており,海砂の枯渇問題が特に西日本で顕在化していることからも,石炭灰の細骨材としての有効利用が期待されている。本研究では石炭灰,特にフライアッシュ(=FA)の大量有効利用法としてプレパックド工法に着目し,細骨材をフライアッシュに全量代替した高流動モルタルの流動性評価を行った。また,その結果からノーサンド(=NS)プレパックドコンクリートの配合設計手法を提案し,自己充填性および強度特性から各種粉体廃棄物の細骨材としての適用性について検討した。なお,生コンのJIS規格における呼び強度の最小値である18N/mm^2とその安全率をも考慮し,目標圧縮強度を20N/mm^2とした。さらに粉体を体系化する一助として,一般的な使用頻度の高いものへの適用と試みた。ここでは建設副産物として使用実績のある高炉スラグ微粉末(BS),シリカヒューム,加圧流動床(PFBC)灰をその対象とした。得られた主な結論は下記の通りである。(1)本研究で提案した配合設計法を用いることで,FA, BS, PFBC灰については細骨材全量置換においても目標強度が確保できる。(2)混和剤未混入時の流動性は,粉体構成比に関係なく粉体水容積比とフロー値との間に成り立つ指数関係より,混合粉体容積比の比例関係を用いることで容易に予測可能である。(3)FA使用量を粉体構成比1:1以下とした配合では,混和剤添加時のフロー値を一定の予測値を用いて予測可能である。(4)これらの粉体廃棄物と同様に,セメントと同程度の粉末度を有する粉体廃棄物においても,細骨材代替材としての有効性を本手法により確認することが可能である.本研究の目的はプレパックド工法において高流動モルタルの細骨材全量を微粉系の産廃に置換したコンクリートの開発である。今年度は微粉の対象を石炭灰原粉,加圧流動床石炭灰の2種類とした。まず,セメントと粉体を混合する前にそれぞれの水粉体容積比と粘性の関係を明らかにした。粘性は購入した回転粘度計を用いた粘度の他に一般的に粘性の代表的な指標として用いられているP漏斗流下時間も測定した。それらのデータより混合した粉体(セメントと粉体)と水の割合から粘性を予測し,実験的に整合性を確認するとともに硬化後の圧縮強度を測定した。その結果,強度発現が良好でないために減水剤と膨張剤としてのアルミニウム粉末の混入を必要条件とすることとし,水粉体比と減水効果の関係を求めた。材料分離を抑制する観点も含み、基準フロー値の設定を行った結果,セメントと粉体の混合比率を1:1に選定し,ペースト部分とコンクリートにしたときの圧縮強度を測定した。その結果,アルミニウム粉末の混入によりコンクリート強度の方がペーストの強度を上回ることとなり,目標強度である20MPaを満足した。また,圧縮強度があくまでも水セメント比に支配されることが確認された。さらに,総粉体中の産廃粉体の割合を大きくする検討を行ったが,強度低下の問題から前述の1:1が限界であることが判明した。流動性に関してはセメントと粉体の混合比に関係なく水粉体比に支配されることが明らかとなった。さらに単位水量が多いことに起因する問題点として「乾燥収縮」と「圧縮クリープ」を取り上げ,その性状を実験的に求めた。乾燥収縮については単位水量が大きいことによる収縮量の増加と粗骨材の噛み合わせ効果による収縮の拘束という両面が考えられたが,結果的には乾燥収縮は普通コンクリートと比較して大きくなることが明らかとなった。また圧縮クリープについては,土木学会のクリープ予測式とほぼ一致した。本研究の目的は今後増加が予測される各種粉体系の産業廃棄物あるいは建設副産物を有効利用する一環として,プレパックド工法における高流動モルタルの細骨材全量を各種粉体系材料に置換したコンクリートを開発することにある。昨年度までは,対象とした粉体をフライアッシュ原粉および加圧流動床灰の2種類として,ペーストの粘性予測,圧縮強度の測定,乾燥収縮ひずみおよび圧縮クリープひずみの測定を行い,目標強度として設定した20MPaは満足することや,乾燥収縮ひずみが普通コンクリートと比較して大きくなる傾向にあり注意が必要であることなどを明らかとした。今年度は,粉体として新たに高炉スラグ微粉末,シリカヒュームを対象に加え,混和剤種類と粉体の構成比(粉体とセメントの容積比)がフレッシュ状態,特にPロート流下時間へ及ぼす影響について検討した。その結果から流動性の予測を行い,圧縮強度性状を明らかにした。主要な結論を列記すると下記のようになる。(1)混和剤未混入時の流動性は,粉体構成比に関係なく粉体水容積比とフロー値との間に成り立つ指数関係より,混合粉体容積比の比例関係を用いることで容易に予測可能である。(2)フライアッシュ使用量を粉体構成比1:1以下とした配合では,混和剤添加時のフロー値を一定の予測値を用いて予測可能である。(3)ペーストの流動性に大きな影響を及ぼすと考えられる拘束水比については粉体種類によって傾向が大きく異なる。すなわち,セメントとの構成比を変化させて拘束水比を求めそのピークを求める場合に,粉体種類によって曲線の向きが逆になるケースがある。これは,より大量に粉体を有効利用しようと目論む場合には,強度とワーカビリティーの両面に大きな影響を及ぼす。

そのため,粉体のどの物性が影響しているのかを明らかにする必要があることなどが新たな課題となった。現在,全国で排出される石炭灰の発生量は10年前に比べ倍増しており,海砂の枯渇問題が特に西日本で顕在化していることからも,石炭灰の細骨材としての有効利用が期待されている。本研究では石炭灰,特にフライアッシュ(=FA)の大量有効利用法としてプレパックド工法に着目し,細骨材をフライアッシュに全量代替した高流動モルタルの流動性評価を行った。また,その結果からノーサンド(=NS)プレパックドコンクリートの配合設計手法を提案し,自己充填性および強度特性から各種粉体廃棄物の細骨材としての適用性について検討した。なお,生コンのJIS規格における呼び強度の最小値である18N/mm^2とその安全率をも考慮し,目標圧縮強度を20N/mm^2とした。さらに粉体を体系化する一助として,一般的な使用頻度の高いものへの適用と試みた。ここでは建設副産物として使用実績のある高炉スラグ微粉末(BS),シリカヒューム,加圧流動床(PFBC)灰をその対象とした。得られた主な結論は下記の通りである。(1)本研究で提案した配合設計法を用いることで,FA, BS, PFBC灰については細骨材全量置換においても目標強度が確保できる。(2)混和剤未混入時の流動性は,粉体構成比に関係なく粉体水容積比とフロー値との間に成り立つ指数関係より,混合粉体容積比の比例関係を用いることで容易に予測可能である。(3)FA使用量を粉体構成比1:1以下とした配合では,混和剤添加時のフロー値を一定の予測値を用いて予測可能である。(4)これらの粉体廃棄物と同様に,セメントと同程度の粉末度を有する粉体廃棄物においても,細骨材代替材としての有効性を本手法により確認することが可能である.
イネのバイオマス向上のための新戦略-雑種強勢QTLの網羅的同定とピラミッド化

イネのバイオマス生産を向上させる基礎として、ジャポニカ稲とインディカ稲の間の雑種強勢に関わる量的形質遺伝子座の同定を試みた。ジャポニカとインディカの組換え近交系に両親を戻し交配を行ったマッピング集団から同定された収量構成要素とバイオマスのQTLはいずれも優性あるいは部分優勢であり、超優性を示したQTLは見られなかった。このことから、イネの雑種強勢は優性遺伝子の集積によるものであると考えられた。近代育種におけるバイオマスの増加は専ら雑種強勢の利用によってもたらされてきたといわれているように、雑種強勢は作物の生産性の向上に重要な意味を持つが、雑種強勢の機構そのものについては未だほとんど分かっていない。我々はこの問題を解明するため、熱研2号(ハイブリッドライス用のジャポニカ品種)と伽〓(韓国の改良型インディカ品種)の組み合わせによる組換え近交系を育成してきた。ただし、染色体のほとんどがホモ化している組換え近交系ではヘテロ接合時のQTLの作用を解析できないので、組換え近交系に、熱研2号、伽耶をそれぞれ戻し交配する(それぞれの集団を/Nk、/Gaとする)ことで、染色体の約半分の領域がヘテロ接合状態にある個体の集団を作り、本研究科付属農場(西東京市)で栽培した。出穂後4045日目に総バイオマス、収量および各種収量構成要素を測定した。両親(熱研2号、伽耶)とF1を比べると、F1は収量がそれぞれより66%、27%高く、顕著な雑種強勢を示した。さらに、戻し交配した集団(特に/Ga)の中には、F1の収量を凌ぐ系統が多数存在していた。収最のQTLをマッピングしたところ、/Nkからは第1、3染色体に、/Gaからは、第2、3、8染色体に検出された。また、QTLレベルでの超優性は認められず、雑種強勢は部分優性の集積によって生じているものと考えられた。なお、収量のQTLのなかには、ヘテロ型でなく一方の親のホモ型となった場合に収量が増加するQTLがいくつか存在したが、このようなQTLのために上記したF1の収量を凌ぐ系統が出現していることも明らかとなった。昨年同様、熱研2号(ハイプリッドライス用のジャポニカ品種)と伽〓(韓国の改良型インディカ品種)の組み合わせによる組換え近交系に、熱研2号、伽耶をそれぞれ戻し交配する(それぞれの集団を/Nk、/Gaとする)ことで染色体の約半分の領域がヘテロ接合状態にある個体の集団を作り、本研究科付属農場(西東京市)で栽培した。出穂後4045日目に総バイオマス、収量および各種収量構成要素を測定したF1個体の多収性に関わるQTLとして、第1染色体長腕(穂重)、第3染色体長腕(全般的な乾物生産に関与)、第4染色体長腕(全般的な乾物生産に関与)、第6染色体長腕(穂重に関与)などがあった。ただし、これらのQTLの効果は単純な優性効果であり、ヘテロが熱研2号ホモ及び伽〓ホモの双方より大きな効果を示す、すなわち超優性を示したQTLは見られなかった。なお、熱研2号型あるいは伽耶型のホモが有利となる収量QTLも相当数存在したことは重要である。このことは、ヘテロ領域の比率が高い系統と低い系統の間で収量に明らかな差違が認められなかったこととも符号する。纏めると、ハイブリッドライスの多収性に関わるQTLは主として穂重性や全般的な乾物成長に関わっているとともに、それらは優性効果の集積を通して収量に寄与しているものと推察された。昨年同様、熱研2号(ハイブリッドライス用のジャポニカ品種)と伽椰(韓国の改良型インディカ品種)の組み合わせによる組換え近交系に、熱研2号、伽耶をそれぞれ戻し交配する(それぞれの集団を/Nk、/Gaとする)ことで染色体の約半分の領域をヘテロ接合状態とした個体の集団を対象に、雑種強勢の遺伝解析を行った。当初はバイオマスと収量を主たる調査対象とする予定であったが、福島原発事故に伴う電力不足のために夏場の電力使用ピーク時における乾燥器の使用の見通しが不明となったことから、やむなく調査対象を乾燥処理の不要な草丈に絞って調査を行わざるを得なかった。その結果、バイオマスとは異なり、草丈は少数の遺伝子のエピスタシスによって超優勢が生じるという予想外の結果が得られた。

乾物成長の雑種強勢が優性効果の集積によっていることを考えると、この事実は甚だ興味深い。材料育成については、伽耶と健梅矮の組換え近交系が育成できたが、予定していた組換え近交系へのジャポニカ親への戻し交配は、同様に夏場の電力消費ピーク時における温室の運転自粛から、見送らざるを得なかった。そのかわりに、最終年度に予定していたDNA抽出と連鎖地図の作製を前倒しで実施した。育成した組換え近交系とその連鎖地図情報は雑種強勢の解析に限らず収量の遺伝解析への利用価値が高いことから、当該課題の終了時には公開・分譲する予定である近代育種におけるバイオマスの増加は専ら雑種強勢の利用によってもたらされてきたといわれているように、雑種強勢は作物の生産性の向上に重要な意味を持つが、雑種強勢の機構そのものについては未だほとんど分かっていない。熱研2号(ハイプリッドライス用のジャポニカ品種)と伽耶(韓国の改良型インディカ品種)の組み合わせによる組換え近交系に、熱研2号、伽耶をそれぞれ戻し交配する(それぞれの集団を/Nk、/Gaとする)ことで染色体の約半分の領域がヘテロ接合状態にある個体の集団を作り、本研究科付属農場(西東京市)で栽培した。今回はとくに、最高分げつ期のバイオマスと収量性との関連をQTLベースで比較することを主眼とした。その結果、最高分げつ期のバイオマスもこれまでの収量構成要素と同様に、QTLの効果は単純な優性効果であり、ヘテロが熱研2号ホモ及び伽耶ホモの双方より大きな効果を示す、すなわち超優性を示したQTLは見られなかった。このことは、ハイブリッドライスのもつ生産性を、雑種一代ではなく、固定品種として利用できる可能性を示唆するものと考えられる。しかし、予想に反して、最高分げつ期のバイオマスQTLと収量のQTLとで共通のQTLが見出されることはむしろ例外的であった。本マッピング集団は従来の集団に較べると不稔や穂の奇形が驚くほど少ないものではあるが、本集団の収量性がヘテロシスよりもむしろ穂のサイズの変異に強く規定されている可能性についてもさらなる検討が必要であると考えられた。福島原発事故に伴う電力不足のために夏場の電力使用ピーク時における温室の運転自粛から、予定していた交配が十分には行えなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通りに実験を進める。昨年行えなかった交配は平成24年度の早い時期に実施し、遅れを取り戻す予定である。