hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高温耐性育種のためのコムギ野生植物変異の開拓

申請者は、実用コムギ品種の遺伝的背景に、近縁野生植物タルホコムギの種内変異を包含させた「多重合成コムギ(MSD)集団」を育成した。これを、スーダン農業研究機構の高温ストレス圃場で栽培し、現地の育種家とともに、生育のよい系統を選抜した。これらは、人工気象機内の高温条件でも旺盛な生育をすることを確認した。一方で、MSD集団から400個体を任意に選び、スーダン農業研究機構の3カ所の圃場にて栽培し、農業形質を測定した。また、これら系統を大量のマーカーによりジェノタイピングした。本研究で構築した高温耐性コムギ育種プラットフォームは、今後の高温耐性のマーカー選抜育種および高温耐性機構の解明に有用である。1.GBS法による高温耐性コムギの分子解析基盤の構築43系統の一次合成コムギ、400の任意選抜合成コムギ派生系統、9の高温耐性選抜系統からDNAを抽出し、これをDArT社に送り、大量ジェノタイピングを行った。これらの情報から、任意選抜合成系統においては、その由来親およびゲノム構成を明らかにすることができた。さらに、これらの系統を、スーダンの3カ所の4条件下で栽培し、農業形質および生理形質を調査した。それらのデータを元にゲノムワイドアソシエーション解析を行い、既知の質的形質については、精度高くQTLの得られることを明らかにした。高温耐性についての解析は、現在、スーダンからのデータを待っているところである。2.選抜系統の生理的解析高温耐性選抜系統をデザートシミュレータで栽培し、高温処理区においてその形態および生理的形質を調査した。その結果、選抜系統はこの人工環境下においても高い高温耐性を示し、育種素材として使えることを明らかにした。別プロジェクトで、バイオインフォマティクスのスキルをもつ博士研究員を雇用することができ、本プロジェクトで購入したサーバーをフル活用して、大量データを用いた解析ができるようになった。また、スーダンでの協力が期待以上に得られ、3カ所、4条件下で研究を進めることができた。これにより、実際の高温条件下でのデータが得られた。これらゲノムおよび形質情報を用いて、ゲノムワイドアソシエーション解析が、期待以上に進み、論文を執筆できる段階にまで至った。1.GBSによる高温耐性コムギの分子解析基盤の構築:コムギのMSD集団から400個体を任意に選び、400の系統とした。これを昨年度スーダンの3か所の圃場に栽培し、うち1か所では通常播種区と遅延播種区を設けた。これら系統の農業形質および生理形質の調査を昨年度から、本年度にかけて行い、データを本年度に入手することができた。MSD集団は高温耐性に関し大きい変異があり、集団の遺伝的背景である農林61号や、スーダンの高コムギ品種より高い高温耐性を示す系統を得ることができた。これらの成果を発表すべく論文を取りまとめた。また、これら形質とDArT解析の結果をまとめて、ゲノムワイドアソシエーション解析を行った。2.耐性系統の生理的解析:昨昨年度MSD集団をスーダンで栽培し、高温耐性と思われる9系統を選抜した。このうちの7系統をグロースチャンバーの制御温室条件下で栽培し、高温ストレスを暴露し、光合成速度等の生理形質を調査した。その結果、2系統が高温ストレス環境下において、正常条件より高い生育を示すものがあることがわかった。この系統は、コムギの高温ストレス耐性として重要な育種素材となると考えられる。これらの系統をDArTマーカーでジェノタイピングを行った。その結果を取りまとめて、Breeding Scienceに論文投稿し、受理された。スーダン農業研究機構の強い協力があり、当初の予想を上回る成果を得ることができた。また、MSD集団の遺伝的背景に用いた農林61号が予想外に高温ストレス耐性を示したが、派生系統の中にはそれを上回るものがあり、既存のスーダンの品種よりも格段に高い系統を得ることができ、これらは育種素材として、スーダンのコムギ育種プログラムに用いられると思われる。本研究は、近縁野生植物の未利用遺伝資源を活用して、高温耐性に優れたコムギ系統を育種するための基礎と応用を結ぶ研究である。MSD集団中の個体は遺伝的にきわめて多様であるが、互いに類似した形態を示し、受容親との比較により形質を精密に評価し選抜できる特長がある。そこで、この集団を、アフリカ・スーダン農業研究機構の高温ストレス圃場(ワドメダニ)で栽培し、現地の育種家とともに、高温条件下でも生育のよい系統を6系統選抜した。翌年その系統を圃場で再評価するとともに、乾燥地研究センターのデザートシミュレータの人工的な高温条件下でも評価し、高温耐性を確認した。そのうち3系統は、昼温38度の高温条件での光合成速度が22度条件より良く、高温条件に適応していることが明らかとなった。一方で、MSD集団から任意に選んだ400個体をスーダン農業研究機構の3カ所の圃場にて栽培し、収量を含む農業形質を測定した。同時に、これら系統をDArTseqにより大量ジェノタイピングを行った。これら、圃場およびゲノムデータを利用して、ゲノムワイドアソシエーション解析を行った。MSD集団は、どの環境においても、大きい形質の変異を示した。

中には、高温条件下でMSD集団の遺伝的背景として用いた農林61号やスーダンの環境に適応した2つの実用品種より格段に優れた収量を示す系統13系統見られた。これの研究により、MSD集団は、高温耐性育種に好適な育種素材であることが、明らかとなった。これらの研究は、2報の学術論文として公表し、さらに、もう1報が審査中である。今後は、本研究で得た材料を用いて遺伝分離集団を作成し、QTL解析および、高温耐性マーカーの開発、さらには高温耐性機構の分子生物学的解明を行う。申請者は、実用コムギ品種の遺伝的背景に、近縁野生植物タルホコムギの種内変異を包含させた「多重合成コムギ(MSD)集団」を育成した。これを、スーダン農業研究機構の高温ストレス圃場で栽培し、現地の育種家とともに、生育のよい系統を選抜した。これらは、人工気象機内の高温条件でも旺盛な生育をすることを確認した。一方で、MSD集団から400個体を任意に選び、スーダン農業研究機構の3カ所の圃場にて栽培し、農業形質を測定した。また、これら系統を大量のマーカーによりジェノタイピングした。本研究で構築した高温耐性コムギ育種プラットフォームは、今後の高温耐性のマーカー選抜育種および高温耐性機構の解明に有用である。申請書の研究計画に従い、選抜系統の形態および生理形質の調査を行う。一方で、これら系統のグラフィカルジェノタイピングを合わせて行う。任意選抜系統については、スーダンから形質データが得られ次第、解析を行い、高温耐性QTLの検出に向けた研究を行う。順調に進んでいるので、今後は国内で生理的研究を行うとともに、成果公開のために論文執筆を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。植物遺伝育種学29年度が最終年度であるため、記入しない。
R T Iモデルに基づく鳥取大学方式と多層指導モデルM IM を活用した音読指導

本研究ではRTIモデルを用いた読字支援システムであるT式ひらがな音読支援が、小学校現場で継続的に実施できるようにするために3つの点について確認した。1T式ひらがな音読支援の指導対象児の特徴を捉えた結果、10月の検査で新たに拗音の読字で躓く子ども達が多く確認された。そのために、9月から多層指導モデルMIMより拗音の動作化を取り入れることを提案した。2T式ひらがな音読支援の1年生時の指導方法で改善しない子ども達の特徴を捉えたところ、「読み」困難は「書き」困難やADHD不注意傾向との間に有意な相関が示した。3T式ひらがな音読支援を継続的に実施していくために、年間計画と実施マニュアルを作成した。本研究は、RTIモデルを用いた「鳥取大学方式(以下、「T式ひらがな音読支援」)」を実施し、読字困難児の早期発見・早期支援を行った。T式ひらがな音読支援は第1段階として、学級内で担任教諭による読み書き指導が実施されている中で音読確認を実施する。音読確認は、ひらがな習得段階を考慮し、第1回目(6月)は、直音150文字を連続して読む直音連続読み検査のみを実施した。第2回目(11月)は、直音連続読み検査と、拗音を含む50文字の単音を音読する単音連続読み検査の2つの検査を実施した。第3回目(1月)は、単音連続読み検査と、簡単な単文を3文章音読する単文音読検査を実施した。各検査は実施時期に応じて基準値が設定されており、その基準値のいずれか1つでも満たさなかった場合に、第2段階の解読指導を行った。解読指導は、タブレット端末を使用した単音(直音)音読課題であった。1日1回5分で、21日間実施した。その結果、小学1年生3月末時点での読字困難児は、2015年度は3.21%となった。この結果は、T式ひらがな音読支援未実施年度の小学1年生3月末時点での読字困難児の約1/2であった。次に、2015年度の小学1年生で、第1回目の検査では基準値に到達したが、第2回目の検査では基準値に満たず解読指導対象児となった子ども達の躓きを分析したところ、9割の子ども達が単音連続読み検査の拗音音読で躓いていたことが分かった。したがって、2学期に拗音指導を徹底的に行えば、第2回目の解読指導対象児を減少させられる可能性が示唆された。さらに昨年度は、希望校にMIMを取り入れた拗音指導を2学期に実施できるよう指導した。その結果、MIM実施校では第3回目の解読指導対象児が未実施校と比較して、1/2以下に減少することが示された。本研究は、「T式ひらがな音読支援」を2015年度に実施し、読字困難児の早期発見、早期支援を行えた。合計すると1年間で約400名の児童が検査の基準に満たず、ひらがなをスムーズに読むための解読指導を受けたが、9割は改善し、最終的に3%台の読字困難児が検出された。これは、「T式ひらがな音読支援」未実施年度と比較する半分の値で、その効果が確認できる結果であった。最終的に読字困難児として残った3%の児童の特性を確認するシートも作成し実施したが、その結果の分析はまだ実施していない。本取り組みを小学校現場で年間スケジュールの一環として取り組めるようにするための年間スケジュールの作成は実施できた。さらに、モデル校を対象とした取り組みであったが、2学期にMIMによる拗音指導を実施することによって、3回目1月の解読指導対象児が激減することも確認できた。以上より、1年目の課題であった、「T式ひらがな音読支援」の実施、モデル校を対象としたMIMの実施ができ、その効果も確認したため、おおむね順調に研究が進展していると考える。本研究は、RTI(指導に対する反応)モデルに基づいた読字指導の1つである鳥取大学方式(現在は、T式ひらがな音読支援と呼ぶ)の社会実装より示唆を受けて、通常学級内での「多層指導モデルMIM」を活用した「1年生を対象としたひらがな音読指導」を提案した。そのために以下の3点を研究した。1学級で一斉にできる「ひらがな習得プログラム」について「多層指導モデルMIM」を融合する形で作成する。2通常学級で「ひらがな習得プログラム」および「解読指導」を行っても効果のない児童の特性をまとめる。3「小学1年生を対象としたひらがな音読指導」の年間計画と実施マニュアルを作成する。1T式ひらがな音読支援の10月、1月の検査で多くの子ども達が躓く特殊音節について、2学期(9月)から多層指導モデルMIMの拗音の動作化を取り入れる形で検討した。その結果、T式ひらがな音読支援の1月の指導対象者が減少するという傾向が確認された。2T式ひらがな音読支援の最終支援児について、担任教諭の評定でL票とA票、取り組みに関するアンケートを実施した結果、「読み」の問題と「書き」の問題の関連性が高いことが確認された。さらにA票の不注意はL票の全ての項目と関連性が高いことが示された。したがって、最終支援児は、「書き」の問題とADHD不注意傾向を有することが示唆された。

なおADD傾向についても担当教諭にアンケート形式で確認したが、読みとの関連性は低かった。3T式ひらがな音読支援を継続的に実施していくためという目的のもとに、年間計画と実施マニュアルを作成した。年間計画は、申請者から過去のデータと実施時期の提案を行い、それをもとに鳥取市教育センターが検査実施日程と指導日程の一覧を作成した。年度当初の小学校校長会でも年間計画を共有し、学校体制を整えた。実施マニュアル、記録シートは作成し、年間計画とともに各学校に配布した。本研究ではRTIモデルを用いた読字支援システムであるT式ひらがな音読支援が、小学校現場で継続的に実施できるようにするために3つの点について確認した。1T式ひらがな音読支援の指導対象児の特徴を捉えた結果、10月の検査で新たに拗音の読字で躓く子ども達が多く確認された。そのために、9月から多層指導モデルMIMより拗音の動作化を取り入れることを提案した。2T式ひらがな音読支援の1年生時の指導方法で改善しない子ども達の特徴を捉えたところ、「読み」困難は「書き」困難やADHD不注意傾向との間に有意な相関が示した。3T式ひらがな音読支援を継続的に実施していくために、年間計画と実施マニュアルを作成した。本研究は、RTI(指導に対する反応)モデルに基づいた読字指導法の1つである「T式ひらがな音読支援」の社会実装より示唆を受けて、通常学級内での「多層指導モデルMIM」を活用した「1年生を対象としたひらがな音読指導」を提案するために以下の3点を研究課題としてあげた。1学級で一斉にできる「ひらがな習得プログラム」について、「多層指導モデルMIM」を参考に作成する。2通常学級で「ひらがな習得プログラム」および「解読指導」を行っても効果のない児童の特性をまとめ、「第3段階の指導児童の特性確認シート」を作成する。3「小学1年生を対象としたひらがな音読指導」の年間計画と実施マニュアルを作成する。1、2、3とも1年目の研究で基礎的な項目は確認できた。2年目は、これらを記述し、配布できる資料にしてゆく作業を行う。1については、みんなが実施できる形を模索する必要がある。MIM実施の効果の確認はできたが、学校現場は多忙なため、全ての学校でMIMが滞りなく実施できるわけではない。申請者は、研究結果を参考に、拗音指導を組み込んだ「ひらがな習得プログラム」項目の選定を行う。2については、「第3段階の指導児童の特性確認シート」作成、データ回収は1年目に実施できたが、シートの回収が3月末であったため、分析が出来ていない。2年目はこれらを分析し、結果をまとめる。3については、1年目に作成し実施した年間スケジュールを本年度も実施し、計画に無理がないかを確認する。28年度が最終年度であるため、記入しない。特別支援教育28年度が最終年度であるため、記入しない。
実験動物の各種ホルモンに対する抗体の作製

基礎医学,薬学,生物学,畜産学,水産学では,多種類の実験,有用養殖動物,魚類,野性動物を対象として,実験観察が行なわれている.これらの動物のホルモンに対して内分泌研究者の利用に供する目的で抗体を作成した.ポリクローン抗体の作製については,微量のホルモンで高い抗体価が得られるウサギ後肢リンパ節内投与法を免疫補助剤の併用により改善した方法を確立した.また,ホルモンに対する単クローン抗体の作製の検討も行なった.作製した抗体は, [ポリクローン第一抗体(ウサギ)]:抗ラットPRL,抗ヒツジPRL,抗ラットGH,抗ラットTSH,抗ラットLH,抗ヒツジLHβ,抗ヒツジTSHβ,抗ヒツジLH, TSHα,抗ニワトリLH,抗ウシガエルLH,抗ウシガエルFSH,抗hCG,抗hCGβ,抗脱糖hCG,抗ブタモチリン,抗アンジオテンシンII,抗レニン基質,抗メラトニン,抗テストステロン,抗エストラヂオール,抗コルチゾール,抗コルチコステロン,抗アンドロステンジオン,抗17αプロゲステロン,抗プロゲステロン,抗CAMP抗血清,抗ラットアルブミン. [ポリクローン第二抗体(ヤギ)]:抗ウサギIgG,抗モルモットIgG,抗サルIgG,抗マウスIgG. [単クローン抗体(マウス)]:抗哺乳類LHRH(3-5を認識する抗体),抗ウシガエルゴナドトロピンα,抗ウシガエルLH,抗ウシガエルFSHβ,抗ヒツジFSH,抗ヒツジLH,抗ラットPRL,抗西洋ワサビペルオキシダーゼ.抗体は,抗体価, RIA,免疫組織化学に於ける特異性を吟味し,試験供与を昭和62年度から開始し,大きな反響を得,研究者79名に184件の抗体を供与した.亦,下垂体ホルモンの定量的抽出法について1M尿素による破砕,凍結融解が効果的であることを見出した.将来抗体作製の際に問題となるホルモンの多様性について,特に等電点の異なる分子種の性質を検討した.基礎医学,薬学,生物学,畜産学,水産学では,多種類の実験,有用養殖動物,魚類,野性動物を対象として,実験観察が行なわれている.これらの動物のホルモンに対して内分泌研究者の利用に供する目的で抗体を作成した.ポリクローン抗体の作製については,微量のホルモンで高い抗体価が得られるウサギ後肢リンパ節内投与法を免疫補助剤の併用により改善した方法を確立した.また,ホルモンに対する単クローン抗体の作製の検討も行なった.作製した抗体は, [ポリクローン第一抗体(ウサギ)]:抗ラットPRL,抗ヒツジPRL,抗ラットGH,抗ラットTSH,抗ラットLH,抗ヒツジLHβ,抗ヒツジTSHβ,抗ヒツジLH, TSHα,抗ニワトリLH,抗ウシガエルLH,抗ウシガエルFSH,抗hCG,抗hCGβ,抗脱糖hCG,抗ブタモチリン,抗アンジオテンシンII,抗レニン基質,抗メラトニン,抗テストステロン,抗エストラヂオール,抗コルチゾール,抗コルチコステロン,抗アンドロステンジオン,抗17αプロゲステロン,抗プロゲステロン,抗CAMP抗血清,抗ラットアルブミン. [ポリクローン第二抗体(ヤギ)]:抗ウサギIgG,抗モルモットIgG,抗サルIgG,抗マウスIgG. [単クローン抗体(マウス)]:抗哺乳類LHRH(3-5を認識する抗体),抗ウシガエルゴナドトロピンα,抗ウシガエルLH,抗ウシガエルFSHβ,抗ヒツジFSH,抗ヒツジLH,抗ラットPRL,抗西洋ワサビペルオキシダーゼ.抗体は,抗体価, RIA,免疫組織化学に於ける特異性を吟味し,試験供与を昭和62年度から開始し,大きな反響を得,研究者79名に184件の抗体を供与した.亦,下垂体ホルモンの定量的抽出法について1M尿素による破砕,凍結融解が効果的であることを見出した.将来抗体作製の際に問題となるホルモンの多様性について,特に等電点の異なる分子種の性質を検討した.基礎内分泌研究者に対する供与を目的として、昭和60年度には次のような抗体を作製した。○家兎を免疫して得たポリクローン抗体「蛋白質及び蛋白性ホルモン」抗ヒト胎盤絨毛性ゴナドトロピン、抗同β-サブユニット、抗同脱糖誘導体、抗ラットプロラクチン、抗ヒツジプロラクチン、抗ヒツジ黄体形成ホルモン、抗ラットアルブミン「ステロイドホルモン」抗テストステロン、抗エストラヂオール、抗プロゲステロン、抗コルチゾール「その他のホルモン及びホルモン様物質」抗メラトニン、抗サイクリックAMP○山羊を免疫して得た抗体○マウス脾臓細胞とミエローマ細胞の融合によって得た単クローン抗体抗黄体形成ホルモン放出ホルモン、抗ホースラディッシュペルオキシダーゼ以上の19種である。ポリクローン抗体については現在その性質を検討中である。単クローン抗体のうち抗黄体形成ホルモン放出ホルモンは哺乳類から魚類にわたる広範囲の動物種のLHRHと反応する共通アミノ酸配列部分に対する抗体であることが分かった。昭和61年度の抗体作製の前段階として約2万個のラット脳下垂体から黄体形成ホルモン、甲状腺刺激ホルモン、卵胞刺激ホルモン、プロラクチン、成長ホルモンを分離した。抗体の供与に関して当群馬大学に内規を作る必要があるとされ、その原案を作製中である。昭和61年度には、次のように前年度に作製した抗体の性質の検討と、新しい抗体の作製を行なった。●家兎を免疫して得たポリクローン抗体:前年度に抽出精製したラットの、脳下垂体ホルモンを用いて、抗ラット成長ホルモン(GH)抗体、抗ラット甲状腺刺激ホルモン(TSH)抗体を作製した。

抗ラットTSHはRIA系では感度0.5ng/mlで、FSHに対する交差率は0.8%,LHに対しては0.1名と優れていた。免疫組織化学的にもLHとの交差は極めて僅かであった。抗GHの力価はウサギで作製したゝめ力価はやゝ低いが特異性は優れており免疫組織化学的には5-4倍でPRLとの交差が無く充分に使用できるものであった。前年度に作製した抗ラットPRLもRIAによる血中レベルの測定に使用可能であり、免疫組織化学的にも1万倍でGHとの交差無く使用できることが分った。ペプチドホルモンに対する抗体としては、心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)抗体,及び消化管ホルモンのひとつモチリン抗体を作製し、いずれもRIAに使用できるものが得られた。●山羊を免疫して得られた第二抗体:新しく高力価の抗家兎IgGを作製した。また単クローン抗体を利用して抗マウスIgGを作製した。●マウス脾蔵細胞とミエローマ細胞の融合によって得た単クローン抗体:ウシガエル間質細胞刺激ホルモン(LH)のβ-ケブユニットに対する抗体を作製した。この抗体はLHにも反応するので、LHに特異性の高いRIA系を作りあげることができた。またその抗体とポリクローン抗体とを用いてサンドイッチ法による固相JRMA(Immunoradio metric assay)系を確立した。前年度に作製した抗LHRHモノクローナル抗体は、哺乳類から魚類(硬骨魚)に至る広範囲の動物の視床下部の免疫組織化学に使用可能であることが判明した。
DNA・RNAとタンパク質の相互作用による機能ドメインの形成

大腸菌のrnpB遺伝子の変異株を解析して、RNasePのRNAサブユニットの5 ́末端から89番めのG→Aの塩基置換によって、蛋白質サブユニットと会合する活性が欠損すること、また329番めのG→A塩基置換によって、RNAサブユニットの触媒活性が欠損することを明らかにした。またクリスタリン遺伝子の一部分を大腸菌のプロモーター配列に連結させ、大腸菌のRNAポリメラーゼを用いたinvitro転写反応によってエキソンとイントロンを含むRNAを合成して基質とし、HeLa細胞の核抽出液によるinvitroスプライシング反応系を確立した。この系を用いてキャップ構造のスプライシング反応に対する影響を解析した結果、イントロンを2個含む場合、キャップ構造は上流側のイントロンのスプライシングのみを促進すること、この効果はキャップ構造を特異的に認識する因子に依ることを発見した。この因子を単離し、その性質を解明することは、今後の重要な問題である。塩基配列が決定されているイントロンの長さの分布を調べた結果、脊椎動物では約100塩基の整数倍の分布をもつことが多いことが判明した。その意味は、今後の実験的な解析によって解明されなければならない。また異なる細胞種から、6種類の無細胞転写系を調製することに成功し、これらを用いて転写促進シグナルに種特異的なものと、組織特異的なものとがあることを明らかにした。抗recA蛋白質単クローン抗体を調製し、それを用いてrecA蛋白質の機能を解析した結果、recA蛋白質には2つの独立した機能があるが、単クローン抗体はその一方を特異的に阻害することを証明した。NusA因子が、転写終結制御の中核であり、RNA上のシグナル(boxA)を認識することを証明した。またNusA因子の単抗体、変異株を分離し、機能ドメインを解析する手がかりを得た。MycoplasmaのrRNA、tRNA、リボゾーム蛋白遺伝子群の構造を解析した。
小型・低コストを実現するQスイッチ-液晶共振器からの擬似CW発振

本研究は、光閉じ込め効果を有する螺旋液晶(コレステリック液晶)を用いたQ-スイッチレーザー発振を目指した研究である。これを実現するためには、液晶共振器のQ-値を高速に変化させるための技術が必要であり、液晶の電気光学効果の高速化に関する研究を主に実施した。液晶の応答速度の高速化を推し進める中で、これまで発見されてこなかった新しい高速応答成分を発見した。これは、螺旋が伸びる運動と局所的な分子の運動を分離し、後者のみを抜き出すことで得られた。このとき、螺旋軸をガラス基板に平行な方向に配列させる技術が必要となったため、せん断応力を用いた分子配向制御の研究も同時に行った。本研究課題は、CWレーザー励起(光入力)・擬似CWレーザー発振(光出力)の機能性を持った液晶レーザーデバイスを作製することを目的としている。液晶はこのレーザーシステムの中で共振器の役割を果たすため、液晶のQ値を高速に変化させることでQスイッチレーザー発振を引き起こし、擬似CW光を生成することが可能であると考えられる。ここで問題となるのが、液晶のQ値を高速に変化させる手法である。一般的に、液晶の電気光学効果の応答速度はミリ秒オーダーであり、Qスイッチレーザーを実現するほどの高速性を有していない。そこで、平成26年度は、液晶の高速応答化に関する研究を行った。従来良く用いられてきたネマティック液晶では、応答速度は素子厚さに依存することが知られている。この素子厚さは、デバイスの都合上、数マイクロメートルよりも小さな構造にすることが出来ないため、応答速度の改善は困難であった。そこで本研究課題では、異なる物理機構を有するコレステリック液晶に着目した。コレステリック液晶は、一次元螺旋周期構造を形成する材料で、その応答速度は螺旋周期長に依存する。この螺旋周期長は200nm程度まで短くすることが可能であるため、応答速度の改善が見込まれる。実際に実験を行うと、30マイクロ秒の応答時間を示すことが確認され、従来技術と比べて約3桁の高速化に成功した。これらの成果は、2本の筆頭著者論文としてApplied physics Expressに投稿され、すでに採択が決定されている。本研究は、コレステリック液晶が示す光閉じ込め効果を利用したQ-スイッチレーザーの実現を目的とするものである。本年度はQ-スイッチングに必要な高速な電気光学効果の発見を目的とし、研究を行った。一次元螺旋構造を形成するコレステリック液晶は、外部刺激として電界を印加することでその構造を歪める。これまでの先行研究では、電界を印加してから十分に時間が経過した定常状態における構造の解析が行われてきた。しかしながら、本研究では電界を印加してからの過渡的な構造変形に注目し、その電気光学効果を調べた。その結果、先行研究においてひとつの変形しか起こらないと考えられてきた電気光学効果の中に、二つの応答成分が隠れていることを見出した。これらは、簡潔に表現すれば(i)螺旋周期が伸びる応答と(ii)螺旋周期が伸びない応答である。前者は、これまで理論及び実験の双方で確認されていた非常に長い応答時間(数10秒)を持つ電気光学効果である。一方で、本研究で発見された後者の応答は、遅い応答時間の原因となる螺旋の伸張を含まない電気光学効果であるため、非常に短い応答時間(数十マイクロ秒)を示した。これらは、高速応答を必要とするデバイス応用に有用な性質であり、本研究課題で目指すQ-スイッチングにも利用できると考えられる。これらの成果は二件の論文の中に報告された。Q-スイッチレーザーの実現まで至らなかったが、今年度に見出された高速電気光学効果を用いて、実際にQ-スイッチレーザーが実現可能かどうかを今後調べていく予定である。初年度に、液晶の高速化に成功したため、最終年度である平成27年度では実際にQ-スイッチレーザー発振が可能かどうかを確かめる実験を行う予定である。これらは一年間で十分に遂行可能なタスクであり、おおむね順調に進展していると言える。液晶デバイス応用上述のように、高速化に成功したので、今後は本研究課題が掲げるQ-スイッチレーザー発振を実現させ、これまで成功例のないCWレーザー励起のコレステリック液晶レーザーデバイスの開発を行う。当該年度の10月に所属機関の異動を行ったが、異動先の機関の事務の都合により、半年間予算が執行できない状況が続いたため、執行の予定を変更せざるを得なかった。予算執行が可能になった現在平成27年度4-5月に、すでに分光器及びレーザーの購入手続きをしている。それらにより、240万ほど予算を執行する予定である。
一酸化窒素による褥瘡予防に関する実験的研究

【目的】筋萎縮性側索硬化症(ALS)では褥瘡が起こらないことにヒントを得て、一酸化窒素(NO)がALSにとっては増悪因子であるが褥瘡にとっては予防修復因子として作用すると考え、NOによる褥瘡予防の可能性を検討した。【方法】6週令雄性Balb/cマウスの背部皮膚に微小循環観察用のChamberを装着し、その1週間後に実験を行った。実験群:(1)ニトログリセリン(NG)軟膏塗布群(N群)と対照群(C群)。N群にはバソレーター軟膏(20mg/g含有)、C群には軟膏基材の50mgを各々の圧迫皮膚全面に塗布しラップで覆った。(2)内因性NOの効果を検討するために4週令雄性Balb/cマウスを5%L-アルギニン添加餌飼育群(A群)と通常餌飼育群(AC群)とに分けて6週間飼育したものを用意した。実験手順:Chamber裏面の皮膚上に直径9mmの圧迫面を有する50gの重りを置き、反復虚血再灌流負荷を課した。3時間圧迫の後、重りを1時間外し、再度3時間圧迫を行った。次いで重りを外し、0.5、1.5、3時間後に圧迫皮膚部の細動脈と細静脈を生体蛍光顕微鏡的に観察した。1回目の圧迫開始前の観察も行い、前値からの変化を検討した。観察項目:(1)細静脈における転回・膠着・流下白血球数と(2)血流速度、(3)細動脈の血管径、(4)血流停止皿管数。【結果】N群の膠着白血球数が有意に少なく、NG軟膏が虚血再灌流障害による炎症阻止に有効に働くことが示された。N群では再灌流時のno-reflow現象が軽度で、血流の停止した血管が少なかった。これにはNOの(1)血管平滑筋弛緩作用(血流促進)、(2)白血球や血小板、内皮細胞上の接着分子の表出抑制作用(内皮細胞障害抑制や細小血管への白血球嵌入、白血球-血小板凝集由来の血栓形成阻止などによる血流路保存)が寄与していると考えられた。A群でも同様の傾向が見られたがその程度は弱かった。以上の成績は、NG軟膏が皮膚圧迫と虚血再灌流障害に起因する褥瘡の予防に有効であることを示唆する。生体顕微鏡的手法によりニトログリセリン軟膏を用いた一酸化窒素(NO)による褥瘡予防に関する実験的研究を行った。【方法】6週令雄性Balb/cマウスの背部皮膚に皮膚微小血管観察用の窓を作製し、その1週間後に実験を行った。実験群:ニトログリセリン軟膏塗布群(N群)と対照群(C群)の2群。N群にはバソレーター軟膏(20mg/g含有)、C群にはマクロゴール軟膏をそれぞれ100mg圧迫部皮膚に塗布し、サランラップで覆った。実験手順:直径9mmの円形圧迫面を有する50gの重りをサランラップの上に置き(圧迫圧50mmHg)、3時間そのまま放置して皮膚虚血を作製し、次に重りを外して1時間再灌流し、再度3時間重りをのせた。次いで重りを外し、0.5、1.5、3時間後に圧迫皮膚部の微小血管網を生体顕微鏡で観察した。1回目の圧迫開始前の観察も行った。観察項目はローリング白血球数、血流停止血管数、傷害血管数とした。【結果】再灌流時のローリング白血球数はN群で少なく、1.5時間後の低値は有意でC群の86%であった。血流停止血管の出現はC群では有意に認められたがN群ではわずかであった。3時間後の傷害血管数はC群でN群の5.5倍であり、有意に傷害されていた。以上の結果は、NOが白血球の血管内皮への接着を抑制するなどして虚血再灌流障害を軽減することを示すものであり、NOによる褥瘡の予防が可能であることが示唆された。

次いで重りを外し、0.5、1.5、3時間後に圧迫皮膚部の細動脈と細静脈を生体蛍光顕微鏡的に観察した。1回目の圧迫開始前の観察も行い、前値からの変化を検討した。観察項目:(1)細静脈における転回・膠着・流下白血球数と(2)血流速度、(3)細動脈の血管径、(4)血流停止皿管数。【結果】N群の膠着白血球数が有意に少なく、NG軟膏が虚血再灌流障害による炎症阻止に有効に働くことが示された。N群では再灌流時のno-reflow現象が軽度で、血流の停止した血管が少なかった。これにはNOの(1)血管平滑筋弛緩作用(血流促進)、(2)白血球や血小板、内皮細胞上の接着分子の表出抑制作用(内皮細胞障害抑制や細小血管への白血球嵌入、白血球-血小板凝集由来の血栓形成阻止などによる血流路保存)が寄与していると考えられた。A群でも同様の傾向が見られたがその程度は弱かった。以上の成績は、NG軟膏が皮膚圧迫と虚血再灌流障害に起因する褥瘡の予防に有効であることを示唆する。
ダイヤモンド焼結体アンビルによる極高圧力の発生と圧力測定方法の開発

〔1〕大体積焼結ダイヤモンドアンビルMA8型装置の開発-大体積中に高い圧力を発生するための重要な条件は(a)巨大な力が得るられ事、(b)材料強度が高い事、(c)材料強度の圧力微係数が高い事である。この様な条件を備へ、かつ入手可能なのはデビアス・ダイヤモンド社製SYDE線引きダイス用焼結ダイヤモンドを立方体加工研磨し(旭ダイヤモンド株式会社)MA8型用アンビルとした。外部加圧はDIA15型二千トンプレスで行った。1辺が8.45mm立方体のアンビル(切載寸法2.0mm)の場合、最大到達圧力は28GPa(FeV15のα-ε転移圧)である。これは背面圧の材料強度限界(6.0GPa)によるものである。〔2〕64型高圧発生装置-1個の焼結ダイヤモンドアンビルと7個のWCアンビルを組合せ1個とし計56個のWC及び8個の焼結ダイアモンドアンビルにより構成される装置をDIA30により加圧し、FeV20のα-ε転移を確認し大体積内に35GPaの発生に成功した。〔3〕ルビ-蛍光法による圧力測定の開発-測定系の主な構成はArレ-ザ-、分光器、光ファイバ-、スム-ジング回路、XYブロッタ-、デジタルマルチメ-タ-及びコンピュ-タ-である。光源にはArレ-ザ-を用いた。ルビ-光を圧媒体表面に導入するため1個を細い穴の開いたWCアンビルにした。その結果ルビ-の光の波長シフト量により圧力を測定が可能になった。〔4〕地球物理学的応用(a)コマチャイト及びペリオドタイト組成の溶融、(b)変型スピネル型(Mg,Fe)2Si04の単結晶構造解析及び熱膨張の測定、(c)(Mg,Fe)Si03正方晶ガ-ネットの格子定数の精密測定等を行った。(1)光源部(アルゴンレーザー)、分光部、検出部(光電子倍増管・高圧電源)、データ処理部(パーソナルコンピュター)、顕微鏡及び除振台で構成される、ルビーの螢光線R1の波長の圧力によるシフト量差から圧力を測定する装置を組み立てた。(2)Fe-V系合金の圧力誘起によるα→ε転移に伴う転移圧をルビースケールにより決定した。(3)シリコン及びダイヤモンド混合物をホットプレスで焼結したデビアスダイヤモンド社製SYNDAXL555を立方体に研磨したアンビル(4.85mm^□)を使用して極超高圧力の発生を試みた。本マンビルは珪素及び炭素で構成されているので平均原子量が小さく高エネルギー物理学研究所の放射光を利用するとX線は容易にアンビル中を透過すると云う特徴が有る。Au格子定数の変化から発生圧力をモニターした。この結果、切載寸法0.5mmのアンビルを使用した場合の最高発生圧力は41GPaであり、アンビルに塑性変形が観察された。又切載寸法が1mmの場合、一軸荷重100トンで28GPaの圧力発生が達成された。いずれの場合も一段目高圧装置の面圧が高く成りアンビルが破損した。(4)更に大きな体積中に高温高圧を発生するためにデビアスダイヤモンド社製線引ダイス用SYNDIE1285/D27を圧力発生用のアンビル(8.45mm^□)に加工した。この場合はCoがバインダーになって居るため又アンビルの寸法が2倍大きいためアンビル中をX線が透過しないのでFe-V系合金を圧力較正物質とした。

切載寸法が2mmのアンビルを用いてFe-V15のα→ε転移に伴う電気抵抗の最小点を検出する事が出来た。従って約30GPaの圧力発生が可能と成った今後、ペロブスカイトの融解実験も可能に成った。〔1〕焼結ダイヤモンドアンビルMA8による超高圧の発生-シリコンカ-バイトを結合材とした焼結ダイヤモンドアンビル(SNDAX L555.4.85mmCube)によるMA8型高圧発生装置と高エネルギ-物理学研究所の放射光X線装置を結合し金の格子定数の圧縮率から圧力を決定した。その結果TEL(切載寸法)=0.5の時最大28GPa、TEL=1.0mmの時最大41GPaまで達成出来た。〔2〕大体積焼結ダイヤモンドアンビルMA8型装置の開発-デビアスダイヤモンド社製SYNDEダイス用の焼結ダイヤモンドを立方体に加工研磨しアンビルとした。加圧はDIA15型2千トンプレスで行った。1辺が8.45mm立方体のアンビル(切載寸法2mm)の場合、最大到達圧力は28GPa(FeV15のα-ε転移圧)である。これは背面圧の材料強度限界(6GPa)によるものである。〔3〕64型高圧発生装置-1個の焼結ダイヤアンビルと7個のWCアンビルを組合せ1個とし計56個のWC及び8個の焼結ダイヤモンドアンビルにより構成される装置をDIA30により加圧し、FeV20のα-ε転移を確認し、大体積内に35GPaの発生に成功した。〔4〕ルビ-蛍光法による圧力測定の開発-測定系の主な構成はArレ-ザ-、分光器、光ファイバ-、スム-ジング回路、XYプロッタ-、デジタルマルチメ-タ-及びコンピュタ-である。光源にはArレ-ザ-を用いた。ルビ-光を圧媒体表面に導入するために1個を細い穴の開いたWCアンビルにした。その結果ルビ-光の波長シフト量により圧力を測定が可能になった。〔5〕地球物理学的応用(a)コマチャイト及びペリドタイト組成の溶触、(b)変型スピネル型(Mg,Fe)2SiO4の単結晶構造解析及び熱膨張の測定、(c)(Mg,Fe)SiO3正方晶ガ-ネットの格子定数の精密測定等を行った。
成人T細胞性白血病患者末梢血細胞における細胞外マトリックスの分子生物学的解析

Fibroleukinは新鮮末梢血T細胞に限局して発現し、in vitroの培養で発現の消失を認め、ConA刺激によるリンパ球活性化によっても発現消失は同様に誘導される。細胞株においては、MT-2を除けば、非リンパ球系の細胞株、Jurkat、MOLT4のT細胞株、HUT102、MT-4などのHTLV-1感染細胞株、ATL患者由来の細胞株、何れにおいても発現はなかった。しかし、マウスを使ったin vivoの系では、IFN-γの発現に相関して発現の上昇を認め、LPSの刺激でも発現の上昇を認めた。in vivoでは、リンパ球、マクロファージの活性化に伴い発現の上昇があることより、リンパ球の免疫反応に関わっている可能性が示唆された。T細胞株JurkatにFibroleukinを導入して安定形質発現クローンを得た。Fibroleukinの発現のみでは増殖抑制はあきらかではなかったが、Fibroleukinの発現したクローンでは抗Fas抗体を投与した場合、アポトーシス細胞の増加を認め、Fasに対しての感受性の上昇があることが示唆された。このことは細胞外マトリックス蛋白質であるFibroleukinはFasによるアポトーシスの促進を介して、免疫、抗腫瘍作用に関与していると考えられた。
好熱菌PS3のH^+(Na^+)/アラニンシンポーターの分子機構

好熱菌PS3のアラニン能動輸送体(ACP)は分子量約42,500Daの単一ポリペプチドからなり、H^+あるいはNa^+の電気化学的ポテンシャルによって駆動されるH^+(Na^+)/基質(アラニン、グリシン、セリン)シンポーターである。昨年までに我々はこの精製タンパク質から得たペプチド断片のアミノ酸配列の情報をもとにACPをコードする遺伝子のクローニングに成功した。本研究ではこのACP遺伝子のOREの全構造を決定し、さらに、太陽菌内での発現系の確立を目標とした。本年度の具体的成果は次の通りである。1.これまでにACPのN末端に関する情報が得られていなかったのでinversePCRにより5'上流を決定したところ、156154の位置に終止コドン(TAA)が見いだされACP遺伝子のOREは1335塩基よりなることが判明した。2.ACPのKyte-Doolittle法によるハイドロパシー解析から1012個の疎水性領域がみられ、さらに最低8本の膜貫通セグメントの存在が予測され、また、ホモロジー解析から南極の海洋細菌Alteromonas haloplanktisのNa^+依存性D-アラニン輸送体遺伝子(dagA)と高いホモロジーがみられた。3.ACPの構造/機能連関を探るために大量発現系の確立は必須な過程である。まず、ACP遺伝子をT7プロモータに直接つなげる方法で大腸菌内での発現を試みたが不成功に終わった。そこでマルトース結合タンパク質遺伝子(MalE)との融合遺伝子を作製し大腸菌内で発現させたところ、IPTG添加によって全膜タンパク質の約15%に及ぶ量の分子量約85kDaのタンパク質が細胞膜画分に誘導発現された。これはマルトース結合タンパク質(分子量約43kDa)とACPの融合タンパク質と考えられる。現在この融合タンパク質から活性のあるACPの回収を試みている。
オリーブ-蝸牛神経束細胞における情報処理機構

本研究で扱った、オリーブ-蝸牛神経束細胞(OCN)は、その解剖学的位置により、外側と内側のOCN(LOCN,MOCN)に分類される。これら二つのOCNは求心性聴覚伝導路及び聴覚中枢からの投射を受け、蝸牛にフィードバックループ(反射弓)を作り、その機能を調節することが知られている。LOCNは蝸牛に対して促進的に、MOCNの活動は蝸牛に対して抑制的に働くと考えられている。しかしその機能を司るであろうCON細胞から直接電気生理学的な反応を記録した実験はこれまで無かった。申請者等は蝸牛に標識物質を充填。逆行性にOCNを生体染色することによってOCBを染色し、これらの神経細胞からの細胞内記録に成功した。本研究の目的は2種のOCNの電気生理学的特徴シナプス入力の詳細を明らかにし、得られた細胞生理学的事実をもとに、OCNの蝸牛に対する調節機構をよりシステム論的に解釈することにある。実験は、同定したOCN細胞にwhole-cell patch damp法を応用し、電圧、電流応答をそれぞれ記録することによった。結果1,LOCNの静止膜電位は-63.6±4.6mV,n=55、MOCNのそれは-66.7±5.2mV,n=44(mean±s.d.)であった。また入力抵抗はLOCNで445±192MΩ,n=32、MOCNで501±303MΩ,n=28であり、入力容量はそれぞれ、40.2±19.6pF,n=30、35.2±8.9pF,n=25であり、受動的な膜特性には両神経群に差はなかった。2,十分長い脱分極通電刺激を静止膜電位から与えると、両神経群ともにtonicな発火応答を示すが、膜電位を-72から-76mVに過分極させると、大部分のLOCN細胞は脱分極通電によって長いfirst spike intervalの後にtonicな発火応答を示し、MOCN細胞は長いfirst spike latencyの後にtonicな発火様式をとった。3,一過性K電流(A電流)の阻害剤である4-AP(0.5mM)は、LOCNの長いfirst spike interval、MOCNの長いfirst spike latencyともに抑制した。4,膜電位固定下において、LOCNには不活性化過程の異なった二種の一過性K電流(A電流t=90ms,t=850ms,at 0mV)が観察された。このうちの速い成分は4-AP(2mM)で抑制されたが、TEA(20mM)で抑制されなかった。一方、遅い成分は4-APでは抑制されず、TEA(20mM)で部分的にではあるが抑制された。速い成分のhalf-inactivation voltage(V1/2)は-72mVであり、不活性化からの回復過程のtは-90mVで観察すると32msであった。5,MOCNにはLOCNよりも速い不活性化過程(t=30ms,at 0mV)を持つA電流が一種類だけ観察され、4-AP(0.5-1mM)で抑制された。この電流のV1/2は-75mVであった。また不活性化からの回復過程のtは-90mVで15msであった。本研究によってOCNの細胞生理学的研究が可能になり、LOCNとMOCNの発火特性の差が明らかとなった。両神経群ともに大部分コリン作動性神経であり、しかも受動的な膜特性、形態に顕著な差がないにも関わらず、その発火様式には明らかな差があった。この差は、生物物理学的特性の異なるA電流の発現によって説明できた。シナプス入力に関しては、日本生理学会にて発表する予定である(Fujino et al.,1998)。

2,十分長い脱分極通電刺激を静止膜電位から与えると、両神経群ともにtonicな発火応答を示すが、膜電位を-72から-76mVに過分極させると、大部分のLOCN細胞は脱分極通電によって長いfirst spike intervalの後にtonicな発火応答を示し、MOCN細胞は長いfirst spike latencyの後にtonicな発火様式をとった。3,一過性K電流(A電流)の阻害剤である4-AP(0.5mM)は、LOCNの長いfirst spike interval、MOCNの長いfirst spike latencyともに抑制した。4,膜電位固定下において、LOCNには不活性化過程の異なった二種の一過性K電流(A電流t=90ms,t=850ms,at 0mV)が観察された。このうちの速い成分は4-AP(2mM)で抑制されたが、TEA(20mM)で抑制されなかった。一方、遅い成分は4-APでは抑制されず、TEA(20mM)で部分的にではあるが抑制された。速い成分のhalf-inactivation voltage(V1/2)は-72mVであり、不活性化からの回復過程のtは-90mVで観察すると32msであった。5,MOCNにはLOCNよりも速い不活性化過程(t=30ms,at 0mV)を持つA電流が一種類だけ観察され、4-AP(0.5-1mM)で抑制された。この電流のV1/2は-75mVであった。また不活性化からの回復過程のtは-90mVで15msであった。本研究によってOCNの細胞生理学的研究が可能になり、LOCNとMOCNの発火特性の差が明らかとなった。両神経群ともに大部分コリン作動性神経であり、しかも受動的な膜特性、形態に顕著な差がないにも関わらず、その発火様式には明らかな差があった。この差は、生物物理学的特性の異なるA電流の発現によって説明できた。シナプス入力に関しては、日本生理学会にて発表する予定である(Fujino et al.,1998)。蝸牛に投射するオリーブ-蝸牛束神経(OCN)は、その解剖学的位置により、外側と内側のOCN(LOCN,MOCN)に分類される。LOCNは外側上オリーブ核(LSO)の外側に位置し、同側の蝸牛に遠心性線維を送る。このLOCNからの線維は主に内有毛細胞に結合する求心性線維およびその末端にシナプス結合する。一方、MOCNはLSOの内側に位置し、主に対側の外有毛細胞に直接シナプスを形成する(Warr,1991)。これら二つのOCNは求心性聴覚伝導路及び聴覚中枢からの投射を受け、蝸牛の機能を調節する機能を持つと思われる。しかしその機能を司るであろうOCN細胞から直接電気生理学的な反応を記録した報告はこれまで無かった。我々は、蝸牛に標識物質を充填し逆行性にOCNを生体染色し、正確に同定されたOCN細胞から電気生理学的応答を記録する事に成功した。大部分のLOCN細胞は脱分極通電によって長いfirst spike intervalの後にtonicな発火パターンを示したが、MOCN細胞は長いfirst spike latencyの後にtonicな発火様式をとることが明らかになった。また膜電位固定下では、LOCNには不活性化過程の異なった二種の一過性K電流(A電流,τ=90ms,τ=850ms)が発現しており、またMOCNにはLOCNよりも速い不活性化過程(τ=30ms)を持つA電流が一種類だけ発現していることが明らかになった。これによってLOCNとMOCNの脱分極通電刺激による発火パターンの差を説明できた(Fujino,Koyano & Ohmori,J.Neurophysiol.1997 in press)。
新構造のリンイリド含有共役複素環の構築とリン含有π電子系機能分子開発への応用

本研究では,5価リン原子を複素環π電子系に含むこれまでにほとんど知られていない基本骨格を持つホスホール類縁体について,多様な置換誘導体を選択的に収率良く合成できる3つの方法の開発に成功した。この方法を用い,様々な誘導体合成を系統的に行い,蛍光及び紫外可視吸収スペクトルにおける物性と構造の相関を明らかにした。この結果をもとに外部刺激による色調変化を与える機能性色素分子の開発を行うことが出来た。リンを含む複素環π電子系化合物の研究は少なく,最近になってようやく注目されつつある。本研究では,まず5価リン原子を複素環π電子系に含むこれまでにほとんど知られていない基本骨格を持つホスホール類縁体(λ^5-ホスホール類)を対象として,その選択的な合成法確立を目指した検討を行った。計画の内,3-オキソ-λ^5-ホスホール類の合成法として以下の3種類の方法{(1)アルケニルホスフィンと電子不足アルキンの付加環化反応,(2)置換ホスフィノ酢酸エステルと電子不足アルキンの付加環化反応,(3)リンイリドの分子内環化反応}について検討し,いずれも多様な置換基を導入した誘導体を選択的に収率良く合成できる方法として確立することができた。特にベンゾ縮環型ホスホールについては,2-ホスフィノ安恩、香酸メチルとハロゲン化アルキルから調製されるホスホニウム塩の加熱あるいは塩基処理によって極めて簡便に収率良く得られ,様々な置換基を有する3-オキソ-λ^5-ベンゾホスホールを合成できるようになった。また、縮環ベンゼン環上に臭素置換基を有するホスホールは、Pd触媒カップリング反応を行い、様々な化合物への誘導を行うこともできた。さらにこのベンゾホスホールのベンゼン環上さまざまな位置に各種置換基を有する縮環型、ナフタレン縮環型、及びヘテロ芳香族縮環型ホスホール誘導体の合成についても検討した。こうして得られたホスホールには,可視吸収や蛍光を示すものもあり,ホスホール特有の物性についても興味が持たれるところである。一方,計画の内2つめの課題であった2位エキソメチレン置換型共役ホスホールについては,現在のところ有効な合成法の確立に至っていないが,別途アルケニルホスフィンを与える触媒反応を見出しており,今後この触媒反応を応用することで一般的な2-エキソメチレンホスホールの合成法が確立できるため検討する予定である。本研究では,まず5価リン原子を複素環π電子系に含むこれまでにほとんど知られていない基本骨格を持つホスホール類縁体(λ^5-ホスホール類)を対象として,その選択的な合成法確立を目指した検討を行い,3-オキソ-λ^5-ホスホール類の合成法として3種類の方法{(1)アルケニルホスフィンと電子不足アルキンの付加環化反応,(2)ホスフィノ酢酸エステルと電子不足アルキンの加環化反応,(3)リンイリドの分子内環化反応}を確立した。これにより多様な置換基を持つホスホール類を得ることができ,その構造と物性の相関についての検討を行うことができた。様々な置換基と基本骨格の組み合わせを持つ数十種類の化合物を合成して検討した結果,置換基の種類によって吸収波長を可視光領域全般にわたる400nm台から800nm台まで,すなわち色調を連続的かつ柔軟に調整できることを明らかにすることが出来た。また,縮環型ホスホールについては,その多くが蛍光性を示し,置換様式によって蛍光波長をある程度調整できることも明らかにすることができた。今後は,これらの知見を活かして,化学応答性や電気応答性を有する機能性色素の分子設計と開発を行う予定である。また,本研究の検討過程で新たに別のリンイリド含有共役複素環が生成することを偶然発見したため,この新規な複素環についても別途合成方法及び物性について検討を行う予定である。本研究ではこれまでに確立した3種類の方法を用いて,5価リン原子を複素環π電子系に含む3-オキソ・λ^5-ホスホール類の合成に成功している.本年度は昨年度に引き続いて置換誘導体の合成と評価を行い,特にホスホール環のリン原子α位(2,5位)様々な置換基導入によって立体的または電子的に吸収波長の調整が可能であることを示した.そこで次に,ホスホール骨格及び周辺置換基に,外界からの刺激によりその電子状態や立体構造を変化させる部位を組み込んだ誘導体を設計・合成し,当該ホスホール骨格の大きな色調変化を利用した化学センシングの可能性について検討した。

その結果,特に4位にアシル基を導入した化合物については,3-オキソホスホールの環内カルボニル基と1,3-ジカルホニル構造を取ることから,金属への選択的配位が期待され,実際に各種金属イオンとの錯形成について調査したところ,Sn(II)イオンに対して選択的かつ可逆的な色調変化を与えることがわかった。また,この現象が金属の配位によるアシル基の配向変化に起因する5位置換基の共役変化によるものであることを明らかにした。このことから,ホスホール環が比較的自由度の高い,分子設計可能な機能性色素の発色基として有用であることを示せた。一方,多様な誘導体を合成できるようになった3-オキソ-λ^5-ホスホールから,λ^3-型ホスホールへの新しい変換反応の開発を試み,λ^3-型ホスホールの前段階までの変換反応を達成しているが現在までに完了することは出来ておらず,今後検討を継続する必要がある。さらに本研究の検討過程で新たに別のリンイリド含有共役複素環が生成することを発見しており,これについても今後検討を継続する予定である。