hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体結晶の超微粒子化による光キャリヤの3次元的量子閉じ込め効果の研究

ガラス中に埋め込まれたIーVII,IIーVI族半導体超微粒子を対象として,光励起されたキャリア,励起子の3次元的量子閉じ込め効果を調べている。これまでに光吸収,発光寿命に対する閉じ込め効果の影響を実験的に明らかにし,理論的な予測との対応を示した。本年度はさらに光学非線形性,キャリヤの緩和過程に対する閉じ込め効果の影響を詳細に調べ,理論との対応づけを行った。1.CuCl微結晶におけるX^<(3)>の粒径依存性:ナノ秒色素レ-ザ-を用い,縮退4光波混合法により励起子の3次非線形感受率X^<(3)>を測定した。80Kでは平均半径2080A^^゚の間で粒径とともにX^<(3)>は増大し,それ以上の半径では逆に減少傾向が見られた。このX^<(3)>の増大は理論的な予測に近い粒径依存性であった。次に減少傾向の原因を調べるために試料温度を80180Kと変えて測定を行った。X^<(3)>のピ-クは80Kにおいては60A^^゚にあるが,より高温では小さな粒径に移り,180Kでは20A^^゚程度となった。これらの結果は,粒径増大による閉じ込め効果の減少,高温による均一幅の広がり等で定性的に説明できる。2.フェムト秒過度吸収分光法によるCdSe微結晶における緩和の観測:強力なフェムト秒パルスとプロ-ブ用白色超短パルスを用いて,励起後の過渡的な吸収スペクトル変化を測定した。平均半径を20120A^^゚と変えて「強い閉じ込め」と「弱い閉じ込め」における非線形性発生のメカニズム,キャリヤの緩和過程の違いを考察した。平均半径23A^^゚の試料では明らかに最低の量子閉じ込め準位間の吸収が飽和を示し,その回復時間には2成分があることから,緩和過程にはキャリヤトラップの影響が大きいと考えられた。一方,平均半径120A^^゚では,吸収飽和は吸収端付近に生じ,その形が時間的に先鋭化することから,バルク結晶に類似したキャリアの緩和が起きていると考えられる。
植物ミトコンドリアの形質転換システムの開発

ミトコンドリアは生物エネルギーの変換を行う重要な器官で、これの効率化はすべての作物に重要である。ミトコンドリアの機能は遺伝的には核とミトコンドリアゲノムの二元的支配を受けている。このうち、母性遺伝を行い交雑で改良できないミトコンドリアゲノムは遺伝子導入法がなく、その開発が待たれている。本研究はミトコンドリアのプラスミド様DNAがミトコンドリア内で安定的に増殖することに着目し、これを改変して形質転換のためのプラスミドを構築した。選択マーカーにはアンチマイシン耐性に変異させたcob遺伝子を用いることにし、同遺伝子のエディティングを調べた。プラスミドの構築には、pBSKS+プラスミドを土台にミトコンドリアで発現するatplのプロモータにアンチマイシン抵抗性になるように43番のGlyをValにまたは234番のLysをIleに人工的に改変したcob遺伝子を付け、さらにatp6の3'非翻訳領域をつないだ。最終的にはミトコンドリア内で安定的に増殖させるために、さらにプラスミド様DNA(B4)を挿入して形質転換用プラスミドとした。一方Particle gunによる形質転換系を確立するため、CaMVの35SプロモータにGUSをつないだ形質転換用プラスミドを構築し、Particle gunを用いてイネ培養細胞に導入し、一過性のGUS活性が発現されるのを確認した。これによりParticle gunによる一般的な形質転換系は確立した。ついで上記ミトコンドリア形質転換用プラスミドをParticle gunを用いてイネカルスに導入することを試みたが、現在のところ成功していない。このためプラスミド様DNAの複製に関する解析、atpl遺伝子をはじめとする遺伝子発現の解析などを行い、その結果による形質転換用プラスミドを構築し、再度試みる予定である。本研究はミトコンドリアのプラスミド様DNAがミトコンドリア内で安定的に増殖することに着目し、これを改変して形質転換のためのプラスミドを構築しようとするものである。選択マーカーにはアンチマイシン耐性に変異させたcob遺伝子を用いることにし、エディティングを受けた後の遺伝子とそのままの遺伝子両方を使用することにしている。形質転換用プラスミドはミトコンドリアで発現するatpl由来のプロモーターをGUS遺伝子につないだものを作出した。さらに形質転換植物の選抜に用いるためのcob遺伝子をエディティングを調べた。5個のcDNAクローンを調べた結果397個のアミノ酸をコードする1191個の塩基の内、部分的も含めて19塩基でエディティングが行われていた。イネミトコンドリアには自己増殖能を持つプラスミド様DNA(B14)が知られているが、新たにM1、M2、M3を発見し、それらの全塩基配列を決定した。これらのプラスミド様DNAには共通の祖先から進化したことを示す共通な配列があり、その中からミトコンドリア内でのDNA複製に必要な配列を探索中である。ミトコンドリアは生物エネルギーの変換を行う重要な器官で、これの効率を増加させる改良はすべての作物にとって重要である。このうち、母性遺伝を行い交雑で改良できないミトコンドリアゲノムは現在のところ遺伝子導入法がなく、その開発が待たれている。

本研究はミトコンドリアのプラスミド様DNAがミトコンドリア内で安定的に増殖することに着目し、これを改変して形質転換のためのプラスミドを構築しようとするものである。ミトコンドリア形質転換用プラスミドを構築した。これにはpBSKS+プラスミドを土台にミトコンドリアで発現するatp1のプロモータにアンチマイシン抵抗性になるように43番のGlyをValにまたは234番のLysをIleに人工的に改変したcob遺伝子を付け、さらにatp6の3'非翻訳領域をつないだ。最終的にはミトコンドリア内で安定的に増殖させるために、さらにプラスミド様DNA(B4)を挿入して形質転換用プラスミドとした。一方Particle gunによる形質転換系を確立するため、CaMVの35SプロモータにGUSをつないだ形質転換用プラスミドを構築し、Particle gunを用いてイネ培養細胞に導入し、一過性のGUS活性が発現されるのを確認した。これによりParticle gunによる一般的な形質転換系は確立した。ついで上記ミトコンドリア形質転換用プラスミドをParticle gunを用いてイネカルスに導入することを試みているが、現在のところ成功していない。ミトコンドリアは生物エネルギーの変換を行う重要な器官である。これの効率を増加させるためミトコンドリアゲノムの遺伝子を改変できる形質転換システムの確立を目指し研究を続けている。ミトコンドリア形質転換用プラスミドを構築し、イネの培養細胞にParticle gunを用いて導入することを試みているが、いままで成功していない。このためミトコンドリア内で安定的に増殖することが知られている、プラスミド様DNAの複製を調べた。小環状DNAの複製にはRNAが関係していることが知られているが、転写を調べたところ、B1B4まですべて一方向にのみ転写していることが明らかになった。特にB4プラスミドでは転写後切断されて残る部分にORFはなく、したがってmRNAとして使われるのではないため、ここがDNAの複製開始点であることが示唆された。しかしその場所に形質転換用プラスミドに挿入するのに使用したXhoI部位があり、そこで切断したため機能せず、これが形質転換が成功しない一因かもしれない。ミトコンドリアにおける遺伝子の転写についても研究を進めた。その結果atp1遺伝子は転写活性は強いが、例外的に複数の転写開始点を持っている。この原因としてはDNAのプロモーター活性中心であるCRTAモチーフに湾曲部位を持つことが考えられた。そこで他の遺伝子のプロモーター領域を用いることが望ましいと考えられる。これらの情報をもとに、ミトコンドリア形質転換用プラスミドを再構築することにしている。
認知症患者の潜在症状を利用した介護・支援技術の開発

実験心理学的な手法や質問紙法を用いて,認知症患者の残存する能力や感覚過敏などの亢進した能力について検討を行った.その結果,選好注視法を用いることによって,言語的・意図的なコミュニケーションが著しく困難な重度の認知症患者においても残存する能力を評価することが可能であった.また,感覚過敏に関する質問紙を行ったところ,多くの家族が各種の感覚過敏に気づいていることが明らかとなり,また感覚過敏を理解することで問題行動が減少する可能性が示唆された.実験心理学的な手法や質問紙法を用いて,認知症患者の残存する能力や感覚過敏などの亢進した能力について検討を行った.その結果,選好注視法を用いることによって,言語的・意図的なコミュニケーションが著しく困難な重度の認知症患者においても残存する能力を評価することが可能であった.また,感覚過敏に関する質問紙を行ったところ,多くの家族が各種の感覚過敏に気づいていることが明らかとなり,また感覚過敏を理解することで問題行動が減少する可能性が示唆された.平成22年度は,当初の目的に沿って,以下の研究を行った.1,軽度から中等度の認知症患者の家族や,家族会やデイサービスなどで介護に従事する者を対象に,認知症患者の潜在的な症状や残存・亢進する機能に関して質問紙調査と面接調査を実施し,探索的な検討を行った.調査の結果,(1)多くの家族や介護者が認知症患者に残存・亢進する機能について,(顕在化されてはいないが)それらの存在を認めていることが明らかとなった.しかし亢進した機能については,当初はネガティブな評価を行っており,調査の中で顕在化されポジティブな評価に移行する例も認められた.(2)介護従事者に対する調査では,認知症患者が持つ残存・亢進する機能を利用することで,質の高い介護を実践していることが明らかとなった.しかし,その多くは介護者間で顕在化された形で利用されるのではなく,介護者の個人的な技量や暗黙知として利用されることが示された.次年度はこれらの調査項目を利用して,より大規模に家族・介護者に対する調査を実施する予定である.2,重度の認知症患者の残存能力の把握をめざし,選好注視法や事象関連電位などの実験心理学的な手法を用いて残存・亢進する機能について実験的な検討を行うことを目的に,実験協力者やその家族に対する調査協力の要請と,実験環境の整備を行い,選好注視法については通常のコミュニケーションが困難な重度の前頭側頭葉変性症の患者に実施することに成功し,事象関連電位の実験機器についても,実験室外の自然環境下での実施をめざし,機材の準備にあたっている.平成23年度は選好注視法を用いて,特に重症度が高くコミュニケーションが著しく困難な認知症患者を対象にその残存機能について検討を行った.今回対象としたのは70代の女性で,前頭側頭葉変性症fronto-temporal lobar degeneration : FTLDによって,前頭側頭葉が著明に萎縮し,それとともに言語能力と自発性が重度に障害された患者で,FAST functional assessment stagingやCDR clinical dementiaratingでは最も重度に分類される状態であった.しかし家族からは,意識は保たれ,顔の認知場面などで視覚認知能力も機能しているのではないかという主観的な報告がなされたことから,この点を客観的に確認するため,この患者に対し,未知の顔写真を用いて直前に提示した顔(既知顔)と未知の顔(未知顔)を対提示し,その時の眼球運動の計測を行った.その結果,サイドバイアス(一方向にへの注視の偏り)が認められたため,選好注視による分析では,既知顔と未知顔のあいだに有意な差は確認することができなかったが,ファーストルック(最初に視線を動かすこと)に対する潜時で明らかな差が認められ,既知顔と未知顔を見分けていることが確認された.次に,介護者の顔と未知の顔を見分けることができるか否か検討するために,同性・同年齢の顔写真を撮影し,刺激作成の準備を行ったところである.認知症の残存機能に関する検討を2つの側面から行った.一つは前頭側頭型変性症(frontotemporal lobar degeneration: FTLD)を対象にした残存機能に関する研究で,意思の表出などが完全に困難になった患者を対象とした.症例は,64歳頃より言葉が出ないことで異常に気づき,徐々に把握反射,強制笑いなどを示し,69歳頃には一般的な認知機能検査は試行不能な状態となっていた.検討時の年齢は75歳で,椅子に座ることは可能であるが自発的な運動表出は完全に失われていた.この患者に対して,選好注視法を用いた顔弁別課題を実施したところ,既知顔・未知顔の弁別が可能であることが確認された.そこで2012年度は,熟知した顔と新規な顔の弁別課題を実施した.その結果,実施そのものは可能であったが,弁別の可否までは明らかではなかった.呈示方法や分析方法の工夫を要すると考えられた.もう一つは,感覚過敏に関する研究である.先のFTLD患者は,経過の中で幾何学的な対象に過敏性を示すことが明らかとされたが(PMID: 21098963),この他にも意味性認知症(semantic dementia: SD)の患者でも視覚対象に対する過敏性を示すことがある(PMID: 18756086).

そこで認知症患者全般で各種の感覚に変化が生じるか否か,患者を介護する家族31名に18項目から構成される質問紙を用いて確認したところ,3つの因子(「環境に対する関心」,「人に対する関心」,「内的関心」)が抽出された.このように認知症患者は認知機能の低下だけではなく,異なった領域の各種の過敏性が生じることが明らかとなった.また,患者の家族の中には,このような過敏性に配慮したケアを行うことで,患者の問題行動が軽減した事例があり,このような特性を理解することがケアにおいて大切であること考えられる.継続的に対象としている患者が途中で肺炎となり,予定していた実験を実施するのが遅れたため.24年度が最終年度であるため、記入しない。引き続き重症度の高い認知症患者の認知機能を実験的に検討することに加え,認知機能が比較的保たれた患者の潜在的な能力や介護者の評価との関連を検討する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
炭素－水素結合活性化を経由したビニルモノマーの末端官能基化重合反応の開発

ピリジン骨格は多くの天然物や医薬品、配位子、機能性材料などに存在する重要な骨格であり、近年、炭素ー水素結合活性化を経由してピリジン誘導体を合成する手法が環境調和性に優れた反応として、近年盛んに開発されてきた。中でも不飽和結合を炭素ー水素結合に挿入させる手法は、アトムエコノミーが100%であることから最も効率的な反応の一つとして、盛んに研究が行われてきた。これまでに、ピリジン誘導体の炭素ー水素結合にアルケンやアルキンが挿入するアルキル化反応およびアルケニル化反応は様々な金属を用いることで達成されてきたが、イミンやカルボニルなどの炭素ーヘテロ原子多重結合の挿入を達成した例は非常に限られている。本年度は希土類金属を有するトリアミド錯体を触媒とすることで、ピリジン誘導体のオルト位炭素ー水素結合活性化後にイミンが挿入する、アミノアルキル化反応が進行することを見出した。本反応は前周期遷移金属の金属ー窒素結合による触媒的なピリジン類の炭素ー水素結合の官能基化を達成した初めての例である。希土類金属アミド錯体による触媒的な炭素ー水素結合活性化が可能であることを示した本結果は、触媒的な末端官能基化重合反応における連鎖移動反応の素反応となりうることから重要な研究成果である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、前周期遷移金属錯体によるσ結合メタセシス反応を鍵反応とする末端官能基化ポリマーの新しい合成手法を開発することである。さらに、単核錯体にとどまらず、複核錯体を触媒とすることによりモノマーや末端官能基の一般性の拡大を行うことである。本年度は、(1)希土類金属錯体を用いた炭素-水素結合活性化を鍵とする、内部アルキンとイミンからα,β-不飽和イミンを与えるカスケード反応の開発、(2)イミド架橋チタン二核ジアルキル錯体を用いたイミド配位子のオルト位の炭素-水素結合活性化と内部アルキンの挿入反応による6員環チタナサイクルの形成、などを達成した。(1)ではイットリウム錯体によるプロパルギル位の炭素水素結合活性化によって生成するη3-アレニル錯体と、種々のN-シクロヘキシルベンジリデンイミンを反応させることで、イミンのアレニル位選択的な挿入反応とそれに続く窒素原子の求核攻撃、開環反応を経ることでイミンの炭素窒素二重結合が完全に切断され、アザ-π-アリル錯体をクエンチするとα,β-不飽和イミンが得られることから、再度イミン部分に挿入反応が進行すれば、末端に官能基を有するポリアセチレン誘導体の合成が可能になると考えられる。(2)では架橋配位子のオルト位の炭素水素結合活性化とアルキンの挿入反応が進行することで6員環チタナサイクルが形成されることを見出しており、量子化学計算によって本反応の遷移状態では2つのイミド配位子によって架橋された2核構造が部分的に崩れることで、1つの金属に強く配位したイミド配位子のオルト位の炭素水素結合をもう片方の金属中心付近で切断する反応が進行していることがわかった。2つの金属による炭素水素結合活性化の報告例は稀であり、今後分子間での炭素水素結合活性化の検討および重合反応への展開を行う予定である。本研究の目的は,前周期遷移金属錯体によるσ結合メタセシス反応を鍵反応とする末端官能基化ポリマーの新しい合成手法を開発することである.さらに、単核錯体にとどまらず,複核錯体を触媒とすることによりモノマーや末端官能基の一般性の拡大を行うことである.本年度は(1)希土類金属アミド錯体を用いたピリジン誘導体のオルト位炭素-水素結合のアミノアルキル化反応の開発,(2)溶媒が配位していない配位不飽和錯体の合成の2つを達成した.(1)では炭素-水素結合活性化後に生成する金属-炭素結合にイミンを挿入させることで新たな炭素-炭素結合と金属-窒素結合を形成させ,金属-窒素結合によって再度基質の炭素-水素結合を活性化することで触媒的に炭素-水素結合がアミノアルキル化される反応を開発した.本反応は希土類金属アミド錯体による炭素-水素結合活性化が触媒的に進行することを示す研究であり,触媒的な末端官能基化重合反応を達成するにあたり大きな障害であった連鎖移動をアミンの添加によって解決できる可能性を示す極めて重要な研究である.(2)では様々な反応モノマーを用いた末端官能基化重合反応を達成ための障害であった,中心金属への極性溶媒の配位という問題を解決する結果である.すなわち,支持配位子に中心金属と弱く相互作用する嵩高い官能基を導入することで極性溶媒が配位しなくても中心金属が十分安定になる配位子系を組み上げ, 2-ビニルピリジンなどの配位力の強いモノマー以外でも重合させることを可能にする手法である.今後,これら2つの手法を組み合わせ,反応モノマーを用いた触媒的な末端官能基化重合反応を達成する予定である.ピリジン骨格は多くの天然物や医薬品、配位子、機能性材料などに存在する重要な骨格であり、近年、炭素ー水素結合活性化を経由してピリジン誘導体を合成する手法が環境調和性に優れた反応として、近年盛んに開発されてきた。

これまでに、ピリジン誘導体の炭素ー水素結合にアルケンやアルキンが挿入するアルキル化反応およびアルケニル化反応は様々な金属を用いることで達成されてきたが、イミンやカルボニルなどの炭素ーヘテロ原子多重結合の挿入を達成した例は非常に限られている。本年度は希土類金属を有するトリアミド錯体を触媒とすることで、ピリジン誘導体のオルト位炭素ー水素結合活性化後にイミンが挿入する、アミノアルキル化反応が進行することを見出した。本反応は前周期遷移金属の金属ー窒素結合による触媒的なピリジン類の炭素ー水素結合の官能基化を達成した初めての例である。希土類金属アミド錯体による触媒的な炭素ー水素結合活性化が可能であることを示した本結果は、触媒的な末端官能基化重合反応における連鎖移動反応の素反応となりうることから重要な研究成果である。26年度が最終年度であるため、記入しない。希土類金属を用いた反応では、当初ビニルモノマーの重合反応のみを検討していたが、今回のアセチレン誘導体とイミンとの反応でイミンが生成することから、ポリアセチレン合成への応用まで可能性が広がったことから当初の計画以上に進展しているといえる。また、チタン二核錯体を用いた反応では、当初の計画通り二核錯体を用いた炭素水素結合活性化を達成しただけでなく、2つの金属が協同的に作用していることを示唆する結果を得ており、今後重合反応を検討する際にも2つの金属の協同作用が発現することが大いに期待されることから当初の計画以上〓これまで当研究室で開発してきた末端官能基化重合反応はリビング性および基質選択性が非常に高い反応であるため,触媒的な重合反応にならない・反応モノマーを用いることができないといった課題があった.本年度の結果は,アミンによるプロトン化によって末端官能基化ポリマーが触媒的に合成できる事を示すとともに,汎用モノマーなどの重合反応への展望を開く結果であり,当初の計画以上に進展していると言える.希土類金属を用いた反応開発では、(1)アルキンとイミンの触媒的カップリング反応の達成、(2)ポリアセチレン合成の検討を行う予定である。また、より反応性の高い錯体としてランタンアルキル錯体の合成を試みたが、この錯体は非常に不安定であったため、今後導入する配位子およびアルキル基をより嵩高くし錯体の安定化を図る。チタン二核錯体を用いた反応開発では、(1)有機ポラン試薬やボレート試薬を用いることでカチオン性錯体へ誘導し、,分子間炭素水素結合活性化の検討や重合反応の検討を行う予定である。また、単離に成功した1電子還元が進行した錯体のアルキル化を行い、混合原子価錯体での重合活性とカチオン性錯体の重合活性の比較を行う。今後の研究方針としては、アミンを添加することで生成するアミド錯体による炭素-水素結合活性化反応を利用し、触媒的な末端官能基化重合反応の達成を目指すとともに、新たに合成した溶媒が配位しない錯体を用いて反応モノマーの重合反応を検討する。また、これら2つを組み合わせることで触媒的な末端官能基化重合反応の開発を行う。
骨石灰化における局所リン産生機構の意義－ALPの重要性－

くる病は骨・軟骨石灰化障害を特徴とし、その原因としてはビタミンD欠乏やリン欠乏などがある。また、アルカリホスファターゼ(ALP)欠乏によっても骨のくる病様変化が生じる。ALPの役割は、石灰化抑制物質であるピロリン酸を分解し、石灰化局所でリンを産生することと考えられているが、その局所におけるリン産生の意義は不明である。また、くる病における血清ALP値増加の意義については明らかではない。そこで、低リン血症性くる病をモデルとして、骨の石灰化におけるALPによる局所でのリン産生の意義を明らかにし、骨石灰化障害に対する新たな治療法の開発につなげることを目的とする。骨芽細胞株SaOS2を用いた石灰化誘導実験において、石灰化促進、骨芽細胞分化マーカーの遺伝子発現上昇を認めた。ピロリン酸濃度の測定を確立した。分化培養ではピロリン酸濃度は維持培養(非分化培養)に比べて低下していた。分化培養におけるALP活性、リン濃度は、維持培養に比べて上昇していた。ALP阻害薬によるALP活性抑制効果は部分的であった。ヒト骨髄由来間葉系幹細胞の培養を開始した。低ホスファターゼ症(HPP)患者由来皮膚線維芽細胞を用いてiPS細胞を作製した。ゲノム編集技術を用いて、HPPの原因遺伝子であるALPL遺伝子の片アレル変異修復を行った。HPP患者由来iPS細胞ではALP活性および石灰化を認めなかったが、変異修復iPS細胞ではALP活性は上昇し、石灰化も促進した。また、分化誘導後、骨芽細胞分化マーカーの発現も増加していた。X連鎖性低リン血症性くる病(XLH)の患者では、血清25水酸化ビタミンD[25(OH)D]濃度> 15 ng/mLの症例では、線維芽細胞増殖因子23(FGF23)と25(OH)Dとの間に負の相関を認めた骨芽細胞株SaOS2細胞の分化培養2週目から石灰化(アリザリンレッド染色)を認めた。ALP、COL1A1、OCN遺伝子の発現上昇(qPCR)を認めた。分化培養1週目以降ではピロリン酸濃度は維持培養(非分化培養)に比べて低下していた。分化培養におけるALP活性は、分化培養1週目以降、維持培養に比べて上昇していた。リン濃度も分化培養において増加していた。ALP阻害薬(levomisoleもしくはCAS 496014-13-2)を添加すると、部分的に、分化培養におけるリン濃度、ALP活性は低下し、ピロリン酸濃度は上昇した。ALP阻害薬は石灰化も部分的に抑制した。SaOS2細胞ではALP阻害薬によるALP活性抑制が十分ではないため、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞(hBM-MSC)の培養を開始した。X連鎖性低リン血症性くる病(XLH)の12例中7例で血清25(OH)D濃度が20 ng/mL未満であり、ビタミンD欠乏を伴う症例は少なくなかった。25(OH)Dの重回帰分析では、明らかな影響を与えるパラメータは同定できなかった。25(OH)D > 15 ng/mLのXLH症例では、FGF23と25(OH)Dとの間に負の相関を認めた。hBM-MSC細胞の骨芽細胞分化誘導を行って、まず、石灰化を検討する。その後、分化誘導群と維持培養群間で、ピロリン酸濃度、ALP活性、リン濃度、遺伝子発現を比較検討する。遺伝子発現は骨芽細胞・骨細胞関連遺伝子に加えて、ピロリン酸代謝に関わるNPP1、ANK、ALPが関与しているPurinergic signaling関連遺伝子の発現も検討する。また、ALP阻害薬によってALP活性が十分抑制できるかどうかを検討した上で、ALP活性抑制による上記への影響を検討する。片アレル遺伝子変異修復したiPS細胞をCRISPR/Cas9システムを用いて、変異修復を行い、両アレル変異修復されたHPP由来iPS細胞を作製する。HPP患者由来iPS細胞、片アレル変異修復iPS細胞、両アレル変異修復iPS細胞を用いて上記の検討を行う。上記のhBM-MSC細胞、iPS細胞の実験において、石灰化におけるピロリン酸、リン、ALP活性の重要性を検討する。必要に応じて、ピロリン酸ナトリウム、リン酸ナトリウムを添加し、ピロリン酸、リン酸濃度を調整しながら、それらの石灰化への影響を検討する。また、くる病における血清ALP値増加の意義については明らかではなく、くる病の治療過程に見られる血清ALP値の低下は骨石灰化局所へのリンの供給不足を引き起こしている可能性がある。骨芽細胞株SaOS2を用いた石灰化誘導実験において、アリザリンレッド染色によって石灰化の時期をまず検討した。培養3週目から明らかな石灰化を確認した。次に、qPCRによって、骨芽細胞分化マーカーの変化を検討した。

ALP、COL1A1、OCNは培養2週目から発現上昇を認めた。また、ゲノム編集技術の一つであるTALENを用いて、ALPをコードするALPL遺伝子の改変を行った。その結果、低石灰化、低ALP発現を示す低ホスファターゼ症患者由来の細胞のALP発現が増加し、石灰化が改善した。さらに、低リン血症性くる病患者において、リン代謝に重要なホルモンである線維芽細胞増殖因子23(FGF23)の血清濃度を測定したところ、ビタミンD欠乏を併存していない患者において、血清25水酸化ビタミンD濃度と血清FGF23濃度は負の相関を認めた。ピロリン酸濃度の測定が容易ではなく、ピロリン酸濃度の測定が実施できていない。そのため、石灰化におけるピロリン酸の影響を最小にするために、培養液のピロリン酸濃度を一定にするためのピロリン酸の添加ができていない。また、ALP発現のノックダウンができていないため、ALP発現低下による局所のリン濃度の変化、石灰化が検討できていない。くる病は骨・軟骨石灰化障害を特徴とし、その原因としてはビタミンD欠乏やリン欠乏などがある。また、アルカリホスファターゼ(ALP)欠乏によっても骨のくる病様変化が生じる。ALPの役割は、石灰化抑制物質であるピロリン酸を分解し、石灰化局所でリンを産生することと考えられているが、その局所におけるリン産生の意義は不明である。また、くる病における血清ALP値増加の意義については明らかではない。そこで、低リン血症性くる病をモデルとして、骨の石灰化におけるALPによる局所でのリン産生の意義を明らかにし、骨石灰化障害に対する新たな治療法の開発につなげることを目的とする。骨芽細胞株SaOS2を用いた石灰化誘導実験において、石灰化促進、骨芽細胞分化マーカーの遺伝子発現上昇を認めた。ピロリン酸濃度の測定を確立した。分化培養ではピロリン酸濃度は維持培養(非分化培養)に比べて低下していた。分化培養におけるALP活性、リン濃度は、維持培養に比べて上昇していた。ALP阻害薬によるALP活性抑制効果は部分的であった。ヒト骨髄由来間葉系幹細胞の培養を開始した。低ホスファターゼ症(HPP)患者由来皮膚線維芽細胞を用いてiPS細胞を作製した。ゲノム編集技術を用いて、HPPの原因遺伝子であるALPL遺伝子の片アレル変異修復を行った。HPP患者由来iPS細胞ではALP活性および石灰化を認めなかったが、変異修復iPS細胞ではALP活性は上昇し、石灰化も促進した。また、分化誘導後、骨芽細胞分化マーカーの発現も増加していた。X連鎖性低リン血症性くる病(XLH)の患者では、血清25水酸化ビタミンD[25(OH)D]濃度> 15 ng/mLの症例では、線維芽細胞増殖因子23(FGF23)と25(OH)Dとの間に負の相関を認めた骨芽細胞株SaOS2細胞の分化培養2週目から石灰化(アリザリンレッド染色)を認めた。ALP、COL1A1、OCN遺伝子の発現上昇(qPCR)を認めた。分化培養1週目以降ではピロリン酸濃度は維持培養(非分化培養)に比べて低下していた。分化培養におけるALP活性は、分化培養1週目以降、維持培養に比べて上昇していた。リン濃度も分化培養において増加していた。
分数冪ラプラシアンを持つ確率Burgers方程式の確率解析

確率偏微分方程式に対し,確率論的解析の手法に基づき,解の一意性および様々な解の振る舞いに関する研究を行った.分数冪ラプラシアンを持つ確率のバーガーズ型の方程式に対し,確率エントロピー解を新たに導入し,適切な状態空間において,解の一意性を証明した.なお,時空型のノイズが加わった有界領域上の確率拡散方程式に対して,方程式の基本解を厳密に評価した上,解の間欠性に関する解の長時間振る舞い及びノイズの影響を考察した.平成25年度ではLevy過程,特に対称な安定過程に関わるマルコフ半群の無限小生成作用素を持つ確率バーガー型方程式の解の一意性と存在を中心として研究を行った.1.確率エントロピー解の導入と一意性:対称な安定過程に関する無限小生成作用素,つまり,分数冪ラプラシアンの指標が二分の三より大きいならば,ガウス型のノイズが加わった分数冪ラプラシアンを持つバーガー型方程式の軟解が一意的に存在することがよく知れている.しかし,その指標が二分の三以下であれば,確率バーガー型方程式に対して,軟解という概念が適当でない.このような困難を乗り越えるために,新たに解の概念,つまり,確率エントロピー解というものが導入されました.さらに,ガウス型のノイズの場合,確率エントロピー解が適当な空間において,一意性が成り立つことを証明した.Levy型のノイズを持つ確率バーガー型方程式に対しても,確率エントロピー解という概念の導入を試し,一意性を証明してみたが,未だ成功できない.2.確率エントロピー解の存在.ガウス型のノイズが加わった分数冪ラプラシアンを持つバーガー型方程式に対して,適当な空間において,確率エントロピー解の一意性が成り立つことが示された後に,確率エントロピー解を構成することにも取り組んだ.Splitting Methodという方法を用いて,確率エントロピー解を構成してみたが,過程の緊密性を示すのはうまくいかなかった.このように問題に取り組むために,研究集会などで,研究課題を発表し,専門家の意見を聞き取った.さらに,分数冪ラプラシアンの性質を深く理解するために,保存則をもつ偏微分方程式に関する研究集会にも出席し,情報収集を行った.解の構成を研究課題として引き続き考えたいと思う.対称な安定過程に関わるマルコフ半群の無限小生成作用素を持つ確率バーガー型方程式の解の一意性と存在を中心として調べた.なお,ガウスノイズを持つ確率拡散方程式の比較定理および確率熱拡散方程式の長時間振る舞いの研究を行った.1.確率エントロピー解の一意性と存在を研究した.分数冪ラプラシアンの指標が二分の三以下の場合に着目し,確率バーガー型方程式に関する解の基本問題を調べた.分数冪ラプラシアンの指標が大きくなると,古典的確率バーガー型方程式と同じように軟解を導入すればよいが,二分の三以下になると,軟解が適用できないことが分かった.このような困難を克服するため,確率エントロピー解というものを導入した.ガウス型のノイズの場合,確率エントロピー解が適当な関数空間において,一意性が成り立つことを証明した.確率エントロピー解を構成するため,Splitting Methodという方法を用いて,解を構成してみたが,成功できなかった.2.分数冪ラプラシアンとガウスノイズを持つ確率拡散方程式の比較定理を考察した.ラプラシアンを持つ確率偏微分方程式における比較定理が決定論的方程式と同じに,幅広く応用されている.しかし,分数冪ラプラシアンに関する比較定理に関する研究論文が掲載されていないので,この問題を調べてみた.期待結果が未だ証明できないが,一部の結果を示した.3.確率熱方程式に関する長時間の振る舞いを考察した.このよう問題に対し,ノイズが有限次元ならば,詳しく研究されたが,無限次元になると,大変難しくなる.このような方程式には放物型のAndersonモデルが含まれるので,最近注目を集めた.今年度はノイズの強さが長時間の振る舞いへの影響を考察した.このような問題は解の安定性や爆発問題と深く繋がっているので,今後も,研究課題として引き続き考えたいと思う.今年度では、分数冪ラプラシアンを持つ確率Burgers方程式に関する確率エントロピー解の構成、比較定理、大偏差原理、及び確率反応拡散方程式に関する解の振る舞いの研究を行った。1.分数冪ラプラシアンを持つ確率Burgers方程式について考察した。まず、分数冪ラプラシアンの指標が二分の三以下の場合には、前年度では確率エントロピー解を導入し、適切な状態空間において解の一意性を示した。今年度では、その状態空間で、近似確率方程式を導入し、その解の緊密性を示し、確率エントロピー解の構成に取り組んできた。次に、ガウスノイズで摂動された分数冪ラプラシアンの確率偏微分方程式の比較定理の研究を行い、さらに、反射壁を持つ分数冪確率偏微分方程式に関する解の存在と一意性を論じた。最後に、ガウスノイズが加わった分数冪の確率Burgers方程式に関わるFreidlin-Wentzell型と解の占有時間についての大偏差原理を考察した。なお、大変偏差原理を考察するとともに、その方程式の解に関するStroock-Varadhanのsupportの問題を調べた。2.有界領域上の確率反応拡散方程式に関する解の長時間の振る舞い、ノイズの興奮度、間欠性を考察した。このような確率偏微分方程式は放物型のAndersonモデルやKPZ方程式との深い関わり研究が知られており、さらに物理学において興味深い間欠性に関連しているので、多くの研究者の注目を集めている。今年度では、実数の有界区間上のDirichlet境界条件を満たす確率熱方程式について安定性や間欠性を中心として議論した。

解の長時間挙動、微分作用素の固有値とノイズの強さとの関係を明らかにし,ノイズの興奮度が4であること証明した。なお、多次元領域上の確率反応拡散方程式に関する解の長時間の振る舞いと間欠性などの確率的性質を考察した。確率偏微分方程式に対し,確率論的解析の手法に基づき,解の一意性および様々な解の振る舞いに関する研究を行った.分数冪ラプラシアンを持つ確率のバーガーズ型の方程式に対し,確率エントロピー解を新たに導入し,適切な状態空間において,解の一意性を証明した.なお,時空型のノイズが加わった有界領域上の確率拡散方程式に対して,方程式の基本解を厳密に評価した上,解の間欠性に関する解の長時間振る舞い及びノイズの影響を考察した.分数冪ラプラシアンを持つ確率バーガー型方程式の確率エントロピー解の構成を研究するため,Splitting方法などのいつくかの構成法を試してみた.しかし,解を構成するため,導入した近似確率過程の緊密性の証明が成功できなかったので,研究が遅れたと思う.一方,分数冪ラプラシアンとガウスノイズを持つ確率拡散方程式の比較定理と確率熱方程式に関する長時間の振る舞いについての研究が進んた.確率解析1.分数冪ラプラシアンの確率バーガー型方程式に関する確率エントロピー解の構成を引き続き研究する.そのため,確率過程の緊密性の適宜な証明方法を調べる.2.反射壁を持つ分数冪確率偏微分方程式に解を導入し,その解の一意性と存在を考察する.この問題を考えるため,まず分数冪確率偏微分方程式に関する比較定理の証明を完成する.このような定理に基づき,反射壁を持つ分数冪確率偏微分方程式の解の構成を考察する.3.混合境界条件を持つ確率熱方程式に関する長時間の振る舞いを考察する.現在,Dirichlet境界条件とNeumann境界条件について時間の振る舞いが研究されたが,混合境界条件の場合は研究されていないので,調べてみたいと思う.確率エントロピー解を導入して,適当な空間において,このような解の一意性が成り立つことの証明を成功した.確率エントロピー解を構成するために,Splitting Methodという方法を採用してみた.現時点,確率エントロピー解の構成が成功していないが,確定的分数冪ラプラシアンを持つバーガー型方程式と非粘性確率バーガー型方程式との成果を用いて,適当な方法で,緊密性を示すことが可能だと思われる.当初計画で見込んだよりも,安価で研究が遂行できたため,次年度使用額が生じた.1.Levy型のノイズを持つ確率バーガー型方程式に対して確率エントロピー解という概念が適用できるかどうかを引き続き研究する.そのため,Levy型のノイズとLevy過程の無限小生成作用素との関係を深く調べる.2.Splitting Methodにより,ガウス型のノイズが加わった分数冪ラプラシアンを持つバーガー型方程式に関する確率エントロピー解を構成する.3.解の正則性やStroockとVaradhan型の台の問題など研究を行う.そのために,ラプラシアンを持つ確率バーガー型方程式についての問題を徹底的に調べる.次年度使用額はH27年度請求額とあわせて,ノートパソコンと確率解析の専門書を購入する予定である.
個人と社会を結ぶ総合的なカリキュラム開発に関する研究

今年度の研究結果から、以下の2点が明らかになった。1.1999年9月2000年3月にかけて、小学校第6学年の家庭科の時間において、家庭科教師(授業者)によって21回にわたって行われたジェンダーの授業実践記録をもとに、子どもたちの学びのプロセスについて検討した。授業は、1.子どもたち自身によるジェンダーへの気づき、2.ジェンダーの調査と発表、3.ジェンダーをのりこえる表現、の三つに大別される段階から構成され、各段階において、ジェンダーについての独自の見解や体験を持つ他者との出会いが設定された。いずれの段階も、子どもたちのジェンダーへの気づきを喚起する学習活動を基盤としていた。授業実践結果から、ジェンダーの授業は子どもたち自身のジェンダーへの気づきを促したことは明白であった。しかし、生活に深く根ざしているジェンダーの問題を知ったために、諦念を抱いてしまう子どもも見られ、今回の授業では取り上げられなかった社会的・歴史的につくられてきたジェンダーへの理解を促すような授業を仕組んでいくことの必要性が確認された。ジェンダーがどのようにして社会的、文化的、歴史的に構築されてきたのかを示し、今日こ至るまでに、社会や人々の意識がジェンダーに関連してどのように変化してきたのかを子どもたちに伝えることの重要性が示唆された。以上の結果をふまえ、特に授業実践の家庭で見出された児童のジェンダー認識のプロセスに留意したカリキュラムの構築が課題である。本研究は、家庭科教育における総合的なカリキュラム開発を目的とし、男女共同参画社会の指針として社会的に注目されているジェンダーへの理解をテーマとする総合的な学習のあり方を検討するものである。平成11年度は本研究の1年目に当たり、関連文敵の分析と小学校における授業での参与観察を実施した結果、以下の点が明らかになった。1.英国におけるPersonal Social Education教材の分析英国で教科外の学習として総合的に取り組まれているPersonal Social Education(PSE)では、「自分への気づき」の内容の一環としてジェンダーが取り上げられている。生徒が身近な場面に目を向けると共に自分白身を省察し、現代社会に潜んでいるジェンダーの秩序について気づくような学習教材が考案されており、日本におけるジェンダーの視点に立ったカリキュラムを構築する上で、有意義な示唆を得た。2.小学校第6学年の家庭科において、「ジェンダーヘの気づき」を学習のねらいとした一連の授業プランを考案し、3クラスにおいて実践を展開した。研究者は、観察者として授業に参加し、授業風景をビデオに録画すると共に、実践者である教師に対して、授業内容に関するインタビューを行った。一連の授業が終了した後、授業を受けた小学生に対し、授業への評価についてのアンケート調査を実施した。その結果、小学生、たちは「ジェンダー」について学んだことについて、肯定的にとらえており、固定的な性別役割観に異議を覚えると共に、「男らしさ」や「女らしさ」についてより柔軟な考え方をするようになったことが明らかになった。また、児童が自ら調べ、発表するという場を設定したことは、自己表現としての学習の価値が見出されていた。
群杭の急速載荷模型実験による支持力発生メカニズムの解明と合理的設計法の構築

近年,基礎構造物の設計は「性能規定設計」を目指す方向に移行しつつあり,杭の性能を予測する手法として,あるいは安全性の定量的評価の手段として,載荷試験の持つ役割はますます重要になってきている.しかし,従来の静的載荷試験では,その実施に多くの費用や時間を要することから,杭の施工本数に比べて十分な数の試験が実施されていないのが現状である.これに対し,簡易で経済的な載荷試験法として注目されているのが急速載荷試験である.急速載荷試験は,静的な荷重による静的載荷試験とハンマー打撃力による衝撃載荷試験の,中間的な杭地盤系の挙動を発現する載荷試験として開発された.現在,急速載荷試験は鉛直載荷試験方法の一つとして基準化されている.本研究では従来のスタナミック試験の動力源である推進剤の代りに,圧縮空気を用いた急速載荷模型装置によって,群杭およびパイルド・ラフトに対して模型急速載荷試験を実施した.さらに,急速載荷試験の解釈法として最も一般的である除荷点法のパイルド・ラフトへの適用性を検討し,急速載荷試験におけるラフトの支持力分担や群杭効果,パイルド・ラフトの支持メカニズムについて考察した.その結果,周面摩擦力が降伏しない範囲の変位レベルにおいて,群杭基礎およびパイルド・ラフト基礎に対する急速載荷試験の適用性はかなり高いことがわかった.また,急速載荷試験によりラフトの支持力分担をどの程度推定できるのかを調べた結果,除荷点において,急速載荷と静的載荷のラフトの支持力分担率は近い値を示しており,急速載荷試験によってラフトの支持荷重をある程度推定することが可能であることを確認した.一方で急速載荷においては周面摩擦力が降伏するまでの沈下量に限定して実験および考察を行った.そのため,次のステップとして,急速載荷における杭周辺地盤の塑性化や杭周面と地盤のすべりを考慮に入れた解釈法を確立する必要がある.近年,基礎構造物の設計は「性能規定設計」を目指す方向に移行しつつあり,杭の性能を予測する手法として,あるいは安全性の定量的評価の手段として,載荷試験の持つ役割はますます重要になってきている.しかし,従来の静的載荷試験では,その実施に多くの費用や時間を要することから,杭の施工本数に比べて十分な数の試験が実施されていないのが現状である.これに対し,簡易で経済的な載荷試験法として注目されているのが急速載荷試験である.急速載荷試験は,静的な荷重による静的載荷試験とハンマー打撃力による衝撃載荷試験の,中間的な杭地盤系の挙動を発現する載荷試験として開発された.現在,急速載荷試験は鉛直載荷試験方法の一つとして基準化されている.本研究では従来のスタナミック試験の動力源である推進剤の代りに,圧縮空気を用いた急速載荷模型装置によって,群杭およびパイルド・ラフトに対して模型急速載荷試験を実施した.さらに,急速載荷試験の解釈法として最も一般的である除荷点法のパイルド・ラフトへの適用性を検討し,急速載荷試験におけるラフトの支持力分担や群杭効果,パイルド・ラフトの支持メカニズムについて考察した.その結果,周面摩擦力が降伏しない範囲の変位レベルにおいて,群杭基礎およびパイルド・ラフト基礎に対する急速載荷試験の適用性はかなり高いことがわかった.また,急速載荷試験によりラフトの支持力分担をどの程度推定できるのかを調べた結果,除荷点において,急速載荷と静的載荷のラフトの支持力分担率は近い値を示しており,急速載荷試験によってラフトの支持荷重をある程度推定することが可能であることを確認した.一方で急速載荷においては周面摩擦力が降伏するまでの沈下量に限定して実験および考察を行った.そのため,次のステップとして,急速載荷における杭周辺地盤の塑性化や杭周面と地盤のすべりを考慮に入れた解釈法を確立する必要がある.今年度は,群杭およびパイルド・ラフトに対して急速載荷模型試験と静的載荷模型試験を実施した.それらの結果をもとに群杭とパイルド・ラフトの鉛直支持力特性を検討し,得られた知見を以下に示す.1.全パターンに除荷点法を適用し,載荷初期の荷重-変位関係を算定した.それより,全ての群杭とパイルド・ラフトにおいて,除荷点法による算定結果は,十分精度が高いといえる.2.杭杭の相互作用およびラフト杭地盤の相互作用を静的載荷と急速載荷についてそれぞれ検討した.その結果,杭本数が増えると杭一本あたりの周面摩擦力が減少するという傾向が,静的載荷と急速載荷の両方に現れることがわかった.また,杭杭の相互作用(周面摩擦力の低減)はラフトの支持荷重の有無や載荷速度よりも,杭本数に強く影響を受けることがわかった.3.急速載荷試験によりラフトの支持力分担をどの程度推定できるのかを調べた.その結果,除荷点において,急速載荷と静的載荷のラフトの支持力分担率は近い値を示しており,急速載荷試験によってラフトの支持荷重をある程度推定することが可能であることを確認した.本研究では,群杭およびパイルド・ラフトに対する急速載荷試験の適用性を検討した.その結果,周面摩擦力が降伏しない範囲の変位レベルにおいて,それらの基礎に対する急速載荷試験の適用性はかなり高いことがわかった.

均質な砂地盤において行われた本模型実験の定性的な検討は,今後の群杭基礎,パイルド・ラフト基礎に対する急速載荷試験法確立への一つの材料になるものと考える.次のステップとして,急速載荷における杭周辺地盤の塑性化や杭周面と地盤のすべりを考慮に入れた解釈法を確立する必要がある.次年度は本実験を3次元動的FEMプログラムを用いて解析し,より詳細に鉛直支持力特性を考察することによって,本プログラムの実大基礎への適用を考える.近年,基礎構造物の設計は「性能規定設計」を目指す方向に移行しつつあり,杭の性能を予測する手法として,あるいは安全性の定量的評価の手段として,載荷試験の持つ役割はますます重要になってきている.しかし,従来の静的載荷試験では,その実施に多くの費用や時間を要することから,杭の施工本数に比べて十分な数の試験が実施されていないのが現状である.これに対し,簡易で経済的な載荷試験法として注目されているのが急速載荷試験である.急速載荷試験は,静的な荷重による静的載荷試験とハンマー打撃力による衝撃載荷試験の,中間的な杭地盤系の挙動を発現する載荷試験として開発された.現在,急速載荷試験は鉛直載荷試験方法の一つとして基準化されている.本研究では従来のスタナミック試験の動力源である推進剤の代りに,圧縮空気を用いた急速載荷模型装置によって,群杭およびパイルド・ラフトに対して模型急速載荷試験を実施した.さらに,急速載荷試験の解釈法として最も一般的である除荷点法のパイルド・ラフトへの適用性を検討し,急速載荷試験におけるラフトの支持力分担や群杭効果,パイルド・ラフトの支持メカニズムについて考察した.本研究の成果では,周面摩擦力が降伏しない範囲の変位レベルにおいて,群杭基礎およびパイルド・ラフト基礎に対する急速載荷試験の適用性はかなり高いことがわかった.また,急速載荷試験によりラフトの支持力分担をどの程度推定できるのかを調べた結果,除荷点において,急速載荷と静的載荷のラフトの支持力分担率は近い値を示しており,急速載荷試験によってラフトの支持荷重をある程度推定することが可能であることを確認した.
市町村高齢者福祉行政における外部委託と地域福祉労働組織に関する研究

1990年の老人福祉法等8法改正(以下、「90年改革」)はわが国の市町村高齢者福祉行政に「計画化」と「分権化」という特徴を付与したが次のような三点の問題点が依然として残された。(1)市町村での実施財源が不明確なまま在宅福祉サービスおよび老人施設入所措置事務移譲がおこなわれた、(2)市町村は高齢者福祉サービスを社会福祉法人、社会福祉協議会、「福祉公社」など各種の民間団体に「外部委託」する傾向が強まった、(3)委託された団体では福祉労働者のパートタイム雇用、「有償ボランティア」を活用するなど、地域福祉労働組織の確立が不明確なばあいが多いことである。今年度の研究では以上の問題点に関して次のような調査・検討作業を行った。(1)地方財政統計を用いて1980年代の市町村福祉財政の分析を行うことにより、「90年改革」に先立つ、80年代の後半の社会福祉関係の事務配分・財源配分の変更が、市町村財政に国庫支出金比率の大幅低下という影響をもたらしたことを明らかにした。(2)老人保健福祉計画策定・実施においての市町村の財源が、特に在宅福祉サービス推進において十分でない点を明らかにした。(3)高齢者福祉サービスの民間委託に関しては、社会福祉法人への措置委託と措置費についての調査研究を行った。(4)外国の高齢者福祉の分権化動向に関してはイギリス等の文献研究とともにスウェーデンでの視察を行った。なお、上記(1)(2)に関しては別記のように研究成果の発表を行ったが、(3)(4)についてはその作業中である。
ジメタラ環状ポリエン化合物の創製、物性、および反応性の研究

ジメタラ環状ポリエンの一つである1、2-ジゲルマシクロブテンを合成し、その構造をX-線結晶構造解析装置で明らかにした。またパラジウム錯体触媒存在下、アルキン類のゲルマニウム-ゲルマニウムσ結合への挿入反応を研究した。ゲルマニウム上の置換基がエチル基およびイソプロピル基を有する二種類の1、2-ジゲルマシクロブテンを合成し、その内イソプロピル基の化合物の結晶構造解析に成功した。イソプロピル置換1、2-ジゲルマシクロブテンは長いゲルマニウム-ゲルマニウム結合距離に比較し、炭素-炭素二重結合距離が短く、非常に歪みのある構造である。またゲルマニウムを含む四員環構造は平面構造であった。テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム触媒存在下、フェニルアセチレンに代表される末端アセチレンはエチル置換1、2-ジゲルマシクロブテンのゲルマニウム-ゲルマニウムσ結合に容易に(室温、1時間)、高収率で挿入する。一方、ジフェニルアセチレンなど内部アセチレンとの反応は、60°C、5時間の実験条件でも挿入反応は起きなかった。これら触媒反応における触媒サイクルを考察し、パラジウム錯体にジゲルマシクロブテンが酸化的付加をした鍵中間体の単離と構造解析を併せて検討中である。
種苗放流対象メバル類の遺伝的多様性評価と多様性維持をめざした人工授精技術の確立

栽培漁業対象種の卵胎生魚であるタケノコメバル放流群の遺伝的多様性を評価した。父性解析の結果、在来集団と飼育集団の雌は、それぞれ平均で1.2個体および1.5個体の雄としか交尾成功していなかった。そこで、遺伝的多様性の低下を防ぐための手法として人工授精技術を開発した。人工授精は10月上旬から11月下旬の期間に行うと成功し、尿により精子を賦活することが必要な条件であった。人工授精は家系数を飛躍的に増加させ、遺伝的多様性の保全に非常に有効であった。本年度はマイクロサテライトマーカーを用いて親子解析を行い、放流稚魚の多様性を評価する試験と人工授精技術開発試験において精子注入タイミングと適性注入量を検討することに重点を置き、以下の結果を得た。2006年ll月2008年12月に香川県において建網、籠網によって採集された天然の妊娠雌19尾と、それぞれの雌が出産した48尾の仔魚からDNAを抽出した。雌親、仔魚のアリル型は、新たに開発したマイクロサテライトマーカー4座(Seob8、Seob9、Seob11、Seob12)によって決定した。父性判別は最尤法によって行い、家系数を算出した。また、生簀内の家系組成に関しては、2004年10月2006年9月の期間に採集された雄76尾、雌77尾を、それぞれA、Bの2群に分けて海面生簀(4×4×5m)に収容し、自然交配させた。各親魚と雌が出産した48尾の仔魚のアリル型を決定し、仔魚の家系数を算出した。在来集団では79%が1尾、21%が2尾の雄と交配していた。一方、生簀内交配ではA群の75%、B群の65%が1尾の雄と交配していた。また、A群の25%、B群の35%が複数の雄と交配していた。生簀内交配群の平均受胎率は50.6%で、家系数は在来群で平均1.2家系、生簀内交配群で平均1.5家系であった。また、マイクロサテライト解析の結果、放流群の遺伝的多様性(平均ヘテロ接合対率)は在来集団よりも有意に低かった。人工授精の可能な時期の可能な時期を検討するために、3尾の雌に対し11月16日、11月25日、12月2日に人工授精を行った。各親魚および産出された仔魚の家系数を算出した。その結果、12月2日以外の時期に人工授精した雄由来の仔魚が認められ、最も早い時期に人工授精した雄に偏った仔魚が出現していた。本年度の結果から放流集団の遺伝的多様性の低さが示され、その要因として雄親の関与数が少ないことと、種苗生産での親魚選別が関与している可能性が示唆された。本年度は、昨年度に続けてマイクロサテライトマーカーを作成した。また、これらのマーカーを用いて、在来集団の遺伝特性に放流がどのように影響するかを検証するために,在来集団(津田と四海)と放流集団の遺伝組成および遺伝的多様性の差異について検討した.さらに,放流が行われていない福井県,岩手県および愛知県で漁獲されたタケノコメバルも解析に用いた.5海域の野生集団のうち津田と四海の間ではFst値に有意差がみられなかったが,それ以外の全ての組み合わせで有意差が認められた.He値は瀬戸内海が0.609と最も低く0福井が最も高かった.一方,放流集団のHe値は0.518と瀬戸内海の在来集団よりも低く,Fst値は2004年放流群と在来集団との問に有意差がなかったが,その他の年の放流群との間には有意差が認められた.各年級の放流群を込みにした場合でも,津田で漁獲された放流集団は在来集団と有意差が認められた.放流集団には親魚の選択から放流までの間に遺伝的浮動や人為選択がかかっており,上記の結果はその影響によると考えられ,遺伝的特性のモニタリングを続けることが不可欠である.次に、人工受精における精子活性を検討するためにタケノコメバル輸精管精子の運動時間を調べたところ、人工精漿を希釈してから30秒後に運動精子率が最も高くその後減少する傾向があり、本種の精子は射精されてからすぐに運動を開始することが分かった。異なるイオン濃度および浸透圧におけるタケノコメバル輸精管精子の運動性を調べたところ、運動精子率は200mOsm/kgと体内の浸透圧付近で最も高かった。このことは、タケノコメバルの産卵様式が体内受精であることを反映していると思われる。次に、pHの影響を調べたところ、pH 9.0、8.5のややアルカリ性で高い運動性を示し、卵巣液のpHとの関係が示唆された。