hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
通電加熱を利用した新規加熱調理に関する基礎的研究

そのため、電極との接触が悪くなる問題が発生した。この点については、平成30年度に検討する。2)卵卵に関しては、28年度に卵黄卵白の電気伝導度、タンパク質変性速度を測定した。29年度は、タンパク質変性に伴う、液卵の物性変化として動的粘弾性を測定するとともに、全卵の通電加熱実験を行った。卵黄について、一定温度上昇下で貯蔵弾性率G'と損失弾性率G"を測定した。G'の大きいものは固体の性質、G"の大きいものは液体の性質を示す。昇温途中でG'とG"の大きさは逆転したが、その逆転する温度帯はタンパク質変性の温度帯と一致し、卵黄の固体化についてタンパク質変性により定量化することができることを示した。29年度は、牛肉(和牛、オーストラリア産ビーフ)の電気伝導度および通電加熱特性について、国内学会2件(日本食品工学会)、国際学会1件(EFFoST International Conference)において発表するとともに、国際学術誌(Journal Food Engineering)に論文が掲載された。さらに、牛肉の通電加熱時の温度解析とタンパク質変性解析を行った論文を国際学術誌(Journal Food Engineering)に投稿予定である。また、卵について、通電加熱時の卵黄の色の変化・卵白の白濁化とタンパク質変性の関係について、国際学術誌(Journal Food Engineering)に掲載された。さらに、食材として牛肉、卵の他に、需要の多いハンバーグを使用して行った研究について国内学会(日本食品工学会)で発表予定である。本研究では従来法に代わる通電調理法の開発を目的として、調理実験および理論的な解析を行った。具体的には、以下の各食材について通電過程の実験とシミュレーションを行い、通電加熱時の温度不均一性およびタンパク質変性分布について検討した。なお、計算に必要なパラメータとして、28年度、29年度に測定した各食材の電気伝導度およびタンパク質変性速度定数を用いた。1)ハンバーグ:29年度の研究において、ハンバーグを直径85mm、高さ15mmの円盤状に成形し、上下を電極で挟んで通電加熱実験を行った。周波数20kHzの電源を用いると十分加熱可能であるが、商用周波数50Hzの場合、電極の腐食が激しく、本条件ではハンバーグの加熱に商用周波数電源は向かないことが判明した。電源コストを考えると50Hzのほうが望ましいため、30年度に電極の腐食対策を検討した。具体的には、特殊セラミックをコーティングした電極を使用して通電加熱を行ったところ、電極の腐食なしに加熱できることわかった。2)卵:全卵を通電加熱すると卵黄よりも卵白のほうが電気伝導度が高いため、均一には加熱されない。さらに卵黄を包んでいる卵黄膜は電気伝導度が低いため、より不均一化が起こる。30年度に全卵の通電加熱モデルを作成し、温度シミュレーションを行い、全卵の中で高温になる領域および加熱されない領域ができることを理論的に示した。3)肉、魚などを加熱調理する場合、加熱しすぎると固くなり食感が悪くなる。この加熱しすぎを回避するために低温調理法が用いられている。
胚が着床能力を獲得する制御機構の解析と受胎率を向上させる体外培養系の構築

体外受精胚の移植は、受胎率および産子生産率が低く、多くの研究にもかかわらず改善されていない。我々の最近の研究結果は、着床関連因子を三つの因子群に分類する必要性を示唆していた。すなわち、着床に必要な因子である因子A群、着床に必要な因子で着床時に局在の変化する因子B群、着床能力誘起時に発現するが着床期には消失しなければならない因子C群、である。本研究では、それぞれの特性を示す因子の発現解析を行い、その制御機構について新たな知見を加えることができた。またその成果を基に、上流機構に関わる液性因子を培養液に加えることで、着床率を向上させる体外培養系を構築した。このことは従来の研究に加え、新規のアプローチが必要であることを物語っている。因子A群はこれまでの研究で標的とされてきた特性であるのに対し、因子B群とC群は我々の最近の研究結果を基に設定する必然性が示された、新たな特性と項目である。本研究では、これら三因子群の発現動態の解析を基軸に胚の着床能力獲得を制御する機構解析を行い、その成果を基に受胎率を向上させる体外培養系を構築する。本年度は、マウスの着床遅延モデルを用い、因子A群と因子C群を中心に解析を進めた。着床誘起胚において、エストロゲン受容体であるERαは胚盤胞の栄養外胚葉で発現が誘起されていた。この発現は培養6時間で消失した。タンパク質分解酵素であるプロテアソームの阻害剤MG132で処理するとERαの発現は維持された。これらの胚を子宮に移植したところ、ERαの発現が維持されている胚では低い着床率を示した。MG132でERαの発現が維持されている胚をER拮抗剤ICI 182,780で処理した胚盤胞を胚移植したところ、着床率は回復した。これらの結果から、マウス胚においてユビキチン-プロテアソームを介したERα分解が着床の成立に必要であることが示された。一方で、この過程において発現したBrca1は分解されていない。すなわち、Brca1は因子A群、ERαは因子C群、にそれぞれ分類できる。また、着床する際に必要なタンパク質分解は選択的に制御されていることが示された。本年度は、着床に必要な因子の解析と体外培養系での発現を評価した。検討したのは因子A群として、Brca1のタンパク質の発現と局在は免疫蛍光染色法で、またリアルタイムPCR法でmRNAの発現量を解析した。胚盤胞の特性からも液性因子を選抜し、着床関連因子の上流因子を培養液に添加し検討した。その結果、プロラクチンが胚盤胞におけるBrca1タンパク質の発現を誘起することが明らかになった。また因子B群については、Tinagl1タンパク質の発現と局在を免疫蛍光染色法で解析した。その結果、4-ヒドロキシエストラジオールがTinagl1タンパク質発現と局在変化を誘起することが明らかになった。本研究では、これら三因子群の発現動態の解析を基軸に胚の着床能力獲得を制御する機構解析を行い、その成果を基に受胎率を向上させる体外培養系構築を展開した。

標的として検討するのは着床能力獲得時に発現する因子はA群とB群に加え、C群も解析した。その結果、プロラクチン、EGF、4-OH-E2の複合処理によりマウス胚盤胞においてBrca1、EGFレセプターおよびTinagl1の発現を賦活化することが明らかになった。この複合処理はC群であるERαの発現を賦活化することはなかった。胚移植を行ったところ、上記の3因子の複合処理は着床率を向上させた。B群であるTinagl1のノックアウトマウスの作製した結果、雌マウスで様々な不妊症状を示すことが明らかになった。この不妊症状は、卵巣機能の不全によるものではなく、子宮機能の異常によることが示唆された。ウシにおいては、遺伝子型をデザインすることにより高い経済形質をもつ黒毛和種の子牛を効率的に生産できる可能性が示唆された。体外受精胚の移植は、受胎率および産子生産率が低く、多くの研究にもかかわらず改善されていない。我々の最近の研究結果は、着床関連因子を三つの因子群に分類する必要性を示唆していた。すなわち、着床に必要な因子である因子A群、着床に必要な因子で着床時に局在の変化する因子B群、着床能力誘起時に発現するが着床期には消失しなければならない因子C群、である。本研究では、それぞれの特性を示す因子の発現解析を行い、その制御機構について新たな知見を加えることができた。またその成果を基に、上流機構に関わる液性因子を培養液に加えることで、着床率を向上させる体外培養系を構築した。すなわち、着床に必要な因子である因子A群、着床に必要な因子で着床時に局在の変化する因子である因子B群、着床能力誘起時に発現するが着床期には消失しなければならない因子である因子C群、である。本年度は、この因子A群とB群について研究を進展させることができた。すなわち、因子A群に関しては、プロラクチンが胚盤胞におけるBrca1タンパク質の発現を誘起することを明らかにした。また、因子B群に関しては、4-ヒドロキシエストラジオールがTinagl1タンパク質発現と局在変化を誘起することを明らかにした。これらの結果は、着床能力獲得過程における分子機構について新たな知見を加えたものである。また今後、体外受精胚の移植における受胎率および産子生産率の改善の指標にすることが出来る点でも重要な結果である。動物生殖科学1)着床関連因子の人為的発現制御.着床に必要な因子の解析と体外培養系での発現を評価する。標的として検討するのは着床能力獲得時に発現する因子はA群とB群に加え、C群にも広げていく。これまでBrca1とTinagl1を検討してきたが、因子A群としてEGFレセプター、因子C群としてエストロゲン受容体であるERαを解析する。リアルタイムPCR法でmRNAの発現量を、タンパク質の発現と局在は免疫蛍光染色法で、それぞれ解析する。細胞培養系でBrca1発現を誘導する因子を培養液に添加し、体外受精由来の胚盤胞におけるこれらの発現誘起の可否を解析する。また、胚盤胞の特性からも液性因子を選抜し、着床関連因子の上流因子を培養液に添加し検討する。これまでの研究で、体外受精由来胚盤胞では多くの着床関連因子の発現が低下していることが分かってきた。しかしながら、それら発現の全てを効率的に誘導する手法は確立されていない。主要な因子とその作用機序を明らかにし、重要な分子経路を賦活化することで着床能力を改善する体外培養系の樹立を試みる。
自発脳波振動は運動誘発電位(MEP)の変動性を規定する: 脳波-MEP連関の解明

一次運動野(M1)への経頭蓋磁気刺激(TMS)で生じる運動誘発電位(MEP)振幅変動が生じる神経基盤や、条件を統制する要員などは未解明の部分が多い。本研究ではTMS直前の脳波を計測し、刺激直前の脳の状態がMEP振幅に影響する条件を検討した。TMSを5-7秒毎に行いMEP計測中脳波を計測した。MEPは右手内筋より記録し、TMSは左M1ホットスポットより行った。脳波はTMS直前のデータを切り出し、ウェーブレット変換により時間周波数解析を行った。MEP振幅が高かった試行とMEP振幅が低かった試行を分けMEP振幅が高かった試行と低かった試行の間でパワー値の差が観察されるかを開眼条件、閉眼条件で評価した。結果として、左M1ホットスポット近傍のC3から左前頭部に広がる範囲でMEP振幅が高い試行のパワー値が高い結果が得られた。周波数は10-16 Hzのα-低β帯域で、200 ms-0msの時間帯で差が観察された。閉眼条件では統計学的有意差は得られなかった。次に開眼条件に限定し、刺激強度を1mVのMEP振幅が得られる強度(HI)と安静時閾値(LO)とで再度検討した。HI条件ではやはりC3を含む範囲でMEP振幅が高い試行のα-低β帯域のパワー値が高い結果が得られたが、LO条件では有意な差が観察されなかった。次に上記結果を踏まえてC3の脳波を計測し、実時間で周波数分析を行い、α帯域、もしくはβ帯域のパワー値が高い時、低い時にTMSを行い、それぞれの条件でMEP振幅が高く、あるいは低くなるかを評価した。結果としてα帯域では前の実験結果に合致しパワー値の高い時は低い時より有意にMEP振幅が高くなった。一方β帯域ではパワー値による振幅差は観察されなかった。上記結果から、左中心部におけるα低β帯域のパワー値が高い時運動感覚領域の興奮性が増し、MEP振幅が高くなることが考えられた。経頭蓋磁気刺激(TMS)による運動誘発電位(MEP)の振幅は一次運動野(M1)の興奮性の指標として、非侵襲的脳刺激(NIBS)の効果判定に広く使われている。しかし、MEP振幅は変動が大きく、レスポンダーとノンレスポンダーに分かれ、効果判定を困難にしている。我々は脳波-MEP同時計測を行い、TMS直前の脳波の状態でMEP振幅が変化すること(脳波-MEP連関)、更に刺激強度で脳波-MEP連関が変化することを見出した。そこで今回、脳波-MEP連関が刺激を受ける皮質領域の広さによると仮説を立て検証した。対象は健常成人7名。70 mmと50 mmコイルを用いて、左M1を刺激し、右第一背側骨間筋(FDI)のMEPを計測した。同時に脳波を計測し、ウェーブレット変換を用いて時間周波数解析を行い、パワー値を算出した。TMS直前の脳波パワー値をMEP振幅の高い試行と低い試行(各50回)で比較した。さらにその差がコイルサイズで異なるかどうかを検討した。TMSコイルのハンドル向きは一般的な方法、すなわち矢状線から外側45°後方を向け、皮質内電流が後ろから前に向かう条件をとった。結果として70 mmと50 mmコイルともC3電極のα/βパワー値が高い時に、MEP振幅はより増大した。また、50 mmコイルでよりパワー値の影響が強かった。予備的実験において低刺激強度で観察されたように脳波パワー値が小さい時にMEP振幅が増大することを予想したが、異なる結果となった。したがって50 mmコイルでM1の刺激範囲が狭くなっても、70 mmコイルと同様の脳波-MEP連関を認め、M1の自発α/β振動がMEP振幅を調節することが示された。50 mmコイルでは刺激範囲がよりM1に限局するので、脳波-MEP連関がより明瞭になったと考えられた。28度はTMSにおける脳波、MEPの同時記録の環境を整え、安定した計測を実施できるように改善を行った。TMSは現在まで利用している機器を用いているがより安定して保持ができるようTMSコイルにとりつける補助具を開発した。これにより検者の疲労を緩和し長時間の刺激の際の安定向上を図ることができた。また被験者の頭位保持のサポーターも追加し、計測時の被験者の体動を抑制度が改善した。MEPについては、電極数を2つ追加し母指、小指からも記録を行っている。ターゲットとなるFDIだけでなく周囲筋の応答も同様に変動するが、FDIとは異なる応答性を示す可能性が示された。これは今後より詳細な検討への足がかりとなると考えている。脳波では記録時過去にはテープでTMSコイルと電極間の絶縁を行っていたが、しばしば絶縁が不十分で交流アーチファクトが重畳することがあった。28年度は記録の安定のため頭部を覆うテープの代替となるラップを導入し、頭部全体を覆うことが可能となった。これにより絶縁度が増し、記録中のアーチファクト軽減ができた。またラップを用いることで電極の乾燥が抑えられ、これもアーチファクトの軽減に寄与している。ラップの導入はまた透明な素材で、電極の状態やコイルと頭蓋の位置の確認が容易となり、安定した刺激の補助となっている。

脳波解析においてはmatlabを用いた解析を主としているが、近年利用が高まっているpythonも並行して導入し習熟にに努めている。28年度の結果は運動誘発電位の大きな変動が安静時に生じることが確認され、TMS直前の脳波でMEP振幅の予測の可能性が示された。結果は前年までに得られたものと同様のものが得られ、再現性を示すことができた。一方統計処理で有意差を示すには至っていないため、29年度で改善を図っていく。一次運動野(M1)への経頭蓋磁気刺激(TMS)で生じる運動誘発電位(MEP)振幅変動が生じる神経基盤や、条件を統制する要員などは未解明の部分が多い。本研究ではTMS直前の脳波を計測し、刺激直前の脳の状態がMEP振幅に影響する条件を検討した。TMSを5-7秒毎に行いMEP計測中脳波を計測した。MEPは右手内筋より記録し、TMSは左M1ホットスポットより行った。脳波はTMS直前のデータを切り出し、ウェーブレット変換により時間周波数解析を行った。MEP振幅が高かった試行とMEP振幅が低かった試行を分けMEP振幅が高かった試行と低かった試行の間でパワー値の差が観察されるかを開眼条件、閉眼条件で評価した。結果として、左M1ホットスポット近傍のC3から左前頭部に広がる範囲でMEP振幅が高い試行のパワー値が高い結果が得られた。周波数は10-16 Hzのα-低β帯域で、200 ms-0msの時間帯で差が観察された。閉眼条件でも同様の傾向であったが、統計学的有意差は得られなかった。次に開眼条件に限定し、刺激強度を1mVのMEP振幅が得られる強度(HI)と安静時閾値(LO)とで再度検討した。HI条件ではやはりC3を含む範囲でMEP振幅が高い試行のα-低β帯域のパワー値が高い結果が得られたが、LO条件では有意な差が観察されなかった。次に上記結果を踏まえてC3の脳波を計測し、実時間で周波数分析を行い、α帯域、もしくはβ帯域のパワー値が高い時、低い時にTMSを行い、それぞれの条件でMEP振幅が高く、あるいは低くなるかを評価した。結果としてα帯域では前の実験結果に合致しパワー値の高い時は低い時よりMEP振幅が高くなった。一方β帯域ではパワー値による振幅差は観察されなかった。上記結果から、左中心部におけるα低β帯域のパワー値が高い時M1の興奮性が増し、MEP振幅が高くなることが考えられた。28年度はTMSにおける脳波、MEPの同時記録の環境を整え、安定した計測を実施できるように改善を行った。TMSは現在まで利用している機器を用いているがより安定して保持ができるようTMSコイルにとりつける補助具を開発した。これにより検者の疲労を緩和し長時間の刺激の際の安定向上を図ることができた。また被験者の頭位保持のサポーターも追加し、計測時の被験者の体動を抑制度が改善した。脳波では記録時過去にはテープでTMSコイルと電極間の絶縁を行っていたが、しばしば絶縁が不十分で交流アーチファクトが重畳することがあった。28年度は記録の安定のため頭部を覆うテープの代替となるラップを導入し、頭部全体を覆うことが可能となった。これにより絶縁度が増し、記録中のアーチファクト軽減ができた。またラップを用いることで電極の乾燥が抑えられ、これもアーチファクトの軽減に寄与している。ラップの導入はまた透明な素材で、電極の状態やコイルと頭蓋の位置の確認が容易となり、安定した刺激の補助となっている。
がん化に関わる蛋白質の立体構造に基づく機能制御

がん化に転写因子が関わることは多い。がん細胞での遺伝子発現異常を考えれば、これは当然のことである。我々はともに80数残基からなる高等生物に保存され、DNA結合するEtsドメインをもつEts-2とEwing肉腫に見られる染色体転座遺伝子産物EWS/FLI1を対象として、それらと標的DNAとの複合体の立体構造をX線結晶構造解析法で決定し、両転写制御因子の立体構造に基づきがん化の仕組みを解明し、阻害剤設計へ応用する。さらに我々がすでにX線結晶構造解析を終えたヒトMTH1の欠損がアポトーシスを起こすため、新たに抗がん剤の標的となることが分かったので、hMTH1の立体構造に基づく薬物設計(SBDD)も本研究の目的とした。EWS/FLI1について、現在唯一可溶画分に移行できるトリガーファクターとの融合タンパク質のより高純度精製を試みたが、分解が問題で分解しない条件を見出せていない。まだ試してしない発現系が数少ないがあるのでその発現系について検討中である。Ets-2については、Etsドメイン(ETSD)と標的DNA複合体の結晶化条件の検討を重ね、構造解析可能な結晶が得られた。放射光実験施設で40K下X線回折データを収集することで、分子置換法での構造解析後の3.0Aでの構造の精密化ができた。明らかになった複合体の構造から、Biacoreを用いて測定したETSDといろいろなDNA配列との親和性についての構造的基盤が明らかになった。さらなる転写制御の仕組みを解明するために全長Ets-2とコファクタータンパク質とDNAの3元複合体の結晶化に研究を展開している。hMTH1の阻害剤の設計の課題については、ドッキングプログラムMOEを用い、様々な配座データを含むライブラリーから活性部位に結合する低分子を検索し、阻害剤を見つける作業を行った。現在、IC50が50μM程度の阻害剤を見出している。さらに我々がすでにX線結晶構造解析を終えたヒトMTH1の欠損がアポトーシスを起こすため、新たに抗がん剤の標的となる可能性があるので、hMTH1の立体構造に基づく薬物設計を本研究の目的とする。本年度の成果は以下の通りである。1.Ets-2全長について、時間が経ってもC末が切断しない条件を引き続き検討しており、現在のところ分解しない試料を得るのは難しいが、ドメインのさらなる高純度の精製が出来た。EWS/FLI1については、新しい発現ベクターを用いることによって可溶画分への移行する発現系を構築した。現在精製法の検討を行っている。2.Etsドメイン-標的DNAオリゴマーの複合体の結晶化について、核酸-蛋白質結晶化によく使われる条件とオリゴマーの鎖長を中心に、幅広くスクリーニングを行った。結晶化の際、動的光散乱装置を用いて、結晶になり易い単分散系になる複合体試料の調製条件を検討し、良好な条件を見出した。得られた結晶の良否を実験室のX線回折装置で調べ、良好な結晶のX線強度データを放射光実験施設(SPring-8とPF)で収集、分子置換法を用いて構造解析を行った。現在、さらに分解能の向上を目指している。3.MTH1の阻害剤の設計については、プログラムMOEを用いたコンピュータドッキング法でリード化合物のより詳細な検討を行っている。

hMTH1の阻害剤の設計の課題については、ドッキングプログラムMOEを用い、様々な配座データを含むライブラリーから活性部位に結合する低分子を検索し、阻害剤を見つける作業を行った。現在、IC50が50μM程度の阻害剤を見出している。
光散乱・ＮＭＲ分光法によるガスハイドレート構造安定性のゲスト分子依存性の解明

日本近海に大量に賦存し,新エネルギー資源として注目されているメタンハイドレートを有効に活用するために,それらの弾性的性質,構造安定性を調べることは大変重要である.そこで本研究では,ラマン・ブリュアン散乱分光等の測定より,メタンープロパン混合ガスハイドレート(MPH)および重水素化メタンハイドレート(FDMH)におけるガス分子の包有量および圧力誘起相変化,MPHの弾性的性質の圧力依存性の評価を試みた.その結果,同じメタンハイドレートでも重水素化物ではメタン分子と水分子の相互作用が異なる可能性があること,包接されるガス分子の種類,ガスハイドレートの構造が変わると弾性的性質が変わることがわかった.日本近海に大量に賦存し,新エネルギー資源として注目されているメタンハイドレートを有効に活用するために,それらの弾性的性質,構造安定性を調べることは大変重要である.そこで本研究では,ラマン・ブリュアン散乱分光等の測定より,メタンープロパン混合ガスハイドレート(MPH)および重水素化メタンハイドレート(FDMH)におけるガス分子の包有量および圧力誘起相変化,MPHの弾性的性質の圧力依存性の評価を試みた.その結果,同じメタンハイドレートでも重水素化物ではメタン分子と水分子の相互作用が異なる可能性があること,包接されるガス分子の種類,ガスハイドレートの構造が変わると弾性的性質が変わることがわかった.本研究では,ラマン・ブリュアン散乱およびNMR分光測定より,メタン,エタン,プロパンをゲストとする混合ガスハイドレートおよびメタンハイドレートのゲスト分子占有状態を調べるとともに,弾性定数の圧力依存性を決定する.これを実現するために平成23年度では,(1)既有の高分解能ラマン分光装置(日本分光,NR-1800)の高感度化,(2)ガスハイドレートのゲストであるメタン,エタン等の分子に含まれる^<13>Cの核種に対応した高周波増幅器(5-220MHz)によるNMR分光装置の検出回路系の再構築,(3)ダイヤモンド・アンビル・セル(DAC)を用いた混合ガスハイドレート単結晶作製技術の確立を行った.(1)の高分解ラマン分光装置の高感度化,および(2)の高周波増幅器によるNMR分光装置の再構築は順調に進み,すでに高分解能高感度ラマン分光測定および^<13>C-NMR測定は可能な状態になっている.(3)の混合ガスハイドレートの単結晶作製技術の確立は,本研究課題の遂行において重要な位置を占める.これについては,実際に窒素ハイドレート,プロパン-窒素混合ガスハイドレート,プロパン-メタン混合ガスハイドレートの単結晶を作製し,その偏光顕微鏡観察および高圧ブリュアン散乱測定より,作製した単結晶試料が弾性的性質を評価するために十分な結晶性を有しているか調べた.その結果,適切な温度圧力条件を選ぶことによって,良質な混合ガスハイドレート単結晶が得られることが分かった.上述したように,平成23年度に計画した研究計画は,概ね達成することができた.本研究では,ラマン・ブリュアン散乱およびNMR分光測定より,メタン,プロパンをゲストとする混合ガスハイドレートおよび重水素化メタンハイドレートのゲスト分子占有状態を調べるとともに,それらの弾性定数の圧力依存性を決定する.これらを実現するために平成25年度では以下の研究を行った.(1)重水素化メタンハイドレートの高圧ラマン散乱測定およびNMR散乱測定:平成24年度にまでに13Cの核種に対応した高周波増幅器によるNMR分光装置の検出回路系の再構築およびその高効率化のための調整を行ってきた.そこでNMR測定を行う前に,完全重水素化メタンハイドレートの高圧ラマン散乱測定を行い,その圧力誘起相変化,ホストケージ占有状態について評価した.その結果,通常のメタンハイドレートと圧力誘起相変化はほとんど同じではあるが,若干ホストケージーゲストメタン分子間の相互作用が異なることが明らかになった.すなわち,重水素化によるゲスト分子のホストケージ占有状態への影響には注意を払う必要があることがわかった.メタンハイドレートの高圧NMR測定については,その測定の困難さから解析に十分なスペクトルを得ることができなかった.(2)メタン-プロパン混合ガスハイドレートの高圧ブリュアン散乱測定:平成25年度ではメタン-プロパン混合ガスハイドレートのsII相単結晶を作製し,より精緻にその高圧ブリュアン散乱測定を行った.その結果,メタン-プロパン混合ガスハイドレートsII相の弾性的性質の圧力依存性を精密に決定することに成功した.本研究により,同じメタンハイドレートでも重水素化物ではホストケージ占有性が異なる可能性があること,ゲスト分子の種類,ガスハイドレートの構造が変わるとC11,C44の弾性定数の圧力依存性が大きく変わること,特にsI相とsII相のガスハイドレートでは大きく弾性的性質が異なることが明らかになった.本研究では,ラマン・ブリュアン散乱およびNMR分光測定より,メタン,エタン,プロパンをゲストとする混合ガスハイドレートおよび重水素化メタンハイドレートのゲスト分子占有状態を調べるとともに,それらの弾性定数の圧力依存性を決定する.これを実現するために平成24年度では以下の研究を行った.(1)メタンハイドレートのダイヤモンド・アンビル・セル(DAC)-NMR実験装置の調整:平成23年度には13Cの核種に対応した高周波増幅器(5-220 MHz)によるNMR分光装置の検出回路系の再構築を行った.これに引き続き,NMR測定用DACで作製したメタンハイドレート単結晶のNMR分光測定を実際に可能とする高周波電気回路の構築およびその高効率化のための調整を行った.高周波回路の調整は非常に高度な技術を要するが,概ねメタンハイドレートのDAC-NMR測定を行うための準備を整えることに成功した.

また,NMR測定用DAC中のメタンハイドレートの高分解能高感度ラマン散乱測定を行い,試料の結晶状態の確認を行うことにも成功した.(2)メタン-プロパン混合ガスハイドレートの高圧ブリュアン散乱測定:平成23年度に確立した混合ガスハイドレートの単結晶作製技術を用い,sII相であるメタン-プロパン混合ガスハイドレートの単結晶を作製し,そのDAC-高圧ブリュアン散乱測定を行った.その結果,メタン-プロパン混合ガスハイドレートsII相の弾性的性質の圧力依存性を決定することに成功し,sI相のメタンハイドレートと弾性的性質が異なることを見出した.平成23年度に計画していた研究は概ね完了し,当初通りの平成24年度研究計画を遅滞なく遂行できる状態にある.25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度に計画していた研究は概ね完了し,当初通りの平成25年度研究計画を遂行できる状態にある.平成23年度に得られた成果をもとに,平成24年度以降はNMR測定用に調整した混合ガスハイドレート試料をNMR専用DACに封入し,単結晶を作製したのちラマン散乱,^<13>C-NMR測定を行う.また,ブリュアン散乱測定用DACを用いて,同じ試料の単結晶を作製し,その弾性的性質を評価する.最終的に混合ガスハイドレートの弾性的性質とゲストガス分子のホスト水ケージ占有性との関係を明らかにしていく.25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度に得た成果をもとに,平成25年度は重水素化メタンハイドレート単結晶のNMR測定,メタン-エタン,メタン-プロパン混合ガスハイドレートおよび重水素化メタンハイドレート単結晶のラマン・ブリュアン散乱測定を行い,最終的にメタン,エタン,プロパン系混合ガスハイドレートおよび重水素化メタンハイドレートの弾性的性質とゲストガス分子のホスト水ケージ占有状態との関係を明らかにする.以下に平成25年度の研究計画について示す.(1)高圧ラマン散乱測定より重水素化メタンハイドレートの構造およびその存在圧力領域を評価したうえで,そのNMR分光測定を行い,ゲスト重水素化メタン分子のホストケージ占有状態の評価を行う.(2)平成23-24年度に確立した混合ガスハイドレート単結晶作製技術を用い,メタン-プロパン混合ガスハイドレート(sII相),メタン-エタン混合ガスハイドレート(sI相, sII相),重水素化メタンハイドレート(sI相,sH相)の単結晶を作製し,DAC-高圧ブリュアン散乱測定よりそれら単結晶の弾性的性質の圧力依存性を決定する.なお,ゲストガス分子のホストケージ占有状態はゲスト分子のラマンスペクトルより予め評価しておく.(3)総括:以上の結果をまとめ,最終的に各混合ガスハイドレート(sI, sII)および重水素化メタンハイドレートsI相,sH相のホスト水ケージのゲスト占有状態と弾性定数の圧力依存性を決定し,ガスハイドレートsI,sII,sH相におけるゲスト分子の構造安定性への役割を明らかにする.また,天然ガスハイドレートはsI,sII,sHの3つの構造を有するため,今回の結果をもとに任意のゲストガス,任意の構造に対する構造安定性を評価するための手法を構築する.
安定同立本元素に着目した流域・沿岸垣一貫のエネルギーフロー解析

流域から集水された物質(エネルギー)が内湾に流入し、富栄養化現象が生じる。わが国を代表する富栄養化した港湾の一つである尼崎港で、物質を生物体として回収し、その回収可能量と陸上での再利用可能性について検討した。溶存態の栄養塩は海藻のワカメで、懸濁態物質は港湾壁面に付着した二枚貝ムラサキイガイといった生物に変換して回収した。なお、安定同位体元素分析からムラサキイガイは植物プランクトン由来の懸濁物を摂餌していることが明らかにされている。その結果、尼崎港で育成、回収されたワカメは、窒素換算すると単位面積あたり1.4gであった。また堆肥化することで再資源化したところ、市販の堆肥と混合させると理想的なものになり、その割合は、ワカメ:市販堆肥=7:3であった。ムラサキイガイは、壁面から脱落する前の7月に回収するのが最大量となり、その量は1.4kgCであった。本研究では、安定同位体元素の分析から物質の流出、流入、干潟への堆積過程を分析した。その後、富栄養化した環境改善のために港湾で生物態として物質を固定化、回収し、さらに堆肥として資源化することの可能性を示した。河川と海域の接続部に位置し,両環境の影響を受ける干潟での堆積物および餌生物について解析を行い,物質循環に関する基礎的な検討をおこなった.得られた主要な成果を下記に述べる.(1)干潟の底質環境は,粒度組成と陸起源有機物の寄与の割合により,3つのグループに分けることができた.以下グループA, B, Cとして食物連鎖の空間的分布について解析を行った.(2)グループAでは,一次生産者までの食物連鎖が形成されており,グループBではトビハゼ,グループCではアシハラガニを頂点とした肉食動物を頂点とした食物連鎖が形成されていた.(3)グループCでは,ユビアカベンケイガニが出現し,底生珪藻を90%以上利用し,δ13C値は-24.0-19.0‰と他の生物に比べて低く,本来生物にとって有用でないとされていた陸域性の有機物も同化していることが示唆された.(4)グループABCでは,スナガニ類が出現し,底生珪藻を90%以上利用し,成長していた.また二枚貝類は懸濁物食生物として分類されているが,実際には底生珪藻も同化していることが示された.特にアサリは底生珪藻を80%以上利用していた.(5)グループABでは,食物連鎖の起点として,底生珪藻,MPOM,底生珪藻とMPOMの3つが解明され,特にグループCではそれに加えて,MPOMと陸域性有機物を起点とした計4つの食物連鎖が存在していることを明らかにすることができた.(6)底生生物は,その場に多く存在する餌資源を摂餌し,同化しているのではなく,内容を選別し,同化していることがわかった.(7)フトヘナタリガイの食性は,地点間で異なり,それはヨシの有無によって異なっていた.河川と海域の接続部に位置し,両環境の影響を受ける徳島県吉野川河口部において26時間連続調査の結果から,懸濁物の挙動を明らかにし,堆積物の有機物起源の検討を行った.得られた主要な成果を下記に述べる.潮汐変動に伴う炭素同位体比の変化炭素同位体比(δ^<13>C値)と潮位の経時変化に関して,δ^<13>C値と潮汐変動との間には相関関係が認められなかった.また,δ^<13>C値と塩分の間にも相関関係は認められなかった.δ^<13>C値は全体的に海域側の地点の方が河川側の地点よりも高かった.各地点の上下層のδ^<13>C値を比べると,下層の方が上層より高い値を示しており,比重の重い海水が下層を通じて河口域に流入出していると考えられた.吉野川河口部では,懸濁物のδ^<13>C値は-27.5‰-19.7‰を示しており,陸域の植物由来の有機物や海産植物プランクトン由来の有機物が河口域を流出入していることが推測される.炭素同位体比と陸起源有機物の割合の空間的分布吉野川河口干潟域における堆積物のδ^<13>C値は,-26.0-22.3‰であり,陸起源有機物の割合は2383%を示した.また,最も下流に位置する2地点においても,陸起源有機物の割合が60%以上であった.以上のことから,吉野川河口干潟の多くの地点は,陸起源の有機物の割合が高く,陸起源の有機物で堆積物が構成されていることが伺える.以上のことより,吉野川河口部における懸濁物の安定同位体比と潮位変動との間には対応関係は認められなかった.また,懸濁物の安定同位体比から陸域,海域由来の有機物が絶えず流出入していることが分かった.吉野川河口干潟における堆積物は陸起源の有機物の割合が高かった.干潟に生息する底生生物は泥中に生息しており,その堆積物は陸起源の有機物で構成されていることからも,本干潟の生態系は陸起源の有機物のエネルギーを利用して成立していると考えられた.流域から集水された物質(エネルギー)が内湾に流入し、富栄養化現象が生じる。

わが国を代表する富栄養化した港湾の一つである尼崎港で、物質を生物体として回収し、その回収可能量と陸上での再利用可能性について検討した。溶存態の栄養塩は海藻のワカメで、懸濁態物質は港湾壁面に付着した二枚貝ムラサキイガイといった生物に変換して回収した。なお、安定同位体元素分析からムラサキイガイは植物プランクトン由来の懸濁物を摂餌していることが明らかにされている。その結果、尼崎港で育成、回収されたワカメは、窒素換算すると単位面積あたり1.4gであった。また堆肥化することで再資源化したところ、市販の堆肥と混合させると理想的なものになり、その割合は、ワカメ:市販堆肥=7:3であった。ムラサキイガイは、壁面から脱落する前の7月に回収するのが最大量となり、その量は1.4kgCであった。本研究では、安定同位体元素の分析から物質の流出、流入、干潟への堆積過程を分析した。その後、富栄養化した環境改善のために港湾で生物態として物質を固定化、回収し、さらに堆肥として資源化することの可能性を示した。
頭頸部癌放射線治療における口腔乾燥症の経時的変化-臨床的・画像的検討-

本研究では、頭頸部悪性腫瘍に対する放射線治療により生じる副作用の中で最も治療後のQOLに関与すると言われている口腔乾燥症について、その発現パターンを正確に分析・把握し、予後因子との関連を明らかにすることを目的とした。放射線治療前、治療終了後1ヶ月、6ヶ月、12ヶ月時の口腔乾燥状態をアンケートと実際の唾液量測定により評価した。これらの経時変化を追跡することにより口腔乾燥症の発現パターンと患者のQOLの評価を自覚的および他覚的に評価することができた。アンケート項目は、患者のセルフレポートに基づいて評価し、アンケート項目をVisual analog scale法にて患者自身にアンケート用紙を記入してもった。線量評価は、治療計画装置にて線量分布図を作成する際に、大唾液腺および小唾液腺の線量評価を施行した。ただし、大唾液腺、小唾液腺とも立体のものであるため、その体積全体の平均線量を同器官の線量とした。唾液量測定方法は、全口腔唾液量測定および口腔水分計を用いた測定を行った。画像評価に関しては、CTを主として用い、大唾液腺領域および小唾液腺領域のCT値と造影率を用いて評価した。これらの経時変化を追跡することによって、口腔乾燥症の他覚的検査および画像評価による発現パターンと自覚的検査により得られる患者のQOLとの関係が検討可能となった。その結果、患者の口腔乾燥度と大唾液腺領域のCT造影性の間に相関が認められることが示唆され、頭頸部癌放射線治療後の口腔乾燥症を客観的に評価できる可能性を示した。線量評価に関して治療計画装置にて線量分布図を作成して評価し、大唾液腺および小唾液腺に関しては体積全体の平均線量とした。自覚的検査および他覚的検査について、まず自覚的検査である放射線治療前、治療中、治療後に行う口腔乾燥症のアンケートに関しては、現在、患者のQOLは、患者のセルフレポートに基づいて評価することが一般的であり、今回本法を応用して患者自身がアンケート用紙に記入できるものを作成した。次に他覚的検査である唾液量測定方法は、全口腔唾液量、耳下腺唾液量、顎下腺+舌下腺唾液量の評価方法を修得し、本研究では安静時だけではなく、刺激時の唾液量も測定することとした。画像評価に関しては、従来通り、CTおよびMRIを用いて行うが、今回は唾液腺に関して、CTではCT値とコントラスト比を用い、MRIでは指標マーカを装着した状態で撮像し、そのマーカの信号強度と各唾液腺の信号強度比を用いて評価することとした。今回の研究では、評価の時期を放射線治療前、治療開始2週間後、治療開始4週間後、治療終了時、治療終了1カ月、3カ月、6カ月、9カ月、12カ月、18カ月、24カ月後とした。上記の口腔乾燥状態のアンケートおよび唾液量測定さらに医師による診察を各時期に行い、画像評価に関しても同時期に行うこととした。これらの経時変化を追跡することによって、口腔乾燥症の他覚的検査および画像評価による発現パターンと自覚的検査により得られる患者のQOLとの関係を検討していく。本研究では、頭頸部悪性腫瘍に対する放射線治療により生じる副作用の中で最も治療後のQOLに関与すると言われている口腔乾燥症について、その発現パターンを正確に分析・把握し、予後因子との関連を明らかにすることを目的としている。放射線治療前、治療開始2週間後、治療開始4週間後、治療終了時、治療終了後1ヶ月、3ヶ月、6ヶ月、9ヶ月、12ヶ月、18ヶ月、24ヶ月時の口腔乾燥状態をアンケートと実際の唾液量測定により評価した。画像評価は随時追加する。これらの経時変化を追跡することにより口腔乾燥症の発現パターンと患者のQOLの評価を行うことができる。アンケート項目は、昨年度作成した評価項目(口腔乾燥度、唾液粘調度)に関し評価を行った。これらは、患者のセルフレポートに基づいて評価し、アンケート項目を010点の点数制として患者自身にアンケート用紙を記入してもった。

ただし、大唾液腺、小唾液腺とも立体のものであるため、その体積全体の平均線量を同器官の線量とした。唾液量測定方法は、仝口腔唾液量測定および口腔水分計を用いた測定を行った。画像評価に関しては、CTを主として用い、大唾液腺領域および小唾液腺領域のCT値とコントラスト比を用いて評価した。これらの経時変化を追跡することによって、口腔乾燥症の他覚的検査および画像評価による発現パターンと自覚的検査により得られる患者のQOLとの関係を検討しているところである。今後これらの症例数の増加を図る。本研究では、頭頸部悪性腫瘍に対する放射線治療により生じる副作用の中で最も治療後のQOLに関与すると言われている口腔乾燥症について、その発現パターンを正確に分析・把握し、予後因子との関連を明らかにすることを目的としている。放射線治療前、治療開始2週間後、治療開始4週間後、治療終了時、治療終了後1ケ月、3ケ月、6ケ月、9ケ月、12ケ月、18ケ月、24ケ月時の口腔乾燥状態をアンケートと実際の唾液量測定により評価した。画像評価は随時追加する。これらの経時変化を追跡することにより口腔乾燥症の発現パターンと患者のQOLの評価を行うことができる。アンケート項目は、昨年度作成した評価項目(口腔乾燥度、唾液粘調度)に関し評価を行った。これらは、患者のセルフレポートに基づいて評価し、アンケート項目を010点の点数制として患者自身にアンケート用紙を記入してもった。線量評価は、治療計画装置にて線量分布図を作成する際に、大唾液腺および小唾液腺の線量評価を施行した。ただし、大唾液腺、小唾液腺とも立体のものであるため、その体積全体の平均線量を同器官の線量として。唾液量測定方法は、全口腔唾液量測定および口腔水分計を用いた測定を行った。これらの経時変化を追跡することによって、口腔乾燥症の他覚的検査および画像評価による発現パターンと自覚的検査により得られる患者のQOLとの関係を検討した。その結果、患者の口腔乾燥度と大唾液腺領域のCT造影性の間に相関が認められることが示唆され、頭頸部癌放射線治療後の口腔乾燥症を客観的に評価できる可能性を示した。
高圧下の液体の定圧比熱容量に関する研究

前年度では装置の主要部分を完成させ予備実験を行ったが、所期の実験精度を持つ測定装置の完成までには至らなかった。改良すべき主な問題点は定圧・定質量流量をいかにして保持するかという点であった。市販されている高圧装置要素部品を検討,試用した結果、カロリメ-タの前後に気体用の精密圧力調節器を設置し、その外側に圧力逃がし弁をそれぞれ設置することにした。精密圧力調節器を正確に作動させるには、調節器の設定二次圧力に比較してある程度高圧のほぼ一定値の一次圧力を供給することが必要であることが判った。そこで本測定装置では測定に必要な質量流量よりも大きな流量が得られるように定流量高圧ポンプを作動させ、圧力逃がし弁で過剰の圧力を放出させて希望の一次圧力を得られるようにした。また出口側の精密圧力調節器より一定の質量流量で試料を放出させるには、蒸気圧の低い試料の場合を除いて、ある程度の二次圧力を圧力調周器に加えることが必要であることが判ったので、逃がし弁で二次圧力に適当な値を設定することにより正確な質量流量を得ることが可能となった。作製した測定装置の健全性を確認するために、文献値の存在するHCFC123の定圧比熱容量を温度310K 320K,圧力1.0MPaで測定した。測定した2点で本実測値と文献値は1.0%以内で一致し、装置の健全性が確認された。ついで、HCFC141bについての測定を温度303.2K,323.2K,圧力0.6MPa1.0MPaの範囲で行った。HCFC141bの高圧下における定圧比熱容量に関しては文献値は存在しない。HCFC141bの定圧比熱容量は他の冷媒と同様に圧力の上昇に伴いゆるやかに減少した。また温度係数は本測定範囲では正である。HCFC123とHCFC141bはCFC11の代替フロン物質とされているが、両者の定圧比熱容量の値を比較すると本測定範囲内ではほぼ同じ値を示している。本年度の研究成果は次の通りである。1.測定装置の作成本研究で作成した測定装置は、流通法に基づくものである。測定装置は(1)試料供給系、(2)カロリメ-タ-(熱量供給系)、(3)温度および圧力測定系、(4)圧力制御系および(5)流量測定系から成り立っている。試料液体は流量可変の定流量ポンプを用いて一定流量でカロリメ-タ-に供給される。カロリメ-タ-内には低抗値約10Ω、発熱部長さ50mmのニクロム線発熱体が設置してあり試料液体を加熱する。気体試料の温度は、カロリメ-タ-の入口部および出口部に設置してある測温体により測定する。カロリメ-タ-から流出した試料は三方ボ-ルバルブにより流量測定用の試料溜めに貯えられるか定流量ポンプ入口へと循環する。2.測定の不確かさ大気圧下、室温付近でトルエンを用いて行なった予備実験の結果から、本測定における不確かさは以下のように推定される。温度差;±10mK,質量;±5mg,圧力;±3kPa,試料温度;±50mK。

3.今後の研究計画測定装置が、ほぼ所期の目的の性能を発揮し得るメドがついたので、未知試料について順次実測を行なってゆく。流体の熱力学的性質は正確なPーVーTデ-タに基づいて作成された状態方程式が存在すれば、これを用いて解析的に誘導することも可能であるが、現在のところ代替フロン類については気相域に使用できる状態方程式すら存在せず、実測する以外にはそのデ-タを入手する方法はない。本研究では、温度230420K、圧力140MPの範囲で測定可能な高圧流通型定圧比熱容量測定装置を設計・製作し、代替フロンとしての可能性の高いHCFC123(CF_3CH_2CI)およびHCFC141b(CH_3CCI_2F)などについて。可能なかぎり広範囲な温度・圧力下で定圧比熱容量の実測を行うことを目的とした。測定装置の製作にあたっては、その困難さの故に本邦では高圧流体の比熱容量測定に掲わっている研究者がほとんど存在しない現状に鑑み、誰にでも容易に作製可能で、特別な測定技術を必要としない測定装置を開発することに留意した。製作した装置で得られる定圧比熱容量の不確かさは2.1%以内と推定される。まづ最初に、作製した装置の健全性を確認する意味も含めて、現在までに代替フロン類で唯一デ-タが存在し、比較的正確なデ-タであると考えられるHCFC123について、温度310.2および320.2K、圧力1.0MPaの範囲で測定した。本実測値と文献値は1.0%以内で一致し、装置の健全性は確認された。ついで、これまでにデ-タの存在しないHCFC141bについて、温度303.2Kおよび323.2K,圧力0.6MPa1.0MPaの範囲で実測を行った。得られた定圧比熱容量は他の冷媒と同様に圧力の上昇に伴いゆるやかに減少し、またその温度係数は本測定範囲では正であることが見いだされた。HCFC123とHCFC141bはCFC11の代替フロン物質とされているが、両者の定圧比熱容量の値は本測定範囲内ではほぼ同じ値をとることが判明した。
地域食品製造業の持続的「再構築」と地域農業振興に関する実証的研究

本研究は次の諸課題を分析した。1.スリランカにおける、1977年から1996年までの経済成長と貧困-統計分析-2.スリランカにおける農業複合化による農家経済効果一ココナッツ・トライアングル旧モノカルチャー地区を事例に-.3.スリランカにおける農業所得向上に果たす農協の役割-CTMPCを事例に-4.インドネシア東ジャワにおける酪農協同組合による契約農業システムに関する実証研究5.インドネシア東ジャワにおける零細野菜栽培農家とアグリビジネス間の契約農業システムの評価6.地域発展方策として小規模茶産業の役割-スリランカのカルタラ地域を事例として-7.地域経済における農業協同組合の意義-スリランカのマルシリプラ村を事例に-8.スリランカの地域農業発展に対する多目的協同組合の代替機能-クルネアガラ地域を事例に-日本農業経済学会論文集,616-623,2006.これらの研究は中小食品製造業がアジア諸国の地域農業発展に寄与したことを明らかにした.本研究は次の諸課題を分析した。1.スリランカにおける、1977年から1996年までの経済成長と貧困-統計分析-2.スリランカにおける農業複合化による農家経済効果一ココナッツ・トライアングル旧モノカルチャー地区を事例に-.3.スリランカにおける農業所得向上に果たす農協の役割-CTMPCを事例に-4.インドネシア東ジャワにおける酪農協同組合による契約農業システムに関する実証研究5.インドネシア東ジャワにおける零細野菜栽培農家とアグリビジネス間の契約農業システムの評価6.地域発展方策として小規模茶産業の役割-スリランカのカルタラ地域を事例として-7.地域経済における農業協同組合の意義-スリランカのマルシリプラ村を事例に-8.スリランカの地域農業発展に対する多目的協同組合の代替機能-クルネアガラ地域を事例に-日本農業経済学会論文集,616-623,2006.これらの研究は中小食品製造業がアジア諸国の地域農業発展に寄与したことを明らかにした.平成13年度第1に、文献的研究により従来の研究で解明されていない点及び不充分な点、現在解明すべき点を再検討し課題を明確にする作業を行った。また、第2に、その限定された課題解明への接近方法として統計的分析を行い仮説を検討した。その方法は、第1に、わが国の清酒製造業、豆腐製造業、野菜漬物製造業における原料調達段階、製品販売段階における競争構造及び当該企業の立地とその特徴を統計的に分析した。第2に、清酒製造業、豆腐製造業、野菜漬物製造業の各部門において、輸入・国産の原料調達動向とその方法、製品差別化のための工夫と製造工程、広域及び地域内流通形態とその経路、原料・一次製品・二次製品・卸売・小売の連動する価格とその形成メカニズム、地域別・年令層別・品目別にみた消費動向などにおける特徴および問題点を再検討した。そして、各製造業者の多様な存立条件やその展開条件などの検討を通して、食品製造業の立地形成の地域的条件を仮説的に検討した。全国的な食品製造業の動向を知る情報収集のため、関連研究機関や行政機関、統計機関の再調査を主体的に行った。また、専門分野の研究者との研究会を通して課題、研究方法、仮説に対する認識を深めた。平成14年度に行う調査地を統計的に処理し、本研究の課題を分析するに最も相応しい、分析後一般定式化できる研究対象を選定した。本年度の作業は文献的研究に基礎をおいた研究会を月1回ペースで行い、パソコン利用による統計処理を行った。本研究は平成10年度から11年度の2年間、本科学研究費補助を受けて行った共同研究の継続的発展的な研究である。我が国の食品製造業は多様であり、大半が中小規模食品製造業で占めている。その就業人口は極めて多く、多様な食品を安定的に供給する重要な産業となっている。しかし、この食品製造業において、1980年代半ば以降、日米貿易・経済摩擦の下で、急速な「円高」を背景に海外への資本輸出が進み、海外産農産物を原材料とし、加工・半加工を行い「逆輸入」する食品製造業が増大している。一方、大規模小売店舗法改訂、食品流通構造改善法の制定などによる「規制緩和」が推進され、大手食品製造業者、大手スーパー、外食チェーンなどのビジネスチャンスの拡大をもたらし、経営の多角化、情報化、国際化などを通じて、食品流通におけるシステム化とシステム間の競争も強化している。その結果、これまで食品の加工・流通過程を担ってきた多くの中小零細企業の再編「合理化」が急速に促進されつつあり、食品製造業において大きな構造変化がみられつつある。このような厳しい状況の下で、地域食品製造業の持続的「再構築」は、地域就業機会の創出・地域経済の活性化や地域農業振興のうえで重要であり、検討されるべき緊急課題となっている。地域食品製造業の持続的「再構築」の条件として、原料・労働力。製造技術など地域内資源の循環システム及び加工食品の流通システムの再構築、原料産地の農業政策的支援振興・育成と当該製造業者による緻密な消費者ニーズ分析に基くマーケティング戦略の研究などが重要であると思われる。
メリステム制御の基盤を支える植物幹細胞の不等分裂の分子機構の解明

植物の形態形成はメリステムにある幹細胞の増殖と分化のバランスにより制御されている。幹細胞の不等分裂はこのようなバランスを支える基本的しくみであり、メリステムを理解するためには幹細胞の不等分裂の分子制御機構の理解は不可欠である。私達はヒメツリガネゴケから単離したプロトプラストや原糸体の頂端細胞は露出した幹細胞であり、不等分裂を細胞レベルで研究するのに極めて優れていると考えている。そこで本研究はヒメツリガネゴケの幹細胞に着目し、不等分裂による幹細胞の自己複製と細胞分化が細胞周期とともにどのように制御されているかの分子機構を細胞レベルより明らかにすることを目的とし、研究を進めた。その結果、ヒストンシャペロンNAP1とそのパラログの2重遺伝子破壊体では分化した細胞からの幹細胞化が抑制された。また、ヒメツリガネゴケのABAは細胞分裂の分裂様式の切り替え制御に関わることを明らかにし、その制御因子として細胞壁関連タンパク質やABAシグナル因子を同定することができた。それらの機能解析を開始した。また細胞がもつ位置情報は、隣り合う細胞運命の決定や維持に重要であり、このような位置情報が原形質連絡を介してどのように制御されているのか、その時空間的制御を細胞レベルで解析できる実験系を光変換蛍光タンパク質をヒメツリガネゴケの原糸体に応用することで開発できた。その結果、細胞の位置に応じて高分子の移動度が異なることを見出した。またこの違いは原形質連絡のどのような違いが原因で起こりうるのか、電子顕微鏡による超微細構造変化の解析を開始した。これまでに幹細胞の不等分裂に関わる因子がいくつか報告されている。しかしながら、幹細胞はヘテロな細胞集団に囲まれて存在し、単離培養することが困難であるなどのため、細胞レベルでの分子機構はまだよくわかっていない。そこで、幹細胞が露出し、その不等分裂過程の細胞レベルでの研究に適したヒメツリガネゴケに着目し、不等分裂による幹細胞の自己複製と細胞分化が細胞周期とともにどのように制御されているかの分子機構の全体像をその時間軸にそった形で1細胞レベルから明らかにすることを目的とした。本年度は、不等分裂の制御に関わる3つの因子の機能解析をイメージング、遺伝子機能破壊体、誘導型過剰発現体を作成するなどにより行った。その結果、ヒストンシャペロンの1種、NAP1のヒメツリガネゴケオルソログが、細胞の増殖能維持に重要な働きをすることがわかった。また、ペクチンメチルトランスフェラーゼが、頂端幹細胞の極性形成または維持に重要な働きをしていることがわかった。さらに不等分裂制御の上流で機能すると考えられるGRASドメイン転写因子を同定できた。またこの遺伝子のmRNAあるいは遺伝子産物が細胞間を移動することにより不等分裂を制御する可能性が考えられた。さらに植物ホルモンアブシジン酸が不等分裂する幹細胞を、等分裂しかつ本来とは異なる性質をもつ幹細胞に運命転換する可能性に気づき、この転換過程における細胞骨格や細胞増殖因子の動態変化を追跡した。またこの制御にアブシジン酸シグナル伝達系ABI3転写因子が関わることを明らかにした。