hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広域テフラを用いた鮮新・更新統の磁気層序とテクトニクスの研究

本州中央部の鮮新・更新世の磁気層序,およびネオテクトニクスに関連する資料を得ることを目的として,広域テフラの古地磁気学的研究を行なった。特に,房総半島や北陸,近畿・東海地方の鮮新・更新統に発見された中部地方を供給源とする広域火山灰層のうち,主としてオルドヴァイ・サブクロノゾーンの上限付近に当たる恵比須峠-福田火山灰を対象とし,次の知見を得た。1.大阪・京都,三重,新潟地域に分布する福田火山灰層の方位はほぼ等しく,偏角が約-170°であったのに対し,岐阜県高山地域の恵比須峠火砕堆積物の偏角は約-155°であった.このことから,高山地域と大阪・京都地域の間で,第四紀に有意な回転運動が起こった可能性が示唆された.2.房総半島に分布する上総層群のKd38およびKd39火山灰層はともに逆極性の磁化を持ちオルドヴァイ・サブクロノゾーンの直上に位置することを確認した。その磁化方位には地点間での差異がみられ,房総半島の内部で小規模なブロックの回転運動が起こった可能性が示唆された。3.金沢市東方の大桑層に挟まれる02火山灰,滋賀県湖南地域に分布する古琵琶湖層群の五軒茶屋火山灰,南山城地域の大阪層群から発見された井手火山灰の残留磁化方位を検討し,恵比須峠-福田テフラと調和的な古地磁気方位を得た。4.井手火山灰の一部に,交流消磁に対して安定で正極性を示す磁化成分が見出された。非履歴残留磁化と等温残留磁化の付加と消磁実験によって,正極性の磁化は二次的に形成された高保磁力の磁性鉱物によって担われていることが明らかになった。磁気層位学の重要性は,磁化極性区分の境界,すなわち初生磁化方位の逆転層準が,岩相や堆積環境にかかわらず,汎世界的な同時間面を規定するという点にある.一方,爆発的な火山活動によって噴出した広域テフラもまた,明瞭な同時間面として重要な役割を果たす.特に近年になって,房総半島の三浦層群・上総層群,新潟県の魚沼層群,静岡県の相良層群・掛川層群,近畿・東海地方の東海層群・古琵琶湖層群・大阪層群などの鮮新・更新統から,主として中部地方を供給源とする広域火山灰層の存在が報告されるようになった.このなかには磁化極性が判定されていない火山灰もあり,また磁化極性の反転層準との関係は必ずしも明確ではない.そこで本研究では,房総半島の上総層群,金沢市東方の大桑層,南山城地域の大阪層群の火山灰について残留磁化の測定を行ない,磁気層位学的な位置付けについて検討した.房総半島に分布する上総層群のKd38およびKd39火山灰層について,残留磁化の測定と安定性の検討を行なった.その結果,両者はともに逆極性の磁化を持ち,オルドヴァイ・サブクロノゾーンの直上に位置することが確認された.また,その磁化方位には地点間での差異がみられ,房総半島の内部で小規模なブロックの回転運動が起こった可能性が示唆された.この他,金沢市東方の大桑層,南山城地域の大阪層群,滋賀県湖南地域の古琵琶湖層群においてもKd38に対比される火山灰の残留磁化測定を行ない,その磁化方位が恵比須峠-福田テフラと調和的であることを明らかにした.以上の結果は,鮮新・更新統の対比と編年のための基本的データとなる.特に,恵比須峠-福田テフラがオルドヴァイ

・サブクロンの境界付近に形成されたことから,極性反転層準とミランコヴィッチ・サイクルとの対応を検討するためにも重要な役割を果たすと思われる.本州中央部の鮮新・更新世の磁気層序,およびネオテクトニクスに関連する資料を得ることを目的として,広域テフラの古地磁気学的研究を行なった。近年,房総半島や北陸,近畿・東海地方の鮮新・更新統から,主として中部地方を供給源とする広域火山灰層の存在が報告されるようになった。そこで本研究では,主としてオルドヴァイ・サブクロノゾーンの上限付近に当たる恵比須峠-福田火山灰を対象とし,残留磁化の測定を行なった。これによって,次の知見を得た。1.大阪・京都,三重,新潟地域に分布する福田火山灰層の方位はほぼ等しく,偏角が約-170°であったのに対し,岐阜県高山地域の恵比須峠火砕堆積物の偏角は約-155°であった.このことから,高山地域と大阪・京都地域の間で,第四紀に有意な回転運動が起こった可能性が示唆された.2.房総半島に分布する上総層群のKd38およびKd39火山灰層はともに逆極性の磁化を持ちオルドヴァイ・サブクロノゾーンの直上に位置することを確認した。その磁化方位には地点間での差異がみられ,房総半島の内部で小規模なブロックの回転運動が起こった可能性が示唆された。3.金沢市東方の大桑層に挟まれるO2火山灰,滋賀県湖南地域に分布する古琵琶湖層群の五軒茶屋火山灰,南山城地域の大阪層群から発見された井手火山灰の残留磁化方位を検討し,恵比須峠-福田テフラと調和的な古地磁気方位を得た。4.井手火山灰の一部に,交流消磁に対して安定で正極性を示す磁化成分が見出された。非履歴残留磁化と等温残留磁化の付加と消磁実験によって,正極性の磁化は二次的に形成された高保磁力の磁生鉱物によって担われていることが明らかになった。
本邦造構地質帯の鉱床地球化学的比較研究

1.黒鉱ー石油同源説の検証:本邦グリンタフ地域に帯状対分布している黒鉱生成区と石油生成区を対象として同位体地球化学的比較研究を行い,両鉱床区が^<34>S/^<32>Sおよび^<87>Sr/^<86>Srに関して区別し得ない性格を有していることを明らかにした。これは代表者が提唱しているPUMOS理論(黒鉱ー石油同源説)を支持する積極的証拠である。2.鉱床硫黄と夏岩硫黄の同位体分化要因:海水硫酸硫黄に対する鉱床硫化関硫黄を夏岩硫化物硫黄のみかけの^<34>/^<32>S分別係数はバイモ-ダル分布を示す。このような同位体分化は,微生物生態系と密接に関係しており,鉱床硫黄は酸化バクテリアの存在しない嫌気的堆積環境で、夏岩硫黄はそれが卓越する好気的堆積環境で,生成したらしい。3.日本海表層堆積物の遷移元素分布:GHー86ー2航海で得た山陰沖表層堆積物について全岩及び抽出性成分の分析を行い,遷数元素(Mu・Fe・Cu・Ni・Co・Zn・V・Cr)含量の水深依在性および1000m以深に分布する弱酸化性褐色泥薄層の形成機構を明らかにした。4.鉱床遷元素組成のシステマティクス:PUMO尺度(定常海洋循環フラックス)に基いて,代表的鉱床タイプ(マンガン団塊・黒鉱・別子型キ-スラ-ガ・層状マンガン等)相互間の元素分別様式を定量的に把握し,それらが海成堆積物系に含まれている微量鉱石成分の酸化還元分別様式と等価であることを見出した。これにより、鉱床形成にはオ-シャンフラックスが本質的寄与をしていることが実証された。5.花崗岩起源論の再検討:磁鉄鉱床列ーチタン鉄鉱系列花崗岩類の同位体地球化学的比較研究を行い,これらが過去の火山地質帯ー堆積地質帯の化石である可能性を指摘した。2.元素地球化学的研究成果:堆積地質系における鉱床元素の地球化学的挙動を明らかにするため以下の研究を行った。(2)海成堆積物と鉱床の比較地球化学的研究(梶原・殷・藤井、1990)得られた結果は、鉱床タイプの分化が堆積地質系における生物源沈降粒子束の続成的酸化還元分別作用に起因していることを示唆しており、今後のプロジェクト逐行上の重要な指導原理となり得るものである。1.鉱床の比較地球化学的研究:PUMOS尺度で規準化した遷移元素組成比パタ-ンのシステマティクスを行い,以下の結論を得た。1)黒鉱鉱床とマンガン団塊の組成比パタ-ンは見事な幾何学的対称性を示す.同様の対称性は黒鉱分布地域の遷元性泥質岩と外洋の酸化性堆積物との間にも成立している.両鉱床タイプはまさにPUMOS(定常海洋循環フラックス)の共役的な酸化遷元分化産物であり,共に海洋による地球規模のシステムコントロ-ルを受けていることを証拠づけている.

2)本邦中古生界に広く分布している別子型硫化鉄鉱床と層状マンガン鉱床の間にも別次元の対称性が認められる.これらもまた共通のシステムコントロ-ルのもとで生成した共役的分化産物であるとみなせる.前者の組成比は日本海沖に分布する弱酸化性褐色泥中の酸化物フラクションのそれと同一であり,後者の組成比は北欧フィヨルドの貧酸素水系に産するプランボイダル黄鉄鉱のそれに酷似している.本邦中古生界の層準規制型鉱化作用は,冷い海溝盆に生起したoceanic anoxiaの産物であるかも知れない.2.花崗岩系列の比較地球化学的研究:本邦の基盤をなす磁鉄鉱系列花崗岩類ーチタン鉄鉱系列花崗岩類の同位体地球化学的性質を比較検討した結果,両花崗岩系列はそれぞれグリンタフ地域の金属鉱床帯(火山岩卓越地域)と石油鉱床帯(堆積岩卓越地域)の性質に対比し得ることが明らかとなった.花崗岩マグマの起源には表層環境での地球化学過程を経た地殻物質が本質的に関わっているらしい.3.北海道K/T境界の地球化学的研究:同K/T境界において突然かつ顕著な硫黄同位体比異常の存在を発見した.これは当時の海洋にanoxiaが発生したことを示す直接的証拠となろう.(目下研究継続中)
消化性潰瘍患者における背景胃粘膜とDNAメチル化との関連についての検討

研究対象は、胃潰瘍(GU)60例、十二指腸潰瘍(DU)50例、胃十二指腸潰瘍(GDU)20例で、これまで同様に内視鏡下に前庭部(A)及び体部(B)大彎より生検を行い、DNAメチル化と病理学的検討に用いた。DNAメチル化はmethylation-specific PCRを用い、p16、hMLH1、RUNX3、CDH1、CDH13、RASSF1A、DAPK、THBS1、TIMP-3、IGF2、GSTP1、p15で検討した。HP感染及び除菌療法の有無Sydney分類を用いた慢性胃炎の程度も確認した。これまでの検討の結果は以下のようになっている。GU群ではp16はA:35%、B:32%、RUNX3はA:12%、B:2%、CDH13はA:13%、B:7%、DU群ではp16はA:40%、B:36%、RUNX3はA:3%、B:1%、CDH13はA:5%、B:4%、GDU群ではp16はA:48%、B:45%、RUNX3はA:15%、B:4%、CDH13はA:20%、B:18%でメチル化していた。他の遺伝子ついてはメチル化を認めないか、わずかにしかメチル化がなかった(再検討め遺伝子もある)。p16メチル化については、これまでと同様にHP感染例(p<0.05)、前庭部においては炎症の強いもの(p<0.05)は有意に頻度が高かった。特にGU群では、前庭部、体部ともにHP感染例で有意にメチル化しており(p<0.01、p<0.02)、またp16メチル化は除菌成功例において除菌不成功及び除菌未施行HP感染例に比較し有意に頻度が低かった(p<0.02)。GU群ではHP感染、炎症が強くp16メチル化に関連しており胃発癌との関連が考えられた。他の遺伝子については現時点では有意な結果は出ていないが再検討を行っている。これまで行ってきた研究対象は、胃潰瘍(GU)30例、十二指腸潰瘍(DU)30例、胃十二指腸潰瘍(GDU)16例で、内視鏡下に前庭部(A)及び体部(B)大彎より生検を行い、DNAメチル化と病理学的検討に用いた。DNAメチル化はmethylation-specific PCRを用い、p16、hMLH1、RUNX3、CDH1、CDH13で検討した(他の遺伝子ついては現在検討中である)。HP感染及び除菌療法の有無、Sydney分類を用いた慢性胃炎の程度も確認した。GU群ではp16はA:43%、B:40%、RUNX3はA:10%、B:0%、CDH13はA:13%、B:10%、DU群ではp16はA:43%、B:43%、RUNX3はA:3.3%、B:0%、CDH13はA:3.3%、B:3.3%、GDU群ではp16はA:56%、B:50%、RUNX3はA:19%、B:0%、CDH13はA:25%、B:19%でメチル化していた。hMLH1、CDH1はメチル化を認めなかった。HP感染例(p<0.05)、前庭部においては炎症の強いもの(p<0.05)は有意にp16メチル化の頻度が高かった。特にGU群では、p16は前庭部、体部ともにHP感染例で有意にメチル化しており(p<0.01、p<0.02)、またp16メチル化は除菌成功例において除菌不成功及び除菌未施行HP感染例に比較し有意に頻度が低かった(p<0.02)。他の2群ではその傾向は認められたが有意差はなかった。これまでの検討ではp16が最もメチル化の頻度が高く、HP感染例及び炎症の強い例に多く認められた。特に、GU群ではHP感染が強くp16メチル化に関連しており胃発癌に寄与しうるものと考えられた。また、HP除菌はメチル化を軽減し、胃発癌を予防できる可能性が示唆された。今後、対象数増加、同一対象での除菌前後の検討、他遺伝子の検討が必要と考えられる。研究対象は平成17年度分に加えて、胃潰瘍(GU)50例、十二指腸潰瘍(DU)40例、胃十二指腸潰瘍(GDU)20例で、内視鏡下に前庭部(A)及び体部(B)大彎より生検を行い、DNAメチル化と病理学的検討に用いた。DNAメチル化はmethylation-specific PCRを用い、p16、hMLH1、RUNX3、CDH1、CDH13、RASSF1A、DAPK、THBS1、TIMP-3で検討した(他の遺伝子については現在検討中である)。

GU群ではp16はA:36%、B:32%、RUNX3はA:10%、B:0%、CDH13はA:10%、B:8%、DU群ではp16はA:38%、B:36%、RUNX3はA:3%、B:1%、CDH13はA:4%、B:4%、GDU群ではp16はA:50%、B:50%、RUNX3はA:15%、B:4%、CDH13はA:23%、B:18%でメチル化していた。他の遺伝子ついてはメチル化を認めないか、わずかにしかメチル化がなかった。平成17年度実績と同様にHP感染例(p<0.05)、前庭部においては炎症の強いもの(p<0.05)は有意にp16メチル化の頻度が高かった。特にGU群では、p16は前庭部、体部ともにHP感染例で有意にメチル化しており(p<0.01、p<0.02)、またp16メチル化は除菌成功例において除菌不成功及び除菌未施行HP感染例に比較し有意に頻度が低かった(p<0.02)。これまで同様、GU群ではHP感染が強くp16メチル化に関連しており胃発癌に寄与しうるものと考えられた。今後さらに対象数増加、他の遺伝子についての検討を行う予定である。研究対象は、胃潰瘍(GU)60例、十二指腸潰瘍(DU)50例、胃十二指腸潰瘍(GDU)20例で、これまで同様に内視鏡下に前庭部(A)及び体部(B)大彎より生検を行い、DNAメチル化と病理学的検討に用いた。DNAメチル化はmethylation-specific PCRを用い、p16、hMLH1、RUNX3、CDH1、CDH13、RASSF1A、DAPK、THBS1、TIMP-3、IGF2、GSTP1、p15で検討した。HP感染及び除菌療法の有無Sydney分類を用いた慢性胃炎の程度も確認した。これまでの検討の結果は以下のようになっている。GU群ではp16はA:35%、B:32%、RUNX3はA:12%、B:2%、CDH13はA:13%、B:7%、DU群ではp16はA:40%、B:36%、RUNX3はA:3%、B:1%、CDH13はA:5%、B:4%、GDU群ではp16はA:48%、B:45%、RUNX3はA:15%、B:4%、CDH13はA:20%、B:18%でメチル化していた。他の遺伝子ついてはメチル化を認めないか、わずかにしかメチル化がなかった(再検討め遺伝子もある)。p16メチル化については、これまでと同様にHP感染例(p<0.05)、前庭部においては炎症の強いもの(p<0.05)は有意に頻度が高かった。特にGU群では、前庭部、体部ともにHP感染例で有意にメチル化しており(p<0.01、p<0.02)、またp16メチル化は除菌成功例において除菌不成功及び除菌未施行HP感染例に比較し有意に頻度が低かった(p<0.02)。GU群ではHP感染、炎症が強くp16メチル化に関連しており胃発癌との関連が考えられた。他の遺伝子については現時点では有意な結果は出ていないが再検討を行っている。
プラズマイオン注入・成膜法によるアクリルレジン床の表面改質に関する研究

F・Agイオン同時注入・成膜法を用いてPMMA表面を改質すると、試料表面にF、Ag両イオンの存在が認められ、接触角の値は有意に増加した。また、耐歯ブラシ摩耗性試験60,000回後も、表層に両イオンが残存していた。さらに、ATP測定法を用いた抗菌性試験において、本法により改質されたPMMAには著明な抗菌性が認められた。以上の結果から、F・Ag同時注入・成膜法を用いると、アクリル樹脂製医療装置に高い細菌付着抑制能および抗菌性を付与できることが示唆された。1.X線光電子分光法(XPS)による表面元素分析により、アクリルレジン基板に、F・Ag同時イオン注入した注入群およびF・Ag同時イオン注入・成膜した成膜群では、FとAgの両イオンが試料表面に存在することが認められた。しかし、F・Ag同時イオン添加Diamond Like Carbonを作製したDLC膜群では、Fイオンは存在するものの、試料表面およびその表層にAgを示すXPSのピークが認められなかった。2.接触角の測定においては、注入群、成膜群およびDLC膜群は全て有意に接触角(蒸留水)の増加が認められた。特にC_3F_8+Ag注入群、C_3F_8成膜群およびC_3F_8+Ag成膜群において著明な増加がみられた。また、C_3F_8+Ag成膜群の接触角より算出された表面エネルギーは20.65mJ/m^2であり、固体への細菌付着は固体の表面自由エネルギーが50mJ/m^2よ語も低値を示すとエネルギー的に不利になるとされており、細菌付着に有利な表面性状に改質されることが明らかとなった。3.歯ブラシ摩耗試験を行い、DLC膜群および成膜群においてブラッシング4000回後もコントロールと比較して接触角は有意に高く、撥水性が維持されていた。また、XPS分析により4000回のブラッシング後もXPS分析により注入イオンが表面に存在していることが確認された。4.本年度の計画になかった走査型プローブ顕微鏡を行い、歯ブラシ摩耗試験前後の表面形状を比較した。成膜群はブラッシング後摩擦痕が認められまものの、表面の凹凸は密で細かく浅く、均一に摩耗していたが、DLC膜群では成膜層が剥離した像が観察され、粗雑な凹凸像を示した。以上の結果から、アクリルレジン表面をFイオンおよびAgイオンを用いて口腔内細菌の付着しにくい表面に改質するにはC_3F_8ガスによって注入・成膜する方法が最も有効である可能性が示唆された。本研究は,イオン注入技術を用いてF^-およびAg^+を義歯などの材料であるアクリルレジン(PMMA)表面に付与して、細菌の付着掬制および脱離効果の高い表面に改質することを目的としている。本年度は、イオン注入群(FID群;F^-注入、FA g ID群;F^-, Ag^+注入)およびDLC成膜群(F-DLC群;F-^含有、F-DLC+Ag群;F^-, Ag^+含有)の表面物性の分析および抗菌性試験を行った。1-1.表面物性の分析作製試料の色調は,イオン注入群は顕著な変化は認めなかったが、DLC成膜群ではF^-、Ag^+の含有に関わらず薄く褐色に着色が見られた。蒸留水に対する接触角は、対照群(PMMA)は約70度、DLC成膜群は約80度であったが、イオン注入系試料群は110度と極めて高く、細菌の脱離効果を有する可能性が示唆された。1-2.表面改質の耐久性の検討ブラッシング磨耗4,000回後試料の走査型プローブ顕微鏡観察を行い、DLC膜群の表面は粗雑な凹凸を示し、成膜層が剥離した像がみられた。一方、イオン注入群では,DLC膜群に比して表面の凹凸は密で浅く,XPS Wide scan分析でFAgID群は表面にF 1sおよびAg 3dのピークが検出されブラッシング4,000回以上の耐久性を認めた。2. ATP測定法による抗菌性試験Staphylococcus aureusを用いて37°C8時間培養後の細菌中のATP(Adenosine Triphospate)の相対発光量を測定し抗菌性を検討した。相対発光量は、対照群に比べてDLC成膜系試料群は差はなかったが、イオン注入群では低下し、とくに、FAgID群は有意に低く(p<0.01)著明な抗菌性(細菌の付着抑制)が認められた。以上より、PMMAを細菌の付着抑制および脱離効果の高い表面に改質するにはイオン注入法によるF^-、Ag^+同時注入法が最も有効であることが示唆された。本研究は,義歯などの材料であるアクリルレジン(PMMA)表面にプラズマイオン注入

・成膜法(PBII&D)法を用いてF^-およびAg^+を付与して、細菌付着抑制および抗菌性を有する表面に改質することを目的としている。当該年度は、PBII&D法により表面改質を行ったPMMA試料(FAgID群)の表面特性を分析を行った。1)XPSによる表面元素分析結果対照群試料表面において,C1sおよびO1sと考えられる286eVおよび534eV付近のピークが検出された。FID群試料表面においては対照群に見られたピークに加えて,F1sおよびFKLLのピークが検出された。それに加えて,FAglD群試料表面においては,369eV付近にAg3d由来のピークが検出された。FID群およびFAgID群において,対照群では見られなかったC-F(288.5eV)およびCF_3(293.0eV)のピークが認められた。2)AFMによる表面形状の分析結果対照群の表面粗さ(Sa)は0.9nmであり,比較的平坦な構造であった。FID群およびFAgID群の表面は対照群とは異なり,丘陵状を呈し,Saはそれぞれ2.2nmおよび3.9nmであった。XPS分析から,C-FやCF_3のような炭素-フッ素の結合や銀の存在が明らかとなり,本方法がPMMAにも応用可能であることが示された。PMMAのような絶縁物質におけるイオン注入法では,チャージアップ現象が問題となるが,これについては,奥井らは,イオン注入時にチタン製網を試料上に設置することにより,チャージアップが防止できたと報告しており,本研究で用いた純銀製網の設置が同様の作用をもたらしたと考えられた。AFM像より,比較的平坦な構造の未処理PMMAに比べ,イオン注入を行った群では丘陵状の凹凸が見られた。この凹凸はPBII&D法に伴うプラズマエッチングによる影響であると考えられた。
Nucleoredoxinファミリーによる活性酸素応答機構

代表者は幹細胞分化制御や発がんに重要なWnt/β-cateninシグナル伝達の新たな制御因子としてnucleoredoxin(NRX)を見出し、その機能を主として培養細胞を用いた実験系によって明らかにしてきた。また、個体レベルでのNRXの機能を明らかにするべく、NRX遺伝子ノックアウトマウスを作出し、骨や心臓の異常を伴い、周産期において致死でことを見出している。このNRX遺伝子ノックアウトマウスにおいて、NRXの結合因子であり、Wntシグナル伝達の必須構成因子であるDishevelled(Dvl)のタンパク質量が顕著に減少していることが明らかとなった。NRX遺伝子ノックアウトマウスより採取した線維芽細胞(NRX-KO細胞)を用いた実験によって、本来Wntリガンド刺激によって上昇するDvlのユビキチン化が、NRX-KO細胞では恒常的に亢進していることが判明した。また、Dvlのユビキチン化に関わるE3複合体の構成因子KLHL12とDvlとの結合も、NRX-KO細胞では野生型細胞と比較して顕著に増大していた。精製蛋白質を用いた生化学的実験の結果、NRXはDvlとKLHL12との結合を拮抗的に阻害することによって、Dvlのユビキチン化を抑制していることを突き止めた。Dvlの蛋白質量が減少しているNRX-KO欠損細胞ではWnt刺激に応じたWnt/β-cateninシグナルの活性化が顕著に阻害されていた。Wnt/β-cateninシグナルの過度ないしは恒常的な活性化はがん化とも密接に関連しており、本研究で明らかとなったNRXによるDv1の安定性制御機構は、Wnt刺激に応じたWnt/β-cateninシグナルの活性化を適度なレベルに調節するために重要な役割を果たしていると考えられる。代表者は幹細胞分化制御や発がんに重要なWntシグナル伝達の新たな制御因子としてNRXを見つけ、NRXがDishevelled(Dvl)に結合してWntシグナル伝達を抑制すること、またその結合が過酸化水素などの活性酸素によって負に制御されていることを報告した。NRXの未知の機能を同定すべく、FLAGタグ付きNRXの安定発現株を用いて免疫沈降法により結合蛋白質探索を行った。コントロールと差異のあるバンドを質量分析にかけたところ、複数の新規NRX結合因子候補が同定できた。中でも特に質量分析時のスコアが高かったFlightless-I(Fli-I)について、NRXとの結合を詳細に解析したところ、精製蛋白質同士の直接的な結合、加えて細胞内での内在性の複合体形成が観察できた。また、チオレドキシン(TRX)ファミリー蛋白質群の中で、NRXとその類縁蛋白質(RdCVF, C90rfl21)だけがFli-Iと複合体形成することをも見出した。Fli-Iはアクチン細胞骨格、転写、自然免疫など種々の現象との関連が報告されており、今後NRXがFli-Iを介してこれらWntシグナル経路とはことなる現象、シグナル伝達経路へと影響を及ぼしていることが明らかとなることが期待される。また、TRXファミリーは哺乳類では20種以上の因子を持つ大きな蛋白質ファミリーであるが、TRXなど一部を除いてその機能は殆ど明らかとなっていなかった。本年度の研究成果はNRXとその類縁蛋白質がFli-Iと結合するという共通の性質を持っていることが明らかとした。この結果は、機能未知の因子が多いTRXファミリー分子群の解析に大いに役立つものと考えられる。
喫煙者の唾液中生化学成分および好中球機能変化に関する研究

喫煙および喫煙経験が口腔内の歯周組織の状態および唾液中に混入する好中球や歯肉溝滲出液由来の炎症マーカーである生化学成分の量とどのように関係するかを非喫煙者を対照に比較検討した。健常者および軽度から中等度歯周病患者の協力を得、生活習慣の聴取および一般口腔検査を行った後、ガムの咀嚼刺激により5分間全唾液を採取するとともに、歯周病の臨床パラメータ(P1I,GI,PD,CAL,歯石の付着状況、BOP)を評価した。その後唾液好中球の機能(エラスターゼ活性)を検索するとともに、唾液中の生化学成分などの検査項目として、乳酸脱水素酵素(LDH)、アルカリホスファターゼ(ALP)、アスパラギン酸トランスフェラーゼ(AST)、遊離ヘモグロビン(f-Hb)、C反応性タンパク、総タンパク量、IgG抗体価などを検査した。その結果、非喫煙者と喫煙者とを年齢層別に解析、比較すると、唾液中の炎症マーカーの差はほとんどないが、歯周組織破壊は有意に喫煙者で進行していることが示された。また、喫煙経験者でも歯周組織破壊の程度は非喫煙者と比較して高度であり、生化学検査値は喫煙経験者で高値を示す傾向にあった。全身疾患を伴わず歯周病を有さない健康な男性5名(うち喫煙者は3名)女性2名程度(うち喫煙者は1名)の協力を得、ガムの刺激により5分間全唾液を採取するとともに、唾液より好中球を分離採取した。その後唾液好中球の機能(遊走能、貧食能、殺菌能、F-actin形成能)、細胞膜表面の各種レセプターの発現状態(LFA-1、CR3、ICAM1、FCγ、MPO-7など)をモノクロナール抗体を使用し、間接蛍光抗体法にて処理、検索した。さらに、IL1やTNFαなどの細胞内サイトカインに関しても同様に検索した。また、細胞内酵素活性は各種のCell Probe(Coulter)を用い、細胞の活性化やアポトーシス、炎症などに関与する酵素活性を個々の細胞レベルで検索した。唾液中の生化学成分は検査キットを用い、乳酸脱水素酵素(LDH)、アルカリホスファターゼ(ALP)、アスパラギン酸トランスフェラーゼ(AST)、そして遊離ヘモグロビンなどを検査した。好中球の蛍光色素による染色態度および細胞の形態との関連は、共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察した。また計量細胞学的手技のFlow Cytometry(FCM)を用いて細胞集団の各抗体、試薬に対する陽性率を解析した。FCMはFACScan(BD、USA)で、解析ソフトはCell Questを使用した。また、唾液中のコチニン量は検査業者(株式会社BML)に発注して解析した。本年度はこれらの歯周組織が健常な喫煙者、非喫煙者の各データを解析し、対照データとして定義した。全身疾患を伴わない歯周病患者男性5名(うち喫煙者は3名)女性2名(うち喫煙者は1名)の協力を得、ガムの刺激により5分間全唾液を採取するとともに、唾液より好中球を分離採取した。さらに、唾液中のコチニン量は検査業者(株式会社BML)に発注して解析した。

本年度はこれらの歯周病に罹患した喫煙者、非喫煙者の各データの採取を行い、前年度の対照データと比較検討する準備をした。今後次年度にまたがってデータ数を増やし、検討材料を増加させる予定である。本年度は、喫煙および喫煙経験が口腔内の歯周組織の状態および唾液中に混入する好中球や歯肉溝滲出液由来の炎症マーカーである生化学成分の量とどのように関係するかを検索した。方法としては、全身疾患を伴わない軽度から中等度歯周病患者82名(うち非喫煙者45名、現在喫煙者24名、過去の喫煙経験者13名)の協力を得、生活習慣の聴取および一般口腔検査を行った後、ガムの咀嚼刺激により5分間全唾液を採取するとともに、歯周病の臨床パラメータ(P1I,GI,PD,CAL,歯石の付着状況、BOP)を評価した。その後唾液好中球の機能(エラスターゼ活性)を検索するとともに、唾液中の生化学成分などの検査項目として、乳酸脱水素酵素(LDH)、アルカリホスファターゼ(ALP)、アスパラギン酸トランスフェラーゼ(AST)、遊離ヘモグロビン(f-Hb)、C反応性タンパク、総タンパク量、IgG抗体価などを検査した。その結果、非喫煙者と喫煙者とを年齢層別に解析、比較すると、唾液中の炎症マーカーについての差はあまりないが、歯周組織破壊は有意に喫煙者で進行していることが示された。また、喫煙経験者でも歯周組織破壊の程度は非喫煙者と比較して高度であり、生化学検査値は喫煙経験者で高値を示す傾向にあった。
神経系機能蛋白質の超微量検出と同定

1.神経系タンパク質の系統的な分離法として2次元電気泳動法,2次元クロマトグラフィ-法を組み合わせる手法を開発した。この方法をウシ脳の大量系統分散システムに適用した。この方法により脳内に恒常的に存在するタンパク質群と一過性にあらわれるタンパク質群についての分析を行った。とくに後者のタンパク質群においては微量で存在するものが多い。2.ラットの小脳をモデル実験系としてタンパク質の分布像の解析を行い,脳の発生と神経回路の形成過程などに対する関連ずけを行った。このようにして分析した結果,その一例として,出生後,一旦増加し,やがて減少するタンパク質を精製し,そのアミノ酸配列について検討し,決定した。(Vー1タンパク質)3.このような精製タンパク質について,抗体を調製し,組織内,および細胞内における分布の測定を行った。同時に,このような分析系を用いて,このタンパク質の発育,成長,老化等との関連について検討を行っている。4.上記の方法のもう1つの適用例として,CreuzfeldーJacob病の大脳中に存在するタンパク質の解析を行った。5.上記のような各種のタンパク質のindexとして,過去10年分のChemicol.Abstractから脳に存在するタンパク質名を抽出し,40MBのハ-ドデイスクに収録した。約1万件の集積があったが,現在,その重複を除去するとともに,分布,抗体の有無,簡単な性質,できれば構造について,附記する予定である。6.上記のように系統的に分取したタンパク質のうち,約40種については、1年目に購入したー85°Cの凍結保存庫に保存し,ささやかながら,“Brain Protein Bank"の出発点とした。
骨移植不要の椎間固定材料としての表面処理多孔体チタンの骨形成能の比較研究

チタンの多孔体円柱を3種類の方法、つまりハイドロキシアパタイトコーティング(HA)、アルカリ温水加熱処理(AW)、アルカリ希塩酸加熱処理(HCl)のいずれかで表面処理し、日本白色家兎大腿骨顆部に埋入した。埋入後104週まで多孔体内部の骨形成量を調べたところ、AWは52週以降、HClは12週以降HAを有意に上回っていた。一方、より高い骨形成能の見込まれた混酸処理チタンの骨誘導能も調べたが、これはHClと差がなかった。ウサギ(日本白色家兎)を用いたHAコーティングチタンとアルカリ加熱処理チタンの骨伝導能比較実験を行った。ウサギの大腿骨顆部に直径6mm、高さ10mmの円柱状の多孔体チタンを挿入した。チタンはプラズマ溶射法によって作成した。使用する多孔体チタンは表面処理のないもの(コントロール)、HAコーティングをしたもの、アルカリ温水加熱処理をしたもの、アルカリ希塩酸加熱処理をしたものの4種類を用いた。HAコーティングに関しては現在臨床で用いられている人工関節と同様の方法でフレーム溶射処理されたもの、化学加熱処理に関してはこれまでの報告と同様の方法で処理されたものを用いた。埋入後6, 12, 26週で標本を作製し、光学顕微鏡、蛍光顕微鏡、走査型電子顕微鏡をもちいて組織学的に評価し、多孔体内に形成される骨の定量評価を行った。組織標本は非脱灰組織で作成し、光学顕微鏡や蛍光顕微鏡を用いて多孔構造内に進入してくる骨組織を観察し、骨伝導能の経時的評価を行った。6週の時点では4種類の材料間に有意の差を認めなかったが、12週からコントロールとHAコーティングの材料内部の骨量が減少する傾向が見られたのに対し、2種類のアルカリ処理材料では埋入後半年までは材料内の骨量が増え続けた。埋入後半年では、HAコーティングそのものが吸収されている場所が観察された。埋入6週の時点でのコントロール、HAコーティング、アルカリ温水加熱処理、アルカリ希塩酸加熱処理材それぞれのインプラント内部での骨形成量(%)は順に14.7、14,9、17.7、17.9であった。同様に埋入12週ではそれぞれ、6.7、12.4、20.7、23.3となっていた。埋入26週ではそれぞれ、4.2、10.7、21.4、27.9となっていた。埋入後半年までの結果では、処理層の骨伝導に関してHAコーティングよりもアルカリ加熱処理の優位性が示される結果となった。昨年度から行ってきた、ウサギ(日本白色家兎)を用いたHAコーティングチタンとアルカリ加熱処理チタンの骨伝導能比較実験の埋入後1年の結果を得た。使用した多孔体チタンは表面処理のないもの(コントロール)、HAコーティングをしたもの、アルカリ温水加熱処理をしたもの、アルカリ希塩酸加熱処理をしたものの4種類であった。昨年度までの結果では、埋入6週の時点でのコントロール、HAコーティング.アルカリ温水加熱処理、アルカリ希塩酸加熱処理材それぞれのインプラント内部での骨形成量(%)は順に14.7、14.9、17.7、17,9、埋入12週では6.7、12,4、20.7、23.3、埋入26週では4.2、10.7、21.4、27.9であったが、今回得た埋入後52週の結果は、それぞれ、6.0、8.3、21.6、29.2となっていた。HAコーティングの骨形成量が半年から1年の間に減少したのに対して、アルカリ温水加熱処理、アルカリ希塩酸加熱処理では微増しており、HAコーティングに対する優位性が維持されていた。この間に、他の研究によりアルカリ希塩酸加熱処理チタンよりも、混酸加熱処理チタンの方が骨形成能に優れる可能性が示唆された。このため、予定していた臨床により近い研究であるイヌの椎体間固定実験は凍結した。しかし、比較的容易に実験可能な、犬背筋内での骨誘導能を調べる実験を開始している。これまでの埋入後6ヶ月時点の結果では、有意差はでていないものの、混酸処理がアルカリ希塩酸処理よりも高い骨誘導能を示している。他の研究によりアルカリ希塩酸加熱処理チタンよりも、混酸加熱処理チタンの方が骨形成能に優れる可能性が示唆されたため、予定していた前臨床研究である、アルカリ希塩酸加熱処理チタン製椎間スペーサーを用いたイヌの椎体間固定実験を凍結し、アルカリ希塩酸加熱処理チタンと混酸加熱処理チタンの骨誘導能を比較した。希塩酸加熱処理チタンは純チタンを60°Cの5MNaOH溶液に24h浸漬した後、脱Naのため40°Cの50mMHCl溶液に24h浸漬した。

その後超純水で洗浄し、大気中で600°C、1hの加熱処理を行った。混酸加熱処理チタンでは純チタンを、66.3%H2SO4(w/w)溶液と10.6%HCl(w/w)溶液を1:1に混合した混酸溶液を70°Cに加熱し、その中に1h浸漬した。その後、超純水で洗浄し、大気中で600°C、1h加熱し、炉冷した。それぞれのチタンポーラス体をビーグル犬の背筋内に埋入し、気孔内に誘導された骨量をvon Gieson and Stevenel's blue染色で評価した。6か月では、アルカリ希塩酸加熱処理チタン9.1±4.2%、混酸加熱処理チタン10.2±5.3%で有意差がなく、12か月ではアルカリ希塩酸加熱16.7±6.3%、混酸加熱16.0±6.4%とやはり有意差がなかった。以上のように、予想に反してこの2者では骨誘導能において差を見いだせなかった。最近では、金属表面のゼータ電位が骨誘導能において重要であるという研究結果が示されているため、この2者のゼータ電位を測定してみたが差が無く、これが骨誘導能に差のない原因かもしれない。
ニューラルネットワークモデルを用いた知的概念形成に関する研究

階層型ニューラルネットワークモデルによりパターン情報からの知的概念形成のシミュレーションを行うシステムを用いて、パターン情報と出力(概念)が1対1に対応している場合(単一出力表現)と、1つのパターン情報に対して複数の出力(概念)が重複して対応している場合(分散出力表現)について調べた。その結果、人間の脳の情報表現に近い分散出力表現は実際に学習が可能であり、また単一出力表現に比べて、より頑健であり汎化能力が高いことが示唆された。また学習アルゴリズムであるバックプロパゲーション法において特徴抽出や情報圧縮を行っている中間層に注目すると、分散出力表現の場合に、非常に特徴的な中間層の情報表現が成立していることが分かった。さらに人間的な概念形成を研究するために、人間の大脳皮質の連合野において形成されると考えられる概念形成の総合モデルを取り扱った。具体的には多種入力・多種出力の合計9層の複合階層型ニューラルネットワークを構築し、その中にすべての入力と出力を統合する中間層(高次連合野層)を設定した。さらにこの高次連合野層の神経細胞群の活性をそのまま次の時点まで保持して次の入力と混合するための文脈層を設定して、時系列データの学習を実行できるように工夫した。このネットワークに、様々な入出力の組み合わせを学習させた結果、時系列データに含まれる指示に従って選択的に出力経路を切り替えることができるようになった。このモデルは多重知性を状況依存的に切り替えながら情報処理を行う脳型のモデルであると考えられる。高次連合野層における内部表現がこのような情報処理における知的概念形成を表すものと考えられるが、非常に複雑な分散内部表現を保持しており、その解析にはさらに新しい手法を導入することが必要であると考えられる。高速のニュ-ロエミュレ-タ-であるNEUROー07システムを用いて、バックプロパゲ-ション(誤差逆伝播)学習則を適用した階層型ニュ-ラルネットワ-クモデル上で、一般的なパタ-ン情報からの概念形成のシミュレ-ションを行うソフトウエアを開発した。入力はイメ-ジスキャナ-からの画像取り込みにより能率よく行うようにした。手書きの三角形などのパタ-ン情報と出力(概念)が1対1に対応している場合(単一出力表現)と,1つのパタ-ン情報に対して複数の出力(概念)が重複して対応している場合(分散出力表現)について、それぞれの情報処理における特徴抽出やシステムの頑健さの違いを調べた。その結果、分散出力表現は、実際学習が可能であり、また単一出力表現に比べて、より頑健でありかつ未知の入力に対する認識において汎化能力が高いことが示唆された。このことは、分散出力表現が人間の脳での概念の表現により近いことと関係しているものと考えられた。今回用いたニュ-ロエミュレ-タ-やバックプロパゲ-ション学習則は期待どおりの働きを示し、ニュ-ラルネットワ-クモデル上で分散出力表現型の概念形成のシミュレ-ションが可能であることを、初めて示すことができた。人間の脳では神経細胞群における情報の並列分散処理が行われており、知的然膜形成も同様の原理のもとで説明されねばならない。したがって、ニュ-ラルネットワ-クモデルを用いて分散出力表現型の概念形成のシミュレ-ションを実現できた意義は大きいものと考えられる。今後は、バックプロパゲ-ション学習において特徴抽出や情報圧縮を行っていると考えられている中間層の働きに注目して研究を行う。研究手段として平成3年度に開発したシステムを用いた。このシステムでは、高速ニューロエミュレータ(NEURO-07)上で階層型ニューラルネットワークモデルを用いて、パターン情報からの概念形成のシミュレーションを行うことができる。

パターン情報と出力(概念)が1対1に対応している場合(単一出力表現)と、1つのパターン情報に対して複数の出力(概念)が重複して対応している場合(分散出力表現)について調べた結果、人間の脳の情報表現に近い分散出力表現は、実際に学習が可能であり、また単一出力表現に比べて汎化能力が高いことを既に示した。平成4年度では、階層型ニューラルネットワークにおいて特徴抽出や情報圧縮を行っていると考えられている中間層に注目した。図形パターン認識時の中間層ユニットの活性値を調べた結果、分散出力表現の場合、中間層ユニットも関連のある図形群に対して重複して反応することが分った。さらに中間層のユニットを部分的に不活性化していくと、分散出力表現の方がシステムとしての頑健さがより大きいことが分かった。次に知的概念形成におけるゆらぎの役割を、上記のシステムを用いて調べた。概念形成を行うニューラルネットワークのユニット間結合係数に種々の大きさのノイズを加えて、システムの汎化能力がどのように変化するかを調べた結果、適当な大きさのゆらぎ(ノイズ)は、汎化能力を高めることが分かった。平成5年度は、以上の手法と結果を総合して、人間の大脳皮質の連合野において形成されると考えられる概念形成の総合モデルを取り扱う。具体的には多種入力・多種出力の5-10層の複合階層型ニューラルネットワークを構築し、その中にすべての入力と出力を統合する中間層(連合野層)を設定し、学習後にそこに形成される分散表現による概念の特徴を調べる予定である。階層型ニューラルネットワークモデルによりパターン情報からの概念形成のシミュレーションを行うシステムを用いて、パターン情報と出力(概念)が1対1に対している場合(単一出力表現)と、1つのパターン情報に対して複数の出力(概念)が重複して対応している場合(分散出力表現)について調べた結果、人間の脳の情報表現に近い分散出力表現は、実際に学習が可能であり、また単一出力表現に比べて、汎化能力が高いことが示唆されている。また学習アルゴリズムであるバックプロパゲーション法において特徴抽出や情報圧縮を行っている中間層に注目すると、分散出力表現の場合に、非常に特徴的な中間層の情報表現が成立していることが分かっている。そこで平成5年度では、さらに人間的な概念形成を研究するために、人間の大脳皮質の連合野において形成されると考えられる概念形成の総合モデルを取り扱った。具体的には多種入力・多種出力の合計9層の複合階層型ニューラルネットワークを構築し、その中にすべての入力と出力を統合する中間層(連合野層)を設定した。さらにこの連合野層の神経細胞群の活性をそのまま次の時点まで保持して次の入力と混合するための文脈層を設定して、時系列データの学習を実行できるように工夫した。このネットワークに、様々な入出力の組み合わせを学習させた結果、時系列データに含まれる指示に従って選択的に出力経路を切り替ることができるようになった。このモデルは多重知性を状況依存的に切り替ながら情報処理を行う人間型のモデルであると考えられる。連合野層における内部表現がこのような情報処理における概念形成を表すものと考えられるが、非常に複雑な内部表現を保持しており、その解析にはさらに新しい手法を導入することが必要であると考えられる。
バラ科果樹におけるソルビトールの合成・転流機構の解明とその機能の他植物への付与

1,バラ科果樹のソルビトール師部濃縮におけるソルビトール輸送体(SOT)の重要性バラ科果樹のソルビトール師部濃縮におけるSOTの役割を明らかにするために,セイヨウナシでノックダウン形質転換体の作出を行った.形質転換に予想以上に時間を要したが,8系統のノックダウン形質転換体の作出に成功した.これら転換体のフラスコ培養における表現型は野生型と同じであったが,発根培地に移した際に野生型が発根するのに対し,形質転換体では発根がみられなかった.また,葉中のデンプン含量が転換体で高い傾向であった.これらの結果から,SOTがソルビトールの師部濃縮に働くことに加え,ソルビトールが発根などの形態形成に関わる可能性が示された.2,非ソルビトール合成植物へのソルビトールの合成・転流・変換能力の付与ソルビトール6リン酸脱水素酵素(S6PDH),ソルビトール脱水素酵素(SDH),SOTの各遺伝子を,それぞれ葉,果実または全身,師部で発現させたシロイヌナズナ形質転換体を作出した.また,それら全てを発現させたシロイヌナズナとトマトの形質転換体の作出にも成功した.S6PDHを発現したシロイヌナズナは,ソルビトールを蓄積するようになったが,生育悪化や花成の遅延がみられた.一方,S6PDH,SDH,SOTの全てを発現させたシロイヌナズナの表現型は,野生型とほぼ同じ生育を示した.これは当初予想したように,ソルビトールを合成しない植物ヘソルビトールの合成能力だけを付与すると障害が出るが,ソルビトールの転流・変換能力を合わせて付与することにより,合成されたソルビトールが全身に運ばれて利用され得ることを示唆している.転換体の詳細な検定は課題として残ったが,本研究によりソルビトールを合成しない植物ヘソルビトールの合成・転流・変換能力を付与することで,光合成活性やストレス耐性が高い植物を作出する道が示された.■トマトの形質転換系の確立トマトの形質転換,特に器官特異的な遺伝子の発現を行うモデルとして,果実特異的プロモータ(2A11)下で液胞型ATPase (V-ATPase)遺伝子をアンチセンス方向で形質転換体した.実験には果実を着けるモデル植物として注目されている,矮性品種"マイクロトム"を用いた.その結果,2A11プロモータにより果実特異的にV-ATPaseの発現が抑制され,果実の成長や種子形成が著しく阻害されることが示された.この果実特異的プロモータとマイクロトムの形質転換系を活用し,今後トマトにソルビトール合成・転流能力を付与する実験を進める.■ソルビトール輸送体,ソルビトール代謝酵素の発現解析ソルビトールの合成と代謝の鍵酵素(S6PDH, SDH),また転流の鍵となるソルビトール輸送体(SOT)の発現が果実や葉の成長過程,光処理,果肉由来の培養細胞に対するストレス処理に対してどのように応答するかを調べた.その結果,それらが様々な要因で調節されることが示されたが,特にSOTが光や概日リズムにより制御され,光合成活性と同調しているという興味深い可能性が示唆された.それを形質転換のツールとして活用するために,今後SOTのプロモータを解析することも検討している.■形質転換用ベクターの作製S6PDH, SDHおよびSOTをトマトやシロイヌナズナで発現させるためのプロモータの単離とベクターの構築を進めている.葉や師部に特異的なプロモータの単離に手こずったが,現在ベクターの構築を進めている.また,セイヨウナシでSOTを抑制するためのベクターはほぼ出来上がっており,来年度は出来上がったベクターを順次セイヨウナシ,トマトおよびシロイヌナズナに導入していく.1)バラ科果樹のソルビトールの師部濃縮におけるSOTの重要性バラ科果樹のソルビトール師部濃縮におけるSOTの役割を明らかにするために,山形県農総研センターと共同して,セイヨウナシのノックダウン形質転換体の作出中に取り組んだ.まず,形質転換に用いるためのCaMV 35Sプロモータ下にSOTをアンチセンス方向で組み込んだ形質転換用ベクターを構築し,アグロバクテリウムに組み込んだ.本年度6月に,このアグロバクテリウムをセイヨウナシ葉片に感染させ,多くの形質転換カルスを得た.しかしながら,まだカルスから形質転換シュート(植物体)を得ることができていないため,カルスからのからのシュートの誘導ならびに,さらなる葉片へのアグロバクテリウムを続けている.2)非ソルビトール合成植物へのソルビトールの合成・転流能力の付与S6PDH, SDHおよびSOTをシロイヌナズナとトマトで発現させるためのベクターの構築を進めた.各遺伝子を適切な場所とタイミングで発現させるために必要なプロモータとして,S6PDHには葉肉細胞で発現するためのCABプロモータ,SOTには葉の師部特異的発現を示すSUC2プロモータ,SDHには恒常的発現を促すV-ATPase Aサブユニットプロモータまたはトマト果実特異的な2A11プロモータと連結し,それぞれのベクターを構築した.さらにそれら3つを同時に発現させるベクター(3連ベクター)の構築にも成功した.シロイヌナズナでは全4種類のベクターを形質転換し転換体も得られつつある.トマトでも3連ベクターの形質転換が順調に進んでおり,来年度の7月には形質転換体が得られる予定である.1,バラ科果樹のソルビトール師部濃縮におけるソルビトール輸送体(SOT)の重要性

バラ科果樹のソルビトール師部濃縮におけるSOTの役割を明らかにするために,セイヨウナシでノックダウン形質転換体の作出を行った.形質転換に予想以上に時間を要したが,8系統のノックダウン形質転換体の作出に成功した.これら転換体のフラスコ培養における表現型は野生型と同じであったが,発根培地に移した際に野生型が発根するのに対し,形質転換体では発根がみられなかった.また,葉中のデンプン含量が転換体で高い傾向であった.これらの結果から,SOTがソルビトールの師部濃縮に働くことに加え,ソルビトールが発根などの形態形成に関わる可能性が示された.2,非ソルビトール合成植物へのソルビトールの合成・転流・変換能力の付与ソルビトール6リン酸脱水素酵素(S6PDH),ソルビトール脱水素酵素(SDH),SOTの各遺伝子を,それぞれ葉,果実または全身,師部で発現させたシロイヌナズナ形質転換体を作出した.また,それら全てを発現させたシロイヌナズナとトマトの形質転換体の作出にも成功した.S6PDHを発現したシロイヌナズナは,ソルビトールを蓄積するようになったが,生育悪化や花成の遅延がみられた.一方,S6PDH,SDH,SOTの全てを発現させたシロイヌナズナの表現型は,野生型とほぼ同じ生育を示した.これは当初予想したように,ソルビトールを合成しない植物ヘソルビトールの合成能力だけを付与すると障害が出るが,ソルビトールの転流・変換能力を合わせて付与することにより,合成されたソルビトールが全身に運ばれて利用され得ることを示唆している.転換体の詳細な検定は課題として残ったが,本研究によりソルビトールを合成しない植物ヘソルビトールの合成・転流・変換能力を付与することで,光合成活性やストレス耐性が高い植物を作出する道が示された.