hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
褐藻カヤモノリにおける種内構造の解明

以下の地点の培養株について,核リボソーム遺伝子のITS2領域およびミトコンドリアコードのチトクローム酸化酵素遺伝子のサブユニット3領域(cox3)の塩基配列nを決定した:北海道(雄武,恵山,静内,白神岬,襟裳岬,庶野,厚岸,根室),福井県(三松),福岡県(塩屋崎),鹿児島県(桜島)。その結果,新たにいくつかのハプタイプがITS2,cox3ともにみつかった。ITS2で新たに見つかったハプロタイプは,平成17年度までに見つかっていた5つのハプロタイプのグループのいずれかにふくまれつものであった。cox3で新たに見つかったハプロタイプには、これまでにみつかっていたものと大きく異なるハプロタイプ画あり,cox3の多様性が示された。平成18年度に得られたハプロタイプの分布は、平成17年度の結果と矛盾せず,日本産カヤモノリには4つの隠蔽種が存在する可能性を支持した。交雑実験では、ハプロタイプの解析結果を考慮し,以下の産地の培養株を使用した:雌株(忍路,竜飛,室蘭,三松,津屋崎,観音崎,黄波戸,桜島),雌株(忍路、竜飛,室蘭,朝里,三松,犬吠埼,観音崎,羽豆崎)。交雑実験結果は,以下のように3つの公配群の存在を示した:1(忍路,竜飛),2(室蘭,朝里,三松),3(観音崎,黄波戸,津屋崎,桜島、犬吠埼、羽豆崎)。ただし,津屋崎の1株は今回試みたなどの株とも接合子を形成せず,独立した交配群に所属する可能性がある。以上の交雑実験結果は,複数の分子種についてハプロタイプを解析することは,隠蔽種の発見に大変有効であると言える。以下の地点のサンプルについて,核リボソーム遺伝子のITS2領域およびミトコンドリアコードのチトクローム酸化酵素遺伝子のサブユニット3領域(cox3)の塩基配列を決定した:北海道(厚岸),青森県(竜飛崎,深浦),宮城県(塩竃),富山県(氷見)。その結果,いくつかの新しいハプロタイプがITS2,cox3ともに見つかり,これまで解析した89サンプル中,ITS2ハプロタイプは26個,cox3ハプロタイプは30個となった。系統解析の結果,ITS2ハプロタイプに8つ(A-H),cox3ハプロタイプに11(K-V)のハプロタイプのグループが認められた。ITS2とcox3のハプロタイプグループの組み合わせは,12組見つかり,それらの組み合わせから47の交配群が存在する可能性が示された。交雑実験では,ハプロタイプの解析結果を考慮し使用する培養株を追加した。雌13株(忍路,竜飛,脇,室蘭,三松,津屋崎,観音崎,黄波戸,桜島),雄12株(忍路,竜飛,室蘭,朝里,三松,犬吠埼,観音崎,羽豆崎,桜島)について交配実験を進めた。交雑実験結果は,以下のように3つの交配群の存在を示した:1(忍路,竜飛,脇,三松),2(室蘭,朝里,三松),3(観音崎,黄波戸,津屋崎,桜島,犬吠埼,羽豆崎)。ただし,津屋崎の1株と忍路の1株は今回試みたどの株とも接合子を形成せず,また,ハプロタイプも独自のものであることから,独立した交配群に所属する可能性がある。以上の交雑実験結果は,ハプロタイプから予想した交配群とよく一致し,日本産カヤモノリには少なくとも5つの隠蔽種が存在することが示された。交配群の1と2は日本海と北海道に分布し,3は九州から北海道に広く分布していた。本研究のように独立して遺伝する複数の分子種についてハプロタイプを解析することは,隠蔽種の探索に大変有効であると言える。
気液界面に吸着した微粒子を利用する異方性コロイド結晶材料の創出

高分子化学、界面化学を学術基盤とし、気液界面に吸着した高分子微粒子を利用する表と裏で性質の異なるコロイド結晶フィルムの創出、および構造・物性評価を通じて、界面を利用する異方性、規則性を併せ持つ材料創出法に関する基本概念を構築することを目的としている。表裏で親疎水性が異なるフィルムの作成に成功し、水相、気相に移動させるだけでフィルムの折りたたみが可能であることを見出した。本研究は、高分子化学、界面化学を学術基盤とし、気液界面に吸着した高分子微粒子を利用する異方性(ヤヌス型)コロイド結晶材料の創出、および構造・物性評価を行うことを通じて、界面を利用する異方性、規則性を併せ持つ材料創出法に関する基本概念を構築することを目的としている。平成20年度は、まず、コロイド結晶材料のビルディングブロックとして使用するサブミクロンサイズからミクロンサイズの粒子径、単分散性の制御されたポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリアニリンで被覆されたポリスチレン粒子などの極性の異なるモデル高分子微粒子を分散重合及びシード分散重合により合成し、これらを動的光散乱法、走査型電子顕微鏡、ゼータポテンシャル測定装置を用い評価した。その結果、ミクロンメートルからサブミクロンメートルサイズの単分散性の高い粒子の合成に成功した。生成粒子の気液界面への吸着性特性を評価した結果、アルコール媒体を使用する分散重合により合成した粒子は気液界面に対して適度な濡れ性を有し気液界面に吸着するが、水媒体を使用する乳化重合により作成した静電安定化粒子は、水への濡れ性が高いため気液界面に吸着せず水媒体に分散することを見出した。さらに、粒子サイズが大きく単分散性が高いほど結晶サイズが大きくなり、粒子表面極性が高いほど粒子は水に濡れやすく気液界面に粒子が低い接触角で吸着することを明らかにした。また、粒子の気液界面への展開方法もコロイド結晶性に影響を及ぼすことも見出し、高い結晶性を有するコロイド結晶作成条件の最適化も行なった。本研究は、高分子化学、界面化学を学術基盤とし、気液界面に吸着した高分子微粒子を利用する異方性(ヤヌス型)コロイド結晶材料の創出、および構造・物性評価を通じて、界面を利用する異方性、規則性を併せ持つ材料創出法に関する基本概念を構築することを目的としている。平成21年度は、平成20年度に準備したサブミクロンメートルサイズからミクロンメートルサイズの粒子径、単分散性の制御されたポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルなどの極性の異なるモデル高分子微粒子を用いて気液界面に作成した2次元コロイド結晶の存在下、水媒体中で重合反応を行うことで、ヤヌス型コロイド結晶材料の創出を試みた。その結果、ピロール、アニリンの化学酸化重合を行った系において、水相に接していた面は導電性高分子で完全に覆われ、気相に接していた面では高分子微粒子が部分的に顔を出したヤヌス2次元コロイド結晶フィルムの合成に成功した。疎水性の高いポリスチレン粒子を用いて合成したコロイド結晶フィルムは、親水性の高いポリメタクリル酸メチルの場合と比べ気相に露出している粒子の表面積が大きいことを見出し、コロイド結晶作製に使用する粒子の表面極性をコントロールすることで、フィルムのモルフォロジィを制御できることを明らかとした。また、得られたコロイド結晶ヤヌスフィルムの走査型電子顕微鏡写真を解析することで、気液界面における粒子の接触角を算出することにも成功した。生成フィルムは双面で親疎水性が異なることも明らかとし、水相、気相に移動させるだけでフィルムの折りたたみが可能であることも見出した。
ジュニアスポーツ選手の運動能力と発育・発達に関する縦断的研究

スポーツクラブに所属するジュニア選手を対象として体格,運動能力の測定を縦断的に行った.学齢期男子では,take off age以降では,体脂肪とスピード,敏捷性および瞬発力との間に相反的類似性があることが示唆された.学齢期女子では,スピード,瞬発力,アジリティといった体力・運動能力の発達は身長の発育と類似しているが,敏捷性の発達と身長の発育の類似性は低い事が示唆された.今後は対象をジュニア期からユース期まで広げ,引き続き縦断的なデータを得る必要がある本研究は,幼児期から成長期にわたる選手を有するスポーツクラブに所属する選手を対象として体格,運動能力の測定を縦断的に行い,日本人に適した生物学的成熟度の推定式作成のための基礎データを収集し,発育発達のパターンを明らかにし,多競技・多種目のデータから競技種目の特徴的な体格,運動能力の指標を明らかにするとともに,一般小学生と比較し,ジュニア期に行うスポーツの効果について検証することを目的としている.平成24年度は,14種目(アイスホッケー,サッカー,チアリーディング,バスケットボール,バレーボール,バドミントン,ラグビー,レスリング,運動教室,空手,卓球,野球,陸上,一般),61クラブ,1430名の測定を実施し,基礎データに追加することができた.測定結果に対して学齢期女子を対象にウェーブレット補間法を適用し,得られた結果から発育発達速度曲線に対して相互相関関数を適用した結果,スピード,瞬発力,アジリティーといった体力・運動能力の発達は身長の発育と類似しているが,敏捷性の発達と身長の発育の類似性は低いことが示唆された.本研究を引き続き行うとともに,対象をジュニア期からユース期まで広げ,縦断的なデータを数多く得ることにより,縦断的データにウェーブレット補間法および相互相関係数を適用することで,加齢変化に伴う類似性について,さらに詳細に検討できるものと考える.あわせてこの時期での運動習慣の有無や競技種目別の体格・運動能力の特徴を関連させる事が出来るという点で非常に意義は高いと考える.スポーツクラブに所属するジュニア選手を対象として体格,運動能力の測定を縦断的に行った.学齢期男子では,take off age以降では,体脂肪とスピード,敏捷性および瞬発力との間に相反的類似性があることが示唆された.学齢期女子では,スピード,瞬発力,アジリティといった体力・運動能力の発達は身長の発育と類似しているが,敏捷性の発達と身長の発育の類似性は低い事が示唆された.今後は対象をジュニア期からユース期まで広げ,引き続き縦断的なデータを得る必要がある本研究は,幼児期から成長期にわたる選手を有するスポーツクラブに所属する選手を対象として体格,運動能力の測定を縦断的に行い,日本人に適した生物学的成熟度の推定式作成のための基礎データを収集し,発育発達のパターンを明らかにし,多競技・多種目のデータから競技種目の特徴的な体格,運動能力の指標を秋あらかにするとともに,一般小学生と比較し,ジュニア期に行うスポーツの効果について検証することを目的としている.平成23年度は,11種目(バドミントン,サッカー,卓球,バレーボール,バスケットボール,チアリーディング,野球,空手,スキー,運動教室,一般小学生),52クラブ,1052名の測定を実施し,基礎データに追加することができた.得られたデータから学齢期男子を対象にウェーブレット補間法を適用し,さらにtake off age前後に相互相関関数を用いて体脂肪の加齢変化と体力・運動能力発達の関連性について検討したところ,take off age以前では,体脂肪と体力・運動能力との間に正の相関があるが,take off age以降では負の相関があることから,take off age以降では,体脂肪とスピード,俊敏性および瞬発力との間に相反的類似性があることが示唆された.本研究を引き続き行い,縦断的なデータを数多く得ることにより,縦断的データにウェーブレット補間法および相互相関係数を適用することで,加齢変化に伴う類似性について,さらに詳細に検討できるものと考える.ジュニア期での運動習慣の有無や競技種目別の体格・運動能力の特徴を幼児期青少年期まで関連させる事が出来るという点で非常に意義は高いと考える.平成23年度も多くのクラブにご協力いただくことができた.学校行事や遠征,試合等のタイミングで参加できなかった選手もいるが,ほぼ継続して測定を行うことができ,縦断的なデータを取得した.東北地域では震災の影響も懸念されたが,ジュニア期の選手達にとっても日常を取り戻すきっかけとなればという思いで例年通りの日程で打診し,タイムんぐの合わなかった1クラブが現在日程調整を行っている他は継続して測定を実施することができた.フィードバックについても710日程度で返却することができ,過去3回分のデータを併せて返却することができた.被験者数の多いバドミントン競技についてはジュニアナショナルチームに所属している選手をピックアップし,運動能力の特徴を検討していることから,おおむね順調に進展したと考える.23年度の計画に従い,原則として同じクラブの測定を同じ時期に実施する.主たる目的は縦断的なデータの取得であるので,ターゲットとなる選手をピックアップし,多くの結果が得られるよう若干の日程調整も必要となる.得られたデータから競技種目別の運動能力を比較し,クラブごとの特徴,競技の特徴,競技経験年数から見た特徴を検討する.また,本研究ではジュニア期の選手をターゲットとしているが,別の職務として行っている大学生についてのデータの取得も継続して行っており,トップアスリートを含む大学運動選手のデータは競技種目によってはジュニア選手の目指すべき指標となりえ,データの関連性も高いと考えられる.データの連結を想定した際に現状では高校生のデータが不足していることから,無理のない範囲でジュニア測定に合わせて高校生の参加も促すことを検討したい.備品について,垂直跳び・リバウンドジャンプを測定するためのマットの損傷が激しく,次年度に購入を予定している.

これ以外には,旅費(北海道,青森,岩手,宮城,東京,石川,京都,大阪,兵庫,広島,香川,熊本ならびに学会出張等),消耗品(プリンタートナー,電池,コピー用紙,養生テープ等),謝金(測定補助並びにデータ入力),その他(投稿料,通信運搬料,機器修理費)を予定しており,おおむね研究計画通りの支出を予定している.
地域的関心と国際的視野に基づく「戦後都市計画」の文脈蘇生と遺産再生

国際的視野からの議論の場として、2018年7月に国際都市計画史学会2018横浜大会の企画運営を行った。大会テーマに「Looking at the World History of Planning」を掲げたこの大会には、欧州、南北アメリカ、アジア、中東、オセアニアの28ヶ国から参加者が集い、67の論文発表パネル、7つのラウンドテーブルを通じて、活発な議論が展開された。雑誌『Planning Perspectives』に掲載された大会レビュー論文をはじめとして、参加者からは日本発の国際的な議論の場としての高い評価を得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。初年度である平成26年度は、主に以下の三つの研究を進めた。1『都市計画遺産アトラス』(仮)の出版を念頭に、個別ケーススタディを進めた。出版趣旨は「我が国の近代都市計画は、1919年の都市計画法の制定をその嚆矢としてみると、もうすぐ100歳を迎えようとしている。本書は、「我が国の近代都市計画が現在までに生み出してきたもの、そしてその中で将来に遺していくべきものは何か」を問い、それらを新たに「都市計画遺産」という概念のもとでカタログ的に整理するものである。現代の都市空間の殆どは、都市計画という人間の意思や希望が投影されている。そこには、都市空間の将来像や都市生活の未来を夢見た人々、見通した人々、そしてその空間を確かに生きた人々の息づかいや記憶が宿っている。それらは都市計画史という一つの物語として記述可能なものであるが、日常性や時代性の殻の向こうにあって顧みられることが少ない。本書では、そうした個々の都市、個々の空間の物語を解き放つことで、これからの記憶力豊かなまちづくりのための一つの方法を提示する。」というものである。2海外の都市計画遺産施策研究をとりまとめ、2014年6月に日本建築学会技術報告集に投稿を行った。2015年6月発行の21巻48号に「米国および豪州における「都市計画遺産」選定に関する近年の取り組み」というタイトルで掲載が決定している。3日中の都市計画史交流の企画として、2015年3月に、中国・浙江大学において、Young Scholars Seminar of Planning History Study in China and Japanを開催した。日本からは都市計画学の成立史、区画整理技術の発展史、大阪の都市計画史的意義に関する3編の報告を行い、中国側からの4本の発表と合わせて、総合的な議論を行った。本研究は、物的にも精神的にも我が国の近現代都市の大きな転換点であった1945年以降の「戦後都市計画」およびその都市計画が生み出してきた都市空間が持つ歴史的な意味と将来的な持続可能性を明確化するために、個別の都市空間をその背景にあった構想、計画の展開や主体、権利の再編を含む動的な都市的変容の顕われとして捉え直す「文脈蘇生」と、都市や場所における時間の蓄積と継承を構想的課題として捉え直す「遺産再生」の双方の方法論を確立することを目的としている。2015年度の主な研究実績としては、1世界共通の戦後都市計画遺産である「ニュータウン」を題材として、その文脈蘇生と遺産再生について、イギリスの研究者との研究交流ワークショップを開催し、論点を抽出した、2日本を含む東アジアの都市計画史を国際的なコンテクストで議論するための場として、国際都市計画史学会(IPHS)の2018年度大会の日本開催計画案をを作成、提出した、3全国各地の戦後都市計画について、研究分担者それぞれが事例調査を担当し、それらをとりまとめた出版企画を具体化させた、4日本都市計画学会大会に合わせて、都市計画史研究者の会を開催し、都市計画史研究者のネットワークを強化するとともに、都市計画史研究レビューを試行的に実施した、の4点が主な研究成果である。戦後都市計画の事例調査をとりまとめる出版企画については、当初予定より遅れているが、各調査は順調に進んでいる。一方で、特に国際的な視野からの議論については、当初予定していなかった国際都市計画史学会(IPHS)の日本開催(2018年)計画案作成を通じて、具体的な進展が見られた。2016年3月には学会理事会より開催内定の通知を得た。また、イギリスの研究者との国際交流ワークショップも開催することができた。また、都市計画史研究者の会の開催を通じて、国内での都市計画史研究推進体制も強化することができた。1945年以降の「戦後都市計画」およびその都市計画が生み出してきた都市空間が持つ歴史的な意味と将来的な持続可能性を明確化するために、個別の都市空間をその背景にあった構想、計画の展開や主体、権利の再編を含む動的な都市的変容の顕われとして捉え直す「文脈蘇生」と、都市や場所における時間の蓄積と継承を構想的課題として捉え直す「遺産再生」の双方の方法論を確立することを目的としている。その際に、「戦後都市計画」の都市空間の地域的固有性を丁寧に解読し、評価する方法を構築することで、「戦後都市計画」をまちづくりに接続していく。一方で、日本のみならず他の国々での現時点での「戦後都市計画」に対する歴史的評価や再生の試みを視野に入れることで、我が国の「戦後都市計画」を相対化し、特質に迫る。2016年度は、国際的視野という観点からの議論として、本科研参加者を主体とした都市計画遺産研究会がホストを務めるかたちで、国際都市計画史学会の2018年大会を日本で開催することが決まり、その開催に向けた体制構築と主題である「都市計画の世界史」に関する共同研究を進めた。

2016年10月にはデルフト工科大学のカローラ・ハイン教授を招聘し、公開の講演会を実施した。その結果、日本の都市計画が有する国際的な都市計画史における位置づけが明確になり、最終的な議論の取りまとめに向けた視座が構築された。一方で、地域的関心の観点からは、研究分担者それぞれが個別の事例調査を進め、その一部を学術論文として公表した他、書籍の出版に向けた準備を進めた。また、まちづくりの現場でも、高島平団地や松江官庁街において自治体の計画立案過程への当研究の成果の反映を試みた。2016年11月には都市計画史研究者の会というかたちで特に非戦災地方都市の戦後の都市計画について議論を深めた。国際的視野からの議論については、国際都市計画史学会の開催を軸として、予定とおり研究を進めることができている。地域的関心からの議論については、書籍の出版が遅れていること、まちづくりの現場との接続に時間がかかっていることの二点において、予定とおりとはいっていないが、今年度に十分、挽回可能だと考えている。本研究は、1945年以降の「戦後都市計画」およびその都市計画が生みだしてきた都市空間が持つ歴史的な意味と将来的な持続可能性を明確化するために、個別の都市空間をその背景にあった構想、計画の展開や主体、権利の再編を含む動的な都市的変容の顕れとして捉え直す「文脈蘇生」と、都市や場所における時間の蓄積と継承を構想的課題として捉え直す「遺産再生」の双方の方法論を確立することを目的とする。「戦後都市計画」の都市空間は、各地域において多様性に富んだ戦後という時代を生き、個別の価値を湛えつつあることに注意を払い、そうした地域的固有性を丁寧に解読し、評価する方法を構築することで、「戦後都市計画」をまちづくりの現場に接続していく。一方で、日本のみならず他の国々での現時点での「戦後都市計画」に対する歴史的評価や再生の試みを視野に入れることで、我国の「戦後都市計画」を相対化し、特質に迫る。本年度は昨年度までの課題の積み残しである、主に戦後都市計画が生みだした都市空間の文脈を分析した書籍『都市計画遺産近代日本の都市ストックデザインへ向けて』の出版に向けて、各事例調査を進めた。また、本研究メンバーが担う国際都市計画史学会横浜大会2018(2018年7月開催)を念頭に、日本および東アジアの都市計画史を世界史的な視野の中で理論的(論理的)に位置づけるための基本的な枠組みや論点を整理した。2018年7月開催予定の国際都市計画史学会大会に向けて、準備を進めている一方で、その準備に時間をとられ、主に戦後都市計画が生みだした都市空間の文脈を分析した書籍『都市計画遺産近代日本の都市ストックデザインへ向けて』の出版は遅れている。国際的視野からの議論の場として、2018年7月に国際都市計画史学会2018横浜大会の企画運営を行った。大会テーマに「Looking at the World History of Planning」を掲げたこの大会には、欧州、南北アメリカ、アジア、中東、オセアニアの28ヶ国から参加者が集い、67の論文発表パネル、7つのラウンドテーブルを通じて、活発な議論が展開された。
細胞骨格機能制御解析による神経可塑性の研究

シナプス後部にはシナプス後肥厚部(PSD)と呼ばれる特殊な構造が存在し、化学伝達物質物質受容体の集合、神経細胞間の接合、受容体感受性の制御などの機能に密接に関与していると考えられている。しかしながら、PSDの分子レベルでの構造、機能に関する解析は未だほとんど成されていない。本研究は、PSDの分子構築を明らかにし、機能蛋白質の同定及びPSD蛋白質間の相互作用の解析からシナプス機能を解明し、神経回路網形成における役割を明らかにすることを目的とする。ラット脳より調製したPSD分画には、約180kDaと110kDaの2つの主要なチロシンリン酸化蛋白質が存在する。これらのリン酸化を中心にいわゆる細胞接着部の細胞骨格系蛋白質がPSDの形成及び機能に重要な役割を果たしているのではないかという仮説のもとに、SH2ドメインを含む蛋白質、チロシンリン酸化蛋白質、アクチン関連細胞骨格蛋白質の検察を特異抗体を用いて行った。この際、PSD精製中に得られる各細胞下分画とPSD分画との比較からPSDへの局在を検討した。PSD分画には、カルスペクチンとCaMキナーゼIIの集積がみられ、、抗チロシンリン酸化抗体で染まる180kDaの蛋白質(NMDAレセプター2)も濃縮されている。このようなPSD分画を含めた各分画を用いてイムノブロットを行った結果、テンシン、α-アクチニンが著明にPSD分画に集積されていた。これに対し、src、パキシリン、ビンキュリン、FAKなどは、PSD分画に集積されていなかった。テンシンは、PSD分画を用いた金コロイド法による免疫電顕によってPSD構成員であることが示された。また、脳の発達に伴うテンシン発現量の変化を抗テンシン抗体を用いて調べた結果、ラット前脳の湿重量あたりのテンシン含量は、生後1週から2週にかけて著明に増加し、3週以降はほぼ一定であることが示された。すなわち、テンシンの発現は、シナプス形成時期に一致して著明に増加していた。以上の結果は、アクチン結合蛋白質であるテンシンが神経シナプスのPSDの構成蛋白質であることを示している。また、テンシンはアクチンフィラメントを同部位に固定する役割を担うと考えられる。しかしながら、パキシリン、ビンキュリン、FAKなどと局在を異にすることから、PSDにおけるテンシンは他の細胞接着部位でのテンシンの存在様式とは全く異なった形で存在すると考えられる。現在、PSDにおけるテンシンの結合蛋白質、存在様式の解析を精力的に進めている。
配向性六方晶窒化ホウ素薄膜成長のための基板探索

本研究はグラフェンなどの原子層物質を応用した電子デバイスのための基板技術を提供することを目的とし、原子層基板として剥離法で多くの成果をもたらしている六方晶窒化ホウ素単結晶の結晶成長技術を、高温高圧法から量産化に有利な化学気相成長法へと展開した。成長用基板の探索を行う過程において、基板として高温高圧法による六方晶窒化ホウ素単結晶を用いたホモエピタキシャル技術を開発し、現在得られる最高品位の高温高圧法による単結晶よりも欠陥の少ない気相成長膜を得た。この技術を応用することにより六方晶窒化ホウ素のバンド端の電子状態の解明が期待される。本研究はグラフェンなどの原子層物質を応用した電子デバイスのための基板技術を提供することを目的とする。原子層基板として剥離法で多くの成果をもたらしている六方晶窒化ホウ素単結晶を量産化に有利な化学気相成長法により得るために、成長用基板の探索を行い最適成長条件を調え、高配向性六方晶窒化ホウ素成長膜を得ることにより機能性原子層材料と六方晶窒化ホウ素基板間相互作用による諸特性のゆらぎを解決する。2014年度は以下の2点について研究を進めた。1.ホモエピタキシャル成長による種付け成長による基板の大面積化の検討これまで六方晶窒化ホウ素単結晶基板の大面積化へのアプローチはほとんどの場合ヘテロエピタキシャル成長において多核発生をいかに抑制するかという点に重点をおいて研究されている。本研究では全く異なるアプローチとして高圧法により得られた高純度六方晶窒化ホウ素を種結晶としたホモエピタキシャル成長による基板の大面積化の可能性を検討している。本年度は予備的実験として単結晶基板上へのエピタキシャル成長の成長条件を最適化することにより良好な成長ができることを確認した。2.高圧法により得られた六方晶窒化ホウ素単結晶に見られる不純物成長セクタの形成メカニズムの検証実験現在剥離法に主に使われている六方晶窒化ホウ素は高圧法によるものであるが、高圧下における成長セル内の状態を調べることは極めて難しい。高圧法による六方晶窒化ホウ素単結晶では不純物成長セクターが結晶中心にc軸に沿って存在していることがわかっているが、上記の理由により、その成長機構は明らかではない。そこで高圧法により成長した六方晶窒化ホウ素単結晶のラマン散乱マッピングを詳細に観察し、不純物セクターの周辺に目立った歪みが存在しないことを見出した。このことからこの成長セクター境界は連続的に結晶成長が進んでいることが予想される。本研究はグラフェンや遷移金属カルコゲナイド2次元結晶などの原子層物質を応用した電子デバイスのための基板技術を提供することを目的とする。原子層絶縁性基板として実績のある六方晶窒化ホウ素(h-BN)単結晶を、量産化に有利な化学気相成長法により得るために成長用基板の探索を行い、最適成長条件を調え高配向性h-BN膜を得ることにより機能性原子層材料と六方晶窒化ホウ素基板間相互作用による諸特性のゆらぎを改善する。2015年度は以下の点について研究を進めた。1.ホモエピタキシャル成長による基板の高品質化:高圧法高純度h-BNを種結晶としたホモエピタキシャル成長による大面積・高品質化の可能性を検討した。成長膜の評価は基板との区別が難しいが、共焦点光学系顕微ラマン散乱分光法によるマッピング技術を用い成長層の結晶性を評価できることがわかった。h-BN成長膜のラマンモードの半値幅は基板よりも狭く積層欠陥の低減を示唆している。2.紫外発光顕微鏡の開発:高圧法による結晶基板に存在する不純物セクターの気相成長への影響は未評価である。成長セクターは発光像により確認できるが、従来の電子線励起では試料の帯電により表面汚染が生じた。そこで帯電汚染の少ない光励起による発光顕微鏡を新たに開発し、紫外対応高感度CCDカメラにより発光像のみを効率よく取得できるシステムを完成した。3.ラマン散乱分光法によるウルツ鉱型BNの欠陥評価:BNの多形のうち準安定相のウルツ鉱型BN(w-BN)の研究例はほとんどない。w-BNは新超硬物質としての報告例があるのみならず新しい基板材料として興味深い。そこで、高純度h-BNから直接相変換を試み、マルテンサイト変態による特有の欠陥状態を顕微ラマン分光法にて調べ結晶性を評価した。〔連携研究者〕物質・材料研究機構・谷口尚・高純度六方晶窒化ホウ素のバルク結晶の育成技術開発六方晶窒化ホウ素の熱CVD成長法においては高温成長条件が必須であり、赤外レーザ加熱により高温条件を達成しているが、昨年度に報告した通り自作基板加熱部品の熱損傷により一定の修理期間が必要であった。さらに成長装置へのダメージを詳しく調査した結果、赤外レーザを導入する窓の損傷が著しいことがわかりその対応で時間がとられた。この窓の成長時の破損は半導体材料ガスの漏洩事故につながるので慎重に対応する必要があり、窓の定期的なクリーニングのみならずクリーニング技術の確立も必要であった。現在は、装置運用上問題となる案件はクリアされており、安全に研究を遂行できる態勢にある。原子層絶縁性基板として実績のある六方晶窒化ホウ素(h-BN)

単結晶を、量産化に有利な化学気相成長法により得るために成長用基板の探索を行い、最適成長条件を調え高配向性h-BN膜を得ることにより機能性原子層材料と六方晶窒化ホウ素基板間相互作用による諸特性のゆらぎを改善する。2016年度は昨年度に引き続き、ホモエピタキシャル成長による基板の高品質化を目指し。高圧法高純度h-BNを種結晶としたホモエピタキシャル成長による大面積・高品質化の可能性を検討した。また、昨年度新規開発した共焦点光学系ラマン散乱マッピング分光法および紫外発光顕微鏡による発光分光法により成長膜の評価を行った。成長膜の評価は、薄膜ゆえに基板との区別が難しいが、共焦点光学系顕微ラマン散乱分光法によるマッピング技術を用い成長層の結晶性を評価できる。h-BN成長膜のラマンモードの半値幅は基板よりも狭く積層欠陥の低減を示唆している。一方、紫外発光スペクトルは、結晶性の向上を示す幅狭い自己束縛励起子発光(215nm)を示すが、一方において炭素・酸素不純物に由来すると思われるブロードな不純物由来の発光も見られた。成長中の不純物の取り込みを評価する目的で成長装置にガス分析装置を取り付け、炭素由来の汚染を確認したので、成長装置内の不純物ガスの低減を図った。その結果、不純物発光レベルは高圧法による単結晶と同等となり、高品位h-BN薄膜結晶成長を達成した。本研究はグラフェンなどの原子層物質を応用した電子デバイスのための基板技術を提供することを目的とし、原子層基板として剥離法で多くの成果をもたらしている六方晶窒化ホウ素単結晶の結晶成長技術を、高温高圧法から量産化に有利な化学気相成長法へと展開した。成長用基板の探索を行う過程において、基板として高温高圧法による六方晶窒化ホウ素単結晶を用いたホモエピタキシャル技術を開発し、現在得られる最高品位の高温高圧法による単結晶よりも欠陥の少ない気相成長膜を得た。この技術を応用することにより六方晶窒化ホウ素のバンド端の電子状態の解明が期待される。良好な結晶成長を行うためには、高温における成長が必須であることがわかっており、これまで成長装置の仕様上、ぎりぎりの温度で成長実験を続けた結果、昨年末の定期メンテナンスの際に基板加熱部品の熱損傷がわかり、修理のために計画の遅れ(約3ヶ月)を余儀なくされた。今後は、当該部品を消耗品として扱い、定期的に交換できるような体制を整え部品の熱損傷によるスケジュールの延滞が起こらないように準備を進めていく予定である。高圧法により得られた高純度六方晶窒化ホウ素を種結晶としたホモエピタキシャル成長による基板の大面積化の可能性を探るためにラテラル(横方向)成長する成長条件の探索を目指す。現状のホモエピタキシャル成長の面内方向の成長はそれほど速くなく、c軸方向の成長が0.5μm/hほどの成長速度を持っているのに比較すると桁違いに遅い。これはサファイア基板に保持された高圧法単結晶六方晶窒化ホウ素の周囲にサファイア基板上に直接成長した多結晶六方晶窒化ホウ素が原料ガスを高速に取り込んでしまうことと、ラテラル成長のための成長条件の最適化が実現できていないためであると考えている。そこでラテラル成長を促進するために六方晶窒化ホウ素の成長が阻害されるようなh-BN支持のための基板を探索する。一方においてラテラル成長とともに重要なのがステップフロー成長モードである。ステップフローモードを実現することにより高品質・低欠陥の六方晶窒化ホウ素
超対称大統一理論における自発的なCP対称性の破れとその現象論

この間報告者は、スカラートップクォークの質量を電弱スケールに保った場合にも様々な現象論的制限を満たしうる、自発的なcp対称性の破れを伴う大統一模型について研究し、諭文にまとめた。特にこの模型では、ミュー項とb項の位相差の問題が解決され、現実的なアップクォークの質量とカビボ角をオーダー1係数の相殺なしに同時に再現しうることが示された。また、離散的対称性によって許されるパラメーターの数が減るにもかかわらず、クォーク、レプトンの質量と混合角、Jarlskog不変量を再現しうることが示された。またこの模型に特徴的な予言として、小林・益川行列のub成分がカビボ角の4乗のオーダーで与えられること、cb成分がチャームクォークとボトムクォークの質量比で与えられることなども示された。関連する話題として、この様にスカラートップクォークの質量が1、2世代のスフェルミオンよりも十分に軽い場合のLHC実験における特徴的なシグナルについて研究した。そして、この様な場合、まず1、2世代のスフェルミオンの崩壊によって高いp_Tをもつジェットが生成され、また、続くグルイーノの崩壊からはブースとされたトップクォーク、そしてこの様な一連の崩壊から、4ボトムクォークイベントが支配的であることを議論した。そして、この模型と特定のMSSMポイントとを見分ける方法について議論した。最後に、LEP実験において精密測定された電弱観測量のうちいくつかが標準模型の予言から若干ずれていいる状況を、大統一理論に自然に含まれるレプトクォークを導入して説明する可能性について研究を行った。現在「標準模型」を超える物理として「超対称性模型」が多方面から研究されている。超対称性粒子は電弱対称性の破れと関係なく質量パラメーターを獲得でき、一般にそのスケールが高ければ標準模型を支持する様々な実験結果に矛盾しないが、ヒッグス場と強く結合するスカラートップ粒子の質量は例外で、この粒子の質量が電弱スケールから遠のくほど電弱スケールが不安定になるというナチュラルネスの問題がある。一方、ナチュラルネスの観点からスカラートップ粒子の質量を電弱スケールに保つと、今度はこの軽いスカラートップの寄与によりアップクォークのクロモ電気双極子モーメントが誘発され、これが現在の実験的上限を一般には超えるという問題がある。この間、報告者はこの困難を解決するための研究を行った。より具体的には、この効果は超対称性の破れのスケールを上げても残るノンデカップリングな効果のため、この寄与を抑制するための方法をCP対称性の破れの起源との関連において考えた。「標準模型」における小林・益川位相は湯川行列に起因することから、最小超対称標準模型におけるフレーバーを破るパラメーターは一般に複素位相を持つと思われる。しかしながら、本研究ではさらにアップタイプ(ス)クォークセクターに関るパラメーターが全て実である状況を提案し、これによって、先の電気双極子モーメントは抑制されつつも将来の実験で観測が期待される範囲に誘発されることを示した。またこれを踏まえ、その様なCPの破れの形を実現する具体的な模型の構築E6超対称大統一理論にSU(2)フレーバー対称性を課して構築した。興味深いことに、この模型ではJarlskog不変量やクォーク、レプトンの質量階層性、混合角がうまく再現されることの他に、小林・益川行列の(13)成分が(31)成分より小さくなる傾向があることやtanが6程度に決まることなど、この模型に特有の予言が得られることを示した。
有機金属化合物の励起金属原子による光増感反応

有機金属化合物、Sn(CH_3)_4の水銀光増感反応の研究を行った。石英セルに反応物質と水銀蒸気の混合物を入れ、120°Cで水銀の253・7nmの共鳴線を一定時間照射し生成物を分析定量した。得られた主生成物はエタンとメタンであり、その他に少量の水素が得られた。これらの収量は照射時間および照射光強度と共に直線的に増加することより、いずれも一次生成物であると思われる。エタンの収量は酸素およびシス2-ブテンの添加量を増加させるとともに減少するが前者の効果は非常に大きいことが分った。2-ブテンの効果は励起水銀原子からのエネルギー移動の過程における競争として説明できる。一方酸素の効果は2つの過程においてみられる。1つはエネルギー移動の過程であり、もう1つはメチルラジカルの反応過程である。以上の結果と全圧依存の結果から次のような反応機構が提出される。エタン、メタンおよび水素の生成量から初期反応として主として反応(3)が起ると考えられる。低圧領域ではエタンは反応(5)により生成するが、圧力増加に伴い反応(6)の寄与が増し、10Torr以上でエタンは反応(6)により生成する。メタンと水素の生成は反応(7)、(8)で説明される。飽和化水素の水銀光増感反応の初期反応はC-H結合切断によるH原子生成であり、今回観察されたようなメチルラジカルの直接生成は極めて珍しいと思われる。反応(3)(6)により生成したラジカルによる金属-金属結合を含むと思われる液状生成物の生成が長時間照射の場合に認められたが、金属スズの生成は本実験では認められなかった。
食性分析における毛髪中炭素・窒素安定同位体比の指標としての妥当性の検討

昨年度までにパプアニューギニアに居住するギデラ族が食物として利用する動植物のうち81種について,タンパク質含量,δ^<13>C,δ^<15>Nからなるデータベースを作成し,あわせて彼らの毛髪δ^<13>C,δ^<15>Nを測定した。本年度は、ギデラ族の食資源をδ値から、(1)C3植物(2)C3植物を餌とする哺乳類・鳥類(3)C4植物を餌とする哺乳類(4)淡水魚類(5)海産魚類,の5つの食物群に分け,毛髪同位体比の測定値を基に,食性分析を行った。当該研究で対象としたギデラ族の4村落のうち,食物摂取調査結果と食物δ値データベースから推定した毛髪δ値と実測δ値とのずれの大きかった1村落(内陸の村)をとりあげて詳細な検討を行った。この村の生態学的条件を考慮すると,食資源として上記(1),(2),(3)が想定できるので各々の寄与率を求める連立方程式を解いたところ,解がないことが判明した。この結果は,この村では上記3つ以外の食資源を利用していることを示したものと解釈できる。さらに検討を進めた結果,タンパク質摂取割合として,(1)から18%,(3)から40%,(4)の淡水魚類から42%の寄与があるとき,毛髪δ値の実測値になることがわかった。しかしながら1980-81年の同村を対象とした調査では,魚類の摂取はゼロであった。この内陸の村の例は,食性分析結果と食物摂取調査あるいはフィールドでの観察結果とは一致しない場合があることを示したものであると考えられた。一方で,食物摂取調査結果と毛髪δ値の実測値とが良い一致をみた村落もあることは,昨年度までの研究で示してきたところであり,内陸の村でみられた不一致の原因についてより一層の検討が必要となった。
ガウス写像の幾何学

まず、球面内のガウス写像が退化する部分多様体について研究した。ガウス写像が一定であることと部分多様体が全測地的であることが同値なので、ガウス写像の階数は、その部分多様体が大球にどれだけ近いかを表すと考えられる。その階数についてはFerusによる不等式が知られている。また、ガウス写像の微分の核がつくる葉層構造の各leafは球面内の大球の一部となるので、逆に大球によってfoliateされた部分多様体があるとき、いつその各leaf上でガウス写像が一定となるかが問題になる。本研究では、実グラスマン多様体内の部分多様体に対して、その上の球面束を考える事により、大球によってfoliateされた部分多様体の一般的な構成法を与えた。さらに、複素2次曲面内の複素部分多様体上のあるcircle bundleと四元数対称空間上のツイスター空間を考えることにより、部分多様体上の球面束の各ファイバー上でガウス写像が一定となり、特別な場合にはFerusの等式を満たすことを示した。そして、球面内のaustere部分多様体を構成し、複素ユークリッド空間内の特殊ラグランジュ錐が構成できることもわかった。また、複素2次曲面内の曲線の合同性についても、スペイン・グラナダ大学のM.Ortegaと共同研究を行った。その場合、いままで知られていた不変量である、曲線の曲率や複素torsionの他に、接空間内の球面上のisoparametric関数とその一般化が重要になる。北海道大学の石川剛郎氏、上智大学の宮岡礼子氏との共同研究により、球面内の大円によって葉層化された部分多様体について、研究した。複素2次曲面は球面内の向き付けられた大円のモジュライ空間とみなせる。複素2次曲面内の部分多様体に対して、自然に定義される円束から球面への写像が構成できて、円束の各ファイバーは球面内の大円にうつされる。このとき、複素2次曲面内の部分多様体が複素構造に関して正則(または反正則)ならば、対応する球面内の部分多様体は、その各ファイバー上ガウス写像が一定であることを示した。特に、複素2次曲面内の複素部分多様体が1次等方的であるとき、対応する複素部分多様体上の円束は、球面内のaustere部分多様体となることが示された。このことと、Harvey-Lawsonのキャリブレーションに関する結果により、複素ユークリッド空間内の特殊ラグランジュ部分多様体を構成できることもわかった。さらに、階数が2、3、5の実グラスマン多様体内のある等質部分多様体から、ガウス写像が退化する球面内の等質部分多様体で、フェラスの等式を満たすものを構成できることを示した。この例は、カルタンによって発見された、等径超曲面を含んでいる。さらに、筑波大学の田崎博之氏と福井大学の保倉理美氏との共同研究によって、四元数対称空間上のツイスター空間から球面への自然な埋め込みで、各ファイバーの2次元球面上でガウス写像が一定であるものが構成できることもわかった。

そして、球面内のaustere部分多様体を構成し、複素ユークリッド空間内の特殊ラグランジュ錐が構成できることもわかった。また、複素2次曲面内の曲線の合同性についても、スペイン・グラナダ大学のM. Ortegaと共同研究を行った。その場合、いままで知られていた不変量である、曲線の曲率や複素torsionの他に、接空間内の球面上のisoparametric関数とその一般化が重要になる。
３ＤＣＧにおける造形能力を育成する学習環境の研究

3DCGにおける造形能力を育成するための空間的・論理的な操作トレーニングとして,ゲーム的なフィードバックを持った空間トレーニングゲームを複数個考案し,実装をおこなった.また,それらの有効性を検証するための実験環境を構築し,それを用いて実験をおこなった.実験の結果,このようなトレーニングゲームにおいて,熟達者と初心者にパフォーマンスの差が明らかに見られること,フィードバック方法として,得点の表示・非表示,得点の提示方法によって,一定のパフォーマンスの差が見られること,トレーニング状況につられてパフォーマンスが短期的に向上するなどの現象を確認し,トレーニングシステムの設計に対するヒントを得た.3DCGにおける造形能力を育成するための空間的・論理的な操作トレーニングとして,ゲーム的なフィードバックを持った空間トレーニングゲームを複数個考案し,実装をおこなった.また,それらの有効性を検証するための実験環境を構築し,それを用いて実験をおこなった.実験の結果,このようなトレーニングゲームにおいて,熟達者と初心者にパフォーマンスの差が明らかに見られること,フィードバック方法として,得点の表示・非表示,得点の提示方法によって,一定のパフォーマンスの差が見られること,トレーニング状況につられてパフォーマンスが短期的に向上するなどの現象を確認し,トレーニングシステムの設計に対するヒントを得た.本研究の目的は,3DCGの本来の造形の可能性を引き出すことのできる新世代のクリエータを育成する造形教育をおこなうため,我々が過去に開発した03Logo,03Artをベースに造形教育をおこなう環境を開発すること,また,このような造形環境で必須となる3次元仮想空間における認知操作の効果的なトレーニングを目指して,ゲーム的なトレーニングの可能性と有効性を調べることである.このため,実際に3D操作を伴うトレーニングゲームを構成し,それらの評価実験,予備実験をおこなうことが当該年度の計画であった.しかし,幾つかの実験をおこなってみると,現在のバージョンのシステム下では,過去に開発した03Logoの主要な3D機能を呼び出すことができなくなっていることが判明したため,急遽,安定度を向上するための03Logoのシステム改修作業を実施しなければならなくなった.このシステム改修作業を実施し,03Logoの3D機能が安定的に動作することを確認できた.さらにトレーニングゲーム実装のため,立体交差判定機能,実行ログ収集機能の実装をおこない,正常動作を確認している.これらをベースに予備実験,評価実験をおこなう予定であったが,ソフトウェアの改修にかなりの時間を割かれてしまったため,この実験の実施までは,当該年度中にはおこなえなかった.しかし,予備実験やトレーニングゲーム評価のためには,被験者となるユーザに実際に作業をおこなわせ,モニタリングする環境が不可欠であるが,このための準備は完了しており,ユーザモニタリング環境として,被験者を多チャンネルのビデオ撮影をおこなう環境を構築し,一定のレベルのモニタリングがおこなえることを確認しており,実験の直前段階までは様々な環境整備が整っている段階に至っている.本研究の目的は,3DCGの本来の造形の可能性を引き出すことのできる新世代のクリエータを育成する造形教育をおこなうため,我々が過去に開発したO3Logo,O3Artをベースに造形教育をおこなう環境を開発すること,また,このような造形環境で必須となる3次元仮想空間における認知操作の効果的なトレーニングを目指して,ゲーム的なトレーニングの可能性と有効性を調べることである.当該年度の計画においては,実際に3D操作を伴うトレーニングゲームを構成し,それらの評価実験,予備実験をおこなった.昨年度に実験システムの実装に手間取ったため,今年度は,単純な評価実験,予備実験までは実施することができたが,スケジュール的にトレーニングシステムとしての効果の検証といった,いくつかの規模の比較的大きな実験に着手することができておらず,トレーニングシステム部分の研究という意味では,遅れている部分がある.また,O3Logoでは,利用者がタートルを操作することで造形をおこなうが,このタートルに対して,センサーや判断力を持たせ,エージェントとして扱うことができるようにする方向性が見えてきた.このためのインタフェースなどをうまく設計することができれば,O3Artなどで,よりインテリジェンスの高い自動化がおこなえる可能性がある.今回,完全な実装とは言えないながら,この実装のための実験をおこなうことができた.この方向性はあまり意図していなかったが,クリエータ向けインタフェースの設計をうまくおこなうことで高度な造形機能を構成できると考えており,この方向性についても今後,研究を実施していきたい.本研究の目的は,我々が以前に開発した3次元CG造形システムであるO3Logo,O3Artをベースに,単に3DCG作成ツールを使って既知の立体物を造形できる,というだけではなく,発想の面においても3DCGツールが持つ本来の造形機能の可能性を引き出すことができるような新世代のクリエータを育成する造形教育をおこなう造形教育システムの構築とその効果の検証である.感性面での教育では,3次元の造形体験の拡大をおこなう環境が必要であると考えられるが,論理的側面の教育のためには,3DCGによる仮想空間における空間感覚を身につけることが必要であると考えられる.このような適切な造形操作がおこなうための効果的なトレーニング手法として,このような造形環境で必須となる3次元仮想空間における認知操作をゲーム化したモデルとなるトレーニングゲームとして,対象となる3次元の物体を立体的に配置された複数のゲートの中を接触せずにくぐり抜けるようなトレーニングゲームなど,立体的な認知・操作を伴う複数のゲームを構築し,構築をおこなった.また,そのトレーニング効果,学習効果を検証するために実験をおこなった.これは昨年度,端緒をつけたトレーニングシステムの予備実験・検証実験を継続して実施し,トレーニングゲーム実施時のエラーのフィードバック方法の検討とユーザビリティの評価,トレーニング効果の検証をおこなった.

具体的にはフィードバック方法,ステージ構成など,様々な組み合わせでトレーニングゲームを構成した多くのトレーニングゲームの実行記録をとり,これを検証した.これの中で難易度を徐々に上げていくステージ構成をとった場合でのパフォーマンスの変化を検証した場合に一定のパフォーマンスの向上が得られることが確認できた.本研究の目的は,3DCGの本来の造形の可能性を引き出すことのできる新世代のクリエータを育成する造形教育をおこなうため,我々が過去に開発したO3Logo,O3Artをベースに造形教育をおこなう環境を開発すること,また,このような造形環境で必須となる3次元仮想空間における認知操作の効果的なトレーニングを目指して,ゲーム的なトレーニングの可能性と有効性を調べることである.当該年度の計画としては,(1)造形タートルにセンサーやエージェント的な判断能力を持たせた新たなシステム造形機能のいくつかについて,予備実験をおこない,ユーザビリティ評価,運用の試験をおこなう.(2)トレーニングシステムの予備実験・検証実験を実施する.ゲーム実施時のエラーのフィードバック方法の検討とユーザビリティの評価,トレーニング効果の検証をおこなうために,様々な組み合わせによるトレーニングゲームを実際に少人数に実施する.(3)トレーニングゲームのトレーニング効果を検証する実験を引き続きおこなう.具体的には,3次元造形に関する様々なレベルのユーザーを集めて,トレーニングゲームを一定時間実行させた上で,学習効果を評価する評価実験をおこなう.の3点であった.(1)については,最終的な実装には至っていないが,機能の検討,インタフェースモデルの構築までは完了し,国内の研究会での報告もおこなっている.(2)については,一定程度,実験を実施し,データの収集と蓄積をおこなった.しかし,これらのデータはかなり長い操作系列についてのデータであり,これを分析するためには,個々の操作単位におけるデータに対する精度の高い分析をおこなった上で分析を進める必要性が出てきた.このようなデータを収集し,蓄積している.(3)に関する評価実験の結果については,研究発表を準備中である.前年度に実験システムの実装に手間取ったため,今年度では予備実験まではなんとかおこなえたが,スケジュール的にその後のいくつかの実験がおこなえておらず,遅れている.25年度が最終年度であるため、記入しない。実験システムの整備の遅れが響いている.また,実験の実施及び,実験データの処理に多くの時間を使用してしまっており,成果につなげることがうまくできていない.今年度内に本研究で構築したトレーニングシステムの効果を証明するための実験を実施していく.また,昨年度,試しに実装したエージェント技術を用いた造形機能が有望であると考えられるので,これの現行システムへの組み込みも検討していきたい。
果実の成熟エチレン生合成の内的調節機構に関する分子生物学的解析

果実の成熟エチレン生合成の内的調節機構に関する分子生物学的解析を行った。1)バナナ果実の鋭いエチレン生成のピークは、ACC酸化酵素の補助因子であるFeとアスコルビン酸が成熟の開始とともに現象することによる活性低下に起因していた。従って、in vivoでの活性測定時にFeとアスコルビン酸を添加すると、in vitro活性とほぼ同様な活性値が得られ、しかも成熟初期から完熟まで活性は増加し続けた。2)バナナ果実はタンニン物質を多く含むため、これまでACC合成酵素の活性測定の成功例は見られなかった。そこで、ポリエチレングリコール添加とアセトン沈澱法を用いて抽出したところ、他の果実と同等の極めて高い活性を得ることができた。また、成熟に伴う活性変化はエチレン生成の変化とよく対応していた。3)本方法を用いて、バナナ果実の成熟開始時の急峻なエチレン生成のピークを再調査するとともに、ACC合成酵素とACC酸化酵素遺伝子の発現解析を行った。その結果、ACC合成酵素遺伝子は、果皮では多くのクライマクテリック型果実と同様にポジティブ・フィードバック制御を受けていたが、果肉ではネガティブ・フィードパック制御を受けており、果皮と果肉で制御の方向性が全く逆になっていることが判明した。4)エチレンの信号伝達を詳細に調べるために、信号伝達の最下流に位置するEIN3の形質転換トマトを作出した。ほぼ目的通りに、導入遺伝子が過剰発現する個体と発現抑制を受ける個体を作出できた。トマトとバナナ果実を用いてエチレン生合成関連遺伝子の発現に対する内的フィードバック制御機構を解析した。トマトについては、ポジティブフィードバック制御を受けているACC合成酵素LE-ACS2とネガティブ制御を受けているLE-ACS6のプロモーター領域を、それぞれ2.4kbおよび2.2kbクローニングし、GUSコンストラクトを作成してプロモーター活性を測定した。いずれのコンストラクトも果実の発育および成熟に伴うmRNAの発現レベルの変化とよく対応したプロモータ活性を示したので、デリーション分析を行ったところ、LE-ACS2では-1493bpから-695bpの間に、LE-ACS6では-1333bpから-636bpの間にエチレン応答領域が存在することが明らかとなった。バナナでは、MA-ACS1はエチレン処理による成熟開始とともに強く発現誘導されたが、直ちにそのレベルが著しく弱まることから、この遺伝子のフィードバック制御機構は極めて複雑であることが示唆された。この原因を探るため、3種のエチレン受容体遺伝子ETRをクローニングし、エチレン作用阻害剤であるMCP処理を行って発現解析を行ったが、現在のところMA-ACS1の発現制御の複雑さを説明できるまでには至っていない。しかし、従来は測定不可能であったバナナのACC合成酵素の抽出方法を確立し、成熟に伴う活性変化がエチレン生成量と対応していることが確認できた。今後、トマトの2つのACS遺伝子のエチレン応答シスエレメントの部位決定と、バナナのMA-ACS1の発現特性を詳細に検討する予定である。トマトとバナナを用いて、果実の成熟に伴うエチレンの生合成および信号伝達に関わる遺伝子のクローニングと発現解析を行い、以下のような新たな知見を得た。1.両果実からエチレンの信号伝達に関わるEIN3遺伝子(EIL)を複数種類クローニングすることができた。発現解析の結果、バナナではEIL2とEIL4が成熟に関与しており、しかも果皮と果肉で発現様相が異なっていた。トマトでは、EIL1とEIL4が成熟に関与しており、なかでもEIL1は成熟初期に一時的に高まる発現特性を示し、興味ある結果が得られた。2.そこで、EIL1遺伝子のより詳細な役割を知るために、この遺伝子をセンス方向でトマト植物体に形質転換したところ、幼植物体が上偏生長を示し、その過剰発現個体の育成にまで成功した。今後、この個体を育成することで、エチレン信号伝達系の解明が進むものと期待している。3.未熟バナナをプロピレンで成熟誘導し、その後MCP処理を行ったところ、エチレン生成がより促進されるという極めて興味ある現象がみられた。その原因をエチレン生合成関連遺伝子の発現特性から詳細に調べたところ、果皮と果肉ではエチレン生合成のフィードバック調節機構が全く正反対であることが明らかとなった。