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20世紀初頭の北東アジアにおける日露間の実業的なネットワークの広がり

20102011年度には、従来の研究を発展させる形で、20世紀初頭の北東アジアにおける日露の実業的ネットワークの析出に務めた。研究実施計画に沿って手に入れられた貴重な日露両国側の史料を綿密に分析し、日本商社によるロシア市場への進出プロセスとそれらの対露戦略方針を解明し、当時の日露貿易の諸問題を明確化することができた。研究成果の一部はすでに学内誌『北東アジア研究』等に掲載されている。この一年間において、報告者は平成22年度の「研究実施計画」に沿って研究体制の整備や資料の収集に重点を置きながら、以前から行ってきた第一次世界大戦期の日露関係の研究を発展させる形で、両国間の実業的なネットワークの輪郭を再現しようとした。この過程で、2010年12月および2011年3月に、2回にわたり東京研究旅行を行い、三井文庫、大倉財閥資料室(東京経済大学)、三菱経済研究所や国会図書館などで資料の閲覧・複写することができた。さらに、2011年1月、モスクワを訪問し、ロシア帝国外交史料館(AVPRI)、ロシア国立軍事史資料館(RGVIA)やロシア国立図書館(RGB)で資料収集を行った。その結果、ウラジオストックを拠点としたスイス出身の外商ブリネルと三井物産との実業的な繋がり、ドイツ人の「クンスト&アリベルス商会」、スコットランド系商人デンビーと三菱財閥との経済的な提携、そして第一次世界大戦期における大倉財閥の対露貿易の実情に関わる貴重な資料を発掘した。研究成果の一部は『第一次世界大戦期における日露軍事協力の背景-三井物産の対露貿易戦略-』という形で『北東アジア研究』第21号(2011年3月)に掲載されている(裏面参照)。拙稿の結論は、ロシア市場への進出において三井物産が成功したのは外商ブリネルのおかげであり、ブリネルと日本の経済界との間に「帝国主義的な摩擦」が全くみられなかったというところにある。要するに、上に上げた外商たちは、日露間において重要な媒介物の役割を果たしており、日本の経済界の対露進出を容易にしたのである。ロシアを拠点とした外国資本と日本の実業界との間にできた人的な関係は、日露両国の政治経済の在り方に光を与えるものとして、発展性のある研究テーマのひとつとして挙げられる。平成23年度には、前年度の研究を発展させる形で、20世紀初頭の北東アジアにおける日露の実業的ネットワークの析出に務めた。研究実施計画に沿って、2011年6月中旬にウラジオストックの研究出張を行い、ロシア国立極東歴史公文書館(RGIADV)に所蔵される貴重な史料を参照することができた。科研費の一部は日本国立国会図書館、日本外務省外交資料館や三井文庫の所蔵史料の複写に当てられた。さらに、同年度2月後半から3月上旬にかけて、モスクワ研究出張を行い、ロシア国立軍事史資料館(RGVIA)やロシア帝国対外政策史料館(AVPRI)などで、第一次世界大戦期の日露経済関係に関わる種々の資料を発掘できた。こうして手に入れられた日露両国側の史料を綿密に分析し、20世紀初頭の北東アジアにおける日露実業関係の実像を再現してみた。この研究成果は「第一次世界大戦期の『日露兵器同盟』と両国間実業関係--『ブリネル&クズネツォーフ商会』を事例にして」という形をもって、『北東アジア研究』第23号(2012年5月上旬刊行予定)に近々に現れるはずである。日本でのロシア式3インチ砲弾信管の製造事業などを事例とする拙稿の結論は、ブリネル&クズネツォーフ商会は範多商会などに代表される在日イギリス資本だけでなく、三井物産、久原鉱業、鈴木商店や野澤組などの日本経済界との緊密な関係をつくりあげた結果、戦時中の日露実業関係において最重要な役割を果たしたことにある。さらに、同商会と日本の実業界との関係にはブリネルが管理していた銀鉛亜鉛のテチュへ鉱山をめぐる諸関係が重大な位置を占めていたこと、後藤新平らを中心とする東京の日露協会が日露経済関係の背景に大いに動いていたこと、ロシアの武器軍需品発注が日本の実業界に大きな影響を与えたことなどが分かった。
視覚障害者の道路横断支援設備に関する研究

視覚障害者が単独で道路を横断することは、きわめて困難なタスクの一つとして広く知られている。その困難な状況を軽減するために、道路横断帯が開発され、各地に普及している。本研究では利用者の視点から、この横断帯を評価し、標準的な敷設法を策定するための基礎的な資料を収集することを目的とした。これまでの研究知見を総合すると、横断帯の敷設法として、次のことが提案される。(1)横断帯の敷設には、視覚障害者誘導用ブロックと音響信号機の設置が前提となる。(2)横断帯は横断歩道を挟んで相対する歩道上の線状ブロックを結ぶ線上に敷設する。(3)幅は基本仕様の30cmでは狭すぎる。(4)横断帯直前の歩道上に、その位置と方向を示す触覚的手がかり(サインブロック)を置く。(5)横断帯敷設位置の手がかりを増やすため、音響信号機のスピーカをサインブロックの上方に設置する。上記の提案は、視覚障害者用移動支援設備の整備において実際上重要な示唆を含んでいる。視覚障害者のための支援設備として、誘導用ブロックや音響信号機、そしてここで取り上げている横断帯が知られているが、それぞれの担当部署は、誘導用ブロックは道路管理者、音響信号機は警察、横断帯は道路管理者もしくは警察と別々になっている。どれも視覚障害者が安全に移動することを支援する設備でありながら、全く別個に設置が計画され、実施されているのである。これらの設備は協働的に機能するように設置されると、視覚障害者にとって極めて有用であることを本研究は実証した。一般に支援設備等の設置ガイドラインはその担当部署において策定されるが、担当部署を越えた議論が今後是非とも必要である。本年度は以下の二つの項目について検討を行った。1.道路横断帯の幅と横断口における手がかり先行研究において、道路横断帯は視覚障害者の支援設備として高い有効性を有するが、その幅の狭さ(通常30cm幅)と横断口においてその位置と方向に関する手がかりの希薄さが指摘された。本研究では、次の3つの条件を一般市街地にある横断歩道に設定し、3名の全盲障害者の参加を得て、実歩行による評価を実施した。すなわち、条件1:30cm幅の横断帯、条件2:30cm幅の横断帯とサインブロック(横断口に設置された30×30cm四方の触覚的手がかり;横断帯の位置と方向に関する手がかりを与える)、条件3:60cm幅の横断帯とサインブロック。評価実験の結果、横断帯の拡幅、サインブロックとも被験者のパフォーマンスを改善する効果のあることが示された。2.音響信号機のスピーカの位置が横断口における方向定位に及ぼす影響横断歩道口において、サインブロックを探す手がかりとして音響信号機の音が使えないかどうかを検討した。音響信号機のスピーカの位置を横断帯の上方においた場合と従前の場合で、横断歩道口へ離れた場所からアプローチするという実験を行った。その結果、スピーカを上方に移した方が被験者のパフォーマンスは良好であった。手がかりの一つとして使えそうである。視覚障害者の道路横断を支援する目的で開発された道路横断帯、通称エスコートゾーンに関して利用者の視点から評価を行っている。これまでの研究で、エスコートゾーンのユーザビリティを向上させるには、それ自体の仕様や敷設法に加え、音響信号機との連携を検討する必要のあることが示唆された。そこで本年度は、音響信号機のスピーカの位置が利用者の横断歩道口における方向定位に及ぼす影響を実験的に調べた。すなわち、スピーカの位置を、横断帯の位置と方向を知らせる触覚的手がかり(サインブロック)の直上に設置した場合と、従来通り横断歩道口の端にある歩行者用信号灯器付近に設置した場合を、方向定位性はどちらの方が高くなるかを調べた。被験者は目隠しをした大学生10名であった。

目的地までの歩行軌跡と所要時間および主観的印象を評価指標とした。実験の結果は、サインブロックの直上にスピーカを設置した方が方向定位性が高いことを示された。横断帯の敷設にあたっては音響信号機との連携が重要であることが明らかとなった。視覚障害者の道路横断を支援する目的で開発された道路横断帯、通称エスコートゾーンに関して利用者の視点から評価を行い、それらの資料を道路横断帯の標準的な敷設法の策定に活用することを考えている。これまでの研究で、エスコートゾーンのユーザビリティを向上させるには、横断歩道口の視覚障害者誘導用ブロックと音響信号機との連携が必要であることがわかってきた。本年度は、視覚障害者誘導用ブロックを有し、さらに音響信号機のスピーカが横断帯の位置と方向を知らせる触覚的手がかり(サインブロック)の直上に設置されている横断歩道を利用して、横断実験を行った。被験者は目隠しをした晴眼者13名であった。被験者には、横断歩道からやや離れたところから出発し、対岸まで横断してもらった。対岸までの歩行軌跡および所要時間を測定するとともに、全体を6つのフェーズ、すなわち、出発点から誘導用ブロック、誘導用ブロックからサインブロック、横断方向を決める、横断開始時点を知る、横断中の方向維持、対岸への到着確認に分け、各フェーズにおける主観的困難さをたずねた。音響信号機のスピーカを音源定位することにより、誘導用ブロックには容易に達することができるようになった。また、サインブロックを見つけることができれば、横断帯に乗り易いということも判明した。問題は誘導用ブロックからサインブロックまでである。多くの被験者がこの間に困難を訴えた。本年度はさらに、適切な横断帯の幅を探るための予備実験を開始した。実験室内および屋外に幅の異なる横断帯を敷設し、それに沿って目隠しをした晴眼被験者に歩いてもらった。歩行速度や横断帯をはずれた頻度、主観的な印象等を評価指標とした。その結果、5060cmあたりに至適幅のあることを示唆する結果が得られた。
Ｔｂｒ２に着目した大脳皮質中間増殖細胞の系統進化

発生期の哺乳類大脳皮質に存在する中間増殖細胞の進化起源を探るため、非哺乳類脳における増殖細胞の特性を解析した。マウス大脳の中間増殖細胞はTbr2を発現し、基底膜側で分裂するbasal progenitors(BPs)として知られている。一方鳥類のBPsは、その形態や遺伝子発現から霊長類のouter Radial Glial Cellsに類似していることがわかった。また鳥類にもTbr2陽性細胞は存在するが、これらは分裂を終えた幼若神経細胞であった。一連の結果から、哺乳類と鳥類は進化の過程で独立にBPsのバリエーションを獲得し、この特性が大きな脳を産み出す一要因となったことが推察された。発生期の鳥類終脳背側領域(外套:哺乳類大脳皮質と相同領域)に存在する、脳基底膜側で分裂する細胞(basal progenitors)の特性を詳細に解析した。これらの細胞はPax6やSox2といった神経幹細胞マーカーを発現しているだけでなく、基底膜側に伸張している突起(放射状グリア突起)を有していることがわかった。この事実より、鳥類のbasal progenitorsは哺乳類の中間増殖細胞(Tbr2陽性、多極性の形態)とは大きく異なり、むしろ霊長類や一部の哺乳類大脳皮質に見られるouter Radial Glial Cells (oRGCs)に類似していることが明らかとなった。また哺乳類で中間増殖細胞の数を増大させるCdk4/CyclinD1を鳥類外套で強制発現すると、Tbr2陽性の幼若神経細胞の数は増大するが、basal progenitorsの数には変化が無かった。一方哺乳類のTbr2遺伝子を鳥類で強制発現してもbasal progenitorsの数は増大しなかった。さらに、様々な羊膜類および両生類の発生期の外套を解析した結果、スッポンおよびアフリカツメガエルの外套領域において、脳室帯から離れた場所で分裂する細胞が存在することが明らかとなった。これらの結果から、basal progenitorsを産生する機構は進化的に保存されていること、羊膜類に中でも哺乳類と鳥類でのみoRGCsが恐らく独自に進化した可能性が示唆された。本研究では、多様な脊椎動物種におけるTbr2のタンパク質ドメイン機能解析から、大脳皮質中間増殖細胞の産生と維持を制御する分子機構を解明する。Tbr2のタンパク質構造は種間によって大きく異なっているため、タンパク質の機能ドメインの多様性と中間増殖細胞の進化との関連を探る。平成24年度は、Tbr2タンパク質の各ドメインを欠損、あるいはアミノ酸置換を導入した変異タンパク質の作製準備を行った。当初予定していた発現ベクター(pCMV-Tbr2)では、HEK293細胞での発現が確認されたが、電気穿孔法による神経上皮細胞への導入効率が著しく低いことが判明したため、Tbr2 cDNA全長をpCAGGSベクターにサブクローニングする作業を行った。現在、このベクターによる発現効率の確認と、変異タンパク質をコードするベクターの作製を行っている。また、マウス、ヤモリ、カメ、ニワトリのそれぞれの大脳皮質相同領域における中間増殖細胞の有無を再検討した。分裂細胞を標識するリン酸化ヒストン抗体と、神経幹細胞マーカーであるSox2抗体による解析を行った結果、ヤモリ、カメには脳室下帯で分裂する細胞はほとんど認められないが、ニワトリ脳室下帯では多くの分裂細胞が観察され、その中にはSox2を発現する細胞も含まれていた。これは、近年霊長類大脳皮質の発生過程において注目されている外側脳室下帯における放射状グリア細胞(oRG細胞)との類似性を示唆するものであり、この細胞が並行進化したことを伺わせる興味深い結果である。現在、この細胞と特性と、ニワトリに存在するTbr2陽性細胞との相違点、さらにTbr2のドメイン構造の違いと細胞増殖活性との関連を解析している。当初使用を予定していた発現ベクターの発現効率が低かったため、変異タンパク質発現用のベクター作製が当初の予定より遅れている。この問題はより強力に発現を誘導するプロモーターを持つベクターへの載せ変えにより解決済みである。一方、中間増殖細胞と脳室下帯神経幹細胞の発生と進化に関する新たな知見を得たため、このデータを当初の計画に組み入れた実験計画を立案している。マウスTbr2遺伝子を爬虫類、鳥類の大脳皮質相同領域に導入し、強制発現された細胞の運命にどのような変化がおきるのかを検討する。その後、その変化がTbr2タンパク質のどのドメインの機能に依存するのかを検討するため、各ドメイン変異タンパク質および種間ドメインスワッピングタンパク質の発現ベクターを作製し、非哺乳類胚の皮質相同領域に強制発現する。並行して、yeast two hybridシステムを用いて、各ドメインに特異的に結合するタンパク質を単離する。また、平成24年度の解析で明らかになったニワトリ脳室下帯の増殖細胞の特性(形態、遺伝子発現、分化運命など)を、GFPベクターによる細胞標識実験により検討し、Tbr2陽性の非増殖細胞の特性との比較を行う。
半導体および絶縁体におけるショック・ルミネッセンスの発現機構の解明

次の項目を実施した。(1)衝撃力発生装置の製作(平成7年6-10月期)梃子の原理を応用したメカニカルなハンマーを自作した。撃力の大きさを正確に測定することはきなかったが、最大の撃力をNaClのようなイオン結晶に印加するとサンプルを粉砕することができた。(2)試料の育成(平成7年6月-平成8年3月期)当研究室で既に所有しているサンプル(GaAs,AgBr,KClなど)以外に、NaCl,KI等の結晶をカイロポーラス法を用いて育成した。また、これらのイオン結晶を水溶液から蒸発法により育成した。(3)オプティカル・マルチチャンネル・ディテクション(OMD)システムの構築(平成7年11月-平成8年2月期)浜松ホトニクス社からFFT-CCDマルチチャンネル検出器ヘッドを購入し、それを既存の分光器に接続してOMDシステムとした。システムは同時に購入したPMAコントローラC5967-02型で制御し、得られた発光スペクトルを解析するためのソフトウエアーを開発した。(4)ショック・ルミネッセンス(SL)の観測(平成7年12月-平成8年3月期)予備実験として、NaCl結晶を対象にSLの観測を試みた。微弱ながらSLと思われるシグナルを観測することができた。しかし、シグナル強度を上げるため、印加する撃力を大きくするとサンプルが割れるなどのトラブルのため、再現性の良いデータを得るのが難しいことがわかった。この点を改善するため、ディスロケーションの少ない高品位のサンプルの育成・入手と光検出器の感度向上が当面の課題である。次の項目を実施した。
画像処理システムによる養殖ホタテガイの非接触式形状検出に関する研究

ホタテガイ養殖で必要とされるホタテガイの非接触式形状検出手法を開発するため,画像処理システムの設計を行った。画像取り込みに必要となるホタテガイの反射濃度,サイズと損傷,ホタテガイの標準パターンを求めた。ホタテガイの右殻と左殻の反射濃度分布のモードは,右殻が高階調域にあり,左殻が極めて低階調域に存在するが,右殻の耳状部の靭帯付近には,左殻と同濃度の黒色部分がある。均一照明光による靭帯付近の部位は,背景との分離がむずかしく,靭帯付近の照度を上げるとともに,背景の反射濃度を低くする工夫が必要であることが分かった。右殻と左殻の判定は,靭帯付近を除く部位を比較することで可能であった。ホタテガイの殻長・殻高を含む2次元輪郭形状は,周の約半分が円であり,残る部分が5本の曲線と2本の円弧で構成されている。この階層構造を利用して,ホタテガイと他の物との選別が可能である。ホタテガイの形状関数は,ホタテガイの辺縁部を等角度で分割してできる2等辺三角形の長さの集合で表現した。漁業者が目視によって選別したホタテガイの形状分析を行った結果,サイズと損傷度が選別の主要な要素となっていることが分かった。耳吊りに使用しない貝は,大きな損傷が生じており,ホタテガイの標準パターンから容易に選別可能である。しかし,この方法は画像処理時間が長いので,生態観測用には適するが,選別機械への利用には改善を要すると考えられた。今後は,透過光方式による画像データの解析,ホタテガイに他の物が混入している場合の選別方法,処理時間を改善するための画像処理方法,殻幅方向の情報も同時に得られる3次元計測などを課題として取り上げ,その分析が必要と思われる。1.養殖ホタテガイの形状観測は,1個体の観測情報量が多いため生産現場でビデオテープに録画して持ち帰る方式をとった結果,後の画像計測装置で多種類の解析に便利であった。2.ホタテガイの左殻の分光反射率は赤の波長域を主として反射し,反射輝度濃度レベルの低いところにピークをもっている。右殻より左殻が小さいことおよび付着生物などにより高い濃度値がわずかに分布する。分光特性の理論的考察からの検討を加える予定である。3.秋に耳吊り分散作業を行うオホーツク地区の常呂町において、2年貝と損傷貝,3年貝,外海養殖ホタテガイの形状を解析した結果,貝殻の輪郭の円近似辺縁部が変形しているものが多く見受けられるため,健苗貝の判定いき値には幅を持たせる必要のあることが分かった。4.サンプルから各個体の全体周長,面積,面心などを求めた。養殖ホタテガイのサイズの選別には,殻長あるいは殻高を計測すれば良いが、損傷貝や変形貝の判別は,人間の手選別では貝殻の全体構造から損傷度,変形度を判断している。画像処理では,得られたデータからホタテガイの全体的形態の判別が必要となる。このため,知識工学の手法として貝殻の輪郭を曲線と直線に分解し,直線と曲線の周長および組合せ順列から判定する手法を開発している。5.今年度と同様の観測を青森県と北海道2か所の生産現場にて,春の養殖ホタテガイの観測を行い,地域的な養殖ホタテガイの生物的特徴量を明らかにし,地域の特性にあった形状特徴量抽出の理論的適合性について検討する。1.養殖ホタテガイの反射濃度および形状計測データを得るために,青森県陸奥湾横浜町,北海道噴火湾森町の2地区において養殖管理作業の実態と耳吊り養殖に使用するホタテガイのビデオ撮影を行った。

2.ビデオ撮影したホタテガイから反射濃度の解析を行い,耳吊り用ホタテガイのドリル孔開け位置決定に必要となる右殻と左殻濃度の判定いき値を求めた。この結果,右殻の耳状部の濃度値が低くなっていること,左殻に濃度の高い付着生物が見られることから,ピンポイント計測は不向きであり,線あるいは面計測を必要とすることが分かった。面計測における判定いき値は,左殻と右殻の濃度分布曲線の最頻値を用いるのが最適と考えられた。3.画像処理システムを用いた反射光方式によるホタテガイの輪郭画像の取り込みは,左殻の濃度が極めて低いこと,右殻の耳状部に低濃度成分を有するため,2値化のしきい値が低い値となり,背景に工夫を要することが分かった。4.ホタテガイの辺縁部形状を表す関数は,ホタテガイの成長が靱帯を原点とし,180度の方向の成長線が一定の係数をもって成長していると仮定し,その成長線によって構成される辺縁部を木構造パターンとして直線と曲線の組み合わせと定義した。これにより直線部を靱帯からのなす角度(極座標)と長さで表現し,曲線部分を円形近似してホタテガイの輪郭形状を表現した。5.直線および曲線近似によってホタテガイの損傷度を求めたが,損傷を受けたホタテガイは,カーブフィットする円の中心座標と半径を求めねばならないため,演算時間が長くなる。このため,精度は落ちるが円の中心を重心座標にとって円形度を求めることによって形状判別をする手法を開発した。
高強度耐酸コンクリ-ト複合管の開発に関する研究

1.膨張コンクリ-トを鉄筋コンクリ-ト管に適用し、そのひびわれ強度の改善を計った。1)膨張コンクリ-トの材料特性を明らかにした。2)普通コンクリ-トと膨張コンクリ-トの複合化を行うことによりケミカルプレストレスを導入した。このとき、管を多層円柱とモデル化し応力解析を行いプレストレスの分布を示した。3)外圧試験により膨張コンクリ-ト使用(ケミカルプレストレス導入)によるひびわれ強度の上昇を定量的に示した。2.PC鋼材を用い、鉄筋コンクリ-ト管に機械的プレストレスを導入し、外圧強さの向上を計った。1)PC鋼を鉄筋コンクリ-ト管の外壁に巻き緊張・定着して機械的プレストレスを導入した。2)機械的プレストレスとひびわれ強度の関係を明らかにした。3.鉄筋コンクリ-ト管の内壁にライニングするポリマ-モルタルの材料特性を検討した。1)ケミカルアタックに対する抵抗性、2)遠心力ライニング時の親水性、3)鉄筋コンクリ-トとの付着特性、4)外圧試験におけるひびわれ強度が明らかにされた。4.高強度耐酸コンクリ-ト複合管の設計及び製作を行った。1)複合管を構成するポリマ-モルタル、膨張コンクリ-ト、普通コンクリ-トの打込み厚さ、鉄筋及びPC鋼の量及び配筋などに関し、その材料特性及び価格を考慮し、できるだけ大きな外圧強度が得られる最適設計を行った。2),1)の結果に基づき、実用管の試作を行い、その外圧試験を行った。昭和63年度科学研究費補助金交付申請書に基づき研究を推進してきている。その成果は、次のとおりである。1.膨張コンクリートの物性値、特に単位膨張材料と膨張ひずみの関係を実測した。2.多層円管の固有応力を、2次元弾性論より検討した。3.従来の膨張コンクリートを用いた鉄筋コンクリート管を外壁よりコンクリート層、鋼板層、コンクリート層とモデル化し、さらにポリマーモルタルライニングの一層を加えた4層から構成される、中空円筒のケミカルプレストレスの評価を行い、外圧試験を行った。4.普通コンクリート、膨張コンクリートそしてポリマーモルタルライニングよりなる内径1000mmの複合管を作製し、ひびわれ、破壊荷重そしてひずみを測定し、理論値との比較、検討を行った。5.最も大きなひびわれ強度及び破壊強度が得られるような、複合管構造に関する最適設計を行っている。6.ポリマーモルタルの耐久性は、外圧強度と平行して進行中である。7.高強度の管を得るために、新たに、膨張コンクリートによりケミカルプレストレス、そしてPC鋼を外壁に巻きつけ緊張することにより機械的プレストレスの導入を計る実験を行い、解析している。研究計画に基づき、1.大きなひびわれ強度を有するコンクリ-ト管を作るため、硬化した鉄筋コンクリ-ト管の外壁部にらせん状にPC鋼線を巻き緊張・定着し、機械的プレストレスを導入し、その外圧試験を行った。また、ケミカルプレストレスを導入している管に、さらに機械的プレストレスを導入した管の試作を行った。これらの試験結果より、プレストレスレベルが低いとき、機械的プレストレスとひびわれ強度の関係がほゞ線形であることを確認した。2.鉄筋コンクリ-ト管を遠心力締固めした後、直ちに、その内壁にポリマ-モルタルライニングを行う複合管を開発した。特に、重要な点は、(1)遠心力ライニング用ポリマ-モルタルの親水性、(2)ポリマ-モルタルのケミカルアタックに対する抵抗性、(3)ポリマ-モルタルと基になる鉄筋コンクリ-ト管との付着性、(4)外圧試験におけるひびわれ強度等であった。これらの問題は、いずれも実験により、十分実用性のある管の製作が可能であることが確められた。

3.ポリマ-モルタルのライニング厚さ、膨張コンクリ-ト及び普通コンクリ-トの厚さ、そして鉄筋・PC鋼の量及び配筋等の決定の問題がある。これには、数種の材料から構成される複合管において、その材料特性、力学的性質及び価格等を考慮して設計できる最適手法を用いて検討している。
高安動脈炎の疾患感受性遺伝子同定と発症機序の探求：診断・治療への応用

私たちは以前に施行した高安動脈炎患者を対象とした全ゲノム関連解析(GWAS)にて、新規の高安動脈炎の疾患感受性遺伝子としてMLXを同定したが、本研究ではそのMLXにおける一塩基多型(SNP)によって起こるMLX遺伝子のQ139R変異がTXNIPの発現上昇をもたらし、結果として高安動脈炎の発症や病状進展に深く関与している可能性を見出した。高安動脈炎は大動脈をはじめとする大型動脈が炎症に侵されて狭窄や拡張を生じ、多彩かつ重篤な症状を示す難治性疾患である。高安動脈炎は自己免疫異常により病状が進展するが、その発症機序については不明である。そのため治療は非特異的な免疫抑制療法に限られており、治療難渋例が多い。高安病患者の約98%は弧発例であるが、一卵性双生児の症例が存在することや、ヒト白血球組織適合抗原(HLA)クラスI分子-B*52の陽性例では、陰性例と比較して重症例が多いことが報告されていることから、以前から本症の発症に遺伝要因が関与している可能性が指摘されてきた。最近、申請者らは高安病患者を対象とした全ゲノム関連解析(GWAS)を施行して高安病の疾患関連感受性遺伝子を発見した。その結果、既知の6番染色体上にあるHLA-B領域のほか、5番染色体上にあるIL12B領域(rs6871626)と17番染色体上にあるMLX領域の一塩基多型(SNP)が高安動脈炎と関連していることを見いだした。しかしながら、これらの遺伝子変異が高安動脈炎の発症にどのような役割を担っているのかは不明のままである。このうち、平成26年度はIL12B領域のSNPと高安動脈炎の病勢の関連につき、90例の患者を対象にして検討した。その結果、rs6871626のホモリスクアレルを有している患者群ではそれを有していない患者群と比較して有意に発症年齢が若く(20歳未満)、ステロイド抵抗性であり、再発を起こしやすい傾向にあることが判明した(Matsumura T, Isobe M et al. Heart Vessels 2015)。このことから、rs6871626のSNPは高安動脈炎の病勢を予測することができる臨床的にも有用なマーカーになりうるものと考えられた。全ゲノム関連解析(GWAS)で高安動脈炎との関連が判明したMLX遺伝子の一塩基多型(SNP)は、その転写産物である転写因子MLXにおいて、139番目のグルタミンがアルギニンに置換される変異(Q139R)を引き起こす。この変異型MLXが高安動脈炎の誘因となり得るかどうか、野生型MLX(MLX-WT)もしくは変異型MLX(MLX-Q139R)のプラスミドをヒト大動脈由来血管平滑筋細胞(hASMCs)に導入し検討した。その結果、MLX-Q139RタンパクはMLX-WTタンパクと比較して転写因子MondoAとヘテロ二量体を形成しやすいことがプルダウンアッセイの結果にて明らかとなった。ルシフェラーゼアッセイの結果、MLX-Q139RとMondoAの複合体ではMLX-WTとMondoAの複合体よりもhASMCsにおけるthioredoxin-interacting protein(TXNIP)のプロモーター活性は上昇していた。MLX&#8211;MondoA複合体の代表的な転写産物であるTXNIPはインフラマソーム形成を促進する作用があることが知られている。MLX-Q139Rを導入したhASMCsでは、MLX-WTを導入したhASMCsよりもTXNIPのタンパク量およびインフラマソームの主要構成成分であるNLRP3のタンパク量が有意に増加していた。MLXにおけるQ139R変異はそのDNA結合部位において荷電変化を生じるが、今回の検討によってMLXの転写因子活性に影響を与える機能獲得性変異であることが示唆された。hASMCsにおいては、MLXの転写産物TXNIPと相互作用するNLRP3の発現がQ139R変異導入により増加した。よって、MLX遺伝子のSNPによる変異はTXNIP発現上昇を介してインフラマソーム形成を促進しているものと考えられた。現在まで、本研究費応募時の申請書に記載した研究計画通り順調に計画が進行している。高安動脈炎患者96名を対象としたMLX遺伝子の変異が臨床像に及ぼす影響について検討した。続いて、MLX遺伝子の一塩基多型(SNP)がその転写産物である転写因子MLXにおいて引き起こすアミノ酸変異(Q139R)が高安動脈炎の発症に関与しているかどうか、in vitro実験系を用いて検討した。また、高安動脈炎患者の血液検体より末梢血単核細胞(PBMCs)を単離し、細胞内で炎症が誘導されているか検討した。その結果、MLX遺伝子リスクアレル高安動脈炎患者群の方が、対照群と比較して血管病変数もしくは大動脈閉鎖不全の合併を示す症例が有意に多数であった。In vitro実験の結果、MLX-Q139RタンパクはMLX-WTタンパクに比して転写因子MondoAとのヘテロ二量体を容易に形成すること、MLX-Q139RとMondoAの複合体はMLX-WTとMondoAの複合体よりも転写活性が有意に上昇することを見いだした。MLX-Q139Rを導入したヒト大動脈由来平滑筋細胞では、MLX-WTを導入したhASMCsよりも内在性の抗酸化物質阻害因子であると同時にインフラマソーム形成を促進する作用があるTXNIP

ならびにインフラマソームの主要構成成分NLRP3のタンパク量が有意に増加していた。MLX遺伝子リスクアレルを有する高安動脈炎患者由来のPBMCsをIL-12で刺激すると、インフラマソーム構成タンパクの発現量が有意に増加した。MLX-Q139Rを導入したRAW264.7細胞では、MLX-WTを導入したRAW264.7細胞よりも細胞増殖能、血管内皮細胞への接着能いずれも有意に上昇していた。私たちは以前に施行した高安動脈炎患者を対象とした全ゲノム関連解析(GWAS)にて、新規の高安動脈炎の疾患感受性遺伝子としてMLXを同定したが、本研究ではそのMLXにおける一塩基多型(SNP)によって起こるMLX遺伝子のQ139R変異がTXNIPの発現上昇をもたらし、結果として高安動脈炎の発症や病状進展に深く関与している可能性を見出した。現在まで、本研究費応募時の申請書に記載した研究計画通り順調に計画が進行している。本研究費応募時の申請書の研究計画に記載したとおり、今後はMLX遺伝子のSNPがいかにして高安動脈炎の発症および病状進展に関与しているのかについて解析していく予定である。循環器内科学本研究費応募時の申請書の研究計画に記載したとおり、今後はMLX遺伝子のSNPと高安動脈炎の関わりについての研究を主体に行ってゆく予定である。本研究計画は平成26年度から平成28年度にかけての3ヶ年計画であり、本計画の最終年にあたる平成28年度にはよりコストのかかる研究が控えているため。本研究計画は平成26年度から平成27年度の2ヶ年計画であり、本研究計画の2年目にあたる平成27年度にはよりコストのかかるMLXの研究を控えているため。応募時に記載した研究計画・方法に準じて、高安動脈炎におけるMLX遺伝子のSNPが、高安動脈炎の発症や病状進展にどのように関わっているのかについて検討する実験に必要な研究資源を入手する目的で使用する。応募時に記載した研究計画・方法に準じて、高安動脈炎におけるMLX遺伝子のSNPが、高安動脈炎の発症や病状進展のどのように関わっているのかについて検討する実験に必要な研究資源を入手する目的で使用する。
植物の自然免疫におけるNB-LRR遺伝子ファミリーの機能解明

われわれは、シロイヌナズナからキュウリモザイクウイルス(CMV)抵抗性遺伝子RCY1を単離し、coiledcoil (CC)、nucleotide binding site (NB)、leucine-rich repeat (LRR)の3ドメインをもつタンパク質をコードすることを明らかにしている。さらに、シロイヌナズナゲノム情報より、NB-LRRタンパク質をコードするパラログはゲノムあたり約200コピー存在することが明らかになっている。本研究では、(1)CMV抵抗性におけるRCY1の機能解析、(2)CMV抵抗性におけるNB-LRRパラログの網羅的発現解析、および(3)CMV誘導性NB-LRRパラログの機能解析を行い、RCY1とNB-LRRパラログのCMV抵抗性発現における機能解明を目的とした。その結果、(1)RCY1遺伝子産物のCC、NB、LRRドメインは、それぞれがCMV抵抗性の誘導に必須である、(2)RCY1の発現レベルによりCMV抵抗性が制御されている、(3)過敏感細胞死とウイルス局在化はRCY1により独立に制御されていることが明らかになった。さらに、(4)NB-LRRファミリーの中で、5遺伝子(Atlg72890,Atlg72900,Atlg72910,Atlg72930,Atlg72940:第1染色体上にクラスター形成)の発現が、RCY1によるCMV抵抗性で誘導されることが明らかになり、それらをCMV(Y)-inducible R-like gene family (CIR family)と命名した。(5)CIRを過剰発現するシロイヌナズナ形質転換体を作出した。今後、これら形質転換体を用いてCMV抵抗性におけるCIRの機能解析を進める。以上の知見は、抵抗性におけるNB-LRR遺伝子ファミリーの機能解明とウイルス抵抗性の分子基盤の理解に寄与するものと考えられる。本研究課題では、このCMV(Y)感染シロイヌナズナC24における抵抗性の分子機構を解明するため、抵抗性遺伝子産物に認められるNucleotide-binding(NB)ドメインとLeucine-rich repeat(LRR)ドメインをもつタンパク質(R-like protein)をコードしている207遺伝子に焦点をあて、それらの遺伝子ファミリーがCMV(Y)抵抗性発現に果たす役割について解析を行った。全ゲノムの塩基配列が明らかになっているシロイヌナズナにおいては、NB-LRRファミリーに属する遺伝子が約200コピー存在している。それらの中には、糸状菌、細菌、ウイルスに対する抵抗性遺伝子としてすでに同定されているものが含まれているが、自然界においてシロイヌナズナに感染する病原体の数は、各病原体における系統やレースを考えると200を超えることは明らかである。したがって、シロイヌナズナのゲノム上に存在するNB-LRRファミリーがコードしているタンパク質の機能については、まだ未解明な点が多く残されている。CMV抵抗性において、このNB-LRRファミリーの機能を明らかにするため、シロイヌナズナの約200コピーのNB-LRR遺伝子の3'末端近傍をスポットしたカスタムアレイを作成し、CMV感染に対する遺伝子発現の変動の解析を行った。その結果、CMV(Y)に対して過敏感反応による抵抗性を示すことが明らかになっているエコタイプC24において、抵抗性発現にともなって転写量が増加する6個の遺伝子を見出した。この中の5遺伝子(Atlg72890,Atlg72900,Atlg72910,Atlg72930,Atlg72940)はTIR-NBコードしておりLRRを有していない。

また、ゲノム上での位置を調べたところ、第1染色体の長腕末端付近にクラスターをなして分布していることが明かになったことから、これをCMV(Y)-inducible R-like gene family (CIR family)と命名した。また、SAを蓄積しないシロイヌナズナ変異体pad4においても、CMV(Y)感染によってこれらCIR familyの転写量が増加したことから、CIR familyはCMV(Y)抵抗性シグナル伝達系においてSAやPAD4の上流で機能している可能性が考えられた。動物の自然免疫においては、TIR-NBドメインを有するタンパク質が防御遺伝子の発現に関わるシグナル伝達系において機能していることが知られている(総称してアダプタータンパク質と呼ばれている)ことから、植物におけるTIR-NBタンパク質の具体的な役割についても興味が持たれる。シロイヌナズナのエコタイプC24はキュウリモザイクウイルス黄斑系統[CMV(Y)]に対して過敏感反応による抵抗性を示す。シロイヌナズナのゲノム上に存在する約200コピーのNBS-LRR遺伝子について各遺伝子に特異的な約500bpの領域を搭載したカスタムアレイを作製し、CMV(Y)感染C24におけるNBS-LRRクラスメンバーの発現変動を網羅的に解析したところ、CMV(Y)抵抗性に伴い5種類の遺伝子の発現が増加することを見出している。これらの中で5遺伝子(Atlg72890,Atlg72900,Atlg72910,Atlg72930,Atlg72940)は、TIR-NBSドメインを含むタンパク質をコードしており、第1染色体の長腕末端付近にクラスターをなして存在していたことから、CMV-inducible-R-like gene cluster 1(CIR1)と名付けた。本年度は、CMV(Y)抵抗性におけるCIR1発現上昇の役割を明らかにするため、CIR1過剰発現形質転換体の作出と、CIR1発現上昇におけるサリチル酸シグナル伝達系の関与について解析を行った。(1)CIR1過剰発現体の作出:CMV(Y)抵抗性におけるCIR1の機能解析のひとつとして、CIR1メンバーであるAtlg72930をgreenfluorescent protein遺伝子(GFP)と融合させた遺伝子を、35Sプロモーター制御下で過剰発現させた形質転換体の作出を試みた。形質転換体が得られる効率は極めて低く、最終的にGFPによる緑色蛍光を指標に形質転換体2ラインを得たが、いずれも著しい矮化症状を示した。誘導抵抗性が恒常的に発現しているシロイヌナズナ変異体では、程度の差はあるものの矮化形態を呈することが既に報告されていることから、Atlg72930::GFP過剰発現体でもそれらと同様に抵抗性が誘導されている可能性が考えられた。本過剰発現体における防御関連遺伝子の発現やCMV抵抗性の増強などについては、さらに平成18年度に解析を行う予定である。(2)CIR1の発現とサリチル酸シグナル伝達系:C24におけるRCY1を介したCMV(Y)抵抗性では、SAシグナル伝達系が重要な役割を果たしていることが、本申請者のこれまでの研究から明らかになっている。そこで、CMV(Y)抵抗性におけるCIR1の発現とSAシグナル伝達系について解析を試みた。
妊娠時の糖脂質代謝調節における脂肪細胞の意義に関する研究

ラット妊娠中に血清レプチン値は増加しなかった。妊娠・産褥期の血清レプチン値には、脂肪細胞からのleptin mRNA発現量と、さらに産褥期には腹腔内脂肪量の変化が共に影響を及ぼすと考えられた。妊娠末期と産褥授乳群の血清レプチン値は、非妊娠群や非授乳群と比べて明らかに低下し、摂食量の変化はレプチン値の変化に合っていた。これらの変化は、妊娠末期の急速な胎児の発育と産褥の授乳のためのエネルギー獲得にとって有利に働くと考えられた。また、妊娠15日目の胎盤では、leptin mRNAの発現を認めたが、その量は少なく、ヒトとラットとの間の相違は、胎盤のleptin mRNA発現量の違いによると考えられた。血清TNF-α値および各部位における脂肪組織でのTNF-αmRNA発現は、妊娠・産褥期を通して有意な変化は認められなかった。さらに、各部位における脂肪組織でのPPAR-γmRNA発現量も、妊娠・産褥期を通して有意な変化は認められなかった。現在、分娩前後における脂肪組織量の急激な減少の機序を検索する目的で、脂肪組織におけるapoptosisを検討しているところである。また、ストレプトゾトシン投与により中等度の糖尿病ラットを作成して妊娠させ、非妊娠正常ラットを対照群として、妊娠正常ラット、非妊娠糖尿病ラットおよび糖尿病合併妊娠ラットを比較検討した。傍子宮脂肪組織におけるglucose transporter4(GLUT4)蛋白量は、妊娠正常ラットと非妊娠糖尿病ラットは共に低下するが、糖尿病合併妊娠ラットでは、additiveにさらに発現が低下することが示された。現在、adipocytokineの発現変化を検討している。また、妊娠時の脂肪組織におけるこのGLUT4の発現低下には、性ステロイドホルモンが関与していることが示唆された。週齢を一致させた妊娠・産褥ラットを用いて、血清レプチン値と傍子宮脂肪組織のleptin mRNA発現量、および胎盤のleptin mRNA発現の有無を調べた。さらに、妊娠・産褥の各時期の食欲、脂肪量とレプチン値との関連について検討した。7週齢の雌性ラットを購入し、11週齢に達した妊娠5、10、15、20日、産褥授乳群5、10日、産褥非授乳群5、10日のラットを作成した(各々n=5)。非妊娠のコントロールとして休止期の11週齢virgin雌ラットを用いた。妊娠5、10、15日の血清レプチンレベルは、非妊娠コントロール(3.4±0.2ng/m1)に比べて有意な変化は認められなかった。妊娠20日には非妊娠の2分の1に低下した(1.8±0.2ng/ml)。産褥授乳群5日には妊娠20日よりさらに低下し(0.7±0.2ng/ml,p<0.01)、産褥10日でも低い血清レプチン値のままであった。しかし、産褥非授乳群では産褥5日、10日ともに非妊娠群の値と有意な差はなかった。傍子宮脂肪組織のleptinm RNAの発現量も血清レプチンレベルと同様の変化を示した。また妊娠15日目の胎盤では、leptin mRNAの発現を認めたが、その量は少なかった。摂食量は、妊娠20日に有意に増加し、産褥授乳群5、10日ではさらに増加した。しかし、産褥非授乳群5日は非妊娠群と有意差はなかった。腹腔内脂肪量は、妊娠中は非妊娠群と比べて有意な変化はなく、産褥授乳群は有意に減少した。

産褥非授乳群は非妊娠と比べて有意な変化はなかった。これらの結果より、ラットの妊娠・産褥期の血清レプチン値には、脂肪細胞からのleptin mRNA発現量と、さらに産褥期には腹腔内脂肪量の変化が共に影響を及ぼすと考えられた。妊娠末期と産褥授乳群の血清レプチン値は、非妊娠群や非授乳群と比べて明らかに低下し、摂食量の変化はレプチン値の変化に合っていた。これらの変化は、妊娠末期の急速な胎児の発育と産褥の授乳のためのエネルギー獲得にとって有利に働くと考えられた。週齢を一致させた妊娠・産褥ラットを用いて、血清TNF-α値と各脂肪組織(腹部皮下脂肪、傍子宮脂肪、腸間膜脂肪)のTNF-αmRNA発現量の変化を調べた。さらに、同ラットの脂肪組織におけるPPAR-γmRNA発現の変化について検討した。11週齢に達した妊娠5、10、15、20日、産褥授乳群5、10日、産褥非授乳群5、10日のラットを作成した(各々n=5)。妊娠・産褥期を通して血清TNF-α値には有意な変化は認められなかった。各部位における脂肪組織でのTNF-αmRNA発現は、妊娠中および分娩前後のどの時期でも有意な変化は認められなかった。また、各部位における脂肪組織でのPPAR-γmRNA発現量も、妊娠・産褥期を通して有意な変化は認められなかった。腹腔内脂肪量は、妊娠中は非妊娠群と比べて有意な変化はなく、分娩後急速に減少した。現在、分娩前後におけるこの脂肪組織量の急激な減少の機序を検索する目的で、脂肪組織におけるapoptosisを検討しているところである。ストレプトゾトシン投与により中等度の糖尿病ラットを作成して妊娠させ、非妊娠正常ラットを対照群として、妊娠正常ラット、非妊娠糖尿病ラットおよび糖尿病合併妊娠ラットを比較検討した。まず、当教室で以前検討したglucose transporter4(GLUT4)のmRNAおよび蛋白の発現を検索した。傍子宮脂肪組織におけるGLUT4蛋白量は、妊娠正常ラットおよび非妊娠糖尿病ラットでそれぞれ有意に低下したが、糖尿病合併妊娠ラットではさらなる発現量の低下が認められた。つまり、妊娠時と糖尿病時は共にGLUT4発現量は低下するが、糖尿病合併妊娠時には、additiveに発現が低下することが示された。現在、adipocytokineの発現変化を検討している。また、妊娠時の脂肪組織におけるGLUT4の発現低下には、性ステロイドホルモンが関与していることが示唆された。
光をエネルギー源として生きる録葉細胞の暗黒への応答の分子機構

緑葉細胞の暗黒への応答の様子を遺伝子発現のレベルで明らかにすることを目的とし、次のような点について研究を進めた。(1)暗黒に応答して発現する遺伝子のcDNAを多数クローン化し、既知の塩基配列との類似性を検索してその応答の全体像を明らかにした。(2)未知の塩基配列を持ったものについては、特異抗体や形質転換植物を作成する等の方法によってその機能を探ることを試みた。とくに葉緑体に輸送されるものについては、葉緑体の機能との関連を中心にして検討した。(3)発現の様子から特に興味深い遺伝子については、昼夜の切り換えを行うための細胞内の信号を明らかにし、そのプロモーターの解析を行うことによって発現調節機構の一端を明らかにした。(4)秩序を持ったタンパクの分解系に関与すると考えられるプロテアソームや葉緑体のClpプロテアーゼについて、すでに報告されているcDNAを用いて対応する遺伝子の発現を調べ、塩基配列しか知られていない後者については、特異抗体を利用して葉緑体から同酵素タンパクを精製して、その生化学的な実体を明らかにすることを試みた。その結果、光合成遺伝子などとは逆に、日中には抑制され、夜間に発現する遺伝子のcDNAがいくつもクローン化された。そのうちの一つは、葉緑体に輸送されるタンパク質であることが確認されたことから、暗黒に対する葉緑体の応答も、その構成タンパク質を変化させるほどの大きなものであることが推測された。また、今まで植物では見つけられていなかった分岐鎖アミノ酸脱水素酵素のcDNAが得られるなど、アミノ酸代謝に関与するいくつかの酵素の遺伝子についてもその発現が高まることが確認された。暗黒下におかれることによって細胞内の糖は短時間で使い果たされてしまうことが観察され、飢餓状態に陥緑葉細胞の暗黒への応答の様子を遺伝子発現のレベルで明らかにすることを目的とし、次のような点について研究を進めた。暗黒下におかれることによって細胞内の糖は短時間で使い果たされてしまうことが観察され、飢餓状態に陥1.differential deisplay PCR法を用いて、シロイヌナズナ緑葉から暗処理に対応して発現する遺伝子の_CDNAクローンを多数得ることに成功した。これらの_CDNAをプローブとしたnorthernhybridizationによって、それぞれに対応する転写産物の蓄積のタイムコースにいくつかのパターンがあり、暗所における遺伝子発現に複数の制御機構が働いていることが示唆された。2.1で得られたクローンの塩基配列を決定したところ、すぶに単離解析の進んでいるdin1や分岐鎖ケト酸脱水素酵素の他に、fructose-2-kinase・fructose-2,6-bisphosphatase、α-glucosidaseなどをコードするものであることが推測された。とくに前者は、脂肪酸などの代謝系における解糖系と糖新生の振分けの信号物質であるfructose-2,6-bisphosphateのレベルを決定するかなめである二つの活性をもつ酵素であり、動物で詳しく研究されているが、植物ではその存在が疑問視されていたものである。植物における生理的役割には、暗所で起こる糖飢餓状態に関連してきわめて興味がもたれる遺伝子である。3.din1のコードするタンパク質が葉緑体に移行することが、試験管内の葉緑体移行実験で証明され、暗所で新たなタンパク質が葉緑体へ輸送されて葉緑体の機能変換が起こることが強く示唆された。さらにスクリーニングを続けたところ、din1以外にも同様の葉緑体タンパク質をコードする_CDNAのクローンが複数単離された。4.葉緑体のproteaseであるClp proteaseについては、その遺伝氏を試験管内で発現させて得られたタンパク質を本に抗体を作製することができ、今後その精製を行なうための準備が整った。光合成器官である緑葉の細胞は、昼間には光合成によって得られるエネルギーを使ってその生命を維持している。ところが夜間には光合成で蓄えられた糖は速やかに消費されてしまい、飢餓状態に陥る。本研究は、緑葉細胞がこのような光のない状態に対応するために必要な遺伝子を明らかにすることを目的として計画された。

本年度も、昨年度の引き続きディファレンシャルディスプレイPCR法を用いて暗所に置いたシロイヌナズナのロゼット葉のみに発現する遺伝子のcDNAを探索した。合計11種類のcDNAがクローン化され、その塩基配列を決定して、データベースを探索した結果、この中には、分岐鎖ケト酸脱水素酵素、β-グルコシダーゼやマンノース-6ーリン酸イソメラーゼのように、飢餓状態に対応するための新たなエネルギー源獲得に必要と思われる遺伝子や、アスパラギン合成酵素のように窒素代謝に関連するもの、スプライシングファクターやRAD23遺伝子のホモログのように遺伝情報発現や除去修復に関与するものが見られた。これらの遺伝子は、暗処理への発現応答の時間パターンの解析から、速やかで一時的に発現するもの、速やかで長時間発現が継続するもの発現に24時間以上の暗黒を必要とするもの、という三つのグループに分けられた。またそのほとんどは、光の再照射によって発現が停止し、いくつかは糖を補うことで発現が阻止されたり、明所で老化を開始した葉での発現が確認され、飢餓状態への応答や暗黒条件におかれた緑葉の老化が促進される現象とのつながりが示唆された。これらの遺伝子のうち、興味深い機能をもつものについては、大腸菌の発現系を用いた酵素活性の検出、酵母突然変異株の相補等によってその機能を確認することを計画しており、特徴的な発現パターンを示すものについては、抗体の作製、発現の組織化学的な検討、遺伝子クローンの単離とプロモーターの解析を計画している。緑葉細胞の暗黒への応答の様子を遺伝子発現のレベルで明らかにすることを目的とし、次のような点について研究を進めた。(1)暗黒に応答して発現する遺伝子のcDNAを多数クローン化し、既知の塩基配列との類似性を検索してその応答の全体像を明らかにした。(2)未知の塩基配列を持ったものについては、特異抗体や形質転換植物を作製する等の方法によってその機能を探ることを試みた。とくに葉緑体に輸送されるものについては、葉緑体の機能との関連を中心にして検討した。(2)発現の様子から特に興味深い遺伝子については、昼夜の切り換えを行うための細胞内の信号を明らかにし、そのプロモーターの解析を行うことによって発現調節機構の一端を明らかにした。(4)秩序を持ったタンパクの分解系に関与すると考えられるプロテアソームや葉緑体のCipプロテアーゼについて、すでに報告されているcDNAを用いて対応する遺伝子の発現を調べ、塩基配列しか知られていない後者については、特異抗体を利用して菜緑体から同酵素タンパクを精製して、その生化学的な実体を明らかにすることを試みた。その結果、光合成遺伝子などとは逆に、日中には抑制され、夜間に発現する遺伝子のcDNAがいくつもクローン化された.そのうちの一つは、葉緑体に輸送されるタンパク質であることが確認されたことから、暗黒に対する葉録体の応答も、その構成タンパク質を変化させるほどの大きなものであることが推測された。また、今まで植物では見つけられていなかった分岐鎖アミノ酸脱水素酵素のcDNAが得られるなど、アミノ酸代謝に関与するいくつかの酵素の遺伝子についてもその発現が高まることが確認された。
光アシストプロセスによるゾル-ゲル薄膜の高機能化と微細パターニング

金属アルコキシドをβ-ジケトンで化学修飾することにより、ゲル膜に光感応性という新規な機能を付与することができる。この特性を利用すると微細パターニングが可能であり、またプロセスの低温化が期待できる。本研究は、光アシストプロセスという新たな概念の基に、ゾル-ゲル薄膜の高機能化と微細バターニングプロセスの確立を目的とし、以下のような成果を得た。1) β-ジケトンで化学修飾したAl_20_3,ゲル膜のうち、べンゾイルアセトンを用いたゲル膜が大気中で最も安定で,しかも感度が高いことを見いだした。さらに、ベンゾフェノンが増感効果を有することを明らかにした。2)化学修飾されたZrO_2ゲル膜のESCAスペクトルから,紫外線照射によりC原子の結合状態が変化するとともに,C含量そのものも減少することを見いだした。3)オルトケイ酸エチルと化学修飾された,AI-アルコキシドから生成するAl_20_3,-SiO_2二成分系ゲル膜において,30mol%以上のAl_20_3,を含むゲル膜は光感応性を有することを明らかにした。4)化学修飾されたPZTあるいはPLZTゲル膜においても微細パターニングが可能であり、コーティングと乾燥を繰り返すプロセスで膜厚約1μmのゲル膜にパターニングを行うことができた。5)マスクを通して紫外線を照射した光感応性ZrO_2ゲル膜上に色素を含むSiO_2ゲル膜を形成したのち,水でリンスを行うことにより、ZrO_2ゲル膜の紫外線未照射部にのみ選択的に着色させることができた。6)位相マスク法や二光束干渉露光法を用いて光感応性ZrO_2およびPZTゲル膜に回折格子を形成するためのプロセスを確立し,得られる回折格子の特性を評価した。7) Si-アルコキシドの加水分解が、光酸発生剤の存在下で光によって制御できることを明らかにし、また,光酸発生剤を含むSiO_2ゲル膜でも紫外線照射によって微細パターンが形成できる可能性を見いだした。β-ジケトンで化学修飾された金属アルコキシドから生成するゲル膜は光感応性を有し、紫外線照射によってその特性が大きく変化する。この現象を利用すると薄膜の微細パタ-ニングが可能であり、またプロセスの低温化が期待できる。本研究は、光アシストプロセスという新たな概念の基に、ゾル-ゲル薄膜の高機能化と微細パタ-ニングプロセスの確立を目的として行ったものであり、本年度の研究を通して以下のような成果を得た。1)種々のβ-ジケトンで化学修飾されたAl-アルコキシドから生成するゲル膜について、光応答特性に対するβ-ジケトンの種類の影響を検討した。その結果、ベンゾイルアセトンで化学修飾されたゲル膜が大気中で安定で、しかも高圧水銀灯からの紫外線に対して最も高感度であることを見いだした。2)化学修飾されたAl-アルコキシドと部分加水分解されたTEOSから生成するAl_20_3-SiO_2二成分系ゲル膜において、30モル%以上のAl_2O_3を含むゲル膜が光感応性を有し、微細パタ-ニングが可能であることを明らかにした。この結果は、化学修飾されたゲル膜を用いて多成分系酸化物薄膜も直接パタ-ニングできることを示している。