hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抑制性伝達物質のGABAからグリシンへの発達スイッチング

この伝達物質のスイッチングは中枢神経回路における新しい発達変化のメカニズムとしてNature Neuroscienceに掲載された。ラット聴覚中継路核である内側台形体核(NMTB)から外側上オリーブ核(LSO)に入力する抑制性回路において、NMTBを刺激してその入力様式を電気生理学的手法により検討した結果、生後0-3日目は主にGABA作動性入力であり、発達に従い次第にグリシン性成分増加し、生後14日以降はグリシン作動性に変化した。終末から放出される単一シナプス小胞によるイベントである微小シナプス電流(mIPSCs)について、発達各時期において解析を行なった結果、mIPSC自体が未熟期のGABA作動性から、GABA+グリシンのco-releaseを経て成熟期のグリシン作動性に変化することが判明した。免疫電顕にて個々のグリシン陽性終末内のGABAの含有量が発達に伴い次第に減少することが判明した。この結果はLSOに入力する抑制性伝達様式が単一シナプスレベルでGABAからグリシンへ発達スイッチすることを意味する。伝達物質の単一終末レベルでのスイッチという全く新しい神経回路の発達再編を提起できた。次に、GABAが同様のCl-チャネルを活性化するグリシンへ発達変化する生理学的意義を検討するために、代謝型GABA-B受容体の発現/機能の発達変化を検討した。未熟期LSO細胞にはGABA-B受容体が強く発現しており、LSOへの抑制性入力を低頻度刺激すると、シナプス後細胞GABA-B受容体を介するGABA入力の長期抑圧(LTD)が観察された。発達に伴い、LSO細胞のGABA-B受容体の染色性、抑制性LTD発生は消失した。成熟期LSOの本来の機能である音源定位という安定した機能回路を獲得するために、未熟期における回路再編に関連すると考えられるGABAによる可塑性が発達と共に消失し、sharpな抑制性シナプス電流を惹起するグリシンへ発達スイッチするのかも知れない。
古墳成立期における朱を用いた祭祀行為の実態把握と地域比較

本研究では次の3項目についての検討作業を実施した。1.関連資料の集成2.実地調査と分析作業徳島市庄・蔵本遺跡出土弥生時代後期の石臼・石杵類について蛍光X線分析を試み、朱の付着の有無を検討した。ただし本遺跡出土資料中からは赤色顔料が付着する事例は見出されなかった。また古墳での朱の使用状態の検討については、石川県の事例に焦点をあて実地調査を行ったほか、四国各地の竪穴式石室石材の収集を試み、朱が使用されたとの既報告資料について蛍光X線分析による追認作業を進めた。ただし従来の知見に修正が必要な所見はこれまでのところ見出されていない。3.考察日本列島における朱擦り祭祀の系譜を探るべく、古代中国における神仙思想関連の文献を収集したほか、魏志倭人伝等の記載における「粉」の実態についての検討を加えた。その結果、従来主張してきたような丹薬としての摂取のみであった可能性を考えるよりも、顔料としての使用法に、より一層の蓋然生を認めるべきと判断するに至った。
自己説明型コンポーネント・フレームワークの研究開発

ソフトウェアコンポーネントにその動作アルゴリズムなどの内部処理や機能を記述できる自己説明型コンポーネントおよびそれを用いたコンポーネント・フレームワークの開発を行った。コンポーネントの記述を容易にするとともにその理解を助ける自己説明性の高い記述言語の実現と、そのようなコンポーネントによるプログラム作成を包括的に補助するためのフレームワークの開発を行った。ソフトウェアコンポーネント自身にその動作アルゴリズムや機能を記述できる自己説明型コンポーネントの開発とそのコンポーネント・フレームワークの開発について、本年度は、コンポーネント構造とユンポーネント間インタフェースの設計、およびインタフェースを記述するための言語の基本設計と専用のエディターの試験的実装を行った。コンポーネント構造は、cyber Filmをもとに、コンポーネント同士を接続するために必要な入出力のデータ型に関する定義と、そのコンポーネントの用途や役割といった利用時に役立つ情報を格納できる構造とした。そして、入出力データを定義・表現するための、アイコンを主にしたビジュアル言語を開発した。これは言語要素となるアイコンとその組み合わせ規則からなるものである。また、コンポーネントの用途や役割を表現するための同様の言語の設計も行った。この言語の開発にあたっては、多数の既存の科学的、技術的分類をさまざまな角度で比較調査し、利用者である科学者や技術者が情報科学の知識が無くとも、それぞれの専門分野の知識によって必要とするコンポーネントを検索できることを目指した新たな分類を作成した。前述の言語はこの分類にもとついたコンポーネントの定義を行うことができるように設計されている。ただし、将来、分類をあるていど変更しても言語(言語要素と組み合わせ規則)自体の変更は必要としない構造になっている。インタフェース用言語については、入出力データの基本構造、データ型、大きさなどの基本情報に加え、各データが入出力されるタイミングなどについても記述できるようした。これらの新しい言語の機能を実証し、言語仕様の確定と改良をするため、これらの言語を用いてコンポーネントを定義するためのエディターと、表示を行うためのブラウザーの基本的な機能を開発した。ソフトウェアコンポーネントにその動作アルゴリズムなどの内部処理や機能を記述できる自己説明型コンポーネントの開発とそのコンポーネント・フレームワークの開発について,本年度は,コンポーネントの作成と検索処理を試すためのソフトウェア環境を構築した。前年度までに定義したコンポーネント構造にしたがい,コンポーネントを作成した。その過程を通して,コンポーネント構造とインタフェース言語の検証と改善作業を行った。対象どしたコンポーネントは,計算アルゴリズムに関する主に科学計算用のものとした。基本的なものについては想定した通りにコンポーネント化し,データベースに保存することができた。しかし,計算アルゴリズムの中には,基本的なものを特殊な用途向けに最適化したものが多く,その小さな違いを効果的に説明できる情報の付加が必要であるが,その統一的な手法については未解決である。現状では,各アルゴリズムの目的,用途,関連分野を示すアイコンのデザインを工夫することで区別を行っている。これに限らず,アイコンのデザインは時間の要する作業であった。コンポーネントのブラウザーとエディターについては基本的なものは前年度に作成済みであったが,言語の設計を進めるのに必要な機能に特化した開発者用のものであった。今年度開発したものは,ユーザーの使用を念頭におきながら,設計と実装を行った。この開発は言語の修正と同時進行したため,言語の仕様が変わるたびに開発を繰り返す必要があった。そのため,検索手法の考案は行ったが,実際に実験することはできなかった。ソフトウェアコンポーネントにその動作アルゴリズムなどの内部処理や機能を記述できる自己説明型コンポーネントの開発とそのコンポーネントフレームワークの開発について、本年度は、コンポーネント構造とインタフェース言語の検証と改善、検索手法を試すシステムの試作を行った。すでに開発を進めていたコンポーネントを表示、編集するためのエディターとブラウザーについて、言語仕様に合わせた変更と未実装の機能の実装を行った。特に、処理内容を記述するための計算式の入力機能については、入力の幅を広げるための機能追加を行った。また、コンポーネントのcyberFilmによる記述から実際にプログラムを生成する機能を新たに実装した。この生成では、テンプレートに基づく手法を採用し、テンプレートを複数用意することと、複数のテンプレートからもっとも適切なものを選択する手法により、状況に合わせた実行効率の高いプログラム生成が可能である。ただし、今のところデータベースに用意したコンポーネントとテンプレートは一部の計算アルゴリズムに関するものであるため、より多くの種類のもので引き続き試す必要がある。コンポーネントの登録と検索については、昨年度にはじめた設計をもとに実装を試みた。これまでに作成した、アルゴリズムのデータ構造、処理順序、学術分野、アプリケーション分野などをもとにした分類をさらに検討して修正と拡張を行った。この分類にしたがってコンポーネントをデータベースに登録し、検索を行うためのブラウザーを実装した。検索手法は、この分類に基づくものと、コンポーネントに含まれるcyberFilmの属性から検索する手法も検討したが実装までは至らなかった。また、検索手法の実験については時間がなく、簡単なテストに止まったが機能を確認することはできた。
遷移金属酸化物をベース層に持つトンネルトランジスタの開発

研究成果の概要:遷移金属酸化物を用いたトンネルトランジスタの実現を目指し、チタン、バナジウム、マンガン酸化物などの酸化物薄膜をレーザーアブレーション法により精密に作製した。分極積層の効果を利用した界面における局所的なホールドープに成功し、広く研究されているバンド絶縁体に加え、モット絶縁体への局所的ドープが可能であることを示した。さらにショットキー接合における負性抵抗実現、ダイオードの極性の温度による反転などの特異な現象を見出した。遷移金属酸化物をベース層に持つトンネルトランジスタ開発のため、バナジウム酸化物およびチタン酸化物を用いて人工構造を作製し、磁場に対する応答を含めた電気的特性を調べた。バナジウム酸化物人工構造では、界面を利用した局所的ホールドープに成功し、大きな異常磁気効果の実現に成功した。酸化物の界面を利用し、局所的にキャリアを導入することは、近年、全世界的に精力的に研究が進められているテーマであるが、本研究では電子ではなくホールを、制御された量だけ注入することに成功したことが大きな特徴である。すなわち、既成の電子ホールドープ界面と組み合わせて、バイポーラ型のデバイスを開発してゆく土台が完成したわけである。また、電子ドープの系では、界面における酸素欠損発生が見かけ上同様の効果を生むため、本質的な現象が何かということが常に問題となってきたが、今回のホールドープ系の発見は、界面ドープの現象を一気に明瞭なものとした。さらに、微量ドープしたチタン酸化物と金属とでショットキー接合を作製し、この電流電圧特性の極性が、温度下降に伴って反転することを見出した。半導体にはない酸化物の特性として、陽イオン・陰イオンの存在にもとづく分極の効果が挙げられるが、チタン酸化物ショットキー接合では、この分極の効果が決定的な役割を果たし、ショットキー界面近傍では、バルクとは定性的に逆の誘電的特性が現れることから、このような異常な電流電圧特性が現れることが分かった。この研究では、単一界面のショットキー接合という、人工構造の中で最も簡単な系を用いて、酸化物人工構造に普遍的に現われる特異な効果を抽出したという点でも大きな意味を持つ。マンガン酸化物は、遷移金属酸化物を用いたデバイスに使用される代表的な強磁性電極材料である。今年度、レーザーアブレーション法で用いるレーザーの光学的条件を制御することで、マンガン酸化物薄膜の組成を精密に制御することに成功した。特に、光学的な条件の制御が、レーザーアブレーション法において重要と信じられていた基板温度、酸素分圧以上の大きな効果を持つことを明らかにした。また、ルテニウム酸化物にマンガンを微量導入した薄膜を、チタン酸化物基板上に成長させ、ショットキー接合を作製した。このようなショットキー接合は、トンネルトランジスタの基本構成要素であり、良質な接合の作製はきわめて重要である。このルテニウム酸化物-チタン酸化物接合において、多彩な特性が現われることで知られる遷移金属酸化物接合でも珍しい、負性抵抗を低温において実現した。さらに、バナジウム酸化物薄膜を、典型的なワイドギャップ絶縁体であるランタンアルミニウム酸化物で挟み込み、厚みの制御により輸送特性がどのように変化をするか調べ、界面において電子状態が再構成する様子を明らかにした。トンネルトランジスタにおいては、絶縁膜の良質化することがきわめて重要である。この目的のために、マグネシア、サファイアの単結晶薄膜をレーザーアブレーション法により作製した。特に、良質な結晶性に加え、薄膜表面の平坦性が、原子間力顕微鏡および反射型高速電子線回折においてほぼ検出限界に迫る高さを持っていることを示した。
白金とは異なる酸素還元経路をもつ燃料電池用金属ポルフィリンネットワーク触媒の開発

固体高分子型燃料電池白金代替酸素極として開発した熱処理バリウムイオン架橋鉄ポルフィリンにおいて、白金系とは異なる酸素還元機構を提示すると共に、金属ポルフィリンの短所となる長期酸性下での動作安定性を評価した。熱処理によって生じる新規な高酸化状態となった鉄(III)ポルフィリンは、そのダイマー構造によって向かい合った鉄と環内窒素の4点で酸素分子を吸着すると、鉄(III)から鉄(IV)へ電荷分離を引き起こし、酸素の4電子還元反応が起こる経路を示した一方で、バリウムイオンがポルフィリンダイマー保持を補助しており、この補助が長期動作に重要な耐酸性、及び耐酸化性を発現していることも明らかにした。固体高分子型燃料電池白金代替酸素極を念頭に、申請者等の開発した熱処理鉄ポルフィリンにおいて、白金系とは異なる新規酸素還元機構の証明、酸性下での長期動作安定性を明らかにすることを目的とした。平成25年度は初年度に引き続き、コバルトポルフィリンのバリウム架橋における優位性、及び4つの末端基をカルボン酸とした鉄ポルフィリンを用いた場合のバリウム架橋の有無による効果に加え、熱処理による活性向上について検討した。酸素還元能はスルホ基を有する鉄ポルフィリンをバリウム架橋したものが最も優れていたが、本年度は以下の知見を得た。カルボン酸を末端に有する鉄ポルフィリンではスルホン酸の場合と同様、バリウム塩添加による沈殿生成が確認できたが、コバルトポルフィリンではバリウム塩を加えても沈殿せず、電子顕微鏡においても鉄ポルフィリンの時に現れる小枝状形状を観察することが出来なかった。これら修飾電極の酸素の有無による自然電位を追跡したが、鉄ポルフィリンとコバルトポルフィリンではその時間経過に伴う変動が異なることを明らかとした。この要因はダイマー構造を形成していないコバルトポルフィリンでは中心金属のコバルトは酸素分子との配位力が強いため、溶存酸素分子の速やかな吸着が起こり、酸素存在下での自然電位の急激な上昇を引き起こしていると考えることを示した。また、この結果はコバルトポルフィリンによる酸素の2電子還元を示すことにもなるが、過酸化水素の酸化、還元分解を測定したところ、鉄ポルフィリンよりも優れた分解挙動を示したことから、コバルトポルフィリンにおいても酸素分子は最終的な水への4電子還元を達成することを示した。この成果を元に二つの酸素還元機構を検討しているが、鉄ポルフィリン自身の酸化還元波が酸素還元波と同様にpH依存していることから、最終年度の新たな酸素還元機構の提唱への重要な要因と考えている。固体高分子型燃料電池白金代替酸素極を念頭に、申請者等の開発した熱処理鉄ポルフィリンにおいて、白金系とは異なる新規酸素還元機構の証明、酸性下での長期動作安定性を明らかにすると共に、応用展開を狙って、本触媒を配向制御したまま集電剤へ担持する手法の確立に挑戦することを目的とした。初年度(平成24年度)は、電気化学水晶振動子マイクロバランス法にて溶存酸素の有無における自然電位と振動数変化を追跡し、ポルフィリン鉄の高酸化状態を捉えることで、反応機構の証明に試みた。水晶振動子電極はその構造上、直接高温での熱処理が不可能であり、触媒粒子を物理的に固定する際も均質、最小限で展開する必要が有る。乳鉢、超音波ホモジナイザで破砕、分散した触媒塗布溶液を調整することで、現状における最小限塗布方法とした。この作成法により、回転リングディスク電極測定が可能となり、本年度購入したバイポテンシオスタットを用いた回転リングディスク電極で酸素還元生成物の評価も次年度以降の予備実験として実施している。しかし、水晶振動子マイクロバランス法では溶存酸素の有無、電位印加等の条件を与えても、微かな振動数変化しか得られず、再現性がないことから、振動数変化による酸素吸脱着評価は断念した。一方で、自然電位の変化は酸素吸脱着で再現良く変動したため、この変化を元に検討を行った。バリウム鉄ポルフィリン電極の自然電位は脱酸素下で620mV vsAg|AgCl付近、酸素を溶存させると680mVまで上昇し、再び窒素脱気で電位は低下した。680mVは本触媒の酸素還元開始電位に相当している。コバルトポルフィリンでも同様の測定を行ったところ、脱酸素下では320mV、酸素を溶存させると600mVへと大幅な上昇を示した。この変化は酸素の吸着による中心金属の酸化状態を示すと予想しており、鉄ポルフィリンの高酸化状態の存在を示唆した。

研究期間内では、応用展開への検討は未完のままであったが、反応機構の証明と安定性の評価に重点を置いた。種々の電気化学測定法による検討の中、原始的な開回路電位変動が有用な評価方法であることを示した点は特筆すべき点である。この測定結果をボルタモグラムと併せて考察することで、推論であった新規酸素還元機構が少しずつ明らかになった。以下にその現状を記す。触媒の調整からは、1)バリウムイオンによる沈殿形成はイオンネットワークよりも鉄ポルフィリンダイマーの保持に作用している点と、2)400度以上の熱処理により中心金属に関係なくポルフィリン環に由来する新規な酸化還元部位が発生する点が明らかとなった。この2点は鉄ポルフィリンの酸素還元開始状態を検討する上で重要な知見となる。開回路電位変動測定により、酸素吸着により本触媒は高原子価状態へ電荷分離する一方で,過酸化水素は特異的に吸着するものの高原子価状態へ移行しないことが判った。この結果は過酸化水素存在下での熱処理金属ポルフィリン触媒が侵されにくく、耐久性を向上する要因となっていると考えられる。以上の結果は、鉄ポルフィリンダイマーにおいては酸素分子の吸着サイトは二つのポルフィリンからなる中心鉄と環内窒素の4点で保持され、それぞれの鉄ポルフィリンから2電子ずつ供与することで,水へと還元する一歩進んだメカニズムを提唱することが出来たと同時に、バリウムイオン架橋による耐酸性の向上から、白金代替触媒としての魅力が高まったといえる。電気化学平成25年度計画は、分光学的評価から本触媒の酸素吸着による高酸化状態への移行を明らかにすることを第一目的としたが、4つのカルボン酸を持つ鉄ポルフィリンの合成に手間取り、バリウムイオンとのイオン架橋構造によるネットワーク構築の支持と熱処理の優位性までしか見いだせていない。しかし、ポルフィリン末端基、ポルフィリン中心金属の変化による比較から、メディエータ型酸素還元反応の反応機構が中心金属あるいはダイマー構造の形成の有無により二種存在することを見いだした。また、中心金属自身の高酸化状態が単純な系でなく、pH依存している点を電気化学的に明らかにしている点は最終年度の本研究の重要なカギを握る。一方で、本触媒を利用した酸素還元反応電子数評価は不十分である。また、金属ポルフィリンの耐酸性・安定性の評価は未実施であった。以上のことから、当初の計画から遅れているものの、実際当初計画にはない重要な成果が得られつつあることから、自己評価はやや遅れているとの評価が妥当と判断した。平成24年度計画は、溶存酸素の存在の有無において、本触媒を水晶振動子マイクロバランス法による振動数変化と自然電位変化から、酸素還元反応機構を検討するだけでなく、架橋イオン、ポルフィリン末端基、ポルフィリン中心金属の変化による比較から、ネットワーク構築の確認とメディエータ型酸素4電子反応を検討することも予定していたが、これら全てについては達成できていない。本触媒を利用した酸素還元反応電子数評価の回転リングディスク電極電極の測定は予備実験段階である。特にポルフィリン末端をスルホ基からカルボン酸へと変更して、同様のカチオン架橋ポルフィリンを調整することは本触媒のカチオンによる効果並びに推定架橋構造を確立するために欠かせない検討事項ではあったが、未達成である。
マンガン塩触媒を用いる高選択的かつ実践的合成プロセスの開発

マンガン塩触媒を用いる新しい合成反応の開発について交付申請費に記載した研究計画に従って研究を行い次の2つの成果を得た。1.ホモプロパルギルアルコール誘導体のアリルGrignard反応材によるアリルマグネシウム化反応ならびにジアリル化反応ホモプロパルギルメチルエーテルのエーテル溶液に、3モル%のヨウ化マンガン(II)触媒存在下、アリルGrignard反応剤を室温で作用させるとアリル基とマグネシウムがシン付加したアルケニルマグネシウム化合物が中間体として生成する。水を加え反応を集結させるとアリル化体が立体選択的かつ位置選択的に収率83%で得られる。異性体の生成は認められない。中間体にベンズアルデヒドやヘプタナ-ル、アリルブロミドといった求電子剤を加えるとそれぞれ対応する付加体が92%、87%、77%という収率で得られる。この反応においてアリルマグネシウム反応剤を過剰に用いしかも酸素の共存下に反応を行うと、ジアリル化生成物が得られることも明らかとなった。2.マンガン塩触媒を用いるアリル2-ヨードフェニルエーテル類の環下アリル-2-ヨードフェニルエーテル誘導体に、3当量のη-BuLiと1当量の塩化マンガンから調整したアート錯体型マンガン反応剤を作用させるとベンゾフラン誘導体が収率74%で得られた。η-BuLiの代わりにη-BuMgBrから調整した反応剤を用いても反応は同様に進行する。まずマンガンアート錯体から基質に一電子移動が起こり、アリールラジカルが生成する。このものが分子内ラジカル環化したところでマンガンからもう一電子移動が起こる。最後にデヒドロマンガン化が起こりベンゾフラン誘導体を与えたものと考えている。
一酸化炭素の挿入を伴う触媒的アルキン-アルキンカップリング反応の開発

遷移金属触媒を用いる付加環化反応は、環状化合物合成において最も汎用な手法である。中でも、一酸化炭素やイソシアニドの挿入を伴う反応は、環内に合成上有用なカルボニル基、イミノ基をもつ環化生成物を与える。しかしながらこれまで、触媒的アルキン-アルキンカップリング反応によるシクロペンタジエノンの一般的な合成法はなく、また、イソシアニドの挿入を伴う反応は、基質に対し等量の遷移金属錯体を用いる例しか報告されていない。報告者は、イリジウム-ホスフィン錯体を用いることにより、一酸化炭素の挿入を伴う触媒的分子内アルキン-アルキンカップリング反応が進行することを見いだした。その後に他の研究者により報告されたコバルト三核カルボニル錯体を用いる高一酸化炭素圧下の触媒的アルキン-アルキンカップリングと異なり、本反応は、一酸化炭素常圧下、さらには低分圧下(0.2atm)においても効率的に進行することがわかった。また、生成物のシクロペンタジエノンは、酸処理により、容易に二重結合の異性化が進行し、さらなる合成変換が可能な二環性ジエノンが得られる。さらに、これまで等量のNi(O)錯体を用いる例しか知られていない、イソシアニドの挿入を伴うアルキン-アルキンカップリングについて検討した結果、ロジウム錯体を用いることにより触媒反応を達成した。本反応は、ホスフィン配位子をもたないロジウム錯体を用い、溶媒としてジブチルエーテルを選択し、かつイソシアニドを少量ずつ適切な時間間隔で添加することにより、速やかに反応が進行し、良好な収率でイミノシクロペンタジエンを与えることを見いだした。一酸化炭素の挿入を伴うアルキン-アルキンカップリング反応は、活性合成中間体であるシクロペンタジエノンを与える有用な反応である。しかしかながら、生成物であるシクロペンタジエノンが4π化合物として金属を捕捉し、η^4-金属錯体となることから、これまで触媒的アルキン-アルキンカップリング反応の報告例がなかった。一方筆者は、ジコバルトオクタカルボニル錯体を用い、かつ末端に嵩高いトリアルキルシリル基を有するアルキンを用いることにより、一酸化炭素の挿入を伴うアルキン-アルキンカップリング反応が速やかに進行し、直接的かつ高単離収率でシクロペンタジエノンを与えることを既に報告している。そこでこの研究で得られた知見を足がかりに、用いる金属錯体の触媒化を検討した結果、イリジウム錯体が、一酸化炭素の挿入を伴うカップリング反応に極めて有効な触媒であることを見いだした。種々のジインに対し、一酸化炭素常圧下、触媒量(5mol%)のイリジウムホスフィン錯体を作用させると、分子内カップリング反応が効率的に進行し、種々の二環性シクロペンタジエノンが高収率で得られた。これまで、ヒドロホルミル化反応など遷移金属錯体を用いる一酸化炭素の挿入を伴う触媒的反応が数多く報告されているが、一般に一酸化炭素加圧条件で反応が進行する。一方本反応は、一酸化炭素常圧下で進行するのみならず、低圧下(0.2気圧)でより速く進行する。この結果は、本反応のメカニズム考察の研究を進める上で、ひとつの指針となる重要な知見である。今後は合成変換を視野に入れ、より付加価値の高いシクロペンタジエノンの合成を目指し、反応条件のさらなる最適化、一般化を検討する予定である。
高脂肪食耐性ラットのエネルギー代謝特性と制御に関わる新たな分子 基盤の解明

高脂肪食摂取ラットから、抗肥満を呈する個体を検出し、それらのエネルギー代謝特性と脂肪組織での遺伝子発現を解析した。高脂肪食抵抗性ラットのエネルギー摂取や消費は高脂肪食肥満ラットと有意差はないものの、体重は有意に低下していた。同ラットの腸間膜脂肪組織のマクロファージでは、グアニリンとその受容体であるグアニル酸シクラーゼC(GC-C)が高発現しており、グアニリン/GC-Cダブルトランスジェニック(Tg)ラットは高脂肪食に抵抗性を示した。これらの結果から、マクロファージでのグアニリン/GC-Cシステムは、脂肪蓄積制御に機能している可能性が示唆された。高脂肪食をラットに給餌すると、通常、食餌性の肥満が起こる。私たちは、高脂肪食を摂取させても肥満を呈さない高脂肪食耐性ラット(DRラット)が、約10%の割合で存在することを見出した。本研究は、その要因となる分子を網羅的遺伝子解析から検出し、その機能をin vivoおよびin vitroの両面から解析することで、肥満予防や治療のターゲット分子の同定につなげていくことを目的とする。今年度は、高脂肪食を摂取させたラットから、普通食摂取ラットの体重を下回る個体を検出し、それらのエネルギー代謝特性を検討した。結果として、DRラットは、高脂肪食を摂取したにもかかわらず、腸間膜脂肪重量が普通食摂取群とほぼ同じで、耐糖能やインスリン感受性が極めてよいことが明らかになった。また、行動量や酸素消費量、呼吸商、体温は、普通食群と差がなかった。さらに、DRラットの腸間膜脂肪組織から、RNAを抽出し、遺伝子発現パターンを網羅的に解析した。脂肪合成系の遺伝子変動に加え、DRラット7個体のうち3個体で、水・電解質代謝関連ペプチドおよびその受容体が、特異的に高発現していることが明らかになった。これらのDRラットの腸間膜組織を固定し、同ペプチドおよび受容体の抗体を用いて免疫染色を行ったところ、これらを産生する細胞は、マクロファージ系の細胞であることが判明した。また、DRラットの腸間膜脂肪組織を脂肪細胞分画と血管内皮や血球成分からなる細胞集団(SVF)に分け、DR特異的高発現分子のmRNA発現をRT-PCRで確認したところ、いずれの分子もSVFでのみ発現していることが明らかになった。次年度は、これらの結果を基に、脂肪細胞とマクロファージの共培養システムでの機能解析および遺伝子改変動物の作製を予定している。高脂肪食耐性ラットの腸間膜脂肪組織における特異的遺伝子発現の解析から、本来、消化管において水・電解質代謝に機能する生理活性ペプチドとその受容体が高発現していることを見出した。また、両分子は腸間膜脂肪組織のマクロファージで産生されていることが免疫組織化学にて明らかになった。そこで、これらの分子と脂肪細胞との関連を検討するために、両分子を発現するマクロファージ細胞株をスクリーニングし、ラット腸間膜脂肪初代培養細胞との共培養系を確立した。同マクロファージと腸間膜脂肪細胞を共培養すると、脂肪滴の蓄積が明らかに抑制され、脂肪細胞での脂肪酸合成酵素や脂肪滴形成タンパクの発現が有意に低下していた。両分子をsiRNAにてノックダウンしたマクロファージを用いて、共培養を行った場合、脂肪滴の蓄積抑制は部分的に解除され、脂肪酸合成酵素や脂肪滴形成タンパクの低下も増加に転じた。これらの研究成果から、マクロファージに発現している水・電解質代謝関連ペプチドとその受容体は、脂肪細胞における脂肪的蓄積制御に機能していることが明らかになった。そこで、これらの分子のin vivoでの機能を解析するために、両分子をマクロファージ特異的に発現させたダブルトランスジェニックラットを作製し、代謝特性にかんする検討を行った。作製したダブルトランスジェニックラットは、予想通り、高脂肪食に耐性を示し、ワイルドタイプに比べ体重は少なく、また脂肪細胞のサイズも小さかった。エネルギー消費の検討では、熱産生には差を認めなかったが、酸素消費量および行動量は、高脂肪食を摂取したトランスジェニックラットで増加していた。これらの知見を踏まえ、24年度には、トランスジェニックラットの糖代謝、脂質代謝などの詳細な検討を行い、高脂肪食耐性ラットから検出した2つの特異的分子と脂肪細胞とのinteractionに関わる分子メカニズムを解明したい。高脂肪食耐性ラットの腸間膜脂肪組織のマクロファージで、生理活性ペプチド;グアニリンとその受容体;グアニルシクラーゼC (GC-C)が高発現していることを見出し、グアニリン/GC-Cダブルトランスジェニック(Tg)ラットを作製した。同Tgラットは、高脂肪食を摂取しても普通食摂取ラット程度にしか体重が増加せず、脂肪細胞が小型で、肝臓での脂肪蓄積もきわめて軽度であった。Tgラットの腸間膜脂肪組織では、脂肪の分化・成熟に関与する遺伝子発現には異常を認めず、脂肪酸合成酵素や脂肪滴の膜タンパクの発現が有意に低下していた。

一方で、ミトコンドリアの脂肪酸β酸化関連酵素の発現は有意に増加していた。グアニリン/GC-Cシステムが脂肪滴蓄積制御に機能していることを確認するために、Tgラットの腹腔内マクロファージを回収し、腸間膜脂肪細胞との共培養系を確立した。その結果、Tgラットのマクロファージと脂肪細胞との共培養では脂肪滴の蓄積が有意に低下し、in vivoと同様に脂肪酸合成酵素や脂肪滴の膜タンパクの発現が有意に低下していることが明らかになった。また、グアニリン/GC-Cを発現するマクロファージ細胞株と共培養した脂肪細胞や同細胞株の培地で培養した脂肪細胞でも脂肪滴の蓄積が抑制され、両分子をノックダウンすると脂肪滴蓄積が回復した。これらの研究成果をさらに発展させ、脂肪滴蓄積制御に機能する新たな調節因子の探索を進めている。高脂肪食耐性ラットから検出した分子が、脂肪細胞の脂肪滴蓄積制御に重要な役割を担っていることを、in vitroの実験系を開発し明らかに出来た。また、作製したダブルトランスジェニックラットが高脂肪食に耐性を示し、その代謝特性も徐々に明らかに出来ている。24年度が最終年度であるため、記入しない。高脂肪食耐性ラットの腸間膜マクロファージに特異的に高発現していた分子が、脂肪滴蓄積制御に機能していることをin vitroおよびin vivoの両方で明らかに出来た。このことを踏まえ、特異的発現分子のトランスジェニックラットの代謝機構や腸間膜マクロファージの特性をより詳細に解析し、肥満治療の標的分子の同定を目指す研究へと展開させたい。
推力ベクトル可変機構を有する航空ロボットの飛行性能評価指標の提案と高機動飛行計画

本研究では,推力可変機構を有する航空ロボット(UAV)による高機動作業の実現を目指している.現在,広く普及しているいわゆるマルチコプタは外乱に対する応答性の低さやその性能限界から利用範囲が限られるという問題がある.本研究では,推力ベクトル可変機構によりUAVの飛行性能を向上させ,より広い分野でのUAVの利活用を目指す.一方,推力ベクトル可変機構の特徴を活かした空中作業の実現は未だ前例がなく,推力の特異点を考慮した飛行制御則の構築や目標姿勢の決定方法等の学術的課題の解決が必要である.2018年度は,具体的な空中作業として実施していた空中ねじり作業の自律化や,推力ベクトル可変機構に搭載可能な環境認識手法の検証等を実施した.搭載容量を考慮し,小型で安価な環境認識手法を導入し,自律飛行の実現を行った.本年度は,具体的な作業に対して飛行試験を実施するとともに,それに伴い推力ベクトル可変機構の改良を実施した.環境認識システムと統合した空中作業の飛行実験を実施した.環境認識システムとの統合部をより堅牢なものとし,飛行実験を随時実施する.本研究の目的は,推力ベクトル可変機構を有する航空ロボット(UAV)による高機動作業の実現である.現在,広く普及している所謂マルチコプタは外乱に対する応答性の低さやその性能限界から利用範囲が限られるという問題がある.本研究では,推力ベクトル可変機構によりUAVの飛行性能を向上させ,より広い分野でのUAVの利活用を目指す.一方,推力ベクトル可変機構の特徴を活かした空中作業の実現は未だ前例がなく,推力の特異点を考慮した飛行制御則の構築や目標姿勢の決定方法等の学術的課題の解決が必要である.本研究では,推力ベクトルの可変領域に対し,1推力楕円体という新たな概念を定義し,UAVの飛行性能を定量的に評価する指標を提案する.さらに,2推力楕円体を用いUAVの消費推力を考慮し,目的作業に応じた最適な飛行形態計画方法を確立することを目指す.2016年度は,当初計画の通り,多リンク系動力学モデルとして,推力ベクトル可変機構を有する航空ロボットをモデリングし,任意の設計パラメータの導入を可能とした.それにより,推力と飛行姿勢の関係性を明確に推定することが可能となった.現有する推力ベクトル可変航空ロボットに対する推力と飛行姿勢の関係を導出し,ホバリング飛行可能姿勢を定量的に評価した.推力ベクトル可変機構の機構設計により,飛行姿勢と推力変化の関係性を見出し,より効率的な推力ベクトル可変機構UAVの検証を数値シミュレーションにより実施した.当初計画の通り,多リンク系動力学モデルとして,推力ベクトル可変機構を有する航空ロボットをモデリングし,任意の設計パラメータの導入を可能とした.それにより,推力と飛行姿勢の関係性を明確に推定することが可能となった.現在導入している飛行モードの方法論の整合性の検証をしたうえで,今後,入力が8自由度である冗長性に対し,同航空ロボットに適した,飛行計画法を確立する.また,飛行実験検証システムとして,モーションキャプチャシステムを用いた機体位置情報のフィードバック制御が可能となるシステム構築を行った.姿勢情報は,機体搭載IMUセンサに基づき,制御しているが,モーションキャプチャシステムからのフィードバックも可能である.これにより,次年度以降に確立する飛行軌道計画の有用性を検証していく.本研究では,推力可変機構を有する航空ロボット(UAV)による高機動作業の実現を目指している.現在,広く普及しているいわゆるマルチコプタは外乱に対する応答性の低さやその性能限界から利用範囲が限られるという問題がある.本研究では,推力ベクトル可変機構によりUAVの飛行性能を向上させ,より広い分野でのUAVの利活用を目指す.一方,推力ベクトル可変機構の特徴を活かした空中作業の実現は未だ前例がなく,推力の特異点を考慮した飛行制御則の構築や目標姿勢の決定方法等の学術的課題の解決が必要である.2017年度は,具体的な空中作業として,任意姿勢での空中作業を想定したペグインホール作業の基礎飛行検証,環境とのインタラクションを必要とする空中ねじり作業の実験検証,環境との予期せぬ接触により姿勢が乱された場合の姿勢切替飛行検証を実施した.ペグインホール作業では,対象物把持による動力学パラメータの変更を考慮した制御を実装し,アルミ棒を把持・水平飛行するという基礎的な飛行実験を実施した.空中ねじり作業では,従来機よりも高いトルクが発生可能な特徴を活かし,電球の取外し作業を同UAVを用いて実現した.外乱による姿勢変化に対応した姿勢切替制御では,インパクト外乱を検出した際の姿勢を目標姿勢として切換えることで,狭隘な空間での環境との予期せぬ衝突時に再衝突を避ける飛行を可能とする手法を提案し,シミュレーションと実験による両面より検証を行った.

本年度は,いくつかの具体的な空中作業を実機に実装し,基礎実験検証を進めた.具体的な作業に対して飛行性能を考慮した制御系を構築するとともに,推力ベクトル可変機構を有するUAVだから可能となる空中作業を実験にて検証することができた.今後,環境認識等の統合システムを構築することにより,より実践に近い環境での飛行を行うことを目指していく.本研究では,推力可変機構を有する航空ロボット(UAV)による高機動作業の実現を目指している.現在,広く普及しているいわゆるマルチコプタは外乱に対する応答性の低さやその性能限界から利用範囲が限られるという問題がある.本研究では,推力ベクトル可変機構によりUAVの飛行性能を向上させ,より広い分野でのUAVの利活用を目指す.一方,推力ベクトル可変機構の特徴を活かした空中作業の実現は未だ前例がなく,推力の特異点を考慮した飛行制御則の構築や目標姿勢の決定方法等の学術的課題の解決が必要である.2018年度は,具体的な空中作業として実施していた空中ねじり作業の自律化や,推力ベクトル可変機構に搭載可能な環境認識手法の検証等を実施した.搭載容量を考慮し,小型で安価な環境認識手法を導入し,自律飛行の実現を行った.本年度は,具体的な作業に対して飛行試験を実施するとともに,それに伴い推力ベクトル可変機構の改良を実施した.環境認識システムと統合した空中作業の飛行実験を実施した.飛行可能領域と飛行性能を拘束条件とし,飛行姿勢・推力ベクトルを決定変数とする最適化問題として定式化する.飛行性能は上述の飛行力楕円体を指標とする.飛行可能領域は,目的作業と環境が既知であるという仮定の元,決定する.仮想的に飛行可能領域を制限して設定することで,曲面などをならいながら飛行する飛行形態計画が可能となる.これら2つを拘束条件とし,目標飛行を実現する飛行姿勢・推力ベクトルを非線形有制約最適化問題の解法の一つである逐次二次計画法(SQP:Sequential Quadratic Programming)を用いて,定式化することを試みる.また,効率的な研究進行のため,市販の数値計算ソフトウェアMatlabの最適化ライブラリOptimization Toolboxを用いる.随時、2016年度に構築した実験システムにて検証を進める.本年度は,いくつかの具体的な空中作業を実機に実装し,基礎実験検証を進め,具体的な作業に対して,推力ベクトル可変機構を有するUAVだから可能となる空中作業を実験にて検証することができた.今後,環境認識等の統合システムを構築することにより,より実践に近い環境での飛行を行うことを目指していくことと,それぞれの作業別に行われている目標指令値をより一般論へと拡張することを目指す.環境認識システムとの統合部をより堅牢なものとし,飛行実験を随時実施する.2016年度に最適アルゴリズム計算用計算機を計上しているが,シミュレーションの検証結果を踏まえ,必要仕様を再検証し,次年度以降の購入と変更したため.また,飛行実験の際の機体の修理・改良等において機体パーツを消耗するため,次年度以降に増える飛行実験に備えた形となる.2017年度の実験機体の開発費を抑えながら実施したが,実験時の墜落等を考慮すると,2018年度での実験機体やシステムの改良が必要となることが明らかになっており,そのための費用として次年度の使用額とした.2018年度の研究成果を発表するため上記理由を踏まえ,必要仕様を満たした計算機の購入,飛行実験の際の機体の修理・改良等において機体パーツの設計・製作費に充当する.
ペプチド核酸による歯周病原細菌除去療法の確立

本課題はキャリアーペプチドを付加したペプチド核酸を歯周病原細菌に対するアンチセンス核酸として設計し、歯周病原細菌に対する抗菌薬として応用するための基礎研究である。今回、キャリアーペプチドの設計と細菌への導入効率を解析した。キャリアーペプチドの配列は既報のアミノ酸配列を参考として、合計64種類を合成した。本研究の目的はアンチセンスペプチド核酸(PNA)を病原性細菌(歯周病原細菌)に応用し、病原遺伝子の発現調節を行い、さらにアンチセンスPNAの細菌に対する増殖抑制、静菌・殺菌効果を検討することである。また、アンチセンスPNAの菌体導入効率を向上させるための短鎖ペプチドを同定することを戦略の一つとしている。昨年度は大腸菌で応用されている短鎖ペプチドが歯周病細菌に対しても応用可能であることを示唆する結果を得ている。今年度は、既報のペプチド配列の導入効率を上回る短鎖ペプチドを同定するために、赤色蛍光標識した約50種類の短鎖ペプチドライブラリーを構築した。この短鎖ペプチドライブラリーを歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisならびにAggregatibacter actinomycetemcomitans、そして大腸菌に作用させ、各短鎖ペプチドの細菌内への導入効率を検討中である。これまで、ペプチドライブラリーの中から、10種類のペプチドについて、細菌への導入効率を調べた。その結果、既報のPNA導入短鎖ペプチド(KFF)の導入効率を上回るペプチドを同定することはできなかったが、ほぼ同程度の導入効率を示すペプチドが存在することが分かった。さらに、これと平行して、アンチセンスPNAの遺伝子発現調節の効果を検討するために、P. gingivalisの熱ショックタンパク質(GroEL)の塩基配列をもとに、アンチセンスPNAを設計し、合成した。細菌への導入効率を向上させるための短鎖ペプチドには既報の(KFF)配列を使用した。本研究の目的はアンチセンスPNA(ペプチド核酸)を細菌(歯周病原細菌)に対して応用し,病原遺伝子の発現抑制,あるいは細菌の増殖に必須な遺伝子の発現抑制を行うことである。平成24年度は主にPNAの合成、ならびに実験系を確立することを目標に研究を展開した。得られた研究実績は以下のとおりである。ペプチド核酸、修飾ペプチドの合成方法とこれに蛍光標識する方法を確立した。赤色蛍光色素Tetramethylrhodamine(Tmr)によって標識されたペプチドを数種類合成した。疎水性の高いペプチドを高濃度で使用した場合は溶解せず、析出するケースがあった。ペプチドを水溶液に溶解した場合は約2週間、安定的な実験が可能であることが分かった。修飾ペプチドの細菌への導入試験の確立10残基のキャリアーペプチドを30種類合成した。ペプチドのアミノ酸配列は、これまでの研究報告を参考として、部分的に改変する様に設計した。また、配列の中に非天然型のアミノ酸を組み込むことで、分解酵素の影響を受けにくいように改変した。また、細菌の菌体内への取り込み効率を解析できるように、各ペプチド断片には蛍光標識を行った。これら30種類合成ペプチドを歯周病原細菌Porphyromonas gingivalis、Aggregatibacter actinomycetemccomitans、ならびに大腸菌の培養液中に添加し、細菌内への取り込み量を蛍光強度を測定することによって算出した。その結果、KFFKFFKFFKのアミノ酸配列をもつペプチドが高効率に細菌内に取り込まれることが分かった。昨年までも同様の結果を得ていたが、結果にばらつきがみられることが多かった。本年度は、実験条件の中で細菌数を変更し、実験結果が安定するようになった。これによって、細菌内へのペプチドの取り込み量を経時的に評価することができた。結果の概要は以下のとおりである。1.KFFKFFKFFKは大腸菌、A. actinomycetemcomitansにくらべ、P. gingivalisに約2倍の効率で取り込まれた。2.KFFKFFKFFKの大腸菌への取り込み量は経時的に増加するが、P. gingivalisの場合には経時的に減少する。これらの結果からKFFKFFKFFKの配列をもつペプチドを応用することで、歯周病原細菌P. gingivalisの遺伝子発現抑制が可能となることが示唆された。また、経時的な取り込み量の減少はP. gingivalisの保有するジンジパインの影響であると考えられ、プロテアーゼの影響を受けない様に配列を改変することで、取り込み効率の向上を図ることが可能であると推測できる。歯周病学新規の細菌導入ペプチド配列を同定することには至っていないが、既報のペプチド配列が歯周病原細菌P.gingivalisならびにA. actinomycetemcomitansに応用できることが明らかとなっている。このため、高い細胞導入効率を示すペプチド配列同定のためのライブラリースクリーニングと平行して、既報配列を応用したアンチセンスPNAの遺伝子発現制御実験が可能となっている。平成26年度は本研究の最終目標とする実験計画を遂行することが可能な状況である。当初予定していた平成24年度の実験計画は1ペプチドライブラリーの構築、2細胞導入試験、3標的遺伝子の決定、4PNAの合成であった。ペプチドライブラリーについては配列の設計段階まで計画が進行している。

細胞導入試験では当初アレイスキャンを応用する予定であったが、試行錯誤の結果、蛍光プレートリーダーの応用によって、より効果的にペプチドの細胞導入効率を評価できることが分かった。標的遺伝子については熱ショックタンパク質を最初の候補とし、必要な抗体を用意した。PNAの合成と最終的な遺伝子発現制御の確認までは計画が達成されていないが、平成24年度の実験計画は当初から次年度に引き継ぐ予定であり、実験計画は概ね当初の予定どおり進展していると評価できる。既報の短鎖ペプチド配列を細菌導入ドメインとして付与したアンチセンスPNAを歯周病原細菌に応用して遺伝子発現制御試験を実施する。アンチセンスPNAは歯周病原細菌P. gingivalisの熱ショックタンパク質(GroEL)を標的として、すでに合成済みである。GroELは細菌の生存に必須の遺伝子であるために、アンチセンスPNAの濃度を調整することによって、遺伝子発現制御の解析とともに、静菌、殺菌効果についても同時に検討することが可能である。また、これと平行してPNAを高効率に細菌内へ導入することが可能なペプチド配列についても継続して解析(ライブラリースクリーニング)する。平成24年度の研究成果によって、ペプチドライブラリーから細胞導入効率の高いペプチドを効果的にスクリーニングする方法を確立することができた。また、大腸菌に応用されているペプチド配列が主要な歯周病細菌に対してもPNAの細胞導入効率を向上させる効果のあることが分かった。今後は、200-300種類のペプチドライブラリーを構築し、確立した実験系を用いてPNAの細胞導入効率を向上させる効果をもった新規のペプチド配列を同定する。また、歯周病原細菌だけではなく、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌やバンンコマイシン耐性腸球菌に対象となる細菌種を拡大する方策である。PNAの細胞導入効率を向上させる新規のペプチド配列を同定することが望ましい。このため、ペプチドライブラリーの作成には天然型のアミノ酸に加えて、非天然型のアミノ酸を使用する推進方策をとる。新規のペプチドが探索できなかった場合は大腸菌に応用されているペプチド配列を使用し、標的遺伝子の選択に重点を置いたPNAの設計と合成を行い。歯周病細菌の病原因子の発現抑制と増殖抑制を図る計画とする。次年度(平成25年度)については研究費の多くをペプチドライブラリーの作成とこれに必要なアミノ酸と試薬(ペプチドに修飾する蛍光物質等)に使用する計画である(研究分担者:北松担当)。特に、非天然型のアミノ酸は高価なものが多く、必要な研究費は高額になる。その他、細胞導入試験、細菌培養にかかる培地と試験管等の消耗品、そして標的遺伝子の発現抑制を解析するための分子生物学的試薬が必要である。また、標的遺伝子の種類を拡大した場合には、標的タンパク質に特異的な抗体が必要となる。
縄文土器から弥生土器への移行

研究課題である縄文土器から弥生土器への移行を解明するため、西日本各地における縄文晩期の凸帯文土器と弥生前期土器の資料データの収集を目的に次のような資料調査をおこなった。奈良県唐古遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:京都大学総合博物館調査日: 6/20,21,7/4,5, 9,19大阪府馬場川遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:東大阪市埋蔵文化財センター調査日: 6/25,7/2,18,8/30,9/27,10/8,22福岡県雀居遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:福岡市埋蔵文化財センター調査日: 7/11韓国済州島高山里遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:済州大学博物館調査日: 7/1214徳島県三谷遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:徳島市考古資料館調査日: 7/24,25兵庫県佃遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:兵庫県立博物館調査日: 9/5兵庫県中谷貝塚出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:豊岡市出土文化財管理センター調査日: 12/6大分県森本遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:大分県埋蔵文化財センター調査日: 2/21このような調査によって得たデータから縄文後期から弥生前期にかけて、土器がどのように変化していくかを地域間での影響関係もふまえて追った。結果、縄文土器から弥生土器への構造変化を理解するためには一器種に特化した研究ではなく、土器の組み合わせを様式的に把握することが重要であることを理解した。そして、西日本において弥生化への動きは縄文後期からすでにみられている可能性を見出した。今後、これらのデータを基礎として土器様式を把握し、変化の要因を探ることを進めていきたい。(抄録なし)研究課題である縄文土器から弥生土器への移行を解明するため、西日本各地における縄文晩期の凸帯文土器と弥生前期土器の資料データの収集を目的に次のような資料調査をおこなった。滋賀県赤野井湾遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:安土城考古博物館調査日:6/18大阪府長原遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:大阪市文化財協会、大阪歴史博物館調査日:7/18,19大阪府船橋遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:龍谷大学附属平安高校調査日:7/17,8/21福岡県板付遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:九州大学考古学研究室調査日:7/24福岡県曲がり田遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:福岡市立博物館調査日:7/25和歌山県立野遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:和歌山県文化財センター立野遺跡整理事務所調査日:10/20和歌山県瀬戸遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:京都大学文化財総合研究センター調査日:12/12岡山県津島岡大遺跡出土資料の土器データの収集と分析訪問場所:岡山大学埋蔵文化財調査研究センター調査日:2/42/6このような調査によって得たデータから凸帯文土器における深鉢形、浅鉢形といった土器の構造が、地域間での影響関係のもと変化し、そうした状況下で弥生土器が成立していくことが判明した。そしてこの構造変化を理解するためには様式的な把握が重要であり、縄文晩期土器を様式論に根差した研究方法によって様式内容を提示し、その移行を示すことが、弥生土器の成立過程を解明することにつながることを理解した。よって、平成25年度はこれらの基礎データを様式論にそくして分析し、学術論文の執筆および学会での口頭発表をおこなう。

今後、これらのデータを基礎として土器様式を把握し、変化の要因を探ることを進めていきたい。西日本各地の土器資料を当初の計画通りに実見することができ、基礎データを構築できたため。また、今年度はローマ時代の土製ランプに対して、自身が確立した考古学的分析方法を適用し、論文を執筆した。本論文では、これまでに明らかにされてこなかった1世紀から3世紀のランプ編年を提示し、自身の研究方法が対象を選ばず通用することが確認できたため。今年度において、有効と確認できた考古学的研究法を構築してきた基礎データに用いて、分析し研究を進める。その上で縄文土器から弥生土器へ移行する過程の構造を解明することを目指す。(抄録なし)
花形質の地理的クラインをもたらす繁殖干渉メカニズムの解明

近縁植物2種が同所的に分布するとき,2種間に不適応な雑種が形成されることがあり,同所的集団では交雑が起こりにくい形質が分化すると予想される。イヌヤマハッカ群(シソ科ヤマハッカ属)は地理的な花筒長変異がみられ,これが同所的に生育するクロバナヒキオコシによる繁殖干渉と関係していることが予想された。しかし,イヌヤマハッカ群の遺伝的解析では,花筒の長い系統と短い系統に分化していることがわかった。本研究では,イヌヤマハッカ2系統とクロバナヒキオコシの生殖隔離と繁殖干渉を明らかにし,形質置換の検出を試みた。長野県奥志賀地域の単独集団4ヶ所,同所的集団3ヶ所にて調査を行った。(1)同所的集団の送粉者の訪花頻度は,2種間の花筒長差が大きい所では,送粉昆虫種が異なるため,交雑のリスクが低いと考えられる。花筒の短いイヌヤマハッカとクロバナヒキオコシは,共通の送粉昆虫だったため,交雑のリスクが高いと考えられる。(2)2種間で人工的に異種交配および混合花粉交配を行ったところ,交雑リスクの高い集団では,異種花粉が柱頭に付着しても同種交配を優先していることがわかった。(3)自然受粉の種子生産について,イヌヤマハッカとクロバナヒキオコシ共に,どの集団でも同程度だった。以上の結果から,イヌヤマハッカの長花筒系統とクロバナヒキオコシは,花筒長の種間差が大きく,送粉者を共有しないため,同所的集団においての交雑リスクは低かった。一方,イヌヤマハッカの短花筒系統とクロバナヒキオコシは,花筒長の種間差が小さく,送粉者を共有するため交雑リスクが高いが,同所的集団には異種花粉の受精を妨げるメカニズムがあると考えられ,自種花粉選好性における形質置換が示唆された。2種の同所的集団の調査集団を増やしたことで,傾向が明らかになった。2種間の繁殖干渉を明らかにするための受粉実験とその結果を得ることができた。受粉実験で得られた結果から,イヌヤマハッカの単独集団の受粉実験を行う必要がある。近縁植物2種が同所的に分布するとき,2種間に不適応な雑種が形成されることがある。このとき同所的集団では異種交配を避けるような形質が分化すると予想される。クロバナヒキオコシ(シソ科ヤマハッカ属)は,スズメバチ類が送粉することが知られているが,マルハナバチの訪花も観察されている。本研究では,イヌヤマハッカとクロバナヒキオコシの2種間において,生殖隔離と開花期の分化があるかどうか明らかにすることを目的とした。調査地は長野県奥志賀地域において,イヌヤマハッカ(以下イヌヤマ)の単独集団を2ヶ所,クロバナヒキオコシ(以下クロバナ)の単独集団を1ヶ所,同所的集団を2ヶ所設定した。(1)野外において同種交配と異種交配を行い,種子生産を比較したところ,イヌヤマとクロバナともに,異種交配で種子生産が低くなった。異種交配によって果実と種子ができたことから,2種間で交雑は可能であった。(2)各集団にて,花数・訪花昆虫種・訪花花数を1530分観察した。2種共に,単独集団の主な訪花昆虫はミヤママルハナバチだった。同所的集団ではミヤママルハナバチが2種を訪花していた集団と,イヌヤマ,クロバナで訪花昆虫相が異なっていた集団があった。(3)ランダムに選んだ個体の種子生産を同所的集団と単独集団で比較した。訪花昆虫が共通していた集団ではイヌヤマの種子生産は単独集団とほぼ同程度だったが,クロバナは低かった。(4)各集団でおおよそ27日おきに花数を記録した結果,単独集団・同所的集団いずれにおいても,2種の開花ピークはほぼ同じだった。イヌヤマとクロバナは交雑の可能性があり,異種交配によって種子生産は低くなったことから,同所的集団のクロバナは異種花粉の影響により種子生産が低くなったと考えられる。しかし,開花ピークはほぼ同じだったことから,開花期の隔離は見られなかった。イヌヤマハッカとクロバナヒキオコシの同所的集団を増やす必要があるが,現在のところ適当な場所がみつかっていない。2種間に繁殖干渉があるかどうかの受粉実験が進んでいない。