hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胃酸分泌にともなうリン脂質代謝における膵臓型ホスホリパ-ゼA_2の役割

1.ラット胃粘膜可溶分画から精製したPLA_2のN末端アミノ酸配列、ペプチドマップ、免疫化学的性質は、ラット膵臓PLA_2と同一であった。胃粘膜cDNAライブラリ-から膵PLA_2cDNA断片をプロ-ブとして胃PLA_2cDNAを単離し、その塩基配列を決定したところ膵PLA_2cDNAの塩基配列と完全に一致していた。2.胃粘膜膜分荷から可溶化後に精製したPLA_2のN末端アミノ酸配列、免疫化学的性質も膵PLA_2と同一であった。3.胃粘膜には、膵臓型PLA_2以外にII群(マムシ毒型)PLA_2mRNAも比較的多量に存在するが、II群PLA_2の蛋白質としての発現量は、僅かでmRNAレベルと必ずしも相関していなかった。4.ラット膵臓型PLA_2の高感度定量法としての酵素抗体法を開発した。5.4.で開発した方法とPLA_2活性測定により、単離主細胞と壁細胞における膵臓型ホスホリパ-ゼA_2含量を調べた結果、PLA_2は、主に主細胞に存在し一部は壁細胞にも存在する。免疫電顕法により膵型PLA_2の分布を調べた結果、PLA_2を、主細胞の分泌顆粒と壁細胞の管腔側頂端膜の外側(intracellular canaliculi)及び頂端膜上に局在していた。6.カルバコ-ル刺激により胃主細胞からペプシノ-ゲン同様に膵型PLA_2は、胃液中に分泌されることを証明した。7.以上の結果から、胃粘膜の膵型PLA_2は、消化酵素として主細胞から分泌されることの他に、壁細胞の胃酸分泌過程における頂端膜リン脂質代謝に関与している可能性が示唆された。8.II群PLA_2の一次構造を明らかにするためにラット脾臓cDNAライブラリ-からII群PLA_2cDNAを単離しその塩基配列を決定した。またII群PLA_2は、脾臓と肝臓のmononuclear phagocytic cellsに多く存在するので胃においてもII群PLA_2は粘膜固有層のマクロファ-ジに存在する可能性がある。1.胃粘膜膜分画から可溶化した膵脾臓型ホスホリパ-ゼA_2(PLA_2)を精製した。精製PLA_2のN末端アミノ酸配列、ペプチドマップ、アミノ酸組成、CDスペクトル測定から推定した2次構造は、可溶画分PLA_2と、ほとんど同一であった。2.胃粘膜から単離した膵型PLA_2CDNAの塩基配列をもとに、胃脾型PLA_2の全一次構造を決定した。3.II群(マムシ毒型)PLA_2cDNAをプロ-ブとして、胃粘膜にも膵型PLA_2の他に、II群PLA_2がmRNAのレベルでは、比較的多量に存在することを明らかにした。4.胃粘膜から分化度の異なる主細胞と壁細胞を単離する方法を確立し細胞レベルでのPLA_2の制御機構についての研究を開始した。5.小量の胃粘膜(たとえば、内視鏡を用いたbio_<125y>)組織を用いて高感度にPLA_2活性を測定する方法を開発し、併せて、ELISA法で全PLA_2含量を測定する方法も確立した。6.5の方法で、胃PLA_2の分泌動態について検討をはじめた。1.ラット胃粘膜から、壁細胞と主細胞を単離して膵型ホスホリパ-ゼA_2(PLA_2)含量を調べた結果、PLA_2は、主に主細胞に多く存在し一部は壁細胞にも存在する。

免疫電顕法によりPLA_2の分布を調べた結果、PLA_2は主細胞の分泌顆粒と、壁細胞の管腔側頂端膜外側に局在していた。これらの結果から、胃粘膜の膵型PLA_2は、消化酵素として主細胞の分泌顆粒に貯蔵されている他に、壁細胞の胃酸分泌過程における頂端膜リン脂質代謝に関与している可能性が示唆された。2.胃粘膜膜分画から可溶化精製したPLA_2は、N末端アミノ酸配列、ペプチドマップ、免疫化学的性質において、可溶画分膵型PLA_2とほとんど同一であった。翻訳後修飾による膜アンカ-部分の存在の可能性を検討するため、膜分画から精製した膵型PLA_2を化学的に種々の方法で分析したが、今のところ翻訳後修飾を示唆する所見は得られていない。3.カルバコ-ル刺激により胃主細胞からペプシノ-ゲンと同様に膵型PLA_2は、胃液中に分泌される。4.前年度、II群(マムシ毒型)PLA_2cDNAをプロ-ブとして胃粘膜中に、膵型PLA_2以外にII群PLA_2がmRNAレベルで比較的多量に存在することを明らかにしたが、蛋白レベルでのII群PLA_2の発現量は僅かで、mRNAレベルと開離していた。単離壁細胞と主細胞を用いた検索においては、イムノブロット法の感度では、II群PLA_2を検出できなかった。
ショウジョウバエをモデルとした種分化遺伝子の同定にむけた比較ゲノム研究

キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster:以後キイロと略す)とオナジショウジョウバエ(Drosophila sumulans:以後オナジと略す)はキイロショウジョウバエ亜群中最も近縁で、実験室内で交配が可能であり、雑種を得ることができる。キイロは遺伝学的研究が最も詳細に行われている真核生物のひとつであり、ほぼ全てのゲノムDNA配列が決定された。一方、オナジのゲノムに関しては、遺伝子領域における塩基配列の類似性が96%程度であることが知られているにすぎない。これら2種の分化はゲノムの4%の差により確立したと言えることから、種分化の原因遺伝子の同定をつうじて、雑種ゲノムにおける遺伝子発現の機構を分析することで2種間のゲノム構築の比較研究を目的としている。○塩基配列決定によるゲノム54E-F領域の比較ゲノムの比較対象部位としてオナジだけで発見されている雑種致死救済遺伝子Lhrの領域(第2染色体54E-F)の216kbのクローニングを試みた。これまでに157KbのDNA領域をクローニングした。それらの両端から塩基配列の決定を行い、キイロとの比較を行った。ファージだけでなくコスミドのライブラリーを作成することで、オナジのゲノム全体の解析準備を整えた。○イントログレッションを用いた30F-36A領域の遺伝学的解析雑種ゲノムにおける遺伝子発現を調査する方法として、キイロの遺伝的背景にオナジの小さな染色体領域の一部(30F-36A領域)を導入したイントログレッションを用いた。このイントログレション部分の大きさを組換えにより変化させることで、雄の妊性には複数の遺伝子が、雌不妊にはCG4705とcmetの間(約170kb)の単一遺伝子が関与することを明らかにした。少数の遺伝子が部分的雑種であることで不妊となる原因を解明することは、種特有のゲノム構造の解明に繋がると期待される。
発達性音韻障害児の音韻情報処理能力の解析と言語学習指導のためのプログラムの開発

【目的】発達性音韻障害の発生機序を探り,治療への示唆を得るため,日本語母語話者の/s/と/∫/の知覚における音響的手がかりへの重み付けを検討した.【方法】協力者は,大学生ら成人42名(20-36歳)と発達性音韻障児2名(9-10歳)であった.聴取課題は,対象子音を/s/と/∫/,後続母音を/a/とした.子音部は,成人男性の発話/sa/と/∫a/から切り出した子音の波形部分に重み付き加算を行い,/∫/から/s/にかけて9段階に連続的に変化する連続体を作成した.母音部は,音声合成ソフト(Klatt,1984)を用い,先行子音が/∫/の場合のフォルマント遷移から先行子音が/s/の場合のフォルマント遷移にかけて9段階に連続的に変化する連続体を合成した.子音部と母音部の連続体を組合せた刺激音を協力者に提示し,/sa/か/∫a/に同定させた.【結果】多数の成人は比較的フォルマント遷移の変化によらず摩擦の中心周波数の変化に伴って同定し,フォルマント遷移よりも摩擦の中心周波数に重み付けをする傾向を示した.一方,少数の成人は摩擦の中心周波数だけでなくのフォルマント遷移変化に伴って反応する傾向を示し,多数の成人に比べて摩擦のスペクトル形状への重み付けが明らかでなかった.発達性音韻障害児は,比較的摩擦のスペクトル形状よりもフォルマント遷移に重み付けをし,少数の成人と類似した傾向を示した.【考察及び結論】多数の成人は英語母語話者を対象とした研究結果と類似した結果と考えられたが,少数の成人は英語母語話者を対象とした研究の結果とは必ずしも一致せず(Nittrouer & Miller,1997b),成人の反応は一様でないことが推測された.発達性音韻障害児は,英語母語話者を対象とした研究における3-4歳児の結果と類似していると考えられた(Nittrouer & Miller,1997b).即ち,発達性音韻障害児は10歳前後においても重み付けの変化が明らかには認められず,健常児とは異なる語音知覚能力の発達経過を示す可能性が示唆された.そしてその一因として音韻情報処理の問題が推測された.【目的】発達性音韻障害の発生機序を探り,治療への示唆を得るため,日本語母語話者の/s/と/∫/の知覚における音響的手がかりへの重み付けを検討した.【方法】協力者は,大学生ら成人42名(20-36歳)と発達性音韻障児2名(9-10歳)であった.聴取課題は,対象子音を/s/と/∫/,後続母音を/a/とした.子音部は,成人男性の発話/sa/と/∫a/から切り出した子音の波形部分に重み付き加算を行い,/∫/から/s/にかけて9段階に連続的に変化する連続体を作成した.母音部は,音声合成ソフト(Klatt,1984)を用い,先行子音が/∫/の場合のフォルマント遷移から先行子音が/s/の場合のフォルマント遷移にかけて9段階に連続的に変化する連続体を合成した.子音部と母音部の連続体を組合せた刺激音を協力者に提示し,/sa/か/∫a/に同定させた.【結果】多数の成人は比較的フォルマント遷移の変化によらず摩擦の中心周波数の変化に伴って同定し,フォルマント遷移よりも摩擦の中心周波数に重み付けをする傾向を示した.一方,少数の成人は摩擦の中心周波数だけでなくのフォルマント遷移変化に伴って反応する傾向を示し,多数の成人に比べて摩擦のスペクトル形状への重み付けが明らかでなかった.発達性音韻障害児は,比較的摩擦のスペクトル形状よりもフォルマント遷移に重み付けをし,少数の成人と類似した傾向を示した.【考察及び結論】多数の成人は英語母語話者を対象とした研究結果と類似した結果と考えられたが,少数の成人は英語母語話者を対象とした研究の結果とは必ずしも一致せず(Nittrouer & Miller,1997b),成人の反応は一様でないことが推測された.発達性音韻障害児は,英語母語話者を対象とした研究における3-4歳児の結果と類似していると考えられた(Nittrouer & Miller,1997b).即ち,発達性音韻障害児は10歳前後においても重み付けの変化が明らかには認められず,健常児とは異なる語音知覚能力の発達経過を示す可能性が示唆された.そしてその一因として音韻情報処理の問題が推測された.音韻障害に関連する要因に関連する指標を検討するため,資料の収集,実験対象児の調査,および実験プログラムの作成と予備実験を行った。1.音韻障害の要因に関連する指標の検討:平井,飯高担当(1)文献資料と学会(ASHA2003)参加により最新の研究成果を収集した.その結果,音韻情報を処理するための前提となる語音知覚能力について音韻障害の要因に関連する指標としての有効性を検討することにした.(2)語音知覚能力については,英語を母国語とする小児の摩擦音/s/の知覚において,手がかりとなる音響的特徴が発達的に変化するという一連の報告(Nittrouer,2002他)があり,発達段階によって手がかりとする特徴が異なると仮定されている.

しかし日本語を母国語とする小児および音韻障害児を対象とした研究は未だなされていないため,本研究においては摩擦音/s/を含む音節の知覚について健常成人と健常児の特徴を調べ,音韻障害児の特徴と比較することにした.2.実験対象児の予備的調査:平井,飯高担当(1)神奈川県のことばの教室を担当する教諭を対象に,聴覚や発声発語器官,知的発達に問題がないが,音韻障害を呈しかつ通常の治療では改善が困難な児童の存在について問い合わせた.その結果,条件に該当する可能性のある4例から回答があった.(2)個別に担当教諭に対して研究への協力と該当児の保護者の了解の確認を依頼した結果,全例から承諾が得られたため,担当教諭から該当児の聴力,知的発達検査,生育歴・言語発達歴など,基礎的な情報を収集し,今後,実験を行う予定である.3.実験プログラムの作成:平井,荒井担当/s/を含む音節の知覚において,フォルマント遷移と摩擦の雑音成分のいずれを手がかりとして重視しているかを調べるため,研究協力者の大学院生の協力を得て,実験プログラムの作成を行った.(1)フォルマント遷移と摩擦の雑音成分のエネルギーの割合を変化させて刺激音声を作成した.(2)刺激音声について健常成人が聴取実験を行い,予備的に音声刺激の妥当性と実験プログラムの手続きについて検討し,本実験を行う準備中である.昨年度に続き,実験対象児の予備調査,実験プログラムの作成と予備実験および,成人を対象とした実験を行い,結果を発表した.1.実験対象児の予備的調査音韻障害児2名に面接し,生育歴・言語発達歴などの基礎的な情報の収集,および構音,知的発達,言語発達の検査を行った.2.実験プログラムの作成/sa/とが/∫α/の知覚において,摩擦のスペクトル形状とフォルマント遷移のいずれの音響的手がかりに重み付けをしているかを調べるため,実験プログラムを作成した.具体的には,1)予備実験の結果をふまえて,昨年度作成した刺激音声を改良し,2)成人を対象とした実験プログラム試作して予備実験を行い,刺激音の妥当性と実験プログラムの手続きについて検討した.3.成人を対象とした実験の実施大学生ら10名を対象として実験を行った.その結果,7名はフォルマント遷移よりも摩擦のスペクトル形状に基づいて判断する傾向がみられ,Nittrouerらの英語母語話者を対象とした一連の実験と同様の結果が認められた.一方,3名はその傾向は明らかでなく,成人の反応が一様でない可能性が推測された.今後は被験者を増やし,結果を検証する予定である.4.成人を対象とした実験の結果発表音声・聴覚研究会(2005年3月,東京)において,成人を対象とした実験の結果を発表し,発表の抄録を電子通信情報学会技術研究報告および日本音響学会聴覚研究会資料に掲載した.5.音韻障害児を対象とした予備実験成人を対象とした実験の結果をふまえて,音韻障害児を対象とした実験プログラム(試案)を作成し,現在予備実験を行っている.今後は予備実験の結果を分析し,音韻障害児を対象とした実験プログラムを作成して本実験を行う予定である.6.健常児を対象とした実験成人を対象とした実験および音韻障害児を対象とした予備実験の結果をふまえて,現在,健常児を対象とした実験プログラムを試作中である.今後は,予備実験を行い,その結果を検討した上で本実験を行う予定である.昨年度に続き,成人と音韻障害児を対象とした語音知覚課題を実施し,その成果を発表した.1.音韻障害児を対象とした実験概要は以下のとおりである。音韻障害児2名(9-10歳)を対象として,語音知覚課題を行った.
高温物性測定による酸化物超伝導体の評価とキャラクタリゼ-ション

酸化物高温超伝導体の説伝導特性は作製条件によって大きく変化する。また臨界温度以上の常伝導状態で通常の金属とは異なる物性を示すことも指摘されている。我々は上の問題を解決するにはこれらの酸化物の室温以上での物性を調べることが必要であると考えた。物性測定は電気抵抗、熱起電力、帯磁率について600°Cまで行った。得られた結果を以下に列記する。1)YBa_2Cu_3O_<7ーy>:電気抵抗、熱起電力測定により640,720,800°Cによりそれぞれ相転移が観測された。この内640°Cの転移は斜方・正方転移であり、800°Cの転移はCu2ー0面からの酸素の脱離によるものと考えられる。熱起電力測定によれば500°C以下ではゼ-ベック係数の符号が負であり、主な伝導担体が電子であることが示唆された。このことより伝導は少なくとも電子とホ-ルの両方によって担われているとの結論に達した。酸素欠損試料には250,650°Cに相転移がみられた。酸素原子により秩序・無秩序転移であると思われる。2)BiーSrーCaーCuーO系酸化物:熱起電力測定によれば室温から900°Cまでの高温でゼ-ベック係数が負があることがわかった。負の値は2212相(70K級説伝導体)で特に大きくー20μV/Kにも達する。YBCOと同じく電子伝導が大きく関与しているものと思われる。3)La_<2ーx>Sr_xCuO_<4ーy>:電気抵抗、熱起電力測定においてx≦0.20の組成試料に200°C付近に相転移がみられた。また0.16≦x≦0.60ではゼ-ベック係数が負であることがわかった。4)Nd_<2ーx>Ce_xCuO_<4ーy>:熱起電力測定により0≦x≦0.20の全ての試料が負のゼ-ベック係数を示すことがわかった。しかしその温度変化はp型酸化物のそれと酷似しておりp型、n型を問わず全ての酸化物超伝導体では共通の伝導機構が存在しいることが予測される。
病因物質を体内から除去する新たな戦略:メタボリックスイッチング

本プロジェクトでは、代謝のアンバランスからもたらされる様々な疾患を治療する"DNCS, Drug Navigated Clearance System"という新たな治療概念の実証に挑戦している。その基本的原理は、これまでのDDS研究には類を見ない「生体内病因物質を、生体が備えている別の分解・排泄機構へと誘導する」ことによる疾患の治療法である。まず、高脂血症治療を目指して、血中LDL分子を肝細胞アシアロオロソムコイドレセプターに誘導するシステムの構築を進め、モデルマウスを用いたin vivoでの効果の検証に成功してきた。昨年度は、拡張型心筋症の治療を目指した自己抗体の除去について同様の検討を実施した。その結果in vitroにおいては有効な幹細胞による体ゲット抗体の取り込みを確認したために、この治療効果を実証するための動物モデルの作成を進めてきた。すなわち、血中抗体価が低下することで、その症状の軽減をモニターできるシステムである。また、抗体を直接肝細胞へ誘導するシステムに加えて、体内のLDL分子をメディエータ分子として利用することで、単純な分子で目的抗体を肝細胞へ誘導することが可能となっており有望なシステムと考えている。現在、有効な動物モデルの作成には至っておらず、そのin vivo検証ができない状況である。しかしながら、特異的な抗体の幹細胞への誘導効率は飛躍的に向上しており、今後、他施設の動物モデルも検索した上で、in vivoにおける治療実験を進める。代謝のアンバランスからもたらされる様々な疾患を治療する"メタボリックスイッチング"という新たな治療概念の実現に挑戦することである。まず、高脂血症治療を目指して、血中LDL分子を肝細胞アシアロオロソムコイドレセプターに誘導するシステムの構築を進め、モデルマウスを用いたin vivoでの効果の検証に成功した。さらに、生体内で不要な抗体成分をLDLRへと誘導することで血中抗体濃度を低下させる試みとして、in vitroにおいて、ターゲット分子を肝細胞に特異的に取り込ませることにも成功した。具体的には、デキストラン硫酸と-ガラクトース分子の結合体(DexS-Gal)を合成し、その働きによりターゲット分子が単離肝細胞に取り込まれた量を分光学的な手法により定量化することに成功した。抗体除去により治療を目指す疾患の一つは自己免疫疾患である。自己免疫疾患モデルとしては多くのシステムがこれまでにも報告されているが、単一抗体の除去がその治療効果に反映するものは多くはない。そこで、これらの自己免疫疾患モデル動物を作成すると共に、標的抗体を蛍光あるいは放射線で標識した後にマウスに静脈注射する方法で、抗体除去の効率を定量化できるモデルを作成した。このモデル作成は未だ継続的に実施中である。
永久磁石を用いた磁場調整機構付き次世代光源用偏向磁石の開発

次世代放射光源用に永久磁石を導入することで、省エネ、且つ電源トラブルのない新たな加速器コンセプトの実現を究極の目標とし、本研究課題において、まず基本となる偏向磁石の永久磁石化を検証した。これまで永久磁石が採用されなかった背景として、磁場分布の均一性、永久磁石の温度依存性、磁場調整機構、放射線減磁等の課題があった。そこで、本研究課題では、これらを解決する磁気回路を設計し、試作、性能評価することで原理実証試験を行った。結果、主要な課題を概ね解決する結果が得られ、当初の想定を上回る成果が得られた。実際、国内最大の次世代放射光源計画へ採用する方向となり、また、国内外からも問い合わせが来るに至った。磁場調整機構付き次世代光源用偏向磁石を開発すべく、主に、(i)既に有しているインフラを用いた偏向磁石テストベンチ試験、磁場調整機構の原理実証、および性能評価、(ii) 3次元コードによる次世代光源用偏向磁石の設計、を行なった。以下に、(i)(ii)それぞれの実積概要を述べる。(i)申請時に想定していた額に対する配算の減額により、当初予定していた磁場調整機構の製作は困難なものとなったが、本研究の目的は達成すべく、別途有していた鉄板等による簡易的な磁場調整機構を組み立て、本研究で提案していた磁場調整機構の原理実証試験を行なった。その結果、予め行なっていた数値計算と概ね一致する結果を得、今回提案していた磁場調整機構が機能することを実証した。本格的な機構の製作は、別予算にて行なうことになったが、本研究の目標の1つであった磁場調整機構の原理実証は想定通りの結果が得られたことになる。(ii)本科研費を用いて製作する偏向磁石の設計を3次元コードを用いて行なった。次世代光源で実際に用いる為には、上述の磁場調整機構に加え、温度依存性に対する補償、放射線減磁を抑制する構造、偏向磁石内のLongitudinal方向に磁場勾配をもつLongitudinal Gradient Bend(LGB)などが重要であることは申請書にも記載した通りだが、これらを克服すべく、Fe-Ni合金による温度補償機構を持った磁気回路、Hybrid構造による減磁対策等を踏まえた設計を行なった。特に、次世代放射光では、入口と出口で4倍程度磁場が違うLGBが必要とされる一方、High-packing factorに対応すべくGapは一定が良いため、Gap一定ながら磁場がLongitudinal方向に大きく変わる磁気回路を設計した。具体的な工夫の内容については、計画終了時の報告書にて行なう。本年度は、昨年度設計した磁石試作機を実際に製作し、その性能を評価した。申請書で述べた通り、本研究の目的は次世代加速器に永久磁石を導入するための研究開発である。ここ数年、世界中で進む次世代加速器の設計において、偏向磁石に勾配を設けた特殊磁石が必須となってきている。SPring-8-IIでも、そのうちの1つであるLongitudinal Gradient Bend(LGB)と呼ばれる磁場勾配付き偏向磁石を採用する方針であり、本科研費でもこのLGBの試作を行った。その際、詳細な3次元数値計算の結果、通常の磁気回路では磁石セグメント間に「Dip」と呼ぶ磁場の凹みが出来ることが分かり、その対策としてNose structureと呼ぶ磁極形状を自ら提案、設計し、これを試作に反映させた。その結果、実際の磁場分布を計測したところ、想定通り「Dip」のない、滑らかな磁場分布を持つLongitudinal Gradient Fieldを生成出来たことを確認した。また、次世代加速器において、磁石温度が変化した場合に永久磁石の生成する磁束が0.11%程度変化する問題が注目されているため、本試験機において、整磁合金(鉄とニッケルの合金)を磁気回路に導入し、磁石温度が変化してもビーム軸上の磁束密度が変わらない機能を試験した。その結果、想定通り、磁石温度が20度30度の範囲で変化しても、ビーム軸上の磁束密度が計測精度の範囲内で変わらないことを確認した。これらの試験により、次世代加速器に永久磁石を導入する際の主たる課題のいくつかを実証することが出来、申請時に想定した以上の実証をすることが出来た。一方、申請時に記載していたOuter plateによる磁場調整機構の検証については、配算額の範囲で製作することは出来ず、今回の試作には含まれなかった。当初は、2年度かけて磁場調整機構の製作、原理実証を行なう予定であったが、これは初年度に終えることが出来た。また、次世代放射光源のための基礎的な磁石設計を想定していたが、現在検討が進んでいるSPring-8次期計画「SPring-8-II」で実際に用いることを想定した磁石設計を既に行なっており、2年度目に試作を行なう磁石は、当初の予定よりも本番に近い形で行なうことが出来ることになった。

また、これまでほぼ前例のないLGBについても、申請当初にはなかった新規アイデアを採用することで理想に近い磁場分布をつくることが出来ることが数値計算により確認された。これらの点は、当初の予定よりも進んでいると言える。予算執行という面では、初年度のうちに磁石製作を終える予定だったのに対し、減額に対応すべく計画を変更し、改めて設計しなおしたこともあり、2年度目に製作を行なうことになった。この点は、当初の予定よりも遅いことになる。ただし、本実施状況報告書を作成している時点(平成27年5月時点)で既に設計は終え、今夏の完成に向け業者の製作が既に開始されており、本研究の全体計画が遅延している訳ではない。以上を踏まえ、おおむね順調に進展していると言える。加速器現在製作が進んでいる磁石は平成27年8月に完成予定。磁石の性能を評価する3次元磁場計測器(ホールプローブ)等は、既に当施設で有しているため、磁石の納品後、速やかに性能を評価する。このための実働時間は最大で1ヶ月程度あれば十分であるため、準備、考察等を含めても平成27年度中に十分に完了することが出来る。ここまで行なってきた3次元コードを用いた磁気回路の開発自体(理想に近いLGBを実現するための新規アイデア等々)も本研究課題の成果の1つであり、年度終了までにこれらの知見も整理し、必要に応じ、試作機とは別に設計検討も継続する。当初の予定では、初年度に試作磁石の設計、および業者打合せを終える予定であったが、打合せを行なう業者が大きな発注を別途受け、本件への業者側の対応に何度か遅延・キャンセルが続いた。その結果、発注が数ヶ月遅れる自体となった。上述のとおり、当初の予定よりは遅れる事態となったが、その間、我々の設計・考察は進み、科研費申請時には想定していなかった点も設計・検討を行なうことが出来た。数ヶ月間の発注の遅れは、本科研費の執行という点では問題なく、十分に次年度の計画を遂行できる。8月中旬に製作が終わり、納入された後、迅速に性能評価に入れば、年度末までに問題なく結果を得ることが出来る。
カタユウレイボヤにおける被嚢細胞の遺伝子発現解析

本研究は、近年になって進化発生生物学におけるモデル生物としての位置づけが確立しつつあるカタユウレイボヤについて、もっとも研究の進んでいない細胞群の一つである被嚢細胞の分子および細胞生物学的研究基盤の確立をめざした。研究は大きく2パートに分かれる。すなわち(1)ホヤの被嚢細胞に発現するRNAの網羅的な解析と、(2)被嚢細胞自体の分子細胞生物学的な解析である。(1)について当初の予想と異なり、RNAはとれるものの、配列解析に十分な高い精製度のRNAを取得することができず、研究計画を大きく変更せざるを得なくなった。このため(1)については、期間中にできるだけ多くの被嚢の冷凍サンプルを取得することと、被嚢からの被嚢細胞RNAの抽出方法についての条件検討を行った。また配列解読以外の方法を模索するために、DNAマイクロアレイの設計を行った(13.研究発表Matsumaeetal.を参照のこと)。(2)被嚢細胞については、まわりを覆うセルロース性の繊維のために、細胞生物学および分子生物学的な解析をおこなうのも困難である。連携研究者の広瀬祐一教授の助言を得て、被嚢細胞のみをスライドグラスに移動させる手法を開発し、核の染色を行った。このことで被嚢細胞がまちがいなく核をもつことや、この手法ですくなくとも2種類の被嚢細胞をスライドグラス上に移動させることができることを確かめた。この手法を利用することで、被嚢細胞で発現する遺伝子のinsituhybridizationも可能になったと考えている。残念ながら(1)の計画の遅れのために、当初の目的を期間中に達成することができなかったが、必要なサンプルを十分量確保し、保存してあるので、今後、予定の被嚢細胞RNAの解析を2年以内をめどにすすめたいと考えている。初年度(2010年度)はホヤ被嚢細胞の採集とmRNAの回収。さらに新型DNA配列解読機による発現解析を行う予定であった。これについては予定より遅れている。被嚢細胞を採集し、mRNAを回収するところまでは簡単に行えるようになった。これは所属研究所内でのシーケンスサービスの順番待ちによるものである。ライブラリ作成からシーケンスにいたる一連の操作は、2012年の3月末には完成の予定である。かわりに2010年度と2011年度は、被嚢の光顕、電顕レベルでの観察や、配列取得後の情報処理用のデータベース作成に時間を割いた。被嚢の領域毎の繊維の密度の違いなどについて、既知データの確認などを行った。以上のように、基礎データの取得に時間を割いたために当初予定より遅れているが、配列データとその解析結果など重要なデータが2011年度中に、ひととおり揃う環境が整ったといえる。昨年度中に予算の繰り越し申請を行っていることから、前回の報告を行ってから2ヶ月程度しか経過しておらず、大きな進展はない。当初計画よりも大幅に進展が遅れている最大の理由は、mRNAの配列解読のために必要な精度のトータルRNAの取得が、予想外に難しかった事にあう。この数ヶ月はその点の改善に取り組んでおり、いくつかの進展があった。被嚢をセルロース繊維毎凍結破壊して得られるRNAは、多糖成分が多く細胞密度が薄いために精度の良いmRNAサンプルを得る事がむずかしかった。この点について連携研究者からの示唆があり、被嚢細胞をガラス面に吸着する系を確立し、被嚢細胞を被嚢膜から取り出す事に成功している。吸着させることができるガラスにも種類があることがあり、コーティングの無いカバーガラスがもっとも適当であることが分かってきた。そこで、100枚程のカバーガラスを被嚢面に接触させ、得られた大量の被嚢由来細胞からトータルRNAを得ている。近日中にこのRNAサンプルの配列解読を行う予定である。

本研究は、近年になって進化発生生物学におけるモデル生物としての位置づけが確立しつつあるカタユウレイボヤについて、もっとも研究の進んでいない細胞群の一つである被嚢細胞の分子および細胞生物学的研究基盤の確立をめざした。研究は大きく2パートに分かれる。すなわち(1)ホヤの被嚢細胞に発現するRNAの網羅的な解析と、(2)被嚢細胞自体の分子細胞生物学的な解析である。(1)について当初の予想と異なり、RNAはとれるものの、配列解析に十分な高い精製度のRNAを取得することができず、研究計画を大きく変更せざるを得なくなった。このため(1)については、期間中にできるだけ多くの被嚢の冷凍サンプルを取得することと、被嚢からの被嚢細胞RNAの抽出方法についての条件検討を行った。また配列解読以外の方法を模索するために、DNAマイクロアレイの設計を行った(13.研究発表Matsumae et al.を参照のこと)。(2)被嚢細胞については、まわりを覆うセルロース性の繊維のために、細胞生物学および分子生物学的な解析をおこなうのも困難である。連携研究者の広瀬祐一教授の助言を得て、被嚢細胞のみをスライドグラスに移動させる手法を開発し、核の染色を行った。このことで被嚢細胞がまちがいなく核をもつことや、この手法ですくなくとも2種類の被嚢細胞をスライドグラス上に移動させることができることを確かめた。この手法を利用することで、被嚢細胞で発現する遺伝子のin situ hybridizationも可能になったと考えている。残念ながら(1)の計画の遅れのために、当初の目的を期間中に達成することができなかったが、必要なサンプルを十分量確保し、保存してあるので、今後、予定の被嚢細胞RNAの解析を2年以内をめどにすすめたいと考えている。被嚢からの被嚢細胞内RNAの採取が予想よりはるかに難しかった。ただしこの問題点は、現在解決しつつあるので、研究期間の終了時までに、予定の研究成果が得られると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。高精度のRNAの取得が難しかったために研究の進展が遅れたが、逆にかえって進んだ部分がある。被嚢細胞をガラス面に吸着する系を確立したので、in situ hybridizationの時の固定サンプルの作成などは簡単にできるようになったと考えている。
水田転換樹園地の灌漑排水対策と若手農業者と連携した農業ICTの促進

リンゴ産地として知られる青森県はブドウの産地でもあり,特にスチューベンは国内の約7割を生産する.この地域の園地は水田転換園が多く排水不良を生じている場合が多い.本研究では弘前市の園地で土壌水分や地下水位のモニタリングを行い,排水不良要因の究明と有効な対策の構築を目指した.その結果1)78月の周辺水田の深水管理が園地の排水に大きな影響を及ぼす.2)深水期間の地下水位は地表近くまで上昇し,土壌を過湿にする結果ブドウがストレスを受け生育障害を起こす.3)データをベースにした農家との連携により,効率的な対策立案および生産現場でICTを有効活用する方法の確立につながる.ことが分かった.青森県弘前市のブドウ園を調査対象とした.本園は,8年前に就農した園主が水田から転換した園地で.開園後,高品質のスチューベンを安定生産している.しかし,3年ほど前から園地の一角で排水不良による秋枯れなどの症状が見られるようになった.特に,2015年8月は降雨後に圃場の一部がぬかるむ状況となった.本年度は,この排水不良の原因について,モニタリングデータをもとに園主と協働で分析し対策の立案を図った.加えて,9月に排水不良箇所にセンサを追加設置した.8月の排水不良悪化時は土壌条件が悪くセンサの設置が困難だったため,この時期のデータ収集とその分析が今後の課題である.得られた成果は次のとおりである.(1)園地が上流側の水田より15cm程低い位置にあるほか,接している水路の水位が15cmを超えると圃場面が水面より低くなる状態にある.(2)気温は-1533°Cの範囲で変化した.農繁期(5月10月)の積算雨量は459mmで8月は72mmだった.(3)土壌は灰色低地土で土性はCLだった.排水不良箇所では地表付近でも透水係数や乾燥密度が園地中央の難透水性層と同等な値だった.(4)圃場中央の土壌水分量は.8月に多くなっていたが耐湿性の大きいブドウに影響を及ばす範囲ではなかった.(5)9月以降の地下水位は降水との連動がみられた.干天時の地下水位は地表から-80cm程度の深さにあり,降水時も-50cm程度までの上昇であった.以上から,排水不良の要因は,園地周辺からの浸入水の影響と-40cmより浅い部分での地下排水の不良による過剰水の停滞である可能性が高いと思われる.この園地は,排水路が浅いため暗渠は整備できない.そのため,対策工としては,サブソイラを-40cmより深く施工し地下排水の促進を図ることと,明渠の拡幅により園地への浸入水を減少させることが有効と考えられる.本研究の基本コンセプトは「水田転換樹園地の灌漑排水の問題について,若手農業者と連携し農業ICTを用いて課題可決を図る」である.その点からすると,初年度は調査園地で生じている排水不良の要因について農家と協働でモニタリングデータを検討し,その要因の想定と解決策の立案ができた点が評価できると考えている.さらに,原因の究明にあたって,縦横断測量,土壌のサンプリングと基礎的な物理性に関する試験,気象・土壌センサーデータの分析,地下水位データの分析,毎月2度の現地調査と園主への聞き取りを実施しており,複合的な観点からの原因究明と対応策の検討が進められている.加えて,現状分析から不足するデータの収集のため,排水不良箇所に土壌センサおよび地下水位センサを設置し,2年目以降にさらなる発展的な検討を加える準備ができた.農業ICTの普及という観点からみると,収集したモニタリングデータを随時,園主に提供し意見を求めるとともに,現地調査時に意見交換を進めており,データをもとにした営農の推進を若手農業者とともに実践しており,研究の計画は概ね順調に進展しているといえる.水田転換ブドウ園の排水対策とその課題について検討した.これまでの調査から,園地内の排水不良箇所付近が地形的に低く隣接水路や上流側水田からの浸入水の影響を受けやすいほか,土壌の透水性が大きく低下していることが明らかとなっている.そこで,2016年の春季に上流側水田の畦塗りと境界部の明渠の拡張を行い浸入水の遮断をはかった.加えて,園地中央の土水路にU字工を設置した.本年度の成果をまとめると以下のようになる.1)地下水位は,降水に伴う増減はあるものの年間を通じ地表面下50cm程度で基本的に低かった.周辺水田の代かき・田植え期に上昇するものの,中干し期に低下した.周辺水田が深水管理を行う7月後半から8月末に大きく上昇し地表面下20cm程度に上昇した.深水が終了する9月以降は大きく低下した.2)土壌水分は,47月前半にかけ春先の対策の効果により低下したが,深水管理が始まる7月後半から上昇し8月末まで高い状態が継続した.土壌の透水性が低下しているため,地下水位が低下した9月以降も土壌水分量はあまり減少しなかった.水ポテンシャルは8月中下旬はほぼゼロで,土壌がほぼ飽和状態にあった.したがって,調査園地の排水不良は周辺水田の深水管理により地下水位が上昇する時期に生じるといえる.2016年はこの時期の降水量が少なく過湿期間が短かったため湿害は見られなかった.

2015年は深水が始まる時期に100mmを超す降水があり,長期に渡って地表付近が過湿となったため湿害を生じたと考えられる.排水改良策としては、圃場面と水路の高低差から暗渠の利用は困難である.また,土壌分布や面的な地下水の動きから,明渠の拡張で浸入水を制御することは難しい.そのため,排水不良が見られる付近にサブソイラを施用することで亀裂の発達を促し,地表付近で停滞している地下水を下流方向や排水の良い箇所に誘導することが有効と考えられる.本研究の基本コンセプトである「農家との連携による農業ICTを用いた現場での課題解決」という観点から,初年度の原因究明調査の結果をふまえて協議し,2年目の展開として,農家側で上流側水田の畦塗りと境界部の明渠の拡張を行い,大学側で地下水位や土壌水分の測点の拡張をはかった.その結果として,周辺水田の深水管理が大きな影響を及ぼしていること,深水期間中の降水の状況が湿害による生育不良の有無に関連することを明らかにした.また,データ分析に限らず,排水改良のための対策として,農家との話し合いから,樹園地に適した車高の低い牽引力の大きいトラクタが所有していない農家が多い実態など営農上の問題点を知ることができた.このような形で両者の協働による課題解決のための実験的取り組みが順調に進んでおり,研究計画が概ね順調に進んでいるといえる.水田転換ブドウ園の排水対策について最終的な検討を行った.初年度に排水不良の発生状況を確認し,明渠の掘削と土水路へのU字工設置を行った結果,次年度には状況が大幅に改善した.さらに観測井を設置し地下水位を計測したところ,周辺水田で深水管理を行う7月後半8月に水位が大きく上昇する特徴が分かった.これをふまえ,最終年は観測井を4箇所に増設し面的な地下水位の変動傾向を把握すると同時に地下水位変動の年周期を検討した.得られた結果を整理すると次のようになる.(1)園地の地下水位は雨の影響を受け一時的に上昇するが基本的に地表から1m程の深さにある.地下水位は4月初旬の融雪時,5月上旬の代かき・田植え期,7月後半8月の深水管理期に大きく上昇し年間の周期に再現性が見られた.このうち,深水管理期に地下水位がもっとも高くなり水位の高い状態が継続する.(2)各観測井の地下水位は連動して変化しており,排水不良が局所的なものではなく上流側水田の水管理と連動した広域的な現象といえる.(3)園地は上流側水田で深水管理を行う期間に排水不良につながる危険性を持っている.しかし,それ以外の時期は排水の良い状態にあるため,大規模な排水改良工事ではなく深水管理期間に対処する対策が基本となる.(4)園地は圃場面が水路よりも低く暗渠排水の実施は難しい.そこで,上流側水田との境界部に掘削した明渠について,塩ビ管を利用して通作道の下部を通る排水口を幹線水路に向け設置したところ周辺箇所での排水が大きく改善された.さらに上流側水田からの漏水の影響も見られることから,境界部への遮水シート設置なども有効と考えられ次年度以降設置予定である.調査園地は私有地であり,対策の具体的な実施は最終的には園主の判断となるが,ICTを活用し農家と協働で実施したモニタリング調査から排水不良の原因の究明と排水対策の方向性についての立案が完了した.リンゴ産地として知られる青森県はブドウの産地でもあり,特にスチューベンは国内の約7割を生産する.この地域の園地は水田転換園が多く排水不良を生じている場合が多い.本研究では弘前市の園地で土壌水分や地下水位のモニタリングを行い,排水不良要因の究明と有効な対策の構築を目指した.その結果1)78月の周辺水田の深水管理が園地の排水に大きな影響を及ぼす.
実船スケール・レイノルズ数に対応した船体周囲粘性流場計算法の開発

本研究の目的は,これまでに研究代表者らが開発してきたRANS法を改良・拡張し,実船スケール・レイノルズ数における船体周囲粘性流場の計算法を開発することである.本研究の特徴は,計算格子生成法・計算アルゴリズムの拡張だけでなく,実船スケール・レイノルズ数に適した壁面境界条件や表面粗度影響の考慮,さらに粘性摩擦抵抗式の理論的検討・改良も行うことにある.平成13年度では前年度までに完成した計算手法,すなわち有限解析法に基づくCFD手法に搭載されたk-εモデルと圧力勾配影響を考慮した壁関数法の有効性をより詳細に調査し,実用船型(シリーズ60船型およびSR196タンカー船型)へ実際に適用して実船スケール・レイノルズ数における計算を行った.その結果,本研究で開発した手法はモデルスケールから実船スケールまでの全域のレイノルズ数において,安定した計算が可能であることが分かった.また同時に平板境界層に関する壁関数法の計算結果と,壁近傍までをモデル化した計算法の結果とを比較した結果,おもに高レイノルズ数領域において壁関数法の有効性が向上し,特に計算効率を向上させる目的に関して壁関数法は極めて有効であることが確認できた.加えて,高レイノルズ数領域における表面粗度影響も検討した結果,従来の設計法で経験的に提唱されているものとほぼ同等の結果が得られ,これは本手法の有効性を示すものと考えられる.一方,実船スケール・レイノルズ数における計算を詳細に吟味する目的で,従来の粘性摩擦抵抗式の理論的検討をさらにすすめ,より厳密な微分方程式を解く事によって,従来理論的には解明されていなかった重要な傾向を見出し,それは経験的ではあるが一般に指摘されてきた傾向と合致していることを確認した.なお,最終年度(平成13年度)では,結果のまとめとドキュメンテーション(国際学会用の発表論文など)を行い,これにより2ヵ年にわたる本研究の所期の目的は十分に達成できたと考える.本研究の目的は,これまでに研究代表者らが開発してきたRANS法を改良・拡張し,実船スケール・レイノルズ数における船体周囲粘性流場の計算法を開発することである.本研究の特徴は,計算格子生成法・計算アルゴリズムの拡張だけでなく,実船スケール・レイノルズ数に適した壁面境界条件や表面粗度影響の考慮,さらに粘性摩擦抵抗式の理論的検討・改良も行うことにある.平成13年度では前年度までに完成した計算手法,すなわち有限解析法に基づくCFD手法に搭載されたk-εモデルと圧力勾配影響を考慮した壁関数法の有効性をより詳細に調査し,実用船型(シリーズ60船型およびSR196タンカー船型)へ実際に適用して実船スケール・レイノルズ数における計算を行った.その結果,本研究で開発した手法はモデルスケールから実船スケールまでの全域のレイノルズ数において,安定した計算が可能であることが分かった.また同時に平板境界層に関する壁関数法の計算結果と,壁近傍までをモデル化した計算法の結果とを比較した結果,おもに高レイノルズ数領域において壁関数法の有効性が向上し,特に計算効率を向上させる目的に関して壁関数法は極めて有効であることが確認できた.加えて,高レイノルズ数領域における表面粗度影響も検討した結果,従来の設計法で経験的に提唱されているものとほぼ同等の結果が得られ,これは本手法の有効性を示すものと考えられる.一方,実船スケール・レイノルズ数における計算を詳細に吟味する目的で,従来の粘性摩擦抵抗式の理論的検討をさらにすすめ,より厳密な微分方程式を解く事によって,従来理論的には解明されていなかった重要な傾向を見出し,それは経験的ではあるが一般に指摘されてきた傾向と合致していることを確認した.なお,最終年度(平成13年度)では,結果のまとめとドキュメンテーション(国際学会用の発表論文など)を行い,これにより2ヵ年にわたる本研究の所期の目的は十分に達成できたと考える.本研究の目的は,これまでに研究代表者らが開発してきたRANS法を改良・拡張し,実船スケール・レイノルズ数における船体周囲粘性流場の計算法を開発することである.本研究の特徴は,計算格子生成法・計算アルゴリズムの拡張だけでなく,実船スケール・レイノルズ数に適した壁面境界条件や表面粗度影響の考慮,さらに乱流モデルの検討・改良も行うことにある.本年度(平成12年度)は研究初年度であり,壁近傍流場モデル・乱流モデルの理論的検討および計算コードの整備に重点を置いた.具体的には,田原が計算コードの整備を,また田原・姫野が共同で乱流モデルの理論的検討と壁近傍流場モデルの検討を,さらに姫野が粘性摩擦抵抗式の理論的検討を行った.検討の結果,実船スケール・レイノルズ数において安定に数値計算を行うためには,特に物体近傍で直交性に優れた計算格子を生成し,さらに境界層内の格子密度を適切に確保することが重要であることが明らかとなった.そのために,従来用いてきたポアソン方程式型格子生成法に改良制御関数を適用し,さらに格子再配置関数を併用する方法が有効であることが分かり,それらの機能を搭載した格子生成法の準備を完了した.一方乱流モデルにはk-εモデルを採用し,また圧力勾配影響を考慮した壁関数を採用することにより,高レイノルズ数においても妥当な境界層・伴流場が計算できることを確認した.

数値計算結果の詳細な評価と,従来の粘性摩擦抵抗式の理論的検討のまとめは次年度に行う予定であり,本年度の所期の目標はほぼ達成できたと考えられる.本研究の目的は,これまでに研究代表者らが開発してきたRANS法を改良・拡張し,実船スケール・レイノルズ数における船体周囲粘性流場の計算法を開発することである.本研究の特徴は,計算格子生成法・計算アルゴリズムの拡張だけでなく,実船スケール・レイノルズ数に適した壁面境界条件や表面粗度影響の考慮,さらに粘性摩擦抵抗式の理論的検討・改良も行うことにある.本年度(平成13年度)は前年度までに完成した計算手法,すなわち有限解析法に基づくCFD手法に搭載されたk-εモデルと圧力勾配影響を考慮した壁関数法の有効性をより詳細に調査し,実用船型(シリーズ60船型およびSR196タンカー船型)へ実際に適用して実船スケール・レイノルズ数における計算を行った.その結果,本研究で開発した手法はモデルスケールから実船スケールまでの全域のレイノルズ数において,安定した計算が可能であることが分かった.また同時に平板境界層に関する壁関数法の計算結果と,壁近傍までをモデル化した計算法の結果とを比較した結果,おもに高レイノルズ数領域において壁関数法の有効性が向上し,特に計算効率を向上させる目的に関して壁関数法は極めて有効であることが確認できた.加えて,高レイノルズ数領域における表面粗度影響も検討した結果,従来の設計法で経験的に提唱されているものとほぼ同等の結果が得られ,これは本手法の有効性を爪すものと考えられる.一方,実船スケール・レイノルズ数における計算を詳細に吟味する目的で,従来の粘性摩擦抵抗式の理論的検討をさらにすすめ,より厳密な微分方程式を解く事によって,従来理論的には解明されていなかった重要な傾向を見出し,それは経験的ではあるが一般に指摘されてきた傾向と合致していることを確認した.本年度は最終年度であるので,結果のまとめとドキュメンテーション(国際学会用の発表論文など)を行い,これにより2ヵ年にわたる本研究の所期の目的は十分に達成できたと考える.
エンゼルフィッシュ仔魚の遊泳運動発達における網様体-脊髄ニューロンの役割

エンゼルフィッシュ仔魚の網様体ニューロン活動と遊泳運動発現との関連を詳しく調べた。当初計画していたガラス電極による細胞内記録と標識は、孵化直後の仔魚の脳内構造がきわめて粗であることから、長時間にわたる記録には不適であることが判明した。そこで、微細な金属電極によりニューロン活動を導出し、記録後、電極よりイオンを溶出することにより記録部位を同定した。その結果、昨年度推測された遊泳賦活領域である中脳内側縦束核付近に加え、延髄腹側正中部付近のニューロンが活動すると、それにやや遅れて遊泳運動が発現することがわかった。孵化後間もない仔魚の脳は神経核構造が明瞭でなく、両領域間の連絡は不明であったが、ニューロントレーサーによる逆行性標識で明らかになったように、内側縦束核ニューロンは直接脊髄に投射しており、上記の延髄領域のニューロンの多くも脊髄に直接投射することから考えると、両領域からの軸索が直接脊髄に下降して脊髄遊泳回路を賦活している可能性が高い。ただし、昨年度に行った脳切断実験で明らかになったように、孵化直後の仔魚において中脳内側縦束核付近のニューロンは自発的な遊泳の開始・維持に必須ではないことから考えると、少なくとも若い日齢の仔魚においては、中脳ニューロンは遊泳運動の発現と関連して活動するものの、遊泳誘発の主要な領域ではないと思われる。本研究で得られた結果を総合すると、遊泳運動の発達過程における網様体ニューロンの役割は、孵化直後においては延髄正中腹側部付近のニューロン集団が遊泳誘発に直接関わるが、仔魚の成長が進むにつれて遊泳誘発領域は中脳網様体部に移行し、延髄ニューロンは補助的な役割を担うようになることが示唆された。これと平行して脊髄ニューロンの発達が進み、体側筋支配を確立し、脳によって賦活される運動プログラムの実行を確かにする。1,下降性網様体ニューロンの形態的発達脊髄から網様体ニューロンを逆行性標識したところ。仔魚の成長に伴い標識されるニューロン数が増大することが明らかとなった。さらに、標識された網様体ニューロンは菱脳内で吻尾方向に階段状に配列していた。脳切断実験の結果から、仔魚の発生が進むにつれてより上位の網様体ニューロンの関与が増大してくることが示唆された。一方網様体ニューロンはより吻側に位置するものから下降性投射を発達させる傾向があり、これは脳切断実験の結果と一見矛盾する。しかしながら、成長の進んだ仔魚において遊泳の誘発に関わるのは中脳網様体の内側縦束核ニューロンであることから、この神経核の機能的発達に重要な要因があると解釈される。ほかの網様体ニューロンは脊髄内神経活動を修飾する機能を持つことが示唆された。2,網様体ニューロン活動と遊泳運動発現との関連仔魚は、様々な刺激により遊泳運動を発現するが、その中でも環境光量の急激な減少(減光)刺激が実験条件での遊泳誘発に適していた。減光刺激は松果体で受容され、脊髄内の遊泳回路を賦活する。脳幹より神経活動を導出したところ、この賦活経路は網様体を経由することが示唆された。特に注目される領域は中脳網様体の内束縦束核であり、脂溶性蛍光色素による標識により、内束縦束核付近に松果体神経節細胞からの密な投射が観察された。また、活動記録から、網様体から脊髄への経路は内束縦束を通ることが示唆された。網様体付近で記録された神経活動には、遊泳開始時に集中的に活動するニューロンと、遊泳期間中低頻度で発火を続けるニューロンが観察された。
花芽形式誘導物質の単離・固定とその作用機作に関する研究

アオウキクサ水摩砕物の遺沈沈澱(pellet)セルラ-ゼその他いくつかの市販酵素標品を混ぜてインキュベ-トすると、花成誘導物質(FIS)がつくられることは昨年報告した通りである。これらの酵素標品には共通してチロシンが含まれており、チロシンとpelletを共にインキュベ-トすると、FISがつくられる。そして、この反応は窒素気中やアスコルビン酸存在下ではおこらない。カテコ-ルアミンもpelletと共にインキュベ-トすると活性を示すようになり、なかでもノルエピネフリン(NE)は非常に有効である。NEはアオウキクサの水抽出物中に相当量含まれており、同量の植物体抽出物から得たpelletとNEを混ぜるだけで、粗抽出物と同じ程度の活性が得られ、水抽出物の活性はほとんどすべてNEの関与するFISだけで説明できる。無傷のアオウキクサをNE溶液に浸しておくだけでも外液は活性を示すようになるが、アオウキクサを浸しておいた水にNEを加えても活性は現われない。また、NEをKOH溶液に溶かすと、ある条件下ではかなり高い活性が現れるが、その条件(NE、KOHの濃度、反応時間等)極めて微妙かつ複雑である。これらの結果はFISがNEからつくられる物質であることを示唆する。アオウキクサ水抽出液の活性フラクションは、^1H ^<13>C NMRにおいて解析不能な幅広いシグナルを与える。そして, ^<13> CPーMAS NMRはメラニン様スペクトルを示す。MSではEI,FAB,SIMS,FDの何れのイオン化でも有意なイオンは検出できないが、元素分析より、炭素53%、水素7%、窒素8%、酸素33%の組成比が与えられた。これらの結果などから、活性成分はカテコ-ルアミン由来のメラニン前駆体様物質であると考えられ、このことは、FISがNEからつくられるという結論と矛盾しない。アオウキクサの水抽出物に含まれる花成誘導物質は高分子、低分子両画分に認められる。しかし、活性物質は極めて熱に安定で、熱処理後の活性はすべて低分子画分に認められる。そこで、低分子画分に含まれる成分を種々のTLC、HPLCで分析したが、活性と相関のある特徴的成分は見出せなかった。しかも精製が進んでも活性フラクションの比活性は10-20倍以上には上昇しない。したがって、活性成分は予想以上に含量が高く、ただ単一物質として検出できないだけではないかと考えられる。そこで活性フラクションをそのまま機器分析したところ、^1NMRでは脂肪族と芳香族の存在が認められ、UVとIRでは各々268nmと1670cm^<-1>に吸収が観測された。この試料には顕著なUV吸収成分がないにもかかわらず、このようなスペクトルが得られることから、活性成分には、構造の類似して一群の物質が少しずつ含まれているのではないかと考えられる。植物をすりつぶしてすぐに熱処理を行うと、ほとんど活性が認められず、水抽出物を沈澱物とともにインキュベ-トすると急速に活性が上昇する。抽出物を遠心分離して、上清と沈澱物を別々にインキュベ-トした場合には活性の増大は認められないので、上清と沈澱物が共存する時にのみ活性物質がつくられるものと考えられる。ただし、この反応は0-5Cでも急速に進行するので、単なる酵素反応とは考えにくい。