hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アクションリサーチによる、青少年の「性に関するリスク認知」尺度の開発とその評価

性交渉に付随して生ずる可能性のある計画外の妊娠や性感染症に対して、大学生はその危険性をどのように感じているか(リスク認知)を測るための質問項目群を開発するとともに、その質問項目の妥当性、信頼性の評価を行った。「リスクの身近さ」、「コンドームの外的効力感」、「予防行動をコントロールする自信」、「コンドーム使用当然」の4因子に基づく10項目の尺度を作成した。さらに追跡調査により尺度の妥当性・信頼性を確認した。目的:本研究は、青少年がコンドーム使用などの適切な予防行動を行うか否かについて意思決定を行う際、予防を行わない性行為をすることによって生じる性感染症や妊娠のリスクがどの程度であると認知しているか(リスク認知)が重要な要因であると考え、青少年の性に関するリスク認知を明らかにすると同時に、これを測る尺度を開発することを目的として行われた。方法:本年度はまず、先行研究報告の収集や硬究代表者らが以前に行った関連の調査結果の整理を行った。次に大学生の研究参加者を募り、ブレインストーミング、フォーカス・グループ・ディスカッション、質問紙による自由記述や文章完成法などのアプローチを用いて、性行為とそのリスク関する認知ついて調査を行った。リスク認知に関する網羅的な概念を得るために多少の内容のずれを許容し、幅広い多様な意見を得るように努めた。得られたデータにコードを振り、K-J法によってカテゴリーへまとめるという方法により「性に関するリスク認知」に関する構成概念を抽出した。結果:性に関するリスク認知に関して得られたカテゴリー(構成概念)は、身近な経験、コンドームへの信頼、セーファーセックスへの自信、ローカスオブコントロール、パートナーの感染可能性(特定の相手)パートナーの感染可能性(不特定の相手)、相手への信頼、結婚への期待、結果の重大性・不可逆性、流行に対する認識、将来への期待、恐怖などであった。以上により、青少年の性に関するリスク認知の構成概念を作成し、リスク認知評価用の質問票を作成するための基盤づくりを行った。平成19年度は、これを質問票にまとめ、信頼性妥当性の検討を行う予定である。本研究は、青少年が適切な性のリスクに関する予防行動の意思決定を行う際、予防を行わない性行為をすることによって生じる性感染症や妊娠のリスクがどの程度であると認知しているか(リスク認知)が重要な要因であると考え、青少年の性に関するリスク認知を明らかにすると同時に、これを測る尺度を開発することを目的として行われた。今年度は前年度の結果より作成した項目から質問票を作製し、調査を行った。質問票の内容はフェイスシート、セルフ・エスティーム尺度、性に関するリスク認知尺度、コンドームの効力感、性に関する知識・教育の経験、属性(年齢、性別、性経験の有無、予防行動、性感染症の罹患歴など)である。金沢大学で開講されている5つの講義から計460部を回収した。男性174名女性285名、平均年齢19.5歳であった。質問紙調査の分析方法は、欠損値の解析、項目ごとの回答パターンの解析、検証的因子分析、クロンバックα係数による内的整合性からの信頼性の推定、弁別的妥当性・基準関連妥当性の検討、G-P分析を行った。重み付けのない最小二乗法によって初期解を求めバリマックス回転により因子分析を行った。これらの結果により、因子の解釈可能性から13項目5因子が最も妥当と考えた。因子とそのクロンバックのα係数は「リスクの身近さ(0.7)」「コンドームの効力感(0.85)」「コンドーム使用当然(0.83)」「自身でのコントロール可能性(0.83)」「予防のためのアブスティネンス(0.94)」とした。累積寄与率は62.3%であった。以上により、青少年の性に関するリスク認知の構成概念尺度を作成し、リスク認知評価用の質問票を作成した。【背景・目的】本研究は、性感染症や計画外妊娠といった性行為のリスクに対する予防行動の意思決定において、予防を行わないことによるリスクがどの程度であると認知しているかが重要な要因であると考え、青少年の性に関するリスク認知を明らかにするとともに、これを測定する尺度を開発することを目的とした研究を行った。今年度は、これまでの結果を基にして作成した調査票を用いて追跡調査を行うことにより、尺度の信頼性および妥当性を検証した。【方法】大学生約250名に調査を依頼し協力を得た。一回目調査終了の約2ヵ月後に、同じ対象者に再び調査票回答を依頼した。調査票は何れも匿名であるが1回目と2回目の調査票は、回答者が決める任意の4桁の番号によって結合し、追跡調査とした。第一回目のデータのみを用いて重み付けの無い最小二乗法により初期解を求めバリマックス回転により因子分析を行った。この際、尺度使用時の利便性を鑑みて、項目数を可能な限り減らすこと、および測定する因子数を減らすことを検討した。【結果】1回目および2回目の両方に参加し、追跡データが得られたのは136名であった。

因子分析の結果、昨年度得られた「予防のためのアブスティネンス」を尺度から除き、10項目4因子の尺度を作成した。確認された因子とその内的妥当性(クロンバックのα係数)は「リスクの身近さ(0.79)」、「コンドームの効力感(0.68)」、「予防行動をコントロールする自信(0.88)」、「コンドーム使用当然(0.72)」であった。周辺等質性検定を用いて4因子の尺度得点を前後で比較したところ、何れの因子も有意ではなかったことより信頼性を確認した。【考察】大学生を対象として性に関するリスク認知構造を明らかにするとともに、これを測定する尺度を開発した。さらにこの尺度の妥当性および信頼性を検証することが出来た。現場で活用できるように努めたい。
東南アジアにおける森林環境の人為改変が菌食性昆虫の群集構造に及ぼす影響

20年度は,原生林および可能であれば二次林においても太さの異なる枯死木において倒木-多孔菌類子実体-昆虫群集食物網の構造を比較することで,森林タイプごとに倒木の量と構成を明らかにしたうえで多孔菌類(俗に言うサルノコシカケ)と菌食性昆虫の群集構造が森林間でどのように異なるかを評価することを目的としていた。そこで, 6月に原生林において, 3ヘクタールの調査区を設け,菌食性昆虫群集の構造を明らかにした。その結果, 21属771個の子実体を採集して9目2992個体の昆虫を得た。このうち鞘翅目昆虫が8科2220個体を占めた。調査地で優占的にみられるPhellinus属(キコブタケ属)やGanoderma属(マンネンタケ属)ではゴミムシダマシ科,ハネカクシ科といった昆虫が優先したのに対して, Polyporus属(タマチョレイタケ属)ではオオキノコムシ科が優占するといったように,菌の種類によって昆虫群集の構成が異なった。これを明らかにしたことで,二次林における菌類群集の変異が昆虫群集に及ぼす影響を予測するうえで基礎的なデータを得ることができた。その後, 9月に二次林12林分に100m×10mトランセクトを各1本設置し,毎木調査を行った。その結果,二次林タイプ間で構成樹種が異なることが明らかとなった。これを踏まえた上で1月に多孔菌類子実体とそこからの昆虫の採集およびトラップを用いたキノコ食昆虫の調査を行った。こちらのデータについては,今後解析を行い,森林植生や菌類相の違いがどのような影響を昆虫群集に及ぼしているかを明らかにする予定である。これらの研究の成果は人為活動による森林環境の変化が,単なる多様性の変化にとどまらす,食物網構造をどのように変化させるかを明らかにするものであり,将来的には人為活動の効果を予測することを可能にしうる点で,極めて意義深いデータが得られつつある。19年度は,森林タイプごとに倒木の量と構成を明らかにしたうえで多孔菌類(俗に言うサルノコシカケ)と菌食性昆虫の群集構造が森林間でどのように異なるかを評価することを目的としていた。しかしながら,当初予定していた調査地の使用が許可されなかったため,20年度にすみやかに上記の目的を達成するための基礎的調査として,原生林において発生する多孔菌類のリスト作成と昆虫のサンプリング方法の検討を行った。その結果,調査地とした原生林において,計1.2haの調査区と4kmにおよぶトレイル沿いでのサンプリングによって,既記載種57種と形態種59種の多孔菌が初めてリストアップされた。このことによって,調査地における多孔菌類の種を認識する上で重要なデータを提供することができ,今後の作業の円滑化を図ることができた。また,昆虫については,マンネンタケ科の一種Ganoderma australeに形成される昆虫群集を主たる対象に,総延長10km以上にわたり森林内から約20地点において計約200個の子実体を採集して昆虫を得た。その結果,昆虫相は地点間で大きく変化していなかった。多孔菌類上に形成される昆虫群集を調査するに当たっては,ごく少数の地点において形成されていた昆虫群集をその地域の昆虫群集の代表とみなして良い可能性をこの結果は示している点で,今後の調査を簡便に行ううえで非常に意義のあるデータである。20年度は少なくとも原生林において,可能であれば二次林においても太さの異なる枯死木において倒木-多孔菌類子実体-昆虫群集食物網の構造を比較する予定である。

これらの研究の成果は人為活動による森林環境の変化が,単なる多様性の変化にとどまらす,食物網構造をどのように変化させるかを明らかにするものであり,将来的には人為活動の効果を予測することを可能にしうる点で,極めて意義深いデータが得られつつある。
分子イメージングによるプロテオミックス解析の消化器癌個別化治療への応用

近年、高度消化器癌に対し治癒切除率の向上を目指して術前化学療法(NAC)が試みられているが、治療に感受性がない場合、手術時機を逸する可能性があり、治療効果予測システムの確立が不可欠である。本研究では当科において開発したタンパク発現解析法である定量的蛍光二重免疫染色法を用いて、S-1を用いた胃癌NAC治療効果予測が可能否かについて検討した。その結果、5-FU関連酵素であるOPRT、TS比(OPRT/TS)はその治療効果と強い相関を認めP<0.001)、カットオフ値を用いた効果判定では感度・特異度ともに高く、胃癌術前化学療法における治療個別化に有用であると考えられた。【目的】本研究では当科において新規に開発したタンパク発現の定量的解析法である特にTS値は最も強い相関を示した(p=0.024)。再発・非切除胆道癌(10症例)においてRRM1の発現はgemcitabineの臨床的効果と有意な相関関係を示した(p=0.033)。【考察】胃癌生検組織におけるOPRT,TS発現の定量解析(qDFIHC)によりS-1の抗腫瘍効果さらには予後予測が可能であることが示唆された。また、再発・非切除胆道癌においてもRRM1はgemcitabineの臨床的効果予測因子になりうることが予想された。【目的】本研究では当科において新規に開発したタンパク発現の定量的解析法である(quantitative double fluorescence immuno-histochemistry:qDFIHC)を用いて、これまでの研究で得られた化学療法個別化の標的分子および既知標的分子のプロテオミックス解析による発現の定量化と臨床例における薬剤奏功性の関連に関してretrospectiveおよびprospectiveに検討する。【結果】S-1化学療法を受けた胃癌患者(n=47)において、TS,DPDは単独では有意差を認めなかったが、OPRTは単独で有意差を認めた(P=0.012)。感受性indexにおいて、OPRT/DPD比、OPRT/TS比、OPRT/(TS+DPD)比はすべて有意な相関を示した(P<0.001、0.0006、0.0002)。【考察】胃癌生検組織におけるOPRT,TS、DPD発現の定量解析(qDFIHC)によりS-1の抗腫瘍効果さらには予後予測が可能であることが示唆された。また、胃癌、胆道癌における結果はそれぞれ論文投稿中である。【目的】近年、高度進行胃癌に対し治癒切除率の向上を目指して5-FU系薬剤(S-1)を用いた術前化学療法(NAC)が行われている。しかしながら、治療に感受性がない場合手術時機を逸する可能性があり、化学療法の治療効果予測システムの確立が不可欠である。本研究では当科において開発したタンパク発現解析法である定量的蛍光二重免疫染色法(quantitative double fluorescence immuno-histochemistry: qDFIHC)を用いて、S-1を用いた胃癌NAC治療効果予測が可能否かについて検討した。【方法】高度進行またはスキルス胃癌47症例の生検標本に対し、qDFIHCを用いて5-FU関連酵素であるTS、DPD、OPRTの発現を評価した。それらを組み合わせた指標にカットオフ値を設定し臨床効果との関係を評価した。また組織内のheterogeneityの影響について評価した。【結果】qDFIHCは1視野での計測値と3視野での計測値の平均を比較すると強い相関を認めた。OPRT、OPRT/TS、OPRT/DPD、OPRT/(TS+DPD)の値は臨床効果と有意な相関を認め、カットオフ値を用いた2群間比較においても有意に相関した。OPRT/TSは最も強い相関を認め(p<0.001)、切除可能であった17例において病理学的効果との相関も認めた(P<0.001)。【考察】組織内のheretogeneityの影響に関しては、qDFIHCは1視野分で十分な測定であることが示された。またカットオフ値を用いた効果判定は感度・特異度ともに高く、治療の個別化に有用であると考えられた。特にOPRT/TSを用いて症例を選別した場合、奏功率が73.7%と良好な結果が得られた。【結論】qDFIHCは微少な生検標本で簡便に蛋白発現の測定が可能である。
「擬天然RNA構造デザイン」によるRNA超ナノ構造の人工集積と機能発現

天然由来のRNA立体構造を改変し幾何学的に集積させ、新規な集積ナノ構造の創成と機能発現を目指し次の3課題を行なった。(1)一次元RNA超構造アレイの構築、(2)二次元RNA超ナノ構造の構築、(3)異種RNAユニットのヘテロ集積による機能連携。(1)(2)ではGIリボザイムを基盤として1次元アレイ構造、および正三角形型3量体、正方形型4量体の設計・構築、およびAFMによる直接観察、集積に依存したRNA酵素機能の発現に成功した。(3)では、RNase Pリボザイム・GIリボザイム・蛍光アプタマーを基盤として、異種の機能性RNAのヘテロ集積化に成功した。モジュール集積型の機能性RNAをプラットフォームとして、分子内相互作用モジュールを分割・再構成することにより、分子間相互作用によって自己集積しナノ集積構造を形成するRNAをデザインした。(課題1)1次元の無限アレイ構造を形成するようにモジュールを再構成し、実際にRNA分子を合成してその集積挙動を生化学的に解析した。その結果、実際に単量体より明らかに大きな集積体(>5量体)の形成が電気泳動実験で確認され、集積によるモジュール会合がもたらすRNA触媒の機能発現も明瞭に観察された。さらに連携研究者による原子間力顕微鏡(AFM)の測定から、1次元のオリゴマー構造の直接観察にも成功した。モノマーユニットとしては、単一のモノマーが集積する「ホモポリマー型」集積に加えて、相互作用の認識特性を2種類に差別化し、2種のモノマーが交互に集積する「コポリマー型」集積にも成功した。(課題2)課題1の分子デザインを発展させ、オリゴマー構造を閉環し「閉じた多角形」を形成するRNA分子のデザインを行なった。デザインしたモノマーRNAの集積挙動を電気泳動により解析した結果、ホモ3量体による「正三角形構造」を主たる集積構造、ホモ4量体による「正方形構造」をマイナー構造として形成できることが分かった。両者の構造はAFM観察により実際に確認され、それぞれの構造体の生成の頻度も電気泳動によるバンド強度とAFMによる観察頻度が定性的に一致した。初年度に予定した実験課題は全て達成できた。さらに閉環3量体および閉環4量体の直接観察に成功したことは当初の予定以上の進展である。大型の機能性RNAをユニット構造として、i)一次元・二次元の「超ナノRNA構造体」を創製し、ii)超ナノ構造に依存した高次機能の発現、iii)超ナノ構造の細胞様環境下での構築を行う。(課題1)モジュール工学による「一次元RNA超構造アレイ」の構築:H27年度に構築した単分子で高度に機能するRNA酵素(リボザイム)を単位モノマーとした一次元の超分子アレイ構造に対し、相互作用モジュールの組み込み位置などを改変し、異なる分子構造の単位モノマーが一次元型に集積するデザインを新たに2種開発した。昨年度のデザインと合わせて3種のデザインいずれにおいても、集積構造形成に依存して酵素機能を発現させることに成功した。(課題2)二次元RNA超ナノ構造の構築:H27年度にデザインと実際の集積構造の確認に成功したホモ3量体による正三角形型集積体とホモ4量体による正方形型集積体について、単位モノマー間の相互作用界面の分子認識を差別化し、3種のモノマーの閉環によるヘテロ正三角形の形成、2種のモノマーが2分子ずつ相互集積して閉環したヘテロ正方形の効率的かつ選択的な集積に成功した。さらにこれらヘテロ集積体による複数の基質RNAの集積依存的かつ単位ユニット毎の選択的切断の実現と詳細な解析も達成できた。さらにヘテロ集積体における階層的な集積/解離過程の解析にも成功した。(課題3)異種RNAユニットのヘテロ集積による高次機能の連携:超ナノ構造を形成するRNAユニットとして、複数種の機能性RNAをコポリマー型に組み込み、ヘテロ集積超構造を構築する。実際にヘテロ集積を行なう単位ユニットとして、リボヌクレアーゼPリボザイムの二つのドメインの異種間集積が有望であることを見いだし、ヘテロ集積型リボヌクレアーゼPリボザイムの集積依存的な活性発現に成功した。最初の2年間に予定した研究課題は、一部実験の具体的な材料を修正しつつ、学術的目標は順調に達成できた。課題1および課題2については、その初期達成部分を、研究論文として公表できたことは順調な進展の成果である。大型の機能性RNAをユニット構造として、i)一次元・二次元の「超ナノRNA構造体」を創成し、ii)超ナノ構造に依存した高次機能の発現、iii)超ナノ構造の細胞様環境下での構築を行なう。(課題1)モジュール工学による「一次元RNA超構造アレイ」: H28年度までに、相互作用モジュールの組み込み位置等の改変により一次元配列の形状が異なる集積体を3種開発した。H29年度は分子デザインをより大きく変更した集積体を1種開発し、期間内に計4種の「一次元RNA超構造アレイ」の創成に成功し、うち3種はAFMによる形状観察にも成功した。(課題2)二次元RNA超ナノ構造の構築: H28年度までに、単位モノマー間の相互作用界面の分子認識を差別化し、3種のモノマーの閉環によるヘテロ三角形、および2種のモノマーが2分子ずつ交互に集積して閉環したヘテロ正方形の効率的かつ選択的に集積に成功した。H29年度は、さらに分子デザインに改変を加え、四角形の辺の長さが異なる平行四辺形型のヘテロ集積体、ホモ5量化による正五角形型集積体という当初の予想を超えた形状の創出にも成功した。

(課題3)異種RNAユニットのヘテロ集積による高次機能の連携:H28年度にヘテロ集積型の超ナノ構造を形成するRNAユニットとして、RNasePリボザイムが有望であることを見いだし、ヘテロ集積型のRNasePリボザイムの集積依存的な活性発現に成功した。また蛍光RNAとリボザイムを複合化したヘテロ機能構造RNAの構築にも成功し、リボザイム機能を蛍光RNAの機能発現依存的にモニタリングできる系を開発した。H29年度はリボザイム機能と蛍光RNA機能の連携作動の細胞様環境下(細胞抽出液)、および複数のGI-リボザイムの反応を大腸菌内で連携して行なう系の作動にも成功した。天然由来のRNA立体構造を改変し幾何学的に集積させ、新規な集積ナノ構造の創成と機能発現を目指し次の3課題を行なった。(1)一次元RNA超構造アレイの構築、(2)二次元RNA超ナノ構造の構築、(3)異種RNAユニットのヘテロ集積による機能連携。(1)(2)ではGIリボザイムを基盤として1次元アレイ構造、および正三角形型3量体、正方形型4量体の設計・構築、およびAFMによる直接観察、集積に依存したRNA酵素機能の発現に成功した。(3)では、RNase Pリボザイム・GIリボザイム・蛍光アプタマーを基盤として、異種の機能性RNAのヘテロ集積化に成功した。当初の予定通り、2年目に計画した課題を遂行する。当初の予定通り、3年目に計画した課題を遂行する。生体関連化学本年度の研究に関して、2014年秋の申請時に予備研究として遂行していた大学内の研究助成による予備研究の段階から研究が極めて順調に進行し、当初予定してした消耗品経費によるRNA合成が予備研究段階で効率的に実施でき、本年度の主たる研究内容が、RNAサンプルの機器分析であったため、消耗品経費の使用が大きく押さえられた。一方で連携研究者によるAFM解析は予定通り遂行されたため、全体としての研究速度は当初計画をやや上回る程度となった。本年度の研究に関して、研究の中盤時(3年中の2年目)である利点を活かし、生化学実験の効率化や消耗品購入の節約化(酵素類の自作などを含む)により最大限物品費の低減に挑戦した結果、研究進行のスピードを下げずに物品費を低減できた。加えて、成果発表を行なった雑誌についても投稿費用等が当初予定より安価な雑誌に掲載された。これらの成果を、最終年度の研究加速につぎ込むためである。H27年度に余剰となった消耗品経費については、課題2のAFMの観察結果から、当初予想しなかった二つの構造体(正三角形と正方形)が得られたため、両方に対応する生化学解析を行なう。従って課題2での解析対象となるRNAナノ構造が当初の2倍となるため、それに対応する消耗品の増加分に充当する。最終年度は、各課題に対して、論文発表に耐えうる実験の量および質を伴う最終成果の蓄積が要求されるため、研究消耗品は出来る限り高品質なものを用いる。H28年度に節約できた分を最終年度の効率的な研究進展に充填する。また成果報告についても、評価の高い学術雑誌は掲載料も極めて高額である場合が多いために、それらの雑誌への投稿を想定して昨年度の繰り越し分を使用する。
細胞膜分岐鎖脂肪酸によるグラム陽性菌溶菌機構の解析と感染制御へのアプローチ

コンピテンス培地を用いた枯草菌168株マイクロカルチャーにおいて顕著な細胞形態変化、細胞壁欠損ならびに溶菌の誘導が観察された。発現タンパク質解析より、この時分岐鎖脂肪酸合成に関わる酵素の発現が昂進している結果が得られ、その後の解析から、本菌の主要脂肪酸である2種の分岐鎖脂肪酸(12-メチルテトラデカン酸,12-MTA、13-メチルテトラデカン酸)が5-10μg/mlの低濃度にて自身の溶菌を誘導するとともに、種々のグラム陽性菌に対して増殖阻害的ならびに溶菌誘導的に作用することが分かった。枯草菌の溶菌誘導に関して、12-MTAは溶菌酵素の活性化、ならびに新規発現誘導に寄与するように働く可能性が示唆された。この12-MTAによる枯草菌溶菌作用はリポタイコ酸の添加ならびにタイコ酸合成に関わる初期酵素TagOの過剰発現により低下した。また、12-MTAは同濃度にて大腸菌の運動性(swarming)を抑制する観察がなされ、その抑制機構はswarmingに必要なwetting物質(腸内細菌共通抗原,ECA)の産生抑制によるものと考えられた。ある鎖長の分岐鎖脂肪酸はキャリアーリピド依存的に行われるグラム陽性菌の必須細胞壁物質ならびにグラム陰性菌の非必須菌体表層多糖の合成・輸送を阻害する作用を持つと思われた(論文投稿中)。本研究の遂行に当たり、不飽和脂肪酸の一種であるパルミトレイン酸(C16:1)も12-MTAと類似した抗菌作用を示す事がわかった。パルミトレイン酸はヒト皮脂中に含まれる抗菌成分としての報告がなされているが、分岐鎖脂肪酸もヒトの皮脂や母乳に微量含まれると報告されており、哺乳類はこれら脂肪酸を用いた生体防御系を有している可能性が示唆される。低毒性と予想される抗菌性脂肪酸の詳細な作用機序の解明に基づく新規抗菌剤の開発が期待される。これまでの研究により、グラム陽性菌のモデル細菌である枯草菌が特異環境下において自発的な溶菌を起こす際に、分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体遺伝子の発現が昂進される事が明らかとなった(Shingaki et al., 2003,Microbiology 149,2501-11)。本酵素が関わる反応最終産物は自身の細胞膜を構成する主要脂肪酸であるモノメチル分岐鎖脂肪酸であるが、前採択課題研究(No.15790222)において、これら分岐鎖脂肪酸のある種のものが自身の溶菌を誘導することがわかった。本研究では、種々の病原細菌に対する分岐鎖脂肪酸の作用を調べるとともに、枯草菌におけるその作用機構の解析を進めた。その結果、炭素数15の分岐鎖脂肪酸2種(12-メチルテトラデカン酸,12-MTAならびに13-メチルテトラデカン酸)はグラム陽性細菌に対して広く作用し、溶菌を誘導、あるいは増殖を抑制することがわかった。また、枯草菌における作用機序の解析により、12-MTAは細胞壁に局在し、細胞分裂後の細胞分離に関わる溶菌酵素(LytEならびにLytF)を何らかの機構で活性化するとともに、新規の溶菌酵素(LytD)の発現を誘導する事がわかった。現在引き続き、溶菌を伴わないグラム陽性菌の増殖抑制機構の解析を進めているが、これまでの結果から分岐鎖脂肪酸の作用点として、ポリイソプレニルリピドキャリアー(ウンデカプレニル二リン酸)を介した、細胞壁物質、特にグラム陽性菌特有の構造物であるタイコ酸の合成と膜間輸送プロセスを阻害する可能性について検討を行っている。これらの研究成果については、17年10月に開催された第58回日本細菌学会中国四国支部総会(高知市)においてその報告を行った。また、18年3月に開催される第79回日本細菌学会総会(金沢市)においても発表を行う予定である。

パルミトレイン酸はヒト皮脂中に含まれる抗菌成分としての報告がなされているが、分岐鎖脂肪酸もヒトの皮脂や母乳に微量含まれると報告されており、哺乳類はこれら脂肪酸を用いた生体防御系を有している可能性が示唆される。低毒性と予想される抗菌性脂肪酸の詳細な作用機序の解明に基づく新規抗菌剤の開発が期待される。
地殻エネルギー・フロンティアの科学と技術

超臨界地熱貯留層に関する,地球化学的,岩石力学的,掘削工学的,ならびに地質学的制約条件についての基礎研究を行った.その結果,超臨界状態での地化学変化により不透水層が形成され,岩石の力学特性変化から,き裂の透水率を維持しながら開発できる可能性を示した.また,東北地方の沈み込み帯には,超臨界地熱貯留層が賦存している可能性が高いことを明らかにし,その開発の技術的方向性を示すことができた.1高温島弧の地熱熱構造と地熱流体解析花崗岩類とその上部に発達するき裂系と鉱化帯を野外観察し,脆性領域よりも高い温度環境でき裂が発生し,鉱物充填脈が生じることを明らかにした.野外観察と岩石学的解析に基づくナチュラルアナログ研究の結果.温度圧力の高い岩石圧領域でも,脆性破壊が生じ,また地殻自体も加水作用が生じている.天然においては,中部から上部地殻の環境下で,脆性破壊が生じていること,これにより地殻に流体が付加され,この流体が上部流体と連結することにより,地殻自体の水理構造が形成されることを系統的に示した.さらに,シリカの溶解度も大きく変動し,特に超臨界点を含む350°Cから430°Cの領域では,シリカの溶解度は極大と極小をもつことを明かにして,地殻は,地球化学的に不透水ゾーンと透水ゾーンに区分されることを明確に示した.2延性領域掘削の基礎技術の開発上述した急激な相変化を伴う岩石破壊(Flash Vaporization,熱水角レキ脈)を実験的に再現し,その条件を明確化するために,水熱実験により,岩石(石英)の破壊実験を行った.この実験により,岩石は,流体の相変化だけで破壊に至ることを示すことに成功し,さらに応力シミュレータを使った計算機解析でもその現象を定量的に示すことができた.また, X線CTを用いて,熱応力で形成したき裂の分布を計測することが可能となった.3き裂型貯留層の多相流動シミュレータの開発岩石き裂内の3次元のチャネリングフロー・シミュレータを開発した.これを用いて,き裂型貯留層の生産性に関する評価を行い,き裂型貯留層の特性を明らかにした.このほかICDP-JBBPサポートについても国際ワークショップを開催するとともに,既存地熱のEGSの新展開のための提案を行っている.1高温島弧の地熱熱構造と地熱流体解析花崗岩-斑岩とその上部に発達するき裂系と鉱化帯を野外観察し,さまざまな鉱物充填脈の形成条件を検討して,脆性領域よりも高い温度環境でき裂が発生し,鉱物充填脈が生じることを明らかにした.野外観察と岩石学的解析に基づくナチュラルアナログ研究の結果.温度圧力の高い岩石圧領域でも,脆性破壊が生じ,また地殻自体も加水作用が生じている.東北地方では,花崗岩-斑岩システムは深度2-4km付近で定置し,その深度まで熱源が上がってくることが岩石学的検討から明らかとなった.さらに,中部から上部地殻の環境下で,脆性破壊が生じ,地殻に流体が付加され,この流体が上部流体と連結することにより,地殻自体の水理構造が形成されることを系統的に示した.シリカの溶解度も大きく変動し,地熱地域のような地温勾配が非常に大きい地帯では, 350°Cから430°Cの領域では,シリカの溶解度は極大と極小をもつことを明らかにして,地殻は,地球化学的に不透水ゾーンと透水ゾーンに区分されることを示した.2延性領域掘削の基礎技術の開発鉱物ならびに流体の急激な相変化を伴う岩石破壊を実験的に再現し,その条件を明確化するために,水熱実験により,岩石(石英)の破壊実験を行った.この実験により,岩石は,流体の相変化だけで破壊に至ることを示すことに成功し,さらに応力シミュレータを使った計算機解析でもその現象を定量的に示すことができた.また, X線CTを用いて,熱応力で形成したき裂の分布を計測することが可能となった.3き裂型貯留層の多相流動シミュレータの開発岩石き裂内の二相流シミュレータを開発した.これを用いて,き裂型貯留層の流体流動の相対浸透率曲線の新玉モデルを提案することに成功した.このほかWater Dynamics国際ワークショップを開催し,地熱エネルギーのフロンティアに関する情報発信を続けている.1高温島弧の地熱熱構造と地熱流体解析花崗岩-斑岩とその上部に発達するき裂系と鉱化帯を野外観察し,さまざまな鉱物充填脈の形成条件を検討して,脆性領域よりも高い温度環境でき裂が発生し,鉱物充填脈が生じる具体的な温度圧力条件を解明した.野外観察と岩石学的解析に基づくナチュラルアナログ研究の結果.温度圧力の高い岩石圧領域でも,脆性破壊が生じ,また地殻自体も加水作用が生じている.東北地方では,花崗岩-斑岩システムは深度2-4km付近で定置し,その環境で熱水勇気割れが生じている野外観察事実を把握した.

さらに,中部から上部地殻の環境下で,脆性破壊が生じ,地殻に流体が付加され,この流体が上部流体と連結することにより,地殻自体の水理構造が形成されることを系統的に示した.シリカの溶解度も大きく変動し,地熱地域のような地温勾配が非常に大きい地帯では, 350°Cから430°Cの領域では,シリカの溶解度は極大と極小をもつことを明らかにして,地殻は,地球化学的に不透水ゾーンと透水ゾーンに区分されることを示し,世界の深部地熱地帯でのこの境界の存在可能性について検討した.2延性領域掘削の基礎技術の開発鉱物ならびに流体の急激な相変化を伴う岩石破壊を実験的に再現し,その条件を明確化するために,水熱実験により,岩石(花崗岩類)の破壊実験を行った.この実験により,岩石は,流体の相変化だけで破壊に至ることを示すことに成功し,さらに応力シミュレータ,および弾性波伝播速度シミュレーターを使った計算機解析でもその現象を定量的に示すことができた.3き裂型貯留層の多相流動シミュレータの開発岩石き裂内の二相流シミュレータを開発した.これを用いて,き裂型貯留層の流体流動の相対浸透率曲線の新しいモデルを提案することに成功し,合わせてフィールドデータのマッチングを行った.第13回Water Dynamics国際ワークショップを開催し,地熱エネルギーのフロンティアに関する情報発信を続けている.研究項目13まではほぼ予定通りに進行している. 27年度の3/15-18には第13回国際ワークショップWATER DYNAMICSを開催し,情報発信を続けている.新装置(UNIT-I :フラクチャー・クラウド創成基礎実験装置)も製作が完了した.この装置は,「2延性領域掘削の基礎技術の開発」を実験的に解明する装置で,岩石試料内に模擬ボアホールを作り,ここに熱水を注入し,さらにこの熱水の急減圧により相変化(沸騰)を生じさせて,き裂の形成と進展現象を解明する装置であり,き裂の形成と進展は,弾性波により計測するものとした.弾性波伝播速度の計測も可能となり,相変化にともなう岩石の破壊現象を実験的に起こして,そのプロセスを弾性波計測によりモニターすることが可能となった.この結果,熱応力割れで岩石が弾性体として機能しなくなるまで破壊されることを明らかにした.UNIT-II試験器の設計のための予備実験も終了し,高温樹脂でシールした全く新しいタイプの高温高圧下流動実験装置の製作が終了し,地殻の透水性の変化を実験的にとらえることに初めて成功した.この結果により, Beyond Brittleの具体的イメージ(弾性体と塑性変形の境界)を描くことが可能となり,岩石の透水性の変化の温度圧力条件を明示的に示すことができるようになった.地熱熱構造:高温島弧の地熱熱構造と地熱流体解析を目的として,地殻深部から現在の地表面まで,深度に応じた地球科学的現象を配列し,地熱資源の類型化を行った.具体的には,マントルからの高温流体上昇域(Hot Finger),地殻上部への熱移送媒体(Magma Input)と熱上昇域(Geothermal gradient),深部熱水貯留層(Self-sealingあるいはFracture cloud),表層部への熱水循環(火山性高温温泉),および浅所地熱兆候(熱水変質帯など)であり,それらを総合的に示す場として,カルデラや現世火山をデータベース化した.これを用いて,高温島弧の地熱資源および地熱有望地域を,即効性(promising)蓋然性(probability),可能性(possibility),発展性(potentiality)という4つの概念を用いて整理,評価した.この結果,高温島弧の地熱熱構造と地熱流体解析のデータの解析技術を開発し,地熱資源と開発可能性の定量的評価方法を提案することができた.
高周波電圧矩形波変調法によるシランプラズマの反応制御

本研究は,アモルファスシリコン膜を生成する際に用いられる高周波放電シランガスプラズマ中のラジカル種の寿命の違いを利用して,ラジカル種間の密度比を制御し,顕著な微粒子の発生なしに高品質の膜を高速に成膜すること,及び,微粒子の発生機構を解明することを目的とした。ラジカル種間の密度比の制御には,高周波放電の電圧をラジカル種の寿命程度の半周期を持った矩形の低周波電圧で振幅変調する手法を用いた.容量結合平行平板電極型プラズマ発生装置に高周波発振器と広帯域増幅器からなる電源を接続し,ヘリウム又は水素で希釈したシランガス(520%)を用いて実験を行い,次のような結果を得た.1.高周波ピ-ク電力200W(1.7W/cm^3)という高い電力を用いてヘリウム希釈で8A^^°/S,水素希釈で5A^^°/Sの速い成膜速度を低シラン濃度(10%)のガスで達成した.2.1.の条件下で気相中微粒子量はミ-散乱測定の検知限界以下であり,成膜後の反応容器内にも微粒子は見られない.3.0200Wの電力範囲で,膜の光学ギャップは1.81.95eVと良い値である.4.3ジカル種の密度比を制御し,その時の微粒子の成長ミ-散乱法で調べることにより,短寿命ラジカル種(SiH,SiH_2)が微粒子の生成に深く係わっていることを示唆する結果を得た.5.放電OFF直後に,帯電した微粒子同志が静電的な力で反発し微粒子の密度が減少する.その後はガス流により緩やかに密度が減少する.本研究は,アモルファスシリコン膜を生成する際に用いられる高周波放電シランガスプラズマ中のラジカル種の寿命の違いを利用して,ラジカル種間の密度比を制御し,顕著な微粒子の発生なしに高品質の膜を高速に成膜すること,及び,微粒子の発生機構を解明することを目的とした。ラジカル種間の密度比の制御には,高周波放電の電圧をラジカル種の寿命程度の半周期を持った矩形の低周波電圧で振幅変調する手法を用いた.容量結合平行平板電極型プラズマ発生装置に高周波発振器と広帯域増幅器からなる電源を接続し,ヘリウム又は水素で希釈したシランガス(520%)を用いて実験を行い,次のような結果を得た.1.高周波ピ-ク電力200W(1.7W/cm^3)という高い電力を用いてヘリウム希釈で8A^^°/S,水素希釈で5A^^°/Sの速い成膜速度を低シラン濃度(10%)のガスで達成した.2.1.の条件下で気相中微粒子量はミ-散乱測定の検知限界以下であり,成膜後の反応容器内にも微粒子は見られない.3.0200Wの電力範囲で,膜の光学ギャップは1.81.95eVと良い値である.4.3ジカル種の密度比を制御し,その時の微粒子の成長ミ-散乱法で調べることにより,短寿命ラジカル種(SiH,SiH_2)が微粒子の生成に深く係わっていることを示唆する結果を得た.5.放電OFF直後に,帯電した微粒子同志が静電的な力で反発し微粒子の密度が減少する.その後はガス流により緩やかに密度が減少する.
落葉樹葉と常緑樹葉の光合成特性の比較生理生態

落葉樹葉と常緑樹葉の光合成特性について、以下の解析を行った。1)常緑広葉樹シラカシと一年生草本シロザの光合成の窒素利用効率(PNUE、光合成速度/窒素比)を解析した。シラカシのPNUEはシロザの半分であるが、これは、葉緑体内のCO2濃度が低いことと、窒素あたりの光合成系酵素(RuBPCase)量が少ないこと、RuBPCaseの比活性が低いことに起因した。それぞれの寄与は小さかったが、積み重なることによってPNUEの大きな違いをもたらした。この結果はFunctional Ecology誌に発表した(Hikosaka,Hanba,Hirose&Terashima 1998)。2)常緑広葉樹アラカシ・マテバシイ・ヤブツバキと落葉広葉樹シラカンバ・クヌギのPNUEを比較した。落葉樹はPNUEが高かったが、シラカンバでは窒素あたりのRuBPCase量が高く、クヌギでは葉緑体CO2濃度が高かった。ヤブツバキは窒素あたりのRuBPCase量も葉緑体CO2濃度も低かった。3)シラカシの光合成の温度順化について解析を行った。異なる温度で育てると光合成の温度依存性が変化することが知られている。この生理学的なメカニズムを調べ、二つの部分反応(RuBPの炭酸同化反応と再生反応)のバランスの変化によって光合成の温度依存性が変化することを明らかにした(Hikosaka,Murakami&Hirose,in press)1クヌギ・シラカンバ(落葉樹)・マテバシイ・ヤブツバキ・シラカシ(常緑樹)・シロザ・オオオナモミ(草本)の光合成特性を比較した。ガス交換測定とクロロフィル蛍光測定を同時に行うことにより、葉間細胞間隙から葉緑体までのCO2拡散のコンダクタンスを推定した。その結果、常緑樹では落葉樹・草本に比べ、コンダクタンスが低い傾向があった。しかし、その違いは大きくなく、コンダクタンスの違いだけで光合成の窒素利用効率の違いが生じているわけではないことがわかった。また、落葉樹のコンダクタンスはほとんど草本と同じであることがわかった。2同じ植物でも生育温度条件によってCO2拡散のコンダクタンスが異なる可能性を示唆した研究が発表されたため、本当に異なるのかを調べた。材料としてシラカシを用い、15度と30度の条件で育てた。気孔コンダクタンスに大きな違いが認められたが、葉肉細胞におけるコンダクタンスの違いは明瞭ではなかった。3この他、得られたデータ等をもとに数理モデルを構築し、地球温暖化や大気CO2上昇に対する植物の応答を予測した。このモデルにより、大気CO2が2倍になると、葉や群落の光合成は気温25度で約1.4倍になることを示唆した。また、光合成系のタンパク質の組成が最適に変化した場合は1.6倍になることが予測された。この他、CO2上昇の影響は、気温が高いほど大きいことなどが予測された。4千葉県の東大千葉演習林などで光合成特性と葉の寿命の関係について調査を行ったが、まだ継続中で、まとめるには至っていない。この生理学的なメカニズムを調べ、二つの部分反応(RuBPの炭酸同化反応と再生反応)のバランスの変化によって光合成の温度依存性が変化することを明らかにした(Hikosaka,Murakami&Hirose,in press)
水田雑草のスルホニルウレア系除草剤抵抗性遺伝子の動態に関する分子生態学的研究

コナギMonochoria vaginalisのアセト乳酸合成酵素遺伝子(ALS)の塩基配列の単離ならびに多様性の解析を行った。昨年度部分配列を単離したALS4について、ほぼ全長の構造を決定し、スルホニルウレア系除草剤(SU)抵抗性ならびに感受性生物型について塩基配列を決定し、比較を行った。同遺伝子のコード領域に1塩基置換が見られ、本遺伝子は偽遺伝子化していることが示唆された。一方、ALS4の塩基多様度はこれまで調査した4個のALS遺伝子の中で最も低い値を示した。これまで単離した4個のALS遺伝子の発現の有無を推測する目的で、本葉由来の全RNAを用いてRT-PCRを行ったところ、4遺伝子とも転写活性を有することが確認された。また、ゲノミックサザン分析の結果、コナギは同遺伝子を6コピー有すると推定された。SU抵抗性ならびに感受性生物型集団における遺伝的多様性の高感度での検出を目的として、コナギのマイクロサテライト(SSR)マーカーの開発を行った。濃縮ライブラリーから96クローンを抽出し、塩基配列を決定したところ、64クローンがSSRモチーフを含んでいた。そのうち31クローンについて特異的プライマーを設計し、PCR増幅を試みたところ、2遺伝子座についてのみ増幅が認められた。この増幅効率の低さがいかなる要因によるものかは不明である。効率改善に向け今後手法の改良が求められる。本年度はコナギMonochoria vaginalisのアセト乳酸合成酵素遺伝子(Als)の塩基配列を単離し、スルホニルウレア系除草剤(SU)への抵抗性を付与する突然変異の検出を行った。公表されている被子植物Als遺伝子の塩基配列を参考にプライマーを設計し、コナギ全DNAを鋳型としてPCRを行い、増幅断片の塩基配列を決定した。その結果、異なる遺伝子座に相当すると考えられる4種類の配列が得られた。それぞれの配列に特異的なプライマーを用いてインバースPCRならびにTAIL-PCRを行い、遺伝子近接領域の増幅と塩基配列決定を行った。Als1、Als2、Als3の3遺伝子座についてはそれぞれの成熟型酵素コード領域全体、Als4については部分領域を増幅するプライマーをそれぞれ設計し、抵抗性生物型5系統ならびに感受性生物型3系統についてPCRを行った後、増幅断片をクローニングし塩基配列を決定した。5個の抵抗性生物型のうち4生物型でSU抵抗性に関与すると考えられる塩基置換を見出すことができた。そのうち2生物型はAls1、別の2生物型はAls3の197番目のプロリン残基に対応するコドンで互いに異なるタイプの突然変異を示した。このことから日本各地で発生したSU剤抵抗性生物型はそれぞれ独立の起源を有することが示された。また、Als2ならびにAls4の2遺伝子座においてはSU抵抗性に関与する塩基置換が検出されなかった。このうち全長配列を決定できたAls2はAls1ならびにAls3と比較して塩基多様度が低く、SU抵抗性表現型の獲得にはAls遺伝子の遺伝的多様性が関わっていることが示唆された。
慢性閉塞性肺疾患の感受性遺伝子の網羅的同定と機能解析

慢性閉塞性肺疾患(COPD)に対する全ゲノム相関解析が開発され、COPDと関連した遺伝子が報告されている。それら遺伝子を次世代シークエンサーにより解析し、塩基配列上の差を明らかにすることを目的とした。倫理委員会の承認後、約90症例の検体を収集し、DNAを抽出した。また、患者の臨床情報を調査した。報告されているINTS12, GSTCD, NPNT, AGER, ADAM19, BICD1, SERPINA1, CHRNA3/5等の領域の塩基配列を解析した。その結果、Japanese populationにおいてもVariantを認めた。今後、これら領域のCOPD発症への有効性を明らかにする。本研究を遂行するために解決すべき重要な要素として、1)患者および健常者の遺伝子を扱うことから倫理的な側面の解決、2)COPD患者を集めること、3)患者の資料の取り扱いと保管、4)喫煙感受性遺伝子の解析のための方法が挙げられる。本年度はそれぞれに対し、以下の進展があった。1)患者および健常者の遺伝子を扱うことから倫理的な側面の解決に関して;本研究の実施に関し、東海大学医学部付属病院に設置された倫理委員会に研究計画書を提出し承認された。2)COPD患者の登録;喫煙歴を有し、スパイロメトリー検査にて一秒率が70%未満の気流制限が証明されている患者で、COPDとして診断されている患者を対象とする。喫煙歴20 pack-year以上を有しスパイロメトリー検査にて気流制限がなく、胸部CT(可能であればhigh-resolution CT: HRCT)上、気腫性病変のない45歳以上の症例をコントロールとする。鑑別が必要な疾患として、喘息、うっ血性心不全、気管支拡張症等があるが、喘息、肺線維症および気管支拡張症の合併例は、喫煙による気腫性病変が明らかな場合は対象とする。本年度はCOPD症例150症例以上のリストを作成した。3)患者の資料の取り扱いと保管に関して;研究に同意を頂いた患者より、資料としての血液収集と保管を行っている。遺伝子解析のための検体は、個人情報の取り扱いとして、最も重要なものであることから、厳密な保管と匿名化が必要である。これに関しても解決された。4)喫煙感受性遺伝子の解析のための方法;次世代シークエンサーを用いて解析することを次年度以降に行う予定である。本研究の当初の計画として、喫煙歴を有す慢性閉塞性肺疾患(COPD)症例100例、喫煙歴20 pack-year以上を有し45歳以上の非発症例50例を対象とすること、および患者の呼吸機能検査・画像を含めた臨床情報を評価することを挙げた。それに対しての現在の研究実績として、以下が挙げられる。1)東海大学医学部付属病院に設置された倫理委員会より本研究の承認を得て、患者からの書面による同意を取得して、COPD症例の集積を行っている。2)これら症例の採血後、合計82症例のDNAを抽出した。3)患者の診療録から、臨床的なデータを集積している。また、更に、COPD症例を集積中である。今後の研究の展開として、喫煙COPD非発症例の集積を行うことを考えている。それにより、COPD症例と喫煙非発症例を対象として、喫煙感受性候補遺伝子のエクソン領域を次世代シークエンサーによりシークエンシングし、喫煙感受性遺伝子の候補遺伝子におけるCOPD症例と喫煙非発症例のそれとの塩基配列上の差を明らかにしたいと考えている。報告されている感受性遺伝子候補は約200遺伝子ある。感受性遺伝子候補としては、GWASによって報告されたCOPD関連遺伝子群、COPDの発症メカニズムにおいて重要と報告されてきた因子の遺伝子群、転写因子を含めレドックス制御に関連する遺伝子群(NF-κB、IK-κB、mitogen-activated protein kinase superfamily)が挙げられる。本研究の計画として、喫煙歴を有す慢性閉塞性肺疾患(COPD)症例100例、喫煙歴20 pack-year以上を有し45歳以上の非発症例50例を対象とすること、また、呼吸機能検査・画像を含めた臨床情報を評価することを挙げた。現在の研究実績として、1)東海大学医学部付属病院に設置された倫理委員会より本研究の承認を得て、対象からの書面による同意を取得して、COPD症例および喫煙COPD非発症症例の集積を行った。2)これらの症例の採血後、合計98症例のDNAを抽出した。3)対象の診療録から、臨床的なデータを集積した。4)報告されている喫煙感受性遺伝子候補である約200遺伝子に関して、解析を開始しだした。今後も検討を継続する予定であり、明らかになった結果を学会、論文で今後発表する予定である。COPD発症には、単一ではない、他因子の遺伝子群が重要であることが示唆された。

COPD患者の集積は、概ね順調であるが、喫煙COPD非発症例の症例集積を行う必要があると考えている。また、次世代シークエンサーによる解析において、標的となる遺伝子を決める必要がある。呼吸器内科学標的となる遺伝子を決定すると同時に、次世代シークエンサーによる解析手法を検討し、測定を開始したいと考えている。倫理委員会への申請および承認に時間が必要であったが、十分な検討ができた申請書となった。本年度に行うべき内容として交付申請書に挙げていた主な内容として、患者の選択、同意の取得、患者の評価、検体の保管、感受性領域候補のシークエンシング解析がある。このうち、感受性領域候補のシークエンシング解析以外は、進行中である。シークエンシングは、検体を収集後に行う予定であり、おおむね順調に進展していると考えている。本研究において、最も予算を必要とするのは、次世代シークエンサーによる解析を行う段階である。患者からのDNA抽出に関しては、それほどの予算を必要としない。また、患者からの臨床データの取得に関しても予算を必要としない。次世代シークエンサーによる解析のための予算として、次年度使用額が生じた。現在、対象からの同意の取得、検体の収集と保管を行っており、更に検体の収集を行い、解析に入る予定である。次世代シークエンサーによるシークエンシングのための予算として使用予定である。本年度は、倫理的側面の解決、患者リストの作成、検体の収集が中心であったため、多くの予算は必要がなかった。次世代シークエンサーによる解析時の試薬、機器の運用に最も予算が必要となる。次世代シークエンサーによる解析は、本年度はできなかったため、次年度への予算を持ち越すことになった。次年度使用の予算に関しては、次世代シークエンサーによる解析時の試薬および機器の運用に使用する予定である。
画像分光法(UV〜NIR)による果菜類の品質・鮮度(一部安全)検査システムの研究

近年,農産物の品質や安全性に対する消費者の要求が高く,収穫や選果段階での品質検査が重要な課題になってきている。特に,外観からは判断できない内部の品質検査が重要であり,高度化・多様化する消費者ニーズに応えるために,より精度の高い検査が求められる。本研究は,これまでのVISに加えてUVやNIR領域でのハイパースペクトルイメージングによる分光画像法を用いて果実の内部情報である熟度,糖度,硬度等を検査する品質評価技術を明らかにするものである。特にイチゴ,トマトを対象に次の研究成果を得た。1.イチゴの場合1)VIR分光画像によるイチゴの糖度予測を試みた。高感度冷却CCDカメラに可変液晶フィルターを取り付け450650nmの範囲を2nm間隔に連続的に撮影した。取得した画像はピクセルごとに,輝度値から吸光度へ変換した。次に吸光度二次微分値を求めて,1波長5波長の検量線を作成した。その結果,5波長(510,650,644,626,598)による予測は,r=0.784,SEC=0.364の高い精度が得られた。2)近赤外分光画像によるイチゴの糖度および硬度の予測を検討した。本実験では6501000nmの範囲を5nm間隔に連続的に撮影し,同様な波長の検量線を作成した。その結果,3波長による硬度の予測は5-10分着色果でr=0.786,SEC=0.350,5波長による糖度の予測は,710分着色果でr=0.870,SEC=0.530の高い精度を得た。2.トマトの場合近赤外分光画像によるトマトの糖度予測を行った。本研究では6501100nmの範囲を10nm間隔に連続的に撮影し,同様な波長の検量線の作成を行った。5波長による着色度合毎の予測結果は,10分着色果でr=0.939,SEC=0.094の高い精度を得た。以上より,ハイパースペクトルイメージングによる分光画像法は非破壊による果実の内部情報の品質評価検査に有効な技術であることが示唆できた。研究成果は,権威あるアメリカ農業工学会から2004年と2005年の2年連続でEIT部門賞を受賞した。今後は,本成果を他の品目の農産物に応用していきたい。液晶可変フィルターを使用して,可視光領域とNIR領域の分光画像を10nm単位で取得し,精度の高い外部および内部品質検査法を明らかにするために,今年度は,特に可視と近赤外の領域について試みた。近赤領域では,前半では測定装置の試作のための基礎測定を行った。後半では測定装置の改良点が見出されたので,その改良を試みた。その間,果実の着色度合いの分光波長および分光画像に主眼をおいて,成熟度ごとに波形と画像を測定し,品質判定の基礎項目(着色度,硬度,糖度等との関係)を400nm700nmの波長域で10nm間隔ごとに精密に測定した。測定は4月まで継続する。