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戦前日本の大学における教育学研究の動向と水準に関する学説史的研究

戦前の大学における教育学研究の動向と水準を明らかにするために、この2年間、申請時に提出した研究計画に従い、次のような主な調査・研究を行い、研究成果を得られた。第1に、東京帝国大学文学部教育学科及び東京文理科大学の主たる教育学者、即ち吉田熊次、林博太郎、春山作樹、入沢宗寿、阿部重孝、大瀬甚太郎、森岡常蔵、乙竹岩造の著作及び人物史に関する調査を所属していた大学図書館や人事課等における資料調査と資料収集を行った。そのほか、吉田熊次の郷里山形での調査や、入沢の関係者への聞き取りを行った。以上の調査に基ずき、上記の教育学者の著作目録と年譜を作成することができた。作成した目録と年譜を手がかりに彼等の論稿の調査分析を試みた。彼等が当時の教育学にどのような批判を持っていたか、時代の教育問題にどのような関心を持ち、自己の教育学研究を展開していったを少しづつ明らかにすることができた。しかし、一つの論文を位置付けるだけでも、上記の教育学者の著作の比較検討だけでは不十分であった。第2に、当初の計画になかった教育学者の研究の動向の調査の必要性を感じ、谷本富、稲垣末松、中島半次郎、下田次郎、小林澄兄等の著作の調査を行い、谷本、稲垣、中島に関する著作目録を完成することができた。第3に、東京帝国大学教育学研究室の研究誌『教育思潮研究』及び東京文理科大学教育学研究室の研究誌『教育学研究』の調査分析を行い、特にそれらの機関誌にそれぞれの教官がどのような研究論文を発表していたかを調査した。それぞれの教官のかなり中心的な論文を寄稿していた傾向等を把握することができた。本年度は,主として基礎的な研究とデータベースの作成に重点をおき、研究を展開した。すなわち、第一に戦前大学における研究室から刊行された紀要の調査を行った。『教育思潮研究』、『教育学研究』、『教育科学』の書誌的整理を行い、『教育思潮研究』に関する研究の成果の一部を公けにした。なお、本調査過程おいて、東京文理科大では『教育学研究』の他、研究室紀要が発行されていたようで、今後調査が必要である。第二に、東京帝国大学、東京文理科大等の教育学者たちのキャリヤと著作の整理を試みた。東京帝大の吉田熊次、阿部重孝、春山作樹、八沢宗寿、林博太郎の各々の著作目録と略年譜はほぼ完成した。東京文理科大の大瀬甚太郎、森岡常蔵、乙竹岩造、篠原助市等に関しても調査を進め、筑波での調査を残すのみとなった。これらの教育学者たちの戦前の活動状況がかなり知ることができたが、特に入沢をとりあげ、論文にまとめる機会を得た。第三に、同時代の教育学的関心が民間雑誌にどう反映しているかの調査を行った。今年度は、(1)「東京帝国大学文学部教育学科」の5教官、すなわち吉田熊次、林博太郎、春山作樹、入沢宗寿、阿部重孝がそれぞれどのような教育学形成を試みたかを明らかにしようと、各々の教育学関係の著作の検討を進めた。多量の著作を読むのに時間がかかり、5教官の全員の教育学研究のそれぞれの特性を明らかにするには及ばなかった。しかし、たとえば入沢が当時の哲学的な教育学を批判し、科学的な教育学-理論と実践との結合した教育学への模索から、教育方法学や新教育の実践指導に関わっていった事実等を明らかにできた。ただ、科学的な教育学を志向した入沢が、戦時下において何故日本教育学に傾倒していったのかを軌跡が追えず、昨年に続く論文の完成には至らなかった。また、吉田の郷里での調査では書簡の発見など、貴重な資料を得ることができた。一方

(2)大瀬甚太郎を中心に東京分理科大学の教官たちの著作目録の整理も昨年購入したパソコンを活用して作成した。しかし、大瀬等の教育学研究を分析する段階で、戦前の教育学研究全体のマップが不十分なために、十分展開できなかった。そこで当初の計画にはなかったが、(3)同時代の教育学者、谷本富、稲垣末松等の著作の整理を新たに行った。(4)『教育学研究』掲載の論文のリストの作成、収集、整理を行った。その作業過程のなかで、『教育思潮研究』と『教育学研究』との編集方針の違いや前者は後者より共同研究が多いなどの研究スタイルの特徴等が若干明らかになった。
宇宙における芳香族化合物の生成消滅反応の理論的究明

1.宇宙における多環式芳香族炭化水素(PAH)の生成消滅反応の解明を目指して、PM3分子軌道法を用い、PAH分子から2個以上の水素原子が解離してできる分子やイオン、特に、PAH分子の隣り合った2つの水素原子が解離してできるアライン(aryne、ベンザイン環をもつPAH分子)の構造最適化と振動構造計算を行った。PAH分子から隣り合った2個の水素原子が解離する場合、解離した水素原子が分子を形成すると仮定すると、解離エネルギーは約100kcal/molとなる。これは個々のCH結合の解離エネルギーにほぼ等しく、この種の水素分子離脱反応は、宇宙の強い紫外光照射場では比較的容易に起こることがわかった。2.水素分子脱離反応の生成物は、ベンザイン分子に見られるようなCC三重結合をもち、その伸縮振動によるスペクトル線は、2050-2230cm^<-1>に出現すると予想される。CC三重結合は、分子の対称軸からずれた位置にあると、大きな振動強度を示す。3.宇宙ではCH結合関連の振動よりCC結合関連の振動が強く観測されることから、水素分子脱離反応の可能性とはかかわりなく、PAH分子はかなりの程度脱水素しているとされてきた。もし多数の水素原子を失ったPAH分子が大量にあれば、ベンザイン型のCC三重結合をもつ分子は確率的に大量に存在することになるが、現実には宇宙ではこのようなスペクトル線は観測されないので、この推論は正しくないと考えられる。したがって、CC三重結合をもつ分子が宇宙に大量にあるという証拠はなく、宇宙におけるPAH分子の脱水素化の程度は決して大きくはないと推測される。CC結合関連の骨格振動が強いことは、PAHが一定の割合でイオン化していると考えると一応説明がつく。
施設内GIS(地理情報システム)による院内感染サーベイランスと危機管理への有用性

本課題では、MRSAなど薬剤耐性細菌感染症の院内感染伝播について地理情報システム(GIS)を導入して、病棟ベッド位置を加味した解析を行い、感染症対策のツールとすることを目的とした。病棟基盤データとして、東北大学病院の救急病棟の平面図のCADデータから、病室とベッド位置についてArcGISで用いるシェープ・ファイルを作成した。2006-2008年に、東北大学病院救急病棟で発生したMRSA患者を解析したところ、急性期に患者が入室する、間仕切りのすくない大病室でMRSA患者の発生が多く見られた。MRSAの菌型パターン解析をパルスフィールド・ゲル法で行ったところ、一定の菌型はみられず様々であったことから、発生源は一定ではなく、この大病室に重症患者があつまることが一つの原因と考えられた。一方、2006年12月から2007年5月までMRSA感染した一人の患者が半年あまり入院し、その際、同一のMRSA感受性パターンを持つ感染患者が他の病室にも多発した。患者は重症で一人では病室の外には出られなかったことから、スタッフを介した院内感染が示唆された。長崎県の市中病院にて2007年におきたインフルエンザによる院内流行を調査した。院内流行は二つのアウトブレイクからなり、一回目の流行は、医療従事者中心の流行で、2回目は院患者中心であった。病棟のCADデータがなく、平面図のみしか入手できなかったため、現在、手入力でGISファイルに変換を行っている。疫学調査と遺伝子解析の結果は英文誌に投稿中である。今回の調査では、全てレトロスペクティブにMRSAやインフルエンザ感染症の院内発生のマッピングを行った。将来的には、迅速性や、利便性の面から院内感染管理は、患者の発生情報とベッド入室情報をオンライン化して、リアルタイムに反映できるGISシステムの開発が必須と考えられた。本課題では、MRSAなど薬剤耐性細菌感染症の院内感染伝播について地理情報システム(GIS)を導入して、病棟ベッド位置を加味した解析を行い、感染症対策のツールとする。MRSAなどの院内感染の主な伝播経路は、接触感染であるが、人を介するものと環境汚染に分けられる。これまで一般的に行われていたエピデミックカーブ解析では、患者のべッド配置や環境中の汚染源からの感染を考慮することが難しいため、本課題では、病棟の建築用CADデータを使ってGISソフトであるArcGIS9.3に取り込み、病室、ナースステーション、ベッド位置などの構造物を含む正確なデジタル地図として病棟そのものを再現し、そこへ患者の感染情報をレイヤーとして上乗せして、感染原因を特定する。本年度は、2006年に新潟大学医歯学総合病院の1病棟(50床)でMRSAによる院内感染が多発した事例について解析した。患者のべッド配置と感染日時を時系列的に複数のレイヤーでディスプレイし、パルスフィールドゲルによるMRSAの菌種タイピングパターンを加味して検討したところ、同室の入院患者間でのMRSA伝播感染はみられず、むしろ医療スタッフ・グループに特異的なMRSAタイプの一致をみた。このため、本事例では同室の患者間で伝播しているのではなく、医療スタッフを介する接触感染が考えられた。次年度は、東北大学病院の救急病棟の重症細菌感染症について解析を行う予定であり、すでに病棟のレイアウトについては、CADデータからArcGISデジタル地図への変換を終了しており、今後患者データの解析を開始する予定である。
多相交流温度波による高分子の熱拡散率・熱伝導率・比熱・潜熱同時測定装置の開発

多相交流温度波およびパルス温度波印加による交流温度波熱分析法をフーリエ変換を用いて複数の周波数で同時に熱物性測定可能な装置として発展させ、交流温度波による周波数依存型熱分析の提案および高分子の成形加工過程の解析における周波数測定の優位性を考察するとともに、紙等の多孔性材料への応用についても検討した。1.本検討の遂行にあたり下記の測定技術を導入した.(1)初年度の研究遂行の結果可能となった比熱同時測定の精度をより向上させるため、交流温度波の入力振幅を計測するためのデジタル・マルチメータ(HP34401A)を設備備品として導入した。(2)温度制御に関わるノイズの低減化のため、非接触式の集光型温度制御装置やブリッジ回路の試作検証を行い、これらの方法がノイズの低減化には有効であることを確認した。2.得られた成果を下記に示す.(1)ポリスチレン、ポリエチレンなど代表的な高分子材料のガラス転移あるいは融解・結晶化に本測定法を応用し、熱物性値の変化を温度・周波数の関数として同時測定することに成功し、特にガラス転移においては周波数分散が明瞭に認められた。(論文1にて発表)(2)本測定法の特徴は薄膜の測定に適するものであるが、この方法を機能性紙を含む紙材料に適用したところ多孔体であるにもかかわらず、熱拡散率、熱伝導率の精度よい測定が可能であった。本測定法は広範な材料について詳細な熱物性を与える手段として有効であることが示された。(論文2にて発表)3.上記成果により,交流温度波またはパルス温度波の伝搬解析から同時に複数の周波数における高精度な熱物性測定の可能性が示された。これは断熱材のような熱物性に関する材料の設計への応用のみならず、高分子基礎物理学においても新たな知見を与えるものであると考えられる。多相交流温度波を用いた新規温度波熱分析(Temperature Wave Analysis)システムによる熱拡散率・熱伝導率・比熱・潜熱同時測定装置を開発し、高分子の相転移における複素熱物性の基礎データを構築するとともに熱物性の同時測定により感熱紙やPETボトルおよびIC封止材など実用的な工学技術の機能発現の過程や加工過程の詳細な解析への応用を可能とした。本検討の遂行にあたり下記の測定技術を導入した.1)熱拡散率・熱伝導率同時測定を可能とするため測定可能な周波数範囲が1mmHzから100kHzに及ぶデジタル型2位相ロックインアンプを導入した.2)交流温度波を用いて(1)の測定を行うと同時に温度波の直流成分を検出して潜熱測定を行う目的で直流ブリッジ回路を作成し直流増幅器および波形観測のためのデジタルオシロスコープを導入した.3)より高感度に温度波を検出するため抵抗の温度係数を考慮して,ニッケル等の金属薄膜抵抗を選定した。得られた成果を下記に示す.1)基盤を液体とした場合の熱拡散率と比熱または熱伝導率を一定温度で基準物質牟べ-スにして同時に求めることが可能となった。2)基盤の熱物性値の温度依存性が既知の場合には高分子材料の熱拡散率と熱伝導率および比熱の温度依存性を転移を含む温度域で同時に求めることが可能となった。3)ポリエチレンおよびnアルカンについては熱拡散率・潜熱同時測定に成功し、転移における潜熱発生の前駆現象としての熱拡散率の変化がいずれの場合も認められた。4)PETポトル各部位の配向下の熱物性値の温度依存性と成形条件との相関をモデルサンプルについて検討した.5)感熱紙の発色感度と熱伝導率の関係が明らかになった.上記成果により,多相交流温度波による各種熱物性値の同時測定が可能となり、相転移やその前駆現象の基礎的な知見が得られるとともに具体的な工業材料の機能発現と熱物性の相関が明らかとなった.多相交流温度波およびパルス温度波印加による交流温度波熱分析法をフーリエ変換を用いて複数の周波数で同時に熱物性測定可能な装置として発展させ、交流温度波による周波数依存型熱分析の提案および高分子の成形加工過程の解析における周波数測定の優位性を考察するとともに、紙等の多孔性材料への応用についても検討した。
ヒト・プラズマ細胞様樹状細胞の正常および炎症性組織における役割の解析

平成14年度はCD123をマーカーとして,ヒト扁桃組織などの2次リンパ組織におけるプラズマ細胞様樹状細胞(PDC)の分布を検討したが,PDCはin vitroでIDCに相当する成熟樹状細胞(DC)への分化を誘導しうるにも拘わらず,リンパ節T細胞領域ではリンパ球様の形態を示し,高内皮静脈周囲に集積しており,IDCとは全く移行を示さないという矛盾する結果が得られた。即ち,PDCはリンパ球様で,CD4,CD40,CD45RA, CD68陽性であるが,IDCと以降を示す細胞は皆無であった。これはin vivoにおいてはPDCは独自の役割をもっており,IDCへの分化が抑制されていると解釈された。平成15年度は,従来一括りにされていたIDCが多様性ある細胞集団であるのに,それが分類されていないことを鑑み,まずIDCを複数のSubsetに分類し直し,それぞれの疾患による分布の違い,それぞれの細胞起源などを明らかにし,その上でPDCとの関係を明らかにすべく実験を行った。第一の成果はIDCをS100b蛋白とfascinの有無によって複数のsubsetに分類することに成功したことである。即ち,IDCは,(1)S100b+/fascin- IDC(IDC-1),(2)S100b+/fascin+ IDC(IDC-2),(3)S100b-/fascin+ IDC(IDC-3)の3つのサブセットに分かれること,更にIDC-3とS100b+IDCでは形態が異なること,培養するとS100b+IDCはアポトーシスを起こすのに対して,IDC-3は安定であることなどが判明した。第二の成果はそれぞれのIDCサブセットの出現頻度が疾患によて異なることの発見である。即ち,通常の非特異的リンパ節炎では(2)が最も多いタイプのIDCであるのに対して,結核性リンパ節炎,サルコイドーシス,および壊死性リンパ節炎(Kikuchi disease)では(3)が,皮膚病性リンパ節炎では(1)が最も多いタイプのIDCであった。特に壊死性リンパ節炎では(3)型IDCが多数出現するのに対して,(1)および(2)型のIDCはごく少数か,症例によっては殆ど出現しないことが判明した。これらの結果は(1)(2)(3)のIDCサブセットはそれぞれ個別の存在様式をもつ独立した細胞群であること,それ故それぞれ細胞起源が異なると推定された。そこで,末梢血中のDCに分化しうる細胞を検討したところ,DCに分化する細胞はプラスチック接着分画に存在し,CD14+/CD123-大型細胞と,CD14-/CD123+中型細胞の2種類が存在することが判明した。前者は通常のmonocyteであり,後者は血液中に存在するPDCと考えられた。両者とも非常に良く類似した性格を示し,PDCはリンパ球起源というよりmonocyteのsubpopulationと解釈するのが妥当と考えられた。前者はGM-CSFとIL-4によって,後者はIL-3とCD40LによってDCに分化しうるが,いずれもS100b-/fascin+であった。これらの結果は(3)型のIDCはmonocyteないしPDCに由来することを示唆している。そこで壊死性リンパ節炎のPDCの存在を検討してみると,夥しいPDCが(3)型のIDCと関連して分布することが明かとなった。即ち,PDCは(3)型IDCの前駆細胞であり,壊死性リンパ節炎成立に深く関与することが推定された。さらに(1)型IDCは皮膚ランゲルハンス細胞由来であること,(2)型IDCはS100陽性リンパ球由来である可能性が示唆される結果をも得た。

第二の成果はそれぞれのIDCサブセットの出現頻度が疾患によて異なることの発見である。即ち,通常の非特異的リンパ節炎では(2)が最も多いタイプのIDCであるのに対して,結核性リンパ節炎,サルコイドーシス,および壊死性リンパ節炎(Kikuchi disease)では(3)が,皮膚病性リンパ節炎では(1)が最も多いタイプのIDCであった。特に壊死性リンパ節炎では(3)型IDCが多数出現するのに対して,(1)および(2)型のIDCはごく少数か,症例によっては殆ど出現しないことが判明した。これらの結果は(1)(2)(3)のIDCサブセットはそれぞれ個別の存在様式をもつ独立した細胞群であること,それ故それぞれ細胞起源が異なると推定された。そこで,末梢血中のDCに分化しうる細胞を検討したところ,DCに分化する細胞はプラスチック接着分画に存在し,CD14+/CD123-大型細胞と,CD14-/CD123+中型細胞の2種類が存在することが判明した。前者は通常のmonocyteであり,後者は血液中に存在するPDCと考えられた。両者とも非常に良く類似した性格を示し,PDCはリンパ球起源というよりmonocyteのsubpopulationと解釈するのが妥当と考えられた。前者はGM-CSFとIL-4によって,後者はIL-3とCD40LによってDCに分化しうるが,いずれもS100b-/fascin+であった。これらの結果は(3)型のIDCはmonocyteないしPDCに由来することを示唆している。そこで壊死性リンパ節炎のPDCの存在を検討してみると,夥しいPDCが(3)型のIDCと関連して分布することが明かとなった。即ち,PDCは(3)型IDCの前駆細胞であり,壊死性リンパ節炎成立に深く関与することが推定された。さらに(1)型IDCは皮膚ランゲルハンス細胞由来であること,(2)型IDCはS100陽性リンパ球由来である可能性が示唆される結果をも得た。ヒト相互陥入細胞(IDC)とその前駆細胞と考えられているプラズマ細胞様樹状細胞(PDC)はヒトの口蓋扁桃組織に多数存在する。そこで手術的に摘出されたヒト扁桃組織を用いて,IDCとPDCの類似点,相違点,移行の有無などを免疫組織学的に検討した。IDCはparaffin切片ではS100蛋白陽性の樹状形態を示す細胞として,凍結切片ではHLA-DR, CD40,CD54,CD83,CD86陽性の大形樹状形態細胞としてT-zoneに分布する。これに対して,PDCはCD123,CD40,CD4,CD68陽性の円形細胞としてT-zoneのHEV周囲に集団をなして存在するか,個々バラバラにT-zoneに分布する。IDCとPDCはT-zoneに別々に存在しており,IDC-areaとPDC-areaとの境界では,PDCとIDCが複合体を形成しているのが観察された。両者の移行は組織では全く認められなかった。これはPDCがIDCの前駆細胞とは考えがたい結果であった。そこで,さらに扁桃より細胞を採取し,フローサイトメトリーや蛍光抗体法で構成細胞のimmunophenotypeの詳細を検討すると同時に,培養によるPDCの樹状細胞分化を試みた。新鮮細胞はPDCとIDCは上記のimmunophenolypeを示す別々の細胞として認識された。PDCを抗CD123抗体を標識した磁気ビーズ法で純化し,培養したが,PDCは急速にアポトーシスに陥って死滅した。そこでPDCをCD40LとIL-3の存在下で培養すると成熟DCに分化した。
プロリンデヒドロゲナーゼ高発現大腸菌を用いた高塩環境適応性に関する研究

非好塩性細菌である大腸菌は,エクトインやプロリンなどを例とする補償溶質の細胞内への取り込みにより高塩分環境への適応を可能とする。大腸菌は高塩環境下においてプロリンを補償溶質として利用できるが,炭素源・窒素源として代謝する事ができず,同時に,タンパク質合成への利用も阻害される。大腸菌のプロリンを用いた高塩環境適応にはプロリンデヒドロゲナーゼ(PutA)の発現量の低下により引き起こされるプロリン代謝能の低下が関係していると推測されている。本年度は,昨年度に作出したPutA高発現大腸菌BL21(DE3)-PutAを用いて高塩環境への適応性の変化を観察した。BL21(DE3)-PutAの増殖はコントロール株である大腸菌K-12同様に,1M NaCl環境下において阻害されたが,プロリン添加により回復した。一方,IPTGを添加した場合はプロリンがあるにも関わらず低い増殖能を示した。BL21(DE3)-PutA細胞では,プロリンの積極的な取り込みが観察されだが,IPTG添加時には細胞内の遊離状態のプロリン量は著しく低下した。同様に,PutAの代謝物であり補償溶質の一種とされる細胞内グルタミン酸量も著しく低下した。グルタミン酸を補償溶質として添加した場合は,1M NaCl環境下での増殖は観察されなかった。BL21(DE3)-PutAは,IPTG添加時にPutAが高発現されPutAがプロリンを代謝,その結果プロリンを補償溶質として利用できなかったため,高塩環境に適応できなかったと考えられた。プロリン代謝能低下の要因として,高塩環境下におけるプロリンデヒドロゲナーゼ(PutA)の発現量の低下が推測されているが,定かではない。そこで本研究では,PutA高発現大腸菌を作出し,高塩分環境への適応性の変化を観察した。大腸菌CSH4株のputAをPCR法により増幅,発現ベクターであるpCR T7/CT-TOPOに挿入後,E.coli BL21(DE3)pLysSコンピテント細胞に導入し,PutA高発現大腸菌を作出した。この菌株は,0-1M NaClの条件下で,24時間培養を行なった結果,いずれの塩濃度下においても僅かではあるがputAの転写が観察された。また,IPTG添加により転写量は増加した。親株であるBL21(DE3)では,CSH4株由来のputAの転写は観察されなかった。PutA高発現大腸菌の増殖は1M NaCl環境下において阻害されたが,プロリン添加により回復した。PutA高発現大腸菌は,IPTG添加時にPutAが高発現されPutAがプロリンを代謝,その結果プロリンを補償溶質として利用できなかったため,1M NaClの環境下において増殖能力が低下したと考えられた。
光増幅再生機能を有する波長制御型光分岐挿入多重ノードに関する研究

高速・光増幅再生型光分岐挿入多重ノードを実現するために半導体量子構造内の屈折率変化を利用した波長選択スイッチおよび量子ドット構造を用いた半導体増幅器に関する研究を行った。波長分波機能と出力ポートスイッチング機能を持つ波長スイッチを試作し、その基本的動作を実証した。また量子ドット構造を有する半導体光増幅器のためにダブルキャップ法を用いた歪制御による多層化構造の実現、さらに量子ドット層厚とバッファ層制御によって400nm超帯域を持つLEDを実現し、広帯域半導体増幅器の構造を把握した。屈折率分布アレイ導波路の選択成長技術をもとに波長選択スイッチ構造の導波路構造設計をビーム伝搬法を用いた数値計算により行った。これまでの研究において、屈折率分布を持っアレイ導波路からの回折光の集光は考慮してこなかったが、今回ローランド円構造を持つスラブ導波路を含めたビーム伝搬法により屈折率分布アレイ導波路と出力導波路との結合効率の計算が可能となった。これにより高効率結合、波長間低クロストークの条件を満たす導波路設計を行い、その結果に基づいたマスク作製および波長選択スイッチの試作を行った。実際に試作した素子の波長分波特性の波長分波間隔、FSR、クロストーク測定と設計の一致を確認することができ、今後の素子設計に有用なツールとなることを確認できた。また実際に試作した波長選択スイッチにおいて、熱光学効果を用いた屈折率変化によるスイッチングを確認した。試作した素子は16本の直線型屈折率分布アレイ導波路、1入力、4出力導波路の構造となっている。室温においては波長1550nm以上において波長間隔約20nmの波長分波器として動作し、熱を加えると波長分波機能を持ちながら出力導波路が変わるスイッチング動作を行う波長選択スイッチである。これまでは波長分波機能、スイッチング動作とも不完全であったが、今回マスク構造の設計しなおしにより初めて波長選択スイッチング動作が可能となった。一方、光再生を行うための量子ドット導波路においては、MOVPEによるStranski-Kranstanowモードによる自己組織的な量子ドット構造の結晶成長条件の最適化を行った。ダブルキャップ法を用いた量子ドットの作製において、lstキャップ層と2ndキャップ層の歪制御により、光増幅器として必要な多層化構造の最適化が可能となった。そしてアレイ導波路と層ごとの歪制御を併用した素子により電流注入による広帯域な光発光特性を得ることができた。屈折率分布アレイ導波路の選択成長技術をもとに波長選択スイッチ構造の導波路構造設計を数値計算により行った。これまでの研究において、ビーム伝搬法を用いた数値計算を行ってきたが、波長スイッチにおける屈折率変化を計算する場合、ビーム伝搬法では各アレイ導波路の屈折率分布を数値的に変えて計算するだけで見通しが悪いため、モデルを単純にした新しい解析法を考案した。この方法によりこれまでに波長分波特性は解析が終了した。実際の波長スイッチとして熱光学効果を用いたスイッチは前年度から継続して研究を行っており、本年度は素子全体を加熱するのではなく、アレイ導波路のみを加熱する電極構造の素子を作製しスイッチング特性を達成した。ただし、すべての波長のスイッチングは達成しておらず、次年度に向けて継続していく予定である。またスイッチング速度を改善するために、電流注入型の波長スイッチの設計、作製を行った。初期的な結果ではあるが、3ポートでのスイッチング特性は達成しており、本年度の実験結果を元に問題点を解決していくことが課題となっている。光再生を行うための量子ドット導波路においては、MOVPEによるStranski-Kranstanowモードによる自己組織的な量子ドット構造の結晶成長条件の最適化を継続して行った。ダブルキャップ法を用いた量子ドットの作製において、量子ドット層下部のバッファ層の歪制御、キャップ層厚の制御により、広帯域な発光特性を達成した。この結果は光増幅器の広帯域化に応用することができる成果であり、光増幅素子の基本設計方針を得ることができた。選択成長技術を用いた屈折率分布アレイ導波路の波長選択スイッチングを数値計算により行った。昨年度より検討したローランド円構造を用いた集光構造を考慮した数値計算方法である。これまではアレイ導波路数8本で数値計算を行ってきたが、試作した素子構造と同じ16本のアレイ導波路構造により波長分波特性、屈折率変化を与えた時のスイッチング特性を示すことができた。実際の波長スイッチとして熱光学効果を用いたスイッチは前年度から継続して研究を行っており、アレイ導波路のみを加熱する電極構造の素子を作製し4波長、4ポートのスイッチング特性を達成した。さらに本年度は電極構造を変更した素子構造を検討し、それぞれの素子においてスイッチングを達成するとともに、スイッチングに必要な消費電力を大幅に低減できることを示した。またスイッチング速度を改善するために、電流注入型、電界印加型の波長スイッチの設計・試作を行い、波長分波特性とともに基本的なポートスイッチングを達成した。

光再生を行うための量子ドット導波路においては、MOVPE選択成長法によるStranski-Kranstanowモードによる自己組織的な量子ドットアレイ構造の結晶成長条件最適化を継続して行った。量子ドット層下部の高Ga組成バッファ層の成長条件を最適化し、発光強度の高出力化を達成した。またダブルキャップ法を用いた量子ドットの作製において、多層量子ドットを成長するためのキャップ層組成の最適化を行った。これらの結果は光増幅器の広帯域化に応用することができる成果であり、光増幅素子の基本設計方針を得ることができた。
境界要素法の高速化と逆問題への応用

1.境界要素法による大振幅定在波の直接シミュレーション2次元境界要素法を用いて液体自由表面の運動の時間変化の直接シミュレーションを行う手法を開発し,従来困難であった大振幅定在波の直接シミュレーションに成功した.2.逆問題脳磁図逆問題などに応用される3次元ポアソン方程式のソース項同定逆問題において,領域内のソース分布に応じた効率的な直接解法を構築した.ソースが1)領域内で比較的一様に分布するとき,2)領域表層に集中して存在するとき,各場合に対し,場の多重極展開の1)低次モーメント,2)高次モーメントの無限級数を用いることにより,ソースを1)xy平面,2)リーマン球面に射影した位置に関する再構成公式を得た.特にリーマン球面に射影する方法においては,領域境界上で局所的重みをかけた境界積分,もしくは境界上の一点における場の高階微分を観測データとしてソースが同定可能であることを示した.3.特異な系に対する反復法の収束性の理論解析特異な係数行列をもつ連立一次方程式や最小二乗問題に対するクリロフ部分空間反復法の振る舞いを理論的に解析した,具体的には,CR法(共役残差法),GCR(k)法(一般化共役残差法),GMRES法(一般化残差最小法)が破綻することなく最小二乗解を与えるための必要十分条件を求めた.手法として,アルゴリズムを係数行列の像空間とその直交補空間の成分に分離する手法を用いた.また,優決定な最小二乗問題に対して,不完全QR分解による前処理を施してからGMRES法を適用する手法を提案し,その有効性を検証した.4.固有値問題の反復解法に関する研究Jacobi-Davidson法の修正方程式に解が存在するための必要十分条件を導き,その解によって拡張される部分空間と係数行列の不変部分空間の関係を明らかにし,効率的な初期ベクトルの生成法を提案した.また,同手法の精度保証計算法を提案した.1.境界要素法による大振幅定在波の直接シミュレーション2次元境界要素法を用いて液体自由表面の運動の時間変化の直接シミュレーションを行う手法を開発し,従来困難であった大振幅定在波の直接シミュレーションに成功した.2.逆問題脳磁図逆問題などに応用される3次元ポアソン方程式のソース項同定逆問題において,領域内のソース分布に応じた効率的な直接解法を構築した.ソースが1)領域内で比較的一様に分布するとき,2)領域表層に集中して存在するとき,各場合に対し,場の多重極展開の1)低次モーメント,2)高次モーメントの無限級数を用いることにより,ソースを1)xy平面,2)リーマン球面に射影した位置に関する再構成公式を得た.特にリーマン球面に射影する方法においては,領域境界上で局所的重みをかけた境界積分,もしくは境界上の一点における場の高階微分を観測データとしてソースが同定可能であることを示した.3.特異な系に対する反復法の収束性の理論解析特異な係数行列をもつ連立一次方程式や最小二乗問題に対するクリロフ部分空間反復法の振る舞いを理論的に解析した,具体的には,CR法(共役残差法),GCR(k)法(一般化共役残差法),GMRES法(一般化残差最小法)が破綻することなく最小二乗解を与えるための必要十分条件を求めた.手法として,アルゴリズムを係数行列の像空間とその直交補空間の成分に分離する手法を用いた.また,優決定な最小二乗問題に対して,不完全QR分解による前処理を施してからGMRES法を適用する手法を提案し,その有効性を検証した.4.固有値問題の反復解法に関する研究Jacobi-Davidson法の修正方程式に解が存在するための必要十分条件を導き,その解によって拡張される部分空間と係数行列の不変部分空間の関係を明らかにし,効率的な初期ベクトルの生成法を提案した.また,同手法の精度保証計算法を提案した.1.境界要素法による大振幅定在波の直接シミュレーション境界要素法を用いて大振幅の2次元液体自由表面の運動の時間変化を直接シミュレーションする手法及びプログラムを開発した。従来周期解や振幅の小さい波に関してはシミュレーションがなされていたが、本研究では壁付近の自由表面の境界要素に非適合要素を用い、時間差分の高次スキームや空間節点の再配置などの工夫により、大振幅の波の時間変化を高精度に直接シミュレーションすることに成功した。2.境界要素法の逆問題への応用内点変位から表面力を推定する弾性論の新しい逆問題に関して、今までに開発した3次元境界要素法に基づいた逆解析手法の改良を行った。具体的には、現実の触覚センサにおける内点変位の観測精度(O(10^<-2>)mm)に対して、従来の手法では表面力の同定がうまく行かなかった。これに対してTikhonovの正則化法を適用することにより同定しやすくなることがわかった。3.特異な系に対する反復法の収束性の解析流体・電磁界を記述する編微分方程式の離散近似や、確率遷移モデルなどで生じる特異な線形系に対して、共役残差法(CR法)という反復法を適用したときの収束性について解析した。その結果、係数行列Aの像空間R(A)と核ker(A)が直交している場合は、任意の右辺および初期解に対してCR法が破綻せずに収束するための必要十分条件を求めた。また、R(A)とker(A)の直和が全体空間と一致し、右辺がR(A)に含まれる場合はにも、CR法が破綻せずに収束するための必要十分条件を求めた。

1.特異な系に対する反復法の収束性の解析偏微分方程式の離散近似で例えば全周ノイマン境界条件の場合や、マルコフ連鎖の定常状態の計算などで生じる特異な連立一次方程式Ax=bまたは最小二乗問題に対する、クリロフ部分空間法に属する反復法の振る舞いを理論的に解析している。今年度は昨年度の共役残差法(CR法)を拡張した一般化共役残差法(GCR(k)法)について研究を進めた。具体的にはGCR(k)法が任意の右辺b及び初期解x_0に対して破綻することなく収束するための必要十分条件は、係数行列Aの対称部M(A)がAの像空間R(A)において定値であり、かつR(A)がAの核ker(A)と直交することであることを示した。さらに、右辺bがAの像空間R(A)に含まれている場合は、GCR(k)法が任意の初期解x_0に対して破綻することなく収束するための必要十分条件は、係数行列Aの対称部M(A)がAの像空間R(A)において定値であることを示した。大規模固有値問題Ax=λxの反復解法であるJacobi-Davidson法に関して下記の研究を行った。(1)精度保証計算に関する研究対角化可能な行列(例えば正規行列)に対してBauer-Fike型の事後誤差評価法を適用し、ヘルムホルツ方程式の離散近似で生じる大規模な固有値問題に対してJacobi-Davidson法を事後誤差評価による精度保証付きで高速に実行できることを示した。さらに、非正規性の強い行列に対して、従来のBauer-Fike型の事前誤差評価法よりも安定なSchur分解型の事前誤差評価法を提案し、その優位性をJordan細胞行列や、移流項付きのヘルムホルツ方程式の離散近似で生じる固有値問題に対して確認した。また、修正方程式の解によって拡張される部分空間と行列Aの不変部分空間の関係を明らかにした。その応用として、初期ベクトルを含む不変部分空間を低次元で構成することによりJacobi-Davidson法を高速化するための初期ベクトルの生成法を提案し、その有効性を数値実験により確認した。境界要素法に関しては、大振幅定在波の境界要素法による直接シミュレーションに関する研究を英論文にまとめた。一方、特異な係数行列をもつ連立一次方程式や最小二乗問題に対するクリロフ部分空間反復法の振る舞いに関する研究に関しては、ロバストで高速な反復法であるGMRES法(一般化残差最小法:Generalized Minimal Residual method)が破綻することなく最小二乗解を与えるための必要十分条件を求めた。手法としては、アルゴリズムを係数行列の像空間とその直交補空間の成分に分離する手法を用いた。また、優決定な最小二乗問題に対して、不完全QR分解による前処理を施してからGMRES法を適用する手法を提案し、その有効性を検証した。まず、前処理により得られた連立一次方程式の解が最小二乗解を与えるための必要十分条件を導き、前記の不完全QR分解がその条件を満たすことを示した。次に、様々な例に対する数値実験により提案法の有効性を示した。特に、悪条件問題に対しては、提案法が従来有効とされていた正規方程式に前処理付き共役勾配法を適用する手法に比べて優位であることを確認した。逆間題の研究に関しては、脳磁図逆問題などに応用される3次元ポアソン方程式のソース項同定逆問題において、領域内のソース分布に応じた効率的な直接解法を構築した。
おとり遺伝子を用いた国産戦略による変形性関節症への新規遺伝子治療法の展開

変形性関節症における滑液や関節組織細胞を使った基礎的研究の結果,様々なサイトカインが関節組織の線維芽細胞,軟骨細胞や未分化間葉系細胞からの基質破壊酵素の産生を誘導し,骨・軟骨破壊が進行していくことが解明されてきた.我々もヒトから採取した顎関節組織や,培養細胞を使って,腫瘍壊死因子αやIFNγなどの炎症性サイトカインが転写因子AP-1やNF-kBを介してuPAの産生を亢進させるとともに, MMPsの産生を促進し,骨・軟骨破壊が進行してくことを明らかにしてきた.しかし,現在までの報告を基に中和抗体やアンチセンスによる遺伝子治療により,基質破壊酵素を抑制し,病態の進行を制御しようとする試みはない.その最たる理由は臨床応用における安全性がいまだ確立されていないことである.そこで,本研究はおとり遺伝子により転写因子のプロモ.タ.領域への結合を阻害するという概念による遺伝子治療を,極めて安全性の高いウイルスベクタ.を用いて変形性関節症の治療に応用し,顎関節疾患治療法として確立・応用することを目的とて研究を遂行した.本研究により, HVJ-リポソ.ム法を用いた遺伝子導入による関節症進行の抑制を動物モデルで検討するため,マウス顎関節に変形性関節症を誘発させる実験系を確立した.しかし,安定した変形性関節症モデルによる再現性をいまだ確認できていないのが現状である.そこで,同時に口腔癌細胞や顎骨嚢胞上皮細胞などにも,おとり遺伝子導入による病態進行抑制の有無の検討を行った.今後,本法による変形性関節症の進行抑制効果について,これらの結果を応用し検討していく予定である.変形性関節症における滑液や関節組織細胞を使った基礎的研究の結果,様々なサイトカインが関節組織の線維芽細胞,軟骨細胞や未分化間葉系細胞からの基質破壊酵素の産生を誘導し,骨・軟骨破壊が進行していくことが解明されてきた.我々もヒトから採取した顎関節組織や,培養細胞を使って,腫瘍壊死因子αやIFNγなどの炎症性サイトカインが転写因子AP-1やNF-kBを介してuPAの産生を亢進させるとともに, MMPsの産生を促進し,骨・軟骨破壊が進行してくことを明らかにしてきた.しかし,現在までの報告を基に中和抗体やアンチセンスによる遺伝子治療により,基質破壊酵素を抑制し,病態の進行を制御しようとする試みはない.その最たる理由は臨床応用における安全性がいまだ確立されていないことである.そこで,本研究はおとり遺伝子により転写因子のプロモ.タ.領域への結合を阻害するという概念による遺伝子治療を,極めて安全性の高いウイルスベクタ.を用いて変形性関節症の治療に応用し,顎関節疾患治療法として確立・応用することを目的とて研究を遂行した.本研究により, HVJ-リポソ.ム法を用いた遺伝子導入による関節症進行の抑制を動物モデルで検討するため,マウス顎関節に変形性関節症を誘発させる実験系を確立した.しかし,安定した変形性関節症モデルによる再現性をいまだ確認できていないのが現状である.そこで,同時に口腔癌細胞や顎骨嚢胞上皮細胞などにも,おとり遺伝子導入による病態進行抑制の有無の検討を行った.今後,本法による変形性関節症の進行抑制効果について,これらの結果を応用し検討していく予定である.研究代表者は骨由来培養細胞の基質破壊酵素産生にTNFαなどの炎症性サイトカインが関連しており,その遺伝子発現にNF-kBなどの転写因子が関与していることを確認している.そこで,臨床応用にむけて導入条件の完全な確立や導入効果の解析を行い,再現性について確認した.関節由来細胞における炎症性サイトカインの基質破壊酵素産生に与える影響を検討するために以下の検討を行った.関節由来細胞を分離培養し,TNFα刺激によりuPAや剛P-1の発現量の変化を検討すると,TNFαの濃度に依存性してuPAおよびMMP-1のmRNA発現が亢進した.また,おとり遺伝子戦略のためには標的転写因子の選択が重要であるが,関節細胞はTNFα共存下でNF-kBの活性化がみられる事をバンドシフトアッセイにより確認した.本戦略には実際の生体組織においておとり遺伝子療法の標的分子が生理活性を示している事が原則になる.そこで,ヒト顎関節頭組織におけるTNFα,uPAおよびMMP-1の局在を免疫組織化学染色により検索したところ,いずれも軟骨細胞の周囲基質に局在しており,生体内において密接な相互作用を示している可能性が示唆された.この組織中の基質破壊酵素が生理活性を示しているのか観察するために,組織中の基質破壊活性をin situ zymographyにより解析した.1)動物モデルにおける遺伝子導入条件の確立動物モデルにより作成した変形性関節症組織において,おとり遺伝子を安定的に発現させる導入条件を確立した.関節細胞への効果的遺伝子導入法を確立するためには,投与方法,投与経路,投与間隔,投与量などの遺伝子導入条件の確立が必要である.そこで,LacZ発現ベクターをHVJ-リポソーム法により癌組織に導入し,効果的遺伝子導入法を観察・確立した.2)おとり遺伝子導入による副作用の検索HVJ-リポソームによりおとり遺伝子を導入したマウスについて,解剖学的・病理学的に副作用の有無を検討した.3)動物モデルにおけるおとり遺伝子治療効果の検討培養細胞および動物モデルにおける組織内細胞におとり遺伝子を導入し,基質破壊酵素産生の抑制効果をNorthern blotや免疫組織化学的に検討した.また,バンドシフトアッセイによりおとり遺伝子導入が,どこまでNF-kBなどの標的転写因子の活性化を抑制しているか検討した.

1)関節由来細胞における炎症性サイトカインの基質破壊酵素産生に与える影響を検討するために以下の検討を行った.関節由来細胞を分離培養し,TNFα刺激によりuPAやMMP-1の発現量の変化を検討すると,TNFαの濃度に依存性してuPAおよびMMP-1のmRNA発現が亢進した.また,おとり遺伝子戦略のためには標的転写因子の選択が重要であるが,関節細胞はTNFα共存下でNF-kBの活性化がみられる事をバンドシフトアッセイにより確認した.2)ヒト顎関節頭組織におけるTNFα,uPAおよびMMP-1の局在を免疫組織化学染色により検索したところ,いずれも軟骨細胞の周囲基質に局在しており,生体内において密接な相互作用を示している可能性が示唆された,この組織中の基質破壊酵素が生理活性を示しているのか観察するために,組織中の基質破壊活性をin situ zymographyにより解析した.3)動物モデルにより作成した変形性関節症組織において,おとり遺伝子を安定的に発現させる導入条件を確立した.関節細胞への効果的遺伝子導入法を確立するためには,投与方法,投与経路,投与間隔,投与量などの遺伝子導入条件の確立が必要である.そこで,LacZ発現ベクターをHVJ-リポソーム法により癌組織に導入し,効果的遺伝子導入法を観察・確立した.4)動物モデルにおけるおとり遺伝子治療効果の検討培養細胞および動物モデルにおける組織内細胞におとり遺伝子を導入し,基質破壊酵素産生の抑制効果をNorthern blotや免疫組織化学的に検討した.また,バンドシフトアッセイによりおとり遺伝子導入が,どこまでNF-kBなどの標的転写因子の活性化を抑制しているか検討した.
ウルソデオキシコール酸(UDCA)の免疫系に及ぼす影響ーPBC治療との関連においてー

UDCAのヒトリンパ球の免疫グロブリン(Ig)産生、サイトカイン産生に及ぼす影響を検討したところ、UDCAはIg産生、サイトカイン産生(IL-2,IL-4,rIFN)に対して抑制的に作用した。次に、IL-2に誘導されるNK活性、LAK活性におよぼすUDCAの影響について検討した。UDCAはこれらNK活性、LAK活性に対しても抑制的に作用した。さらに、UDCAの抗原提示における影響についても検討した。すなわち、ヘルパーT細胞(Th)としてovalubmin(OVA)特異的マウスハイブリドーマ細胞を、抗原にはTNP化したOVA(TNP-OVA)を抗原提示(APC)としてはハプテンTNPに特異的なIgM(IgM_<TNP>)を表出するマウスBリンパ腫を使用し、抗原提示に及ぼすUDCAの影響を活性化Thの示すIL-2産生を指標に検討した。UDCAはIL-2産生に抑制的に作用した、同時に、活性化時にこのThの獲得するcytotoxicityもUDCAにより抑制された。ここで、このUDCAによるIL-2産生の抑制がAPCの抗原のuptake、degradationの抑制によるものか、あるいはTh細胞への直接的作用かを推測すべく、まずUDCA存在下でAPCを抗原パルスし、洗浄しUDCAを除去後Thを加えそのIL-2産生をみた。UDCA存在下で抗原パルスされたAPCは、UDCA非存在下でThのIL-2産生を誘導し得たが、Thを加える際UDCAを同時添加するとIL-2産生は明らかに抑制された。UDCAの本抗原提示assay系におけるIL-2産生の抑制は、APCの抑制を介してではなく、ThのAPC上の抗原認識過程あるいは直接T細胞に作用して得られていると考えられた。UDCAは、PBC治療に使用され有用であることは知られているが、本研究の結果より、その作用機序のひとつとしてUDCAによる肝の炎症局所でのimmunomodulationも推察された。まず免疫グロブリン産生に及ぼすUDCAの影響について検討した。健常成人およびPBC患者の未梢血よりFicollーConray比重遠心法にて単核細胞を分離し、B cell mitogenであるStaphylococcus aureus Cowen I(SAC)の存在下で、種々の濃度のUDCA(final 0.01 0.1mM)とともに培養し、ポリクロナ-ルな免疫グロブリン産生をProtein Aプラ-ク法およびELISA法にて測定した。UDCAは未梢単核球の免疫グロブリン産生を、その免疫グロブリンのクラスに関係なく抑制した。また、UDCAはヒトBリンパ細胞腫RPMI1788(IgM分泌)株、SB(IgG分泌)株、DAKIKI(IgA分泌)株の免疫グロブリン産生も濃度依存性に抑制した。このことからUDCAの免疫グロブリン産生機序のひとつとして、UDCAが直接B細胞に働いている可能性が示唆された。次に、UDCAの未梢単核球の各種サイトカイン(ILー1,ILー2,ILー4,ILー6,IFNγ)の産生に及ぼす影響について検討した。ILー1、ILー6の測定にはlipopolysaccharide(LPS)を、ILー2、ILー4にはconcanavaline A(Con A)を、IFNγにはPoly IーCを刺激物質として用いて単核球を培養し、その培養上清をELISA法にて測定した。

ILー1およびILー6の産生はUDCAにより有意な影響をうけなかったが、ILー2、ILー4およびIFNγなど活性化されたヘルパ-T細胞より分泌されるサイトカインの産生はUDCAにより抑制された。また、UDCAはILー1の産生に影響しなかったが、C3H/HeJマウス胸腺細胞のILー1に対する増殖反応を抑制した。このようにUDCAはT細胞にも作用し、広く免疫系に作用している可能性が示唆された。
高度環境ストレス耐性育種のための極限環境植物の遺伝子資源利用に関する研究

極限環境に耐性を持つ野生植物、Puccinellia tenuiflora、Chloris virgata、オヒルギ、ソナレシバおよびヤトロファから、環境ストレス耐性に関連する遺伝子を単離し、機能解析を行った。またシロイヌナズナとイネに遺伝子を導入して形質転換植物のストレス耐性が向上する事を明らかにした。Puccinellia tenuifloraからHKTタイプのカリウムトランスポーター(PutHKT2;1)をコードする遺伝子(PutHKT2;1)を単離し、その機能についてイネの相同タンパク質(OsHKT2;1)との比較を、酵母および形質転換シロイヌナズナを用いて行った。PutHKT2;1はOsHKT2;1よりもカリウム輸送能が高く、ナトリウムストレス条件化において植物体内のカリウム濃度を維持する事によってPuccinellia tenuifloraの耐塩性に関与する事が明らかになった。また、Chloris virgata.のcDNAライブラリーを作製し、3168クローンの塩基配列を決定することによりESTの解析を行った。得られた塩基配列情報に基づき1893遺伝子をデータベースに登録した。耐塩性との関連が報告されている遺伝子について遺伝子発現の解析を行った。また遺伝子の特徴や検出頻度からChloris virgataの塩ストレスへの応答の特性について解析した。ソナレシバcDNAの発現ライブラリーをアグロバクテリウムを宿主として作製した。このライブラリーのタイターは2.11x10^4、平均cDNAサイズは0.73kb、全長率は約25%であった。このライブラリーを300mMNaCl培地でスクリーニングしたところ、8クローンの耐塩性アグロバクテリウムが得られた。それらに含まれるcDNAの1つはソルガムの機能未知の遺伝子と相同性がある全長を含むクローン、3種は部分配列、他の4種は既知の配列と相同性がなかった。また、アグロバクテリウムに耐塩性を付与したオヒルギ遺伝子のうち、5種を導入したシロイヌナズナの耐塩性スクリーニングを行い、メタロチオネイン遺伝子を導入した組換え体で塩と銅に対する耐性の向上が認められた。・電位非依存型のK^+チャンネルをコードする遺伝子(PutAKT1)をP.tenuifloraから単離し、解析した。PutAKT1はShaker K^+チャンネルファミリーのAKT-1サブファミリーに属すことがわかった。またPutAKT1は細胞膜に局在し、遺伝子発現は根で強く観察された。その遺伝子発現はK^+飢餓で誘導されるとともに、他の植物で見られるような高濃度Na^+による発現抑制を受けなかった。PutAKT1を高い発現する形質転換シロイヌナズナはより強い耐塩性を持つ事がわかった。・AKT1タンパク質(K^+チャンネルのα-サブユニット)と相互作用し、K^+チャンネルの安定性等に関与する事が知られているβ-サブユニットをコードする遺伝子をP.tenuifloraおよびイネから単離し(KPutB1およびKOB1)、比較機能解析を行った。・オヒルギ遺伝子を導入した組換え体について、DREB1Aなどの11種のストレス関連遺伝子の発現をRT-PCR法で定量したが、野生型と比較して際立った違いは認められなかった。そのため、マイクロアレイによる解析は行なわなかった。・ソナレシバcDNA発現ライブラリーをシロイヌナズナに導入して、約1000個体の組換え体を得た。そのうち、約550個体の次世代を150mM NaClでスクリーニングして、約110個体の生育の良い個体を選抜した。さらに、2次スクリーニングを実施中である。これらの中には、オヒルギのcDNAを導入した耐塩性系統よりも生育の良好な系統が含まれている。・耐乾燥性の強いヤトロファから乾燥条件で発現誘導される遺伝子を9種得た。・耐塩性極強の野生植物Puccinellia tenuifloraから、アスコルビン酸パーオキシダーゼ遺伝子(PutAPXおよびPutSTE遺伝子を単離し、ストレス条件下における発現解析を行った。また、酵母とシロイヌナズナに導入し、これらの遺伝子を大量に発現させる事により、酵母およびシロイヌナズナの環境ストレス耐性が向上することを明らかにした。・Puccinellia chinampoensisの完熟種子からカルスを誘導した。培地に加えるホルモン等の種類と濃度に関して検討を加え、カルスの培養実験系を確立した。またカルスにアグロバクテリウムを感染させる事により外来遺伝子を遺伝的に導入する形質転換法を確立した。・実験を遂行する過程で、シロイヌナズナの組織から簡便な化学処理により迅速にタンパク質および核酸を抽出する方法を確立した。この方法によって、シロイヌナズナを用いた生化学的な実験の効率化をはかる事が可能になった。・ソナレシバcDNAを網羅的に導入した1500個体のシロイヌナズナについて175mMNaCl培地で耐塩性一次スクリーニングを行ない、237個体を選抜した。次に、二次スクリーニングで22系統、三次スクリーニングで有意に耐塩性を示す5系統を選抜した。これらの個体に導入されているcDNAは、chlorophyll

a/b binding protein(2系統), chloroplast protein 12, photosystem I reaction center subunit IV, MT-like proteinをコードしていた。・オヒルギcDNAを導入した耐塩性シロイヌナズナは酸化ストレス耐性も向上していた。・ヤトロファの乾燥応答性cDNAを導入したシロイヌナズナは、野生型と比較して高浸透圧培地において生育に差が認められなかった。