hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
成人T細胞白血病細胞に合成致死を誘導するmicroRNAの同定

成人T細胞白血病(ATL)は、ヒトT細胞白血病ウイルス1型の感染を原因とする予後不良のリンパ系悪性腫瘍であり、これまで根治治療薬が開発されていない。我々はATL細胞を選択的に標的として作用を及ぼすマイクロRNA(miRNA)の探索を行った。ゲノムワイドスクリーニングとバイオインフォマティクスを用いた統合解析により、候補miRNAが得られた。miRNAの発現導入により、一部のmiRNAはHTLV-1感染細胞を増殖抑制し、HTLV-1非感染細胞では増殖に影響を与えないことが明らかとなった。以上より、miRNAはATLに対する新たな治療薬の候補分子となりうることが示唆された。成人T細胞白血病(ATL)は、ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV-1)の感染が原因で発症するT細胞性白血病である。ATLは予後が極めて不良であるが、これまで根治治療薬は開発されていない。本研究は、ATLを選択的に致死誘導するmicroRNA(miRNA)を同定し、その作用機構を解明することで、科学的根拠に基づくATL治療法の確立を目指している。平成27年度の研究実施計画に沿って以下の結果を得た。1正常ヒトT細胞およびHTLV-1の癌タンパクTaxを強制発現したヒトT細胞のmiRNAトランスクリプトームを解析し、T細胞腫瘍化に伴うmiRNAの発現変動を明らかにした。2ゲノムワイドshRNAライブラリーを用いて、Tax発現T細胞株とその親株(Tax非発現細胞)をスクリーニングし、ATL細胞細胞の増殖に関与する遺伝子群を明らかにした。これら遺伝子群を標的として作用するmiRNAをバイオインフォマティクスで予測解析し、ATL細胞の増殖に影響する候補miRNAを選定した。3miRNAの作用レベルをモニターするため、miRNAの相補的配列をルシフェレース遺伝子の3'-UTR領域に挿入したレポーターベクターを作製した。これらレポーターベクターが細胞内で作用することを確認した。4miRNA前駆体のヘアピン構造を含むゲノム領域をクローニングし、miRNA発現レンチウイルスベクターを作製した。これらウイルスをT細胞株に感染させて、細胞内でその発現レベルを確認した。バイオインフォマティクスを用いた複数の解析結果を統合したことにより、ATL細胞の増殖に影響するmiRNA候補群を高精度に選定できたと考えている。今回作製したレンチウイルスベクターを用いたmiRNA発現系は、リンパ球系細胞では十分なmiRNA発現量が得られない可能性があった。そこで、レンチウイルスベクターの改変およびmiRNA mimicを用いた強制発現系の構築を並行して進めている。成人T細胞白血病(ATL)は、ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV-1)が感染した後、50年にもおよぶ長期の潜伏期を経て発症する予後不良の悪性疾患である。ATLの根治治療薬は、これまで開発されていない。我々は以前、難治性のKRAS変異型大腸癌細胞をマイクロRNA(miRNA)の発現導入によって合成致死に誘導させることを示した。この研究結果を基に、本研究ではATLの致死誘導遺伝子を標的とするmiRNAの発現導入により、ATL細胞選択的な治療法の確立を目指した。昨年度、ゲノムワイドshRNAライブラリーを用いたスクリーニングにより、ATL細胞選択的に生存と増殖に関与する遺伝子群を明らかにした。そこで、これら遺伝子群を標的とするmiRNAを予測解析した。今年度は、これらmiRNAをHTLV-1感染細胞と非感染細胞に発現導入し、細胞の増殖と生存への影響を確認した。当初、レンチウイルスを用いた方法により、細胞内のmiRNA発現誘導を計画していたものの、有意な発現誘導を行うことができなかった。そこで、合成2本鎖miRNAをトランスフェクションにより細胞内に導入する方法へと切り替えて実験を進めた。その結果、候補miRNAのうち、miR-X(論文発表前のため名前は伏せる)の発現導入により、HTLV-1感染細胞が選択的に増殖抑制されることが分かった。HTLV-1非感染細胞では、miR-Xによる増殖の影響は観察されなかった。miR-Xを発現導入した際、HTLV-1感染細胞はアポトーシスに誘導されなかったが、細胞周期が休止期に誘導されることが分かった。これらの結果は、miR-XがATL細胞を選択的に増殖抑制することを示している。本研究結果は、miR-XがATLに対する新たな治療薬の分子候補となりうることが明らかとなった。平成27年度の成果を基に、成人T細胞白血病に合成致死を誘導するmiRNAの同定を進める。現在候補となっているmiRNAをATL細胞株および非ATL細胞株に発現導入し、細胞増殖に対する影響を調べる。ATL細胞の増殖に影響するmiRNAを明らかにし、その作用分子機構について検討を進める予定である。腫瘍学
全身麻酔薬がタンパク質を含んだモデル膜に及ぼす影響に関する研究

科学研究費補助金交付申請書に示したとおり、脂質に類似した構造をもつスピンラベル剤5-DSAと16-DSAの二種類を組み込んだホスファチジルコリンリポソーム溶液、およびNa-ATPaseを含んだリポソーム溶液を作成し、それぞれに7種類の麻酔薬を投与した際のESRスペクトルへの影響を調べた結果、今回作成した脂質:タンパク質の重量比でのリポソームにおいて、Na,K-ATPaseの存在および膜タンパク質の存在は脂質二重膜での麻酔薬の作用に影響を及ぼさなかったという結果を日本歯科薬物療法学会にて発表した。次の段階として、リポソームに含むタンパク質の種類を麻酔作用と関わりが指摘されているCa-ATPaseに代えてそれぞれ含んだリポソームを作成し、同様の手法にてデータを蓄積、解析していたが、途中、スピンラベル剤5-DSA,16-DSAの入手が困難となり、約半年間の実験の中断を余儀なくされた。そのため、当初予定していた学会発表や論文発表に必要なだけのデータを集積することが不可能であった。現在までに集積したデータによると、Ca-ATPaseも、Na-ATPaseと同様、その存在は脂質二重膜での麻酔薬の作用に影響を及ぼさないと思われるが、リポソームへのCa-ATPaseの組み込みが少ないために変化が生じていない可能性が完全には否定できず、Ca-ATPaseをより多く組み込ませたリポソームにて同様の実験を行う必要があると思われた。科学研究費補助金交付申請書に示したとおり、研究に必要な電子天秤や真空ポンプなどの器具の購入や設置、試薬の購入などの準備を行い、脂質に類似した構造をもつスピンラベル剤5-DSAと16-DSAの二種類を組み込んだホスファチジルコリンリポソーム溶液、およびNa, K-ATPase及びマイクロソーム分画中に含まれる膜タンパク質を含んだリポソーム溶液を作成し、それぞれに7種類の麻酔薬を投与した際のESRスペクトルへの影響を調べた。得られたESRスペクトルの線形変化、スペクトルを基に算出されるオーダーパラメーターSおよび回転相関時間τの3つの指標により麻酔薬による変化を解析した。その結果、今回作成した脂質:タンパク質の重量比ではタンパク質の有無に関わらず、麻酔薬は脂質二重膜の表層にとどまっており、膜深層のみならず、比較的表層にも影響を及ぼさないことが示された。すなわち、今回作成した脂質:タンパク質の重量比でのリポソームにおいNa, K-ATPaseの存在および膜タンパク質の存在は脂質二重膜での麻酔薬の作用に影響を及ぼさないことを示した。この結果は国際歯科学研究学会議(2007年3月、New Orleans)発表、およびオハイオ州立大学、プリンストン大学にて講演(2007年3月)を行った。次の段階として、リポソームに含むタンパク質の種類をGABA_Aレセプターやアセチルコリンレセプター、Ca-ATPaseをそれぞれ含んだリポソームを作成し、同様の手法にてデータを蓄積、解析しているところである。
電子スピン共鳴を用いたダングリングボンドとナノトライボロジー特性の研究

表面に出ている未結合の手のことをダングリングボンドと称する。相手表面と即座に結合するので、摩擦はこの結合を引き千切りながら進行することとなる。すなわち、ダングリングボンドは摩擦の起源となる。電子スピン共鳴(ESR)を用いてダングリンボンドと摩擦力、凝着力との高い相関を明らかにするとともに、高配向熱分解グラファイト表面におけるダングリングボンドの数を計測する手法を開発し、真空中では1×10^5/mm^2、大気中では6×10^4/mm^2であることを世界で初めて明らかにした。未結合手(ダングリングボンド)を高精度で測定する唯一の手法は電子スピン共鳴法であるが、空気中で測定を行うと水蒸気や気体によって試料表面のダングリングボンドは終端されてしまう欠点がある。このことは、表面と界面に敏感であるトライボロジー現象にとっては致命的である。そこで、ターボ分子ポンプを主排気、スクロールポンプを補助排気とするオイルフリーな真空装置を設計・製作し、さらに真空槽内に往復摺動型のトライボメーターを取り付けた。到達真空度は10^<-5>Paを達成した。本年度はグラファイト板と軸受工具鋼との摩擦によって生成するダングリングボンドを検出することに成功した。また、ダングリングボンドのESR強度は摩擦の繰り返し数とともに増加し、この原因は表面欠陥の増加と綿密に関連することを明らかにした。同じ摩擦条件で大気中実験を行って検証したが、摩擦に伴うESR強度の増加は真空中の場合より小さいことから、真空雰囲気を作ることによって摩擦によるダングリングボンドを保存することに成功したと考えてよい。また真空摩擦ではESRの物性値であるg値の変化が著しかった。したがって、真空中の摩擦ではグラファイト構造の破壊によるダングリングボンドの増加が生じていることが判る。一方、大気中ではg値の変化が少なく、その原因はグラファイト表面の損傷が小さいのか、あるいはダングリングボンドが急速に終端されるかのいずれかであると考えられる。これはトライボロジーにおける新知見であり、真空ESRを開発することによってのみ得られた結果であると評価される。また、フラーレンC_<60>やカーボンオニオンからもダングリングボンドの存在と摩擦による強度上昇を明らかにすることができた。このような成果をふまえ、Si(111)単結晶ならびにグラファイト(0001)面を試料としてダングリングボンドの検出と摩擦による強度変化に関する研究を行っている。固体表面に存在する不対電子のことをダングリングボンド(未結合手)と称するが、エネルギー的に不安定なため、極めて化学的に活性である。したがって、相対する二つの表面間における凝着力や摩擦力を発生させる、いわばトライボロジーの根源的な要因であると考えられる。しかしながら、その測定の困難さや外的雰囲気の影響のため、このような研究は一切行われていない。ダングリングボンドを定量的に検出する方法は電子スピン共鳴(ESR)しか存在しないが、表面でなく母材敏感であることと、測定は大気中に限られることが大きな障害であった。本研究では、体積一定で表面積を変化させ厚さをゼロに内挿することで前者の問題を、10^<-5>Paの高真空でESR測定を行うことで後者の問題を解決するという革新的方法を開発した。先進炭素材料を対象に、トライボロジーに及ぼすダングリングボンドの影響を調べた結果、グラファイトにおいては摩擦の進行とともにESR強度と摩擦力が相関を持って増加すること、フラーレンC_<60>やオニオンライクカーボン(OLC)では破砕時間とESR強度に相関があることを示した。この原因は、表面の変形と破壊によってダングリングボンドが増加し、その結合による表面間力の増大によって摩擦が上昇することによるものと結論づけた。高配向熱分解グラファイト(HOPG)を用いて、表面ダングリングボンド数を定量化し、真空中では1×10^5/mm^2、大気中では6×10^4/mm^2のダングリングボンドが表面に存在することを明らかにした。このことは、大気中における気体のダングリングボンドへの吸着が顕著であることを示しており、ダングリングボンドの手の繋ぎ合いによる摩擦の素過程を解明するたあには今回開発した真空ESRは不可欠であることを明確に示唆している。
定住外国人の子どもに対するキャリア教育の在り方に関する研究

外国人の子どもが「日本社会の一員」として日本で暮らしていくための具体的なキャリア教育の在り方を考察するため、研究と実践からその方法論を明らかにした。外国人生徒が多く在籍する岐阜県内にある県立高校をパイロット校として選定し、同校に在籍する外国人生徒を含むすべての高校1年生を研究対象者としてキャリア教育を実践した。その結果、外国人生徒を含むすべての高校生が参加できるキャリア教育が実践できる方法があること、外国人生徒の興味・関心の高まり、自らの進路設計に大きな可能性を生むことを明らかにすることができた。本研究結果から、パイロット校では次年度から学校(高校)主体で実践することとなった。定住外国人の子どもに対するキャリア教育支援にかかわる具体的な支援の在り方を考察するため、3つの研究に取り組んだ。1つ目は、パイロット地域における県立高校において、外国人生徒を含むすべての高校生を研究対象者としたキャリア教育の実践である。パイロット地域として設定した岐阜県は、公立小中学校における外国人児童生徒の増加に伴い、高校進学者は増加しているものの県内に暮らす外国人労働者の大多数が製造業にかかわる生産工程従事者であるため、限定した職業観の形成しかできない環境に置かれていることやロールモデルがいないことなどの理由で具体的な将来の目標や目的を持つことができず、外国人高校生の約半数が中退しているという地域である。そこで、県内で最も外国人生徒が多く在籍する県立東濃高校において、行政やNPO等と協働しながら外国人生徒を含むすべての高校生を対象としたキャリア教育の実践に試みた。実施にあたっての課題を具体的に解決しながら、実際の公立高校で実践できる方法を考察していくという実践的研究であった。その結果、本研究成果を生かし、同高校では次年度より授業の一環として実践されることとなった。2つ目は、上記の岐阜県内にある外国人学校において、キャリア教育にかかわるアンケート調査の実施である。各種学校の認可を取得しているブラジル学校2校において、1校は9年生と高校1年生を、もう1校では69年生と高校13年生を対象に、同じアンケート調査票で実施し、外国人学校におけるキャリア教育の在り方を考察する基礎調査を実施した。3つ目は、三重県松阪市教育委員会の協力を得て、近年国内の公立小中学校に増加するフィリピン人児童生徒とアイデンティティ支援からキャリア教育の在り方を考えるため、フィリピンの現地の大学との交流プログラムを実践した。本研究の目的は、1990年の出入国管理に関する法令改正以後に来日した「デカセギ」の子どもを研究対象とし、定住外国人の子どもに対するキャリア教育の在り方である。公立学校および外国人学校に就学する子どもが「日本社会の一員」として日本で暮らしていくための具体的なキャリア教育の在り方とその方法論を明らかにするため、本年度は1公立学校就学者の進路および進学状況の把握とその検証、2外国人学校就学者の進路および進学状況の把握とその検証、3日本人同等の待遇のなかで社会人として活躍する青少年のケーススタディ、4日本と本国を行き来するなかでいる外国人青少年の現状把握とその検証の4点を行った。上記の13については、外国人が集住する地域の1つである岐阜県をパイロット地域と、県内における公立高校における外国人生徒の進路および進学状況について関係者にインタビュー調査によって状況を把握した。また、同地域内にある外国人学校についても、進路および進学状況について把握するため質問票を用いたアンケート調査を実施した。また、県内で日本人同等の待遇のなかで社会人として活躍する青少年を対象にインタビュー調査によって、状況を把握した。また、上記の4については、近年増加しているフィリピン・ダバオ市を訪問し、帰国した子どもが多く在籍するフィリピン日系人会インターナショナルスクール、日本語専攻を持つミンダナオ国際大学の各関係者と在籍する児童生徒等を対象にインタビュー調査を実施した。以上を踏まえて、次年度は、定住外国人の子どもに対するキャリア教育にかかわる問題点や課題点等を抽出し、具体的な支援の在り方を取りまとめ、他地域に応用可能なキャリア教育の実践方法論を明らかにしていきたい。本研究はおおむね順調に進展しているものの、パイロット地域内には外国人学校(各種学校取得校)が2校あるが、1校のみの調査しか実施できなかった点が今年度の残された課題である。次年度はその点を解決しながら、パイロット地域における現状を丁寧に把握し、定住外国人の子どもに対するキャリア教育にかかわる具体的な支援の在り方を取りまとめたい。次年度は、定住外国人の子どもに対するキャリア教育にかかわる具体的な支援の在り方を考察するため、パイロット地域のなかで特に外国人生徒が在籍する高校のなかで行政およびNPOと協働しながら、オペレーション・リサーチの手法で調査を実施していきたい。具体的には、外国人生徒を対象にしたキャリア教育を進めながら、実践にあたっての課題を具体的に解決しながら、実際の公立高校で実践できる方法を考察していくという実践的研究である。現状把握のため研究計画通りの基礎調査を実施したところ、外国人生徒を対象にしたキャリア教育の実践にかかわる数々の課題がわかり、具体的な公立高校で実践できる方法の考察の必要性が明らかになった。

そのため、パイロット地域およびパイロット校選定を行ったが研究計画での予定以上に時間を有したため、今年度は選定した学校において同調査が実施できず、そのための研究費が残額となった。したがって次年度は、パイロット地域およびパイロット校において当該行政およびNPOと協働しながら外国人生徒が多数在籍する公立高校を選定し、同校で外国人生徒を対象にしたキャリア教育を進める。そして、実践にあたっての課題を具体的に解決しながら、実際の公立高校で実践できる方法の考察および他校でも応用可能な定住外国人の子どもに対するキャリア教育にかかわる具体的な支援の在り方の考察に必要な経費にしたい。
高次元SUSY－GUT理論を用いた現象論的、宇宙論的モデルの構築

今年度は、前年度までに構築した「超対称性の破れとインフレーション模型とが関連した現象論的な宇宙論モデル」について引き続き積極的に研究に取り組んだ。本研究の目的は、現象論的に好ましく超対称性を破るゲージ媒介模型と宇宙論的に好ましいインフレーション模型を一つの模型の中で両立することにあった。これら双方を同時に両立することによって、宇宙初期のインフレーション期から再加熱時、超対称性の破れまでを非常にシンプルなモデルの中で見通しよく議論することが可能になる。これまでに構成した模型は、オラファテモデルと呼ばれる超対称性が破れる非常にシンプルな模型であり、インフラトンはこのオラファテモデルの中の場と同定され、ハイブリット型のインフレーションが実現される。また超対称性の破れは標準模型のゲージ相互作用で伝えられるゲージ媒介模型である。この模型の特徴として以下の2点がある。1模型には超対称性を破る真空と超対称性を保つ真空が存在するが、インフレーションがうまく引き起こると自然に超対称性を破る真空が選ばれる。2インフレーション後の再加熱時に現在の観測によって許される量よりも多くのグラビティーノ(この模型でのダークマターはグラビティーノである)が生成されるが、超対称性の破れに伴って存在するシュード・ゴールドストーンポソンの振動により観測的に矛盾しない量まで薄められることにある。高エネルギーの物理現象であるインフレーションと比較的低エネルギーの物理現象である超対称性の破れが一つのシンプルな模型内で実現することができるという点で非常に興味深い結果を得た。今年度は主に超対称性の破れとインフレーション模型とが関連した現象論的なモデル構築について積極的に取り組み成果を上げた。本研究の目的は、現象論的に好ましい超対称性を破る模型と宇宙論的に好ましいインフレーション模型を一つの模型の中で両立することにある。これら双方を同時に両立することによって非常に見通しがよくモデル作りが可能になると考えられる。今回構成した模型は、オラファテモデルと呼ばれる超対称性が破れる非常にシンプルな模型であり、インフラトンはこのオラファテモデルの中の場と同定され、ハイブリット型のインフレーションが実現される。2インフレーション後の再加熱時に現在の観測によって許される量よりも多くのグラビティーノ(この模型でのダークマターはグラビティーノである)が生成されるが、超対称性の破れに伴って存在するシュード・ゴールドストーンボソンの振動により観測的に矛盾しない量まで薄められることにある。これらの業績については論文誌への掲載はもとより、研究会での発表や北海道大学へのセミナーの招待という形で評価されている。今年度の研究は、宇宙論的な応用の部分が主であったので、弦理論との関連についての研究があまり進んでいないため。今後は、これまで構築した模型とLHC実験等のデータとを比較し、模型に改良を行うそれとともに、弦理論への埋め込みについても研究を行う。
博物館リエゾンの養成プログラムの開発と体系化に関する実践的研究

学習指導要領の改訂に伴い,博物館・科学館などとの積極的な連携,協力が明記された。現状では,学校と博物館の教育をつなぎ,教員と博物館職員の人材の交流を図り,理解を促進する場面を設ける人材(本研究では博物館リエゾンと呼ぶ)が不足している。そこで、本研究では,学校と博物館を円滑につなぎ,その機能と養成方法のシステム化と実践的な養成プログラムの研究開発と体系化を行い,学校と博物館を「つなぐ人」,博物館リエゾンの養成方法を明らかにし,社会への実装を目指したものである。平成24年度は、総括的評価に向けて年度当初に研究代表者、研究分担者、連携研究者により研究協議を行い、調査研究の目的・進め方について協議を行った。平成23年度に開発したモデルの評価を行い、養成プログラムの改善に反映させた。さらに養成プログラム(学習指導要領に関連したプログラムを博物館で実験等の体験学習をするためのプログラム3種と博物館の展示を活用した対話型の探究活動を行うプログラム3種)をスクールプログラムとして位置づけ開発・実施しながら適宜評価を行い改善に努めた。2年度分の研究成果を国際会議ASPAC2012(The Asia Pacific Network of Science & Technology Centres)シンガポール大会、日本理科教育学会第62回全国大会(鹿児島大会)にて中間発表を行った。研究の総括に向けた調査研究の進め方、進捗状況に遅れがある場合の対応について協議を行った。理科教育学会全国大会では、学校現場での博物館等の外部資源の活用状況を聞き取り調査し、情報を収集するとともに、今年度までの養成プログラムの改善に反映させた。平成24年度に実施した中間報告会の成果を養成プログラムの改善に反映させた。また、養成プログラムを実施しながら適宜評価を行い、改善に努めた。加えて博物館リエゾンボランティアの社会への実装のためのシステムの検討を行った。本研究では,学校と博物館を円滑につなぎ,その機能と養成方法のシステム化と実践的な養成プログラムの研究開発と体系化を行い,学校と博物館を「つなぐ人」博物館リエゾンの養成方法を明らかにし,社会への実装を目指すものである。平成22年度から国立科学博物館は,流山市教育委員会,流山市立向小金小学校連携し,博物館を継続的に活用した児童の調べ学習を支援するモデル事業を行っている。(みつける・しらべる・伝えるー向っ子夢ミュージアムー)このモデル事業を博物館リエゾン養成の機会とし,養成プログラムを開発し活動の事前,事後,および事業期間内に適宜試行した。23年度は,ボランティアがレディネスとして,学習指導要領,教育課程,博物館教育の理解等の習得の必須性と,ボランティアが持つ以下の3つの内的不安因子を抽出した。(1)児童・生徒の現状の把握、(2)児童・生徒とのコミュニケーションの仕方(視点移動の対応)、(3)児童の発問の受け止め方とその広げ方海外調査では、学校連携の現状、世代に応じた学習プログラムの実情、それに携わるトレーニングプログラム等のイギリスにおける先導的な事例を調査することが出来た。日本理科教育学会第61回全国大会(島根大学;日本理科教育学会全国大会論文集,9,p. 442.)、日本ミュージアム・マネージメント学会第16回大会(九州産業大学;日本ミュージアム・マネージメント学会会報,16(3),pp.2-4.)で、発表を行った。本研究では、学校と博物館を円滑につなぎ,その機能と養成方法のシステム化と実践的な養成プログラムの研究開発と体系化を行い,学校と博物館を「つなぐ人」博物館リエゾンの養成方法を明らかにし社会への実装を目指すことを目的とし養成プログラムの開発、要請システムの構築を試行し研究を進めた。結果、博物館リエゾン養成のレディネスとして1「児童・生徒の現状の把握」2「児童・生徒とのコミュニケーションの仕方(視点移動の対応)」3「児童の発問の受け止め方とその広げ方」の3つの内的不安因子を抽出した。これは、博物館リエゾン養成における大きな成果である。・博物館リエゾン養成プログラムの概要1聴く&引き出す・つなげる【子どもとの対話】子どもたちとのコミュニケーションを円滑に行い興味関心や疑問を引き出し,一緒に考えることをスタンスとしたプログラムを開発。「子どもの疑問や興味を引き出し,展示・資料の観察や,子どもの日常につなげるには」をテーマに,ワークショップを開発。2スクールウォッチング【学校教育の理解】学校教育,学習指導要領とは何か,地域社会と学校の役割,学校現場が抱えている課題等を学校教育について総合的に理解し,授業参観や教師交流を通して,発問や意見の広がりや掌握,ウェビング法を活用した課題の設定方法など子どもの対応のコツを学んだ。3骨ほねウォッチング【学習プログラムの習得】4年生の理科で「骨と筋肉」に関連するプログラムを開発し,国立科学博物館で実践,及び検証,改善を行った。国立科学博物館では,教員自らが自発的に博物館を楽しみ,博物館について理解を深める機会として「教員のための博物館の日」を事業として実施している。

この事業の場で,博物館リエゾン養成プログラムを実施し,学校の教育活動の理解を図りながら、博物館リエゾン養成プログラムの精度を高めた。博物館教育理科教育平成24年度は、総括的評価に向けて年度当初に研究代表者、研究分担者、連携研究者により研究協議を行い、調査研究の目的・進め方について協議を行った。平成23年度に開発したモデルを実践的に評価を行い、養成プログラムの改善に反映させることができた。また、養成プログラムについては新学習指導要領に照らし合わせながらリエゾン養成を行いながら評価、及び改善を行ったいる。過去2年度分の研究成果を学会等で周知し、汎用性を高め博物館として実装性の高いプログラムへと改善を行っている。プログラムの開発もほぼ予定通り進み、改善も適宜行っている。理科教育学会全国大会での聞き取りや小学校において養成プログラムの実践い養成プログラムの改善を行ったり一定の成果を上げることができた。23年度は、開発した養成プログラム「わくわくドキドキを見つけよう。」「骨ホネプログラム」の2つを開発した。それを継続活動に試行し、ボランティアからは,「児童の学習を支援することで,児童の視点,発問が刺激となり、自分自身が楽しみながら学べる」「今回の経験が通常のボランティア活動に有効に生かせる」との研修の成果を反映させ養成プログラム開発を行った。さらに、養成プログラムの開発・試行によって、その開発プログラムを解析したところ、不安因子から、開発する養成プログラムの構成要素を明らかにできた。(1)学校の教育活動の理解(学習指導要領等)(2)子ども対応(子どもの疑問や興味・関心の引き出し方)(3)学習支援プログラムの習得これらは以降の養成プログラムの体系化における指標として精査していく。平成25年度も引き続き、年度当初に研究代表者、研究分担者、連携研究者により研究協議会を開催し研究の総括に向けた調査研究の進め方、進捗状況に遅れがある場合の対応について協議を行う。研究協議会は年度内に3回程度開催する予定である。平成24年度に学会等で行った中間報告のフィードバックを養成プログラムの改善に反映させ、さらに養成プログラムを実施しながら適宜評価を行い、改善に努める。さらに、現在まで開発したプログラムについて、特別支援学校、特別支援学級対応の養成プログラムの検討も合わせて行う。また、諸外国近隣諸国等の先導的なプログラムの調査を行い、国際的にも汎用性のある養成プログラムの開発を目指す。加えて博物館リエゾンを社会に実装するためのシステムの検討を行う。今年度は、研究のまとめとプログラムのさらなる普及と改善に取り組んでいく。平成24年度は、総括的評価に向けて年度当初に研究代表者、研究分担者、連携研究者により研究協議会を開催し、調査研究の目的・進め方について協議を行う。平成23年度に開発したモデルは評価を行い、養成プログラムの改善に反映させる。
強誘電体におけるプロトン交換と微細構造加工

タングステンブロンズ(TB)構造強誘電体は、光通信や非線形光学の分野において、優れた光機能、圧電性、低光損傷性を有する材料として大きな注目を集めている。その中でも1967年に発見されたK_3LiNb_5O_<15>(KLN)単結晶は、唯一完全に各サイトが充填されたTB構造を持っており全く光損傷がないとされている。しかしながら、実際にKLN単結晶を育成した結果、K_3Li_<2-x>Nb_<5-x>O_<15-2x>のLi不足のものしか得られず完全充填構造とはならなかった。そこでLiNbO_5の光導波路作製や分極反転に幅広く用いられているプロトン交換の技術を応用し、KLNをプロトン交換することによって局所的に完全充填構造を実現することを試みた。cカットKLN単結晶基板を分極した後、-c面にアルミ膜を半分だけ堆積させた後、試料を200°Cのオクタン酸に3時間浸透することでプロトン交換を行った。そのサンプルを酸素雰囲気中300°C、6時間アニールすることによって完全結晶化させた。プロトン交換の確認はHF_+HNO_3溶液で2時間エッチングすることで行った。アルミ膜で覆われた部分はプロトン交換されず分極は反転しないのでエッチングされた。それに対し、アルミ膜で覆われていない部分はエッチングされないことから、プロトン交換及び分極反転していることが確認できた。プロトン交換された深さの確認は、カットしたサンプルを電子顕微鏡で観察することによって行った。以上の結果より、KLNをプロトン交換して熱処理することにより部分的にK_3Li_<2-y>Nb_5O_<15>といった完全結晶化させることができるとの結論を得た。今後の課題として、プロトン交換された強誘電体の特性評価、デバイスへの応用など挙げられる。
修正重力理論における非線形ダイナミクスと超弦理論の検証

2018年度(H30年度)は次年度以降に計画している数値的な解析の準備段階として,以下の研究を行なった.まず,Gauss-Bonnet重力理論におけるN+1分解(N+1次元時空を時間と空間方向に分離する定式化)をdilaton場を含む理論へ拡張した.これにより,超弦理論の有効理論で現れ,ダイナミクスに多大な影響を及ぼすと考えられているdilaton場の振る舞いを解析することができるようになった.さらにGauss-Bonnet項との結合だけでなく,場の方程式が2階以上の高階微分を含まないより一般的な理論での定式化も行なった(dilaton場を含む).次に,得られた式を用いてコード開発に着手した.スカラー場を導入することで方程式系が非常に複雑になり,現在も継続中である.さらに,異なる座標系である光伝播座標を用いて定式化を行なった.これにより,N+1分解を用いた解析結果との相互チェックができるようになる.特にスカラー場の有効質量がゼロの場合にはその運動がヌル的(光的)になるため,光伝播座標を用いたほうが数値解析の精度が良くなると考えられる.また,dilaton場を入れた時空のダイナミクスを解析する準備として,これまでの継続研究である高次元Gauss-Bonnet重力理論における平面波の衝突現象とワームホールの動的振る舞いを数値的に解析した.時空の曲率が大きくなると曲率高次項であるGauss-Bonnet項の効果が重要になり,平面波では一般相対性理論とは異なる振る舞いを示すことが確かめられた.ワームホール解は線形摂動に対して不安定であることは示していたが,今回の解析で非線形領域における不安定性の成長過程が明らかになった.研究は基本的に当初の予定通りに進んでいる.dilaton場を含む理論,およびそれをさらを一般化したモデルではN+1分解の複雑さが格段に上がり,研究のはじめの段階では今年度中に定式化が終わるか不安な面もあったが,計算をうまく行うことにより,最終的な結果を得ることができた.また,スカラー場を入れないモデルでコード開発および試験的な数値解析を行えたことは,今後の研究を進めていく上で非常に有意義であ理,予定以上の進捗状況といえる.ただし,それらの解析を行なったために,光伝播座標を用いた定式化とコード開発は途中段階になっており,その部分では研究予定より少し遅れが生じている.今後はN+1分解を用いた数値コード開発の継続,および,光伝播座標を用いた数値コード開発を行い,ワームホールの時間発展に対する解析,平面重力波衝突問題に対する解析,ブラックホールの準固有振動の解析とより具体的な研究へと移っていく.予想はしていたが,導出した基礎方程式は極めて複雑になり,数値コード開発を慎重に行わなければならない.また,時空の曲率が大きくなったり,さらに時空特異点が発生したりする場合には詳細な解析が必要になる.そのためにN+1分解と光伝播座標の2つの方法を互いにチェックしながら研究を進めるとともに,相補的に用いた解析を行っていく.まずは前段階でdilaton場,およびより一般的なスカラー場がない場合で数値計算を実施した.ワームホールと平面重力波の解析を行い,スカラー場の影響を定量的に評価する.これにより,他の現象においてもスカラー場の定性的な振る舞いに予測を立てることができ,それをあらかじめ数値コードに反映してより精度の良い解析を行えるようにする.一方,これまでに得られた結果や,これから新たに判明した成果を順次,学術雑誌や国際会議・学会で発表していく段階に入る.2018年度(H30年度)は次年度以降に計画している数値的な解析の準備段階として,以下の研究を行なった.まず,Gauss-Bonnet重力理論におけるN+1分解(N+1次元時空を時間と空間方向に分離する定式化)をdilaton場を含む理論へ拡張した.これにより,超弦理論の有効理論で現れ,ダイナミクスに多大な影響を及ぼすと考えられているdilaton場の振る舞いを解析することができるようになった.さらにGauss-Bonnet項との結合だけでなく,場の方程式が2階以上の高階微分を含まないより一般的な理論での定式化も行なった(dilaton場を含む).次に,得られた式を用いてコード開発に着手した.スカラー場を導入することで方程式系が非常に複雑になり,現在も継続中である.さらに,異なる座標系である光伝播座標を用いて定式化を行なった.これにより,N+1分解を用いた解析結果との相互チェックができるようになる.特にスカラー場の有効質量がゼロの場合にはその運動がヌル的(光的)になるため,光伝播座標を用いたほうが数値解析の精度が良くなると考えられる.また,dilaton場を入れた時空のダイナミクスを解析する準備として,これまでの継続研究である高次元Gauss-Bonnet重力理論における平面波の衝突現象とワームホールの動的振る舞いを数値的に解析した.時空の曲率が大きくなると曲率高次項であるGauss-Bonnet項の効果が重要になり,平面波では一般相対性理論とは異なる振る舞いを示すことが確かめられた.ワームホール解は線形摂動に対して不安定であることは示していたが,今回の解析で非線形領域における不安定性の成長過程が明らかになった.研究は基本的に当初の予定通りに進んでいる.dilaton場を含む理論,およびそれをさらを一般化したモデルではN+1分解の複雑さが格段に上がり,研究のはじめの段階では今年度中に定式化が終わるか不安な面もあったが,計算をうまく行うことにより,最終的な結果を得ることができた.

また,スカラー場を入れないモデルでコード開発および試験的な数値解析を行えたことは,今後の研究を進めていく上で非常に有意義であ理,予定以上の進捗状況といえる.ただし,それらの解析を行なったために,光伝播座標を用いた定式化とコード開発は途中段階になっており,その部分では研究予定より少し遅れが生じている.今後はN+1分解を用いた数値コード開発の継続,および,光伝播座標を用いた数値コード開発を行い,ワームホールの時間発展に対する解析,平面重力波衝突問題に対する解析,ブラックホールの準固有振動の解析とより具体的な研究へと移っていく.予想はしていたが,導出した基礎方程式は極めて複雑になり,数値コード開発を慎重に行わなければならない.また,時空の曲率が大きくなったり,さらに時空特異点が発生したりする場合には詳細な解析が必要になる.そのためにN+1分解と光伝播座標の2つの方法を互いにチェックしながら研究を進めるとともに,相補的に用いた解析を行っていく.まずは前段階でdilaton場,およびより一般的なスカラー場がない場合で数値計算を実施した.ワームホールと平面重力波の解析を行い,スカラー場の影響を定量的に評価する.これにより,他の現象においてもスカラー場の定性的な振る舞いに予測を立てることができ,それをあらかじめ数値コードに反映してより精度の良い解析を行えるようにする.一方,これまでに得られた結果や,これから新たに判明した成果を順次,学術雑誌や国際会議・学会で発表していく段階に入る.物品費において,購入を予定していた数式処理用ソフトウェアを今年度は使用する必要がなくなり,そのライセンス料などを考慮した結果,購入を翌年度以降することにした.そのためその分が次年度使用分に回っている.今後の使用計画についてはこれまでと大きな変更はないが,研究を進める上で,他の研究者から意見を受けたり議論することが多く,そのための旅費や議論に必要なプロジェクターなどの物品費の額が予定よりも増加する.人件費・謝金に関してはこれまで通りゼロである.
大型低温重力波検出装置による天体からの連続重力波の研究

超新星1987Aの中心核は中性子星を形成すると考えられていたが、光学周波数1968・629Hzのパルサ-が発見されたとの情報によりこの新しい中性子星が放射していると考えられる連続重力波の探索の実験を行った。重力波周波数は約4kHzというこれまで試みられたことのない高い周波数であり、新してタイプの重力波アンテナの開発が必要であった。そこで円板(円柱)状のディスク型アンテナの中心附近に4回対称性を持たせた孔を開けたアンテナを工案し、孔の直径と深さを調節して正確に共振周波数をコントロ-ルすることができた。アンテナの側面に円板型の附属共振子を装備し、これによって共鳴型トランスデュ-サ-を形成した。この複合型アンテナは極低温で高いQ値と広いバンド幅を持つ性能の良い共振型アンテナであることが確められた。アンテナは、実際には各種モデルを製作してモデル実験を行いながら最も性能の良い形確を見い出した後、直径450mm,厚さ375mm重量140kgの複合型アンテナをアルミ合金から削り出して製作した。このアンテナを既存の液体ヘリウムクライオスタット中の真空槽に防振系を介して支持し、全体を真空排気した。その後、10^<-5>Torr程度に熱交換用ヘリウムガスを注入、真空引きしながら液体ヘリウムをトランスファ-して冷却した。室温から液体ヘリウム温度になるのに約1週間を要し、使用するヘリウム量は約750lである。観測中は1週間に300lの液体ヘリウムを使う。低温でのアンテナのQ値は1.6×10^7である。アンテナの出力を増幅して観測し、それがアンテナの熱振動(ブラウン運動)による雑音のみであることを確めた。アンテナの周波数をデ-タから予測はされるパルサ-の周波数に調整して観測を続け、得られた出力信号の解析から重力波強度の上限値h≦5×10^<-23>を得た。装置の防振系の多少の改良により感度をh≦5×10^<-24>まで上げることができる。
持続的農業のための生物多様性と生物生産力に関する基盤的研究

今後増加する人口に安全で良質な食料を供給していくためには,作物の生産力を一層向上させるとともに,土壌の保全や生物多様性の維持など環境への負荷の低減をはかった持続的な作物生産システムを構築する必要がある.本研究では,生物生産力の向上と生物多様性の活用をキーワードとして掲げ,二三の基本的な問題の解明を行った.生物生産力の解明では,炭素収支に影響を及ぼすシアン耐性呼吸がもつ生物学的意義の解明や水稲の穂重増加速度を構成する乾物重増加速度と転流速度の支配要因の解析をおこなった.また,従来の草型とは異なる水稲の穂重型形質の有効性について新たな知見をえた.生物多様性の解明では,微生物の作物生産への活用に向けてリン酸の動態に関連した問題をとりあげた.野草は栽培植物に比べてリン酸欠乏に対して優れた能力を有すること,AM菌をはじめとする微生物相が圃場や輪作の体系によって質的量的に変化することが示された.また,土壌に存在するバイオポアの作物生産への活用の可能性について検討した.圃場でのバイオポア調査のための画像解析を用いた汎用性の高いバイオ手法を確立した.比較的大型のバイオポアは高い率で作物の根の伸長に利用されることが明らかになったことから,深根性の作物を用いた作付体系やミミズの利用などの有効性が示唆された.持続的な作物生産システムの確立のためには,今後も生物生産力の向上に大きな余地が残されているだけでなく,土壌の生物の活用には多様な可能性があると考えられた.今後増加する人口に安全で良質な食料を供給していくためには,作物の生産力を一層向上させるとともに,土壌の保全や生物多様性の維持など環境への負荷の低減をはかった持続的な作物生産システムを構築する必要がある.本研究では,生物生産力の向上と生物多様性の活用をキーワードとして掲げ,二三の基本的な問題の解明を行った.生物生産力の解明では,炭素収支に影響を及ぼすシアン耐性呼吸がもつ生物学的意義の解明や水稲の穂重増加速度を構成する乾物重増加速度と転流速度の支配要因の解析をおこなった.また,従来の草型とは異なる水稲の穂重型形質の有効性について新たな知見をえた.生物多様性の解明では,微生物の作物生産への活用に向けてリン酸の動態に関連した問題をとりあげた.野草は栽培植物に比べてリン酸欠乏に対して優れた能力を有すること,AM菌をはじめとする微生物相が圃場や輪作の体系によって質的量的に変化することが示された.また,土壌に存在するバイオポアの作物生産への活用の可能性について検討した.圃場でのバイオポア調査のための画像解析を用いた汎用性の高いバイオ手法を確立した.比較的大型のバイオポアは高い率で作物の根の伸長に利用されることが明らかになったことから,深根性の作物を用いた作付体系やミミズの利用などの有効性が示唆された.持続的な作物生産システムの確立のためには,今後も生物生産力の向上に大きな余地が残されているだけでなく,土壌の生物の活用には多様な可能性があると考えられた.1.「作物生産力の解明」では,子実作物の登熟初期における個体群のエネルギー収支中において重要な穂重増加速度(PGR,g/m2/day)を構成する乾物増加速度(CGR)および転流速度(TR)の具体的支配要因について解析を行った.吸収光エネルギー量と真の光合成速度(Pg)の間には比例関係が認められることから,CGRは変換効率α・bで与えられる常数と吸収光エネルギー量との積により近似することができた.TRはCGRが大きいと小さくなり,穎花数が多いと大きくなった.いっぽう,夜間の暗呼吸速度の変動パターンに関与する要因を解析した結果,これまで変動しにくいと考えられてきた暗呼吸のmorning riseが,日長,窒素の利用形態などの環境条件により大きく変動する可能性のあることが明らかになった.2.「生物多様性の解明」では,作物の根が土壌の生物相におよぼす影響について研究を行った.コムギ畑での現地調査,トウモロコシを用いた圃場実験,および数理モデルによる解析によって,土壌の粗孔隙によって作物の根系の分布が影響を受け,とくに下層土において,管状で連続性の高い生物性孔隙(biopore)中に根が集中することを明らかにした.生物性孔隙内の環境は土壌マトリクス部分と著しく異なることから,生物性孔隙中を伸長する根の根圏には特異な生物相が形成されると考えられた.3.「微生物の作物生産への活用」に向けて,栽培植物および野草のリン酸欠乏に対する反応を比較するために,リン酸第一鉄を添加した条件およびリン酸を加えない条件での水耕栽培を行った.栽培植物ではリン酸第一鉄添加によって乾物重で見た生長が100から130%促進されたが,野草においては200%以上の生長促進が観察され,野草はリン酸欠乏に対する優れた能力を有することが明らかになった.「作物生産力の解明」生物生産力の基礎をなす炭素収支に大きな影響を及ぼす呼吸について,とくに,シアン耐性呼吸の生物学的意義について研究した.ハス科の植物では開花時に花の温度が上昇するが,これはシアン耐性呼吸と関わっている可能性が高いことが推定されている.この点に着目し,シアン耐性呼吸という一見無駄と思えるエネルギーロスが,開花時の花托の温度上昇を通じて耐寒性など一定の生物学的意義を持つことを証明するための基礎的結果を得た.「生物多様性の解明」

土壌の生物相の多様化に寄与していると考えられる生物孔隙(biopore)について研究した.(1)まず,画像解析によって,生物孔隙の量を簡易に定量的に測定する方法の確立をはかった.関東ロームにおいては,土壌の水平断面における直径1mm以上の生物孔隙の数について,精度の高い測定が可能となった.(2)生物孔隙は,土壌下層への通路として高い率で根の生長に利用されるが,その程度は作物の種類によって異なることが明らかになった.(3)生物孔隙内の微生物相について調査したところ,孔障壁には,細菌や糸状菌などの微生物の数が土壌のマトリクス部分に比べて著しく多いことが明らかになった.次年度は,生物孔隙内の環境や生物相についてさらに研究をすすめる予定である.[生物多様性の解明]耕起および不耕起栽培がAM菌に与える影響と高濃度の可給態Pを含む土壌で穀物主体の輪作でのAM菌による養分吸収の影響を調査し,より良いAM菌資源の運用により作物の養分吸収効率を改善することを目的に検討を行った.圃場あるいは輪作の体系により,AM菌をはじめとする微生物相が質的量的に変化することが示唆された.耕起法の影響については今後さらに検討が必要である.バイオポア(生物孔隙)が作物の根系形成におよぼす影響について調査した.関東口ームにみられるようなち密で亀裂の少ない下層土では,とくにミミズなどによって形成される比較的大型のバイオポアが30-50%の高い率で根の土壌下層への伸長の通路として利用されることが明らかになり,輪作体系におけるその利用の可能性について検討をすすめた.あわせて,バイオポアに関するレビューをとりまとめた.[生物生産力の解明]持続的作物生産のための最も基本的な条件である作物の収量性向上の可能性について検討した.その結果,これまでのplant typeと異なる穂重型形質の有効性についてその根拠となる新たな知見を得た.すなわち,生育の前半はこれまでの多収品種のように穂数型であることが望ましく,生育後半にいたるとF1雑種のように穂重型となるplant typeが有効であると考えられた.
イネの節間伸長パターン構築遺伝子の同定とその育種的利用に関する研究

イネの節間伸長は、耐倒伏性や草型と関わる重要形質であり節間伸長の遺伝的制御により生産性の向上が期待される.本研究ではイネの稈(節間)の伸長性に関与する遺伝子変異に注目し、これらの遺伝子を単離同定し、その発現洋式を解明することによって育種への応用の可能性を検討することを目的として解析を進めた.ジベレリン(GA)生合成に関与するsd1は、穂形質に影響することなく節間を適度に矮化することで倒伏抵抗性の多収品種を実現したが、本研究ではsd1の機能解析をさらに進めるとともに最終年度に単離したGA生合成関連遺伝子d35とsd1の節間伸長に対する作用性を比較検討することによってsd1が何故優れた形質の付与に貢献したかを検討した.その結果、両者では節間伸長パターンの違いによることを明らかにした.一方、これまでsd1以外にはイネ育種に応用された主要な矮化遺伝子は見当たらず、このような遺伝子資源の危弱性を克服するためにも、GAとは異なる制御に起因する遺伝子変異に注目する必要があった.そこで本研究ではブラシノステロイド(BR)の生合成・情報伝達に関わる変異体を同定しその作用性を検討した.BRの生合成及び情報伝達に関わる半矮性変異体の原因遺伝子(d2,d61)を単離し、これらの変異体遺伝子の節間伸長に対する作用性を検討した結果、BR関連遺伝子はGA関連遺伝子とは異なり直立葉の草型を示すとともに第2節間を非伸長にし、さらに相対的に下位節間の短縮をより顕著に示すことで倒伏抵抗性を高める実用形質として優れた効果を示すことを明らかにした.本研究を進める過程で得た成果をもとに、大麦の実用的半矮性遺伝子uzuがd61のオルソログであるという発見に貢献した.しかし、本研究で用いたBR変異体の解析からは穀粒に対する負の作用性が強く実用レベルでの効結果を得るまでには至らなかった.イネの節間伸長は、耐倒伏性や草型と関わる重要形質であり節間伸長の遺伝的制御により生産性の向上が期待される.本研究ではイネの稈(節間)の伸長性に関与する遺伝子変異に注目し、これらの遺伝子を単離同定し、その発現洋式を解明することによって育種への応用の可能性を検討することを目的として解析を進めた.ジベレリン(GA)生合成に関与するsd1は、穂形質に影響することなく節間を適度に矮化することで倒伏抵抗性の多収品種を実現したが、本研究ではsd1の機能解析をさらに進めるとともに最終年度に単離したGA生合成関連遺伝子d35とsd1の節間伸長に対する作用性を比較検討することによってsd1が何故優れた形質の付与に貢献したかを検討した.その結果、両者では節間伸長パターンの違いによることを明らかにした.一方、これまでsd1以外にはイネ育種に応用された主要な矮化遺伝子は見当たらず、このような遺伝子資源の危弱性を克服するためにも、GAとは異なる制御に起因する遺伝子変異に注目する必要があった.そこで本研究ではブラシノステロイド(BR)の生合成・情報伝達に関わる変異体を同定しその作用性を検討した.BRの生合成及び情報伝達に関わる半矮性変異体の原因遺伝子(d2,d61)を単離し、これらの変異体遺伝子の節間伸長に対する作用性を検討した結果、BR関連遺伝子はGA関連遺伝子とは異なり直立葉の草型を示すとともに第2節間を非伸長にし、さらに相対的に下位節間の短縮をより顕著に示すことで倒伏抵抗性を高める実用形質として優れた効果を示すことを明らかにした.本研究を進める過程で得た成果をもとに、大麦の実用的半矮性遺伝子uzuがd61のオルソログであるという発見に貢献した.しかし、本研究で用いたBR変異体の解析からは穀粒に対する負の作用性が強く実用レベルでの効結果を得るまでには至らなかった.イネの節間伸長パターンは,遺伝的に制御される遺伝形質であることが明らかにされているが,本研究では特異な節間伸長(主としてdm型)に関与すると思われる突然変異体を用いて原因遺伝子の単離と機能解明を行うことによって育種への応用を検討することを目標に研究を進めている.今年度は,dm型(第2節間非伸長性)を表現する変異体を新たに多数同定し,これらの変異体の特性を調査するとともに原因遺伝子の遺伝関係を明らかにするための系統間交雑や一部の変異体を用いた遺伝子単離のための雑種集団の育成を行った.また,これらの変異体の中から種々のスクリーニング法によってこの形質に深く関わっていると思われるブラシノステロイド(BR)関連と推定される変異体を複数同定し,その中の一つの変異体がBRの生合成を支配している遺伝子に起因していることを明らかにした.また,BR関連の弱い表現型を示す変異体は,dm型を表現するとともに直立葉の草型を示すことから,これらの変異体における実用形質への影響を調べ,収量や倒伏抵抗性に関係していることを明らかにした.つぎに,ジベレリン(GA)関連の変異体に関しても研究を進め,GA合成関連遺伝子の一つがイネの重要形質を支配する半矮性遺伝子子sdlの原因遺伝子であることを明らかにした.

一方,dlはGAのシグナル伝達に関わる変異体であることがすでに明らかにされているが,この遺伝子座の機能とdm表現との関連を明らかにするための解析材料の準備を進めた.さらに,節間における細胞伸長の異常を通じて下位節間を短縮する変異体遺伝子d50に関して単離の作業を進めたイネの節間伸長の制御は、耐倒伏抵抗性や草型と関わる重要形質であり、育種における最重要課題の一つである.本課題では、特に節間伸長パターン(主として第2節間を特異的に非伸長にするdm型)構築に関わる変異遺伝子群に注目し、これらの遺伝子の単離と遺伝子の機能解析を通じて節間伸長におけるパターン形成の制御機構を明らかにし、育種への応用を試みることを目的に研究を進めている.今年度は、まずdm型を表現する夷矮性突然変異体(d2)のカサラスとの交雑F2集団を用いてマップベースクローニングを行い、その原因遺伝子が植物ホルモンのブラシノライド(BR)の生合成に関わる新規酵素をコードしていることを明らかにした.また、他のdm型突然変異体についてはF2分離集団を育成し遺伝子単離の準備を進めた.すでに遺伝子が同定されているBRの情報伝達に関わるD61座における作用生の異なる多数の対立遺伝子変異を利用して、BRの情報伝達と節間伸長パターン形成との関連を調査した結果、本遺伝子座の機能が低下するに従いdm型に加えて得下位節間が強く抑制されることが判明した.また、このd61変異体の弱いアリールを利用して実用形質に対する影響を評価した結果、密植、多肥条件下で高収量が期待できる可能性が示された.つぎに、ジベレリン(GA)関連変異体に注目して解析を進めた結果、極矮化変異体(gid2)がこれまでに知られているgid1変異体とは異なる新規のGA情報伝達に関わる遺伝子変異に起因していることを明らかにした.しかし、これらを含めた既存のGA関連変異体の多くはd1変異体を除いて得意な節間伸長パターンには関与していないことが判明した.現在、節間に対する特異的な作用機作について組織、細胞学的な観点から解析を進めており、dm型表現と第2節間における節間分裂組織の分化と形態形成の関係について今後明らかにしていく予定である.イネの節間伸長は、耐倒伏性や草型と関わる重要形質であり節間伸長の遺伝的制御によって生産性の向上に繋がることが期待される.これまで世界中で利用されたジベレリン(GA)生合成に関与する半矮性遺伝子sd1は、穂形質に影響することなく節間を適度に矮化することで多大な貢献をしてきた.本研究では、sd1遺伝子の機能解析をさらに進めるとともに本年度新たに単離したGA生合成関連遺伝子d35とsd1の節間伸長に対する作用性を比較検討することによってsd1が何故優れた形質の付与に貢献したかを検討した結果、両者では節間伸長パターンの違いが大きく関与していることを明らかにした.一方、これまでsd1以外にはイネ育種に応用された主要な矮化遺伝子は見当たらず、このような遺伝子資源の危弱性を克服するためにも、GAとは異なる制御に起因する遺伝子変異に注目する必要があった.そこで本研究ではブラシノステロイド(BR)の生合成・情報伝達に関わる変異体を同定しその作用性を検討した.本年度は、BRの生合成及び情報伝達に関わる遺伝子変異に起因する半矮性変異体(d2,d61の弱いアリール)に注目し、これらの変異体遺伝子の節間伸長に対する作用性を検討した.その結果、BR関連遺伝子はGA関連遺伝子とは異なり直立葉の草型を示すとともに相対的に下位節間の短縮をより顕著に示すことが判明した.また、このような性質は倒伏抵抗性を高める実用形質としても優れた効果を示すことを明らかにした.さらに本研究を進める過程で得た成果をもとに、大麦の実用的な半矮性遺伝子、uzuがBR関連遺伝子変異に起因しているという発見に貢献した.