hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細根特性に着目した、熱帯林構成樹種の土壌環境に対する適応メカニズムの解明

本研究では、細根特性の観点から、熱帯林を構成する樹種の土壌環境への適応メカニズムを明らかにすることを目的とした。マレーシアのパソ森林保護区において、Macaranga属5種とShorea属8種の生育環境を測定し、細根の形態を観察した。その結果、光や土壌水分については樹種間で生存に必要な資源量が異なるものの、土壌養分については生存に必要な資源量が樹種間で異なる属とそうでない属が存在することを確認した。また、細根の形態については、Macaranga属において樹種間で根端の形態が異なることを明らかにした。生育環境と細根形態を比較すると、むしろ光環境の方が細根形態と関係している可能性が示された。野外調査はほぼ計画通りに進んだ。また、遅れていた苗畑実験については、平成26年度に苗木を入手し、すでに実験を開始している。森林生態学野外調査はほとんどのデータを収集したが、細根のデータのみが一部収集できていない。また、苗畑の実験はすでにスタートしている。これら残りのデータ収集およびその解析を行い、最終年度(2015年度)に本研究の成果を取りまとめる。野外調査は、ほぼ計画通りに進んだ。一方、マレーシア全土でShorea属の種子が不足しており、苗畑での実験が予定より遅れている。マレーシア政府の研究機関(FRIM:マレーシア森林研究所)を通して苗木を購入したが、当該研究機関からの請求が年度を跨いだため、これらの代金分が繰り越しとなった。野外調査では、残りの環境データ(対象個体周辺の光環境と土壌環境のデータ)を収集する。また、細根を採取し、細根特性の解析を行う。苗畑での実験では、Macaranga属およびShorea属の種子を入手し、実験を開始する。入手が出来なかった場合は、山引苗を入手し、実験を開始する。マレーシア政府の研究機関(FRIM:マレーシア森林研究所)から苗木購入費の請求書が届き次第、大学事務を通して支払いを行う。この支払により、繰り越し分の経費を使用する。野外調査の他に、苗畑の実験の準備を行う予定であったが、マレーシア全土でShorea属の種子が不足していたため、実験の準備を行うことができなかった。そのため、渡航が次年度に延期となり、使用額の繰り越しとなった。Shorea属の種子を収集するとともに、不足分は山引苗等で代替し、延期となっていた実験を行う。その分の労力は、渡航回数を増やすこと、また、実験補助を多く雇用することで補填する。これらの補填に、繰り越し分の経費を使用する。
反応時間課題による早期痴呆判別のための基礎的研究

本研究の目的は、正常高齢者における反応時間研究から得られた知見を応用し、痴呆の早期発見のためのテストを開発することである.高齢期において認知処理の速度は全般的に遅延するが、単語の判断のように言語的な処理を必要とする認知領域(言語関連領域)と記号や図形等の言語的な処理を必要としない認知領域(言語非関連領域)ではそれぞれ処理速度の遅延の割合が異なることが報告されている.そこで、これらの異なった認知領域間の反応時間のプロフィールの違いを利用することがこの研究の目的である。第1実験では、若年者と一般高齢者に言語関連領域の課題と、非言語関連領域の課題を実施し、両者の反応時間のパタンを比較した。その結果、言語性の課題は、非言語性課題よりも、反応時間の遅延が大きいとの予想と反して、言語性ではあるが、記憶課題において特異的な傾向を示す被験者が存在した。このことは、言語領域、非言語領域の比較とともに、記憶依存領域と記憶非依存領域の比較の重要性を意味するものであった。2実験では、一般高齢者に痴呆のスクリーニングテストのMMSEを実施しその得点を基準に初期痴呆のリスク群とリスクのない群間で記憶と記憶に関連のない認知課題を実施し、プロフィールを比較した。その結果、リスク群では非リスク群と比較して、記憶関連課題の低下が大きかった。これらの結果から、言語領域、非言語領域、記憶課題、非記憶課題の組み合わせが、痴呆の早期判別に有効なのではないかと考えられた。本研究の目的は、正常高齢者における反応時間研究から得られた知見を応用し、痴呆の早期発見のためのテストを開発することである.高齢期において認知処理の速度は全般的に遅延するが、単語の判断のように言語的な処理を必要とする認知領域(言語関連領域)と記号や図形等の言語的な処理を必要としない認知領域(言語非関連領域)ではそれぞれ処理速度の遅延の割合が異なることが報告されている.そこで本年度は、高齢期において言語関連領域、言語非関連領域の認知処理速度の違いがより反映され、かつ痴呆が疑われる対象者にも比較的容易に検査を実施することが行える課題を作成、収集し若年青年群を対象に予備実験を行った.刺激には使用頻度(高、中、低)と文字数(1、2、3、4、5)を操作した単語、文字数を操作した非単語、記号文字列、次に線画、および線画にフィルターをかけた無意味な図、また、線の数を操作した直線模様(1、3、5、7、8)を使用した.実験は左右に提示される上記の刺激の異同を判断する課題であるが、課題間で言語的な関与の比率が異なる.すべての課題を実施するには約2時間要するので、青年群の結果から次年度に高齢者、及び早期痴呆の対象者に実施する刺激を選別した.次年度は選別した課題刺激を用いて健常高齢者、早期痴呆の対象者に実験を実施する予定である.本研究の目的は、正常高齢者における反応時間研究から得られた知見を応用し、痴呆の早期発見のためのテストを開発することである.高齢期において認知処理の速度は全般的に遅延するが、単語の判断のように言語的な処理を必要とする認知領域(言語関連領域)と記号や図形等の言語的な処理を必要としない認知領域(言語非関連領域)ではそれぞれ処理速度の遅延の割合が異なることが報告されている.そこで、これらの異なった認知領域間の反応時間のプロフィールの違いを利用することがこの研究の目的である。
アフリカの環境保全にかかわる利害関係者間の合意形成に関する研究

本研究は、アフリカにおける具体的な事例研究をもとにして、自然資源の保全と利用にかかわる利害関係者間の交渉の事例を多角的な視点から分析し、地域住民の積極的な意見や行為を保全政策に反映させるための合意形成のあり方を探求することを目指しておこなった。本年度はまず、エチオピアの西南部に位置するマゴ国立公園に隣接する2つの村で過去におこなったフィールドワークの研究成果を、野生動物保護を推進する側の国立公園当局の関係者に焦点をあてた政治的側面、地域住民の自然資源利用などの生態的側面、村落社会の成り立ちなどの歴史的側面の3つに焦点をあてて整理分析した。その分析結果の一部を平成17年5月に、日本アフリカ学会第42回大会において「野生動物保護に対する地域住民の意識変容-エチオピア西南部における「鳥獣害」をめぐって」のタイトルで発表した。この発表ではとくに、国立公園の設定や村落社会への中央政府の介入といった外部影響によって、野生動物による農作物被害に関する住民意識が変容していることを実証的に示した。また、2003年10月20-30日にエチオピアの首都アジスアベバにおいて国際ワークショップ「環境と生業をめぐる地域住民のとりくみ」で報告した内容を再検討し、2005年にAfrican Study Monographs, Supplementary Issuesに"DIFFERING LOCAL ATTITUDES TOWARD CONSERVATION POLICY : A CASE STUDY OF MAGO NATIONAL PARK, ETHIOPIA"のタイトルで投稿し、掲載が決定された。まず、本研究の事例の対象地であるエチオピアのセンケレ自然保護区とマゴ国立公園に隣接する3つの集落でおこなった過去のフィールドワークの研究成果をまとめ、学会誌(環境社会学研究・African Study Monographs)に発表した。この研究では、野生動物保護をめぐって、複数の利害関係者間が様々な交渉をおこなっている過程を検討することによって、従来の中央集権的な野生動物保護アプローチが、野生動物保護区の現場でボトム・アップと考えられる新たな展開を見せて変化している現状を詳細に記述することができた。さらに、2つの調査対象地を比較検討することによって、エチオピアの野生動物保護政策の特徴を整理することができ、今後、アフリカ諸国の他地域と比較していく上での基盤をつくることができた。さらに、平成15年度前半には日本ナイル・エチオピア学会で開かれた公開シンポジウムにおいて、昨年度までの現地調査の成果をパネリストの一人として『「フィールドワーク」して学ぶ:ボランティアとしてのかかわり、調査者としてのかかわり』のタイトルで発表し、他のパネリストと討議をおこなった。ここでは、研究の成果を国際協力の中で活用する可能性に関して検討をおこなった。
複合媒質上の伝送問題と伝送条件を伴う優決定問題

研究目的は引き続き複合媒質上の伝送問題に着目し,伝送条件を伴う優決定問題の解の幾何学的特性を明らかにすることであった。特に複合媒質特有の中性導体の特徴付けの問題について海外研究協力者のHyeonbae Kang氏(Inha大学・教授)と共同研究を実施し,非等方的媒質内の場合の未解明である中性導体によるconfocal ellipsoidsの特徴付けの問題に挑戦し,調和関数の研究の重要性を確認した。Kang氏の指導院生であるYong-Gwan Ji氏を共同研究者に加え, Kang氏と共同研究を継続中である。さらに, Kang氏の博士研究員であったXiaofei Li氏(浙江工業大学・准教授)を加えた共同研究により, 2次元空間内の外部一様電場への影響の少ない近似中性導体の存在を論文:H. Kang, X. Li and S. Sakaguchi, Existence of coated inclusions of general shape weakly neutral tomultiplefields in two dimensions, arXiv:1808.01096v1, 24ページ(学術誌に投稿中)で示した。同心円で構成される2相導体が外部一様電場への影響を全く与えない中性導体であることは古くから知られていたが,本論文は陰関数定理を用いて,同心円を微小摂動することにより,無限に多くの非対称な近似中性導体が存在することを初めて示したものである。このことに関連して, 3次元空間内の近似中性導体の存在について共著論文を準備中である。また,研究協力者のLorenzo Cavallina氏(東北大学・博士研究員)は2相複合体に対するねじれ弾性問題の形状最適化問題における同心球形状の安定性の詳細な解析を学術誌に発表した。主な研究目的は複合媒質上の伝送問題に着目し,伝送条件を伴う優決定問題の解の幾何学的特性(解の対称性等)を明らかにすることであった。特に,異なる導電率をもつ2種以上の複合媒質特有の中性導体の特徴付けの問題について数理物理学の逆問題の専門家である研究協力者のHyeonbae Kang教授(Inha大学,大韓民国)と密な共同研究を実施した。直接の討論・情報交換を2016年7月19日から7月26日および11月17日から11月18日の期間東北大学, 2017年2月15日から2月18日までの期間Inha大学において行った。非等方的媒質内の場合の未解明である複合媒質からなる中性導体によるconfocal ellipsoidsの特徴付けの問題は挑戦的で非常に困難であることが当初から予想されていたが,数理物理学の逆問題の専門家である研究協力者のHyeonbae Kang教授(Inha大学,大韓民国)との密な共同研究の実施により,その困難さを炙り出すことができて,解法へのある手掛かりが見えてきた。研究目的は複合媒質上の伝送問題に着目し,伝送条件を伴う優決定問題の解の幾何学的特性を明らかにすることであった。特に複合媒質特有の中性導体の特徴付けの問題について海外研究協力者のHyeonbae Kang氏(Inha大学教授)と密な共同研究を実施した。直接の研究打合せを2017年11月29日から12月3日までの期間および2018年3月26日から3月30日までの期間Inha大学において行った。非等方的媒質内の場合の未解明である中性導体によるconfocal ellipsoidsの特徴付けの問題に挑戦し,ニュートンポテンシャルの性質の研究の重要性を確認した。Kang教授との共同研究を継続中である。非等方的媒質内の場合の未解明である複合媒質からなる中性導体によるconfocal ellipsoidsの特徴付けの問題は挑戦的で非常に困難であることが当初から予想されていたが,数理物理学の逆問題の専門家である研究協力者のHyeonbae Kang氏(Inha大学教授)との密な共同研究の実施により,ニュートンポテンシャルの性質の研究の重要性を確認しその困難さを炙り出すことができて,解法への手掛かりが見えてきた。また,複合媒質に関する2相楕円型優決定問題について, Serrin型の定理が一般には成立しないこと,境界が球面である場合は成立することがわかり,重要な進展があった。同心円で構成される

2相導体が外部一様電場への影響を全く与えない中性導体であることは古くから知られていたが,本論文は陰関数定理を用いて,同心円を微小摂動することにより,無限に多くの非対称な近似中性導体が存在することを初めて示したものである。このことに関連して, 3次元空間内の近似中性導体の存在について共著論文を準備中である。また,研究協力者のLorenzo Cavallina氏(東北大学・博士研究員)は2相複合体に対するねじれ弾性問題の形状最適化問題における同心球形状の安定性の詳細な解析を学術誌に発表した。今後もさらに, Hyeonbae Kang教授(Inha大学,大韓民国)との共同研究を継続し,普段の国内外の研究協力者との討論・情報交換を様々な機会を通して活発に行い,本研究課題の解明に努める。今後もさらに, Hyeonbae Kang氏(Inha大学教授)との共同研究を継続し,普段の国内外の研究協力者との討論・情報交換を様々な機会を通して活発に行い,本研究課題の解明に努める。次年度使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。平成30年度請求額と合わせ,平成30年度の研究遂行に使用する予定である。平成29年度請求額と合わせ,平成29年度の研究遂行に使用する予定である。
協同組織金融機関と地域経済:ミクロ計量分析と全国実態調査によるアプローチ

日本における地域・中小企業金融の中核を担う信用金庫や信用組合は、消費者余剰の最大化を理念上の目的とする協同組織金融機関であり、信用割当など金融・資本市場における「市場の失敗」を是正する上で、株式制銀行に対する優位性を有する可能性がある。しかしながら、標準的なエージェンシー理論において想定される企業統治メカニズムの多くを欠くことや、その零細な経営規模と狭隘な営業エリアのために経営の不安定性が相対的に高く、地域・中小企業が直面する外部資金調達プレミアムの削減を通じた地域経済の振興という本来期待される機能が制約を受けている可能性がある。信用金庫の経営の安全性が地域経済の発展に重要であるとの認識に立ち、信用金庫の経営の安全性を測る指標として自己資本比率などの指標に変えて新たにZスコアー策定した。それは、過去・現在・未来から信用金庫の安全性を評価し、しかもその策定の簡便性・透明性から優れた指標である。そのZスコアー値が信用金の生存確率の有意な説明変数であることをカプラン・マイヤー法を用いての実証分析から析出すると共に、Zスコアー値の要因分析を試みた。金融危機後、数多くの信用金庫が合併や事業譲渡などの形で消滅した。信用金庫の消滅は、1)地域金融機関としての「名声」に基づく積極的な融資態度、2)経済環境急変の中での信用金庫の情報収集・分析能力の低さ、3)地域経済の長期的な悪化にるとの検定仮説を立て、1)の代理変数に債務保証-貸出金残高比率を、2)のそれには一店舗あたり従業員数を、3)のそれには県内GDPを用いて、Split Population Modelを用いてベースライン分析をした。尚、その際地域的な異質性を考慮して東京ダミー、大阪ダミー、さらに合併信用金庫数を変数に加えた。2)因子以外は符号条件は想定通りであるし,有意であった。3)地域経済要因の算定と頑健性テストの仕方に今後の課題を残した。金融機関の所有形態の地域の経済成長に及ぼす影響を分析した。協同組織金融機関が地域の経済成長を促進する上で商業銀行に対し比較優位を持つとすれば、前者の経営破綻は後者よりも地域により大きな負の影響を持つであろう。しかしながら、我々の分析結果からは上述の仮説を支持する明確な証左は得られなかった。研究を進捗させるため、全国の信用金庫に対しアンケート調査を実行した。また、合計7信用金庫訪問調査をした。外部講師を招聘しての研究会を2回行った。本年度は(1)2009年度に行った全国の信用金庫を対象としたアンケート調査をもとにした信用金庫のコーポレート・ガバナンスのあり方の数量的把握,(2)信用金庫の財務データや地域経済データをもとにした信用金庫の安定性の決定要因についての計量分析,(3)破綻金融機関の所有形態の違いが地域経済に及ぼす影響についての計量分析の3点について主に研究を進めた。このうち(1)については,信用金庫のコーポレート・ガバナンスの分類を行うために,新しい数量分析手法のひとつである混合分布モデルによるクラスタリングを行った。分析の結果からは,大都市圏から離れた地域を営業地盤とする一部の信用金庫では,優良顧客を非常勤理事として多く囲い込むことで経営安定化が図られる一方,非常勤理事に本来期待される経営監視機能が弱まっている可能性が示唆される。(2)については1990年代末の金融危機以降から2000年代前半に吸収合併や破綻が頻発した信用金庫の存続期間に影響を与えた要因についての検証を行った。ハザードを起こさない主体を含んだサンプルを想定したsplit population durationモデルによる推定から,積極的貸出姿勢と情報処理体制の不備が信用金庫経営に打撃を与えたことが示唆される。さらにサバイバル分析によってZ-Scoreが信用金庫の経営安定性の代理変数として有用であることを明らかにした。(3)については因果性の問題に十分に注意を払った場合でも,協同組織である信用金庫や信用組合の破綻が株式会社制をとる地域銀行に比べて地域経済に深刻な影響を及ぼすとの仮説は実証的に支持されないことから,協同組織金融機関におけるガバナンス・メカニズムの脆弱性が示唆される結果となった。2011年度は日本の協同組織金融の中核を担う信用金庫を研究対象として,エージェンシー(agency)理論の観点から,依頼人(principal)たる「会員」(株式会社における株主に相当)の代理人(agent)としての理事会のあり方が,信用金庫の収益性や安定性といった経営パフォーマンス,ならびに金庫が立地する地域経済に及ぼす影響を実証的に検証した(ここでいう理事会のあり方とは,理事会の規模,非常勤理事比率,当該金庫出身者,会計士・税理士等の専門職,有力会員としての借入企業経営者等を区別した上での非常勤理事構成などを含む)。そのために,信用金庫の個別財務諸表や理事会の規模・構成を掲載している各種のデータ・ソースから複数年にわたるデータを収集・整理するとともに,市町村合併を明確に考慮した地域景況のデータ・ベース構築を試みた。計量分析を実施するにあたっては,経済学の実証研究で広く用いられている一般的なパネル・データ分析のみならず,サバイバル分析(survival analysis)やクラスター分析(cluster analysis)などを含む,さまざまな統計的手法に依拠した。

研究成果については(社)東京都信用金庫協会「中小企業金融研究会」(2012年2月開催)にて報告し,出席した研究者および実務家から詳細なコメントを得た。また,「第5回地域金融コンファランス」(神戸大学,2011年9月開催)に研究分担者および研究協力者を帯同した上で座長として参加し,地域・中小企業金融の最新の研究動向等について,出席した他の研究者との広範な意見交換を行った。
テーラー拡散を利用する新しい人口呼吸器の開発

近年、高頻度振動換気(HFO:High Frequency Oscillation)という人工呼吸法が、顕著なガス交換改善の効果の故に広く臨床医学的に注目されている。高頻度振動換気とは、1回換気量を解剖学上の死くう体積以下の13ml/kgに減少させ、換気回数を530Hzと大幅に増やすことにより生ずるガス交換の改善の効果を利用する人工呼吸法である。この方法を用いることにより、肺の圧力損傷を回避し、肺血流量の呼吸性変動を抑えることが出来、特に新生児の呼吸不全に対してその有用性に関心が持たれている。HFOにおける気官内の流れは振動流であるが、そのガス交換のメカニズムに関して不明な点が多いため、臨床的にこの方法を適用する際は、経験的に施行条件を決めている。そこで本研究では、高頻度換気に関する流体力学的な側面、とくに気官内でのテーラー拡散によるガス交換の効果に着目し、流れとガス拡散との関係を明らかにして、高頻度換気のガス拡散に関する工学的な評価を行い、臨床的に有用な人工呼吸器を開発し、その最適施行条件を明らかにすることを目的とする。その結果、気道内の流れ(乱流、分岐部の曲率による二次流れなど)が軸方向ガス輸送を促進する事実が明確になり、さらに流れの流量の時間的なパターンを変えることにより、ガス輸送を促進することが解った。即ち、流量パターンに静止期を導入することにより、断面内拡散のための時間が与えられ、その結果として、軸方向のガス輸送量が増大する。これらの結果を応用することによりかなり高性能な人工呼吸器を設計することが可能で、本研究で人工呼吸器の設計指標を明確にすることが出来た。近年、高頻度振動換気(HFO:High Ferquency Oscillation)という人工呼吸法が、顕著なガス交換改善の効果の故に広く臨床医学的に注目されている。HFOにおける気管内の流れは振動流であるが、そのガス交換のメカニズムに関して不明な点が多いため、臨床的にこの方法を適用する際は、経験的に施工条件を決めている。そこで本研究では、高頻度換気に関する流体力学的な側面、とくに気管内でのテーラー拡散によるガス交換の効果に着目し、流れとガス拡散との関係を明らかにして、高頻度換気のガス拡散に関する工学的な評価を行い、臨床的に有用な人工呼吸器を開発し、その最適施行条件を明らかにすることを目的とする。気管内の振動流における軸方向拡散速度を数値計算によって解析したところ、振動数の高い振動流では、断面内混合を比較的高いと軸方向拡散が増大する結果が得られ、断面内混合を促進する手段としては、流れを一旦停止する間欠流または乱流の効果が考えられる。間欠流に関しては、数値計算及び実験から軸方向輸送の増大が確かめられており、乱流に関しては実験的に確かめられている。本年度の成果を踏まえてさらに肺内の気管により近づけたモデル実験及び動物実験によってさらに検討を続け、呼吸器の開発つなげて行く方針である。HFOにおける気管内の流れは振動流であるが、そのガス交換のメカニズムに関して不明な点が多いため、本研究では、高頻度換気に関する流体力学的な側面、とくに気管内でのテーラー拡散によるガス交換の効果に着目し、流れとガス拡散との関係を明らかにして、高頻度換気のガス拡散に関する工学的な評価を行い、臨床的に有用な人工呼吸器を開発し、その最適施行条件を明らかにすることを目的とする。

その結果、気道内の流れ(乱流、分岐部の曲率による二次流れなど)が軸方向ガス輸送を促進する事実が明確になり、さらに流れの流量の時間的なパターンを変えることにより、ガス輸送を促進することが解った。これらの結果を応用することによりかなり高性能な人工呼吸器を設計することが可能で、本研究で人工呼吸器の設計指標を明確にすることが出来た。
新しい外因性神経調節ペプチドの網羅的機能解明とその応用

食品成分、特に低分子ペプチドに着目し、神経系との相互作用について多角的に検討した。これまでに蓄積した強力な不安薬様作用を示すジペプチドの構造ー活性相関情報に基づき、食品タンパク質を摂取した際に生成する新しい情動調節ペプチドを見出した。本ペプチドは、外因性の神経調節因子と言える。また、情動調節作用を示す低分子ペプチドの中に、睡眠誘発作用や摂食調節作用、エネルギー代謝調節作用を示すものを見出した。すなわち、外因性神経調節ペプチドを用いて神経系と他の調節系の新しいクロストークを顕在化した。これまで我々は数多くの低分子ペプチドが、経口投与で精神的ストレス緩和作用(抗不安作用)などを示すことを見出し、神経系と相互作用することを明らかにしている。神経系は神経細胞やグリア細胞を介して細胞や各組織間の迅速な情報伝達と処理を行う高度に制御された全身性システムであり、食欲、睡眠、体温、痛覚、さらには情動、記憶・学習など多岐にわたる生理作用に関係し、生体の恒常性維持に重要な役割を果たしている。そこで本研究では、これまでに見出した抗不安ペプチドの作用機構の解明、およびエネルギー代謝等、他の生体調節作用について検討した。強力な抗不安ペプチドTyr-Leu(YL)について種々の生理作用を検討した結果、エネルギー代謝改善作用を見出した。すなわち、YL投与3時間後にインスリン負荷試験を行ったところ、顕著な血糖値低下作用が認められ、極めて短時間でインスリン感受性が上昇することが判明した。グルコース負荷試験でも血糖値上昇抑制作用を示すことを見出した。現在、肥満・II型糖尿病モデル動物のKK-AyマウスにYLを長期間経口投与し、抗糖尿病作用が認められるかを検討中である。YLの強力な抗不安作用の構造-活性相関研究により、(芳香族アミノ酸)-Leuというアミノ酸配列が重要であることが判明している。実際、レトロ体のLYには活性が認められない。興味深いことに、高架式十字迷路試験においてLeu-Phe(LF)は非常に弱い抗不安作用しか認められないものの、行動抑制作用を示すことを明らかにした。実際、オープンフィールド試験において行動量の低下が認められた。抗不安剤は睡眠誘発剤として処方されることがあり、共通の作用機構を介する場合がある。そこで、LFの睡眠誘発作用を睡眠ステージ解析システムSleepSignにより解析した。その結果、LF投与後に覚醒時間が低下しNREM睡眠時間が増加することが判明した。LFは睡眠誘発作用を示すジペプチドとしては、はじめての例である。その他、外因性神経調節ペプチドの機能解析により新しい神経経路を複数発見した。神経系は、神経細胞を介して、組織間の迅速な情報伝達を担う全身性システムであり、多彩な生理作用に関連することが知られている。今回、抗不安薬様作用を示す低分子ペプチドのエネルギー代謝および摂食に及ぼす影響を検討した。医薬品に匹敵する強力な抗不安薬様活性を示すジペプチドTyr-Leu(YL)の糖代謝に及ぼす影響を検討した。その結果、強制水泳ストレスによるマウス血糖値上昇がYL投与により抑制されることがわかった。おそらく、ストレス反応を低減することにより血糖上昇が抑制されると考えられる。さらに、骨格筋細胞株C2C12細胞を用いてin vitroにおけるYL類縁体の糖取り込みに及ぼす影響を検討した。芳香族アミノ酸ーLeu構造がin vivoにおける抗不安薬様作用に重要であったが、C2C12細胞における糖取り込み活性の構造ー活性相関は、抗不安薬様活性とは異なることが明らかとなった。したがって、情動調節に依存する、あるいは、依存しないペプチド糖代謝調節システムが存在することがわかった。また、摂食調節ペプチドが活性化する神経経路について検討した。これまでデルタオピオイド受容体アゴニストが、ニューロペプチドYープロスタグランジンD2系を介して摂食促進作用を示す一方、予め高脂肪食を与えた場合には、逆に摂食抑制作用を示すことが見出した。さらに今回、この摂食抑制作用がメラノコルチンーコルチコトロピン放出因子(CRF)系を介することを見出した。すなわち、栄養条件によって活性化される神経経路が異なることが判明した。これまで我々はジペプチドTyr-Leu(YL)が医薬品に匹敵する低用量で抗不安作用を示すことを見出している(FEBS Lett. 2010)。しかしながら、YL配列を有する食品タンパク質を摂取した際に、消化管内でYLおよびその類縁体が生成するか否か不明であった。そこで本研究では、YL配列を複数有する主要な牛乳タンパク質αs1カゼインに注目し、消化管を想定した酵素条件で処理した場合にYL類縁体が生成するか否かを検討した。まず、αsカゼインをペプシン消化後に、さらにパンクレアチンで消化し、得られた消化物中に含まれるYL類縁体をLC-MS/MSシステムを用いて定量した。その結果、YLGがより効率的に(YLの510倍)生成することを見出した。

さらに、YLGを含むモデルペプチドを化学合成し、YLG生成に寄与している消化管酵素を検討したところ、ペプシン、トリプシン、カルボキシペプチダーゼが関与していることが判明した。さらに、YLGを高含有するαsカゼインのペプシン+パンクレアチン消化物が抗不安作用を示すことをマウス高架式十字迷路試験で明らかにした。さらに、YLGを牛乳由来の新しい抗不安ペプチドとして報告した(FASEB Journal, in press)。また、YLの構造ー活性相関研究をきっかけに、LFが睡眠誘発作用を示すことを見出し、昨年、報告した。さらに本年度は、LF投与後に脳内のどのような部位が活性化されるのかをc-Fosの免疫染色により検討した。その結果、LF投与により睡眠中枢として知られる腹外側視索前野(VLPO)ではc-Fos発現は変化しなかったが、扁桃体および海馬でその発現上昇が認められた。この発現パターンは睡眠導入剤として用いられるdiazepamのものと一致していた。外因性摂食調節ペプチドの新しい機能性を複数見出し、また、新しい神経調節経路を解明した。研究は順調に進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。これまで、Tyr-Leu(YL)など、ジペプチドのなかに強力な抗不安作用を示すものが存在することを見出していたが、食品タンパク質の酵素消化により強力な抗不安ペプチドが実際に生成するかは不明であった。主要な牛乳タンパク質αs1カゼインを消化管における酵素的条件で処理したときに、YL類縁体が生成し、かつ、抗不安作用を示すことを初めて発見したことは、抗不安ペプチドが生理的条件で生成する可能性を強く示唆しており、生理的意義を明らかにすることができたといえる。一方、睡眠誘発活性を示すジペプチドの作用機構の一端を明らかにし、基礎科学の進展に寄与した。げっ歯類の睡眠誘発活性の測定には困難を伴うが、睡眠研究の第一人者である裏出良博教授と連携して効率的に研究を進めている。食品タンパク質から派生する外因性神経調節ペプチドについて、その作用機構を解明し、神経経路を解析する予定。既に、抗不安作用や抗うつ作用など情動調節作用を有する低分子ペプチドや、摂食調節作用などエネルギー代謝などに影響を及ぼすペプチドを見出しており、現在、それらの作用機構を検討している。内因性ペプチドとは異なる新しい情報伝達経路を発見することが期待できる。
植物細胞の小胞体運動メカニズムの解析

小胞体は,チューブやシート状構造からなるネットワークとして細胞中に張り巡らされたひと続きの膜構造である.植物細胞では,myosin XIが結合して牽引することによって小胞体が活発に運動している.しかし,運動に関わる小胞体側の因子はほとんど分かっていない.これまでに,小胞体膜に局在するdynamin-like GTPaseの一種であるROOT HAIRDEFECTIVE 3 (RHD3)のシロイヌナズナ変異体で小胞体運動が抑制されることを報告した.RHD3は小胞体膜融合を担い,小胞体ネットワークの形成に必須な因子であるが,その運動にどのように関わるかは不明である.そこで,小胞体形態形成に関わる別の小胞体膜タンパク質LUNAPARK (LNP)に着目した.lnp変異体では小胞体のシート状構造が減少してネットワークが粗くなり,野生型では観察されない大きな凝集体が形成される.この変異体の小胞体運動を観察したところ,野生型とほぼ同程度の運動パターンを示した.さらに,lnp変異体では短いチューブ状構造やドット状の異常な小胞体断片が観察され,これらは周囲の小胞体に比べて高速で流動していた.興味深いことに,このような現象はrhd3変異体でも観察されており,細胞内全体の大きな小胞体の流れは顕著に抑制されるものの,小さな小胞体断片は方向性をもって動き回っていた.したがって,断片化した小胞体はミオシンXIによって運ばれやすく,細胞内でひと続きに繋がった小胞体はその運動性が制限されていると考えられる.以上の結果から,rhd3変異体ではアクチン・ミオシンXIは機能できるものの,小胞体自体の運動性に異常がある可能性が考えられる.植物細胞の小胞体は,アクチン・ミオシンXI細胞骨格によって毎秒170マイクロメートルという高速で活発に運動しているが,そのしくみはほとんど分かっていない.これまでに,シロイヌナズナROOT HAIR DEFECTIVE 3 (RHD3)の変異体で小胞体運動が著しく抑制されることを見い出したが,小胞体運動におけるRHD3の役割は不明である.RHD3はdynamin-like GTPaseに分類され,GTP加水分解を伴って小胞体膜融合を担う因子である.このため,rhd3変異体では野生型には見られない小胞体断片が存在する.興味深いことに,rhd3変異体では小胞体ネットワークの大きな流れは抑制されるものの,小さな小胞体断片は方向性をもって動き回る様子が観察された.シロイヌナズナの栄養組織では,主にmyosin XIkが小胞体に結合して牽引することによって運動が引き起されることがわかっている.そこで,rhd3変異体においてMyosin XIkを可視化し,その分布の解析を行っている.また,RHD3タンパク質とMyosin XIkを同時に可視化した形質転換植物を作出し,両者の局在比較を進めている.一方,RHD3と蛍光タンパク質との融合タンパク質をrhd3欠損変異体に発現させた形質転換植物から小胞体を調製し,in vitro系を利用して小胞体運動におけるRHD3の動態を解析するための条件検討を行っている.想定外の植物栽培室の環境悪化によりシロイヌナズナの生育不良が頻発し,本課題の遂行に必須な植物材料の調達が困難になったため.植物細胞の小胞体は,アクチン・ミオシンXI細胞骨格によって毎秒170マイクロメートルという高速で活発に運動している.シロイヌナズナの栄養組織では,主にmyosin XIkが結合して牽引することによって小胞体が運動するが,そのしくみはほとんど分かっていない.これまでに,シロイヌナズナROOT HAIR DEFECTIVE 3 (RHD3)の変異体で小胞体運動が著しく抑制されることを見出したが,RHD3の役割は不明である.RHD3はdynamin-like GTPaseに分類され,GTP加水分解を伴って小胞体膜融合を担う因子で,rhd3変異体では野生型には見られない小胞体断片が存在する.興味深いことに,rhd3変異体では細胞内全体の大きな小胞体の流れが抑制されるものの,小さな小胞体断片は方向性をもって動き回る様子が観察された.そこで,rhd3変異体におけるmyosin XIkの分布パターンを調べたところ,小胞体の運動が顕著に抑制されている太いアクチン束に沿った部分にもmyosin XIkが存在していた.アクチン束に沿った小胞体の分布がミオシンXIを介して形成されることも考え合せると,rhd3変異体でもmyosin XIkが小胞体に結合していると考えられる.以上の結果から,rhd3変異体における小胞体運動の抑制は,myosin XIkの活性制御の異常,あるいは小胞体自体の異常に起因する可能性が考えられるため,現在解析を進めている.植物栽培室の環境悪化によりシロイヌナズナの生育不良が発生し,本課題の遂行に必須な植物材料の調達が困難になったため遅延が生じた.小胞体は,チューブやシート状構造からなるネットワークとして細胞中に張り巡らされたひと続きの膜構造である.植物細胞では,myosin XIが結合して牽引することによって小胞体が活発に運動している.しかし,運動に関わる小胞体側の因子はほとんど分かっていない.これまでに,小胞体膜に局在するdynamin-like GTPaseの一種であるROOT HAIR

DEFECTIVE 3 (RHD3)のシロイヌナズナ変異体で小胞体運動が抑制されることを報告した.RHD3は小胞体膜融合を担い,小胞体ネットワークの形成に必須な因子であるが,その運動にどのように関わるかは不明である.そこで,小胞体形態形成に関わる別の小胞体膜タンパク質LUNAPARK (LNP)に着目した.lnp変異体では小胞体のシート状構造が減少してネットワークが粗くなり,野生型では観察されない大きな凝集体が形成される.この変異体の小胞体運動を観察したところ,野生型とほぼ同程度の運動パターンを示した.さらに,lnp変異体では短いチューブ状構造やドット状の異常な小胞体断片が観察され,これらは周囲の小胞体に比べて高速で流動していた.興味深いことに,このような現象はrhd3変異体でも観察されており,細胞内全体の大きな小胞体の流れは顕著に抑制されるものの,小さな小胞体断片は方向性をもって動き回っていた.したがって,断片化した小胞体はミオシンXIによって運ばれやすく,細胞内でひと続きに繋がった小胞体はその運動性が制限されていると考えられる.以上の結果から,rhd3変異体ではアクチン・ミオシンXIは機能できるものの,小胞体自体の運動性に異常がある可能性が考えられる.植物栽培室の環境悪化は徐々に改善しているため,当初の研究計画に従って遂行する.植物栽培室の環境悪化は徐々に改善していること,また,植物栽培用のインキュベーターを導入して植物材料を調達することにより,当初の計画にしたがって研究を遂行する.一部の実験に計画より時間を要し,次の実験に使用する物品をH29年度に購入することとしたため.植物栽培室の環境悪化によりシロイヌナズナの生育不良が発生し,一部の実験に計画より時間を要したため,次年度使用額が生じた.次年度使用額の一部は,植物栽培室の環境悪化を補って植物材料を安定して調達するため,人工気象機の購入に充てる予定である.当初の計画と内容に大きな変更はないので,H28年度に購入予定であった物品を購入する.
C型肝炎ウイルスの細胞指向性の解析

3種類のHCVタイプ(I,II及びIII)が存在する血清1B-2をクローン化ヒト肝細胞(PH5CHl,PH5CH7,PH5CH8)とクローン化ヒトT細胞(MT-2A,MT-2B,MT-2C)に添加し、経時的にどのようなHCV分子種が増加してくるかを分子マーカーとして超可変領域1(HVRl)を解析することにより検討した結果、HCV感染後2-3週間の間に、MT-2細胞由来の3クローンではタイブIのHVRlを持つHCVが主要なHCV分子種となり、PH5CH細胞クローンではタイフIIのHVRlを持つHCVが主要なHCV分子種になっていることが分かり、昨年度報告した。この結果は、血清1B-2には肝細胞指向性とT細胞指向性のHCVが含まれていることを示唆しており、それと同時に細胞指向性を決定している因子がウイルス遺伝子側にあることも示唆している。分子マーカーとして用いたHVRl以外にこのような細胞指向性決定領域が存在していることが予想されたことから、本年度はタイブIとタイブII9HVRlを含むHCV遺伝子をクローン化して、複数のクローンについて塩基配列を決定して比較検討を行った。解析領域としてはHCV遺伝子の構造領域に黒点をあて、HCV感染細胞から得られた総RNAを用いて5'非翻訳領域からNS2領域までの約3.4kbをRT-nested PCRで増幅し、MT-2C細胞からタイブIのHVR1を持つ3個のcDNAクローンを、PH5CH7細胞からタイプIIのHVRlを持つ3個のcDNAクローンをそれぞれ得た。MT-2CA胞及びPH5CH7細胞から得た3個のcDNAクローン間の塩基配列の相同性はそれぞれ99.6-99.7%,98.1-98.8%、推定アミノ酸配列の相同性はそれぞれ99.2-99.3%,98.4-99.0%であり、タイプ間では均一性が高いことが分かった。すべてのcDNAクローンにおいてCysの位置やN-糖鎖付加部位も保存されていた。タイブIとタイプIIのコンセンサスアミノ酸配列を比較すると、1008アミノ酸のうち37箇所異なることが分かった。5'非翻訳領域の塩基配列には違いがなかったが、コア、El.E2、p7及びNS2をコードする領域にそれぞれl、3、24、1及び8アミノ酸の違いが認められた。E2における24アミノ酸のうち14アミノ酸はHVRlに局在していた。以前報告した別のHCV陽性血清1B-lを添加したMT-2C細胞から得られたHCV遺伝子の推定アミノ酸配列をT細胞指向性と考え、今回得られたアミノ酸配列と比較した結果、11アミノ酸(コア、E2、P7及びNS2をコードする領域にそれぞれ1、3、1及び6アミノ酸)異なることが分かった。これらのうちどのアミノ酸が細胞指向性を規定しているかを今後検討する必要がある。ヒト肝細胞由来のPH5CH細胞とヒトT細胞由来のMT-2細胞をクローン化し、C型肝炎ウイルス(HCV)に高感受性を示すクローン化細胞を幾つか得た。MT-2細胞由来の3種類のクローン(MT-2A,MT-2B及びMT-2C)とPH5CH細胞由来の3種類のクローン(PH5CH1,PH5CH7及びPH5CH8)にHCV陽性血清1B-2を添加し、経時的にどのようなHCV分子種が増加してくるかを検討した。接種した血清1B-2由来のHCV分子種の多様性はHCV遺伝子内の超可変領域1(HVR1)を調べることにより解析した。その結果、血清1B-2内には3種類のHCVタイプ(I,II及びIII)が存在し、同じタイプ間でも少しずつ配列の異なるHCV分子種が多数共存した状態となっていることが分かった。上記のHCV感染細胞から経時的にRNAを抽出し、HCV分子種の分子マーカーとしてHVR1を用いて、どのようなHCV分子種が各クローン化細胞で増殖しているかを検討した。血清1B-2由来のHVR1のcDNAクローンの塩基配列を多数解析した結果、制限酵素HpaIIでの消化物の長さがHVR1のTypeにより異なることを利用してHVR1をtypingできることが分かった。次に、それぞれのRNA試料からHVR1を含む領域をRT-PCR法にて増幅し、増幅産物を制限酵素HpaIIで消化して、HVR1のtypingを行った。その結果、HCV感染後2-3週間の間に、MT-2細胞由来の3クローンではタイプIのHVR1を持つHCVが主要なHCV分子種となっていたが、PH5CH細胞クローンではタイプIIのHVR1を持つHCVが主要なHCV分子種になっていることが分かった。この結果の一部は実際にHVR1の塩基配列を決定することにより確認した。これらの結果から血清1B-2には肝細胞指向性とT細胞指向性のHCVが含まれていることが示唆されるのと同時に、細胞指向性を決定している因子がウイルス遺伝子側にあることも示唆された。分子マーカーとして用いたHVR1以外にこのような細胞指向性決定領域が存在していることが予想されたことから、タイプIとタイプIIのHVR1を含むHCV遺伝子(5 ́側の3.4kb)をクローン化して、複数のクローンについて塩基配列を決定して比較検討している。HCV陽性子宮がん及び卵巣がん患者のリンパ節に比較的多量(約10^4 HCV/μg RNA)のHCVが存在することを明らかにし、現在、どのようなHCV分子種がリンパ節において増殖しているかを検討している。

3種類のHCVタイプ(I,II及びIII)が存在する血清1B-2をクローン化ヒト肝細胞(PH5CHl,PH5CH7,PH5CH8)とクローン化ヒトT細胞(MT-2A,MT-2B,MT-2C)に添加し、経時的にどのようなHCV分子種が増加してくるかを分子マーカーとして超可変領域1(HVRl)を解析することにより検討した結果、HCV感染後2-3週間の間に、MT-2細胞由来の3クローンではタイブIのHVRlを持つHCVが主要なHCV分子種となり、PH5CH細胞クローンではタイフIIのHVRlを持つHCVが主要なHCV分子種になっていることが分かり、昨年度報告した。この結果は、血清1B-2には肝細胞指向性とT細胞指向性のHCVが含まれていることを示唆しており、それと同時に細胞指向性を決定している因子がウイルス遺伝子側にあることも示唆している。分子マーカーとして用いたHVRl以外にこのような細胞指向性決定領域が存在していることが予想されたことから、本年度はタイブIとタイブII9HVRlを含むHCV遺伝子をクローン化して、複数のクローンについて塩基配列を決定して比較検討を行った。解析領域としてはHCV遺伝子の構造領域に黒点をあて、HCV感染細胞から得られた総RNAを用いて5'非翻訳領域からNS2領域までの約3.4kbをRT-nested PCRで増幅し、MT-2C細胞からタイブIのHVR1を持つ3個のcDNAクローンを、PH5CH7細胞からタイプIIのHVRlを持つ3個のcDNAクローンをそれぞれ得た。MT-2CA胞及びPH5CH7細胞から得た3個のcDNAクローン間の塩基配列の相同性はそれぞれ99.6-99.7%,98.1-98.8%、推定アミノ酸配列の相同性はそれぞれ99.2-99.3%,98.4-99.0%であり、タイプ間では均一性が高いことが分かった。すべてのcDNAクローンにおいてCysの位置やN-糖鎖付加部位も保存されていた。タイブIとタイプIIのコンセンサスアミノ酸配列を比較すると、1008アミノ酸のうち37箇所異なることが分かった。5'非翻訳領域の塩基配列には違いがなかったが、コア、El.E2、p7及びNS2をコードする領域にそれぞれl、3、24、1及び8アミノ酸の違いが認められた。E2における24アミノ酸のうち14アミノ酸はHVRlに局在していた。以前報告した別のHCV陽性血清1B-lを添加したMT-2C細胞から得られたHCV遺伝子の推定アミノ酸配列をT細胞指向性と考え、今回得られたアミノ酸配列と比較した結果、11アミノ酸(コア、E2、P7及びNS2をコードする領域にそれぞれ1、3、1及び6アミノ酸)異なることが分かった。これらのうちどのアミノ酸が細胞指向性を規定しているかを今後検討する必要がある。
地球史前半の大陸地殻消長史の解明：古期砂岩中の砕屑性ジルコン同位体分析

太古代-原生代の大陸地殻成長と砕屑岩の後背地面積との関係に注目し、砂岩の全岩化学組成を測定することで、太古代-原生代の大陸塊サイズの変遷の解明を目指した。昨年度、砂岩における砕屑物分別の指標として砂岩中の微量元素パターンを用いて計算したZr異常を提案した。本年度は実際に砂岩試料の分析を本格的に行った。花崗岩類を始めとする火成岩のZr異常の値は0.72程度である。砕屑物の淘汰によって、NdやSmを多量に含む鉱物とジルコンの分別によって、Zr異常の値は変化する。本研究は、ジンバブエと北米を中心に世界各地の3.4-2.2 Gaの堆積岩体から採集した砂岩59試料と、原生代後期から顕生代の30試料について、主要および微量元素の全岩濃度をXRFおよびICPMSにより測定した。加えて、砂岩の全岩微量元素組成を報告している先行研究22例をコンパイルすることで、地球史を通じた砂岩中のジルコニウム異常の値の経年変化をまとめた。堆積年代ごとにZr正異常の値を比較すると、太古代中期3.4-3.0 Gaの砂岩では0.1以上10以下、そして2.5-2.2 Gaのものでは0.2以上17以下とその値に大きな多様性がある。極めて高いジルコニウム異常の値は、特に受動的大陸縁辺で形成されたと考えられる砂岩で顕著であった。一方、3.0-2.5 Gaの砂岩のジルコニウム異常の値は0.6以上3未満であり、形成場に関わらず火成岩の値とほとんど変わらない。3.4-3.2 Gaまでには既にある程度の大きさの大陸が出現していたが、それらが3.0-2.5 Gaの間に矮小化し、さらに2.5-2.2 Gaの間に大陸サイズは再び増大したことを記録している。おそらく大陸サイズの矮小化はリフト活動による大陸分裂を、またその後の大陸サイズ増加は、一旦分裂した複数の大陸塊が再度衝突・合体したことを、各々示唆する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1年目の目標であった「ジルコン高精度ウラン鉛年代測定によるジンバブエ地塊のシュルグイ緑色岩体の年代決定」に関する作業は全て完了した。当初は、基盤の片麻岩、シュルグイ緑色岩体中の堆積岩、さらに貫入する花崗岩のジルコンウラン鉛年代によって年代を決定する予定だった。これまで、基盤の片麻岩は全く年代測定されておらず、シュルグイ緑色岩体中の堆積岩の年代は砕屑性ジルコンで最も若い粒子が34億年前、さらに貫入する花崗岩の全岩鉛-鉛年代が33億5000万年前であることから、シュルグイ緑色岩体中の年代は約34億年前とされてきた。しかし、より高精度のジルコン年代測定を行ったところ、基盤の片麻岩の年代は30億年前、貫入する花崗岩の年代は29億年前、さらに堆積岩中の砕屑性ジルコンは36億年前の年代を持つ粒子のみが見つかるという、先行研究とは大きく異なる結果を得た。これらのジルコン年代からは、シュルグウィ緑色岩体の形成年代は堆積岩中の砕屑性ジルコンは36億年前と貫入している花崗岩の29億年前の間ということしか言えない。そこで、当初の計画には無かったものの、超苦鉄質岩のレニウム-オスミウム年代測定を行ったところ、32億年前という年代値を得た。これらの測定によって「ジンバブエ地塊のシュルグイ緑色岩体の年代決定」という初年度の目標を達成した。さらに、ジンバブエ地塊北西部の太古代花崗岩類および原生代初期の砂岩中の砕屑性ジルコン年代測定も完了し、当地塊における大陸年代構成の変遷の制約に役立つ情報を得られた。これらの成果は日本地質学会愛媛大会およびアメリカ地質学会シアトル大会で発表・議論を行い、現在、論文執筆中である。1年目の目標であった「ジンバブエ地塊のシュルグイ緑色岩体の年代決定」に関する作業は順調にすべて完了した。さらに、当初の予定にはなかったが、年代決定という目標達成に向けて新たに重要性の見出された超苦鉄質岩のレニウム-オスミウム年代測定を完了することができた。一方で次年度に計画していたジルコンハフニウム同位体比測定は、他の研究グループによる論文出版に先を越された。そこで、これ以上ジルコンそのものの同位体分析をしても新規性に乏しいため、大目標であった「30億年前以前の大陸消長」という課題達成へ向けて、太古代・原生代の古期砂岩の全岩微量元素濃度の測定から推定するという新たな手法の開発を考案し、その実現の目処が立った。国際的にも注目度の高い研究テーマにおける競争のため、実際に手を動かす内容は当初予定とは少し異なってきたものの、当初の大目標の達成に向けて概ね順調に研究は進展しているといえる状況にある。

花崗岩類を始めとする火成岩のZr異常の値は0.72程度である。砕屑物の淘汰によって、NdやSmを多量に含む鉱物とジルコンの分別によって、Zr異常の値は変化する。本研究は、ジンバブエと北米を中心に世界各地の3.4-2.2 Gaの堆積岩体から採集した砂岩59試料と、原生代後期から顕生代の30試料について、主要および微量元素の全岩濃度をXRFおよびICPMSにより測定した。加えて、砂岩の全岩微量元素組成を報告している先行研究22例をコンパイルすることで、地球史を通じた砂岩中のジルコニウム異常の値の経年変化をまとめた。堆積年代ごとにZr正異常の値を比較すると、太古代中期3.4-3.0 Gaの砂岩では0.1以上10以下、そして2.5-2.2 Gaのものでは0.2以上17以下とその値に大きな多様性がある。極めて高いジルコニウム異常の値は、特に受動的大陸縁辺で形成されたと考えられる砂岩で顕著であった。一方、3.0-2.5 Gaの砂岩のジルコニウム異常の値は0.6以上3未満であり、形成場に関わらず火成岩の値とほとんど変わらない。3.4-3.2 Gaまでには既にある程度の大きさの大陸が出現していたが、それらが3.0-2.5 Gaの間に矮小化し、さらに2.5-2.2 Gaの間に大陸サイズは再び増大したことを記録している。おそらく大陸サイズの矮小化はリフト活動による大陸分裂を、またその後の大陸サイズ増加は、一旦分裂した複数の大陸塊が再度衝突・合体したことを、各々示唆する。大陸サイズをより直接的に反映する指標である砂岩の成熟度を、砂岩の全岩微量元素濃度の測定から推定するという新たな手法の開発を行っているので、それを次年度にはさらに拡張していく。特に、本年度採集できたカナダ東部の約30億年前の砂岩の分析を進める。砂岩の全岩組成は先行研究の分析数は極めて少なく、ジルコニウム正異常によって砂岩の成熟度を議論することはこれまで行われていなかった画期的な新手法である。今後はまず砂岩の全岩組成の分析数を増やす必要がある。現在のところ、大目標である「30億年前以前の大陸消長」という課題達成へ向けて太古代や原生代の砂岩を中心に分析を進めている。さらに若い時代の顕生代砂岩であってもコレまで余り分析がなされていないので、堆積環境のよくわかっている砂岩と比較するという意味で、それらの分析が必要になるかもしれないので、砂岩分析の順序を戦略的に検討を進めていく。さらに他の元素(たとえばチタン、クロムなど)を使って大陸のサイズや組成の変化の議論を試み、大陸地殻の消長史のより具体的な復元を試みる予定である。また、次年度は最終年度でもあるので、これまでの研究業績をそれぞれ投稿論文にまとめる作業もさらに推進していく必要がある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
活性酸素解毒系酵素を強化した形質転換植物の開発とその光合成特性の解析

水欠乏(乾燥)、強光、紫外線、大気汚染等の環境ストレスを受けた植物は光合成阻害や色素(クロロフィルやカロチノイド)破壊等の障害を受ける。これらの障害発現に活性酸素が関与していることが明らかになってきた。遺伝子工学的手法では活性酸素解毒系酵素を強化することにより、環境ストレス耐性植物を開発できる可能性がある。活性酸素解毒を考える上でスーパーオキシドラジカル、過酸化水素の消去系が効率よく作動することが重要である。ここではグルタチオン還元酵素(GR)、アスコルビン酸ペルオキシダーゼ(AP)、スーパーオキシドシズムターゼ等の遺伝子を単離、構造解析すると共に環境ストレス時の遺伝子発現機構を調べる。最終的にはこれらの酵素遺伝子を植物に導入し、これら酵素活性を強化することにより、過酷な環境下でも高い光合成能力を保持し、生育できる植物を発開することを目的とする。大腸菌GR遺伝子にCauliflower mosaic virus 35Spromoter、Nopaline synthase遺伝子のTerminator se-quenceを連結し、Ti plasmid vectorを用いて、タバコ(Nicotiana tabacum SR1)に導入した。また、葉緑体に大腸菌を輸送するためにフェレドキシンのトランジットペプチドのDNA fragmentを合成し、promoterと大腸菌GR遺伝子間に連結した。形質転換植物は対照の3倍のGR活性を示した。形質転換植物のGRの細胞内局在性を細胞分画法、イムノブロット法で調べた。トランジットペプチドを連結した植物は大腸菌GR遺伝子を葉緑体で発現し、連結していない遺伝子を導入した植物は細胞質でGRを発現していた。これらの植物を二酸化硫黄とパラコート処理した時、可視障害の緩和が観察され、活性酸素毒性に対して抵抗性を獲得していた。Arabidopsisから細胞質型のAPのcDNAとゲノミックDNAを単離し、塩基配列を決定した。