hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
為替リスクと為替政策

特に問題もなく、おおむね予定通りに進展している。研究実績の概要にも記載したように、平成23年度は、「為替介入と為替相場のリバウンドの類型」に関する研究を行い、論文を執筆する実施計画であった。まず、為替介入が実施された日の前後数日を取り出し、介入の効果をシフト型とリバウンド型(およびその他の型)に分類し、傾向を調べて新しい変数を作成する。2011年は介入が頻繁に行われたため、直近までのデータに更新しながら、論文を改定中である。また、「為替政策と失業の関連について」のサーベイ、データの収集、モデルの選択を行う予定については計画通り、サーベイ、データの収集を行った。平成25年度は、これまでに作成した論文の修正、および学術誌への論文の投稿を行う。また、昨年に引き続き経済実験を行う予定である。研究をスムーズに行なうための工夫として、近畿大学内の国際金融の専門家からのアドバイス、および学外で開催される研究会等を有効活用したい。参加している研究会には数多くの国際金融専門の教員がいるため、定期的にアドバイスを受けることで研究の発展を促進することができる。また、研究論文の英語化に関しては、専門家にサポートを受ける予定である。平成24年度は、為替政策と失業の関連について論文を執筆・投稿する。また、平成23年度から作成している論文の修正、および学術誌への論文の投稿を行う。また、失業の研究に関しては、労働の専門家に相談予定である。平成25年度の研究費の使用計画は以下の通りである。物品費が20万円、調査研究のための旅費20万円、図書資料費に10万円である。平成24年度の研究費繰り越し分28247円は物品費に充当する。平成24年度の研究費の使用計画は以下のとおりである。調査研究のための国内旅費10万円、海外学会参加のための海外旅費30万円、図書資料購入に10万円である。
メラトニンは卵胞閉鎖を抑制して発育卵胞数、排卵数を増加させる

メラトニンの卵胞閉鎖抑制メカニズムの基礎的検討卵胞発育過程においてメラトニンが卵胞閉鎖を減少させ発育卵胞数・排卵数を増加させることができるかどうか、また、メラトニン作用のメカニズムを詳細に解明するため、マウス実験モデルを用いて検討した。10週齢ICR雌マウスをメラトニン投与群とコントロール群の2群に分け、13週齢まで4週間飼育した。メラトニン投与群はメラトニン水(100μl/ml)を飲水させ、コントロール群は水を飲水させた。【組織学的検討】卵巣を4%パラホルムアルデヒドにて固定、パラフィン包埋、薄切し、連続組織切片を作製し、へマキシトリン・エオジン染色を行い、光学顕微鏡下に原始卵胞、一次卵胞、二次卵胞、胞状卵胞などの各発育段階の卵胞数を計測した。2次卵胞数(平均:コントロール群44±4個、メラトニン群60±15個)、胞状卵胞数(平均:コントロール群47±6個、メラトニン群41±5個)であり、メラトニン群で2次卵胞が多かった。【体外受精の成績】PMSGによる過排卵刺激によって卵胞発育を促進し、hCGにより排卵を誘発した。卵管より卵子を回収し、雄マウスより採取した精子と体外培養を行った。受精数、胚盤胞数を計測し、体外受精の成績を検討した。採卵数(平均:コントロール群30.6個、メラトニン群30.4個)は両群間で変化なかったが、分割率(平均:コントロール群68%、メラトニン群79%)および胚盤胞到達率(平均:コントロール群66%、メラトニン群73%)はメラトニン群で高かった。【遺伝子発現の変化】PMSGによる過排卵刺激後に顆粒膜細胞を回収し、セルイノベーターにマイクロアレイ解析を行った。その結果、メラトニン群で1192遺伝子の発現がコントロールマウスに比べて上昇しており、これらの遺伝子をIPA解析すると、PI3K-AKTシグナル、Rasシグナル、cAMPシグナル、DNA replication経路といった、卵胞の発育や卵子の成熟に関与するパスウェイが抽出された。メラトニンの卵胞閉鎖抑制メカニズムの基礎的検討卵胞発育過程においてメラトニンが卵胞閉鎖を減少させ発育卵胞数・排卵数を増加させることができるかどうか、また、メラトニン作用のメカニズムを詳細に解明するため、マウス実験モデルを作成し検討中である。10週齢ICR雌マウスをメラトニン投与群とコントロール群の2群に分け、13週齢まで3週間飼育した。卵巣を4%パラホルムアルデヒドにて固定、パラフィン包埋、薄切し、連続組織切片を作製し、へマキシトリン・エオジン染色を行い、光学顕微鏡下に原始卵胞、一次卵胞、二次卵胞、胞状卵胞などの各発育段階の卵胞数を計測している。閉鎖卵胞の検出は、アポトーシスの過程で生じる断片化DNAをTUNEL法を用いた検出キットにより染色し閉鎖卵胞の割合を計測する予定。発育卵胞数・排卵数増加をめざしたメラトニン投与の臨床応用不妊治療における体外受精胚移植(IVF-ET)プログラムでメラトニン投与を併用することで発育卵胞数が増加するかどうかを検討する。発育卵胞数、成熟卵胞数、採卵数、受精率、妊娠率などをコントロール(前周期)と比較することでメラトニン投与の有効性を検討しており、現在、症例数を増やしている。また、卵胞液中の顆粒膜細胞を採取し、メラトニン投与、非投与における顆粒膜細胞の遺伝子発現の変化をマイクロアレイを用いて検討する予定である。メラトニンの卵胞閉鎖抑制メカニズムの基礎的検討では、動物(マウス)実験モデル作成に時間がかかる。(長期間メラトニン投与が必要なため)発育卵胞数・排卵数増加をめざしたメラトニン投与の臨床応用では、対象となる体外受精胚移植(IVF-ET)プログラムで排卵誘発を施行しても卵胞数の少ない症例を集めるのに時間を要す。1メラトニンの卵胞閉鎖抑制メカニズムの基礎的検討卵胞発育過程においてメラトニンが卵胞閉鎖を減少させ発育卵胞数・排卵数を増加させることができるかどうか、また、メラトニン作用のメカニズムを詳細に解明するため、マウス実験モデルを作成し検討中である。また、採取した顆粒膜細胞をDNAマイクロアレイ法でメラトニン投与群とコントロール群の遺伝子発現の違いをゲノムワイドに検討してメラトニンの卵胞閉鎖抑制機序を遺伝子レベルで詳細に検討する。

2発育卵胞数・排卵数増加をめざしたメラトニン投与の臨床応用不妊治療における体外受精胚移植(IVF-ET)プログラムでメラトニン投与を併用することで発育卵胞数が増加するかどうかを検討する。発育卵胞数、成熟卵胞数、採卵数、受精率、妊娠率などをコントロール(前周期)と比較することでメラトニン投与の有効性を検討しており、現在、症例数を増やしている。また、卵胞液中の顆粒膜細胞を採取し、メラトニン投与、非投与における顆粒膜細胞の遺伝子発現の変化をマイクロアレイを用いて検討する予定である。メラトニンの卵胞閉鎖抑制メカニズムの基礎的検討では、動物(マウス)実験モデル作成に時間がかかるため(長期間メラトニン投与が必要な動物実験モデルであるため)。発育卵胞数・排卵数増加をめざしたメラトニン投与の臨床応用では、対象となる体外受精胚移植(IVF-ET)プログラムで排卵誘発を施行しても卵胞数の少ない症例を集めるのに時間を要しているため。メラトニンの卵胞閉鎖抑制メカニズムの基礎的検討卵胞発育過程においてメラトニンが卵胞閉鎖を減少させ発育卵胞数・排卵数を増加させることができるかどうか、また、メラトニン作用のメカニズムを詳細に解明するため、マウス実験モデルを用いて検討した。10週齢ICR雌マウスをメラトニン投与群とコントロール群の2群に分け、13週齢まで4週間飼育した。メラトニン投与群はメラトニン水(100μl/ml)を飲水させ、コントロール群は水を飲水させた。【組織学的検討】卵巣を4%パラホルムアルデヒドにて固定、パラフィン包埋、薄切し、連続組織切片を作製し、へマキシトリン・エオジン染色を行い、光学顕微鏡下に原始卵胞、一次卵胞、二次卵胞、胞状卵胞などの各発育段階の卵胞数を計測した。2次卵胞数(平均:コントロール群44±4個、メラトニン群60±15個)、胞状卵胞数(平均:コントロール群47±6個、メラトニン群41±5個)であり、メラトニン群で2次卵胞が多かった。【体外受精の成績】PMSGによる過排卵刺激によって卵胞発育を促進し、hCGにより排卵を誘発した。卵管より卵子を回収し、雄マウスより採取した精子と体外培養を行った。受精数、胚盤胞数を計測し、体外受精の成績を検討した。採卵数(平均:コントロール群30.6個、メラトニン群30.4個)は両群間で変化なかったが、分割率(平均:コントロール群68%、メラトニン群79%)および胚盤胞到達率(平均:コントロール群66%、メラトニン群73%)はメラトニン群で高かった。【遺伝子発現の変化】PMSGによる過排卵刺激後に顆粒膜細胞を回収し、セルイノベーターにマイクロアレイ解析を行った。その結果、メラトニン群で1192遺伝子の発現がコントロールマウスに比べて上昇しており、これらの遺伝子をIPA解析すると、PI3K-AKTシグナル、Rasシグナル、cAMPシグナル、DNA replication経路といった、卵胞の発育や卵子の成熟に関与するパスウェイが抽出された。計画通りに、メラトニンの卵胞閉鎖抑制メカニズムの基礎的検討、および、発育卵胞数・排卵数増加をめざしたメラトニン投与の臨床応用の研究をすすめる。本年度に解析を行う予定であったマウス実験モデル(メラトニン投与)における卵巣顆粒膜細胞のDNAマイクロアレイ法による網羅的遺伝子発現の検討が、検体作成の遅れで見送ったため、未使用額が生じた。この未使用額については、平成30年度の研究費と合わせて、網羅的遺伝子発現の検討に充てる。
高効率超広帯域パラメトリック増幅素子の研究

石英ガラスより非線形性の格段に大きい素材を導波路素材として利用すれば、高効率の非線形現象を利用した実用素子の実現が期待できる。我々は、導波路材料として利用できる熱安定性に優れた重金属酸化物ガラス素材の開発を進めた。その結果、TeO_2-BaO-SrO-Nb_2O_5系新規テルライトガラスを開発した。熱安定性が極めて高くファイバ素材として十分応用可能である。χ^<(3)>は、光ファイバ素材としてこれまで用いられてきたテルライトガラスの1.6倍の高く、石英ガラスと比較すると80倍もの高い値となる。これまでに報告されている光ファイバに応用できるテルライトガラスの中ではではおそらく最も大きいものと考えられる。Nb_2O_5の成分量により屈折率が制御でき、高NA導波路の実現も可能である。また、熱安定性に優れることからPCF用の素材としても期待できる。パラメトリック増幅媒体となる新規テルライトのフェーズダイヤグラムを完成した。また、石英ガラスの500倍の非線形性を持つ導波路用ガレイトガラス(Ga_2O_3系ガラス)を見出した。また、上記のテルライトガラスはNb-O振動モードに起因すると考えられるラマンスペクトルが高エネルギー域に現れ、そのため従来のテルライトガラスより広いラマンスペクトルを有しており、広帯域ファイバラマン増幅材料としても期待できる。P_2O_5、WO_3の添加によりさらなるラマン増幅帯域の拡張および増幅係数の増大が図れ、石英ガラスと比較するとの1.7倍の帯域拡大が実現できることを見出した。さらにまた、3回、4回、6回対称性を持った重金属酸化物ガラスホーリーファイバ用プリフォーム作製法を開発した。
動物実験施設の手術室における光触媒酸化チタンの抗菌効果

【目的】動物実験施設内の手術室における微生物・環境統御方法には、消毒薬剤の噴霧や紫外線殺菌灯などが用いられているが、これらの方法では限界がある。今回、強い分解能力による抗菌・脱臭作用を有する光触媒酸化チタンに着目し、手術室内への光触媒酸化チタンの塗布及び光触媒空気清浄機を用いた手術室使用前後における抗菌効果について検討した。【方法】実験には、ミニブタを用いた外科処置後の手術室(39m^2)で実施した。実験を無処置のコントロール群、手術室の壁、天井、床に光触媒酸化チタンを塗布した群、光触媒酸化チタン塗布+光触媒セラミックフィルター型空気清浄機群の計3群に分け、手術室内の空中細菌、落下細菌、付着細菌、粉塵を測定し評価した。なお、各群とも測定は使用前、手術開始30分、1時間、手術終了直後、終了30分後にそれぞれ1回実施し、その後は1時間毎に6時間測定した。【結果】コントロール群と比較すると光触媒酸化チタン塗布群では、付着細菌について、全ての測定ポイントで効果が認められた。また、空中細菌、落下細菌については手術終了2時間以降、粉塵については4時間後以降で効果が認められた。光触媒酸化チタン塗布と光触媒セラミックフィルター型空気清浄機を組み合わせた群では、空中細菌、落下細菌、付着細菌、粉塵の全ての項目で、コントロール群及び光触媒酸化チタン群よりも低い値を示し効果が認められた。これらの結果から手術室内に光触媒技術を応用することにより、従来から行なっている消毒薬剤の噴霧や紫外線殺菌灯に代わる新しい微生物及び環境統御方法として極めて有効な方法であることが明らかとなった。
地下き裂の力学特性を応用した地殻応力計測評価のための真のき裂開口圧計測法の開発

本研究では,水圧破砕で作成したき裂が再加圧によって開き始めるときのボアホール水圧(真のき裂開口圧)から地殻応力を評価することを目的として,一定圧入流量で再加圧した際のボアホール水圧一時間曲線が線形から非線形になるときのボアホール水圧(見かけのき裂開口圧)の情報から真のき裂開口圧を評価する方法を明らかにし,これを実フィールド実験によって検証した.得られた知見をまとめると次のようになる.(1)真のき裂開口圧と見かけのき裂開口圧の間に差が生じる主な原因は,き裂が開口したことによって増加する加圧体積の水圧に対する増加率(以下,き裂体積増加率と呼ぶ)の大きさにある.つまり,き裂が開口した直後では,き裂体積増加率があまり大きくないために,二つのき裂開口圧の間に差が生じてしまう.(2)ただし,有効加圧系体積と呼ぶ加圧系内の水の体積に相当する量を小さくすることによって,再加圧時のボアホール水圧一時間曲線に及ぼすき裂体積増加率の影響を大きくすることが可能である.この結果,有効加圧系体積が小さいほど,見かけのき裂開口圧は真のき裂開口圧に近づいて行く.(3)したがって,有効加圧系体積を十分小さい水圧破砕システムを用いれば,そのとき測定された見かけのき裂開口圧から真のき裂開口圧を近似的に評価することができる.さらに,き裂面垂直方向の地殻圧縮応力の大きさがき裂閉口圧を利用するなどして既知であるものとすると,その結果と真のき裂開口圧の測定結果からき裂線方向の地殻圧縮応力の大きさを評価できる.(5)なお,有効加圧系体積の大きさは,単純に図面上の幾何学的形状か評価される加圧系内の水の体積とは必ずしも一致せず,加圧系全体のコンプライアンスを考慮して評価しなければならない.本研究では,水圧破砕で作成したき裂が再加圧によって開き始めるときのボアホール水圧(真のき裂開口圧)から地殻応力を評価することを目的として,一定圧入流量で再加圧した際のボアホール水圧一時間曲線が線形から非線形になるときのボアホール水圧(見かけのき裂開口圧)の情報から真のき裂開口圧を評価する方法を明らかにし,これを実フィールド実験によって検証した.得られた知見をまとめると次のようになる.(1)真のき裂開口圧と見かけのき裂開口圧の間に差が生じる主な原因は,き裂が開口したことによって増加する加圧体積の水圧に対する増加率(以下,き裂体積増加率と呼ぶ)の大きさにある.つまり,き裂が開口した直後では,き裂体積増加率があまり大きくないために,二つのき裂開口圧の間に差が生じてしまう.(2)ただし,有効加圧系体積と呼ぶ加圧系内の水の体積に相当する量を小さくすることによって,再加圧時のボアホール水圧一時間曲線に及ぼすき裂体積増加率の影響を大きくすることが可能である.この結果,有効加圧系体積が小さいほど,見かけのき裂開口圧は真のき裂開口圧に近づいて行く.(3)したがって,有効加圧系体積を十分小さい水圧破砕システムを用いれば,そのとき測定された見かけのき裂開口圧から真のき裂開口圧を近似的に評価することができる.さらに,き裂面垂直方向の地殻圧縮応力の大きさがき裂閉口圧を利用するなどして既知であるものとすると,その結果と真のき裂開口圧の測定結果からき裂線方向の地殻圧縮応力の大きさを評価できる.(5)なお,有効加圧系体積の大きさは,単純に図面上の幾何学的形状か評価される加圧系内の水の体積とは必ずしも一致せず,加圧系全体のコンプライアンスを考慮して評価しなければならない.
イオンビーム技術の基礎科学・工学への応用

本研究は,共鳴励起の研究,偏極イオンの研究,固体表面・界面の構造・組成の研究,生物・化学への応用等のグループに分かれて進められた.1.共鳴励起の研究では, 75100MeVのNeイオンをAu〈111〉軸チャネリングさせ,共鳴励起条件下でのNe^<9+>KX線の増加を検出し,オコロコフ効果の観測に成功した.また,表面チャネリングでは,コンヴォイ電子が動的鏡像力で加速されることが分かった.2.偏極イオンの研究では,オンラインエネルギー時間高速分析装置,薄膜通過型スピン偏極生成制御装置を組み合わせ,核反応生成短寿命ベータ放射性核分離装置を完成し,磁性・非磁性金属における超微細構造相互作用の研究を進めた.また,傾斜膜法により,高速重イオンで数%の偏極を得た.理論面では強磁性鉄中の軽元素不純物位置の計算が完成した.3.表面構造の研究では100keV陽子の表面小角散乱を高分解能(30eV)で測定し,表面第1.2層からのピークを見いだした.界面構造の研究ではZnSe-ZnS界面の緩和状態を調べた.また,チャネリングーブロッキング法で, Si表面上の炭化層の組成,格子不整合を調べた.表面分析の研究では^<11>Bイオンのチャネリングを用いて水素のNi合金中での格子位置を調べ,不純物の水素捕獲を見いだした. Wの(100)清浄表面に吸着した水素を^<15>Nイオンによる核反応を用いて定量し,その熱振動エネルギーの測定に成功した.PIXE法による分析の研究では,結晶分光器と位置検出器を用いて分解能3eVの高分解能PIXE法を開発した.4.生物学への応用ではイオンビームを13C, 19Fトレーサの定量に用いた.また, PIXE法で細胞膜構造の温度変化を調べ, Kイオンの流出, Caイオンの吸着を見いだした.有機化学への応用ではカチオニゼーションを利用した有機質量分析法の開発を進めた.本研究は,共鳴励起の研究,偏極イオンの研究,固体表面・界面の構造・組成の研究,生物・化学への応用等のグループに分かれて進められた.1.共鳴励起の研究では, 75100MeVのNeイオンをAu〈111〉軸チャネリングさせ,共鳴励起条件下でのNe^<9+>KX線の増加を検出し,オコロコフ効果の観測に成功した.また,表面チャネリングでは,コンヴォイ電子が動的鏡像力で加速されることが分かった.2.偏極イオンの研究では,オンラインエネルギー時間高速分析装置,薄膜通過型スピン偏極生成制御装置を組み合わせ,核反応生成短寿命ベータ放射性核分離装置を完成し,磁性・非磁性金属における超微細構造相互作用の研究を進めた.また,傾斜膜法により,高速重イオンで数%の偏極を得た.理論面では強磁性鉄中の軽元素不純物位置の計算が完成した.3.表面構造の研究では100keV陽子の表面小角散乱を高分解能(30eV)で測定し,表面第1.2層からのピークを見いだした.界面構造の研究ではZnSe-ZnS界面の緩和状態を調べた.また,チャネリングーブロッキング法で, Si表面上の炭化層の組成,格子不整合を調べた.表面分析の研究では^<11>Bイオンのチャネリングを用いて水素のNi合金中での格子位置を調べ,不純物の水素捕獲を見いだした. Wの(100)清浄表面に吸着した水素を^<15>Nイオンによる核反応を用いて定量し,その熱振動エネルギーの測定に成功した.PIXE法による分析の研究では,結晶分光器と位置検出器を用いて分解能3eVの高分解能PIXE法を開発した.4.生物学への応用ではイオンビームを13C, 19Fトレーサの定量に用いた.また, PIXE法で細胞膜構造の温度変化を調べ, Kイオンの流出, Caイオンの吸着を見いだした.有機化学への応用ではカチオニゼーションを利用した有機質量分析法の開発を進めた.
メタ認知育成による英語発音不安感の軽減：小学校教員養成課程における検証

2018年度は、外国語発音不安の実態を把握するための尺度の作成を主に行った。第二言語習得分野で研究されてきた情意要素の中で、不安感は最も深く研究されてきた要素であるが、発音に特化したもので広く用いられているものはない。そのため、1Horwitzを中心に、主に量的研究により進められてきた外国語使用/学習に伴う不安感の知見、2Gkonouらの主に質的研究により理解されてきた不安感の原因と実態、3Appleにより精度のが高められた外国語で話すことに関わる不安感を測定するための尺度の項目、4Baran-Lucarz(2014)による外国語の発音に関する尺度の項目などを参考に、新たに質問紙項目を考案して尺度の開発を目指した。尺度の信頼性・妥当性について、2019年度には、この尺度に関してRASCH modelを用いた検証、再テスト方・内部一貫性テストにより信頼性を高め、内容的妥当性/基準関連妥当性/構成概念妥当性の観点から妥当性を検証する。また、本研究では英語発音についてのメタ認知の育成が主な介入(教室における指導)となるため、1Grantによる外国語発音に関する迷信とも言える誤解についての著作、2Lippi-Greenによる訛りのある英語使用に関する社会的状況、3Norton, Block, Kramsch, Barkhuizenらがそれぞれの立場で行ってきた第二言語のアイデンティティ研究などを元に、2019年度の介入実践に向けて指導案を作成した。特に、外国語発音に関わる3つの指標(アクセントの強さ・明瞭さ・わかりやすさ)について、指導方法・時間・手順、さらには、自らの経験の振り返り・正しい知識の学習・仲間との討論や実戦のワークを通じての知識の定着をバランスよく配置する指導案とすることを目標とした。外国語発音に関するメタ認知の育成のためには、前提として第二言語習得についての基本的知識を育てる必要がある。研究の計画段階では、その前提条件について理解が足りなかった。2019年度は、第二言語習得についての基本的知識と外国語発音に関するメタ認知の育成は相補的なものであると考えているので、両者を効果的に指導できるよう工夫したい。2019年度は、第二言語習得についての基本的知識と外国語発音に関するメタ認知の育成を目標とする介入の実践が主な研究推進内容となる。研究参加者に毎回の授業の振り返りを記入してもらい、介入実践の改良を目指す。2018年度に行ったパイロットの段階で、学習者(研究参加者)の思考態度(ものの見方)(mindsets)がメタ認知育成の妨げになる可能性が浮上した。つまり、人間の学びのポテンシャルに関して、成長を信じる思考態度を持っている場合はメタ認知の育成が可能であるが、持って生まれた能力次第であるという固定された思考態度を持っている場合には、メタ認知の育成指導の効果が薄い、あるいは、効果が定着しない可能性が浮き彫りになった。この要因を外国語発音に関する不安感軽減のモデルに追加して研究を進めるかどうか、今年度の試行の結果で結論を出したい。

つまり、人間の学びのポテンシャルに関して、成長を信じる思考態度を持っている場合はメタ認知の育成が可能であるが、持って生まれた能力次第であるという固定された思考態度を持っている場合には、メタ認知の育成指導の効果が薄い、あるいは、効果が定着しない可能性が浮き彫りになった。この要因を外国語発音に関する不安感軽減のモデルに追加して研究を進めるかどうか、今年度の試行の結果で結論を出したい。国際大会が日本国内で開催されたため、旅費が縮小された。
実スケール雲物理実験とその成果を基礎とする降雨・大気環境・水循環統合モデルの構築

雲物理過程解明のために行った実験よりエアロゾル量の増加に伴い雲水量も増加するがエアロゾル量が閾値を超えると生成される雲水量が一定になり飽和状態になる。また上昇風速が大きくなればなるほど雲水量が増加することがわかった。ヒートアイランドを緩和させる効果のある河川周辺で行った微気象観測により河川の大きさに関わらず水面付近の気温は周囲より低く、河川上の冷気が運ばれやすい風道がある場所の気温は23°C周囲より低いことがわかった。1.大規模気象観測都市大気・熱環境の解明と把握を目的として、河川が周辺の熱環境に及ぼす影響について大規模気象観測を行った。この観測は、河川右岸側の堤外地、堤内地において約2km^2の観測対象地域に温湿度計を平面的に30ヶ所設置するともにポールを5ヶ所に設置し温湿度の鉛直分布を観測した。この観測では、河川上の冷涼な空気が周辺地域に浸入し熱環境を緩和することを検証し、周辺の土地利用状態の違いによる緩和効果の評価を行った。以下に得られた成果を示す。(1)高規格堤防を整備した地域について、堤内地側気温と堤外地側気温は同じであった。(2)高規格堤防を整備した地域、未整備の地域の気温は日中未整備地域で高温となり最高で約2度の気温差であった。2.実スケール雲物理実験鉱山内の立坑(全長425m)を用い、雲及び降雨形成に関する微物理過程の解明を目的とした実スケール雲物理実験を行った。この実験は、立坑坑頂に設置した大型ファンにより空気塊を吸い上げ、坑内に上昇流を人工的に発生させ雲を生成させる。坑内の各高度に観測機材を設置し、気象因子の高度変化及び水蒸気から雲粒子への相変化の様子を詳細に計測を行った。(1)上昇風速の増大とともに発生する雲水量は線形的に増加する。(2)立坑内に供給されたエアロゾル量の増加に対して発生する雲水量も増加していく。ある供給されたエアロゾル量の閾値以上では雲水発生量は一定となる。この閾値は上昇風速には関係せず、どの条件下において一定値である。(3)雲底下、雲底付近、雲内の粒子数濃度の計測を行ないそれぞれの場所において特徴的な粒子数濃度の高度変化を観測した。今回及び過去15回行われた実験成果は、地球シミュレータにより行われている地球環境シミュレーションモデルの雲物理過程に導入され、地球シミュレータセンターと共同研究・開発をしていく予定である。雲物理実験は廃坑になった鉱山内の面積約15m^2,高さ約430mの立坑を用いた.立坑の下部(以降坑底)から雲の核となる溶液を噴霧し,一方で上部(以降坑頂)から大型ファンで坑内に上昇風速を発生・変化させることにより,人工的に雲を生成し,各高度の粒子数濃度,気温,坑頂において粒子数濃度,雲水量を計測している.噴霧する粒子の化学組成は,主に雲核として陸上起源で代表的なエアロゾルである硫酸アンモニウム((NH_4)_2SO_4)を噴霧した.噴霧粒子の粒形分布は直径50nm以上で70-80nmにピークを持つ.上昇風速・溶液噴霧量を変えることによって異なる大気の状態を想定して観測を行っている.2006年度は、各高度に観測機材を設置し定点観測するのに加え、観測機材を鉛直方向に移動させる事により、より詳細な鉛直構造に対する計測ができ,以下のことが明らかになった.1.立坑内に溶液を噴霧すると,低高度において小粒径の粒子数濃度が増加することから,雲核となる微粒子が増加し,水蒸気フラックスが一定な場における雲粒成長の抑制を観測した.2.坑頂付近における粒子数濃度変化において,粒径が20μm以上の雲粒が減少していることから,本実験での雲粒成長の限界がこの粒径付近に存在すると考えられる.3.粒子数濃度から算出した雲水体積濃度において,高度に伴い雲水が増加し,粒子数濃度と雲水体積濃度の関係は線形関係である.4.本実験における凝結粒子の臨界半径が存在し,過飽和度に伴い成長する粒子と,蒸発し小粒径に変化していく粒子が存在し,高度上昇に伴い粒径が小さい雲粒と粒径の大きい雲粒が一様に増加する.これらの定量的な成果は,雲の微物理過程をモデリングする際の初期条件・境界条件を与える段階で用いることで,より実現象に近いモデルの構築に役立てている.1.都市熱環境観測:河川の存在、またその河川の流量、川幅、周辺の土地利用による周辺への熱環境に及ぼす効果をみるため、大河川である荒川と都市中小河川である目黒川で気象観測を行った。スーパー堤防化され風通りのよい荒川周辺では約150ケ所、都市を流れる目黒川では200ケ所で気象観測を行った。得られた成果を以下に示す。

・荒川における観測結果から建蔽率が低いため風通しのよい地域では河川上で冷却された空気が侵入しやすいため熱環境緩和効果が大きい。風速が大きいほどその効果は顕著に現れた。・目黒川における観測結果から風速が大きいと気化熱が発生しやすくなり河川上の気温が低くなる。都市においては熱源と冷源泰入り混じり複雑な熱環境であるが河川付近はその周囲より気温が低い傾向が見られる。小河川であっても熱環境緩和作用があることを示した。2.実スケール雲物理実験:鉱山内の立坑(高さ430m)を用いて、雲の微物理過程解明を目的とした実スケール雲物理実験を行った。この実験施設は立坑上部に設置した大型ファンで坑内の空気塊を吸い上げ、坑内に上昇気流を人工的に発生させる。凝結過程における気温・湿度・エアロゾル粒子数濃度などの気象因子の詳細な高度変化の計測を行った。この実験により得られた成果を以下に示す。・雲物理モデルの改良に必要な各高度における雲粒成長過程を詳細に捉えることができた。・立坑内の上昇風運の強さとエアロゾル供給量を変化させても坑頂付近ではある粒径の雲粒が一番多くなることから、凝結過程における一つの平衡状態を捉えることができた。3.気象レーダ・降雨予測モデルの比較検討:研究代表者らが所有する気象レーダと提案している降雨予測モデルなどの精度検証するため関東地方全域に雨量計を設置する準備を整えた。1.夏場の都市部はヒートアイランド現象により上昇風速が発生することでゲリラ豪雨発生を助長させていると多くの科学者が指摘している。そのためヒートアイランド現象を緩和させる河川の周辺で微気象観測を行った。今年度に実施した観測は4項目である。1)河川沿いが涼しいという過程のもとで都市中小河川である目黒川での微気象観測、2)ビオトープ化された川幅1.52.5mの小川周辺での微気象観測、3)地上部から河川水面まで79mある掘り込み河道内気温の計測、4)打ち水効果計測を行った。得られた知見を以下に示す。(1)目黒川の河川水面と橋梁上の気温差は午前8時で2.53°Cであるが最高気温を示す午後12時で4.56°Cある。(2)河川横断方向の気温分布をみたときに最も冷源効果があると考えられる川幅が広い場所が必ずしも気温が一番低い場所でないところもある。(3)日射量が高いほど河川の冷源効果が引き出される。(4)河川とその右岸にある山手通りが再接近する地点からその付近の区間において河川沿いと山手通りの気温差は1°C以内である。それに対して山手通りのそれ以外の区間では河川沿いと山手通りの気温差は2°C以上ある。(5)ビオトープ化された河川周辺の気温をみると水面付近の気温は周辺より約1°C低いが、河川から5m程度はなれると河川の周辺大気の冷却効果はなくなる。2.過去4年間行った河川周辺の微気象観測から河川(水面)付近は周辺より気温が13°C低いことがわかった。また関東地方では日中海陸風が卓越する時間帯に河川を遡上する風が確認されている。そのため河川遡上風が吹いているときに河川上の冷気がどのように周囲に拡散しているかみるためにシミュレーションを行った。その結果から河川周辺の熱環境は風下側が河川に近い場所ほど気温が低い現象がおきていると考えられる。
低電圧・低消費電力CMOSアナログ集積回路を用いた携帯機器のためのシステムLSI

本研究は、1.低電圧駆動アナログ設計技術、2.低消費電力駆動アナログ設計技術、および3.アナログシステムLSI自動化設計技術、の3つの要素技術を確立することにより、低電圧・低消費電力CMOSアナログ集積回路をシステムLSIとして実現するための基本的な設計技術を提供することを目的として計画された。1.低電圧駆動アナログ設計技術に関しては、情報通信用アナログ集積回路を実現する際の要素回路である低電圧駆動の4象限掛け算回路、1Vの電源電圧で駆動可能な基準電圧源回路、低電圧駆動オンチップ温度センサ回路が実現され、これらの成果を報告した。2.低消費電力駆動アナログ設計技術に関する研究に関しては、弱反転領域で動作するMOSFETを利用した低消費電力の要素回路として、低消費電力温度-パルス変換形温度センサ、オンチップ電圧検出回路(0.6V、30nW)ならびに、弱反転領域で動作するPTAT回路が実現され、これらの成果を報告した。今後の課題として、MOSFETの弱反転領域における特性をより厳密に解析する手段が必要とされることが確認された。待機時の電力を削減する手段として、カットオフ状態のMOSFETにおけるリーク電流低減手法を示し、カットオフ状態のMOSFETの電圧電流特性を、拡散電流式を基本としたリーク電流として解析する手法を提案し、これらの成果を報告した。これらの提案回路は、0.18μmCMOSプロセスののもとで携帯用アナログ集積回路を実現する際の要素回路となる。3.アナログシステムLSI自動化設計技術に関しては、自動化に際して解決すべき課題をより明確にし、解決手段を検討することが今後の課題となる。本研究は、低電圧駆動アナログ設計技術、低消費電力駆動アナログ設計技術、およびアナログシステムLSI自動化設計技術、の3つの要素技術の確立により達成できる。本年度は、低電圧駆動アナログ設計技術、低消費電力駆動アナログ設計技術の確立に関する研究を行った。低電圧駆動アナログ設計技術に関しては、情報通信用アナログ集積回路を実現する際の要素回路である低電圧駆動の掛け算回路の設計、および回路シミュレータを用いた回路動作の検証を行った。電源間に2対のMOSFETを接続し、出力端子をカレントホロワ回路を用いて定電圧化することで、コンパクトかつ高速動作が可能な新しい掛け算回路を実現した。動作電圧0.6Vの達成はできなかったが、次世代携帯機器への応用が十分に可能な性能を持つ要素回路が実現され、国際会議でその研究成果を報告した。低消費電力駆動アナログ設計技術に関しては、MOSFETを弱反転領域で動作させた場合の温度依存性を補償することを目的としたオンチップ温度センサの実現を試みた。MOSFETを弱反転領域で動作させた場合の温度による不安定性を実測により評価する実験を行うとともに、オンチップで温度の計測を行うセンサー回路の設計を行った。提案回路は、基準電圧源回路と温度センサ回路で構成されている。どちらもMOSFETのドレーン電流が温度に依存しにくい動作点である、ゼロ温度係数点を利用した新しい原理にも基づく回路である。-50度から200度の範囲で線形に動作するオンチップ温度センサが回路シミュレータ上で実現された。この研究成果を、国際会議で報告するとともに、電子情報通信学会論文誌に公表した。現在、試作を行い回路特性の測定を実施している。アナログシステムLSI自動化設計技術に関しては、研究計画に基づき、次年度以降の研究を予定しているため、これに関する成果は現在のところ得られていない。これらの成果により、0.6V電源駆動の実現以外の研究目標について、今年度の実施計画はほぼ達成された。低電圧駆動アナログ設計技術に関しては、情報通信用アナログ集積回路を実現する際の要素回路である低電圧駆動の掛け算回路の設計において、昨年度課題とされた低電源電圧化を達成するために、回路構成の検討が行われた。

次世代携帯機器への応用が十分に可能な性能を持つ要素回路が実現され、電子情報通信学会論文誌にこの成果を報告した。また、低電圧駆動回路における基準電圧発生のための回路の検討を行った。MOSFETの弱反転領域と線形領域の動作を組み合わせることで、MOSFETのみで構成可能な基準電圧発生回路を提案した。1V前後の電源電圧で、0.6V前後の出力を発生可能な基準電源であり、現在の寄生バイポーラを用いたバンドギャップリファレンス回路に取って代わる技術となりうる。これらの成果は、電気学会研究会で報告すると共に、高い評価を得た。回路の試作を行い、信頼性の評価を行うことが今後の課題となる。低消費電力駆動アナログ設計技術に関しては、弱反転で動作するMOSFETを用いた温度センサに関する研究を行った。提案回路では、MOSFETの動作領域を弱反転領域に限定させることで線形性の補償された温度センサをより低消費電力で実現可能であることが確認され、その動作を理論的に説明した。また、今後の微細化プロセスのもとで問題となる、MOSスイッチでのリーク電流を低減するための工夫として、基板効果を利用した低リークMOSスイッチに関する研究を行った。提案手法は、待機時にMOSFETのソースの電圧を調整することにより、基板バイアス効果を利用してリークの低減を計るものである。本研究は、低電圧駆動アナログ設計技術、低消費電力駆動アナログ設計技術、およびアナログシステムLSI自動化設計技術、の3つの要素技術の確立により達成できる。本年度は、低電圧駆動アナログ設計技術、低消費電力駆動アナログ設計技術の確立に関する研究を行った。低電圧駆動アナログ技術に関しては、情報通信用アナログ回路を実現する際の要素回路である、掛け算回路、基準電圧発生回路、基準電流発生回路を0.18μmCMOSプロセスのもとで試作し信頼性の評価を行った。0.18μmCMOSプロセスのもとでは、既存のシミュレータで設計を行った場合に、温度の依存性および弱反転領域でのモデル化ならびに提供されるパラメータが不十分であり、信頼性の補償が困難であることが確認された。このため、研究の方向性を変更し、今年度の研究成果の公開は最小限にとどめ、独自にUT-MOST及びスマートSPICEの環境を構築するとともにMOSFETの特性を測定し、モデルパラメータの抽出を試みる実験を行った。予算の一部をスマートSPICEの購入経費として利用した。独自にMOSFETデバイスから抽出したパラメータを用いて、提案回路の信頼性の評価を行うことが今後の課題となる。さらに、弱反転領域での動作特性を検証するために、HiSIM等のデバイスモデルを利用した設計手法を検討して行く必要性もある。低消費電力駆動アナログ設計技術に関しては、低リークMOSスイッチに関する信頼性の評価を行った。
新規直接検出法による乳癌末梢血遊離癌細胞同定と遊離細胞の生物学的分析に関する研究

原発巣より血中に遊離した乳癌細胞を同定する方法としては、過去に免疫染色やRT-PCRなどいろいろなものが提唱されてきたが、癌細胞を間接的に同定するものである。今回我々は、「ISET(Isolation by Size of Epithelial Tumor Cells)のシステム」を確立するための研究を開始した。まず、ISETシステムの感度を測定するために、乳癌細胞株6株を用いて、血液中に直接これらの細胞の数を測定して注入し、ISETシステムでどの程度その細胞を捕らえられるかどうかを調べた。sensitivity testにおいて、6種の乳癌培養細胞において約50%の回収率を得た。ISET filter上の細胞に対して免疫染色を行ったところ、SK-BR-3ではER(-)、PgR(-)、HER2(+)、MCF-7ではER(+)、PgR(+)、HER2(-)を示した。これらの染色結果はいままでこれらの細胞の染色性について報告されてきたものと相違ない。このことからISET systemにおいて細胞の抗原性は損なわれないことが示された。またISET filter上のT47-D細胞1個を切り出してp53 exon6特異的primerを用いてPCRを実施しそのPCR productをシークエンスにて読んだところ、T47-D細胞が持つCodon194のCTTからTTTへのpoint mutationが確認された。SK-BR-3細胞はHER2遺伝子の増幅が知られているがISET filter上のこの細胞に対してFISH法を試みたところ確かにHER2遺伝子の増幅が蛍光シグナルで確認でき、ISETsystemを実施した細胞ではDNAが種々の検査に十分対応できる程度に保存されていることがわかった。したがって、ISETシステムでは、1ml中に数個しか乳癌細胞がなくても直接検出することが可能で、さらに検出した細胞は、複数の方法で確実に乳癌細胞であることを証明できた。次に乳癌患者17人から得られた血液と骨髄検体についてISET systemにて癌細胞の検出を試みた。残念ながら今回検討した乳癌症例ではHE染色で明らかな腫瘍細胞を見つけることができなかった。検出感度を高める工夫が課題として残った。今回我々は、本邦で初めて癌細胞を直接同定する方法として、ISETのシステムを確立する研究を開始した。まず、ISETシステムの感度を測定するために、乳癌細胞株6株を用いて、PBS中に直接これらの細胞の数を測定して注入し、ISETシステムでどの程度その細胞を捕らえられるかどうかを調べた。PBS中に癌細胞を混入しなかったものは全例ISETで癌細胞が同定されなかった。乳癌細胞株をPBS1ml中に1個注入した場合、75%の確率(12/16)で乳癌細胞が同定された。3個注入したものは93.8%(15/16)、5個注入したものは100%(16/16)同定可能であった。次にISET上でどうていされた細胞が目的の細胞であるかどうかを確認するために、HER2過剰発現している乳癌細胞SKBR3についてFilter上より細胞を抽出し、Real time RT-PCRおよびFISHにてHER2の過剰発現を確認した。

また、p53の変異が確認されているT47Dについては、Filter上よりDNAを抽出しcodon194がCTT(Leu)からTTT(Phe)に変異していることがわかった。したがって、ISETシステムでは、1ml中に数個しか乳癌細胞がなくても直接検出することが可能で、さらに検出した細胞は、複数の方法で確実に乳癌細胞であることを証明できた。原発巣より血中に遊離した乳癌細胞を同定する方法としては、過去に免疫染色やRT-PCRなどいろいろなものが提唱されてきたが、癌細胞を間接的に同定するものである。今回我々は、本邦で初めて癌細胞を直接同定する方法として、「臨床検体に対してISET(Isolation by Size of Epithelial Tumor Cells)のシステム」を確立するための研究を開始した。まず、ISETシステムの感度を測定するために、乳癌細胞株6株を用いて、PBS中に直接これらの細胞の数を測定して注入し、ISETシステムでどの程度その細胞を捕らえられるかどうかを調べた。sensitivity testにおいて、6種の乳癌培養細胞において約50%の回収率を得た。ISET filter上の細胞に対して免疫染色を行ったところ、SK-BR-3ではER(-)、PgR(-)、HER2(+)、MCF-7ではER(+)、PgR(+)、日ER2(-)を示した。これらの染色結果はいままでこれらの細胞の染色性について報告されてきたものと相違ない。このことからISETsystemにおいて細胞の抗原性は損なわれないことが示された。またISET filter上のT47-D細胞1個を切り出してp53 exon6特異的primerを用いてPCRを実施しそのPCR productをシークエンスにて読んだところ、T47-D細胞が持つCodon194のCTTからTTTへのpoint mutationが確認された。SK-BR-3細胞はHER2遺伝子の増幅が知られているがISET filter上のこの細胞に対してFISH法を試みたところ確かにHER2遺伝子の増幅が蛍光シグナルで確認でき、ISETsystemを実施した細胞ではDNAが種々の検査に十分対応できる程度に保存されていることがわかった。
IP法電気探査による地下水賦存域の構造解釈の高度化ー水槽モデルからの制約

IP法電気探査技術は、誘導分極(IP)効果と呼ばれる岩石・堆積物の容量的性質に対応する電気物性を明らかにできる点で、詳細な地下水賦存域の構造把握が可能になると期待されている。しかし、多様な不均質性から構成される実際のフィールドで得られるIP特性構造の解釈に、均質一様な試料による室内試験の知見を直接利用することは難しい。本研究では、様々な種類・強さの不均質性を模擬したミニ・フィールドを水槽モデルとして構築し、比抵抗・IP特性構造を可視化することで、不均質性が構造に与える影響を経験的に把握する。得られた経験的知見を利用し、フィールド調査により得られた比抵抗・IP特性構造の解釈の高度化を試みる。
神経細胞の軸索起始部とランビエ節への電位依存性Naチャネル局在化機構

βIV-スペクトリン・アイソフォームΣ6の機能βIV-スペクトリンの全長型アイソフォームΣ1と、N末端側の約半分の領域を欠くアイソフォームΣ6の各々の機能を解明するため、Σ1の発現のみをノックアウトしたマウスを作製した。脳ライセートを用いたウエスタンブロット解析の結果、このマウスではΣ1の発現がないこと、そしてΣ6の発現は正常であることが確認できた。そこでこのマウスを用いて解析を行い、以下の結果を得た。(1)脳、座骨神経の切片を抗βIV-スペクトリン抗体で免疫蛍光染色した結果、Σ6はΣ1非依存的に軸索起始部とランビエ節に局在できることが明らかとなった。(2)脳、座骨神経の切片を電位依存性NaチャネルおよびアンキリンGに対する抗体で免疫蛍光染色した結果、このマウスでは、以前に解析したΣ1とΣ6をともに欠失したマウスと同様のレベルで軸索起始部とランビエ節におけるNaチャネルとのアンキリンGの局在が低下していた。このことからNaチャネルとのアンキリンGの局在安定化にはΣ1が主要な役割を果たしていることが示唆された。βIV-スペクトリンの可変領域に結合する蛋白質の同定酵母two-hybrid法によりβIV-スペクトリンの可変領域結合蛋白質として同定された14-3-3蛋白質が、哺乳類細胞の中でもβIV-スペクトリンと結合しているかどうかを、マウス脳のおよび両蛋白質を過剰発現させた培養細胞のライセートを用いた共免疫沈降法によって調べた。しかし結合を検出することができなかった。βIV-スペクトリンのランビエ節への膜蛋白輸送における機能14-3-3蛋白質がキネシンとβIV-スペクトリンをつなぐアダプターとして、βIV-スペクトリンとその結合蛋白質の軸索輸送に関与しているか調べるため、初代培養神経細胞にトランスフェクションによりβIV-スペクトリンおよびその変異体を発現させる系を確立した。
超対称理論のダイナミックスと統一模型

研究計画で述べたように、Summer Institute'98を、1998年8月17日がら31日までの15日間、京都大学基礎物理学研究所で滞在型研究会として開催した。今年度は、第1回目の御岳summer Institute'95から数えて第4回目のSummer Instituteであったが、昨年に引き続き基礎物理学研究所で行なうことになり、オフィスや図書館、コンピュータといった設備も整っているだけでなく、夜も研究所を自由に使え、研究や討論の場として恵まれた環境になっていた。このような環境の下で大いに参加者や講師の皆さんが活発に議論・交流することができ、このSummer Instituteが新しい共同研究の契機となるような場にしたい、という第1回SummerInstitute発足以来の目的が実を結びつつあるという実感を得た。今年度は、テーマ1:Models and phenomenology(世話人:山口昌弘、中野博章、岡田安弘、羽場直之、大野木哲也)テーマ2:string theory(世話人:笹倉直樹、国友浩、石橋延幸、伊藤克司、杉本茂樹)の2テーマに絞り、セッション1→合同セッション→セッション2という形で会期をほぼ3分し、異分野の研究者も合同セッションでその間の相互討論・啓発をはがれるようにした。また、多くの日はレクチャーは午前中だけとし、午後は自由にテーマごとに集まって、議論したり話を聞いたりすることとした。100人を超える多数の研究者の参加を得、講師の皆さん、参加者の皆さんのおかげで今年度も活発な議論に満ちた研究会になったと思う。講師陣は、K.Chloi(KAIST)、菊川芳夫(京大理)、川崎雅裕(宇宙線研)、両角卓也(広島大理)、山田洋一(東北大理)、江口徹(東大理)、山口昌弘(東北大理)、堀健太郎(Berkeley)、梁成吉(筑波大)、杉本茂樹(京大理)、米谷民明(東大駒場)、北沢良久(東工大)、細野忍(富山大)、今村洋介(京大基研)、の各氏である。今後このSummer Instituteでの講義や議論が契機となった独創的な仕事が現れる事を期待して、この研究会の講義の報告集を作成し、参加者を中心に全国に配布した。
メタンモノオキシゲナーゼおよびニトロゲナーゼ活性中心における化学反応機構

本研究では、メタンモノオキシゲナーゼの特異的な酵素機能に関して理論化学的な見地から以下の研究を行った。メタンを常温常圧でメタノールに変換するメタンモノオキシゲナーゼは、非ヘム鉄2核活性サイトを持つことが明らかにされている。この酵素機能を解明するために、密度汎関数法を用いた理論的解析を行った。その結果メタンからメタノールへ至る反応は2段階の協奏的な水素引き抜きおよびメチル基の転移によって起こることを明らかにした。メタンモノオキシゲナーゼの特異的な機能を利用し、高性能触媒を開発すれば、豊富な埋蔵量がありながら従来エネルギー源として十分に利用されていなかったメタンが、メタノールという取扱い容易な燃料となる。またメタンは温室ガスの一種であり、この酵素は地球環境の維持においても重要な役割を果たしているとも言われている。理論化学の立場から酵素機能の解明を行う研究はこれまでにあまりなされていなかったが、本研究で理論化学的手法がこの種の反応機構研究の主力となりうるとを示したことは意義深いと思われる。
核による二次葉緑体の分裂制御機構の解明

本研究では、微細藻類であるクロララクニオン藻を用いて、細胞周期を通して葉緑体やヌクレオモルフ(葉緑体に付随する核)の分裂がどのように制御されているのか、またその制御機構がどのように進化してきたのかを明らかにした。葉緑体の内膜分裂関連タンパク質やオルガネラDNAの複製関連タンパク質を新たに発見し、それらの遺伝子の進化過程を考察した。植物や藻類は、過去に光合成生物を細胞内に取り込むことで葉緑体を獲得した。陸上植物や緑藻、紅藻の葉緑体がシアノバクテリアを起源とするのに対して、緑藻や紅藻を取り込むことで二次葉緑体を獲得した藻類がいる。クロララクニオン藻は緑藻を二次共生した海産の単細胞性藻類で、その葉緑体膜間領域には共生緑藻の痕跡的な核であるヌクレオモルフをもつ。細胞内共生の過程で、共生者のもっていた遺伝子の多くは宿主の核へと転移しており、葉緑体の機能の多くは宿主核の制御下にある。二度の細胞内共生を経て、葉緑体の制御機構がどのように進化してきたのかを明らかにするため、本研究では、クロララクニオン藻を用いて、二次葉緑体の分裂機構、およびDNA複製機構に関する研究を行っている。平成27年度の研究計画では、クロララクニオン藻の二次葉緑体の分裂とDNA複製に関わる核遺伝子の新規同定を目指し、主に細胞周期を通した網羅的トランスクリプトームデータの収集と解析を行った。まず、葉緑体分裂時期に特異的に発現上昇する遺伝子のスクリーニングを行い、約180の候補遺伝子の絞り込みを行った。植物の葉緑体で分裂関連タンパク質として知られているFtsZのホモログに関しては、抗体を用いて詳細な細胞内局在解析を行った。オルガネラDNA複製関連タンパク質に関しても、網羅的トランスクリプトームデータを基に、葉緑体、ミトコンドリア、ヌクレオモルフのそれぞれで機能する関連タンパク質の一部を新規に同定した。研究の進展状況は概ね良好である。本年度、収集・解析したクロララクニオン藻の細胞周期を通した網羅的トランスクリプトームデータに関しては、その研究成果を国内学会(日本植物学会、日本藻類学会)にて報告し、投稿論文として現在準備中である。クロララクニオン藻の二次葉緑体で機能する分裂関連タンパク質FtsZに関しては、その詳細な細胞内局在解析結果を投稿論文として報告した。オルガネラDNA複製関連タンパク質に関しても、既に同定した4つのヌクレオモルフDNA複製関連タンパク質に関しては、トランスクリプトームデータと共に現在投稿準備中である。当初予定していた平成28年度分の研究計画の一部も、本年度中に着手することができた。光合成器官である葉緑体は複数回の細胞内共生により進化してきた。陸上植物や緑藻、紅藻のもつ葉緑体がシアノバクテリアを起源とするのに対して、クロララクニオン藻は緑藻を細胞内に取り込む「二次共生」により二次葉緑体を獲得した。そのため、クロララクニオン藻の二次葉緑体は、植物の葉緑体とは異なるユニークな構造をもつ。二次葉緑体は4枚の包膜に囲まれ、その内側2枚と外側2枚の間の領域には共生した緑藻の核の痕跡であるヌクレオモルフをもつ。共生の過程で、葉緑体ゲノムやヌクレオモルフゲノムは大きく縮退しており、これらのオルガネラの機能は核コードのタンパク質に制御されていると考えられている。本研究では、二次葉緑体の制御機構がどのように進化してきたのかを明らかにするため、クロララクニオン藻の二次葉緑体の分裂機構、およびDNA複製機構に関する研究を進めている。平成28年度は、昨年度行った細胞周期を通した網羅的トランスクリプトーム解析のデータを基に、複数のオルガネラDNA複製関連遺伝子の同定に成功した。ヌクレオモルフDNAの複製に関わるポリメラーゼ遺伝子はウイルスからの水平伝播に由来することが解り、二次共生のモザイク性を示唆する結果であった。また、葉緑体DNAとミトコンドリアDNAの複製に関わるポリメラーゼを新規に同定し、系統解析によりその進化過程を推定した。二次葉緑体の分裂関連遺伝子に関しても、2つに絞った候補タンパク質に対するポリクローナル抗体を作成した。昨年度に続き、クロララクニオン藻の二次色素体制御に関わる複数の遺伝子の同定を行うことができた。また、得られた研究成果は、国内外の学会や投稿論文で発表することができた。細胞周期を通した網羅的トランスクリプトーム解析とヌクレオモルフDNAのポリメラーゼに関する研究成果は、国内シンポジウムおよび学術論文として報告し、葉緑体とミトコンドリアのDNAポリメラーゼに関する研究成果は、国内外の学会で発表し、投稿論文として現在準備中である。当初の計画通り、平成28年度の研究を進めることができた。葉緑体は細胞内共生により誕生したオルガネラであるが、その進化過程は非常に複雑である。紅藻や緑藻、陸上植物の葉緑体がシアノバクテリアを起源とするのに対して、本研究で用いたクロララクニオン藻は、緑藻を細胞内に取り込む「二次共生」により二次葉緑体を獲得した藻類である。本藻の二次葉緑体は4枚の包膜に囲まれ、その膜間領域には共生緑藻の核の痕跡である「ヌクレオモルフ」が存在しており、進化的・構造的にユニークである。本研究は、細胞周期を通してヌクレオモルフと二次葉緑体の分裂がどのように制御されているのか、またその制御機構がどのように進化してきたのかを明らかにすることを目的とした。