hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトサイトメガロウイルスの潜状感染でのゲノム維持機構と転写制御

(1)HCMVのUL122エンハンサーをマウスの位置相同部位に部分置換したヒトとマウスのキメラエンハンサーを持つ組換えHCMVでは野生型と比較してUL122遺伝子の発現およびウイルス増殖が低下し、HCMVの効率的な増殖には転写開始点を+1として-583までのヒトエンハンサーの全長が必要であると考えられた。(2)-223から5'端を段階的に欠損した組換えHCMVの作成を試みたところ、-39まで欠損したコアプロモーターのみでは組換えウイルスは分離されないにも関わらず、-55のSp1結合部位を含めば組換えウイルスは分離され、Sp1結合部位がウイルス増殖に必要なエンハンサーの最小要素の1つである可能性が示唆された。(3)プロモーター近傍には2つのSp1結合部位があり、2つのSp1結合部位を欠損した組換えウイルスではUL122遺伝子の発現が低下し、その増殖が低下した。他の転写結合部位欠損ではこのような効果が認められないため、Sp1結合部位はエンハンサーの他の転写因子結合部位では代償不可能な役割を果たしていることが示された。HCMVはゲノム全長が230kb程度の大きなウイルスであるため、弱毒株の作成は従来細胞培養による弱毒株の分離しかその方法がなかったが、近年HCMV全ゲノムがBACにクローニングされ、相同組換えの技術の進歩により、230kbのゲノムの中の1bpを大腸菌の中で特異的に改変することが可能になった。そこで、種々のリコンビナントウイルスを作成しウイルス増殖に必須なIE2遺伝子エンハンサーを解析した。その結果ヒトサイトメガロウイルスの前初期遺伝子IE2のエンハンサーを全欠損し、TATA boxを含むプロモーターのみを残したリコンビナントBAC DNAからはウイルスが産生されず、IE2遺伝子エンハンサーはウイルス増殖に必須であった。ところがそこにSp1結合部位を含めればウイルスが産生され、エンハンサーに存在する2つのSp1結合部位はウイルス増殖に重要な役割があると考えられた。そこで、Sp1(-75)およびSp1(-55)をどちらか一方のみあるいは両方をそれぞれ欠損したリコンビナントウイルスを作成したところ片方のみを欠損したリコンビナントウイルスでは前初期遺伝子の発現およびウイルス増殖は野生型と変わらないにも関わらず、Sp1結合部位を両欠損したリコンビナントウイルスでは前初期遺伝子の発現およびウイルス増殖が著明に減少した。以上よりSp1(-55)およびSp1(-75)結合部位はウイルス増殖に関してエンハンサーの他の結合部位では代償不可能な機能を持っていると考えられた。ヒトサイトメガロウイルス(HCMV)は健康なヒトの体内で潜伏感染しており、造血幹細胞移植後に免疫不全状態になると再活性化し、肺炎、骨髄抑制等の重篤な合併症を引き起こす。そのため、造血幹細胞移植後にHCMVの再活性化を防ぐことは、その治癒率向上のために不可欠である。しかし、HCMVの再活性化機構はその適切なモデル系がないこともあり、全く解明されていない。HCMVの再活性化機構を解明するため、HCMVが増殖(溶解感染)する細胞での基礎的なHCMVの転写機構の解明をHCMVの組換えウイルスを作成することによって試みた。その結果、1)主要前初期遺伝子の発現に前祖初期遺伝子エンハンサーはin vivoで重要な役割をにない、さらにTATA boxを含むプロモーターのみではウイルスは増殖できないが、-55に存在するSp1結合部位を含めれば、ウイルスは増殖できる。2)エンハンサー全体の中で転写開始点を+1として-55と-75に存在するSp1結合部位の効率的なウイルス増殖のために少なくとも1つは必要である。のことが判明した。
日本海海底通信ケーブルによる海域地球科学観測研究-日米ソ国際共同研究への発展を求めて-

1.直江津-ナホトカ間の日本海海底通信ケーブル(JASC)は、平成7年7月に運用停止となった後、地球科学研究を目的とした再利用のために東京大学地震研究所とロシア科学アカデミーに譲渡された。直江津側の沿岸部のケーブルは撤去し、端末は海中にア-スした。2.日本海ケーブルを含む使用停止した海底通信ケーブル、あるいは専用のケーブルを利用した地球科学研究についての議論を、米国、ドイツ等の専門的研究者を招へいしての研究連絡会議や、米国で開かれた海底ケーブル再利用に関する国際委員会において行った。観測技術や解析手法研究の進展状況についての情報交換をするとともに、長期的な研究指針をまとめた。特に日本海ケーブルの利用に関しては、日本側研究者とロシア側研究者が相互に訪問し、電磁気観測、海洋物理観測、地震計開発の共同研究の進め方を検討した。3.7年8月より、日本海ケーブルのロシア側陸揚点の近くで地磁気観測を始めた。8年1月にはナホトカの日本海ケーブル端局内に計測装置と記録装置を設置し、ケーブルに沿っての電位差測定を開始した。同年9月には、計測装置にGPSで得られる時刻を取り込むことにより、時刻計測の精度を改善した。電位差と地磁気の観測データと合わせて解析することにより、日本海の下の電気伝導度構造を調べることが可能となる。モデル計算の結果では、周期1時間程度までの電位差変動が、リンスフェアの電気伝導度を決定するのに高い感度を有することがわかった。一方、10日程度の周期を持つ顕著な電位差変動が検出されており、ケーブルを横切る海流の流量と電位差の関係という観点からも解析を進めている。4.潮流が海底ケーブルに誘起する電位差の研究の基礎として、多層位数値モデルを用いて日本海の循環の研究を行った。月平均の気象条件及び海峡等において季節変化する流入、流出量を課して時間積分を行った結果、中層水の形成やその分布等、日本海の表層・中層循環の特徴的な現象の再現にほぼ成功した。また、日本海の北部を占める日本海盆において、係留系を用いて流速特性を計測した結果、陸岸や海底スロープから十分遠い領域では、冬から春にかけて極めて強い流れが生ずることが判明した。この流れは順圧的であるため、海底(ケーブル)から100m位までの層の流れが全層の流れを代表し得ることがわかった。また、対馬北西部においても係留系を用いた海流計測を実施し、浅層と深層における流れと水温の季節変動を明らかにした。5.浜田プサン間及び津軽海峡の海底ケーブルについて電位差の測定を行い、韓国海峡、津軽海峡を通過する海流の流量との関係を、流速計や沿岸水位等のデータを用いた解析によって調べた。電位差の変動が海面流速の変動や実測流量の変動に比例していることが判明し、海底ケーブルを利用した電位差測定が、海流モニタリングの有力な手段であることが実証された。さらに、九州と壱岐を結ぶケーブルについても、8年10月より電位差測定を開始した。6.将来的には、日本海ケーブルに計測機器を設置してナホトカへデータを伝送し、リアルタイムで海底地球科学観測を実施することが望まれる。このための技術開発として、8年1月2月にグアム-二宮間のGeO-TOCケーブルを利用してデータ伝送実験を行い、グアム側に置いた地震計及びハイドロフォンのデータをデジタル及びアナログ両方式により伝送することができた。さらに海底ケーブルを利用した地震観測装置を開発し、9年1月にGeO-TOCケーブルの伊豆小笠原海溝陸側斜面上に設置した。観測装置は正常に動作し、二宮のケーブル陸上局にデータが伝送されている。この実験の成功により、日本海ケーブルによる海底観測のための基礎技術を確立することができた。7.9年2月には米国・ロシアの研究者を招へいし、他の国からの参加者も加えてまとめの研究連絡会議を開催した。海底ケーブルを利用した電磁気学・地震学・海洋物理学等の研究、そのための基礎技術開発に関して、本研究の成果も含めて幅広く議論を行い、将来の見通しについて検討した。

一方、10日程度の周期を持つ顕著な電位差変動が検出されており、ケーブルを横切る海流の流量と電位差の関係という観点からも解析を進めている。4.潮流が海底ケーブルに誘起する電位差の研究の基礎として、多層位数値モデルを用いて日本海の循環の研究を行った。月平均の気象条件及び海峡等において季節変化する流入、流出量を課して時間積分を行った結果、中層水の形成やその分布等、日本海の表層・中層循環の特徴的な現象の再現にほぼ成功した。また、日本海の北部を占める日本海盆において、係留系を用いて流速特性を計測した結果、陸岸や海底スロープから十分遠い領域では、冬から春にかけて極めて強い流れが生ずることが判明した。この流れは順圧的であるため、海底(ケーブル)から100m位までの層の流れが全層の流れを代表し得ることがわかった。また、対馬北西部においても係留系を用いた海流計測を実施し、浅層と深層における流れと水温の季節変動を明らかにした。5.浜田プサン間及び津軽海峡の海底ケーブルについて電位差の測定を行い、韓国海峡、津軽海峡を通過する海流の流量との関係を、流速計や沿岸水位等のデータを用いた解析によって調べた。電位差の変動が海面流速の変動や実測流量の変動に比例していることが判明し、海底ケーブルを利用した電位差測定が、海流モニタリングの有力な手段であることが実証された。さらに、九州と壱岐を結ぶケーブルについても、8年10月より電位差測定を開始した。6.将来的には、日本海ケーブルに計測機器を設置してナホトカへデータを伝送し、リアルタイムで海底地球科学観測を実施することが望まれる。このための技術開発として、8年1月2月にグアム-二宮間のGeO-TOCケーブルを利用してデータ伝送実験を行い、グアム側に置いた地震計及びハイドロフォンのデータをデジタル及びアナログ両方式により伝送することができた。さらに海底ケーブルを利用した地震観測装置を開発し、9年1月にGeO-TOCケーブルの伊豆小笠原海溝陸側斜面上に設置した。観測装置は正常に動作し、二宮のケーブル陸上局にデータが伝送されている。この実験の成功により、日本海ケーブルによる海底観測のための基礎技術を確立することができた。7.9年2月には米国・ロシアの研究者を招へいし、他の国からの参加者も加えてまとめの研究連絡会議を開催した。海底ケーブルを利用した電磁気学・地震学・海洋物理学等の研究、そのための基礎技術開発に関して、本研究の成果も含めて幅広く議論を行い、将来の見通しについて検討した。1.米国における世界各国の研究者との議論、米国、ドイツ等の専門的研究者を招へいしての研究連絡会議により、使用停止した海底通信ケーブル、あるいは専用のケーブルを利用した地球科学研究の長期的指針や、解析の手法などについて討議した。2.ウラジオトスクに研究者を派遣し、海洋物理観測についてロシア側研究者との打ち合わせを行った。モスクワ及びロンドンに研究者を派遣し、平成7年7月に運用停止となった日本海海底通信ケーブルの管理方法や観測機器の開発について協議した。3.平成8年1月にナホトカの日本海ケーブル端局内に観測設備を設置し、ケーブルに沿っての電位差観測を開始した。陸上での地磁気観測データと合わせて、日本海の下の電気伝導度構造の解析を行っていく予定である。
ショウジョウバエをモデルとした脂質代謝の遺伝学的制御システムの解明

私はショウジョウバエをモデルとした解析により脂肪制御に関与する新奇遺伝子を同定し、肥満とそれによって引き起こされる疾患の治療のための基礎科学的基盤を築くことを目指して研究を進めた。昨年度までに過剰発現系統ライブラリー(LA系統、940系統)を用いてスクリーニングを行い、脂質代謝制御に関わる新規遺伝子としてMESR4を同定した。今年度はさらに、MESR4の機能およびMESR4の発現を制御するシグナル系について解析を進めた。ショウジョウバエゲノムにはピストン遺伝子群が約100コピーほど繰り返し並んだ領域(histone gene locus)があり、その転写調節にはhistone locusbody(HLB)と呼ばれるRNAタンパク質複合体が重要な機能を果たしている。先行研究において、活性型HLBを認識する抗体(MPM-2)を用いた免疫沈降でMESR4が共沈したことから、MESR4とHLBの関連について研究を進めた。まず、MESR4抗体を用いた染色で、唾腺染色体histone gene locusにMESR4が結合していることを確認した。また、脂肪細胞の抗体染色によってMPM-2とMESR4が共局在することがわかり、MESR4がin vivoにおいてもHLBで機能する可能性が示唆された。MPM-2とMESR4の共局在は、幼虫の成長期(3齢幼虫初期)では高確率で観察され、成長が止まる3齢幼虫後期では両シグナルとも減少していた。一方で栄養豊富な飼育環境下ではこのMPM-2とMESR4の共局在が増加していた。さらにMESR4のRNAiによってMESR4機能がノックダウンされた個体ではピストンH2A,H3,H4遺伝子の転写量が上昇していた。以上の結果から、MESR4は発生ステージ初期あるいは豊富な栄養条件のような細胞が成長する条件下では、HLBに局在して過剰なピストン遺伝子の転写を抑制している可能性が示唆された。このMESR4のHLBにおける機能が、結果として脂肪細胞では脂質代謝に影響を及ぼし、脂質代謝制御因子として機能すると考えられる。HLB複合体と代謝調節との関連性を示した研究はこれまでに報告が無く、本研究によって新たな脂質代謝制御機構の存在が示された点で意義がある。肥満はメタボリックシンドロームなどをはじめとする種々の疾病の原因となることから、脂肪制御機構の解明が切に求められています。本研究では、ショウジョウバエをモデルとした解析により脂肪制御に関与する新奇遺伝子を同定し、肥満とそれによって引き起こされる疾患の治療のための基礎科学的基盤を築くことを目指しています。ショウジョウバエの脂肪貯蔵の場であるfatbodyは、一層の細胞層から成るシート状の組織です。ショウジョウバエでは、酵母由来のGAL4/UASシステムを利用することで、脂肪組織特異的に目的の遺伝子の発現を過剰に誘導したり、RNAiを誘導してノックダウンしたりすることが可能です。本研究では、fat bodyへの脂肪蓄積が異常になる遺伝子を同定し、その機能を解析することを目的としています。本年度は過剰発現系統ライブラリー(LA系統、940系統)を用いてスクリーニングを行いました。まず1次スクリーンとして肥満変異体を食塩水中に浮かべ、浮力の異常を指標として単離しました。得られた22系統について、2次スクリーンとして、脂肪顆粒の大きさや、数、形態の異常を共焦点レーザー顕微鏡により検出しました。その結果、10個の肥満関連遺伝子を同定することができました。また共同研究として、肥満と不妊との関連も調べました。1次スクリーニングでの遺伝子変異個体のうち、成虫が妊性を持っているかを調べた結果、4系統が候補として得られました。残念ながら脂肪蓄積の異常との関連性は見いだされませんでしたが、これらの変異体は、脂肪体の内分泌器官としての重要性を示していると考えています。本研究では、ショウジョウバエの脂肪貯蔵の場であるfatbodyをモデルとした解析により脂肪制御に関与する新奇遺伝子を同定し、脂質代謝を理解するための基礎科学的基盤を築くことを目指しています。昨年度までに過剰発現系統ライブラリー(LA系統、940系統)に対するスクリーニングが完了し、12個の肥満関連遺伝子を同定することができました。今年度はこの候補遺伝子のうち、MESR4という新規遺伝子に注目して解析を進めました。MESR4はRasシグナルの抑制因子として同定されていますが、脂質代謝に関する詳細な機能は判っていませんでした。MESR4を脂肪体特異的に過剰に発現すると、脂肪細胞内の脂質蓄積が抑制され、遊離脂肪酸が増えることが、生化学的解析や脂肪細胞の3Dイメージングによって明らかになりました。またMESR4のRNAi変異体を作製して脂肪体特異的にMESR4をノックダウンすると、脂肪細胞への脂質の蓄積が促進されたことから、MESR4は脂質蓄積における抑制因子として働いていることが示唆されました。これらの変異体は摂食行動に異常を示さず、脂肪細胞における脂質代謝に変化を生じていると考えられました。さらにMESR4に対する抗体染色によって、MESR4タンパク質は核に局在し、脂肪細胞の染色体に結合することが判りました。MESR4は染色体への結合を介して脂質代謝遺伝子の発現調節を行っているのではないかと考えられたため、マイクロアレイおよび定量的PCR法を用いて、MESR4変異体で発現が変化する遺伝子を探しました。MESR4の過剰発現では、脂肪酸合成酵素群の発現が低下する一方、中性脂肪分解酵素群の発現が上昇していました。これらの遺伝子発現の変化は変異体における脂質量の変化と一致しています。

以上の結果から、MESR4は脂肪蓄積に関わる遺伝子群の発現をエピジェネティックに制御する重要な遺伝子である可能性が考えられました。私はショウジョウバエをモデルとした解析により脂肪制御に関与する新奇遺伝子を同定し、肥満とそれによって引き起こされる疾患の治療のための基礎科学的基盤を築くことを目指して研究を進めた。昨年度までに過剰発現系統ライブラリー(LA系統、940系統)を用いてスクリーニングを行い、脂質代謝制御に関わる新規遺伝子としてMESR4を同定した。今年度はさらに、MESR4の機能およびMESR4の発現を制御するシグナル系について解析を進めた。ショウジョウバエゲノムにはピストン遺伝子群が約100コピーほど繰り返し並んだ領域(histone gene locus)があり、その転写調節にはhistone locusbody(HLB)と呼ばれるRNAタンパク質複合体が重要な機能を果たしている。先行研究において、活性型HLBを認識する抗体(MPM-2)を用いた免疫沈降でMESR4が共沈したことから、MESR4とHLBの関連について研究を進めた。まず、MESR4抗体を用いた染色で、唾腺染色体histone gene locusにMESR4が結合していることを確認した。また、脂肪細胞の抗体染色によってMPM-2とMESR4が共局在することがわかり、MESR4がin vivoにおいてもHLBで機能する可能性が示唆された。MPM-2とMESR4の共局在は、幼虫の成長期(3齢幼虫初期)では高確率で観察され、成長が止まる3齢幼虫後期では両シグナルとも減少していた。一方で栄養豊富な飼育環境下ではこのMPM-2とMESR4の共局在が増加していた。さらにMESR4のRNAiによってMESR4機能がノックダウンされた個体ではピストンH2A,H3,H4遺伝子の転写量が上昇していた。以上の結果から、MESR4は発生ステージ初期あるいは豊富な栄養条件のような細胞が成長する条件下では、HLBに局在して過剰なピストン遺伝子の転写を抑制している可能性が示唆された。このMESR4のHLBにおける機能が、結果として脂肪細胞では脂質代謝に影響を及ぼし、脂質代謝制御因子として機能すると考えられる。HLB複合体と代謝調節との関連性を示した研究はこれまでに報告が無く、本研究によって新たな脂質代謝制御機構の存在が示された点で意義がある。H23年度はスクリーニングで同定された遺伝子群の詳細な解析を行うことを予定していました。中でも新規性の高いMESR4遺伝子に注目し、生化学的・遺伝学的手法を用いて解析を行いました。概ね実験は順調に進行しており、MESR4が脂質代謝を制御する新たな因子であることを突き止めることにほぼ成功しています。今後は、脂質代謝に関連する遺伝子スクリーニング結果の妥当性の検討と、MESR4遺伝子の機能解析をより詳細に行い、論文を発表する予定です。
データ寡少な東南アジア新興国流域圏における陸海域統合－流域圏管理モデルの開発

東南アジアの新興国・発展途上国では,経済発展に伴う都市化・混住化の進行で,農村地域や閉鎖性水域での有機汚濁が急速に拡がっている.日本が1970年代以降,経験してきた農村地域での有機汚濁を,新興国・発展途上国では,近年,より深刻な水環境の悪化を伴って急速に経験しつつある.高い農業生産性を維持しつつ,陸域から排出される窒素・リンの負荷を削減するとともに,閉鎖性水域の水環境保全を図ることが喫緊の課題となっている.流域圏における水質環境は,陸域上流から下流の閉鎖性内湾に至る流域圏の物質フロー系によって形成されるため,流域圏の水質保全のためには,陸域と海域を個別に考えるのでは無く,連続的に捉え,陸海域流域圏全体の水循環系と物質循環系を統合的に俯瞰する,いわゆる陸海域統合ー流域圏水環境管理が極めて重要である.本研究では,上記のコンセプトに基づき,窒素・リンを対象に,急速な経済発展に伴い都市化・混住化が進む東南アジアの農業流域圏における陸海域統合ー流域圏管理モデルの構築を目指した.4グループの研究組織を構成し,先ず陸域を対象に,面源負荷グループとGIS流域解析グループは連携してGIS援用ー流域負荷流出モデルの構築を進めるとともに,両グループの成果を負荷源入力として,閉鎖性湖沼グループと閉鎖性海域グループは水理学ー生態系モデルの開発を進めた.本研究では「データの寡少性をいかに克服するか」がポイントとなる.そのため,流域圏データ寡少地域では,データ寡少性が故に定量化が容易でない素過程のモデル化に際しては,個々の素過程の物理・生物化学的特性に基づきつつ,できる限り簡便な定式化を目ざした.GIS流域解析グループでは,ベトナム南部に位置するDau Tieng貯水池を対象に,貯水池の操作規則(ルールカーブ)の最適化を行った.同貯水池は,農業,工業,上水,発電,環境維持など様々な役割を担っており,ダム操作を最適化して必要用水の確保と洪水の発生防止を目指した.さらに,開発した長期流出解析モデルと最適管理手法により,地球温暖化と地域開発を想定したシナリオ分析を実施し,将来の影響評価を行った.さらに,国内の精査流域での洪水予測のためのプロトタイプモデルの開発を目的に,筑後川支流の宝満川流域を対象に,DEMと現地観測した水位記録から平成30年7月豪雨における水田地域内の雨水貯留能を分析するとともに,水田地域内での雨水貯留が河川流量に及ぼす影響について検討した.閉鎖性海域グループでは,ベトナム南部に位置するCan Gio湾を対象に,地球温暖化に伴う海水面上昇や,現在ベトナム政府が検討を進めている堤防建設がCan Gio湾内の湛水環境や塩分環境に及ぼす影響を検討した.さらに,ベトナム北部に位置するRed River流域に設置されている洪水調整池・Van Coc湖の洪水調節機能をシナリオ分析により評価した.閉鎖性湖沼グループでは,水中LEDを利用した水質改善技術の確立に向けて,光スペクトル特性が水質改善効果に及ぼす影響を検討した.その結果,光合成に有効な赤色・青色波長光に黄色波長光を含むLED光を照射することで,酸素生産速度が向上し,無酸素化解消のタイミングが早められるとともに良好なDO環境を維持することが確認された.面源負荷グループでは,ベトナム・ハノイ郊外における養豚農家270戸の排水処理状況を調査し,小規模養豚農家よりも大規模養豚農家の方がメタン発酵施設や排水処理施設を充実させている状況を,統計的分析を用いて明らかにした.平成30年度に引き続き,4グループの研究組織を構成し,先ず陸域を対象に,面源負荷グループとGIS流域解析グループは連携してGIS援用ー流域負荷流出モデルを構築する.両グループの成果を負荷源入力として,閉鎖性湖沼グループと閉鎖性海域グループは水理学ー生態系モデルを開発する.GIS流域解析グループでは,ベトナム南部に位置するSaigonーDong Nai川流域を対象に,主要ダム貯水池群の最適管理手法の開発を試みる.それぞれのダム貯水池は,農業,工業,上水,発電,環境維持など様々な役割を担っており,これらのダム操作を最適化して必要用水の確保と洪水の発生防止を目指す.また,開発した長期流出解析モデルと最適管理手法により,地球温暖化と地域開発を想定したシナリオ分析を実施する.国内の精査流域での洪水予測のためのプロトタイプモデルの開発を目的に,DEMと土地利用GISデータを用いて,宝満川流域内の水田地域が有する雨水貯留ポテンシャルを推定する.さらに,モデルを用いて,降雨時における水田地域での排水管理が河川流量の変動に及ぼす影響を分析する.閉鎖性海域グループでは,ベトナム南部に位置するCan Gio湾を対象に,地球温暖化に伴う海水面上昇や,現在ベトナム政府が検討を進めている堤防建設がCan Gio湾内の湛水環境や塩分環境に及ぼす影響を検討する.さらに,ベトナム北部に位置するRed River流域に設置されている洪水調整池・Van Coc湖の洪水調節機能をシナリオ分析により評価する.閉鎖性湖沼グループでは,水中LEDを利用した水質改善技術の開発研究を進める.面源負荷グループでは,ベトナム水質環境政策が養豚農家の排水処理行動に及ぼす影響を明らかにする.以上の成果を統合し,水質保全対策に対するシナリオ分析を行い,水質総量規制を含む流域圏水環境改善に向けた最適ロードマップを提言する.東南アジアの新興国・発展途上国では,経済発展に伴う都市化・混住化の進行で,農村地域や閉鎖性水域での有機汚濁が急速に拡がっている.

日本が1970年代以降,経験してきた農村地域での有機汚濁を,新興国・発展途上国では,近年,より深刻な水環境の悪化を伴って急速に経験しつつある.高い農業生産性を維持しつつ,陸域から排出される窒素・リンの負荷を削減するとともに,閉鎖性水域の水環境保全を図ることが喫緊の課題となっている.流域圏における水質環境は,陸域上流から下流の閉鎖性内湾に至る流域圏の物質フロー系によって形成されるため,流域圏の水質保全のためには,陸域と海域を個別に考えるのでは無く,連続的に捉え,陸海域流域圏全体の水循環系と物質循環系を統合的に俯瞰する,いわゆる陸海域統合ー流域圏水環境管理が極めて重要である.本研究では,上記のコンセプトに基づき,窒素・リンを対象に,急速な経済発展に伴い都市化・混住化が進む東南アジアの農業流域圏における陸海域統合ー流域圏管理モデルの構築を目指した.4グループの研究組織を構成し,先ず陸域を対象に,面源負荷グループとGIS流域解析グループは連携してGIS援用ー流域負荷流出モデルの構築を進めるとともに,両グループの成果を負荷源入力として,閉鎖性湖沼グループと閉鎖性海域グループは水理学ー生態系モデルの開発を進めた.本研究では「データの寡少性をいかに克服するか」がポイントとなる.そのため,流域圏データ寡少地域では,データ寡少性が故に定量化が容易でない素過程のモデル化に際しては,個々の素過程の物理・生物化学的特性に基づきつつ,できる限り簡便な定式化を目ざした.GIS流域解析グループでは,ベトナム南部に位置するDau Tieng貯水池を対象に,貯水池の操作規則(ルールカーブ)の最適化を行った.同貯水池は,農業,工業,上水,発電,環境維持など様々な役割を担っており,ダム操作を最適化して必要用水の確保と洪水の発生防止を目指した.さらに,開発した長期流出解析モデルと最適管理手法により,地球温暖化と地域開発を想定したシナリオ分析を実施し,将来の影響評価を行った.さらに,国内の精査流域での洪水予測のためのプロトタイプモデルの開発を目的に,筑後川支流の宝満川流域を対象に,DEMと現地観測した水位記録から平成30年7月豪雨における水田地域内の雨水貯留能を分析するとともに,水田地域内での雨水貯留が河川流量に及ぼす影響について検討した.閉鎖性海域グループでは,ベトナム南部に位置するCan Gio湾を対象に,地球温暖化に伴う海水面上昇や,現在ベトナム政府が検討を進めている堤防建設がCan Gio湾内の湛水環境や塩分環境に及ぼす影響を検討した.さらに,ベトナム北部に位置するRed River流域に設置されている洪水調整池・Van Coc湖の洪水調節機能をシナリオ分析により評価した.閉鎖性湖沼グループでは,水中LEDを利用した水質改善技術の確立に向けて,光スペクトル特性が水質改善効果に及ぼす影響を検討した.その結果,光合成に有効な赤色・青色波長光に黄色波長光を含むLED光を照射することで,酸素生産速度が向上し,無酸素化解消のタイミングが早められるとともに良好なDO環境を維持することが確認された.面源負荷グループでは,ベトナム・ハノイ郊外における養豚農家270戸の排水処理状況を調査し,小規模養豚農家よりも大規模養豚農家の方がメタン発酵施設や排水処理施設を充実させている状況を,統計的分析を用いて明らかにした.平成30年度に引き続き,4グループの研究組織を構成し,先ず陸域を対象に,面源負荷グループとGIS流域解析グループは連携してGIS援用ー流域負荷流出モデルを構築する.
神経ネットワークの内部状態による記憶の形成、想起の制御

脳は外部刺激を受けなくても、秩序を持った意味のある活動を続ける。膜電位は自発的に変動し、発火活動にまで至る。こうした自発活動は、外部刺激を受けない睡眠時にも途切れることがない。従来の記憶研究では、自発活動は背景ノイズとして扱われ、取り除くべきものと考えられてきた。しかし実際には、"脳の内部状態"を反映した自発活動も記憶形成、想起に重要であると考えられる。本研究では、特定の細胞集団の自発活動を抑制し、行動に与える影響を調べた。Archaerhodopsinを用いて聴覚皮質の自発活動を抑制した。CaMKIIプロモーターの下流でArchaerhodopsinを発現するアデノ随伴ウイルスを聴覚皮質に注入し、光ファイバーを埋め込んだ。T字迷路にこのマウスを入れ、自発活動を抑制した場合は一方(例えば左側)のアームに餌を置いた。自発活動を抑制しなかった場合は、もう一方(例えば右側)のアームに餌をおいた。餌がどちらにあるか、見て判断することや匂いで判断することはできないように設定した。訓練当初はチャンスレベルの50%の正解率だった。しかしこの訓練を繰り返したところ、マウスは自発活動の抑制を手がかりとして餌を探し当てることができるようになった。また、テスト中ずっと自発活動を抑制する場合だけでなく、テスト前に一定時間だけ抑制した場合でも、テスト時に餌を探し当てられるようになった。一連の結果から、自発活動の抑制が脳における情報になり、記憶形成や想起を引き起こすことを示すものである。27年度が最終年度であるため、記入しない。しかし実際には、“脳の内部状態"を反映した“自発活動"も記憶形成、想起に重要であると考えられる。特に、自発活動の抑制が連合記憶の形成や想起を引き起こすかどうかの検討を進めた。Archaerhodopsinを用いて聴覚皮質の自発活動を抑制し、同時にマウスの足に弱い電気ショックを与える条件づけを行った。その結果、条件づけ後は、自発活動を抑制するだけでマウスは恐怖反応を示すようになった。この結果は、自発活動の抑制が脳における情報になり、記憶形成や想起を引き起こすことを示している。脳の自発活動を操作するため、オプトジェネティクス法の導入とその活用に取り組んだ。結果として、自発活動の抑制による行動の変化を見出すことに成功した。自発活動の抑制が脳における情報になる可能性について、さらに詳細に検証する。具体的には抑制する細胞の割合と記憶強度の関係、他の記憶課題での評価を行う。一連の研究を通じて、自発活動及びその抑制の影響についての解明を進める27年度が最終年度であるため、記入しない。
甲状腺細胞膜TSH受容体の構造に関する研究

甲状腺細胞膜TSH受容体に関する研究を実施中、我々の発見した画期的発見は、アマーシャム社製キットを用いると、未治療バセドウ病患者血中にTSH受容体抗体と共に抗DNA抗体が検出されることである。この世界始めての発見について、我々はその生理的意味を解明するため、次の如き検討を行なった。(1)未治療患者:180名の未治療患者について調べると、その90%が抗DNA抗体を有していた。又同時に測られたTSH受容作抗体も90%に陽性であった。両抗体の力価を比較すると、【y_3】には、はっきりした相関はないが、2/3には明らかに相関がみられた。抗DNA抗体は正常人や単純性甲状腺腫患者には全く発見されなかった。又自巳免疫疾患たる橋本病やビールスによる亜急性甲状腺炎患者の20%にしか抗DNA抗体が発見されないことから、この抗DNA抗体がバセドウ病に特有のものと快論された。(2)治療と抗DNA抗体:バセドウ病患者を抗甲状腺剤で治療するとTSH受容体は次第に減少するが、抗DNA抗体もまた治療につれ減少した。治療により【T_3】抑制が可能となると、抗DNA抗体は僅か3%にしか存在せず、TSH受容体抗体もほぼこれに見合う陽性率を示した。一方【T_3】抑制の不可能な群では、抗DNA抗体及びTSH変容体抗体は夫が50-40%の陽性を示した。このことはバセドウ病の治療によって抗DNA抗体が減少し、寛解と共に抗DNA抗体の消失することを示している。(3)抗DNA抗体の性質:抗体は必ずしもdouble stand DNAに向けられたものではなく、IgGのみならずIgMにも含まれていた。又抗体は非常に不安定で、簡単に崩壊する性質を有していた。以上の研究により、従来知らされていなかったバセドウ病に於ける免疫機構が次第に明らかにされつつあるものと信ずる。
人工種子カプセル内における植物細胞の効率的再分化および長期保存システムの確立

植物の培養細胞を人工種子化し,植物細胞を長期にわたって保存する手法の確立を目的として,以下の知見を得た.1.セイヨウワサビ毛状根から誘導された細胞集塊の不定根再生において,25°C,20日間の培養で,細胞集塊から発根・再生する不定根数は,寒天ゲル中の水分含量に大きく依存し,66%の水分含量では不定根の再生は認められなかった.また,細胞集塊を10%の気相酸素濃度下に20日間保持したとき,細胞集塊からの不定根再生は抑制されたが,その後,この細胞集会を21%の酸素雰囲気の下へ移すことにより,細胞塊からの不定根再生活性が回復した.2.コート薄膜で被覆したアルギン酸カルシウムゲル中に細胞集塊を包埋する人工種子を作製した.細胞集塊への酸素の供給を可能とし,かつアルギン酸カルシウムゲルの乾燥を防ぐことにより,保存中における細胞集塊の不定根再生活性を維持するために,人工種子表面を被覆する薄膜材を検討した.その結果,パラフィンが,アルギン酸カルシウムゲルの乾燥防止効果が高く,適度の酸素透過性を持っていることから,適切な薄膜材であることが確認された.3.種々の厚さのパラフィン薄膜を施した人工種子を作製し,25°Cにて,60日間の長期保存を検討した.その結果,パラフィン膜厚の増加にともなって,細胞塊への酸素供給が制限されるため,保存後における細胞塊の生存活性の低下が認められた.細胞塊の高い生存活性を得るパラフィン膜厚は,約0.5mmであることが分かった.4.アルギン酸カルシウムゲル,パラフィン膜の酸素透過係数および細胞塊の酸素吸収速度を実験的に求めた.これらの値を用いて,人工種子中の細胞塊濃度31mmol/m^3(気相酸素分圧2.5%に相当)を与えるパラフィン膜厚を計算したところ,0.47mmを得た.この値は,先の実験で得られた膜厚(約0.5mm)にほぼ一致するものであった.5.本申請課題で提案した人工種子カプセルは,セイヨウワサビ細胞塊だけでなく,他の植物細胞(タバコカルスなど)の保存に対しても有効であることが確認された.植物の培養細胞を人工種子化し,植物細胞を長期にわたって保存する手法の確立を目的として,以下の知見を得た.1.セイヨウワサビ毛状根から誘導された細胞集塊の不定根再生において,25°C,20日間の培養で,細胞集塊から発根・再生する不定根数は,寒天ゲル中の水分含量に大きく依存し,66%の水分含量では不定根の再生は認められなかった.また,細胞集塊を10%の気相酸素濃度下に20日間保持したとき,細胞集塊からの不定根再生は抑制されたが,その後,この細胞集会を21%の酸素雰囲気の下へ移すことにより,細胞塊からの不定根再生活性が回復した.2.コート薄膜で被覆したアルギン酸カルシウムゲル中に細胞集塊を包埋する人工種子を作製した.細胞集塊への酸素の供給を可能とし,かつアルギン酸カルシウムゲルの乾燥を防ぐことにより,保存中における細胞集塊の不定根再生活性を維持するために,人工種子表面を被覆する薄膜材を検討した.その結果,パラフィンが,アルギン酸カルシウムゲルの乾燥防止効果が高く,適度の酸素透過性を持っていることから,適切な薄膜材であることが確認された.3.種々の厚さのパラフィン薄膜を施した人工種子を作製し,25°Cにて,60日間の長期保存を検討した.その結果,パラフィン膜厚の増加にともなって,細胞塊への酸素供給が制限されるため,保存後における細胞塊の生存活性の低下が認められた.細胞塊の高い生存活性を得るパラフィン膜厚は,約0.5mmであることが分かった.4.アルギン酸カルシウムゲル,パラフィン膜の酸素透過係数および細胞塊の酸素吸収速度を実験的に求めた.これらの値を用いて,人工種子中の細胞塊濃度31mmol/m^3(気相酸素分圧2.5%に相当)を与えるパラフィン膜厚を計算したところ,0.47mmを得た.この値は,先の実験で得られた膜厚(約0.5mm)にほぼ一致するものであった.5.本申請課題で提案した人工種子カプセルは,セイヨウワサビ細胞塊だけでなく,他の植物細胞(タバコカルスなど)の保存に対しても有効であることが確認された.植物の培養細胞を人工種子化し,植物細胞を長期にわたって保存する手法の確立を目的として,本年度は,以下の知見を得た.1.セイヨウワサビ毛状根から誘導された細胞集塊の不定根再生に対し,25°Cの培養温度にて寒天培地を用い,寒天ゲル中の水分含量および気相中の酸素濃度の効果を検討した.20日間の培養において,細胞集塊から発根・再生する不定根数は,寒天ゲル中の水分含量に大きく依存し,66%の水分含量では不定根の再生は認められなかった.また,細胞集塊を10%の気相酸素濃度下に20日間保持したとき,細胞集塊からの不定根再生は抑制されたが,その後,この細胞集会を21%の酸素雰囲気の下へ移すことにより,細胞塊からの不定根再生活性が回復することが分かった.

2.上記で得られた結果に基づき,コート薄膜で被覆したアルギン酸カルシウムゲル中に細胞集塊を包埋する人工種子を作製した.細胞集塊への酸素の供給を可能とし,かつアルギン酸カルシウムゲルの乾燥を防ぐことにより,保存中における細胞集塊の不定根再生活性を維持するために,人工種子表面を被覆する薄膜材(エチレンビニル酢酸アクリル酸共重合体,パラフィンおよびポリオルガノシロキサン)を検討した.その結果,パラフィンが,アルギン酸カルシウムゲルの乾燥防止効果が高く,適度の酸素透過性を持っていることから,適切な薄膜材であることが確認された.3.アルギン酸カルシウムゲル中のショ糖濃度を240mol/m^3以上としたとき,厚さ0.4mmのパラフィン薄膜で被覆したアルギン酸カルシウムゲル中で,25°Cの空気中にて,60日間保存した細胞集塊からは,90%以上の不定根再生効率が得られた.平成8年度に得られた成果をふまえて,人工胚(セイヨウワサビ細胞塊),人工胚乳(栄養源を含むアルギン酸カルシウムゲル),人工種皮(パラフィン薄膜)を作製し,平成9年度は以下の知見を得た.1.保存中におけるセイヨウワサビ細胞塊の生育を抑制しつつ,その生存活性を維持するためには,気相中の酸素分圧の制御が重要であった.細胞塊からの不定根再生と酸素分圧の関係を詳細に検討し,気相中酸素分圧として2.55.0%が有効であることが分かった.2.種々の厚さのパラフィン薄膜を施した人工種子を作製し,25°Cにて,60日間の長期保存を検討した.その結果,パラフィン膜厚の増加にともなって,細胞塊への酸素供給が制限されるため,保存後における細胞塊の生存活性の低下が認められた.細胞塊の高い生存活性を得るパラフィン膜厚は,約0.5mmであることが分かった.3.アルギン酸カルシウムゲル,パラフィン膜の酸素透過係数および細胞塊の酸素吸収速度を実験的に求めた.これらの値を用いて,人工種子中の細胞塊表面での酸素濃度31mmol/m^3(気相酸素分圧2.5%に相当)を与えるパラフィン膜厚を計算したところ,0.47mmを得た.この値は,先の実験で得られた膜厚(約0.5mm)にほぼ一致するものであった.4.本申請課題で提案した人工種子カプセルは,セイヨウワサビ細胞塊だけでなく,他の植物細胞(タバコカルスなど)の保存に対しても有効であることが確認された.
写真と歴史のアクチュアリティ研究アメリカ現代写真におけるデモクラシーの価値

写真と歴史のアクチュアリティを巡る本研究は、われわれ写真の観者にとって写真イメージをとおして経験される痛みというものが、歴史がわれわれに到来する重要な契機となりうることを明らかにした。まず本研究を遂行するための研究計画に基づき、ヴァルター・ベンヤミンやエドゥアルド・カダヴァら思想家の案出した概念を用いて、歴史のアクチュアリティがいかにわれわれに触れに来るかを分析するためのフレームワークを構築した。さらに、こうした概念を手掛かりとして用いて写真分析をおこない、写真における歴史のアクチュアリティの到来を検証した。本研究の最終年度には、写真イメージを通して歴史のアクチュアリティが到来するのは、写真が歴史のモメントを〈描く〉のではなく生き生きと〈経験させる〉ことによってわれわれ観者を歴史的局面に触れさせるときであるという結論を得ることができた。平成21年度の研究計画に基づき、まずは理論的仮説を構築するための基礎的作業をおこなった。歴史のアクチュアリティに関する考察を整理し、本研究の理論的フレームワークを整備する作業である。手掛かりとして参照する議論自体は直接的には写真とは無関係に論じられているため、写真に関連づける契機を見出しっなげていく作業が中心となった。また、事例研究を遂行する翌年度以降の研究に速やかに接続できるよう、計画どおりこうした理論整備の基礎作業と平行して、現地での資料調査・収集も開始した。具体的には、メトロポリタン美術館や国際写真センター(共にニューヨーク)、議会図書館など(ワシントンD.C.)で、現代アメリカ写真の分水嶺とも言われるロバート・フランクやその後の展開をリードしたウィリアム・エグルストンの仕事、さらには抽出した現代アメリカにおいて写真と切り結ばれて析出してくる歴史の事例(キューバ危機や核による死の脅威やヴェトナム戦争など)の資料を調査した。研究成果の一部は、写真において社会的な事象へ直接的に訴える形のアクチュアリティの担保ではなく、一見抽象的な造形の写真にたち現れるアクチュアリティの問題を、写真というメディアそれ自体の性質と写真のアクチュアリティの関係を考察するというかたちで、具体的な作品に落とし込んで発表することができた(論文「無限退却のリズム・パターン--レイ・K・メッカーの写真=世界」)。また、単著として発表した『現代アメリカ写真を読む--デモクラシーの眺望』に通底する、いかに写真が生きられてきたかという視角は、アクチュアリティに接続される問題として提起されている。特に本書で見出した可傷性といった概念は重要であるととらえており、本研究ではジュディス・バトラーらの議論を参照しつつ発展させ、具体的作品を通して写真のアクチュアリティの議論として案出するための基礎をつくった。平成21年度に立てた理論的仮説のもと、研究計画に基づき、平成22年度は具体的な事例研究を中心に遂行した。なかでも、平成22年度の仕事の中心は、現代アメリカ写真の検討である。まずは、写真に表象されるデモクラシーの価値は固定的ではなく、揺らぎつつ生きられているという仮説のもと、具体的写真でデモクラシーがポジティヴなベクトルで捉えられるものとネガティヴなベクトルで捉えられるものとに分類・整理をした。そしてデモクラシーの揺れに応じて写真を把握し、マッピングした。特に、現代アメリカ写真においてカラー(色彩)を幕開けしたとされる最重要の写真家のひとり、ウィリアム・エグルストンの作品が、デモクラシーという問いを巡って、そう語られるようにはポジティヴなデモクラシーの価値を自明的に表象しているのではないことを確認した(エグルストンの主要な写真展や写真集などには、しばしば「デモクラシー」の語が付されており、多くの批評もその路線で評価している)。そもそもエグルストンの作品が表象しているものがデモクラシーと評定できるのか否かを再考したのち、しかし同時にエグルストンの作品にデモクラシーとはアメリカにとっていかなる価値であるのかを思考させるモメントが埋め込まれていることを確認した。その成果は、論文(「写真の森に踏み迷う-ウィリアム・エグルストンの世界」)として発表することができた。本論文では、これまであまり分析的に捉えられていなかったエグルストン作品におけるデモクラシーのモメントを探ることができた。本研究の最終年度に当たる平成23年度は、当初の研究計画に基づき、初年度で構築した仮説的な理論のフレームワークを再点検し、総括となる研究を遂行した。具体的成果としては、仮説の最終的な検証に加え、写真と歴史のアクチュアリティが交錯して立ち現われるモメントを探る本研究全体を総括し、写真イメージにおける傷、痛みをとりわけ重要なキー概念として発見し、新たに抽出することができた。

この新たに発見した概念については、本年度に遂行した研究内において、アメリカ社会に転換期に写真の本質にかかわる重要な仕事をした同時代の二人、写真家ゲイリー・ウィノグランドとポップ・アーティストのアンディ・ウォーホルの仕事を中心に分析することによって検討することができた。両者の仕事はともにアメリカの1960年代というターニング・ポイントの歴史的位置において写真メディアと痛みの問題を結晶化させており、本研究の課題にもっともふさわしい写真イメージの事例として選定した。まず、両者を対比する作業によって、写真メディアと痛みの問題系を整理する作業をおこない、一部を成果発表した(口頭発表「先回りするイメージ-ウォーホルとウィノグランドの60年代アメリカ」)。次いで、この作業を通してウォーホル作品には写真のアクチュアリティと痛み、傷の結節点がよりクリアかつ直接的に析出していることが明らかとなったことを受けて、この点に集中してアクチュアリティの問題を考察し成果を発表した。テクノロジー・メディアが一層発達しイメージが乱舞する時代へと加速度的に突入していく歴史の展開のアクチュアリティを掴まえたひとつの極としてアンディ・ウォーホル作品を掴まえ、最適な事例で本研究を通じて得た新しい視座を考察することができた(その成果は、論文「The Experience of Pain through an Image : On Human and Inhuman Elements Present in the Works of Andy Warhol」など)。
コーディネーション能力育成のための小学校におけるハードル走のカリキュラムの開発

本研究の目的は,陸上運動のハードル走における小学校6年間を見通したカリキュラムを開発することにより,子どもの体力を高めるために重要なコーディネーション能力を育成することである。これまでの研究から,ハードル走における小学校6年間のカリキュラムを次のように設定した。低学年:平面の障害を用いていろいろなインターバルの距離を設定し,左右両方の足で踏み切って走り越す。中学年:高さを感じない程度の障害を用いて,いつも同じ足で踏み切って走り越す。高学年:少し高さを感じる程度の障害を用いて,自分の得意な足で踏み切り,速いリズム(3歩)で走り越す。これらのカリキュラムの中で,コーディネーション能力を育成するため,東根(2004)が指摘する「両側性」「複合性」「対応性」「不規則」「変化度」というポイントを学習活動の中に組み込んでいる。ハードル走は,走と跳,跳と走の運動の組み合わせの連続である。走と跳については,他の運動でも見られる組み合わせだが,跳と走については,ハードル走特有の技能である。この技能を身に付けるためには,空中で踏切足を前方に引きつける動作が必要となる。そこで,低学年のうちから空中でバランスをとりながら踏切足を前方に引きつける動作を身に付けさせることをカリキュラムの中に位置づけた。具体的には,低学年のリズム走においては,最後の障害をセーフティマットにすることで,思い切り前方に跳び,両足で着地をする活動を取り入れた。始めは片足ずつの着地になっていたり,走り抜けていったりしていた児童も,学習が進むにつれて前方に踏み切った後,空中で両足をそろえて着地ができるようになった。そのため,インターバルの疾走において,着地の後の1歩目が必然的に素早い動きへと変容した。以上のことから,低学年からコーディネーション能力の育成を位置づけたカリキュラムが有効であることが示された。
対人コミュニケーションにおける情動的心の理解に関する発達心理学的研究

本研究は,幼児期の他者からの評価に対する情動反応の個人差について検討することを目的とする。平成23年度は,保育所に通う6歳児89名を対象に,個別に「失敗・評価課題」,「心の理論課題」,「保育所の活動に関するインタビュー」,「語彙課題」を実施した。「失敗・評価課題」には,教師役及び参加児役の人形が登場する教師版の課題(Heyman et al,1992の修正版)と,仲間役及び参加児役の人形が登場する仲間版の課題(新たに作成)があり,参加児は,教師版の課題を実施する教師条件と仲間版の課題を実施する仲間条件のいずれかに割り当てられた。参加児は,参加児役の人形が創作活動で失敗をするが評価を受けない「失敗場面」と,創作活動での失敗の後に他者(教師または仲間の人形)から批判的評価を受ける「批判場面」の人形劇を見て,各場面での(1)情動,(2)作品評価,(3)再挑戦の意欲についての質問に回答した。結果から,批判する他者の属性によって,幼児の批判に対する反応に違いがあることが示された。批判場面での再挑戦の意欲は,仲間条件では失敗場面と比べて低くなるのに対し,教師条件では維持された。また,各条件・各場面での反応と心の理論課題の成績及び保育所での活動に対する自信との関連を検討したところ,教師条件では,批判場面での作品評価と心の理論課題の成績との間に有意な関連が認められた(作品評価と一次の誤信念の理解は正の関連,作品評価と二次の誤信念の理解は負の関連)が,仲間条件では,両者の間に有意な関連は認められなかった。さらに,保育所での活動について高い自信を持つ幼児ほど,他者(教師または仲間)から批判的評価を受けた後の作品評価が高いことが示された。幼児の他者からの評価に対する情動反応を通じて,標準的な発達の様相の解明にとどまらず個人差を規定する要因を明らかにしたことは,本研究の特に重要な点である。
紅葉木本植物からのクロモゲンの探索

100年以上前から樹木の紅葉を誘導する要因は葉内のショ糖濃度の上昇によるという説と葉内において紅葉を誘導する化合物が合成されるためという説が掲げられ、後者のこのような性質を有する仮想化合物はクロモゲンと命名されたが、実体は未解明だった。当研究者これまで水生植物であるオオカナダモにおいてクロモゲン候補化合物を2種類見出した。本研究において、カキの紅葉からの抽出液、さらにそれを精製したものの中にオオカナダモ切断葉に紅葉を誘導する化合物が存在することを見出した。このことは樹木植物においてもクロモゲンが存在していて、これが紅葉を誘導する要因となっていることを示すものと考えられる。紅葉は、秋に植物の葉が赤色に変化する現象であり、アントシアニンの蓄積とクロロフィルの分解によって引き起こされる。これまで一般的に紅葉の原因は秋に起こる葉内の糖量の増加であると考えられてきた。しかし一方で100年以上前から、植物内には糖ではない何らかの紅葉を誘導する因子が存在する可能性が示唆され、仮想物質として「クロモゲン」と呼ばれてきたがその実態は未解明であった。当研究者は、これまで水生植物であるオオカナダモ切断葉において光照射下でショ糖により紅葉を誘導する実験系を確立し、さらにオオカナダモの茎にショ糖以外の紅葉誘導因子が存在することを見出し、これを単離精製してその構造を決定し、実体物質としてのクロモゲンの存在を明らかにした。本研究では、水生植物のみならず陸上植物、特に一般的に秋の紅葉が見られている木本植物においても、このような紅葉誘導因子が存在しているかを明らかにするため、まずカキおよびモミジの紅葉から低分子化合物を抽出し、その中にオオカナダモ切断葉を紅葉させる化合物が含まれるかを調べた。その結果、カキ紅葉およびモミジ紅葉ともに光照射下でショ糖添加なしでオオカナダモ切断葉に紅葉を誘導する活性があることが明らかになった。そこで大量のカキ紅葉から低分子化合物画分を抽出し、オオカナダモ切断葉紅葉誘導系をバイオアッセイ系として紅葉誘導因子の単離精製を進めたところ、高速液体クロマトグラフィー上でシングルピークとなる画分に紅葉誘導活性があることが明らかになり、質量分析の結果、その分子量は198の化合物であることが明らかになった。またオオカナダモに対する紅葉誘導因子の1つであるエピカテキンについて、カキとモミジの幼木にスプレーしたところ、カキにおいて紅葉は誘導されなかったが、モミジにおいては紅葉が誘導されることが明らかになった。奈良県農業研究開発センターにおいて収穫されたカキの紅葉を80%メタノールに入れて破砕し抽出を行った。抽出液をろ過した後、濃縮乾固し、乾固物に水を加えて溶解した。不溶物を遠心で除去した後、HP-20にロードし、水洗した後にメタノールで溶出させ、濃縮乾固し、70%メタノールに溶解した。これをSep-Pak C18にロードし、20%、30%、50%メタノールで段階的溶出を行ない、各溶出液を濃縮乾固し、水に溶解してオオカナダモ切断葉に各種濃度で添加してインキュベートした。その結果、20%メタノール溶出画分にアントシアニンの合成とクロロフィルの分解を引き起こす紅葉誘導活性があることが明らかになった。そこでこの画分をC18カラムによる高速液体クロマトグラフィーでさらに分画し、得られた各画分の紅葉誘導活性を調べたところ、保持時間4.6分のピーク部分に紅葉誘導因子が含まれることが推定され、これを質量分析機にかけたところ、その化合物の分子量は198であることが明らかになった。オオカナダモにおいて紅葉誘導活性を示すエピカテキンについて、木本植物に対する紅葉誘導活性を明らかにするため、まずモミジ幼木の葉に対し、10-9 Mに調製したエピカテキン水溶液を3 4日に1回、2ヶ月間スプレーした。その結果、6月からスプレーを行った場合には紅葉せずに葉が枯死したが、10月からスプレーを行った場合、11月下旬には紅葉が起こり、エピカテキンによって紅葉が促進されることが明らかになった。さらにカキの葉における紅葉誘導のモデル木を作出するため、1本のカキ台木に紅葉する品種“富有"と紅葉しない品種“台湾正柿"の穂木を接ぎ木した。十分に活着したことが確認された後、モミジと同様に10月からエピカテキン溶液をスプレーしたが紅葉することは見られなかった。樹木の紅葉は100年以上前から研究対象とされて論文が発表されてきたにも関わらず、その紅葉のメカニズムは未解明のままである。樹木の紅葉においては秋になって短日条件になるとともに気温が低下すると葉柄の付け根に離層が形成されて光合成産物の転流が起こらなくなり、葉内の糖濃度が上昇することによりクロロフィル分解とアントシアニン合成の誘導が生じると信じられてきた。一方で紅葉を誘導するのはショ糖ではなく「クロモゲン」と呼ばれる化合物が紅葉誘導を引き起こすという考えもなされてきたが、この化合物の存在自体が不明のままである。当研究者は水生植物のオオカナダモの切断葉においてショ糖添加した培地で培養することによって紅葉を誘導できる実験系を確立し、そこにおいて「クロモゲン」の実体化合物を2種特定した。そこで本研究においては紅葉する樹木のカキ品種においてもクロモゲンが存在しているのか、カキにオオカナダモ由来のクロモゲンを投与した時に紅葉を誘導できるのか、その実験樹木としての接木体を作成した。