hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アウトカム評価とバイオマーカー指標に基づく子どもの心の診療システムの構築

また、研究仮説の2として掲げた「アウトカム指標と生物学的指標(バイオマーカー)が相関する事を証明する」についても、唾液中のコルチゾール、およびメラトニンの測定を確立させた。現在、アウトカム指標との相関をみるプロトコールを作成中である。小児心身医学アウトカム指標として有用な因子が抽出され、アウトカムスコアが算出可能になった段階で、「小児摂食障害のアウトカムに影響を及ぼす環境・背景因子を解析する。」環境、背景因子として、FIRSTVISIT SHEETその他のSHEETから以下の項目を独立変数として取り上げ、従属変数(アウトカムスコア)に影響を及ぼすか検討する。次に、「小児摂食障害患者のQOLの検討:治療介入による変化について検討する。子どものQOL尺度として、国際的にKid Kindlが汎用されている。Kid Kindlは身体的健康度、情緒的健康度、自尊感情、学校関係、家庭関係、友だち関係の6つの下位項目から構成される。一般に身体疾患(脳腫瘍、気管支喘息、炎症性腸疾患などの慢性疾患を有する児童のおいては、その病勢に一致してQOLは低下するとされるが、摂食障害(神経性無食欲症)児童は、体重をコントロールする事によって快適な生活を一時的に得ているとされるため、病勢に一致して患者本人が自覚するQOLがどの様な状態であるか不明である。また治療介入によってそのQOLがどのように変化するのか知ることは治療構造を理解するうえでも重要と思われる。当初、平成25年度に掲げた研究目標「子どもの心の診療における患者立脚型アウトカム指標QTA54の信頼性、妥当性を検証する」について、下記3点の研究計画を掲げた。(ア)は終了、(イ)は現在解析中、(ウ)はすでにデータの収集(約7000名)を完了しており、現在解析中である。(ア)信頼性・妥当性の検証(イ)標準化とカットオフ値の算出(ウ)疾患特異性尺度の開発以上よりおおむね順調に進展していると評価している。ファイルメーカーでデーター管理をおこなうアウトカム指標作成に関して業者に依頼せずに、研究協力者に依頼して作成したため、その他経費約20万円相当が使用せず、次年度に繰り越された。オープンアクセスの雑誌に論文を投稿しているが、最終採択の返事がまだである。採択された場合に投稿料が20万円ほどかかる予定である。研究計画に記載していた「子どもの心の診療が有用であることを前方視的に3年間、アウトカム指標QTA54を用いて患者を追跡調査する。」について、対象疾患を小児摂食障害とすることとした。客観性、施設間統一性をもったアウトカムスコア、併存症の診断基準、発症の要因因子など、詳細に構築された疾患特異性のアウトカム指標も作成終了し、共同研究施設11箇所で患者の予後、心の診療の有用性を前方視的に観察していく予定である。目標数を50100例と設定し、現在11例がエントリーされている。オープンアクセスの雑誌に論文を投稿中である。現在、revised中である。標準化が終了したEAT26の結界を6月にヨーロッパ小児児童精神学会で発表をおこなってくる。その旅費に使用する計画である。研究対象者への謝金(1人あたり500円分の図書券)対照群800人(500円*800)患者群300人(500円*300)の約60万円を計上していたが、対照群対象者が、当初の800人から6000人強となったため事実上の謝金が困難となった。対象者には無償で参加して頂く事としたため、と予定額が次年度使用となった。約6000名のデーター入力業務に対する経費、統計解析用のSPSSソフト、統計解析に対する謝金等に使用予定。
戦前期蘭領東インドにおける日本人漁業者の史的展開とその影響

オランダ領東インドにおける水産資源の豊富さ、特にカツオの多さには大正時代から注目が集まっていた。カツオをカツオ節に加工すれば、日本にも輸出することが可能になるからである。しかしカツオ漁とカツオ節加工にはさまざまな工程が必要であり、日本の国外では、特にカツオ漁に必須となる活き餌の確保が困難であった。そんななか、オランダ領東インドで活き餌の確保がどのように行われ、カツオ漁が発展していったのかを明らかにした。本研究の初年度にあたる本年度は、「平成27年度の研究実施計画」に基づいて、主に史料収集にあたった。本研究が分析対象としている戦前期蘭領東インドにおける日本人漁業者の出身地は多岐にわたっている。本年度は、沖縄県および鹿児島県出身の漁業者についての資料を、沖縄公文書館、沖縄県立図書館、鹿児島県立図書館、枕崎市立図書館等で資料収集を行った。特に枕崎市立図書館では、鹿児島県枕崎市出身の原耕(はらこう)という人物に関する資料調査を行った。同時に、戦前期に出版された水産雑誌の調査を行うために、東京海洋大学の中央図書館での調査を行った。主に『南洋水産』を調査したが、資料が膨大であるために、来年度、再来年度も引き続き継続していく必要がある。日本の外務省外交史料館には、当時の南洋漁業についての外交文書が数多く保管されている。そうした資料から、バタヴィア(現在のジャカルタ)の日本総領事館が蘭印政庁と日本人漁業者の問題と交渉を行っていたことが明らかになっている。そこで本年度は、オランダのハーグにある国立公文書館(Nationaal Archief)で植民地省ファイルに関する調査を行った。植民地省ファイルに保管されている文書は膨大だが、日本人漁業者に関する資料の存在も確認することができた。来年度、再来年度も引き続き調査を行って行きたい。また当初は、衆議院議員を二期務めた南洋漁業開拓者で、議員在任中にアンボン島で他界した原耕が拠点を置いてた地域を訪問する予定であったが、予定があわず今年度は実施することができなかった。翌年度に実施する予定である。管理職についていた前任者急病により、急遽管理職に就任し、当初予定していなかった学内業務を行うことになったため。基本的には、「平成28年度研究実施計画」に基づいて引き続き史料収集にあたった。平成28年8月と平成29年2月に、オランダのハーグにある国立公文書館(Nationaal Archief)を訪問し、植民地省ファイルに関する調査を行った。同ファイルのうち、主に1930年33年までの秘密ファイルに関するマイクロフィッシュの閲覧をおこなった。この秘密ファイルは、(1)目録、(2)文書、の二つに分かれていて、目録で関連する文書番号を検索し、その後実際に文書を探して閲覧する作業を行っているが、保管されている史料が膨大なため、目録のチェックにも思った以上に時間がかかっている。だが、当時のオランダ領東インド政庁が、日本人漁業者の動きにかなり注目していたことが少しずつ明らかになりつつある。オランダ領東インドにて輸出志向型漁業を推進したのは、衆議院議員および医者でもあり、南洋漁業開拓者でもあった原耕(はら・こう)という人物である。原耕の遺族に様々な聞き取りを行い、関連する文書を入手することができた。この遺族が保管していた文書のなかには、当時の外務省や農林省への陳情文書なども含まれている。これらの史料と、日本の外務省外交史料館の史料とをつきあわせ、当時の輸出志向型漁業の様子を立体的に明らかにする作業も行った。昨年度実施予定であったインドネシアのアンボン島訪問については平成28年度も都合がつかず、平成29年度の9月に実施する予定である。管理職業務に思った以上に時間を取られたため。平成29年度に実施したのは、(1)オランダハーグにある国立公文書館(Nationaal Archief)での資料調査、(2)インドネシアのアンボン島およびスラウェシュ島の調査である。オランダハーグの国立公文書館では、平成29年8月と平成30年3月の2回、植民地省ファイルに関する調査を行った。平成2728年度の調査により、1928年35年までの秘密ファイルの目録のチェックをした。この目録によると、戦前期蘭領東インドにおける日本人漁業者に関する史料が多数保管されていることが確認できる。その目録をもとに、実際の文書を閲覧する作業を行った。だが、目録にはタイトルが記載されているが、実際には文書が存在しない史料が多数ある。入手できるかぎりの史料を見る限り、蘭印政庁のもとにはかなりの日本人漁業者の情報が入っていたことが明らかになった。本来は平成27年度に実施予定であった、インドネシアのアンボン島およびスラウェシュ島の調査を行った。アンボンでは、昭和2年頃から、後に衆議院議員となる原耕(はら・こう)による南洋漁場開拓事業が行われていた。また昭和7年からは、衆議院議員在任中であったにも関わらず、原耕がアンボンのラハ村に拠点をおいて漁業基地建設を行っていた。ラハ村では、現在でも原のことを記憶している古老がいる。原耕がカツオ・マグロ漁の有望な漁場としてバンダ海では、現在、キハダ鮪の漁獲が多く、地元大手水産会社も拠点を2つ置いている。さらにラハ村の丘に、原耕の墓があることも確認できた。またスラウェシュ島のビトンを訪問した。現在でも、戦前に日本のカツオ船から漁法を引き継いだ、「フハテ」を行う船も確認することができた。

オランダ領東インドにおける水産資源の豊富さ、特にカツオの多さには大正時代から注目が集まっていた。カツオをカツオ節に加工すれば、日本にも輸出することが可能になるからである。しかしカツオ漁とカツオ節加工にはさまざまな工程が必要であり、日本の国外では、特にカツオ漁に必須となる活き餌の確保が困難であった。そんななか、オランダ領東インドで活き餌の確保がどのように行われ、カツオ漁が発展していったのかを明らかにした。本研究の2年目は、基本的には「平成28年度の研究実施計画」に基づいて研究を行っていく予定である。初年度に実施することができなかった、アンボン島やスラウェシュ島の調査なども2年目に実施する予定である。平成29年度は本研究の最終年度である。まずは「平成29年度の研究実施計画」に基づいて研究を行って行く予定である。平成29年度は、初年度と2年目に実施できなかったインドネシアのアンボン島訪問を実施する予定である。またオランダ公文書館での調査は引き続き継続していきたい。国際関係論前任学科長が倒れたために、急遽学科長に就任し、当初予定していなかった学内業務が立て込んだために、予算の執行ができなかったため。今年度予定していたインドネシアのアンボン島調査を行うことができなかったため。初年度に実施することができなかったアンボン島とスラウェシュ島への調査を今年度実施する予定である。平成29年度にインドネシアのアンボン島調査を行う。
モンテカルロ法における安全な疑似乱数生成器の研究

以下のような2つの研究業績を上げることができた.1.動的ランダム・ワイル・サンプリング法は,一般の模倣可能な確率変数の平均を推定するためのペアごとに独立なサンプルを生成するモンテカルロ積分法である.これに関して,標本平均の中心極限定理のスケール極限が退化すると予想している.そのことがフォン・ノイマンの棄却法で生成されるような確率変数の場合には確かに成り立つことを証明した.したがって,その場合は,i.i.d.-サンプリングよりもずっと早く数値積分が求められることになる.2.モンテカルロ法は確率的要素を含むあらゆる数値解析で応用されているものの,数学的に厳密に理解することは,とくにランダムサンプリングの定式化の点で困難がある.モンテカルロ法の一般的なユーザーがコンピュータによる疑似乱数生成を素直にランダム現象のシミュレーションと理解することに大きな問題は生じないが,数学者,とくに確率論研究者がモンテカルロ法の厳密な数学的定式化を知らないことは大きな問題だと考える。そのために本研究の成果を主として確率論研究者に発信するために,論文「A mathematical formulation of the Monte Carlo method」をMarc Yor教授(Paris第6大学)の勧めもあって電子ジャーナル「Probability Survey」に投稿した.この論文ではモンテカルロ法を確率的ゲーム(賭け)の形式で定式化し,そのことによってコルモゴロフの乱数理論や暗号理論における安全な疑似乱数生成器の概念がモンテカルロ法の理解と実践において有用であることを示した.疑似乱数は主として,モンテカルロ法(数値計算)と計算機科学(暗号理論)で必須の道具である.計算機科学における疑似乱数の概念は数学的きわめて明解に定義されている.一方,モンテカルロ法におけるそれは,甚だ曖昧で,専門的研究者たちの間でもその理念さえ一致していないのが実績と言えよう.そして様々な指標のもとに多くの研究者がモンテカルロ法のための疑似乱数生成器のあり方を模索している.このような現状を打破するため,当該研究ではモンテカルロ法における疑似乱数生成器の概念と機能を数学的に明確にするための理論の構築を目指して研究した.具体的には,計算機科学における疑似乱数の定式化をほぼそのままモンテカルロ法に持ち込む.ただし,その安全性については,計算機理論における暗号理論的安全性を少し弱めた概念をモンテカルロ法における安全性として導入する.するととくにモンテカルロ積分(大数の法則に訴えて確率変数の積分(平均)を求める方法)の用途のための安全な疑似乱数生成器として,ペア毎に独立な標本を生成する手法がすでに開発されていることが分かる.以下のような2つの研究業績を上げることができた.1.「無理数回転による疑似乱数生成器」について,無理数パラメータαをランダム化したとき,4次元の相関の消滅の早さについて具体的な特別ないくつかの場合に指数オーダーを求めることができた.そのオーダーは2次元の相関の場合より速いことが予想通り立証された.結果の一部は研究協力者,古賀聡一氏(大阪大学大学院)の修士論文としてまとめられた.2.暗号理論における「安全な疑似乱数生成器」の概念をモンテカルロ法の場合に翻訳する作業をした.従来,モンテカルロ法では疑似乱数生成器は,所詮,決定論的アルゴリズムで動作し,従って真の乱数を生成することができないから,モンテカルロ法は数学的な厳密さで構築することはできない,と言われて来た.しかしながら,モンテカルロ法を新たに解釈しなおすことによって,数学的に厳密に定式化することができる,と我々は主張する.その定式化の下で,安全な疑似乱数生成器は最も重要な役割を果たす.とくに確率変数の期待値を数値的に求めるモンテカルロ積分の場合は,すでに安全な疑似乱数生成器は完成されている,主張する.最も解釈が困難な「無作為抽出」については,複数の計算者がそれぞれの疑似乱数の種を用意し,それらの排他的論理和で新たな種を構成することによって,サンプリングにおける計算者の意志をいくらでも薄めることができる,というように解決した.この結果は本科研費の最終年度(来年度)の報告書で詳細に発表する予定である.以下のような2つの研究業績を上げることができた.1.動的ランダム・ワイル・サンプリング法は,一般の模倣可能な確率変数の平均を推定するためのペアごとに独立なサンプルを生成するモンテカルロ積分法である.これに関して,標本平均の中心極限定理のスケール極限が退化すると予想している.そのことがフォン・ノイマンの棄却法で生成されるような確率変数の場合には確かに成り立つことを証明した.したがって,その場合は,i.i.d.-サンプリングよりもずっと早く数値積分が求められることになる.2.モンテカルロ法は確率的要素を含むあらゆる数値解析で応用されているものの,数学的に厳密に理解することは,とくにランダムサンプリングの定式化の点で困難がある.モンテカルロ法の一般的なユーザーがコンピュータによる疑似乱数生成を素直にランダム現象のシミュレーションと理解することに大きな問題は生じないが,数学者,とくに確率論研究者がモンテカルロ法の厳密な数学的定式化を知らないことは大きな問題だと考える。そのために本研究の成果を主として確率論研究者に発信するために,論文「A mathematical formulation of the Monte Carlo method」をMarc Yor教授(Paris第6大学)の勧めもあって電子ジャーナル「Probability Survey」に投稿した.この論文ではモンテカルロ法を確率的ゲーム(賭け)の形式で定式化し,そのことによってコルモゴロフの乱数理論や暗号理論における安全な疑似乱数生成器の概念がモンテカルロ法の理解と実践において有用であることを示した.
析出強化型Ni合金の動的挙動と結晶組織

析出強化型Ni合金(Incone1718)は,耐熱性,耐酸化性,耐クリープ性などの高温強度,および耐蝕性に優れ,様々な衝撃荷重・変形にさらされる航空機,ガスタービン,ロケット,人工衛星,宇宙船の部品,原子炉部品,熱間押出し工具など多岐にわたる分野で使用されるが,高温における粘弾性特性が明確になっているとは言い難い。そこで本研究では析出強化型Ni合金の各種温度下における構成式を明確にすることを目指し,それらの内部摩擦を倒立ねじり振子を用い,各試験片に減衰自由振動を与え,0.510[Hz]程度の比較的低い速度変形域において測定した。また熱処理(焼きなまし)を施さないもの,および984K,1050Kで3600[s]保持後炉冷した3種類の供試材を準備し,熱処理により結晶構造を変化させ,結晶粒径などを観察する手法を確立し,内部摩擦の温度依存性と結晶粒径の関係について調べた。その結果,984Kで熱処理をしたものについては,振動数に関わらず温度依存性があり,さらに800K付近でピークをとることが観察され,1050Kで熱処理したものについても,振動数に関わらず温度依存性が観察され,ある結晶粒径では,ほぼ一定の雰囲気温度において,内部摩擦がピーク値をとることが分かった。しかし得られたデータの数や種類は十分ではなく,更なるデータの集録・蓄積,およびその検証の充実が急務となっている。また,内部摩擦に大きな影響を及ぼすと考えられる析出粒子(第二相)による転位や粒界すべりを阻止する効果などを考慮しなければならず,さらに高度な結晶組織の観察を行う必要がある。
紫外線放射測温法によるレーザ溶融加工プロセスのモニタリング

レーザーやアークによる熱加工状態は、その温度場に反映される。加工中の温度場が正確に計測できれば、その温度場から加工状態が逆に推定できるはずである。本研究では、このような観点から、紫外域における熱放射を利用する紫外線放射測温法に注目し、溶融加工プロセスをモニタリングする手法について検討することを目的としている。筆者らは、すでに赤外線放射を利用する温度センサーと簡単な熱伝導モデル用いて、溶融加工プロセスを推定・制御する手法について検討している。その結果として、推定の精度を上げるには、モデルの信頼性を高めることに加えて、より精確な温度計測手法の確立が必要であることを明らかにしている。このため、本研究では、以下の2つの課題を中心に検討をすすめることとした。課題(1)溶融加工部の温度場を非接触で精確に計測する方法を確立すること。課題(2)定量的にも信頼できる溶融加工プロセスのモデルを構築すること。前者については、ここで提案・試作したミラー方式の紫外線放射測温系を利用すれば、従来の赤外線放射測温法に比べ格段に高精度な温度計測が可能となること、すなわち、筆者らの提案した紫外線放射測温法が、溶融加工プロセスの温度場をモニタリングする手法として極めて有効であることを明らかにした。後者については、MAGアークによる溶融加工プロセスを主対象として検討し、溶融加工の熱伝導モデルが、そのツールとして有効であることを示した。レーザやアークによる熱加工状態は、その温度場に反映される。加工中の温度場が正確に計測できれば、その温度場から熱加工状態が推定できるはずである。本研究では、このような観点から、温度場によるレーザ溶融加工プロセスのモニタリング手法について検討している。平成10年度は、以下の2点に注目し、検討した。[溶融加工部の温度計測手法について]イメージ・インテンシファイアとCCDカメラとを組合せた紫外線放射測温装置を新しく試作し、比較的簡単な計測対象へ適用した。結果として、極めて鮮明な紫外線画像が得られ、予想通りの高い計測精度が期待できることを確認した。また、ここで提案した計測法では、アークプラズマやレーザプルームの影響を受け易いことも判った。今後、これらノイズの計測への影響とノイズの除去方法を検討する必要がある。また、同じ観点から、紫外線法に加え、CCDカメラによる赤外線放射温度計測についても検討する予定である。[温度計測データによる溶融加工部のモニタリング手法について]GTA(アーク)溶接の場合を対象に、熱伝導を基本とする計算モデルを用いて、最適溶接条件を推定し、かつ計測した温度を用いて計算モデルのパラメータを修正(同定)するシステムを試作し、温度計測による溶融加工プロセスのモニタリングの可能性を示した。今後は、より高度な系を対象に検討する予定である。本研究では、このような観点から溶融加工状態を対象に、その温度計測手法の確立をはかるとともに、計測した温度場を用いてレーザ溶融加工プロセスをモニタリングする手法について検討することを目的としている。平成11年度は、昨年度に引き続き、本研究で提案した紫外線放射測温法の確立を主眼として検討した。具体的には昨年度の研究成果をもとに、ミラー方式の紫外線画像計測装置を試作し、その有効性を確認するとともに、アークによる溶接プールを計測対象として検討を加え、以下のような結果を得た。(1)紫外線干渉フィルターを用いる方式に比べ、ミラー方式では、より鮮明な紫外線画像が得られる。このためミラー方式では、フィルター方式に比べ、より高感度・高精度の計測が可能になることを示した。(2)アークによる溶融プールを対象にリアルタイムでの計測を試み、ここで提案した紫外線放射測温法では、従来から汎用されている赤外線放射測温法に比べ、極めて高精度な計測が可能となることを明らかにした。

(3)ステンレス鋼やニッケルなどを対象としたGTA(Gas Tungsten Arc)による溶融池表面の最高温度は、各材料の融点に比べ、約200300K高い値となることを示した。なお、この値は、赤外線で計測された従来のものに比べ、かなり低い。(4) GTA溶接では、アーク長が大きいほど、また移動速度が大きいほど溶融池表面温度が低下する傾向のあることを示した。レーザやアークによる熱加工状態は、その温度場に反映される。加工中の温度場が正確に計測できれば、その温度場から熱加工状態が推定できるはずである。本研究では、このような観点から溶融加工状態を対象に、その温度計測手法の確立をはかるとともに、計測した温度場を用いてレーザやアークによる溶融加工プロセスをモニタリングする手法について検討することを目的としている。平成12年度は、昨年度に引き続き、本研究で提案した紫外線放射測温法の確立を主眼として検討した。具体的には昨年度に提案・試作したミラー方式の紫外線画像計測装置を改造し、紫外像と赤外像を同時に採取できる計測系を製作した。またアーク溶融部の計測に際しては、溶接トーチを機械的に排除する方式を採用し、ノイズの少ないより鮮明な画像の取得に成功した。この装置を用いて、アークプラズマやレーザによる溶融加工部を計測し、以下のような結果を得た。(1)アークによる静止および移動溶融プールを対象にその表面温度の計測を試み、提案した紫外線放射測温法では、従来から汎用されている赤外線放射測温法に比べ、極めて信頼性の高い、精確な温度計測が可能となることを明らかにした。(2)電流100A程度のTIG(Tungsten Inert Gas)アークによるステンレス鋼の溶融池表面温度は、その融点に比較的近いこと、また溶融池表面の最高温度は、融点より約200300K高い値となること等を示した。(3)移動熱源による溶融プールの表面温度分布は、入熱分布をほぼ反映したものとなるが、計測値のばらつきが大きく、たとえば、その最高温度のばらつきは、100K程度に達することを示した。このように、提案した紫外線放射測温法は溶接プロセスをモニタリングするツールとして極めて有益である。
硫酸還元菌の亜硫酸還元酵素およびヒドロゲナーゼのクローン化の研究

硫酸還元菌宮崎株F(MF株)のDNAのSau3A部分加水分解断片5-10kbpを、pBR322のBamH1切断・ホスファターゼ処理断片とDNAリガーゼでつないでプラスミド混合物を得、これを用いてHB101株にトランスフェクションを行った。得られるアンピシリン耐性のコロニー数が極めて少なかったので、結合の条件の検討を行い、DNAおよびプラスミド断片とも反応液20μl巾の量を0.1μg以下としたときの方がよいことを見出した。この方法で、アンピシリン耐性の株を分離したが、そのうち10-40%がテトラサイクリン感受性で、DNAと結合したプラスミドを含むと思われた。その12株についてプラスミドの抽出を試み、アガロース電気泳動を行ったが、殆んどすべてにプラスミドの存在が認められた。そのうち、3株は大きさが4-5Kbpで、pBR322と大きさが変らなかったが、8-10数Kbpの大きさで、DNAを結合したプラスミドであることがわかった。アンピシリン耐性・テトラサイクリン感受性株約1000について、硫酸還元菌MF株亜硫酸還元酵素(SiR)に対するウサギ抗血清を作用させ、ペルオキシターゼで標識した抗ウサギ免疫グロブリン血清(ヤギ)と結合するコロニーを選別したが、明らかに結合を起したコロニー、すなわちSiR遺伝子を組み込んだプラスミドを含む菌株は得られなかった。これはまだ菌株の分離が充分でないとも考えられる。今後、さらにトランスフェクションの能率のよいHDI株を用いてトランスフェクションを行い、SiR遺伝子を含むプラスミドを分離する予定である。また、チトクロム【C_3】に対する抗血清を用いてその遺伝子のクローニングを行う。
上皮系幹細胞の分化能と可塑性に関する研究

われわれはこれまでマウスやラットを用いて、ケラチノサイトの幹細胞の局在と動態について研究を行ってきた。その結果、ケラチノサイトの幹細胞は付属器である毛包内のバルジと呼ばれる外毛根鞘膨大部に存在し、毛球に向かって遊走し毛に分化すること、さらに表皮、脂腺にも分化することを認めた。しかしこれまでの実験ではバルジは約500個の細胞を含んでおり、幹細胞のpopulationを移植していたため、各々の幹細胞の分化能については単分化能か多分化能かは不明であった。今回、われわれは毛包幹細胞の多分化能を証明することを目的に、下記の実験を行った。最初にGFPをubiquitousに発現しているGreen ratから毛包幹細胞を採取して3T3 feeder layer法によりsingle cell suspensionを行い、クローンを作製した。作製したクローンにレトロウイルスによりLacZを遺伝子導入し、クローンを二重標識した。この方法によりGFPによる表在性の細胞遊走の観察とLacZによる組織切片での形態形成の解析が可能となった。このクローンを培養、増殖して、wild type ratの胎児皮膚内に移植した。拒絶をさけるため1週間後に移植部位の皮膚、ヌードマウスの背部に再移植した。この皮膚を経時的に組織学的解析を行い、皮膚内に移植されたクローンの遊走、形態形成を検索した。その結果クローンから毛、表皮、脂腺が形成され、single stem cellが多分化能であることが解明された。
ダイニン分子の比較生化学的・形態学的研究

鞭毛・繊毛運動をはじめとする微小管依存の細胞運動において、ダイニンはそのモーターたん白質として重要な役割を演じている。軸系ダイニン分子については、哺乳類、魚類、ウニ精子鞭毛のものは2本の重鎖に相当する2頭構造であり、原生生物のクラミドモナス鞭毛のものは3本の重鎖に相当する3頭構造である。本研究では外腕の形態観察を植物界にも拡げて行われた。緑藻のオオハネモの配偶子鞭毛では、外腕はクラミドモナスと同様3頭構造であった。同様な結果は渦鞭毛藻類でもえられた。しかしミドリムシなどでは外腕はみつからなかった。コケ植物やシダ植物の精子鞭毛には外腕が存在しない。これらの結果をまとめて、今後外腕ダイニンにかかわる進化やこの分子あるいは各重鎖の役割を総合的に考えてみる予定である。ウニ精子外腕ダイニンは2つの重鎖の外に3つの中間鎖を含んでいる。本研究においてすべての中間鎖遺伝子をクローニングし、その構造と考えられる機能について報告した。なお、周辺微小管のダイニンの働きによる滑りについては従来一方向のみにおこると考えられてきたが、われわれは滑りが両方向におこりうることを示す根拠を得て報告した。クラミドモナスの野性株、oda 11株の鞭毛電顕像の比較から、外腕ダイニン分子の重鎖(=頭)の数が3つか2つかを鞭毛・繊毛の超薄切片横断面像で予測することが可能である。ウニ精子を含む多細胞動物の鞭毛・繊毛では、生化学的研究結果と一致して、外腕ダイニンは総て2頭構造であった。腔腸動物のイソギンチャク精子鞭毛でも同様であったが、生化学的に分離したもののネガティブ染色像で確かめるまでには至らなかったので、この点は来季の課題となった。側生動物カイメンの鞭毛の外腕も2頭構造と認められたが、原生動物の繊毛では3頭構造であった。尚緑藻のオオハネモの遊走子、配偶子鞭毛は3頭構造であり、コケ、シダの精子鞭毛には外腕そのものが欠けていた。ウニ精子アクソネ-ムの外腕ダイニンは2つの重鎖と3つの中間鎖、7つ以上の軽鎖よりなる。当研究期間において2つの中間鎖の遺伝子クローニングをおこなった。その結果、2つの中間鎖は互いにホモローグであり、分子中に5ヶ所のWDリピートが存在していた。WDリピートはタンパク質とタンパク質の相互反応に関与する配列と考えられているので、これらの中間鎖はダイニンを安定な構造体としてダブレット微小管に結合させているのに関与していると結論した。またクラミドモナスの外腕ダイニンの中間鎖、細胞質ダイニンの中間鎖との一次構造の比較から、ダイニンの中間鎖のうちWDファミリーに属するものは3つのサブクラスにわかれることを明らかにした。現在最後の中間鎖の遺伝子クローニングを終えつつあり、これによってすべての中間鎖の構造が明らかになり、鞭毛運動のメカニズムがより明らかになると確信している。軸糸ダイニン分子については、哺乳類、魚類、ウニ精子鞭毛のものは2本の重鎖に相当する2頭構造であり、原生生物のクラミドモナス鞭毛のものは3本の重鎖に相当する3頭構造である。
化合物半導体電子デバイスの不安定動作要因の解明と恒久的対処方法に関する研究

<平成12年度/研究成果>(第一段階)デバイスのマクロ的評師本研究では製造レベルでのデバイス特性評価を行い,特性の変動項目を初期特性の不均一性と経時変化,また要因を表面とバルクサイトから個々に調べた.デバイスとしてGaAs-MESFET(Metal-Semiconductor Field Effect Transistor),HEMT(High Electron Mobility Transistor)を評価対象とした.バルクや表面の影響により経時変化の生じやすいMESFETと影響が少ないとされるHEMTの(1)活性層シート抵抗,(2)相互コンダクタンス,(3)ドレインコンダクタンス,(4)ゲートリーク電流について調べた.MESFETでは結晶中のバッファ層に超格子を挿入するとバルクサイトからリーク電流抑制効果が高くなること,表面酸化膜やパッシベーションの状態が静特性全般に著しく影響する事が分かった.しかしHEMTではその挙動が明確ではなく,チャネル層の経時変化が動作の安定性に深く影響している可能性が高い.(第二段階)デバイスのミクロ的評価GaAs活性層のシート抵抗に関する経時変化を調べた.これまでGaAs等の化合物半導体表面にはSiに対するSiO_2のような安定且つ良好な酸化膜が無く,MOSFETがGaAs系材料では実現されていない事は周知の通りである.本研究のこれまでの実験から表面酸化膜の挙動が電気的に活性な状況と不活性な状況の二面性を有することを見いだしている.この一つの要因として酸化膜生成初期における半導体チャネル内空乏層の広がり,そして二つ目には酸化膜/半導体界面の安定化による空乏層厚の抑制で有る可能性を掴んだ.本年度は環境問題にもリンクさせ環境負荷の大きい化合物半導体のバックグラウンドにも配慮したデバイス開発についても検討した.化合物半導体は環境負荷が大きく,単なる性能重視で開発は進められない.これに関して論文を投稿し採択され(J.Crystal Growth),詳細についてはWeb Site(http://www.ubc-k.ac.jp/izumi/)で公開している.<平成12年度/研究成果>(第一段階)デバイスのマクロ的評師本研究では製造レベルでのデバイス特性評価を行い,特性の変動項目を初期特性の不均一性と経時変化,また要因を表面とバルクサイトから個々に調べた.デバイスとしてGaAs-MESFET(Metal-Semiconductor Field Effect Transistor),HEMT(High Electron Mobility Transistor)を評価対象とした.バルクや表面の影響により経時変化の生じやすいMESFETと影響が少ないとされるHEMTの(1)活性層シート抵抗,(2)相互コンダクタンス,(3)ドレインコンダクタンス,(4)ゲートリーク電流について調べた.MESFETでは結晶中のバッファ層に超格子を挿入するとバルクサイトからリーク電流抑制効果が高くなること,表面酸化膜やパッシベーションの状態が静特性全般に著しく影響する事が分かった.しかしHEMTではその挙動が明確ではなく,チャネル層の経時変化が動作の安定性に深く影響している可能性が高い.(第二段階)デバイスのミクロ的評価GaAs活性層のシート抵抗に関する経時変化を調べた.これまでGaAs等の化合物半導体表面にはSiに対するSiO_2のような安定且つ良好な酸化膜が無く,MOSFETがGaAs系材料では実現されていない事は周知の通りである.本研究のこれまでの実験から表面酸化膜の挙動が電気的に活性な状況と不活性な状況の二面性を有することを見いだしている.この一つの要因として酸化膜生成初期における半導体チャネル内空乏層の広がり,そして二つ目には酸化膜/半導体界面の安定化による空乏層厚の抑制で有る可能性を掴んだ.本年度は環境問題にもリンクさせ環境負荷の大きい化合物半導体のバックグラウンドにも配慮したデバイス開発についても検討した.化合物半導体は環境負荷が大きく,単なる性能重視で開発は進められない.これに関して論文を投稿し採択され(J.Crystal Growth),詳細についてはWeb Site(http://www.ubc-k.ac.jp/izumi/)で公開している.
インドネシアにおけるロケット誘雷実験

インドネシアは、11月から4月に至る雨期には、ほゞ連日の雷雨に見舞われ、年間雷雨日数は、多いところでは150日にも達する世界的な雷多発地帯の一つである。雷の特性は、わが国の夏形雷に近いと思われるが、高緯度のわが国の雷との比較研究は意義がある。一方、インドネシアの電力施設は、現在、急速な開発途上にあり、送配電システムの雷防護対策は、極めて重要な技術として,その基礎となる雷の研究が重視されている。雷の研究は、自然雷の観測と共に,人工的に雷を制御し、誘発させて、雷放電特性を詳細に解明するロケット誘雷実験が欠かせない。ロケット誘雷実験は、わが国において、本研究組織のメンバ-により十数年の実施経験がある完成された技術である。このメンバ-とインドネシア側の大学、研究所のメンバ-の共同によるロケット誘雷実験が、昭和64年度より開始されて、平成2年4月6日には、インドネシアではじめての誘雷に成功した。本年度のロケット誘雷実験は、昨年度に引続き,ジャカルタの南ボゴ-ル地区のプンチャ峠近くの国営グヌンマス茶園内で、平成3年12月19日から平成4年2月19日までの2ケ月間実施された。同地点は、標高が1400mあり、ジャカルタ平原を見下ろす絶好の実験地である。この茶園内の小山の頂上に9基の発射台を立て,地上電界の測定・監視により、雷雲の接近時に、直径0.2mmの接地されたスチ-ルワイヤ付きロケットを真上に向って発射した。ロケットは英国製の船舶用救命索発射用ロケットを利用し、約500mの高度に上昇する。上昇途中でロケットから上向きのリ-ダ放電が進展し、その直後にロケットに落雷が起り、ワイヤに沿って雷電流が流れ、ワイヤは爆発燃焼してア-ク放電となる。実験期間中に30回近くロケット発射の機会があったが、ロケット不良が多く、うち15回の正常飛行により6回の誘雷に成功した。電流値は、現在詳細解析中であるが、最大12KAに達し、電流の極性はわが国の夏雷と同じく、負が5回と多く,正が1回であった。地上電界は、針端コロナ電流で最大3μAに達し、10kV/mを越える強電界を示した。今回の実験での特記すべき結果は、わが国の実験でもこれまで観測されなかった,避雷針への誘雷に成功し、流し写真の撮影にも成功したことである。12月25日,17:30の最大ー12kAに達する雷放電の第1線が、ワイヤに沿って発射台へ放電した後、約0.5秒後の第2撃が,発射台より約4m離れた10mの高さの避雷針へ放電した。その後,0.06秒後の第3撃もやはり避雷針へ放電しており、避雷針の保護効果は、多重雷の後続電撃に対して極めて有効な場合があることが確認された。15回の発射のうち1回は、ロケットが上昇途中でワイヤが地上から切れ、雷雲と大地との間の空間にワイヤが張られるという珍しい状況となり、いわゆる雷雲内放電誘発の実験となったが、残念ながら誘電には成功しなかった。今後,この方式の実験を再挑戦する必要を認めた。また,1回は空間電界計を塔載したロケットを打上げたが、電界計の不調のため観測に失敗した。この他,インドネシア電力公社の援助により、実験場内に300mの試験用配電線を架設し、誘雷放電時にこの配電線に誘導されるサ-ジ電圧の観測の準備を進め、特に分圧測定システムの技術について指導を行った。今年度は、実験の開始時と中間段階で、日本側から計5名が実験に参加し、技術指導と共同観測を行ったが、ロケットの操作、デ-タの観測記録は,すべてインドネシア側の責任で実施され、この実験に関する技術移転はほゞ完了したと考えてよい。しかし、英国製ロケットの不良が多く、次回からはわが国のロケットを輸出する必要があり、また一部の高度測定技術(電流波形記録,電磁界変化記録など)については、来年度以降も引続き技術指導と援助が必要であり、これに沿った施策推進が望まれる。なお、次年度以降も、乏しい資金ではあるが、インドネシア側で実験を継続する意向があり、日本側もできる限りこれに協力する覚悟である。

本年度のロケット誘雷実験は、昨年度に引続き,ジャカルタの南ボゴ-ル地区のプンチャ峠近くの国営グヌンマス茶園内で、平成3年12月19日から平成4年2月19日までの2ケ月間実施された。同地点は、標高が1400mあり、ジャカルタ平原を見下ろす絶好の実験地である。この茶園内の小山の頂上に9基の発射台を立て,地上電界の測定・監視により、雷雲の接近時に、直径0.2mmの接地されたスチ-ルワイヤ付きロケットを真上に向って発射した。ロケットは英国製の船舶用救命索発射用ロケットを利用し、約500mの高度に上昇する。上昇途中でロケットから上向きのリ-ダ放電が進展し、その直後にロケットに落雷が起り、ワイヤに沿って雷電流が流れ、ワイヤは爆発燃焼してア-ク放電となる。実験期間中に30回近くロケット発射の機会があったが、ロケット不良が多く、うち15回の正常飛行により6回の誘雷に成功した。電流値は、現在詳細解析中であるが、最大12KAに達し、電流の極性はわが国の夏雷と同じく、負が5回と多く,正が1回であった。地上電界は、針端コロナ電流で最大3μAに達し、10kV/mを越える強電界を示した。今回の実験での特記すべき結果は、わが国の実験でもこれまで観測されなかった,避雷針への誘雷に成功し、流し写真の撮影にも成功したことである。12月25日,17:30の最大ー12kAに達する雷放電の第1線が、ワイヤに沿って発射台へ放電した後、約0.5秒後の第2撃が,発射台より約4m離れた10mの高さの避雷針へ放電した。その後,0.06秒後の第3撃もやはり避雷針へ放電しており、避雷針の保護効果は、多重雷の後続電撃に対して極めて有効な場合があることが確認された。15回の発射のうち1回は、ロケットが上昇途中でワイヤが地上から切れ、雷雲と大地との間の空間にワイヤが張られるという珍しい状況となり、いわゆる雷雲内放電誘発の実験となったが、残念ながら誘電には成功しなかった。今後,この方式の実験を再挑戦する必要を認めた。また,1回は空間電界計を塔載したロケットを打上げたが、電界計の不調のため観測に失敗した。この他,インドネシア電力公社の援助により、実験場内に300mの試験用配電線を架設し、誘雷放電時にこの配電線に誘導されるサ-ジ電圧の観測の準備を進め、特に分圧測定システムの技術について指導を行った。今年度は、実験の開始時と中間段階で、日本側から計5名が実験に参加し、技術指導と共同観測を行ったが、ロケットの操作、デ-タの観測記録は,すべてインドネシア側の責任で実施され、この実験に関する技術移転はほゞ完了したと考えてよい。しかし、英国製ロケットの不良が多く、次回からはわが国のロケットを輸出する必要があり、また一部の高度測定技術(電流波形記録,電磁界変化記録など)については、来年度以降も引続き技術指導と援助が必要であり、これに沿った施策推進が望まれる。なお、次年度以降も、乏しい資金ではあるが、インドネシア側で実験を継続する意向があり、日本側もできる限りこれに協力する覚悟である。熱帯地方の雷放電持性を,ロケット誘雷実験及び自然雷観測により調査し、インドネシアの電力・通信施設その他に対する雷害防止技術の発展に寄与することを目的として,ジャワ島ボゴ-ル地区のプンチャ峠の標高1400mの茶畑内にてロケット誘雷実験を実施した。本年度の研究の予備実験として,1990年4月約1ケ月にわたりロケット誘雷実験を実施し,4月日,インドネシアにおけるはじめての誘雷に成功した。このときの雷放電は,負極性で最大電流は8kAの中規模のものであった。雷雲の雲底高度は標高2千m程度に低く,日本の冬季雷に対して開発した小型ロケットによる誘雷技術を適用可能であり,ロケットも現地で入手の見通しが得られた。針端コロナ電流による雷雲検知警報システムも,インドネシアの雷雲に対して適用性が確認された。
近接場分光（SNOM）による特異構造の発光機構解明と制御

本研究は,InリッチInGaNおよびAlリッチAlGaNの特異構造における輻射(発光)および非輻射(非発光)再結合機構を時間・空間分解分光によって解明し,広いスペクトル領域において高い発光の内部量子効率を実現(究極の100%内部量子効率を目指して)するための知見を得ることを主要な目的としている.前者の構造につては,ScAlMgO4基板上にコヒーレント成長したInGaNテンプレート上にInリッチInGaN量子井戸の作製に成功した.この試料の室温における赤色フォトルミネッセンス(PL)の内部量子効率は約15%と評価され,従来のGaN上に作製した試料と比べて大幅に効率が向上していることが示された.さらに,シンクロトロン放射光を用いたX線蛍光分析によって,InGaN系青色発光ダイオードのIn混晶組成のマッピングを行い,現状の空間分解能であるサブミクロンレベルの空間階層の揺らぎは,必ずしもLED効率にポジティブな効果を及ぼさないことが明らかにされた.今後は,従来のナノ局在の効果を実証することが重要であり,空間分解能を高めた測定技術の開発の重要性を示す成果と考えている.後者の構造については,カソードルミネッセンス(CL)測定を通じて,AlNやAlGaN量子井戸の非輻射再結合経路の温度変化を観測し,貫通転位付近における支配的な非輻射再結合中心は,低温では貫通転位であるが室温付近では点欠陥となることを見出した.この特性は,GaN系半導体と異なっており,AlリッチAlGaN量子井戸の内部量子効率向上には,点欠陥密度の低減が必要であることを示すものである.今年度は,励起光源として210nmのCWレーザ光源を用いた近接場光学顕微鏡(SNOM)の開発に成功し,深紫外域での輻射・非輻射過程のマッピングについて万全の態勢が整った.ScAlMgO4基板上へのInリッチInGaN量子井戸の高効率赤色PLに関する成果は,窒化物半導体ワークショップ(IWN2018,金沢)において口頭講演を行うとともに,Applied Physics Express誌に報告した.この論文は,Spotlightsとして取り上げられており,注目を集めている.また,シンクロトロン放射光を用いたInGaN系青色LEDのIn組成マッピングの成果は,Scientific Reports誌に成果を報告した.AlGaN量子井戸の非輻射再結合機構に関する成果は,Physical Review Applied誌に19pのフルペーパーとして詳細な成果が纏められた.さらに,AlNステップバンティング上に形成されるAlGaN特異構造の成長と光物性の成果は,Advanced Optical Materials誌に報告するとともに,SPIE Optics + Photonics 2018(San Diego)において招待講演を行った.世界最短波長域での深紫外SNOM開発(空間分解能:約100nm)の成果は,IWN2018において招待講演を行った.現在,論文投稿中である.引き続き,時間・空間分解PL分光によってInリッチInGaNおよびAlリッチAlGaNの特異構造の光物性解明に取り組む.前者については,LED構造におけるSNOMマッピングに着手し,実デバイスにおける局在発光中心の可視化に取り組む.後者については,深紫外SNOMの室温測定系が構築できたので,様々な特異構造のPLマッピングを行い,発光・非発光機構の解明に取り組む.また,深紫外SNOMの性能向上に関して,ファイバープローブの改良により100nm以下の空間分解能を目指すとともに,低振動クライオスタット装置を導入して,極低温から室温までの温度可変測定が可能な装置を開発する.発光の内部量子効率の評価手法の確立やその物理的解釈は,光物性を議論する際に最も重要な事項である.このような統一的なテーマについて,学会やグループ間討論会を開催し,基礎光物性への貢献に資するよう取り組む.本研究は,InリッチInGaNおよびAlリッチAlGaNの特異構造における輻射(発光)および非輻射(非発光)再結合機構を時間・空間分解分光によって解明し,広いスペクトル領域において高い発光の内部量子効率を実現(究極の100%内部量子効率を目指して)するための知見を得ることを主要な目的としている.前者の構造については,ScAlMgO4基板上に高品質な格子整合In0.17Ga0.83N単層膜を成長し,その上にIn0.17Ga0.83N/ InxGa1-xN/ In0.17Ga0.83N (x > 0.17)系量子井戸(QW)を作製することに成功している.この構造から,比較的内部量子効率の高い赤色フォトルミネッセンスを観測しており,詳細な物性評価に資する試料が得られた.後者の構造に関しては,カソードルミネッセンスマッピングによるAlNおよびAlGaN QWの非輻射再結合経路の温度依存性を評価し,室温における支配的な非輻射再結合中心としてAl空孔関連の点欠陥を同定した.さらに,時間分解フォトルミネッセンス測定によってAlGaN/AlNヘテロ構造における格子不整合転位の導入の有無を精密に評価することに成功し,極性面基板の微小なオフ角により生じる結晶すべりを取り入れて臨界膜厚モデルを構築した.この成果は,高品質AlGaN QWの設計指針に貢献するものである.

さらに,深紫外波長可変レーザ(206220nm,連続発振,出力数10mW)システムを導入し,超ワイドバンドギャップ半導体の物性解明のための近接場分光(SNOM)システムの深紫外励起光学系を構築した.深紫外SNOMに関しては,励起光学系・照明光学系・対物光学系・結像光学系・検出光学系を最適化することで,世界最短波長の測定システムを構築し,AlGaNなど超ワイドバンドギャップ半導体の特異構造の光物性評価に取り組むための体制を構築しつつある.本研究は,InリッチInGaNおよびAlリッチAlGaNの特異構造における輻射(発光)および非輻射(非発光)再結合機構を時間・空間分解分光によって解明し,広いスペクトル領域において高い発光の内部量子効率を実現(究極の100%内部量子効率を目指して)するための知見を得ることを主要な目的としている.前者の構造につては,ScAlMgO4基板上に成長したInリッチInGaN量子井戸の赤色発光特性を評価した.また,半極性GaN基板上に成長したInGaN量子井戸からのフォトルミネッセンス(PL)ピークエネルギーの温度依存性を,モンテカルロ法による励起子ホッピングモデルをベースとして,実験で得られたPL発光寿命を用いた解析を行い,励起子の局在・輻射・非輻射ダイナミクスがポテンシャル揺らぎによってどのように変化するかについて詳細な検討を行った.さらに,InGaN系3次元量子井戸構造をシンクロトロン放射光を用いたサブミクロンX線回折によって評価し,InGaNの膜厚・混晶組成とPLピークエネルギーとの詳細な相関を明らかにした.後者の構造については,AlNエピタキシャル層をステップバンティングさせ,その上にAlGaN活性層をMOVPE(有機金属気相エピタキシー)成長することで, GaリッチのAlGaN量子細線構造が形成され,通常の量子井戸より高い効率の新紫外PL発光を得ることに成功した.これらの基礎光物性は,カソードルミネッセンスや研究室で構築した深紫外域時間分解PL分光システムによって精査されつつある.ScAlMgO4基板上へのInリッチInGaN量子井戸の成長と赤色PL特性に関する成果は,ICNS-12(ストラスブルグ)において招待講演を行った.また,半極性GaN基板上に成長したInGaN量子井戸の励起子光物性に関する成果は,Phys. Rev. Bにフルペーパーとして報告した.さらに,シンクロトロン放射光を用いた3次元InGaN量子井戸の構造解析は,Appl. Phys. Exp.に成果を速報した.AlGaN系の光物性と深紫外多波長LEDに関する成果は,IWUMD2017(福岡)において招待講演を行った.さらに,AlNステップバンティング上に形成されるAlGaN特異構造の成長と光物性の成果は,論文投稿を準備中であり,SPIE Optics + Photonics 2018においても招待講演が予定されている.深紫外SNOMの技術的課題としては,AlGaN系すべてをカバーする206nmまでの短波長化と空間分解能100nmを初期の課題としている.励起光源としては,BBO結晶の2ω+2ω⇒4ωによる第4次高調波発生システムを構築し,時間分解用のパルス光源として,波長範囲: 206220nm,パルス幅: 2ps,定常(CW)励起光源として,波長範囲: 206250nm,出力:20mWを実現しており,室温でのSNOM分光に着手している.
微生物を介した植物の間接誘導防衛機構の解明にもとづく次世代昆虫制御物質の創出

2018年度の研究によって、糸状菌Penicillium simplicissimum AK-40株によるオカラミン生合成を促進するダイズの化学シグナルの活評価系を改良した。すなわち、オカラミンの生合成を指標とする方法に加えて、糸状菌の増殖変化も併せて観測することにより評価系の速度と感度を改善すると同時に、ダイズからの化学シグナルの抽出条件を精密化することにより、目的物資を著量含む一画分を獲得した。本画分は、P. simplicissimum AK-40株のみならず他の糸状菌による昆虫制御活性物質の生産も促進することを確認した。さらに、本シグナルを受容したP. simplicissimum AK-40株で発現が誘導される遺伝子群をRNA-seqで絞り込んだ。P. simplicissimum AK-40株のオカラミンの生合成遺伝子クラスターを解明し、カイコガ抑制性グルタミン酸受容体(GluCl)の活性化を指標として構造活性相関を検討した結果、3-メトキシ基とアゾシン環の2つの不飽和結合がオカラミンの活性発現に重要であることを解明した。さらに、P. simplicissimum AK-40株以外の糸状菌の昆虫活性物質生合成遺伝子クラスターの解析を進めると同時に、オカラミンとは別の化合物の昆虫内の標的候補タンパク質を絞り込んだ。一方、ショウジョウバエで脱皮・変態ホルモンとしてはたらくエクダイソンの生合成酵素グルタチオンS-トランスフェラーゼに対して阻害活性をもつ糸状菌代謝物の生合成と構造活性相関について検討した。一方、植物とキチナーゼ阻害剤アロサミジンを生産する放線菌との関係についても検討し、本化合物が植物の根の成長のみならず、土壌の菌叢にも影響することを示唆する知見を得た。これまでの研究によって、糸状菌Penicillium simplicissimum AK-40株による殺虫性物質オカラミンの生合成を促進するダイズの化学シグナルを精製するための評価システムを確立し、化学シグナルを著量含む画分を得ることに成功した。また、P. simplicissimum AK-40株のオカラミン生合成遺伝子クラスターを同定して生合成経路の全貌を解明し、標的抑制性グルタミン酸受容体に対する活性発現に関わる重要な構造因子として3-メトキシ基とアゾシン環の不飽和結合がはたらくことを明らかにした。さらに、P. simplicissimum AK-40株とは別の糸状菌がつくる殺虫活性物質の標的候補が抑制性神経伝達に関わるリガンド作動性イオンチャネルであることを究明するとともに、糸状菌産物の中から神経系とは根本的に別の作用点である昆虫の脱皮・変態過程に作用する微生物産物を発見し、生合成経路の一部を解明した。一方、放線菌の産物については、キチナーゼ阻害物質アロサミジンが植物成長調節活性に加えて、土壌の菌叢も変化させる活性をもつことを示唆する知見を得た。このように、「微生物を介した植物の間接誘導防衛機構の解明にもとづく次世代昆虫制御物質の創出」に関する研究はほぼ順調に進行している。2019年度は、まず、ダイズが分泌するオカラミン生合成促進物質の単離と構造解明に挑む。これまでに、ダイズを一定時間極性溶媒で抽出し、これをカラムクロマトグラフィーで精製することにより、とりわけ高いオカラミン生合成促進活性を示す画分を得た。本活性画分を分取高速液体クロマトグラフィーで高度に精製することにより目的物質を単離し、その構造を質量分析やNMR等の分析機器を用いて解析することにより推定する。このプロセスで評価系としてオカラミン生合成の活性化のみならず、細胞増殖や転写因子遺伝子発現の変化も採用する。一方、P. simplicissimum AK-40株以外の糸状菌がつくる昆虫活性物質の標的は、本化合物を結合させた樹脂に特異的に結合するカイコガあるいはショウジョウバエのタンパク質を質量分析装置で解析することで同定する。また、標的候補タンパク質をコードする遺伝子を破壊・改変したショウジョウバエを作出し、本化合物に対する感受性が変動することも確認する。ショウジョウバエのグルタチオンS-トランスフェラーゼ酵素Nopperaboは昆虫の脱皮・変態ホルモンとして機能するエクダイソンの生合成に関与する。これまでの研究で、デカリン骨格をもつ糸状菌産物が比較的低濃度でNopperaboを阻害することを発見している。そこで、それらの糸状菌産物のNopperabo阻害活性に関わる構造因子を解析すると同時に、虫体レベルでの脱皮変態阻害活性とNopperabo阻害活性との相関を証明する。放線菌が生合成するキチナーゼ阻害物質アロサミジンは植物の根の成長と土壌の菌叢の両方に影響することが示唆された。本成果の発表に向けて、活性指標の精密化とデータの定量的解析を進める。本研究は、糸状菌や放線菌に昆虫選択的に作用する制御物質の生合成を促進する植物のケミカルシグナルを解明するとともに、当該微生物での昆虫活性物質の生合成の調節機構を解明する。また、昆虫高選択的に作用する微生物の二次代謝産物の未同定ターゲットを解明するとともに、植物ケミカルで誘導した微生物の二次代謝産物の中から新たな昆虫制御活性物質を見出すことを主な目的とした。Penicillium simplicissimum AK-40株による殺虫活性物質オカラミンの生合成の系に焦点を絞り、最もオカラミン生合成促進シグナルを含有するダイズ品種を見出すとともに、本シグナル物質が極性溶媒に可溶で、濃度且つ時間依存的に本糸状菌によるオカラミン生合成を促進することを明らかにした。