hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
二足直立の獲得過程・重力環境適応の解明

ヒトの二足直立歩行は,基礎科学的にも臨床医学的にも重要なテーマであるが,二足直立の獲得に関する運動力学的研究や神経学的適応戦略の研究は少ない.我々は過去に発達期の力学的研究として,四つ這いの動的接地力(床反力)を初めて報告している.この研究が進めば,臨床医学的には,立ち上がることが困難な障害を抱える患者に有益なリハビリテーションの開発につながり,また脳科学や進化学的には,二足直立の重力適応性などが明らかになる.今回の成果として,四つ這いと二足直立の脳血流の違いを明らかにすることが出来た.日常的な二足直立・歩行は,地球上という重力環境の中で,ヒトが獲得した特徴的姿勢である.脳の巨大化や手・言語の発達と深く関係し,進化学・脳科学・人類学・解剖学など基礎科学の根本的テーマである.また,構造的に不安定なこの姿勢は,二足歩行ロボットなどの応用技術のテーマにもなっている.リハビリテーション医学においても,二足直立・歩行は廃用防止・移動手段の点で重要であり,医療現場ではその獲得・再獲得が取り組まれている.このように,ヒトの二足直立歩行は,基礎科学的にも臨床医学的にも重要なテーマであるが,二足直立の獲得過程に関する運動力学的研究や適応戦略の研究はない.我々は過去に,発達期の力学的研究として,四つ這いの動的接地力を初めて報告した.この研究を発展させることで,臨床医学的には,立ち上がることが困難な障害を抱える患者に有益なリハビリテーションの開発につながり,また脳科学や進化学的には,二足直立の重力適応性などが明らかになる.H27年度は,二足直立歩行に困難のある患者の歩行を評価し,それが治療によりどのように変わるかも評価した.これを国際学会で発表した.同様の患者について論文作成し,現在査読中である.また,二足直立の獲得過程として重要な処女歩行の研究をし,全国学会で発表した.また,二足直立歩行への獲得過程の筋活動も計測できるように,システムをセットアップをしつつある.これについても,国際学会で発表した.小児の縦断研究は,被験者がなかなか集まらずに進んでいないが,患者研究は比較的順調に進んでいる.日常的な二足直立・歩行は,地球上という重力環境の中で,ヒトが獲得した特徴的姿勢である.脳の巨大化や手・言語の発達と深く関係し,進化学・脳科学・人類学・解剖学など基礎科学の根本的テーマである.また,構造的に不安定なこの姿勢は,二足歩行ロボットなどの応用技術のテーマにもなっている.リハビリテーション医学においても,二足直立・歩行は廃用防止・移動手段の点で重要であり,医療現場ではその獲得・再獲得が取り組まれている.このように,ヒトの二足直立歩行は,基礎科学的にも臨床医学的にも重要なテーマであるが,二足直立の獲得過程に関する運動力学的研究や適応戦略の研究は少ない.我々は過去に,発達期の発達期の力学的研究として,四つ這いの動的接地力を初めて報告した(Yozu A, Gait Posture 2013).この研究を発展させることで,臨床医学的には,立ち上がることが困難な障害を抱える患者に有益なリハビリテーションの開発につながり,また脳科学や進化学的には,二足直立の重力適応性などが明らかになる.平成28年度も,27年度に引き続き,計測のための機器セットアップをすすめた.そして,二足直立歩行に困難のある疾患患者の歩行を評価した.また,それが介入によりどのように変化するのかも評価した.その他に,二足直立歩行の前駆体と考えられる四足歩行について,現象の定量的・数的表記法を考案し,実践を試みた.さらに,二足直立歩行と四足歩行の脳活動の違いを調査した.小児の縦断研究は,被験者がなかなか集まらず進んでいないが,患者研究は比較的順調に進んでいる.日常的な二足直立・歩行は,地球上という重力環境の中で,ヒトが獲得した特徴的姿勢である.脳の巨大化や手・言語の発達と深く関係し,進化学・脳科学・人類学・解剖学など基礎科学の根本的テーマである.また,構造的に不安定なこの姿勢は,二足歩行ロボットなどの応用技術のテーマにもなっている.リハビリテーション医学においても,二足直立・歩行は廃用防止・移動手段の点で重要であり,医療現場ではその獲得・再獲得が取り組まれている.このように,ヒトの二足直立歩行は,基礎科学的にも臨床医学的にも重要なテーマであるが,二足直立の獲得過程に関する運動力学的研究や適応戦略の研究はない.我々は過去に,発達期の発達期の力学的研究として,四つ這いの動的接地力(床反力)を初めて報告した.この研究を発展させることで,臨床医学的には,立ち上がることが困難な障害を抱える患者に有益なリハビリテーションの開発につながり,また脳科学や進化学的には,二足直立の重力適応性などが明らかになる.平成29年度は,特殊な歩行の評価法を開発した.これは国際学会で発表した.一般に歩行は歩行周期をもとに評価されることが多いが,歩行周期の概念を導入しにくい場合の対処として,行列による表現をもちこんだ.これにより,非対称性歩行なども扱えるようになる.また,二足直立歩行が困難になる様々な要因として多様な疾患があるが,疾患の臨床現場で使えうる評価法について提案した.これは国際学会で発表した.ヒトの二足直立歩行は,基礎科学的にも臨床医学的にも重要なテーマであるが,二足直立の獲得に関する運動力学的研究や神経学的適応戦略の研究は少ない.

我々は過去に発達期の力学的研究として,四つ這いの動的接地力(床反力)を初めて報告している.この研究が進めば,臨床医学的には,立ち上がることが困難な障害を抱える患者に有益なリハビリテーションの開発につながり,また脳科学や進化学的には,二足直立の重力適応性などが明らかになる.今回の成果として,四つ這いと二足直立の脳血流の違いを明らかにすることが出来た.28年度は,27年度に学会発表したが,まだ論文にしていないものを論文投稿する.きちんとまとめることで社会貢献する.29年度は,引き続き計測を進めるとともに,解析結果を国際英文誌へ投稿する.リハビリテーション赤外線カメラ200万を購入する予定であったが,バージョンアップが近い可能性があるため,27年度は見合わせた.当初は赤外線カメラを購入する予定であったが,計測法を再検討し,歩行圧分布解析ソフト(99.9万円)を購入した.翌年度分として請求した助成金と合わせ,研究に最適なものを購入する予定である.翌年度分として請求した助成金と合わせ,研究に最適なものを購入する予定である.
アミロライド感受性Naチャネルによる脳内レニン-アンジオテンシン系遺伝子発現調節

近年、興奮性脳内ペプチドであるFMRFamideが、現在までに報告されている上皮性Na^+チャネルとは異なるアミロライド感受性Na^+チャネルを活性化する可能性がある。この新しいNa^+チャネルはベンザミルにより抑制され、他の末梢臓器に比べて脳に特異的に分布している。FMRFamideは脳室周囲・視床下部・脳幹部に多量に存在しており、ラットにおいてFMRFamideの脳室内投与が交感神経活動の亢進を伴う著明な昇圧作用を有するととは以前より報告されていたが、その昇圧機序は明らかではなかった。雄性Wistar系ラットを用いて、ウレタン麻酔下にFMRFamideを脳室内前投与後に0.9%生理食塩水を脳室内投与すると、平均動脈圧、心拍数、腹部交感神経活動の有意の増加反応を認め、バソプレシン分泌も有意に増加した。FMRFamide脳室内前投与によるこれらの増量反応は全てベンザミルまたはAT1受容体遮断薬であるCV-11974の同時脳室内投与により抑制された。また、FMRFamideを雄性wistar系ラット脳室内に5日間持続投与した結果、低塩投与下に比べて高塩投与下において平均血圧、心拍数、尿中バソプレシン、ノルエピネフリンの有意な増加を認め、ベンザミルの同時脳室内投与によりこれらの増量反応は全て抑制された。高塩下では雄性FMRFamide脳室内持続投与により、視床下部のレニン、ACE、AT1受容体mRNA量は増加し、ベンザミルの脳室内同時投与によりその増量反応は抑制された。以上より、FMRFamideにより活性化される脳内アミロライド感受性Naチャネルが食塩感受性高血圧モデルの脳内レニン-アンジオテンシ系遺伝子発現調節に関与している可能性がある。DOCA食塩高血圧ラットでは、脳内のレニン、アンジオテンシンI変換酵素(ACE)の遺伝子発現量は腎とは異なり抑制されておらず、AT1受容体mRNA量も腎に比べて脳で増加していた。即ち、DOCA食塩高血圧ラットでは、脳内レニン-アンジオテンシン系の遺伝子発現が腎に比べて脳で亢進していると予想され、DOCA食塩高血圧ラットの交感神経活動・AVP分泌亢進の一因であると考えられる。DOCA食塩高血圧ラットにアミロライド感受性Naチャネルの特異的ブロッカーであるベンザミルを7日間脳室内投与すると高血圧の抑制、交感神経活動・AVP分泌の低下とともに、視床下部・下位脳幹部のレニン・ACE・AT1受容体mRNA量は有意に減少した。ベンザミルでブロックされる脳内のNaチャネルが、脳内のRASの遺伝子発現調節に関与し、末梢交感神経活動やAVP分泌などの中枢性昇圧機構に関与している可能性がある。また、興奮性脳ペプチドであるFMRFamideが、上皮性Na^+チャネルとは異なるアミロライド感受性Naチャネルを活性化することが報告されている。このNaチャネルは、脳に特異的に存在するとされている。FMRFamide脳室内前投与後0.9%NaCl等張食塩水を脳室内投与すると、血圧・心拍数・交感神経活動の亢進を認めた。また、脳室内にFMRFamideを5日間持続投与した時の血圧・心拍・尿中ノルエビネフリン・AVP排泄の増加反応は高塩食摂取下にて顕著であり、低塩食摂取下では減弱していた。FMRFamideにより活性化される脳内アミロイド感受性Na^+チャネルが食塩感受性高血圧に関係する脳内Naチャネルである可能性があり、現在詳細に検討中である。食塩感受性高血圧の主な原因は、腎からのNa^+排泄能の低下に求められてきた。即ち、食塩の過剰な摂取とNa^+排泄能の低下は体内Na^+貯留をもたらし、食塩感受性高血圧モデルにおいて交感神経活動・AVP分泌の増加を惹起し血圧上昇につながる。

しかしながら、Na^+貯留とこれらの中枢性昇圧機構を結びつけるメカニズムは明らかではなかった。アミロライドの誘導体であるベンザミルによりブロックされる脳内Na^+チャネルが脳内のNa^+受容体の一つとして機能し、主に脳内レニンーアンジオテンシン系の遺伝子発現調節に関与することにより、交感神経活動を中心とする食塩感受性高血圧の中枢性昇圧機構に、重要な役割をはたしている可能性を明らかにした。近年、興奮性脳内ペプチドであるFMRFamideが、現在までに報告されている上皮性Na^+チャネルとは異なるアミロライド感受性Na^+チャネルを活性化することが報告された。この新しいNa^+チャネルはベンザミルにより抑制され、他の末梢臓器に比べて脳に特異的に分布している。FMRFamideは脳室周囲・視床下部・脳幹部に多量に存在しており、ラットにおいてFMRFamideの脳室内投与が交感神経活動の亢進を伴う著明な昇圧作用を有することは以前より報告されていたが、その昇圧機序は明らかではなかった。今回の研究により、FMRFamideにより活性化される脳内アミロイド感受性Na^+チャネルが主に脳内視床下部・下位脳幹部のレニンーアンジオテンシン系の遺伝子発現調節に関与することにより、食塩感受性高血圧に関係する脳内Na^+チャネルである可能性を明らかにした。腎のNa^+チャネルとは異なり、脳内のNa^+チャネルは、現在まで血圧調節に関与する因子として認識されることは少なかった。脳内Na^+チャネルと脳内レニンーアンジオテンシン系、交感神経活動を含む食塩の中枢性昇圧機構との関係の検討は、食塩感受性高血圧のメカニズム解明に益するものと思われる。
認知神経心理学的評価に基づく読み障害児の英語学習支援に関する実践的研究

発達性dyslexiaの英語学習支援には第一に評価が重要である。評価は認知神経心理学的モデルに基づいて主として文字入力レキシコンと意味システム,文字ー音韻変換に関する日本語の評価を先に行い母語におけるdyslexiaの状態を把握する。英語の評価はアメリカで開発された読みの検査を,日本語と同様の機能単位に関して行う。以上の評価を行い,指導を継続して2年間追跡できた事例に関しては,再評価において文字ー音韻変換の流暢性・正確性に改善が認められた。このことから,発達性dyslexiaに対する英語指導においては的確な評価に基づいた個別のプログラムが重要であることが明らかになった。平成24年度から引き続き,以下の研究を行った。1.中学校の名詞25単語と動詞10単語について,引き続き妥当性を検討中である。語彙の心像性・親密度等による語彙選定では,英語の綴りの長さや規則性・不規則性に統制が取れないため,どの条件を最優先するかが重要であることが明らかになった。今後,さらに語彙リストを修正していく。データ収集については、中1は困難であることが明らかになったことから、引き続き妥当な学年を、大学生を含めて検討中である。2.発達性dyslexiaの中2の1事例について,英語の学習指導を行った。その方法として,先に指導者が音読してその音を聞き,理解できなかった単語を抽出して日本語の意味を確認することおよび一文ずつ口頭で抄訳することで,まず内容理解をさせた。この方法が効果的であるなら、音声によるやりとりで十分に英語テキストの理解を深めることで、音読改善に効果が認められる可能性がある。3.RAVE-Oによる英語学習は,中2の1事例で継続した。簡単な綴りであってもトップダウン処理による誤読が認められ,視覚的認識の音読への影響が明らかになった。1.研究の第1段階として,英語の読み書きスクリーニング作成のため,中1中3の教科書より検査語彙を中1中3で名詞各25単語および動詞各10語選定した。日本語の語彙から英単語への変換を,「日本語の単語を聞く→それに相当する英単語を口頭で言うあるいはカタカナで書く→それに相当する英語のつづりを書く」というプロセスに分けて調査することとし,高2・高3・大学生各1名に試行した。その結果を踏まえて現在語彙を再検討中である。2.上記の読み書きスクリーニング検査試案を,発達性dyslexiaの診断を受けている大学3年生および高校3年生に対しての英語指導の一環として試行し,どのような点が難しいと感じるのかについて報告してもらった。このことをスクリーニング検査試案の単語選定の際の情報および発達性dyslexia児の英語指導の際の留意事項として有効活用する予定である。3.発達性dyslexiaの診断を受けている中学1年生2名に,上記の読み書きスクリーニング試案の中1の単語の読み書きを,英語指導の一環として実施し,指導のベースライン評価の一部とした。4.アメリカのタフツ大学のマリアン・ウルフ教授が開発した英語指導教材「RAVE-O」プログラムについて,そのプログラムの内容を理解するため,抄訳作業を行っている。将来的には,日本語話者の発達性dyslexia児への英語指導教材としての活用を検討する予定である。5.実際に日本語話者の発達性dyslexia者に対して,RAVE-Oプログラムを利用して英語指導を行い,その効果を検討中である。6.上記4と5の経過を,2013年度の発達性dyslexia研究会で発表予定である。発達性dyslexia児の英語学習支援には,第一に評価が重要である。評価は認知神経心理学的モデルに基づいて評価バッテリーを選定し,日本語と英語の双方の言語に行って読みの状態を比較検討する。日本語の評価は,聴覚的音韻分析と音韻入力レキシコンに関しては音韻認識課題(音韻削除,逆唱課題),視覚的文字分析と文字入力レキシコンに関しては単音・単語・単文音読課題を実施する。意味レキシコンに関しては抽象語理解力検査と教研式読書力診断検査を用いる。英語の評価は,アメリカで開発された読みの検査を複数組み合わせて用いる。日本語と同様,聴覚的音韻分析と音韻入力レキシコンおよび視覚的文字分析と文字入力レキシコンの評価を行う。以上の評価を,中学1年生の2事例に実施したところ,日本語の発達性dyslexiaのタイプが異なると,英語の評価結果もそのタイプを反映することが明らかになった(2013年発達性dyslexia研究会で報告)。その上で,当該の2事例に指導を行ったところ,音韻認識課題は苦手ながら聴覚的記憶が良好な事例は,2年後の再評価で英語の文字ー音韻変換の流暢性・正確性に改善がみられた(2015年LD学会発表予定)。このことから,発達性dyslexia児に対する英語指導は,以下の点が重要であることが明らかになった。

1日本語における読みの評価を,認知神経心理学的モデルに基づいて的確に行うこと2英語の評価も1と同様,聴覚的入力面と視覚的入力面をともに行うこと3日本語の読み障害のタイプに基づきつつ,英語の読み障害のタイプを的確に把握すること43で明らかになったタイプに基づいて,個々の事例に合わせた英語指導プログラムを立案すること5その間,学業の支援を適宜行って英語に対する自己効力感を高めること,などである。今後は指導事例を蓄積しつつ,横断的データの収集にも努めたい。特別支援教育今年度は昨年度に引き続き、中学生における英語評価の妥当な方法について検討してきた。1.中学校におけるデータ収集は、中1ではまだ英語を習ったばかりで典型発達の生徒たちであっても綴りのミスなどが起きやすく、発達性dyslexiaのある生徒との比較は適切ではないことが明らかになった。そのため、大学生におけるデータ収集も含め、どのようなデータを収集すれば発達性dyslexiaの英語の困難さを捉えることができるかについて、英語の専門家を交えて検討中である。2.RAVE-Oプログラムの発達性dyslexiaへの応用については、事例検討を行っている。中2の事例においては、視覚的認知の誤りに由来する音読の誤りや、haveとhasを取りちがえて読み誤るなどの学習された知識の誤用が認められている。このような誤りを細かく分析しながら、評価に有用な手立てを検討している。1.今年度の研究1は,読み障害のある児童生徒の英語学習の困難に関するデータ収集を行うことを目的としていた。研究計画では,小学校の通級指導教室でデータを収集することとしていたが,小学校における打ち合わせにおいて,発達性dyslexia児は日本語の読み書きでつまずいており,小学校での英語学習の困難さの度合いを測定することは事実上負担が大きすぎることが明らかになった。そのため,英語学習に関する困難のデータ収集は,まず基礎的データを収集するために典型発達児から行うこととし,そのパイロットスタディを行った。2.中学校における英語学習の困難に関するデータ収集は,中学1年生に対しては英語学習開始直後であるために難しく,行うとすれば中2中3のみとなることから,どのような調査が最も効果的かを考慮中である。3.発達性dyslexia児の英語の指導に関しては,RAVE-Oプログラムを入手して日本におけるその応用を検討中であり,一定のプログラムに基づく指導効果を得られることが期待される。1.日本語話者の英語の読み書きのつまずきに関するノーマルデータの収集方法を検討する。1小学校の通級指導教室における発達性dyslexia児の英語の文字認識の調査2高等教育を受けている学生の中1中3の英単語に関する達成度の調査2.英語指導の効果研究から、発達性dyslexiaの英語評価の試案を作成する。1RAVE-O方式による英語指導の効果測定2RAVE-O方式による英語指導における発達性dyslexia児の誤りの分析から、英語評価に有用な情報を収集する3.中学生の発達性dyslexiaにおける英語学習の問題点の整理検討
殷周時代における礼制の成立とその展開に関する研究

殷周史復元のための一環として、祖先祭祀の場で利用される器でありながら同時に政治的目的を付与された青銅彝器に注目し、王朝系青銅彝器自体が器物として受容された範囲と、王朝系青銅彝器を利用した祭祀が受容された範囲を読み解くことが本研究の目的である。上記の研究目標のもと、今年度は殷墟遺跡(河南省安陽市)、河南博物院(河南省鄭州市)、周原遺跡(陜西省岐山県)、国立極東博物館(スウェーデン・ストックホルム)、国立博物館、デザインミュージアム・デンマーク(以上デンマーク・コペンハーゲン)で青銅器の資料調査を行った。陜西省周原遺跡では鳳雛村・強家村・荘白村などの青銅器出土地点を踏査した。各地点は有力貴族の拠所であり、このような拠所が集まって周の王都たる大型都市を構成していたと思われる。また、周原遺跡を囲っていたと想定される城壁を見学することができた。城壁遺跡の年代の判断にはさらなる調査が待たれるが、周原遺跡を周代の王都とみなすための有力な証拠となるであろう。河南省鄭州市と安陽市では殷代前期の王都である鄭州商城と、殷代後期の中心地である殷墟遺跡をまわり、青銅器の形態やその分布状況を確認した。鄭州商城では城内で広範な青銅器の分布は確認できず、青銅器は王室によってかなり厳格に管理されていたとみるべきであり、周原における状況とは異なる。殷墟遺跡の青銅器は造形の優劣と無関係に銘器を持たない例が多く、長銘に象徴される「礼制」つまり王朝的規範の制度化は、殷墟期の萌芽的段階を経て、西周期に確立したとみるべきであろう。スウェーデン・デンマークの二カ国は20世紀初頭に多数の殷周青銅器を収集し、重要なコレクション資料も少なくない。しかし、今回の資料調査の結果、現在では両国とも殷周青銅器の研究者がおらず、今後の資料の散逸が危ぶまれる。現在の収蔵品リスト・移管先情報の作成が喫緊の課題であると思われる。(抄録なし)殷周史復元のための一環として、当時の政治的・思想的共通性の及ぶ範囲を明らかにするために、祖先祭祀の場で利用される器でありながら同時に政治的目的を付与された青銅舞器に注目し、王朝系青銅舞器自体が器物として受容された範囲と、王朝系青銅舞器を利用した祭祀が受容された範囲を読み解くことが本研究の目的である。上記の研究目標のもと、上海博物館(上海市)、南陽市文物考古研究所(河南省南陽市)、随州市博物館(湖北省随州市)、湖北省博物館・武漢市博物館(湖北省武漢市)、河南省文物考古研究所・河南省博物院(河南省鄭州市)で青銅器の資料調査を行った。河南省南陽市から湖北省武漢市にかけての一帯は、殷周期の王朝系青銅器の分布の南限として注目すべき地域である。南陽盆地から長江流域に至る経路は二つあり、一つは漢水に沿って嚢陽から南下し荊門・荊州へと至る路、もう一つは大洪山と大別山の間を走る丘陵地帯を経て武漢へと至る路である。後者は「随棗走廊」と呼ばれ、現在の棗陽市や随州市がこの経路上に位置している。南陽盆地周辺で新石器時代の遺跡は広く確認されており、長江・漢水と「随棗走廊」に沿って多くの遺跡が分布する。二里頭期・殷代の遺跡分布は新石器時代と大きく異なり、二里頭文化遺跡は南陽に例外的に見られるのを除いて、南への広がりは限定的である。一方で、段遺跡は盤龍城遺跡を中心に武漢市で複数確認されているが、南陽盆地では確認されない。鄭州から南下し、信陽・泌陽を経て大別山を越え、武漢に至る経路を想定するべきなのかもしれない。西周期の遺跡分布は股代と異なり、「随棗走廊」が中心となる。武漢市でも西周の遺跡が複数地点で確認されており、中原から長江流域の武漢に至る経路として「随棗走廊」が機能していたことを物語る。以上の検討より、二里頭期西周期の遺跡の分布は時期ごとに大きく異なっており、中原の王朝がそれぞれ異なる経路を通って長江流域との交流を図っていたことが明らかとなった。

河南省鄭州市と安陽市では殷代前期の王都である鄭州商城と、殷代後期の中心地である殷墟遺跡をまわり、青銅器の形態やその分布状況を確認した。鄭州商城では城内で広範な青銅器の分布は確認できず、青銅器は王室によってかなり厳格に管理されていたとみるべきであり、周原における状況とは異なる。殷墟遺跡の青銅器は造形の優劣と無関係に銘器を持たない例が多く、長銘に象徴される「礼制」つまり王朝的規範の制度化は、殷墟期の萌芽的段階を経て、西周期に確立したとみるべきであろう。スウェーデン・デンマークの二カ国は20世紀初頭に多数の殷周青銅器を収集し、重要なコレクション資料も少なくない。しかし、今回の資料調査の結果、現在では両国とも殷周青銅器の研究者がおらず、今後の資料の散逸が危ぶまれる。現在の収蔵品リスト・移管先情報の作成が喫緊の課題であると思われる。当初、河南省南陽市での調査は9月を予定していたが日中間の関係が緊張化したため、計画を変更し3月に延期した。しかし、3月の調査では現地の研究者と支障なく連絡を取ることができたため、南陽市・随州市・武漢市での調査はほぼ当初の予定通り円滑に進めることができた。今後、本研究課題は計画通り、中国国内で出土した股周青銅器の資料調査と、国外に流出した股周青銅器のうち銘文を有するものを中心とした資料調査を並行して行う予定である。(抄録なし)
光圧を識る：光圧の理論と計測・観測技術開発による基礎の確立

AFMカンチレバーやカーボンナノチューブ(CNT)バネ、或いは可視広域で透明な原子層膜(MoS2など)をバネにした精密光圧計測法を開発しており、AFMカンチレバーを用いた場合では、ヘテロダイン技術(周波数変換技術)と周波数変調(FM)法に基づく方法(ヘテロダインFM法)により光熱効果による見かけの力と光誘起力を分離測定し、ロッド部と球状部分から成る複合量子ドットからの光誘起力を詳細に空間分解することに成功した。また熱膨張係数が正のMoS2と負のグラフェンの2層機械共振器を作製し、見かけの熱膨張率を約1/3に低減することに成功した。さらに、広バンドギャップ材料であるh-BNの機械的共振器を作製し、絶縁体にもかかわらず電気的な励振に成功した。一方、ナノ粒子の運動観測においては、高度機械工学技術と光圧場を用い、ナノギャップ電極に粒子を効率的に通過流動させ、一粒子識別の高速・高性能化に資する三通りの新奇流動を創成することに成功した。すなわち,マイクロ・ナノ粒子の振動流生成,熱泳動・電気流体力学流れと光圧場の機能的融合、光渦によるナノ粒子公転半径のリアルタイム制御について、高精細動画撮影が可能となった。また、光圧による蛍光性粒子の捕捉、集合過程における周辺粒子の粒子画像流速測定を行った結果、レーザー光強度が高くなるにつれて周辺粒子の粒子速度が増加する傾向がみられることが分かった。理論面では、局在プラズモン共鳴と対象の共鳴非線形応答による効果を相乗させることによってナノ微粒子の操作自由度を拡大させ、金属ナノギャップにおいて円偏光を照射して非線形効果を用いることにより、捕捉と回転運動がスイッチ出来ることを示した。AFM深針をバネとし、ヘテロダインFM法により光熱効果による見かけの力と光誘起力を分離測定することに成功し、対象とカンチレバーがごく短距離の場合にのみ働く力の抽出できたことによって、実際に複合的な量子ドットの、光学特性を反映した多角的な空間情報が得られるようになった。これは理論的計算ともよく一致している。特にその空間分解能は世界トップレベルとなり、当初想定していたよりもさらに高い性能を得ることが出来た。また、理論面においては、界面の近接場などでナノ微粒子を捕捉しつつ、電子遷移に共鳴する光によって特定の遷移エネルギーを持つ粒子を輸送することによって単一微粒子の吸収スペクトルなどを計測できる可能性があることがわかった。例として、NV-センターを含むナノダイヤを輸送することによって1粒子の吸収スペクトルが推測できることをシミュレーションにより示すことに成功した。これについては共同研究[A]などにおいて目標とする、光圧でのみ可能な物質の微視的情報の取得に結びつく具体的な実験提案が出来たことになり、光圧技術実現への重要なブレークスルーとなり得る。この成果については当初の想定を超えた成果と言える。「計画研究1」の具体的なミッションは、1.ナノ物質の光圧に対する理論の信頼性を高め、理論と計測・観測結果を整合させること。2.ナノ物質の光圧に対する計測技術を確立し、運動の予測と実験解析を可能とすること。3.光圧下で運動するナノ物質の観測、及び流体媒質中での運動の解析技術を確立する。4.上記、1から3の結果を相互に整合させ、その知見と技術を班間共同研究に投入することである。この手段として、「微視的光学応答理論」、「AFMカンチレバーを利用した世界最高感度の力検出技術」、「カーボンナノチューブ(CNT)の機械的バネ振動を利用した世界最高精度の分子質量計測技術」、「超高感度分子トラッキング・可視化法」、「流体場を再現するマイクロ流路観測と数値計算を融合した独自の分子流体ハイブリッドシミュレーション」を投入し、光圧誘起運動への環境の影響を解析し、ナノ物質と環境の物理的・化学的相互作用の詳細を解明する。2019年度は、AFMカンチレバーによる光誘起力顕微鏡において量子ドットに働く光誘起力の波長依存性を測定する予定である。また単原子層をバネとした光圧計測については凝集したQ-dotを担持した透明な機械共振器の光応答からQ-dotに働く光圧について検討する。また、超微細加工技術により、ナノギャップ電極を有する高集積化流路を製作するとともに、光圧場による粒子流制御系を導入し、一分子識別への重要な分子流体力学的知見を蓄積する。理論面では2018年度に行った理論提案の実験検証を進めていく予定である。28年度は光圧の精密計測システムの立ち上げ、流体中での運動微粒子のトラッキングシステムと熱流体解析システムの立ち上げを予定し、また計算サーバーの領域での共同利用を進めることを計画した。その計画の下、具体的には(1)原子間力顕微鏡(AFM)のカンチレバーを用いた光圧測定、(2)カーボンナノチューブ機械振動子による光圧測定、(3)光圧下で運動するナノ粒子や分子の高感度トラッキングシステム立ち上げと観測、(4)トラッキングデータの流体力学解析の実施、(5)選別的操作の理論的提案、を行うことを予定した。(1)については、カンチレバーを用いて物質への光照射に伴う光圧を分離・測定する方法の開発を目指し、光照射強度の変調周波数と測定する光圧信号の変調周波数を異なる値に設定することにより熱発生の影響を除去しながら光圧を高感度・高精度に測定することに成功した。(2)では当初の予定通りミクロンスケールの誘電体球(ポリスチレンビーズ)に働く光圧をカーボンナノチューブ機械振動子により実測することに成功し、理論的な予測と一致することを確認した。

(3)については、捕捉用レーザー光源、高感度カメラ付顕微鏡を新たに導入して光捕捉・顕微蛍光測定システムの構築を進め、ミクロンサイズの蛍光性粒子水分散液に捕捉用レーザーを集光すると、レーザー光の集光位置に粒子が捕捉されることを確認した。(4)では熱泳動の定量評価を目指す実験系の構築とデータ収集を予定通りに進めることができ、さらに光圧マニピュレーションの実験系の構築やハイブリッドシミュレーションの準備等に注力した。(5)では非共鳴光圧の利く母体に共鳴体が存在する場合に対向ビームを用いて前者の影響を打ち消して共鳴光圧のみで選別的操作を行う手法を提案した。また数値計算サーバーの共同利用が出来る体制を構築した。高感度計測システムの立ち上げについては、予定されていて出来ていない項目はカンチレバーのたわみ成分とねじれ成分を分離した光圧のベクトル成分測定であるが、一方で、29年度に予定した、熱発生の影響を除去しながら光圧を高感度・高精度に測定する手法は28年度にその基礎的測定に成功している。また、マイクロマニピュレーションによりミクロンスケールのポリスチレン球を熱溶接する技術を新規に開発したことは予定以上の成果であり、ポリスチレン球に量子ドットなどをドープした単一粒子光圧測定に道を拓いた。動的観測と解析に関連しては、熱泳動の定量評価を目指す実験系の構築とデータ収集は予定通りであったが、光圧マニピュレーション時の熱流体解析やハイブリッドシミュレーションは装置の導入および検証段階である。一方で、ミクロンサイズの蛍光性粒子水分散液に捕捉用レーザーを集光すると、レーザー光の集光位置に粒子が捕捉されることを確認し、また複数の粒子のトラッキング解析により、レーザー光強度に依存して周辺粒子の挙動が異なることを示してレーザー照射に伴う熱対流に起因した効果について検証したことは予定以上の知見の獲得であった。理論研究においては選別的操作の新手法の提案を予定通りに行い、さらに非線形光圧操作で粒子の進行方向や回転方向がスイッチ出来るという新しい操作機構を提案できたのは計画以上の成果であった。以上のようにやや予定より遅れた項目と計画以上に進んだ項目があり、全体としては概ね計画通りの進行であると評価できる。AFMカンチレバーやカーボンナノチューブ(CNT)バネ、或いは可視広域で透明な原子層膜(MoS2など)をバネにした精密光圧計測法を開発しており、AFMカンチレバーを用いた場合では、ヘテロダイン技術(周波数変換技術)と周波数変調(FM)法に基づく方法(ヘテロダインFM法)により光熱効果による見かけの力と光誘起力を分離測定し、量子ドットからの光誘起力を10nmの空間分解能で明瞭に観察することになどに成功している。またCNTをバネとして力勾配の分解能±0.015 pN/μmという、ほぼ理論的熱雑音限界の極めて高感度な計測が実現した。一方、ナノ粒子の運動観測においては、マイクロ流路を用いた熱泳動評価デバイスを作製し、粒子の温度勾配に対する応答方向が粒子種に依存することを明らかにして、流れと熱泳動の均衡を利用して熱泳動の強さを定量的に調べる方法を提案した。また、二次元周期構造を有するプラズモニックチップ表面において、蛍光性ナノ粒子の光捕捉過程の蛍光解析を行った。
イネCPD光回復酵素形質転換体を用いた隔離圃場での、太陽紫外線植物影響評価解析

最終年度である本年度は、以下に示す2課題を遂行した。(1)太陽紫外線がイネの生育および収量に及ぼす影響解析コシヒカリ部分置換系統(SL229、SL229-B2-F2系統)を材料に、これまでの宮城(大崎市鹿島台・研究科圃場)、鹿児島(鹿児島市・鹿児島大学圃場)に加えて、福島県(梁川圃場:福島JA伊達みらい協力)の3箇所で紫外線環境影響評価試験(生育・収量調査)の3年目を実施した。また、生育時において、葉内細胞中のDNA上に生成しているシクロブタン型ピリミジン二量体(CPD)の蓄積量(Steady state CPD level)の動態解析も行った。その結果、CPDの蓄積量の変化に関しては、予想通り、CPD光回復酵素の活性の低下しているSL-229系統の方がコシヒカリよりも常にCPD量は高く蓄積していた。また宮城、福島、鹿児島の栽培地域によるCPDの蓄積量の違いに関しては、福島、鹿児島では、宮城県よりも高い傾向にあったが、福島と鹿児島では有意な差異は認められなかった。この結果は、サンプリング時の天候による影響と考えられた。収量調査に関しては、今年でもこれまでに得られている結果と同様に、コシヒカリと比較してSL-229では乾物重、1,000粒重、穂数の減少、さらには玄米サイズの減少が顕著に認められた。またさらに、鹿児島県の収量は、宮城、福島と比較して低いことも分かった。以上の結果から、今日の自然光環境下においても、太陽紫外線はイネの生育に影響を及ぼしている可能性が強く示唆された。(2)CPD光回復酵素組換え体イネを用いた環境影響評価これまで生物多様性試験等を実施し準備を進めてきた、イネ・ササニシキのCPD光回復酵素遺伝子をイネ・ササニシキに導入し、高い紫外線抵抗性を獲得した組換えイネを用いた隔離圃場での野外環境試験の実施が、11月2日付けで承認された。それに伴い、隔離圃場近隣の住民を対象にした住民説明会を実施し、住民の理解を求めるとともに、隔離圃場の整備を行った。(1)太陽紫外線がイネの生育収量に及ぼす影響解析-コシヒカリ部分置換系統を用いた解析太陽紫外線がイネの生育・収量に及ぼす影響を評価することを目的に、コシヒカリと、コシヒカリのCPD光回復酵素が座位する第10染色体のみをコシヒカリよりもCPD光回復酵素活性が低下しているインド型イネ・カサラスの第10染色体で置き換えた部分置換系統(SL-229系統)を材料に野外環境試験を行った。なお、カサラスはコシヒカリと比較して、CPD光回復酵素の遺伝子型の違いによってCPD光回復酵素活性が低下しており、SL-229系統はUVB感受を示す。栽培は2007年59月にかけて、宮城県大崎市の実験圃場にて行い、生育調査ならびに収量調査を行った。SL-229系統はコシヒカリと比較して、玄米100粒重の低下、葯の稔性の低下、さらには玄米が小粒化している傾向が認められた。以上の結果から、今日の太陽紫外線もイネの生育に傷害を引き起こしている可能性が示唆された。(2)非閉鎖系温室での生物多様性影響評価実験第一種使用規程承認(遺伝子組換え植物の使用に関する大臣承認)を得るために、光回復酵素遺伝子組換えイネ(S-C、AS-D系統)の生物多様性影響評価実験((1)非組換え体と比較しての形態および生育特性(草丈、茎数、葉色、生育速度、生育後の乾燥重の比較)、(2)花粉の稔性、形態観察、(3)花粉の飛散距離測定、(4)非組換えイネとの交雑率、(5)種子の発芽率試験、(6)土壌微生物相に与える影響解析等の解析)を、東北大学大学院農学研究科付属複合生態フィールド教育研究センター(宮城県玉造郡鳴子町)の隔離圃場において行った。結果を「生物影響評価書」としてまとめ、文部科学省へ申請を行った。(1)太陽紫外線がイネの生育収量に及ぼす影響解析-コシヒカリ部分置換系統を用いた解析昨年度に引き続き、太陽紫外線がイネの生育・収量に及ぼす影響を評価することを目的に、コシヒカリと、コシヒカリのCPD光回復酵素が座位する第10染色体のみをコシヒカリよりもCPD光回復酵素活性が低下しているインド型イネ・カサラスの第10染色体で置き換えた部分置換系統(SL-229系統)を材料に野外環境試験を行った。本年度は、昨年度行った宮城県(大崎市)での試験に加えて、紫外線量が宮城県よりも高い、鹿児島県(鹿児島大学圃場)において行った。その結果、本年度も宮城県においては昨年同様、SL-229系統はコシヒカリと比較して、玄米100粒重の低下、葯の稔性の低下、さらには玄米が小粒化している傾向が認められた。また、鹿児島県での試験では、宮城県での結果と比較して、同じコシヒカリでも明らかに鹿児島県で栽培した方が玄米100粒重の低下や玄米の小粒化が認められた。以上の結果から、今日の太陽紫外線はイネの生育に障害を引き起こしている可能性が強く示唆された。(2) CPD光回復酵素遺伝子組換え体を用いた隔離圃場試験第一種使用規程承認(遺伝子組換え植物の使用に関する大臣承認)に関しては、現在、生物影響評価書を作成して、文部科学省へ申請を行っている。

2008年12月に1回目のヒアリング審査を行い、多くの有識者から意見をいただいた。その後、必要と判断された生物多様性影響評価実験を加えて、修正を行い、現在審査中である。最終年度である本年度は、以下に示す2課題を遂行した。(1)太陽紫外線がイネの生育および収量に及ぼす影響解析コシヒカリ部分置換系統(SL229、SL229-B2-F2系統)を材料に、これまでの宮城(大崎市鹿島台・研究科圃場)、鹿児島(鹿児島市・鹿児島大学圃場)に加えて、福島県(梁川圃場:福島JA伊達みらい協力)の3箇所で紫外線環境影響評価試験(生育・収量調査)の3年目を実施した。また、生育時において、葉内細胞中のDNA上に生成しているシクロブタン型ピリミジン二量体(CPD)の蓄積量(Steady state CPD level)の動態解析も行った。その結果、CPDの蓄積量の変化に関しては、予想通り、CPD光回復酵素の活性の低下しているSL-229系統の方がコシヒカリよりも常にCPD量は高く蓄積していた。また宮城、福島、鹿児島の栽培地域によるCPDの蓄積量の違いに関しては、福島、鹿児島では、宮城県よりも高い傾向にあったが、福島と鹿児島では有意な差異は認められなかった。この結果は、サンプリング時の天候による影響と考えられた。収量調査に関しては、今年でもこれまでに得られている結果と同様に、コシヒカリと比較してSL-229では乾物重、1,000粒重、穂数の減少、さらには玄米サイズの減少が顕著に認められた。またさらに、鹿児島県の収量は、宮城、福島と比較して低いことも分かった。以上の結果から、今日の自然光環境下においても、太陽紫外線はイネの生育に影響を及ぼしている可能性が強く示唆された。(2)CPD光回復酵素組換え体イネを用いた環境影響評価これまで生物多様性試験等を実施し準備を進めてきた、イネ・ササニシキのCPD光回復酵素遺伝子をイネ・ササニシキに導入し、高い紫外線抵抗性を獲得した組換えイネを用いた隔離圃場での野外環境試験の実施が、11月2日付けで承認された。それに伴い、隔離圃場近隣の住民を対象にした住民説明会を実施し、住民の理解を求めるとともに、隔離圃場の整備を行った。
モンスーン低気圧に伴う大気鉛直構造変化の高分解能観測

モンスーン低気圧はインドモンスーンの雨季(6-9月)にベンガル湾インド北西部に現れる1000km(総観規模)スケールの擾乱であり、擾乱の通過はしばしば多量の降水をもたらして洪水の原因となる。しかしモンスーン低気圧をターゲットとした観測は1970年代後半に実施されたMONEX国際観測プロジェクト以降あまり活発でなく、現在のより高い高度分解能(100m以下)をもつ測器を用いて、またこの気象擾乱の構造を得るのに必要な時間間隔(12時間間隔或いはそれ以上)で観測を行う集中観測がほとんど行われていなかった。そこで本研究は2007年雨季に洪水災害で知られるバングラデシュの首都ダッカにおいて、高層気象観測の集中観測をバングラデシュ気象局の協力の下で実施し、(1)モンスーン低気圧がバングラデシュに及ぼす効果及び(2)モンスーン低気圧の内部構造について解析を実施した。集中観測によって4つのモンスーン低気圧を観測することができた。このうち2つはダッカの南のベンガル湾上で発生しダッカの西を通過した。他の2つはダッカ近傍で発生し西に進んだ。観測されたモンスーン低気圧に伴う活発な雲分布は顕著な非対称の構造を示し、低気圧中心の南南西象限に降水活発域が集中していた。(1)観測地点ダッカはモンスーン低気圧の中心より北及び中心付近を観測したため強い降水が観測されなかった。その一方でバングラデシュでは7月中旬下旬にかけて大洪水が生じたが、これはモンスーン低気圧によるものではなくモンスーントラフの北上という現象によって生じていた。(2)熱力学的な大気鉛直構造はモンスーン低気圧が南に発生している間バングラデシュではむしろ対流が抑制されたことを示した。また過去の研究においてモンスーン低気圧の中心付近の気温の観測結果に不一致があるが、今回観測された中心付近の気温は台風に似て周囲より暖かいという結果が得られた。モンスーン低気圧はインドモンスーンの雨季(6-9月)にベンガル湾インド北西部に現れる1000km(総観規模)スケール擾乱であり、擾乱の通過はしばしば多量の降水をもたらして洪水の原因となる。そこで本研究は2007年雨季に洪水災害で知られるバングラデシュの首都ダッカにおいて、高層気象観測の集中観測をバングラデシュ気象局の協力の下で実施した。当初の計画では前年度に観測を実施する予定であったが、バングラデシュ気象局の事情により観測実施を1年繰越した。バングラデシュ気象局では信頼できる測器を用いて通常2日に1回、或いは1週間に2回の低頻度で高層気象観測を実施している。そこで観測機材(ゾンデ,気球,水素ガス)を提供し、バングラデシュ気象局の職員を臨時に雇用し、1目2回(12時間間隔)或いは1日4回(6時間間隔)の集中観測を6-7月の1週間及び8月の2週間実施した。観測データは観測後直ちに気象局の回線を通じて世界気象機関に通報し、この期間の南アジア域の観測データ強化に役立てた。この観測によって4つのモンスーン低気圧を観測することができたため低気圧の鉛直構造について解析を開始した。2つの観測期間の間に当たる7月中下旬の大雨によりバングラデシュにおいて大洪水が発生したためこれらの期間も解析に含める。また過去の研究においてモンスーン
花き園芸植物における形質転換体を育種親に用いた新品種育成システムの構築

ホトトギス属植物において、既存の形質転換体の形質調査を行い、CHS遺伝子発現が抑制されて花色が白花になった系統およびGA2ox遺伝子の過剰発現により矮性を示す系統を育種親として選抜した。これらと他種とを交雑し胚救出を行ったところ、矮性形質転換体を親に用いた場合に数系統の雑種が得られた。雑種の一部は矮性を示し、かつ、花色等は両親とは明らかに異なっていたことから、形質転換体を親に用いた種間交雑育種の可能性が示された。一方、形質転換体から再分化能力を持ったカルスを誘導し、ソマクローナル変異誘導および染色体倍加を検討しており、現在、カルスから再生した個体の形質調査を行っている。ホトトギス類を材料に用いて,主に以下の3点について検討を行った.(1)種間雑種作出の効率化:前年度からの継続である.非形質転換体を材料に用いて,交雑受粉後の胚珠培養の開始時期や培地組成等について条件設定を行った.その結果,胚珠培養を開始する時期としては受粉後23週間後が,また,外植体の種類については胎座付き胚珠が適していることが明らかとなった.なお,培地組成については,明確な結果が得られなかった.(2)形質転換体を用いた遠縁種間雑種の作出:前年度からの継続である.ジベレリン代謝経路関連遺伝子が導入された形質転換体と非形質転換体との種間交雑により,複数の交雑組み合わせで胚珠培養由来個体を得た.フローサイトメトリー分析およびRAPD分析により,これらの個体が雑種であることを確認し,また,PCR分析により,これらの雑種が外来遺伝子を含むことも確認した.これらの雑種については,グロースチェンバー内で栽培しており,開花をまって形質調査を行う予定である.また,次年度以降にも,新たな組み合わせでの種間交雑を検討する予定である.(3)形質転換体における植物体再生可能な培養物の誘導,植物体再生および突然変異処理:前年度からの継続である.形質転換体におけるソマクローナル変異誘導のために,再分化能力をもったカルス培養物およびシュート培養物を誘導した.現在,これらの培養物からの再生個体をグロースチェンバー内で栽培しており,開花をまって形質調査を行う予定である.また,植物体再生可能な培養物について,紡錘糸形成阻害剤等を用いた突然変異処理を行っている.次年度以降にも検討を継続する予定である.今年度は,ホトトギス類を材料に用いて,主に以下の3点について検討を行った.(1)形質転換体の調査:初年度からの継続である.ジベレリン代謝経路関連遺伝子が導入された形質転換体において,適度な矮性形質を示し,かつ花粉稔性が高い系統が新たに見いだされた.この系統について,詳細な形質調査を行い,新たな育種親として選抜した.(2)形質転換体を用いた遠縁種間雑種の作出:初年度からの継続である.上記(1)において新たに選抜された形質転換体を用いて,非形質転換体との種間交雑を行った.胚珠培養により複数の雑種個体が得られ,また,一部の雑種は外来遺伝子(ジベレリン代謝経路関連遺伝子)を含んでいた.これらの新たに作出された雑種については,開花をまって形質調査を行う予定である.一方,前年度までに作出されていた形質転換体と非形質転換体の雑種については,一部で開花がみられた.それらは,外来遺伝子の形質(矮性)を示し,かつ花色等の他の形質に関しては両親とは明らかに異なっており,さらに不稔性を示していた.この結果から,形質転換体を用いた遠縁種間交雑育種の可能性が示された.形質転換体を用いた遠縁種間雑種の作出については,今後も継続して行う予定である.(3)形質転換体における植物体再生可能な培養物の誘導,植物体再生および突然変異処理:前年度からの継続である.ジベレリン代謝経路関連遺伝子が導入された形質転換体について,再分化能力を持ったカルスを誘導し,そこから再生した個体の形質調査を行った.しかしながら,現在までのところ,顕著なソマクローナル変異は見いだされていない.一方,再分化能力を持ったカルスについて紡錘糸形成阻害剤処理を行ったところ,染色体が倍加された再生個体が得られた.これらについては,開花をまって形質調査を行う予定である.ホトトギス属植物において、既存の形質転換体の形質調査を行い、CHS遺伝子発現が抑制されて花色が白花になった系統およびGA2ox遺伝子の過剰発現により矮性を示す系統を育種親として選抜した。ホトトギス類を材料に用いて,主に以下の5点について検討を行った.(1)形質転換体の調査:

フラボノイド生合成に関するCHS遺伝子,花器官決定に関するMADS-box遺伝子,ジベレリン生合成・代謝経路関連遺伝子がそれぞれ導入された形質転換体について,形態や稔性,外来遺伝子の発現等について調査し,育種親として用いるのに適した形質転換体を選抜した.(2)種間雑種作出の効率化:非形質転換体を用いて,さまざまな組み合わせにおいて種間交雑を行い,効率的な雑種獲得のために胚救出(胚珠培養)条件の検討を行った.現在のところ明確な結果が得られていないため,次年度以降にも検討を継続する予定である.(3)胚珠培養由来個体の雑種性の確認:胚珠培養により得られた個体における雑種性確認の手段を検討し,フローサイトメトリー分析およびRAPD分析が適していることを明らかにした.(4)形質転換体を用いた遠縁種間雑種の作出:形質転換体を親に用いた種間交雑を行ったところ,一部の交雑組み合わせにおいて胚珠培養由来の個体が得られた.RAPD分析によりこの個体が雑種であることを確認し,さらに,PCR分析により雑種が外来遺伝子を含むことも確認した.この結果から,形質転換を親に用いた種間交雑育種の可能性が示された.次年度以降にも検討を継続する予定である.(5)形質転換体における植物体再生可能な培養物の誘導:形質転換体におけるソマクローナル変異誘導のために,再分化能力をもったカルス培養物およびシュート培養物の誘導を検討した.現在のところ十分な培養物が得られていないため,次年度以降にも検討を継続する予定である.当初予定していた検討項目のうち,(1)形質転換体の調査,(2)種間雑種作出の効率化,(3)胚珠培養由来個体の雑種性の確認,(4)形質転換体を用いた遠縁種間雑種の作出,(5)形質転換体における植物体再生可能な培養物の誘導,(6)形質転換体における植物体再生可能な培養物からの植物体再生,(7)形質転換体における植物体再生可能な培養物の突然変異処理および植物体再生,については,おおむね順調に進展している.なお,(4)については,複数の交雑組み合わせにおいて外来遺伝子を含む種間雑種の作出に成功したことから,形質転換体を親に用いた種間交雑育種の可能性が高まったと考えている.当初予定していた検討項目である(1)形質転換体の調査,(2)種間雑種作出の効率化,(3)胚珠培養由来個体の雑種性の確認,(4)形質転換体を用いた遠縁種間雑種の作出,(5)形質転換体における植物体再生可能な培養物の誘導,の5点については,おおむね順調に進展していると思われる.特に,(4)において,外来遺伝子を含む種間雑種の作出に成功したことから,形質転換体を親に用いた種間交雑育種の可能性が示されたと考えている.なお,(2),(4)および(5)については,1年間では十分な結果が得られないことは申請時から予想しており,次年度以降も検討を継続する予定である.これまでに行った検討項目のうち,形質転換体を用いた遠縁種間雑種の作出,形質転換体における植物体再生可能な培養物の誘導,形質転換体における植物体再生可能な培養物からの植物体再生,形質転換体における植物体再生可能な培養物の突然変異処理および植物体再生,について今後も検討を継続する.特に,外来遺伝子を含む種間雑種個体,形質転換体の培養物からの再生個体,および突然変異処理した培養物からの再生個体の形質調査を重点的に行う予定である.平成23年度に行った検討項目のうち,種間雑種作出の効率化,形質転換体を用いた遠縁種間雑種の作出,および形質転換体における植物体再生可能な培養物の誘導,の3点については,今後も検討を継続する.また,これらに加えて,(1)形質転換体における植物体再生可能な培養物からの植物体再生,および(2)形質転換体における植物体再生可能な培養物の突然変異処理および植物体再生,
両生類をモデルとした視床部下垂体系形成の実験形態学的研究

ヒキガエルのアルビノ胚(細胞にメラニンを含まぬ)に野生種の胚組織片(細胞にメラニンが多量にある)を移植する実験で、我々は次の事実を明らかにした。下垂体は神経隆起より発生するが、神経板より発生する後部視床下部に接着しないと、POMC細胞の分化は起こらない。ただし、POMC細胞は神経隆起由来であって、視床部由来ではない。神経隆起由来で下垂体原基と移動をともにする細胞群の中には、前腸と接合して腸にとどまる細胞群と、脳底に接して、遂にはすでに感染している神経管に侵入して視床部に定着する細胞群とがある。一方、下垂体原基となる神経隆起の両側に位置する細胞群は、鼻に分化する。ところで、イモリの鼻の原基を除去すると、視床下部LHRHニューロンが出現しないことから、鼻の原基より視床下部LHRHニューロンを生じると考えられる。これらのことから、視床下部と下垂体とは、形態形成以前は、きわめて近接した位置にあり、形態形成中に一時的に両者は離れるものの、形を変えて再び視床下部下垂体型として出現してくることがわかった。下垂体を持たない動物では下垂体的細胞は脳や神経節に包含されていて、パラクライン的に相互に作用しあっている可能性も示唆されている。一方、下垂体原基を除去された個体では、正中隆起の発達-毛細血管系と視床下部より発する下垂体調節因子を含む軸索の伸長-が、妨げられる。このことから、視床下部と下垂体との間には相互作用が存在し、それが形態形成に重要な意味を持つことが判明した。神経胚期に後部視床下部原基である神経板中央前端部を除去すると、下垂体原基は脳組織と接することなく発生する。動物は変態をとげるがこの個体の下垂体は免疫組織学的にしらべたところPOMC細胞(MSHとACTH細胞)をまったく含まないことがわかった。これは視床下部からPOMC細胞が供給されるためでないことは標識された細胞を用いた実験でたしかめられた。このことは下垂体原基そのものが後部視床下部またはその部位を通じて誘導をうけないとPOMC細胞の分化がおこらないことを示唆している。更にこのような下垂体細胞の各ホルモン含有細胞の割合をしらべると正常動物のそれにくらべてプロラクチン、成長ホルモンの割合が減少し、糖タンパクホルモンが増加していることがわかった。すなわち後部視床下部の欠如および/またはPOMC細胞の欠如が糖タンパクホルモン含有細胞の発達を促進している可能性も示唆された。またどの時期まで下垂体原基が脳組織に接していればPOMC細胞が発達するかをしらべたところ、その時期は尾芽期の中期であることが判明した。一方下垂体の原基となる神経隆起中央部およびその周辺を螢光標識し、その発生運命をしらべたところ、下垂体原基となるべき部位の左右から鼻板(鼻の原基)が発生すること、鼻の原基となるべき部位を除去しても下垂体原基となるべき部位がのこっていれば鼻板は発生する。しかし逆に下垂体になるべき部位を除くと鼻になるべき部位があっても下垂体は発生してこないことがわかった。また下垂体ホルモン間の相互作用のモデルとして糖タンパク質ホルモンのalphaサブユニットの他のホルモンの分泌機能に対する影響をみたところ、同物質はプロラクチン、成長ホルモンの分泌を促すことがわかった。1)胚期において、前部視床下部を除去したものは変態後も背地反応を示さない。これはドーパミン性神経終末の中葉への分布が十分でないためであることが判明した。このことからドーパミンニューロンからなる中葉ホルモン抑制系のセンターはpreoptic recessorganであることが明らかになった。2)ウシガエル下垂体プロラクチン細胞に存在する免疫陽性α-サブユニットについて、その性質を検討した。