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kn-title=褐毛和種の軟骨異形成性矮小体躯症に関する分子遺伝学的研究
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kn-title=植物防御応答遺伝子の発現調節機構の解明に関する研究
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kn-abstract=高等植物は病原菌の攻撃に対して種々の防御応答遺伝子の発現を誘導する。本研究では、病原菌由来シグナル物質に応答した植物防御応答遺伝子の発現調節機構の解明に向けて、エンドウとエンドウ褐紋病菌の系をモデルとして解析を行った。エンドウ褐紋病菌は、その胞子発芽液中に、エンドウの防御応答を誘導する物質(エリシター)と、防御応答を一時的に抑制する物質(サプレッサー)を分泌する。エンドウ組織にエリシターを処理するとファイトアレキシン合成に関与するフェニルアラニン・アンモニアリアーゼ(PAL) およびカルコン合成酵素(CHS) をコードする遺伝子の転写が5分以内に活性化されるが、一方、サプレッサーを処理するとこれらの遺伝子の転写は速やかに抑制されることが確認されている。このことは、細胞表層においてエリシターあるいはサプレッサーが認識された後、そのシグナルが速やかに核に伝達され、PALやCHSなどの防御応答遺伝子の転写調節が行われることを示している。エリシター応答性を示すエンドウCHS遺伝子の一つ、PSCHS1遺伝子についてエリシターおよびサプレッサー応答性シスエレメントの解析をトランジェントアッセイにより行ったところ、1)エリシタ一応答性を示すエンドウPAL・CHS遺伝子プロモーター上に保存されている塩基配列モチーフ、BoxI、BoxIIおよびG-boxが本遺伝子のエリシター応答性遺伝子発現において重要な役割を果たしていること、2) PSCHS1遺伝子プロモーターの-242～+78の領域がサプレッサー応答に関与する可能性が示唆された。次に、in vlvoフットプリント解析により、in vivoにおいてこれらの配列モチーフへの核タンパク質(転写調節因子)の結合がエリシターやサプレッサーによりどのように制御されているのかを解析した。エリシタ一応答性を示すPSPAL1，2およびPSCHS1，2遺伝子プロモーターについて調べたところ、3) エリシター処理により、これら4種のプロモーター上に共通して存在するBoxI配列部分に核タンパク質の結合が誘導されること、4) PSCHS1，2に関しては、これらのプロモーター上に共通して存在するAGCCリピート配列部分にも核タンパク質の結合が誘導されること、5) PSCHS1では、トランジェントアッセイによりその重要性が示唆されていたG-box配列部分にも核タンパク質の結合が誘導されること、6) 一方、サプレッサーを処理すると、これらエリシター処理により誘導される核タンパク質の結合が部分的に阻害されることが判明した。近年、当研究室において、エリシター処理により発現が誘導される遺伝子cDNAを多数単離し構造解析を行ったところ、その中の一つ、E84遺伝子がDofドメインと呼ばれるDNA結合ドメインを有する推定の転写制御因子をコードしうることが判明した。E84遺伝子の発現パターンをノーザンハイブリダイゼーション法により解析したところ、本遺伝子の発現は傷ストレスおよびエリシター処理により誘導されるが、サプレッサー存在下では発現誘導が顕著に抑制されることが判明した。E84タンパク質の機能を明らかにする足掛りとして、ランダムバインディングサイトセレクション解析により結合DNA塩基配列の同定を行ったところ、E84タンパク質はGAAAGあるいはGAAAAGをコアとする塩基配列に結合することが判明した。エリシター応答性を示すエンドウPAL・CHS遺伝子プロモーター上にGAAA(A)G配列が存在するかを調べたところ、いずれも転写開始点付近に共通して存在していた。次に、E84タンパク質がPSCHS1プロモーターに結合しうるかをゲルシフトアッセイにより調べたところ、GAAAG配列を複数個含む領域(-44～+36)に強く結合しうること、さらに、PSCHS1プロモーターから本領域を除去するとエリシター応答性が有意に低下した。以上の結果から、E84タンパク質がエンドウPAL・CHSをはじめとする防御応答遺伝子(群)の転写を正に制御する転写調節因子として機能している可能性が示唆された。
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kn-title=ヒューマンインターフｪースのための身体動作の画像処理手法に関する研究
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en-title=異方的ならびに量子極限の超伝導体における渦構造
kn-title=Vortex structure in anisotropic and quantum-limit superconductors
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kn-abstract=Electronic structure of a single vortex (or vortex core structure) in type-II superconductors is theoretically discussed in the present thesis. Low-lying excited states in the superconductors due to the vortex, i.e., "vortex bound states," are examined in detail on the basis of numerical calculations. Two points are focused on: the effect of superconducting gap anisotropy on a vortex (Chapter 2) and the property of a vortex in quantum-limit situation (Chapter 3). The anisotropy of a superconducting energy gap has substantial effects on the structure of the vortex bound states. The local density of states around a vortex is calculated in a clean superconductor with the gap anisotropy within the framework of the quasiclassical theory of superconductivity. A characteristic structure of the local density of states, observed experimentally in the layered hexagonal superconductor 2H-NbSe(2) by scanning tunneling microscopy (STM), is well reproduced by assuming an anisotropic s-wave gap. The local density of states (or the bound states) around a vortex in superconductors with gap anisotropy is interpreted in terms of quasiparticle trajectories to facilitate an understanding of the rich electronic structure observed in STM experiments. This reveals not only a rich internal electronic structure associated with a vortex core, but also unique ability of the STM spectroscopy. The quantum limit means that the superconducting coherence length is small in the limit, i.e., it is comparable to the atomic length order. Focusing on quantum-limit behavior, fundamental structure of a vortex is studied by self-consistently solving the Bogoliubov-de Gennes equation. The discreteness of the energy levels of the vortex bound states is crucial for the vortex structure in the quantum limit. The following are revealed by the study of the quantum limit. The vortex core radius shrinks monotonically up to an atomic-scale length on
lowering the temperature T, and the shrinkage stops to saturate at a lower T. The pair potential, supercurrent, and local density of states around the vortex exhibit Friedel-like oscillations. The local density of states inside a vortex core generally has particle-hole asymmetry induced by the existence of the vortex itself. Some essential properties of general vortices which are concealed within the conventional non-quantum-limit analysis can be extracted by the quantum-limit analysis. On the basis of the inherent particle-hole asymmetry inside vortex cores, it is discussed in this thesis that electric charging of a vortex core is originated from the Friedel oscillation of the Bogoliubov wave functions around the vortex (Chapter 4) . This mechanism of the vortex core charging is independent of the slope in the normal-state density of states at the Fermi level. The temperature dependence of the vortex core charge is also presented. It is expected that by using STM, information on the vortex core charging is extracted through a relation between the vortex core charge and the vortex bound states.
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en-title=マグマプロセスにおけるウランートリウム非平衡の研究を目的とした,ウラン及びトリウム同位体の精密分析法の開発
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kn-title=D-乳酸を生じるMG bypassの生化学的意義について 軟体動物及び鳥類を用いたD-乳酸の生成機構に関する研究
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kn-title=Bi系銅酸化物超伝導体への元素添加と特性改善に関する研究
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kn-title=3d遷移金属化合物の電子状態に関するX線分光学的研究
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kn-abstract=3d遷移金属(3d-TM)化合物におけるK-吸収端のX線近吸収端構造(XANES)およびX線磁気円二色性(XMCD)を利用して3d-TMの電子状態および磁気状態について調べた．このX線吸収分光法の特長を活かすことによって，3d-TM化合物の多様な磁気的性質を電子状態の観点から考察した．3d-TMイオンおよび配位子を変化させたときの3d-TMおよび酸素のK-吸収端XANESスペクトルの系統的な変化から，吸収端近傍の構造はTMイオンの3d電子状態を強く反映していることを見出した．スピネル型フェライトMFe(2)0(4)(M=Cr～Cu)におけるXMCDの系統的な変化から，サイトによる寄与を分離した．また，金属性Fe化合物のXMCDでは配位子からの電荷移動によるFeの電子配置の変化を議論した．さらに，K-吸収端に対する磁気光学総和則の適用によって，4p軌道磁気モーメントを求め，酸化物と金属性化合物では互いに反対符号を持つことが明らになった．XMCDスペクトル中に観測される多電子励起(MEE)シグナルに対する系統的な変化から，MEEの特徴を捉えることによってその機構の解明を行った．エネルギー位置，強度，幅等の特徴からshake-up過程に付随する3p→4p単極遷移は否定され，終状態が(1s)(1)(3p)(5)(3d)(n+2)で表されるsuper Coster-Kronig遷移であることを提案し，実験的にそれを立証した．X線吸収分光法を利用して電子状態を議論するためには，エネルギ一分解能および統計精度の点で第三世代放射光の利用が適している．そこでSPring-8 BL39XUにおいて透過型移相子とピエゾ素子およびロックイン検出法の組み合わせによる「偏光変調法」XMCD測定を確立した．エネルギー分解能および統計精度に格段の向上が得られ， XMCDスペクトルに新たな微細構造が観測された．これによって，電子状態や磁気状態の詳細を議論することが可能となる．
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kn-title=3/4filledバンドを有する擬2次元有機伝導体の低温構造と絶縁相
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kn-abstract=本研究では，有機分子BEDT-TTFからなる有機伝導体のうち，バンドが3/4filledであり，2次元的なフェルミ面を持ちながら低温で非金属状態となる物質を含む2タイプの結晶構造に関してX線回折の手法により実験をおこない，電子状態の研究を行った．κ型結晶κ-(BEDT-TTF)(2)Cu[N(CN))(2)]X[X =Cl, Br]では，BEDT-TFF分子の2量体(ダイマー)化によってバンドが分裂し，伝導バンドは実効的に1/2 filledと見なせる．これまで提案されてきた"ダイマーモデル"では，ダイマーを1サイトと考え，ダイマー上のon site Coulomb反発U(eff)が2量体化の程度に左右され，系がMott絶縁体となるか否かはU(eff)と伝導バンドの幅W(u)との比で決定されるとしていたが，構造的な証拠が存在しなかった．X=Cl, Brの水素(h8)体，重水素置換(d8) 体について低温で精密結晶構造解析をおこない，"ダイマーモデル"が系統的に成り立つかを研究した．この結果，結晶構造の温度変化が大きく，低温構造が本質的に重要であることが明らかになった．つまり，低温で反強磁性体となるととが知られているCl塩では構造不安定性が小さく順調に格子が熱収縮し，低温でダイマー性が強くなる．これに対し，低温で金属から超伝導体になるBr塩では，2種類の構造変化が200～220K近辺，80K付近で生じる．前者ではきわめて弱い2c周期の変調構造が陰イオン間の相互作用により形成されるが，層間のカップリングが弱く2次元的な秩序に留まる．BEDT-TTF分子にはほとんど影響がなく電子状態への影響は小さい．しかし，80Kでは陰イオンとBEDT-TTFのフラストレーションにより，BEDT-TTFにも配置の変化が起こりon site Coulomb反発U(eff)の程度に影響を与える．この2種類の変化は独立であり，そのいずれもが，これまでの予想とは異なり，BEDT-TTF終端のエチレン基の配向度とは直接関連していない．今回，低温で得られた原子座標と既存の原子座標とを用いてバンド計算をおこない比較した結果，(1)h8体のBr塩を除き，絶縁体から金属まで，低温構造から見積もられるU(eff)/Wで整理され，ダイマーモデルで理解できること，(2)Cl塩とBr塩とではハロゲン原子の置換が80Kの構造変化の有無をひき起こし， 80K以下で2量体化の程度が大きく拡大しU(eff)に差が生ずること，および，(3)d8-Br塩の急冷状態が絶縁体なのはU(eff)の差ではなく，80Kの構造変化が不完全になりダイマー問の移動積分(つまりはバンド幅)が小さくなるためであることがわかった．h8-Brでは，d8-Brの急冷状態とほぼ同じ傾向が観測された．これは徐冷時には金属(11.6K以下で超伝導)になることと一見矛盾するが，発表されているh8体のBr塩の構造データは，温度因子が低温でも大きく，構造的には急冷相であると考えられるので，実はダイマーモデルでも理解可能である．第2の物質系であるθ-(BEDT-TTF)(2)CsCo(SCN)(4)では，金属状態ではBEDT-TTF分子の2量体化がなく，したがって単一の3/4 filledバンドをもち，フェルミ面も常圧では楕円型に近い単純な形状をしている．アニオン中の金属原子を化学置換したものでは金属ー絶縁体転移温度が系統的に増加する．この化学置換により分子間の2面角が変化する結果バンド幅Wが減少することから，絶縁相がMott相であり，低温では2量体が形成されると予想されていた．たしかにθ-(BEDT-TTF)(2)CsCo(SCN)(4)の低温非金属状態では2倍の超格子構造が形成されることが発見されたが，その振幅，相関長から，ダイマーモデルのMott相としての取り扱いは困難であり，むしろ最近接クーロン反発の効果による電荷秩序相と考えた方よいことがわかった．なお，物理的な圧力を加えると，分子2面角θが増加するときに，化学置換の効果と逆にバンド幅Wは増加する．このように，物理圧効果と化学置換効果とは，体積の減少という点では似ているが本質的には異なることが明らかになった．更に10.7kbarの物理的圧力下では，衛星反射の観測により他に類例のない圧力誘起の2k(F)CDWを発見した．これはバンド幅の増大と擬1次元的なフェルミ面の形成の双方に起因するものとして理解される．
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kn-aut-name=渡邉真史
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kn-affil=岡山大学
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