hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
物質循環と動植物の相互作用システムに関する群集生態学的研究

今後選定木について、葉面積、葉重、シュート長、シュート重を測定し、それらのC/N比、タンニン量等を継続的に測定する予定である。各区とも、リタートラップを設置して、リター及び植食性昆虫の糞等はすべて回収し、リター量やリーターの成分分析を測定する計画である。植食性昆虫排除区のサンプリング区では、すべての植食性及び捕食性昆虫をサンプリングし、幼虫においては個別に飼育を行い、新たに購入したパーソナルコンピュータ及びソフトウエアーを活用して、昆虫群集のデータベースを作成中である。さらに被食パターンから植食性昆虫が検索できるデータベースも作成中である。非サンプリング区では、直接観察で昆虫を同定し、種及び個体数のカウントを継続して行なっている。本研究は、管理生態系において土壌養分の違いが、1)植物の成長や形質の可塑性に与える影響、2)土壌動物・植食性昆虫・捕食性昆虫群集の構造と機能に与える影響、3)物質循環の現存量や分解生成速度に与える影響、を解明することを自的としている。この目的のために、落葉広葉樹として、コナラ及びミズナラを選定し、成分分析した土壌を用い鉢植えにして、水溶性の一定濃度の施肥を行い、土壌条件の良い区と悪い区(養分濃度に10倍の差を設けてある)・植食性昆虫を排除する区と排除しない区(ハウスの網の目の大きさで区別)、4つの区分を設定し、実験を開始した。この実験のためのハウスを、京都大学本部演習林の圃場に3棟建設し、この中で実験を行なっている。土壌調査は、土壌コアサンプルを採取し、各鉢植えから個別にサンプリングを行い、購入したオートアナライザーも活用して、土壌水分含有量、全炭素量、全窒素量等を継続的に測定している。また任意に選んだ鉢からの水に含まれる窒素濃度等も定期的に測定している。全ての植物個体を対象に、基部直径、葉数、芽数、シュート長を定期的に測定し、植物のフェノロジーを調査し、葉面積、葉重、シュート長、シュート重を測定し、養分条件や昆虫の捕食が植物の成育にどのように影響を与えるかを調査中である。本年度の結果から、コナラでは、養分条件の良い個体では、食害の程度が大きく、シュート数が増加するという養分及び昆虫の食害に対する植物側の反応が示されている。葉及び枝については、C/N比、タンニン量等を継続的に測定中である。各区とも、リタートラップを設置して、リター及び植食性昆虫の糞等はすべて回収し、リター量やリーターの成分分析を継続して測定している。植食性昆虫に関しては、非サンプリング区で、購入したパーソナルコンピュータ及びソフトウエアーを活用して、昆虫群集のデータベースを作成中である。本研究は、管理生態系において土壌養分の違いが、1)植物の成長や形質の可塑性に与える影響、2)土壌動物・植食性昆虫・捕食性昆虫群集の構造と機能に与える影響、3)物質循環の現存量や分解生成速度に与える影響、を解明することを目的としている。この目的のために、落葉広葉樹として、コナラ及びミズナラを選定し、成分分析した土壌を用い鉢植えにして、水溶性の一定濃度の施肥を行い、土壌条件の良い区と悪い区・植食性昆虫を排除する区と排除しない区、4つの区分を設定し、実験を開始した。この実験のためのハウスを、京都大学フィールド科学教育研究センターの圃場に3棟建設し、この中で実験を行なっている。土壌調査は、土壌コアサンプルを採取し、各鉢植えから個別にサンプリングを行い、新たに購入したオートアナライザーも活用して、土壌水分含有量、全炭素量、全窒素量等を継続的に測定している。選定木を対象に、基部直径、葉数、芽数、シュート長、葉面積等の植物フェノロジーに関する継続的な調査を実施した。
偏微分方程式の解に時間依存の特異点が現れる諸問題の新展開

時間発展の偏微分方程式で解に特異点が生じる問題群についての数学的解析と数値解法の開発を行ってきた。特に双曲型体積保存自由境界問題・放物型体積保存自由境界問題では解の存在と一意性について一定の結果を得た。すなわち、新しい弱解定義、構成、放物型については、弱解のヘルダー連続性を示した。また、数値解法についても、ラグランジェアンの停留点を求める方法論としての離散勾配流法の有効性を確かめるとともに、これを用いた連成解析用のソルバーを開発した。さらに、一部ソバーについては並列化を行いパラレルマシン対応とした。非線形偏微分方程式・変分問題で、解に特異点(不連続点、微分不可能な点など)が現れる問題は大変興味深い。標語的に言えば、グラフが「折れる」「切れる」などの特異集合を持っ関数が、微分方程式の解として考えられるようになった。さらに、このような特異集合がエネルギー集中などを起こしていて、解析の対象とすべきものであることが多い。本研究では、変分問題の解の「エネルギー密度が集中している、定義域よりも低い次元の集合」を特異点として捉え、対応する放物型、さらには双曲型の問題に対して解析を行う。本年度は双曲型の体積保存問題とそれに関連する自由境界問題についての数値計算で発展的な研究を行ってきた。体積保存条件を持つ液滴の振動方程式を導き、その数値解析プログラムが完成した。特に自由境界のある場合は、non-local termを持つ退化双曲型自由境界問題となる。この種の自由境界問題には、変分問題に基づく計算方法である双曲型離散勾配流法が大変有効であり、制約条件の無い場合の双曲型自由境界問題でも、近似方程式がうまく意味づけられる。空間次元が1の場合に強力なダンピングタームの元で、弱解の構成が行われる見込みがある。この問題は、物理的なイメージとしては、ガラス面上での液滴モデルの時間発展ダイナミクスであり、その振動解析するのが目標である。空間微分の主要項を極小曲面方程式とすると自由境界が無くても解の存在が知られていない。よって、ここでは主要項はラプラシアンとした。これに対しても、菊地・小俣等の結果が知られているだけである。これらの知見をもとに数値計算を行った。液滴の合体や分離も取り扱えるようになった。さらに、津波の研究の基礎方程式と体積保存問題は密接な関係があることがわかった。これに付随して出てきた、放物型体積保存問題については、弱解の構成、弱解のヘルダー連続性などを示すことが出来た。研究は、補助金のおかげと研究分担者の協力により順調な進捗を見せている。本年度は双曲型および双曲型の体積保存問題とそれに関連する自由境界問題についての数学理論と数値計算方法の開発を行ってきた。特に自由境界のある場合は、non-local termを持つ退化双曲型自由境界問題となり、アルゴリズムの開発は困難であった。この種の自由境界問題には、変分問題に基づく計算方法である離散勾配流法が大変有効であり、制約条件の無い場否の双曲型自由境界問題でも、近似方程式がうまく意味づけられる。空間次元が1の場合には体積保存条件付きの問題でも弱解の構成が行われる見込みが出てきた。この問題は、物理的なイメージとしては、水面上の泡や、ガラス面上の液滴の時間発展ダイナミクスであり、その振動解析するのが目標であった。これにに対しても、菊地・小俣等の結果が知られているだけであった。これらの知見のもとに数学解析と数値計算を行った。1次元の場合で弱解の存在、2次元の場合で、液滴の合体や分離も数値的に取り扱えるようになった。さらに、内部構造をもつ物体の衝突問題も、この種の連成解析で実現できることが分かってきた。また、これに付随して出てきた、放物型体積保存問題については、弱解の構成、弱解のヘルダー連続性などを示すことが出来た。研究は、補助金のおかげと研究分担者の協力により順調な進歩を見せている。今後は、高次元の倍の解の存在、衝突問題などベクトル値の問題などに発展の方向を見いだしたい。本年度は双曲型および双曲型の体積保存問題とそれに関連する自由境界問題についての数学理論と数値計算方法の開発を引き続き行ってきた。non-local termを持つ退化双曲型自由境界問題は難問であったが、何とか基本アルゴリズムの開発を終えることができた。この種の自由境界問題には、変分問題に基づく計算方法である離散勾配流法が大変有効であった。例えば、体積制約条件が無い場合の双曲型自由境界問題で近似方程式がうまく意味づけられ、弱解の構成が成功裏に行われた。

また、自由境界付きでも空間次元が1の場合には体積保存条下である種の(非常に弱い)弱解の構成が行われた。この問題は、物理的なイメージとしては、水面上の泡や、ガラス面上の液滴の時間発展ダイナミクスであり、その振動解析をするのが目標であった。空間微分の主要項を極小曲面方程式とすると自由境界が無くても解の存在が知られていない。よって、ここでは主要項はラプラシアンとした。これに対しても、菊地・小俣等の結果が知られているだけであった。これらの知見のもとに数学解析と数値計算を行った。1次元の場合で弱解の存在、2次元の場合で、液滴の合体や分離も数値的に取り扱えるようになった。さらに、内部構造をもつ物体の衝突問題も、この種の連成解析で実現できることが分かってきた。また、これに付随して出てきた放物型体積保存問題については、弱解の構成、弱解のヘルダー連続性などを示すことに成功している。研究は、補助金のおかげと研究分担者の協力により順調な進歩を見せている。今後は、高次元の場合の解の存在、衝突問題などベクトル値の問題などに発展の方向を見いだしたい。研究計画に基づいて、(1)自由境界を持つ石鹸膜の振動問題について主要項をラプラス作用素としたものの近似解の構成と数値解析法の開発を行った。(2)双曲型の体積保存問題とそれに関連する自由境界問題についての近似弱解の構成と数値計算方法の開発を行った。(3)体積保存条件を持つ振動方程式を導きその弱解の構成を行った。(4)体積保存条件を持つ放物型方程式の弱解の構成とヘルダー連続性を示した。この結果、自由境界のある場合は、非局所項(全体の情報を必要とする微分方程式の項)を持つ退化双曲型自由境界問題などの近似解の構成が出来たことになる。また、この種の自由境界問題には、変分問題に基づく計算方法である双曲型離散勾配流法が大変有効であり、特に制約条件の無い場合は双曲型自由境界問題でも、近似方程式がうまく意味づけられることが分かった。この問題は、物理的なイメージとしては、平面上での液滴モデルの時間発展ダイナミクスであり、その振動解析を行うことが出来るようになった。さらに数値計算では液滴の合体や分離も取り扱えるようになった。また、体積保存の振動方程式は津波を表面波だけで記述する基礎方程式と密接な関係があることがわかった。特に、1次元の場合には高速で有用な数値計算方法が開発された。3次元問題ではソフトウェアの動作は確認されたが、計算速度の面で多くの課題が残った。いずれにせよ、この問題に付随して出てきた、変分問題は新しいタイプであり今後の発展が期待される。全般的に本研究は、補助金のおかげと研究分担者の協力により順調に進み一定の成果を挙げたと判断される。
化学的および進化工学的手法を駆使したCa2+チャネル活性制御法の開発に関する研究

中枢神経における神経活動依存的な遺伝子発現の制御は、神経の発達から記憶や学習に至る神経回路構築において必須である。その分子メカニズムは、記憶等のメカニズム解明だけでなく様々な神経疾患の治療方法につながる。本研究では、その分子メカニズム解明を目指して、Ca2+透過性のイオンチャネルであるAMPA型グルタミン酸受容体の選択的な活性化方法の開発を目的とした。AMPA受容体においては、リガンドの結合に伴いリガンド結合部位の構造変化が大きく変わることが知られる。その構造変化に着目し、変異導入と金属錯体の組み合わせという簡便なアプローチにより、GluA2を特異的に活性化できる方法を開発した。本研究では、イオンチャネルのサブタイプ選択的な活性化方法の開発を目指す。具体的にはイオンチャネルにアミノ酸変異を導入し、変異したチャネルだけを選択的に活性化できるような化合物を見いだすという方法論である。本年度は、イオンチャネルに対する変異導入と化合物の調整を行った。イオンチャネルとして、本年度は電位依存性Ca2+チャネルに着目し複数の変異体を作製した。具体的にはPCR法を基にした変異導入を行い、得られた変異体を動物細胞発現プラスミドに導入した。得られた変異体については、HEK293T細胞に強制発現させて、蛍光性Ca2+プローブを用いたイオンチャネル活性評価によって機能評価を行い、チャネル機能が維持されていることを確認した。また、イオンチャネル型グルタミン酸受容体であるAMPA受容体に関しても活性制御することを目指して、変異体の作製に取りかかった。活性を制御する化合物に関しては、金属錯体に主に着目し、市販品として得られるものは購入し、市販されていないものは有機合成した。得られた金属錯体を用いて、イオンチャネル活性について蛍光性Ca2+プローブを用いたイオンチャネル活性評価したところ、金属錯体添加によって、幾つかの変異体においてイオンチャネル活性が変わることを見いだした。その作用がイオンチャネルに直接的に採用しているものかどうかについて、来年度以降に詳細に評価して行く予定である。昨年度までは、電位依存性Ca2+チャネルに着目して研究を遂行した。今年度は同様にCa2+チャネル活性を有し、神経活動に必須なイオンチャネル型グルタミン酸受容体に着目して研究を遂行した。イオンチャネル型グルタミン酸受容体には複数の遺伝子ファミリーが存在するが、本年度はAMPA型グルタミン酸受容体の主なサブタイプであるGluA2を標的タンパク質として選択した。まず、過去に報告されたAMPA受容体の構造解析結果を基に、PCR法を用いた遺伝子変異導入法により、活性化に必要な遺伝子変異を加えたAMPA型グルタミン酸受容体遺伝子ライブラリーを構築した。作製した各種変異体に関しては、Ca2+蛍光プローブであるFura2を用いたCa2+イメージングを用いて、Ca2+チャネルとしての活性を評価した。変異体を活性化しうる化合物としては、昨年度同様に金属錯体に着目した。redox inactiveな金属錯体を新たに複数有機合成した。上記で得られたAMPA受容体変異ライブラリーと金属錯体を用いて、人工的に活性化できる組み合わせのスクリーニングを行った。その際にも、Fura2を用いたCa2+イメージングを用いた。スクリーニングの結果、2種の変異体において、金属錯体の添加に伴いグルタミン酸の親和性を約60倍向上させることができることを見いだした。この結果は、新たなアロステリックサイトの構築を意味する。今後は、錯体構造の最適化に加えて、活性化のメカニズム解明に着目して研究を展開する。昨年度は、イオンチャネル型グルタミン酸受容体であるAMPA型グルタミン酸(GluR2)サブタイプを特異的に活性化する方法を目指して研究を遂行した。まず、PCR法を用いた遺伝子変異導入法により、活性化に必要な遺伝子変異を加えたAMPA型グルタミン酸受容体遺伝子ライブラリーを構築した。得られた各種変異体がCa2+チャネル活性を保持しているかどうかに関しては、生細胞に各種変異体を発現させ、Fura2を用いた細胞Ca2+イメージング法による初期的な検証を行った。本年度は、昨年度に作製した各種GluR2変異体を発現させた生細胞を用いて、変異体を特異的に活性化できる化合物群の探索を中心に遂行した。昨年度に行った初期的なスクリーニング結果からGluR2変異体を活性化できるリード化合物(金属錯体)を見いだした。そこで、配位子の構造を変えた複数の金属錯体類縁体を有機合成した。次に、得られた金属錯体ライブラリーを用いてGluR2活性化に関して、生細胞ベースのスクリーニングを行った。その結果、配位子にビピリジン骨格を持つPd2+錯体が、変異導入したGluR2変異体を活性化させることがわかった。活性化に関する詳細な検討を行った所、Pd2+錯体と変異体との結合は、GluR2のグルタミン酸に対する親和性を向上させることが判明した。すなわち、本手法は、GluR2サブタイプに対する新たなアロステリック活性化方法になり得ることを意味する。

その構造変化に着目し、変異導入と金属錯体の組み合わせという簡便なアプローチにより、GluA2を特異的に活性化できる方法を開発した。タンパク標的としては電位依存性Ca2+チャネルからCa2+透過性のイオンチャネルであるAMPA型グルタミン酸受容体に変更したものの、当初の計画どおり、化学的および遺伝子工学的な手法を用いることでイオンチャネルの人工的な活性制御に成功しているから。27年度が最終年度であるため、記入しない。ケミカルバイオロジー今年度の研究成果から、Ca2+透過性のイオンチャネルであるAMPA型グルタミン酸受容体の人工的な活性制御方法の開発に成功した。今後は、錯体構造の最適化に加えて、活性化のメカニズム解明に着目して研究を展開する。また、複数のイオンチャネル型グルタミン酸受容体が存在する神経細胞において、狙った受容体を選択的に活性化できるかどうかの検討も行う。当初の研究計画において、本年度は遺伝子材料および化合物材料を調整する期間として考えていた。それに関しては、上記に記載したとおりに滞りなく遂行できた。また、次年度以降の実験を見据えたイオンチャネル活性の評価系の構築にも成功した。初期的な結果ではあるが、化合物によるチャネル活性の制御結果が得られているので、当初の計画通りに研究が遂行できていると言える。今年度は、タンパク質標的を変更したこともあり、多くの研究費が必要になることが想定され、昨年度からの繰り越し分を使うことを予定していた。実際に多少の繰り越し分を使うこととなったが、来年度の培養神経細胞の実験でさらに研究費が必要であることが想定されるので、残り分を繰り越すこととした。前述したとおり、本研究の遂行に必須な遺伝子材料、化合物材料、イオンチャネル活性の評価系の構築に成功した。次年度以降は、それらの材料および評価系を用いて、化合物によるイオンチャネル活性制御の評価を行う予定である。また、初期的な結果ではあるが、化合物によるチャネル活性の制御結果が得られている。それに関しては、様々なコントロール実験を行いながら、その制御機構を検証している予定である。次年度は、錯体による活性化のメカニズム解明から、神経細胞を用いた活性制御まで実験手法が多岐にわたる。特に培養神経細胞の実験に新たな経費が必要となるので、その実験において活用する。今年度の研究成果から、電位依存性Ca2+チャネルに加えて、イオンチャネル型グルタミン酸受容体が新たな候補タンパク質として有用であることがわかり、次年度の研究計画として新たに加えることとした。本研究を行うためには、遺伝子工学的手法を用いて変異型イオンチャネルを作製する必要があるので、次年度に使用する消耗品が当初の予定より多く必要になることが予測される。
GaN系単結晶層の高温スパッタエピタキシーとそのデバイス応用

本研究では、低コスト・低環境負荷型の成膜法であるスパッタリング法により、デバイス応用可能なGaN系半導体単結晶層のエピタキシャル成長の実現を目指す。スパッタリング法による薄膜の形成に関しては低温領域での報告例が多く、高温領域においては不明な点が多くある。この成長温度の依存性を学術的に明確にすることができれば、再現性良く高品質なGaN系半導体単結晶層の成長が期待できる。これにより、低コスト・低環境負荷といったスパッタリング法の特長を活かしたデバイスの作製が可能となり、科学技術的・社会的な波及効果も期待できる。
分子配列自由度を利用した新規電子相の開拓

分子性物質における分子配列の多様性と加圧によるその可制御性を利用することで、物性物理学の基本問題に取り組むとともに、新しい電子相の開拓を行った。その結果、電子相関による金属絶縁体転移の臨界現象、その近傍で起こるスピン液体やその超伝導の性質、さらに、有効質量がゼロのDirac電子系における特異な相関効果や強磁場物性、また、分子内の軌道自由度が関与した電荷秩序相や電荷不均一相の存在を明らかにした。本新学術領域研究は、物性科学を担う様々な物質群の中で分子性物質が持つ特徴である分子の自由度を利用することで物質科学の新しい展開を図るものであるが、本計画研究では、分子の配列自由度に着目する。非球形である分子は対称性が悪いために、多様な配列パターンで凝集する。さらに、凝集が分子間の弱いファンデアワールス相互作用によるために、格子は圧力によって容易に圧縮・変形し得る。この特徴が構造の多様性を生み、物性の包括的な研究を可能にする。本計画研究では、分子配列が物性を支配する重要なパラメータであるとの認識のもと、分子配列自由度を化学圧力及び物理圧力を駆使して制御することにより、スピン秩序、電荷秩序、ゼロギャップ伝導、電荷移動誘電性に関わる新しい電子相の開拓を目指す。[鹿野田]高圧下でゼロギャップ状態にあると考えられているθ-(BEDT-TTF)2I3を対称物質として13CNMR測定を行った。得られたデータの定量的な議論が必要となるため、まず常圧下における金属相においてNMR信号の角度依存性を測定し超微細結合定数を決定した。さらにスピン-格子緩和率の温度依存性の測定から常圧金属相では電子相関はあまり強くないことを明らかにした。[高橋]a型ET213およびそのSe置換体の単結晶試料のNMR吸収線の角度依存の解析から単位胞内の分子ごとに局所磁化率を測定する手法を確立した。低温高圧下で「ゼロギャップ状態」が実現しているとして注目されているET213系で10kbar加圧下とSe置換体物質(化学的圧力に相当する)のNMR吸収線解析から、単位胞内4つのドナー分子(二つのA、B及びC)のうちB分子の局所磁化率は他の分子とは異なり、温度降下に対し大きく減少することを明らかにした。[小林]分子性導体の電子系の特性が生み出す新しい電子状態を探索をめざし、α-(BEDT-TTF)213におけるゼロギャップ状態およびTMTSF塩における揺らぎによる超伝導についての理論研究を行った。具体的にはα-(BEDT-TTF)213のゼロギャップ状態における電荷不均一化と局所磁化率・核磁気共鳴緩和率の関係を明らかにし、実験と矛盾しない結果を得た。また動的誘電関数と光学伝導率のtiting効果を含む解析的表式を導出した。TMTSF塩では摂動論的および非摂動論的アプローチによりトリプレット超伝導の可能性を調べ、発現機構の解明に資する重要な知見を得た。【鹿野田】加圧により分子配列を制御することによって、モット転移の臨界性を初めてスピン自由度で観測することに成功し、電荷とスピンの両方のチャンネルで同一の臨界指数を確認した。また、ゼロギャップ伝導体においてディラック電子の出現と電荷不均化が密接に関連していることが分かった。さらに、単一分子種伝導体に現れる110Kの反強磁性磁気秩序が圧力に極めて敏感であることが明らかとなり、磁気転移の特異な機構の存在をうかがわせる。【高橋】ゼロギャップ系物質α型ET213の高圧力低温領域でのNMR吸収線の測定からゼロギャップ状態近傍での磁化率の温度依存性を測定し、限定された温度領域ではあるが理論から示唆されている、温度に比例した磁化率らしい振舞いを明らかにした。また、一方、化学的圧力印加に相当すると考えられるSe置換体では磁化率の温度依存はET塩のそれと比べて急峻に減少することを明らかにした。また、Fフリーの圧力セルを用いて(TMTSF)2FSO3の圧力下でのF-NMRを行い、陰イオンのダイナミクスを調べた。陰イオンが高温で熱活性化型の温度依存を示すこと、その活性化エネルギーが圧力印加により増大することを明らかにした【小林】分子性導体における理論的研究として、α-(BEDT-TTF)213のディラック粒子における各分子の役割と動的性質、強磁場下で電子相関効果とディラックコーンの傾斜によりXY強磁性状態とKT転移が出現すること、動的分極関数にカスプ構造が出現することなどを明らかにした。さらにTMTSF塩の異方的超伝導における磁場効果、またTTM-TTP塩において多軌道混成によるエネルギーバンドを第1原理計算を用いて計算し電子相関による分子内電荷秩序を明らかにした。【鹿野田】中性-イオン性転移系TTF-QCl_4において、電荷移動転移と格子2量体転移が分離する際にスピンが生成する様子をNMR実験で示した。

単一分子種伝導体[M(tmdt)_2]に関し、M=Au系の金属反強磁性相とM=Cu系の絶縁性反強磁性相のNMR実験を基に、両系を統一的に理解する多軌道モデルを提案した。10%ホールドープされた三角格子モット絶縁体κ-(ET)_3Hg_<2.89>Br_8が、加圧により不均一電子相から非フェルミ流体相を経てフェルミ流体相が安定化される量子相転移系であることが分かった。【高橋】分子性導体α-(ET)_2I_3の加圧下(1.1GPa)NMR実験により、分子内の局所磁化率を明らかにし、ゼロギャップ状態に期待されるスピン磁化率の温度変化を見出した。また、同型のSe置換体も同様の局所磁化率の空間分布を持つことを示した。磁場誘起超伝導体であるπ-d混成系λ-(BETS)_2FeCl_4とその非磁性アニオン版であるλ-(BETS)_2GaCl_4が、共に伝道を担うBETS層において電荷不均化を示すことを明らかにした。π伝導電子-アニオン電気双極子結合系TMTSF_2FSO_3のSe核およびF核NMR実験により、π電子系の電荷不均化に対応してアニオンの状態に変化が現れることを見出した。【鈴村】分子性導体α-(ET)_2I_3のディラック粒子において、プラズマモードやクーロン遮蔽に対するコーンの傾斜効果を調べた。TTM-TTP塩における分子内電荷秩序については、多軌道混成バンドを第一原理計算で見積もり、電子相関を考慮した模型を導出し、平均場理論を用いて軌道間のエネルギー準位間隔が十分小さく隣接分子間に働く正の軌道交換相互作用が原因であることを明らかにした。(TMTSF)_2ClO_4について、2つの異なるフェルミ面と斥力が原因で、ノードをもつスピン1重項超伝導が得られることを示した。鹿野田:α-ET213の加圧下Dirac電子相において伝導面垂直に磁場を印加した状態でNMR実験を行いゼロモードLandau準位とスピン分裂、更には15Tの磁場下で新たな電子相を示唆する結果を得た。一連の単一分子種伝導体における多軌道効果を明らかにするため13C NMRスペクトルの解析により、スピン磁化率をπ軌道成分とdpσ軌道成分に分割することに成功した。三角格子電荷秩序系で電荷秩序の前駆現象と考えられるノイズの検出に成功した。高橋:ゼロギャップ系物質a-ET213に圧力を印可し13C核NMR実験を行った。これまで得られた結果を検討し、更に高い圧力を印可した実験を行い、単位胞内各分子の局所磁化率を見積り常磁性相での局所磁化率が低温で下に凸の温度依存を示すことを確認した。TMTSF2FSO3でSe核NMRの結果を踏まえて、これまで行なってきたF核NMR吸収線測定に加えNMR緩和率測定を行った。電気抵抗とx線に異常がある温度で緩和率の異常が観測された。陰イオン整列に伴い分子運動の挙動が変化すること、それが伝導特性に反映されることを示唆する結果を得た。鈴村:α-(ET)2NH4(SCN)4に1軸圧を加えるとゼロギャップ状態が出現する可能性およびα-(ET)213のストライプ電荷秩序相(圧力下)において圧力増加により質量有限のディラック電子対が出現することを示した。同物質の傾斜ディラックコーンにおける動的誘電応答を長距離クーロン相互作用のRPAにより計算し等方的ディラックコーンには存在しない新たなプラズモン等を見出した。
痙縮における筋緊張及び相反性抑制の異常の解析

前年度に引き続き、痙縮症状の発現機構を筋伸張反射および相反性神経支配に関わる脊髄内神経回路網に即して解析し、随意運動実行中に現れる運動障害にたいするこれらの回路網の関わり方を検討した。被験者に反応時間試験をベースとするステップ型視標追跡法により随意性急速足関節運動課題を設定した。これにH反射法を組み込んで、運動開始前後における前脛骨筋およびヒラメ筋を支配する運動ニューロンプール、そして前脛骨筋からヒラメ筋に向かうIa抑制回路の興奮性変化の時間経過を調べた。今年度の成果は以下の通りである。1)痙縮患者で観られた足背屈運動時(主動筋=前脛骨筋)の前脛骨筋からヒラメ筋へのIa抑制の活動異常について、前年度の結果を追試・確認した(論文、投稿準備中)。2)次のステップとして、以下の研究を先ず健康人を対象に行った。a)試験課題を逆転させた場合(足底屈運動、主動筋=ヒラメ筋)の前脛骨筋からヒラメ筋運動ニューロンへのIa抑制の活動は抑制された。この機序を足底屈運動に伴うヒラメ筋から前脛骨筋へのIa抑制活動の増強による相互抑制の結果と考察した。b)前脛骨筋とヒラメ筋を同時に収縮させた時の前脛骨筋筋紡錘単位発射活動をmicro-neurogramにより調べた。発射活動は単純な足背屈運動時よりも増強した。この原因として拮抗筋同時収縮時にはγ運動系活動が一層高まっている可能性を指摘した。これらの現象が「痙縮」によりどのような影響を受けるかを今後の課題としたい。3)平行して、「痙縮症状」に関する臨床神経生理学的研究のこれまでの成果と残された問題点および今後の研究の動向のレビューを行い、現行の痙縮治療法の理論的根拠についてもまとめた。痙縮症状の発現機構を筋伸張反応および相反性神経支配(主動筋促通と相反性抑制)に関わる脊髄内神経回路網に即して解析し、随意運動実行中に現れる運動障害にたいするこれらの回路網の関わり方を検討している。被験者に反応時間試験をベースとするステップ型指標追跡法により随意性急速足背屈運動課題を設定した。これにH反射法を組み込んで、運動開始前後における前脛骨筋(主動筋)およびヒラメ筋(拮抗筋)を支配する運動ニューロンプールの興奮性変化、更に屈筋から伸筋に向かうIa抑制回路の興奮性変化の時間経過を調べた。既に調べた健康人の運動開始に伴う相反性抑制の動態は、第1期(主動筋の随意筋電図活動開始にほぼ同期して始まる弱い抑制相)、第2期(筋電図開始後50-100msに見られる回復相、足背屈運動がもたらす受動的な下腿伸筋の伸展による筋伸張反射効果)、及び第3期(100-300msの強力な抑制相)である。今年度は痙縮患者30例について実験を行った。このうち特に脊髄病変由来の痙縮患者17名について分析が終了した。結果は以下の通りである。1)第1期の抑制が全例で消失した。2)第2期の回復相が4例を除いて過剰な促通反応へと転換した。3)相反性抑制の実効的要素である「第2の抑制」が3例を除いて著明に低下した。4)筋電図開始直後におけるIa抑制回路の活動(運動コマンドによる直接促通効果)については多数例で消失した。健康人に匹敵する促通が認められた少数例については必ずしも重症度に関係を示さなかった。痙縮による運動

障害は主動筋収縮に対する拮抗筋の過剰な伸張反射の結果として現れるが、その要因として2シナプス性Ia抑制回路を介する相反性抑制機能の低下が関与している、と考察した。なお本結果の一部を第23回日本脳波筋電図学会(鹿児島)において発表した。痙縮症状の発現機構を筋伸張反射および相反性神経支配(主動筋促通と相反性抑制)に関わる脊髄内神経回路網に則して解析し、随意運動実行中に現れる運動障害にたいするこれらの回路網の関わり方を検討している。被検者に反応時間試験をベースとするステップ型視標追跡法により随意性急速足関節屈伸運動課題を設定した。これにH反射法を組み込んで、運動開始前後における前脛骨筋(屈筋)およびヒラメ筋(伸筋)を支配する運動ニューロンプール、そして前脛骨筋からヒラメ筋に向かうIa抑制回路の興奮性変化の時間経過を調べた。これまでに判明した主な結果は以下の通りである。1)足背屈運動開始に伴うヒラメ筋への相反性抑制の発動は、第1期(主動筋=前脛骨筋の随意筋電図活動開始にほぼ同期して始まる比較的弱い抑制の発現)、第2期(筋電図開始後50-100msに見られる回復)、及び第3期(100ms以降に持続する強力且つ実効的な抑制相)の過程を経た。前脛骨筋からヒラメ筋に向かうIa抑制回路は筋電図開始前数十ミリ秒で促通を開始した(運動コマンドによる直接促通効果)。2)痙縮患者(30例)で相反性抑制活動に以下の異常低下が観察された。(1)第1期の抑制の消失、(2)第2期の回復相が軽症4例を除いて過剰な促通反応へと転換、(3)相反性抑制の実効的要素である第3期の抑制が3例を除いて著明に低下、(4)筋電図開始時のIa抑制回路の促通が多数例で消失。相反性抑制機能の異常低下が痙縮による運動障害の一因をなす、と考察した。3)健康対照群で試験課題を逆転させた場合(足底屈運動、主動筋=ヒラメ筋)の前脛骨筋からヒラメ筋運動ニューロンへのIa抑制の活動は抑制された。この機序を足底屈運動に伴うヒラメ筋から前脛骨筋へのIa抑制活動増強による相互抑制の結果と考察した。
高品質非極性面窒化ガリウム上窒化ガリウムインジウムの結晶評価

研究の目的の1つである高品質な非極性面GaN結晶を作製するための新規技術を確立することができた。それは半導体の商用化に必要不可欠である「安い、大きい、高品質」を可能にする技術である。具体的にはGaNを成長させるために必要なサファイアにストライプ構造を作製し、形成されたサファイアの側壁から非極性面GaNを成長させる方法である。最終的にこの方法によって作製した非極性面GaN上にGaInN成長させ評価し、優れたGaInN結晶を得るための条件を見出すことができた。本研究達成のためには高品質非極性面G a Nが必須であるため、平成20年度における研究実施計画に習い非極性面G a Nの結晶成長を行った。当初の高品質非極性面G a Nの成長計画においてはG a Nを成長した後、一旦成長炉からG a Nを取り出す作業が必要であった。そのため、商業用の製品に用いることはコスト的に不利であり、また実験の効率の観点からも時間がより多くかかる問題が残っていた。そこで、この問題を解決するために新たな手法を考案し成長炉からG a Nを取り出すことなく高品質な非極性面G a Nを成長させることに成功した。その手法とは非極性面G a Nを成長させる基板であるサファイアに溝加工を施し、その溝の側壁からのみG a Nを成長させるといった方法である。この手法は世界で初めての成功例であり、コストパフォーマンス、実験効率を上げることができる手法である。同手法で成長させた非極性面G a Nの結晶品質は、これまでの一旦成長炉からG a Nを取り出す作業を経て得られたG a Nの結晶品質と同等の結晶品質であった。走査型電子顕微鏡では平坦な表面が得られていることを確認した。また、転位密度を測定したところ10^8[/cm^2]前半であることが明らかとなった。これは当初の研究目的を大きくしのぐ研究成果であり、本研究のみならず他の研究への応用も期待できる。また、平成21年度においてG a I n Nを本手法で成長させたG a Nに成長させる場合に有効であり、本研究目標を達成するために重要な新手法を確立できた点で大きな意義がある。本研究の目的は「高品質非極性面GaN上GaInNの結晶成長と評価」であり、高品質な非極性面GaNの作製が最も重要なテーマに位置図けられる。そして、高品質な非極性面GaNの作製方法を開発できた。それは「サファイア加工基板からの非極性面GaNの成長方法」である。サファイア加工基板を用いることによって様々な面方位のGaN、例えばm-GaN、a-GaN、(11-22)GaN、(10-11)GaNを作製することが可能となった。この技術は選択横方向成長技術を有することによりどの面方位のGaNも高品質な膜が得られる。本研究課題の第一の目的はa-GaNのみの高品質な膜の作製であったが、m-GaN、a-GaN、(11-22)GaN、(10-11)GaNの4種類のGaNを高品質に作製することができた。この技術を確立したことによって、最終目的であった「高品質非極性面GaN上GaInNの結晶成長と評価」を非常に有利に進めることができ、4種類のGaN上のGaInNを評価した。その結果、m-GaN、a-GaNの上にGaInNを成長させるとGaInNは劣悪な表面平坦性の結晶となるが、(11-22)GaN、(10-11)GaN上のGaInNは平坦性に非常に優れことが明らかとなった。これはGaNにおいて(11-22)、(10-11)面が非常に安定であることからヘテロエピタキシャル成長においても表面の平坦性は良いという新たな知見を得ることができた。本研究課題の「高品質非極性面GaN上GaInNの結晶成長と評価」を新規的な手法である「サファイア加工基板からの非極性面GaNの成長方法」を用いて作製した。その結果、これまでGaInNは表面平坦性の劣悪なものしか得ることができなかったが、(11-22)、(10-11)面がGaInNの有望な面方位であるという非常に重要な知見を得ることができた。
HLA領域および関連遺伝子を用い顎顔面変形症発症素因判定法の開発

顎変形症や口唇口蓋裂、鰓弓症候群などの先天異常疾患は現在のところ環境要因と遺伝要因が互いに影響し合って発症する多因子遺伝疾患とされている。環境要因の解明はかなり進んでいる一方、遺伝要因についてその詳細はまだ解明が進んでいない。このような疾患に対する外科手術、歯科矯正治療の結果もその成否は様々で、やはり疾患そのものに対して遺伝子治療を含む予防的手段を講じ発症を防ぐことが期待される。それにはこれらの疾患の発症原因をつきとめることが必要である。今回は研究課題の第一段階として口唇口蓋裂患者に研究文橡を絞り(実験1)HLA領域に存在するHLA-DRB1^*1302、(実験2)胎生期の形態形成に関与し疾患感受性候補遺伝子であるDLX1,DLX2について疾患関連性の有無を検討した。対象;非血縁の日本人口唇口蓋裂患者(実験1)113検体、(実験2)142検体コントロール群として非血縁の日本人健常者(実験1)145検体、(実験2)96検体とした。方法;(実験1)PCR-MPH法を用いてタイピングを行った。(実験2)多型スクリーニングにより検出された多型についてダイレクトシークエンス法を用いてタイピングを行った。これらのタイピング結果を基に疾患群とコントロール群との各多型毎のアリル頻度、アリル陽性率について統計学的解析を行い、多型毎の疾患関連性を検討した。結果と考察;(実験1)口唇口蓋裂患者全体においてDRB1^*1301の有意な増加、DRB1^*1302の減少が見られた。裂型別では右側口唇顎裂群においてDRB1^*0802、DRB1^*1202の増加傾向が認められた。以上より裂形成に関与する遺伝子、および裂型の決定に関与する遺伝子が共にHLA領域に存在する可能性を示唆していた。(実験2)DLX1においてはアミノ酸翻訳領域にcommon mutationは認められなかった。DLX2においては(AGC)nにおいてR7アリルと完全口唇口蓋裂の発症に関連が示唆された。口唇口蓋裂、顎変形症、鰓弓症候群などの先天性形態異常は、その病因として環境要因と遺伝要因が互いに影響しあういわゆる多因子遺伝疾患として捉えられている。近年は遺伝子情報の解析が進歩して、これらの先天性疾患における原因遺伝子の解明が多く行われつつある。われわれ矯正歯科領域において扱う疾患としては、裂や形成障害などの症状を有する先天性形態異常が数多く存在する。近年ホメオボックス遺伝子領域が、顎顔面形態異常における疾患関連遺伝子と考えられて注目されている。脊椎動物のホメオボックス遺伝子は、形態形成における時期および部位特異的発現をすることから、形態形成を制御する転写制御因子群をコードする遺伝子群であると考えられている。本研究の目的としては、癒合症状を呈する頭蓋骨早期癒合症、裂症状を呈する口唇口蓋裂、形成障害を呈する第一第二鰓弓症候群のような形態形成異常の発症関連遺伝子に対する体系的な解析を進めている。第一段階では、頭蓋顔面の形態形成に関与すると考えられるホメオボックス遺伝子のうちMSX1、MSX2遺伝子およびDLX2遺伝子に着目し、口唇口蓋裂群・口蓋裂群・健常者群について解析した。MSX1遺伝子の第1エクソンおよびDLX2遺伝子の第1・第2エクソンにおいて遺伝子多型を検出した。

この遺伝子多型は口唇口蓋裂群、口蓋裂群、健常者群の各々において出現頻度が異なる傾向にあり疾患発症への関連性が示唆された。今後は同遺伝子領域のさらなる解析と他の疾患関連候補遺伝子の解析を進める予定である。また、疾患発症と関連が示唆された遺伝子型と臨床症状の詳細や顎成長とを比較検討する予定である。顎変形症や口唇口蓋裂、鰓弓症候群などの先天異常疾患は現在のところ環境要因と遺伝要因が互いに影響し合って発症する多因子遺伝疾患とされている。環境要因の解明はかなり進んでいる一方、遺伝要因についてその詳細はまだ解明が進んでいない。このような疾患に対する外科手術、歯科矯正治療の結果もその成否は様々で、やはり疾患そのものに対して遺伝子治療を含む予防的手段を講じ発症を防ぐことが期待される。それにはこれらの疾患の発症原因をつきとめることが必要である。今回は研究課題の第一段階として口唇口蓋裂患者に研究対象を絞り(実験1)HLA領域に存在するHLA-DRB1^*1302、(実験2)胎生期の形態形成に関与し疾患感受性候補遺伝子であるDLX1,DLX2について疾患関連性の有無を検討した。対象;非血縁の日本人口唇口蓋裂患者(実験1)113検体、(実験2)142検体、コントロール群として非血縁の日本人健常者(実験1)145検体、(実験2)96検体とした。方法;(実験1)PCR-MPH法を用いてタイピングを行った。(実験2)多型スクリーニングにより検出された多型についてダイレクトシークエンス法を用いてタイピングを行った。これらのタイピング結果を基に疾患群とコントロール群との各多型毎のアリル頻度、アリル陽性率について統計学的解析を行い、多型毎の疾患関連性を検討した。結果と考察;(実験1)口唇口蓋裂患者全体においてDRB1^*1301の有意な増加、DRB1^*1302の減少が見られた。裂型別では右側口唇顎裂群においてDRB1^*0802、DRB1^*1202の増加傾向が認められた。以上より裂形成に関与する遺伝子、および裂型の決定に関与する遺伝子が共にHLA領域に存在する可能性を示唆していた。(実験2)DLX1においてはアミノ酸翻訳領域にcommon mutationは認められなかった。DLX2においては(AGC)nにおいてR7アリルと完全口唇口蓋裂の発症に関連が示唆された。
湖沼に蓄積する難分解性溶存有機物の藻類影響評価試験法の開発

琵琶湖をはじめとする国内の閉鎖性水域ではCODが増加している問題に関連して、湖水のフルボ酸を難分解性溶存有機物の代表として抽出してその化学的特性を明らかにするとともに、化学物質の生態影響試験法の1つとして緑藻クラミドモナス生長阻害試験を行い、難分解性溶存有機物が植物プランクトンへ及ぼす影響評価を行った。藻類生長阻害試験において、クラミドモナスの鞭毛再生には阻害影響がみられなかった。他の研究予算で実施された藻類生長阻害試験、甲殻類、魚類の阻害試験と合わせて、琵琶湖水のフルボ酸には湖水の濃度範囲では急性毒性による阻害影響はないと結論された。昨年度より引き続き、緑藻類クラミドモナスを用いて,水中に蓄積された難分解性有機物が藻類に及ぼす影響について,生体への作用機序に着目した検討を行った。クラミドモナス(Chlamydomonas reinhrdtii)を琵琶湖水フルボ酸の各濃度に曝露させて1,4時間後の再生鞭毛長の長短から影響を評価した。クラミドモナスの鞭毛は,通常,切断後2時間でほぼ切断前の長さに再生し,4時間では安定した長さを保つようになる。本研究の結果,琵琶湖水フルボ酸存在下における鞭毛再生は,最高濃度区(50 mg/L)において1,4時間後の再生された鞭毛長と対照区との間に差は見られなかった。昨年度の結果と合わせて、琵琶湖フルボ酸の植物プランクトンへの急性毒性的な影響はみられないと結論された。一方、さらに様々な生態影響を調べるため、OECDの化学品テストガイドラインに基づく化学物質の生態影響試験であるヒメダカの急性毒性試験で琵琶湖フルボ酸による試験を実施した。4日間の曝露で琵琶湖フルボ酸によるヒメダカへの阻害は認められなかった。さらに、琵琶湖フルボ酸の微生物分解性を検討するため分解試験を行った。100日間、20°C、暗条件で湖水を振とうして有機物の分解を調べたが、一般的なフミン物質と同様に琵琶湖のフルボ酸も難分解性であることを確認した。化学的特性では、琵琶湖の溶存有機物の3次元蛍光スペクトルから、統計的な解析(PARAFAC解析)により3つの成分を分離することができた。しかし、これらの成分は、季節や場所を問わず共通に存在することから、琵琶湖の溶存有機物が季節や場所を問わずかなり均質であることを示していた。また、本研究の背景となっている琵琶湖のCOD増加問題について、過去からのCODに関わる指標のレビューと、問題点の改善に向けた新たな有機物管理指標の考察を行い、論文にまとめた。琵琶湖水より大量抽出装置を用い溶存有機物のフミン物質を採集した。湖水約8.6トンより1.7 gのフミン物質を回収した。それを用いて、フミン物質の化学特性評価とクラミドモナスによる鞭毛再生阻害試験を行った。化学特性については、湖水中のフルボ酸とフミン酸のNMRスペクトルが得られ、糖質に関係するピークの特徴が得られた。藻類生長阻害試験では、クラミドモナスの鞭毛再生について、阻害影響がほとんどみられなかった。一方、他の研究予算で実施されたOECD化学ガイドラインに基づく藻類生長阻害試験では、130 mg/l以上の高濃度において生長阻害が確認された。それらより、当初に検討していた阻害試験方法では、2つの点で課題があることが分かってきた。1つは急性毒性的な評価では高濃度での影響を評価できるが低濃度での試験評価が困難であること、もう1つは急性毒性のような短時間の暴露でなく、長時間での暴露が影響を及ぼす可能性があることである。よって、さらに試験方法の検討が必要である。前者については次年度にさらに試験方法を検討することとした。後者は、寒天培地でのクラミドモナスに対して、フミン物質を塗布することにより、その影響を調べることとした。フルボ酸が藻類へ及ぼす影響の1つに、化学物質の阻害を緩和させる機能がある。前2か年では、琵琶湖フルボ酸からは琵琶湖の現存濃度では生態毒性影響は確認できなかったため、化学物質共存下の阻害について、クラミドモナスの鞭毛再生への影響を調べた。琵琶湖フルボ酸と、微小管重合阻害剤オリザリンの共存下において、クラミドモナスの鞭毛再生試験を行った結果、琵琶湖フルボ酸による鞭毛再生阻害及びオリザリンの鞭毛再生阻害の緩和作用は確認できなかった。オリザリンは比較的疎水性が強いことから、フルボ酸とオリザリンの接触時間を長くした場合には,鞭毛再生に対する影響が見られる可能性があった。また、これまでの成果をまとめ、国際河川湖沼管理シンポジウム(韓国春川市)にて発表を行った。さらに、フルボ酸の検出にかかるモニタリングや蛍光スペクトルの論文を作成した。

我々の研究では、琵琶湖のフルボ酸の毒性は琵琶湖の濃度において確認されなかったが、毒性効果のすべてを否定するものではない。フルボ酸よりも毒性が強いとされるフミン酸などでも調べる必要がある。しかし、琵琶湖においてフミン酸の存在量はフルボ酸の1/5程度であり、琵琶湖水中のフミン酸の化学組成はフルボ酸と類似していることから、我々の試験結果と極端に異なる結果は予想しにくい。以上のことから、現時点ではフミン物質を代表とする難分解性有機物に生物への急性毒性は問題にならないと考える。環境学昨年度に不足した琵琶湖フミン物質は、本年度には追加で採取し、急性毒性の試験評価を行うことができた。慢性毒性的な評価が今後の課題である。また、化学的な特性評価は、部分的に成果が上がってきたが、知見同士をつなげる全体像がみえていない。スペクトルの結果などに目途がたったので、今後1年間の間に、何らかのまとめができると考えられる。当初の目的としていた藻類への急性毒性的な影響はないことが明らかになってきたけれども、本研究の背景を考え、CODの問題にまで言及する研究成果が得られているので、一部は当初の研究目的をからはずれてしまっているが、十分に成果が上がっている。1年目に藻類阻害の試験方法を確立する予定であったが、急性毒性の手法では十分な評価ができず、試験方法をさらに検討する必要が生じた点で計画より遅れが生じている。また、追加試験を行うため、さらにフミン物質が必要となったが、保有量が十分でないため、さらに追加採集が必要である。その他に関しては予定通りであり、今年度に鋭意努力することで遅れは取り戻せると考えている。藻類の慢性毒性的な評価を検討中であり、次年度も引き続き実施する。化学的な特性評価は、スペクトルの結果などに目途がたったので、限外ろ過による特性評価を加えながら、これまで得られた部分的に知見同士をつなげ、溶存有機物の全体像につながるような工夫を考える。今後1年間で、さらに化学特性の知見を増やしながら、研究全体をまとめる。また、本研究の成果還元として、当初計画ではH25年度に行う予定であった国際会議での発表を8月の河川湖沼生態学シンポジウムで、また、論文への投稿を行う予定である。まず、影響評価試験に不足するフミン物質を琵琶湖水から追加採集する(7月予定)。フミン物質の化学特性の評価は、さらにフルボ酸、フミン酸のNMR、FT-IRなどのスペクトル解析を進めるとともに、光学的な特性からも特性評価を試みる。生物影響評価については、琵琶湖水フルボ酸を用いたクラミドモナスの長期暴露型の成長阻害試験を実施する。また、クラミドモナスの栄養塩取り込み時に影響を及ぼすフミン物質のキレート作用メカニズムの観点から試験方法を検討する。慢性毒性評価について結果を得られなかったため、次年度まで延長して検討することとなった。技術的な問題から、本年度は試行錯誤を行ったため、今年度予算の執行を抑えられたので、次年度に同試験の消耗品等を購入にあてる。化学特性評価も予定していた限外ろ過膜の購入が遅れたため、研究を延長して次年度まで実施する。延期された消耗品を購入を次年度に行う。また、期待された成果が年度前半に得られなかったため、H25年度に計画のあった国際会議での発表をH26年度へ延期したため、国際会議での発表と論文執筆を次年度で執行を行う。研究を延長している毒性評価の需用費等に8万円を用いる。同じく延長している化学特性評価の需用費等に5万円を用いる。
中国綜合養魚に関する生態・生理学的研究

上海郊外の淀山湖畔にある中国綜合養魚系では.ソウギョ(Ctenpharygodon idella)と食性の異なる他の数種のコイ科の魚を水草を主な飼料として混養し.非常に高い生産あげている。このシステムでは.養魚池中に多量に排出されるソウギョの糞が直接.間接的に他の魚の餌として重要な役割を果たしていることが推察される。事実.この池から取り上げたフナ(Carassius auratus)や(Aristicthys nobilis)の消費管内容物中にはソウギョの糞に由来する水草の断片が多数発見されている。本研究ではこの養魚池中の食物連鎖網の解明を試み.以下の結果を得た。(1)夏期における池中の魚の筋肉の同位体分別比を測定すると.ソウギョ.ブショウギョおよびフナのδ^<15>Nは水草の値にほぼ等しくδ^<15>Nは前3者よりも約5パーミル高い値となった。この結果より.本調査開始時の予測どおりフナはソウギョの糞由来の物質(デトリタス)を主要な餌としていることが明らかとなったが.コクレンとハクレンは予想は反して.フナよりも糞への依存度が低いことが分かった。(2)ソウギョの糞が池の食物連鎖網の中でどのような役割を果たしているかを知るために.セキショウモ属の水草(中国名:苦草.Vallisneria spiralis)の破片からなるソウギョの糞を養魚池から集め.それを実験室で分解した結果.糞中の炭素はほぼ一定の速度で減少し.元の含有率の約1/2まで減少した。窒素は分解8日後までほとんど減少せず.分解過程のソウギョの糞の単位乾燥重量あたりの窒素やアミノ酸含有率は分解8日後までは時間経過に伴って増加し.上限に達した。その後の含有率は分解時間の進行に関わらずほぼ一定値を示した。培養液中に加えた^<15>NH_4や^3H-チミジンは速やかに分解過程の糞に取り込まれた。福解過程のソウギョの糞は細菌が繁殖するための基質として役立ち.また.付着細菌を含む分解過程の糞全体は池に共存する無脊椎動物や魚の新たな食物資源として重要な役割を果たすことが示唆された。(3)^3H-チミジンを用いて池中の細菌の生産量を測定すると.細菌の生産量は他の水系と比較して著しく高く.その大部分は付着細菌に由来することがわかった。また.ピコプランクトンの生産量も著しく高かった。今後は.これらの要素から他要素への移動速度を求めることが非常に重要であることが分かった。(4)養魚池環境中のバクテリアフローラと池中のコイ科魚類の腸管のそれとを比較すると.腸管のフローラは摂取する食物に依存して変化し.環境と腸管のフローラの間には本質的な違いがないことがわかった。これは有胃魚の結果と著しく相違する。(5)今まで.コイ科のような無胃魚の消化規能は有胃魚に比べて原始的で劣っていると言われてきたが.上記の結果より.ハクレン.コクレンなどの消化管は環毅の細菌を消化管内で繁殖させ.デトリタスなどを効率良く消化するために特化したものである可能性があることがわかった。(6)コイ科のような無胃魚の消化管内には水草を分解するセルラーゼを保有した細菌が常に存在し.魚の消化機能を助長していることが分かった。培養液中に加えた^<15>NH_4や^3H-