hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アレルギー発症を制御するTh2細胞の形質維持機構に関する研究

Schnurri-2 (Shn-2)欠損CD4 T細胞は、Th2細胞の分化が著しく亢進することが以前の研究より明らかになっていた。しかしそのメカニズムはほとんどわかっておらず、本年はその分子機構の解析を中心に行った。まずShn-2欠損CD4 T細胞では、Th2細胞分化のマスター遺伝子であるGATA3の発現が有意に上昇していることがわかった。このGATA3の発現上昇の理由の一つとして、NF-κBが恒常的に活性化していることがわかった。このShn-2欠損CD4 T細胞におけるNF-κBの恒常的な活性化のメカニズムに関して、さらなる検討を行った。一つ目に、Shn-2欠損CD4 T細胞におけるNF-κBのタンパク量は、野生型の発現量と変わりなく、Shn-2欠損CD4 T細胞におけるNF-κBの恒常的な活性化は、NF-κBタンパクの発現上昇によるものではないことが判明した。次に、Shn-2自身のNF-κB結合領域への結合能を調べたところ、Shn-2はNF-κB結合領域へ直接結合することが判明した。またShn-2分子のNF-κB結合モチーフへの結合は、NF-κB分子の一つであるp50と競合し、Shn-2は、NF-κB依存的な転写を抑制することが判明した。さらに、Shn-2分子の発現はナイーブT細胞で最も高く、刺激依存的に低下することから、Shn-2分子はナイーブT細胞の静止状態の維持を担っている可能性が示唆された。Schnurri-2(Shn-2)欠損CD4 T細胞は、Th2細胞の分化が著しく亢進することが以前の研究より明らかになっていた。しかしそのメカニズムはほとんどわかっておらず、本年はその解析を中心に行った。一方、ショウジョウバエShnの研究から、ShnはTGF-βシグナルの下流に位置する分子と考えられている。TGF-βシグナルはTh2細胞分化を抑制することが報告されていることより、Shn-2がTGF-βシグナルをポジティブに制御している可能性を検証したが、その可能性は低いことがわかった。この結果は現在論文にまとめ投稿中(Immunity)である。
極地産と温帯産黄金藻の比較研究

本研究は文部省海外学術研究・共同研究によってアラスカの極地湖沼から収集された黄金藻と日本産の藻を比較検討し、本藻類の特徴を解明しようとするものである。1.材料:(1)日本の湖沼からの試料。本年度は11月に北海道支笏湖、洞爺湖と3月に九州池田湖、うなぎ池から計20点を採集した。また、山形市内の霞城公園堀、もみじ公園池、大学噴水池の3池から月1回、計30点、合計7湖沼から50点の試料を採集した。(2)アラスカ極地湖沼からの試料、本年度は8月から10月の3ケ月間、北端のバロ-地区(71°23′N)、ト-リク湖沼群(68°30′N)、フェアバンクス市内スミス湖とバレ-ン湖(64°30′N)、パクソン湖沼群(63°N)、キナイ半島湖沼群(60°30′N)の5地区にある計43湖沼から408試料を採集した。現在これらの試料の整理と電子顕微鏡による検鏡を行っている。調査採集時に、環境要因として気温、水温、pH、塩分濃度を測定した。2.現在までの結果:北海道の2湖沼の生物相は少なく、多数のデトライタスとバクテリアに混じって黄金藻のParaphysomonas vestitaが少数みられた。山形市内の3池では9月から12月に黄金藻が増殖した。もみじ公園池では9月に黄金藻が優占したが全藻類細胞数の44%であった。大学噴水池では12月にChrysococcusの水の華が観察され、このとき全細胞数の98%に達した。これら3池からParaphysomonas属の日本新産5種が検出された。アラスカの湖沼では9月に、スミス湖でSynuraとMallomonasが全細胞数の94%と優占し、また、バレ-ン湖ではMallomonas caudataの水の華がみられた。出現種は、日本とアラスカに共通で、世界に広く分布する。多面体や多様体などの良い空間をその間の写像は、多くの人々により研究されており、色々な道具が開発されている。これらのホモトピー不変な道具を使用して、一般的な空間(例えば、fractal図形などの病的空間)とその間の写像のホモトピー類を研究する道具として、IS68年にK.BORSUKはShape理論を創造した。多くの研究者により、Shape理論は研究され重用な道具になったが、また一方では、Shape理論の欠点も明らかになってきた。つまり、写像のホモトピー類より写真そのものを研究する為の道具の開発が必要になってきた。そのために、渡辺が開発した道具がApproximate Shape理論である。この道具をより使い易いものにするために、更なる一般化を研究した。又応用面も分担者の協力をえて行った。一般化については、S.Mardesic教授と渡辺が共同でApproximate inversesystemをより一般化しても理論が成立することを示した。近いうちに、論文としてまとめる予定です。応用については、不動点定理,Vietoris-Smalle定理の一般化への応用に適用した。時に、上記応用では、今迄の適用範囲を拡大した点が評価されている。
非古典的な光の二光子相関測定とその超高速時間分解分光への応用

二光子相関測定法により、パラメトリック蛍光のスクイーズ係数測定と、超短光パルスの時間幅測定を行った。具体的には下記の通りである。1.連続波モード同期Nd:YAGレーザーの三倍波(355nm)を励起光とした、パラメトリック増幅器を製作し、縮退二光子の同時計数率を時間-パルス高変換器を用いて測定した。励起光が光パルス列のため、同じパルス内で同時計数する場合(R)と近接するパルスどうしが同時計数する場合(D)の二種類を区別できた。この二種の同時計数率の比R/Dが、光の強度相関関数g^<(2)>(O)である事を理論的に示し、この二光子同時計数測定により、スクイージング係数が求められることを明らかにした。非線型結晶LiIO_3を用いたパラメトリック増幅器で、相関関数の励起強度依存性など、系統的な実験を行い、スクイージング係数とLiIO_3の非線型感受率を求め、過去の報告と矛盾しないことを確かめた。2.同時計数法とマイケルソン干渉計とを複合した装置を製作し、超短パルス光の強度相関測定を行った。干渉計の片腕を動かすと検出器での同時計数率が変化し、その形から微弱光のパルス幅が求められることを理論的に確かめた。ピコ秒レーザーで実験を行い、同時計数率の変化の様子から、光源のコヒーレンス時間・パルス幅が求められ、理論との良い一致を得た。時間分解能は干渉計の光路差の精度で決まり10fsec以下の分解能も可能である。今後は、励起光の時間幅tp、パラメトリック蛍光のコヒーレンス時間tcを考慮に入れた二光子同時計数率R/Dの理論的解析を行い、tpとtcの比がR/Dに与える影響を理論・実験の両面から研究していく予定である。このR/Dのtp、tc依存性を測定することは、光の高次のコヒーレンスを直接研究する事につながり、非常に興味深い分野である。連続波モ-ド同期Nd:YAGレ-ザ-の三倍波(355nm)を励起光としたパラメトリック増幅器を製作し、縮退した二光子(シグナル光・アイドラ光)を発生させた。シグナル光・アイドラ光それぞれにつき光子計数を行い,両者の同時計数率を時間ーパルス高変換器を用いて測定した。励起光としてモ-ド同期光パルス列を用いており、光検出器の時間分解能もモ-ド同期の周期よりも短いので、同じパルス内で同時計数する場合(realーcoincidence)と近接するパルスどうしが同時計数する場合(delayedcoincidence)の二種類を区別することができた。この二種類の同時計数率の比R/Dが、パラメトリック蛍光の規格化された二次の相関関数g^<(2)>(0)である事を理論的に示し、これからスクイ-ジングパラメ-タが求められることを明らかにした。R/Dの測定を行いイクイ-ジングパラメ-タの決定を試みた。しかしシグナル光・アイドラ光の空間的広がりのため、当初は精度良くパラメ-タを測定できなかった。その後、同時計数率の空間依存性・励起光強度依存性などを測定し、これらを考慮に入れた簡単な理論を基に解析を行った結果、スクイ-ジングパラメ-タの見積もりが定量的にも行えるようになった。

さらに、励起光の時間幅τp、パラメトリック蛍光のコヒ-レンス時間τcを考慮に入れた予備的な理論解析も行い、τpとτcの比がR/Dに大きく影響を与えることが明らかになった。即ちR/Dはτc/τpで悪くなることが解る。現在の実験条件はτc/τp=50程度であると見積られ、実験結果をほぼ良く説明できる。このg^<(2)>(0)のτp、τc依存性を測定することは、光の高次のコヒ-レンスを直接研究する事につながり、実験的なも成された例はなく、理論的に見ても非常に興見深い問題である。二光子相関測定法により、パラメトリック蛍光のスクイーズ係数測定と、超短光パルスの時間幅測定を行った。具体的には下記の通りである。1.連続波モード同期Nd:YAGレーザーの三倍波(355nm)を励起光とした、パラメトリック増幅器を製作し、縮退二光子(シグナル光・アイドラ光)の同時計数率を、時間-パルス高変換器を用いて測定した。励起光としてモード同期光パルス列を用いたため、同じパルス内で同時計数する場合(real coincidence)と近接するパルスどうしが同時計数する場合(delayed coincidence)の二種類を区別することができた。この二種類の同時計数率の比R/Dが、光の強度相関関数g^<(2)>(0)である事を理論的に示し、パラメトリック蛍光の相関関数測定により、スクイージング係数が求められることを明らかにした。非線型結晶LiIO_3を用いたパラメトリック増幅器で実験を行い、スクイージング係数とLiIO_3の非線型感受率を測定し、過去の報告と矛盾しないことを確かめた。2.同時計数法と干渉計を組み合わせた装置を製作し、超短パルス光の強度相関関数測定を行った。干渉計の片方の腕をわずかずつ動かすことで、検出器における同時計数率が変化し、その形状から微弱光のパルス時間幅が求められることを、理論的・実験的に確かめた。時間分解能は干渉計に与えることのできる光路差の精度で決まり、10fsec以下の分解能も可能である。今後は、励起光の時間幅τ_P、パラメトリック蛍光のコヒーレンス時間τ_Cを考慮に入れた二光子同時計数率R/Dの理論的解析を行い、τ_Pとτ_Cの比がR/Dに与える影響を理論・実験の両面から研究していく予定である。このR/Dのτ_P、τ_C依存性を測定することは、光の高次のコヒーレンスを直接研究する事につながり、非常に興味深い分野である。
メタゲノム解析とメタボローム解析を用いた小児好酸球性消化管疾患の腸内細菌叢の解明

腸内細菌叢は、免疫および上皮機能に影響を与える代謝産物を産生することにより、好酸球性消化管疾患(EGID)に対する感受性を増加させる可能性がある。本研究では、次世代シークエンシング解析により、小児EGIDに関連する腸内細菌叢および代謝物質プロファイルを解明することを目的とし、症例対照研究(EGID群5例と疾患対照群10例)を行った。種々の解析(主座標分析、クラスター分析、マイクロバイオームとメタボロームの統合分析など)を実施したが、EGID群と疾患対照群に明らかな差異を認めなかった。本研究の結果からは、小児EGIDに関連する腸内細菌叢および代謝物質プロファイルは見出されなかった。好酸球性消化管疾患(EGID)は、消化管における異常な好酸球浸潤を特徴とし、主に食物をアレルゲンとしたアレルギー疾患と考えられているが、その発症機序や病態形成のメカニズムは未だ不明である。腸内細菌叢は経口免疫寛容の成立や特定のリンパ球の選択的な分化誘導に関わっているが、経口免疫寛容が不成立あるいは破綻しているEGID患者において、経口免疫寛容に重要な役割を果たす腸内細菌叢に関して十分な検討はない。本研究では、EGIDの便・組織検体を用いた腸内細菌叢解析ならびにメタボローム解析により、未だ解明されていない疾患特異的な腸内環境パターンや組織特異的な関連微生物ならびに代謝産物を明らかにすることを目標とし、研究実施計画(2016年度:1便を用いた細菌叢解析とメタボローム解析、2内視鏡サンプルを用いた局所細菌叢解析、2017年度3前年度データの統合解析)を立案した。今年度は主に予定していた検体の収集と細菌叢・代謝物の測定を実施した。当初の計画通り、EGIDの対象者5名とともに小児炎症性腸疾患(潰瘍性大腸炎とクローン病)の疾患対照者10名から検体を採取することができた。便ならびに内視鏡サンプルからのDNA抽出も問題なく、次世代シーケンサーによる腸内細菌叢解析を施行することができた。また、便検体については限外濾過などの前処理の後に、キャピラリー電気泳動-質量分析計によるメタボローム解析を施行した。本研究の目的は、腸内細菌叢解析ならびにメタボローム解析により、未だ解明されていない好酸球性消化管疾患(EGID)の疾患特異的な腸内環境パターンと代謝産物を明らかにすることである。研究実施期間内に内視鏡検査を目的に入院した4ー20歳の患者を対象とした。臨床情報と病理所見に基づき診断したEGIDの対象者5名と小児炎症性腸疾患(潰瘍性大腸炎とクローン病)の疾患対照者10名から検体を採取した。内視鏡処置前に採取した便と内視鏡生検検体を用いて、腸内細菌叢解析ならびにメタボローム解析により細菌叢・代謝物の測定を行った。腸内細菌叢解析については、門レベルからOTU(Operational Taxonomic Unit)レベルの菌種組成比ならびにα多様性指数の群間比較を行ったが、多重補正の結果から各群で明らかな差異のある因子は特定できなかった。また、腸内細菌叢のプロファイルを可視化するために実施した主座標分析においても各群を分離することはできなかった。メタボローム解析については、候補化合物が絞り込まれた322ピークにおいて群間比較を行いEGIDに特有の代謝物を探索したが、多重補正の結果から各群で明らかな差異のある物質は特定できなかった。主成分解析ならびに階層的クラスタリング解析においても、代謝物質プロファイルにより各群を分離することはできなかった。得られた代謝物質データおよび腸内細菌叢データを統合的に解析した結果、相関関係を示す因子群が複数抽出されたが、現時点では直接的な因果関係は不明である。これらの結果から、EGID群ならびに疾患対照群における腸内細菌叢・代謝物質プロファイルは、今回検討できた症例数で明らかになるほどの明確な差異がないということが示唆された。予定通りデータが得られているため、それぞれのデータを順次解析していく予定である。EGID群、IBD群(潰瘍性大腸炎;UC群,クローン病; CD群)の群間での差異を比較し、疾患特異的な腸内細菌叢ならび代謝産物を明らかにするとともに、各群における局所での細菌叢解析を明らかにする。また、それらのデータを統合解析することにより、どのような代謝産物・化合物がどのような細菌種と有意に相関しているか、EGIDに関わる腸内環境の特徴を解析する。小児科次年度も引き続き解析を行う必要があるため疾患特異的な腸内細菌叢ならび代謝産物を明らかにするための統合解析実施費用および成果発表に係る費用
実数値遺伝的アルゴリズムを用いたポッドプロペラ推進システムの流力最適化

実数値遺伝的アルゴリズムを用いた流力最適化においては、膨大な回数の流力性能の計算を行う必要があり、最適解を得るまでに長大な時間を要するため、流力性能の計算を複数のパーソナルコンピュータにより並行して行い、得られた結果を最適化の計算に順次取り込こむことで計算時間を短縮できるような環境、すなわち並列計算環境を独自の方法で構築した。実数値遺伝的アルゴリズムを用いて初期プロペラを改良する計算法を開発した。初期プロペラと同等のプロペラ性能を有しつつキャビテーションの発生範囲が半分程度となるような制約条件を与えた。実験による確認の結果、キャビテーションの発生範囲には明確な変化は見られず、性能は逆に悪化した。キャビテーションの発生範囲を減らすための制約条件が厳しすぎたことが原因の一つと考えられる。ポッドプロペラの流力性能計算法を開発した。実験結果との比較より、本計算法によってポッド形状と流体力の関係を表現できることがわかった。また、ストラットの取り付け角度を変化させることにより、ポッドプロペラに働く横力を小さくすることが可能であることが実験により確かめられた。また、計算によって、ストラットの取り付け角度と横力の関係を表現できることがわかった。ポッドプロペラ流力性能計算法と実数値遺伝的アルゴリズムを組み合わせて、ポッドプロペラ全体の推力が最大もしくは横力が最小となるようなポッド・ストラット形状を求めるポッドプロペラ流力性能最適化計算法を開発した。今後の研究の展開に向けた予備的実験として、ポッド下方にフィンを取り付けてポッドプロペラに働く流体力を計測した。フィンの寸法や枚数、取り付け位置によってはポッドプロペラに働く横力が小さいうえに進行方向の流体力の増加が顕著でない場合もあり、フィンの最適化により総合的に優れた流力性能を持っポッドプロペラを創出できる可能性があることがわかった。簡単な形状のポッドおよびストラットの模型と手持ちの模型プロペラを組み合わせ、九州大学船型試験水槽においてポッド・ストラット系に働く力およびプロペラの推力・トルクを計測したが、既に開発済のポッドプロペラ性能計算法による結果と比較し、ストラットに働く力の計測値が計算値より大きな値になるという問題が判明した。この差はストラットの造波によるものと思われたため、ストラットの水面貫通部周辺に波消し板を取り付けて再度実験を行ったところ、ストラットに及ぼされる造波の影響を抑制したにも関わらず、計測値にはさほどの変化は見られなかった。このため、ストラットに及ぼされる造波の影響は無視できると考え、ポッドプロペラ性能計算法に含まれるストラットの形状影響に関する実験係数を調整することにより、計測値により近い推定値を得ることが可能となった。ストラットの断面形状は翼型であり、ポッド形状は回転楕円体に近い形状である。このため、翼型および楕円形に近い形状の数式表現について検討した。先端での丸みを表現するために1/2乗を含む4次の多項式を用いることで、これら形状を十分な自由度をもって表現できることが分かった。このような多項式による形状表現と流体計算との適合性を確認するため、多項式の係数をランダムに変化させ、最も基本的な流体計算法である吹出しで形状を表現するヘス・スミス法による計算を行った。そして、流体計算が行えないような非現実的な形状が生成されないような制約条件を付加する方法を考案した。複数のパーソナルコンピュータを用いて実数値遺伝的アルゴリズムの個体評価を並列的に行う環境を構築した。並列計算機環境を構築する際に通常用いられるMPIという通信プロトコルではなく、フォートラン言語を用いて独自に作成したプログラムにより並列計算を問題なく行うことに成功した。1)プロペラを簡易プロペラモデル、ポッドおよびストラットをパネル法により表したプロペラとポッド・ストラット系の相互干渉計算プログラムを作成するとともに、形状の異なる幾つかのポッド・ストラット系の模型を製作し、手持ちのプロペラと組み合わせて九州大学船型試験水槽においてプロペラの推力・トルクおよびポッド・ストラット系に働く流体力を計測した。

実験によって得られたポッド・ストラット系の進行方向の流体力および横力と本計算プログラムによる計算結果は定性的に一致し、次年度に予定しているポッド・ストラット系の流力最適化のための流体力評価計算法として使用できる確証を得た。2)ポッドプロペラには一般に横力が発生し船の保針性を損ねるため、斜航角をつけて運航することがある。このときプロペラは斜流中で作動することになり、プロペラに非定常流体力が作用して軸系を痛めることが懸念される。そのため、ストラット形状を工夫することにより、ポッドプロペラに斜航角をつけない状態で横力を最小にすることを流力最適化の目的関数の一つとすることとした。ストラットに取付角およびキャンバーを考慮することにより、上述のプロペラとポッド・ストラット系の相互干渉計算プログラムを用いて横力最小となるストラット形状を求め、実験によりその効果を確認した。3)プロペラ性能計算法として用いるパネル法と実数値遺伝的アルゴリズムを組み合わせ、プロペラ効率を最大化する最適化計算プログラムを作成した。この最適化プログラムにおいてはキャビテーション発生量を制約条件として考慮することができるため、今年度はキャビテーション発生量を抑えるような改良プロペラを得ることとし、改良プロペラの模型を製作して海上技術安全研究所でキャビテーション試験を実施した。試験の結果、キャビテーションの発生量が少なくなっていることが確認された。平成17年度に作成した、プロペラを簡易プロペラモデル、ポッドおよびストラットをパネル法により表したプロペラとポッド・ストラット系の相互干渉計算法と実数値遺伝的アルゴリズムを組み合わせ、ポッドプロペラの推力を最大もしくはポッドプロペラのストラットに働く横力を最小化するような最適化計算法を開発した。ここで設計変数としては、ストラットの上端、下端そしてスパン中央の迎角と、ポッドの進行方向の重心位置、計4つを選定した。本研究においては、一様乱数により初期集団を生成するための乱数のシードを変更した2通りの最適化計算を行った。乱数のシードを変更してもポッドの形状は、ポッドプロペラの推力を最大とする最適化計算およびポッドプロペラのストラットに働く横力を最小化する最適化計算の両方において、それぞれ同様な形状に収束した。一方、ストラットについてはポッドプロペラの推力を最大とする最適化計算およびポッドプロペラのストラットに働く横力を最小化する最適化計算の両方において、乱数のシードの変更によりそれぞれ異なった形状に収束した。ストラットについては最適解が複数存在する可能性があることがわかった。プロペラ性能計算法として用いるパネル法と実数値遺伝的アルゴリズムを組み合わせ、プロペラ効率を最大化する最適化計算プログラムを作成した。
新規のポルフィリン誘導体を触媒とする色素の効果的な酸化漂白

繊維や河川の汚れ除去に漂白剤の役割は重要である。しかし近年、塩素系漂白剤がダイオキシン生成の一因となることが指摘され、環境保全の面から酸素系漂白剤の利用が注目されている。本研究では、繊維や環境にやさしい酸素系漂白剤の有効利用のために、できるだけマイルドな条件で活性化でき、取扱いやすく、また、回収が可能な諸種のポルフィリンの金属錯体を新たに合成し、触媒として使用することを試みた。新規なポルフィリン誘導体としては、ポリマー(ポリエチレングリコール、ポリエチレンイミンなど)と結合したポルフィリン誘導体を合成した。また、マンガンポルフィリン誘導体を脂質二分子膜などの超微粒子の小胞(たとえば固定化リポソーム)に内封した。これらを用いて効率よく触媒作用を行い、着色水の脱色や、色素の汚れの漂白効果を研究した。それらを触媒としてpH8.0という温和な条件で過酸化水素による色素の漂白を行った結果、過酸化水素のみではほとんど色素の退色がみられなかったが、脂質二分子膜などの超微粒子の小胞(たとえば固定化リポソーム)に内封したマンガンポルフィリン誘導体存在下では、pH8.0という温和な条件で過酸化水素による色素の漂白を促進させることがわかった。さらに、脂質二分子膜などの超微粒子の小胞(たとえば固定化リポソーム)に内封したマンガンポルフィリン誘導体の温度依存性について検討した。その結果、脂質の種類により温度依存性が見られた。リン脂質膜の相転移温度以下ではほとんど活性を示さないが、リン脂質膜の相転移温度付近で急激な活性の上昇が見られ、過酸化水素による色素の漂白を促進させることがわかった。新規なポルフィリン誘導体としては、ポリマー(ポリエチレングリコール、ポリエチレンイミシなど)と結合したポルフィリン誘導体を合成した。それらを触媒としてpH8.0という温和な条件で過酸化水素による色素の漂白を行った結果、過酸化水素のみではほとんど色素の退色がみられなかったが、ポリマーと結合したポルフィリン誘導体存在下では色素の退色が促進された。ポリマーの効果は、ポリエチレンイミンのほうが大きく、イミダゾールやピリジンなどの軸配位子を共存させると、さらに色素の退色が促進された。マンガンポルフィリン誘導体を脂質二分子膜などの超微粒子の小胞(たとえば固定化リポソーム)に内封した結果、pH8.0という温和な条件で過酸化水素による色素の漂白を促進させることがわかった。さらに、軸配位子の添加効果、ポルフィリン誘導体の構造の影響など、この系における触媒効果について研究を進める計画である。
シロイヌナズナの多重突然変異体を利用した重力感受経路の解明

植物の重力感受機構において、LAZY1タンパク質は重要な役割を果たしていると予想されているが、分子機能は未解明である。オオムギのserpentina変異体は、ガンマ線照射により変異を誘発した60万のM3個体をスクリーニングし、単離された横伏成長する変異体である。オオムギのserpentina変異体の変異形質が、イネのlazy1変異体の変異形質に酷似していたため、OsLAZY1遺伝子に類似しているオオムギのHvLAZY1の塩基配列を野生型(竹林茨城1号)とserpentina変異体とで比較した。その結果、serpentina変異体のHvLAZY1で、3ヶ所の塩基置換を見出し、そのうち一つがアミノ酸残基の非同義置換であった。本ミスセンス変異がserpentina変異体の変異原因遺伝子となり得るかを検証するため、野生型(竹林茨城1号)とserpentina変異体とを交配して得られたF2後代を用いて、重力屈性の欠損とミスセンス変異との連鎖を解析した。その結果、78個体のF2で、見出したミスセンス変異は、重力屈性の有無と完全に連鎖した。これまで、LAZY1遺伝子の欠損が重力屈性の異常を引き起こすことが、イネ、シロイヌナズナ、トウモロコシ、タルウマゴヤシで示されているが、いずれも遺伝子欠損変異、T-DNA/transposon挿入変異、フレームシフト変異であり、遺伝子産物の機能に重要なアミノ酸配列に関する知見は得られていない。したがって、本研究で見出したHvLAZY1でのミスセンス変異は、LAZY1タンパク質の機能ドメインに関する情報を付与すると期待される。本研究では、期間を延長し、シロイヌナズナのlzy1 lzy2 lzy3三重変異体の重力屈性の回復を指標に、見出したHvLAZY1でのアミノ酸残基の置換が機能に与える影響の解析を準備した。植物の重力感受細胞における初期の重力応答機構は、アミロプラストの沈降とDnaJ様タンパク質であるARG1 (ALTERED RESPONSE TO GRAVITY1)から構成されていると考えられている。重力応答におけるアミロプラストの沈降の役割は、デンプン合成の欠損によりアミロプラストが正常に沈降しないpgm (phosphoglucomutase)突然変異体を用いて検討されてきた。しかし、これらの突然変異体で欠損している遺伝子産物は重力刺激を生体内のシグナルに変換する機能を持たないと考えられるため、未同定の重力感受分子の存在が予想される。arg1 pgm二重突然変異体の根の重力屈性を、植物用低速遠心機の利用により過重力下で解析した。その結果、arg1 pgm二重突然変異体の根は、25G環境下でarg1突然変異体と同程度までに重力屈性を回復した。したがって、arg1 pgm二重突然変異体中で機能していると予想される重力感受分子に依存する重力応答性を25G環境下で検出できることが示された。そこで、EMS (ethyl methanesulfonate)処理したarg1 pgm二重突然変異体のM2集団をスクリーニングし、arg1 pgm二重突然変異体よりも、さらに重力屈性能を低下させるenhancer of arg1 pgm突然変異の単離を試みた。現在までに、4976個体のM2の芽生えをスクリーニングし、204個体のM2個体を選抜し、採種した。それらのうち101系統のM3個体を解析し、25G環境下での重力屈性による根の屈曲角度が、arg1 pgm二重突然変異体の根の屈曲角度よりも小さい4系統を見出した。したがって、これら4系統では、arg1 pgm二重突然変異体で残存している重力屈性能が、EMSで誘発した突然変異により低下していると予想された。本研究ではarg1 pgm二重突然変異体の重力屈性能をさらに低下させる突然変異の中で新規な重力屈性突然変異であるenhancer of arg1 pgm (enap)を見出すために、ラフマッピングを行う必要がある。arg1-3 pgm-1二重突然変異体の遺伝背景であるColumbia (Col)との間でDNA多型マーカーの作出を可能にする塩基配列の差異の情報が充実しているLerのそれぞれのアリル突然変異であるrhg (root hypocotyl gravitropism) stf1 (starch free1)二重突然変異体と、得られた突然変異体とを交配し、F2集団を得て、ラフマッピングの準備を行った。その準備を進める過程で、arg1-3 pgm-1二重突然変異体に比べて、rhg stf1二重突然変異体の重力屈性の欠損の程度がより顕著であることが判明した。ARG1遺伝子は10のイントロンを持つが、arg1-3はT-DNAが第9イントロンに挿入されたT-DNA挿入系統であり、完全にARG1の機能を欠損しているとは言い難い。rhg突然変異の塩基配列の変化は特定されていなかったので、rhg突然変異体でのARG1遺伝子の塩基配列を決定した。その結果、rhg突然変異は、410アミノ酸からなるARG1タンパク質の58番目のLeuの第一コドン(C)が欠損しているフレームシフト突然変異であった。したがって、rhg突然変異は完全にARG1タンパク質の機能を欠損している可能性があり、少なくとも、arg1-3突然変異に比べrhg突然変異ではARG1タンパク質の機能の欠損の程度が大きいと予想された。一方、pgm-

1突然変異は、623アミノ酸からなるPGMタンパク質の191番目のTrpのコドンが停止コドンになるナンセンス突然変異、stf1突然変異は開始コドンを含む55塩基の欠損突然変異であり、両者ともに、PGMタンパク質の機能は完全に、あるいは大きく欠損していると期待される。したがって、今後、Colを遺伝的背景に持つ、ARG1遺伝子産物のより顕著に機能を欠損した突然変異体を用いて、研究を遂行する必要性が生じた。植物の重力感受機構は、シロイヌナズナを用いた解析により、アミロプラストの沈降とDnaJ様タンパク質であるARG1から構成されていると考えられている。重力感受におけるアミロプラストの沈降の役割は、デンプン合成の欠損によりアミロプラストが正常に沈降しないpgm突然変異体を用いて検討されてきた。しかし、これらの突然変異体で欠損している遺伝子産物は重力刺激を生体内のシグナルに変換する機能を持たないと考えられるため、未同定の重力感受分子の存在が予想される。そこで、本研究では、遺伝学的手法を用いて新規の重力感受を担いうる分子の同定を試みている。当初、arg1 pgm二重突然変異体中で機能している重力応答性の低下を指標に単離したenhancer of arg1 pgm (enap)突然変異体に注目し解析を行ってきた。しかしながら、マッピング用系統のarg1 pgmのアリル突然変異体のrhg stf1二重突然変異体の重力屈性の低下が得られた突然変異体よりも大きく、スクリーニング法の再検討を余儀なくされた。一方、近年、新規の重力屈性異常突然変異体としてイネの地上部の重力屈性が異常なlazy1突然変異体、タルウマゴヤシの根の重力屈性が異常なnegative gravitropic response of roots (ngr)突然変異体の突然変異原因遺伝子が同定された。LAZY1、NGRは類似したドメイン構造を含み、重力感受に機能する可能性が予想されているが、分子機能は未解明である。我々は、イネのlazy1突然変異体に形質が類似しているオオムギの地上部の重力屈性が異常となるserpentina突然変異体が新規の突然変異原因遺伝子によって引き起こされる可能性を見出した。そこで、本研究では、serpentina突然変異体の突然変異原因遺伝子の同定を試みることとした。シロイヌナズナのarg1 pgm二重突然変異体中で機能する重力応答性を低下させる突然変異体の単離のためには、Lerをバックグラウンドとしたarg1 pgmのアリル突然変異体のrhg stf1二重突然変異体の種子に突然変異を誘発する必要があると考え、rhg stf1二重突然変異体の採種を行い、突然変異誘発を行う種子を確保した。オオムギのserpentina突然変異体は、ガンマ線照射により突然変異を誘発した60万のM3個体をスクリーニングし、単離された横伏成長する突然変異体である(Suge et al., Biological Science in Space3: 363-364, 1989)。オオムギのserpentina突然変異体の形質が、イネのlazy1突然変異体に酷似していたため、OsLAZY1遺伝子に類似しているオオムギのHvLAZY1の塩基配列を野生型(竹林茨城1号)とserpentina突然変異体とで比較した。
シンクロトロン放射による真空紫外コヒーレント光渦ビームの発生

回折限界高エネルギー電子ビームを円偏光アンジュレータを通すことで軌道角運動量を運ぶ光、光渦、の生成に成功し、それが螺旋状の波面を有することを空間的にコヒーレントな光渦ビーム同士の干渉実験で実証するとともに、ビーム中心での位相特異点の存在をダブルスリットを用いた回折実験で実証することに世界で初めて成功した。また、この現象の背景に、円軌道放射という極めて普遍的な放射現象により螺旋状の波面を有する放射場が生成されるという意外な事実があることを世界で初めて理論的に示した。アンジュレータを用いたコヒーレントな光渦ビームの発生に向けて、今年度はまず、インコヒーレントなアンジュレータ光の高次光が光渦であることの実験的検証をUVSOR蓄積リングを用いて進めた。具体的には2台のアンジュレータを用い、1台目のアンジュレータで平面波を発生し2台目で発生した高次光と干渉させ、それが理論的に予想される光渦特有の渦上の干渉パターンを示すことを実験的に検証した。特に3倍波の干渉パターンを計測し、これがより高次の光渦であることを世界に先駆けて実証することができた。一方、コヒーレントな光渦の発生実験に必須となる外部レーザーの輸送系の高度化を進め、特にコヒーレント高調波を安定に生成するために、レーザー光軸の自動安定化装置の構築を進めた。加速器の運転スケジュールの都合から、装着は2015年4月から実施する予定である。分子科学研究所極端紫外光研究施設の光源加速器UVSOR-IIIと光源開発専用ビームラインBL1Uを用いて、円偏光アンジュレータの高調波の渦光としての特性を実験的に検証する研究を継続して行った。紫外領域で回折限界光が得られるという光源の特性を最大限利用して、ダブルスリット、ナイフエッジによる回折実験を世界に先駆けて行った。アンジュレータ基本波が通常の回折パターンを示すのに対し、2次光では明確に位相特異点の存在を示す結果が得られた。しかし3次光以上では未だ明確なデータが得られておらず計算機シミュレーションと実験の双方から継続的に研究を進めている。また、三角アパーチャなど様々なアパーチャを用いた実験を進めている他、回折実験以外の手法での実験的検証の準備を進めており、この分野で世界を先導する成果があげられると期待している。一方、加速器の改造などに伴い作業の遅れているコヒーレント光渦発生に向けたレーザー輸送系の構築は、2016年春から本格的な作業に入った。6月中には構築を終えて実験に着手する予定である。新しい光学系の調整など立上に一定期間を要すると予想しているが、レーザー光軸安定化装置の導入などにより、早期に高品質のデータが取得できるものと期待している。なお、回折実験の成果は国内および国際的な会議で口頭発表された。論文出版に向けて準備を進めている。また、光渦発生の原理に関する理論的な研究を進めており、こちらも論文発表に向けて最終的な段階に入っている。着実に成果は上がっているが、実験施設の改造の都合などにより、一部の実験セットアップに遅れが生じている。しかし、2016年6月頃までには完了できる見通しを得ている。高エネルギー電子ビームからのシンクロトロン光を用いて、紫外から真空紫外域でのコヒーレントな光渦ビームを生成する技術の開発を進めた。円偏光型アンジュレータの高次光が光渦であり、高次光の次数の増大に伴って渦の次数も増大するという理論的な予想を2台のアンジュレータからの渦光同士の干渉により実験的に検証することに世界に先駆けて成功した。また、ダブルスリット、ナイフエッジ、三角アパーチャなど様々な手法による波面計測により、光渦中心における位相特異点の存在を実証することに世界に先駆けて成功した。また、ダブルスリットを掃引することで位相特異点の位置を高精度で計測する手法に道筋をつけた。紫外域での基礎実験に加え、真空紫外域での特性評価にも成功した。一方、理論的にはアンジュレータからの光渦放射が円軌道放射の光渦性に起源があることを突き止め、荷電粒子による光渦の放射が極めて一般的な現象であることを世界に先駆けて示した。この成果は、自然界において光渦が生成され得ることを示すものであり、さらに電子ビームを用いた様々な手法により、電波からガンマ線まであらゆる波長域で軌道角運動量を運ぶ光の先生が可能であることを示す結果でもある。真空紫外光渦と孤立原子の相互作用に関して、既に実験に着手した。今後、空間コヒーレンスに加え、時間コヒーレンスを有する渦光の生成、分光や集光など光渦の輸送・成形技術を確立することで、真空紫外光渦と物質系の相互作用の探求へ研究を展開する。ほぼ計画通りに進んでおり、特に、インコヒーレントな光渦の実験的検証に関しては当初の想定以上の成果を得ることができた。

連携研究者の異動などがあり、当初の予想よりもマンパワーが不足し、レーザー輸送系の構築などがやや遅れ気味であったが、2015年4月の加速器停止期間での作業に向けて何とか準備を間に合わせることができた。アンジュレータ高次光が光渦としての特性を有していることを実験的に検証することに成功し、世界に先駆けた成果も多く挙がっている。これらの研究成果を論文発表するとともに、最終的な目標であるコヒーレント光渦光の発生実験に6月以降着手する。28年度が最終年度であるため、記入しない。ビーム物理学、加速器科学、量子ビーム科学研究はおおむね順調に走り出したと認識している。マンパワーの問題は2015年度前半に助教の採用を進める予定であり秋には解消されるものと期待している。施設改造による実験装置構築の遅れに合わせて、物品調達も予定よりやや遅れたため。当初計画で発注を予定していた製品よりも高性能且つコストパフォーマンスに優れた製品を見出したことから再検討を行い、その結果、年度末ぎりぎりの発注になったため。2016年4月以降、作業ペースが回復する見通しであり、これに合わせて物品購入ペースも回復する見通しである。既に製品の発注は終了しており、支払いのみ次年度となる。
虚血再灌流障害に対する耐性化現象を利用した新しい移植臓器保存法の開発

新たな臓器保存法の確立を目的として、heat-shock protein(HSP)の誘導が小腸冷保存および、移植後再灌流障害に及ぼす影響を検討した。Brown Norway(BN)ラットに、Sodium arsenite(SA)を6mg/kg静脈内投与すると24時間目に、HSPが小腸組織内に高発現する。そこで、24時間目に摘出したSA投与HSP発現小腸と、対照として生食投与小腸を、University of Wisconsin(UW)液で、10、20、30時間各々冷保存し、組織を検討した。その結果、生食群では20、30時間冷保存すると、小腸粘膜の著明な脱落および構造破壊が認められたのに対して、SA投与群では20、30時間後でも、粘膜の軽度な脱落を認める程度であった。すなわち、SAを投与しHSPを誘導すると、小腸組織の冷保存時間を延長し得た。次に、HSPの誘導が小腸の再灌流障害に及ぼす影響を検討した。SA投与しHSP誘導後、前腸動脈根部で3時間虚血した再灌流群では、生食を投与した対照群に比べ、TNFおよびCINC値の上昇は抑制され、組織内好中球浸潤も軽減された。すなわち、HSPの誘導は小腸の再灌流障害も抑制した。この結果を踏まえて、HSP誘導保存小腸を移植し検討した。方法は上記SAまたは生食投与小腸を20、30時間保存後、異所性にBNラットに移植した。移植1日目の組織像を調べると、生食投与20時間冷保存後移植群では、著明な炎症細胞浸潤、出血、粘膜構造破壊を認めた。一方、SA投与20時間冷保存後移植群では、中程度の炎症細胞浸潤、一部に出血を認めるが粘膜構造は比較的保存されていた。移植後1週間後の生存率を比較すると、生食投与群は全例死亡したのに対し、SA投与群では100%生存が得られた。また、生食投与30時間冷保存後移植群では、ほぼ完全に粘膜構造が破壊されるのに対し、SA投与後30時間冷保存後移植群では、著明な炎症細胞浸潤を認めるものの、粘膜のCrypt部分は比較的保たれていた。今回の研究結果は、HSP誘導により新しい臓器保存法の確立が可能なことを示唆している。新たな臓器保存法の確立を目的として、本年度はheat shock protein(HSP)の誘導が小腸冷保存および再灌流障害に及ぼす影響を検討した。Brown Norway(BN)ラットにSodium arsenite(SA)を6mg/body全身投与すると、18時間後から26時間目まで小腸組織中にHSP70が発現することを確認した。そして、24時間目に摘出したHSP発現小腸と無処置小腸をUniversity of Wisconsin(UW)solutionで10、20、30時間各々4°C保存し、組織学的変化について検討を行った。10時間保存小腸では、両群において小腸組織構造は良く保存されていた。20時間では、無処置時には著明な小腸粘膜の脱落を認めたが、HSP発現小腸では軽度の繊毛高の短縮、粘膜浮腫像を認めるのみであった。

30時間では、HSP発現小腸においても繊毛上部の粘膜下の空胞化、軽度の脱落がみられたが、無処置小腸の粘膜構造はほぼ完全に破壊されていた。この結果から、HSPの誘導は、UW solutionによる小腸組織保存効果を延長することが示唆された。次に、HSP発現の誘導が移植後の再灌流障害に及ぼす影響を調べるため、予備実験として、SA投与BNラットおよび無処置ラットを用い、上腸間膜動脈根部で3時間血流を遮断し再灌流後の組織学的変化、各種サイトカイン濃度を検討した。無処置ラットでは血中TNF、IL-8濃度は再灌流1-6時間後に著明に上昇し、小腸組織には好中球を主体とした炎症細胞浸潤を認めた。一方、SA投与ラットではTNF、IL-8の産生が抑制され、組織学的にも炎症細胞浸潤および粘膜障害は軽減された。生存率においても、無処置群では約30%であったのに対しSA投与群では約70%と改善されていた。さらに、HSP誘導と抗IL-8抗体投与による再灌流障害抑制効果の比較実験では、HSP誘導がより強い効果を示すことも示唆された。現在、この保存小腸をドナーとし実際に小腸移植を行い、HSP誘導による移植臓器保存効果について検討中である。新たな臓器保存法の確立を目的として、本年度は、昨年の研究によるHSP誘導小腸の冷保存時間延長が形態学的に可能であり、さらにHSP誘導小腸が再灌流障害抵抗性を示すという結果を踏まえて、実際に小腸移植を施行し検討した。まず、Brown Norway(BN)ラットにSodium arsenite(SA)6mg/bodyまたは生理食塩水を全身投与後、24時間目に小腸を摘出し、各々20、30時間University Wisconsin液で冷保存した。BNラットにMoncik&Russelらの方法に従い異所性に移植後、1日目の移植小腸を摘出し、組織学的に検討した。その結果、生食投与20時間冷保存後移植群では、著明な炎症細胞浸潤、出血、粘膜構造破壊像を認めた。一方、SA投与後20時間冷保存後移植群では中程度の炎症細胞浸潤、一部に出血を認めるが粘膜構造は比較的保存されていた。移植後3日目の生存率で比較すると、生食投与群は全例死亡したのに対し、SA投与群では20時間冷保存小腸移植例で100%生存が得られた。また、生食投与30時間冷保存後移植群では、ほぼ完全に粘膜構造が破壊されるのに対し、SA投与後30時間冷保存後移植群では著明な炎症細胞浸潤を認めるものの、粘膜のCrypt部分は比較的保たれていた。Crypt部分が保たれているということは、粘膜の再生が可能なことを意味しており、免疫抑制剤や抗IL-8抗体等を併用し再灌流障害を軽減させると、移植成績が向上する可能性を示唆している。
海底ケーブルネットワークによる電位差観測

過去約3年間にわたって電位差の観測を行ってきた.当初はグアム-二宮ケーブルのみであったが,米国などの研究者との協力によって観測網の整備をすすめ,太平洋地域に電位差観測ネットワークをほぼ完成することができた.また電位差データの解析に不可欠な磁場変動の情報を得るために,USGSグアム地磁気観測所・フィリピンのムンテンルパ地磁気観測所・台湾のルンピン観測所・ウラジオストックのポポフ島において地磁気観測点を設置した.観測される電位差変動には,さまざまな要因によるものが広い帯域にわたって重畳している.周期にして数時間までの変動は主として地磁気の変化による電磁誘導によるものである.本研究では,太平洋地域の海底ケーブルネットワークで得られた電位差変動データと地磁気変動データの解析を行い,同地域の上部マントルの電気伝導度構造を調べた.これまでに1次元および薄層近似による海陸分布の影響の評価などを行い,プレート下約150km以深さに0.1s/mの高電気伝導度層が存在することをなど,地下300500km程度の深さまでの平均的な電気伝導度構造モデルを得た.短周期の電位差変化は地磁気変化によって誘導されたものであるので,距離のはなれた2本のケーブルの電位差が得られれば,逆に変動のもととなっている地磁気変化の空間分布の特徴を知ることができる.本研究の観測データと米国の研究者の観測(ハワイ-カリフォルニアケーブル)データとの比較を行った共同研究(Fujii et al.,1994)では,磁場変化の緯度・経度依存性が地方時に依存して変化する様子など,従来の地磁気変化のみでは知られなかった結果を得た.また,ウッズホール海洋研究所との共同研究により,気圧配置あるいはそれによって発生する風による海水の流れが原因となる電位差のモデル化をに着手した.このような理論を確立することにより,気象学や海洋学上の貢献が期待されるほか,われわれの目的とする10年以上の長周期電位差変動を検出するためのノイズ除去という点でも有効な手法となる.数時間よりも長い周期帯には,潮汐流や海流変動による電位変動が含まれている.これは,導体である海水の流れが地球磁場の磁力線を切ることによって生じる起電力である.ケーブル電位変動は,ケーブルを横切る全流量に比例することが知られている.このような変動の研究には比較的短い距離のケーブルを使用することが望ましい.そこで,東シナ海黒潮流入域における海潮流のモニタリングを目的とし,沖縄-台湾間のケーブルを利用し地電位差を測定を行った.このケーブルはまだ運用中であり沖縄と台湾の両側から給電圧がかけられている.潮海流のモニターに必要な地電位差情報には両側からの給電圧変動の測定が必要であり,1995年4月より両側計測が実現し現在も共同観測が継続中である.観測期間はまだ長くないが,潮汐変動および短期の黒潮変動について資料といくつかの知見が得られた地球磁場は外核におけるダイナモ作用によって発生していると考えられている.これまで,ダイナモ作用に関する情報は地磁気観測のみによって得られてきた.本研究では,内部起源変動の電磁誘導の理論計算から,電位差の変化には地磁気観測では見ることのできない核-マントル境界におけるトロイダル磁場(半径方向の成分を持たない磁場)に関する情報が含まれていることを示した.しかしながら,10年以上の長周期の情報を必要とする(それ以下の周期の情報は減衰してしまう)ことから,長期間にわたって安定な観測を行う必要がある.通常の陸上で行う電位差観測の方式では,とてもそのような安定性は望めない.海底ケーブルはダイナモ作用に関係した電位差変化を観測するための唯一の方法であることを示した.さらに,地球磁場から核内の情報を得るためには,世界中の数十点の地磁気観測所のデータを必要とするように,地球電位差もネットワーク観測を行うことにより,トロイダル磁場の大きさや形に関する情報を検出できる可能性を指摘した.過去約3年間にわたって電位差の観測を行ってきた.当初はグアム-二宮ケーブルのみであったが,米国などの研究者との協力によって観測網の整備をすすめ,太平洋地域に電位差観測ネットワークをほぼ完成することができた.また電位差データの解析に不可欠な磁場変動の情報を得るために,USGSグアム地磁気観測所・フィリピンのムンテンルパ地磁気観測所・台湾のルンピン観測所・ウラジオストックのポポフ島において地磁気観測点を設置した.観測される電位差変動には,さまざまな要因によるものが広い帯域にわたって重畳している.周期にして数時間までの変動は主として地磁気の変化による電磁誘導によるものである.本研究では,太平洋地域の海底ケーブルネットワークで得られた電位差変動データと地磁気変動データの解析を行い,同地域の上部マントルの電気伝導度構造を調べた.これまでに1次元および薄層近似による海陸分布の影響の評価などを行い,プレート下約150km以深さに0.1s/mの高電気伝導度層が存在することをなど,地下300500km程度の深さまでの平均的な電気伝導度構造モデルを得た.短周期の電位差変化は地磁気変化によって誘導されたものであるので,距離のはなれた2本のケーブルの電位差が得られれば,逆に変動のもととなっている地磁気変化の空間分布の特徴を知ることができる.本研究の観測データと米国の研究者の観測(ハワイ-カリフォルニアケーブル)データとの比較を行った共同研究(Fujii et al.,1994)では,磁場変化の緯度・経度依存性が地方時に依存して変化する様子など,従来の地磁気変化のみでは知られなかった結果を得た.また,ウッズホール海洋研究所との共同研究により,気圧配置あるいはそれによって発生する風による海水の流れが原因となる電位差のモデル化をに着手した.

このような理論を確立することにより,気象学や海洋学上の貢献が期待されるほか,われわれの目的とする10年以上の長周期電位差変動を検出するためのノイズ除去という点でも有効な手法となる.数時間よりも長い周期帯には,潮汐流や海流変動による電位変動が含まれている.これは,導体である海水の流れが地球磁場の磁力線を切ることによって生じる起電力である.ケーブル電位変動は,ケーブルを横切る全流量に比例することが知られている.このような変動の研究には比較的短い距離のケーブルを使用することが望ましい.そこで,東シナ海黒潮流入域における海潮流のモニタリングを目的とし,沖縄-台湾間のケーブルを利用し地電位差を測定を行った.このケーブルはまだ運用中であり沖縄と台湾の両側から給電圧がかけられている.潮海流のモニターに必要な地電位差情報には両側からの給電圧変動の測定が必要であり,1995年4月より両側計測が実現し現在も共同観測が継続中である.観測期間はまだ長くないが,潮汐変動および短期の黒潮変動について資料といくつかの知見が得られた地球磁場は外核におけるダイナモ作用によって発生していると考えられている.これまで,ダイナモ作用に関する情報は地磁気観測のみによって得られてきた.本研究では,内部起源変動の電磁誘導の理論計算から,電位差の変化には地磁気観測では見ることのできない核-マントル境界におけるトロイダル磁場(半径方向の成分を持たない磁場)に関する情報が含まれていることを示した.しかしながら,10年以上の長周期の情報を必要とする(それ以下の周期の情報は減衰してしまう)ことから,長期間にわたって安定な観測を行う必要がある.通常の陸上で行う電位差観測の方式では,とてもそのような安定性は望めない.海底ケーブルはダイナモ作用に関係した電位差変化を観測するための唯一の方法であることを示した.さらに,地球磁場から核内の情報を得るためには,世界中の数十点の地磁気観測所のデータを必要とするように,地球電位差もネットワーク観測を行うことにより,トロイダル磁場の大きさや形に関する情報を検出できる可能性を指摘した.(1)グアム-二宮およびグアム-フィリピンケーブルによる電位差観測を実施し、データの処理・解析をすすめた。また並行して、ハワイ・グアム・フィリピン・ユロルなどにおいて地磁気変化観測を実施した。電位差および地磁気変化の解析により、フィリピン海プレート下数100kmまでの平均的な電気伝導度構造の概略を得た。この成果を、論文(Fujii,et al,1995)にして公表した。(2)グアム-ミッドウェイ,グアム-沖縄,日本海ケーブルなどの科学目的再利用の可能性を調査した。グアム-ハワイ間ケーブルは、ミッドウェイ島で接地し(当初計画ではウェイク島),日米共同で観測に利用することになった。日本側はグアム-ミッドウェイ間の測定で担当し、観測は平成7年度中に開始することになった。グアム-沖縄および日本海ケーブルについては、陸揚局において実地調査を行なった結果,いずれもケーブルの状態は良好で今後電位差観測などの科学目的利用が可能であることを確かめた。