hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
通電処理装置付き糸状菌バイオリアクターによるビートパルプからの有用物質生産

1.ビートパルプ高分解性糸状菌のスクリーニングと同定全国から採取した土壌を対象としてビートパルプ高分解性糸状菌のスクリーニングを行ない、アラビノース関連糖の生成量が多い糸状菌株No.158を得た。本菌は、形態観察^<1)>および依頼分析の結果、Aspergillus fumigatusである可能性が示唆された。2.ビートパルプ加水分解における通電前処理法半透膜で2分された電解処理槽を用いて、ビートパルプを直流30Vで24時間処理した後、これを市販酵素剤、あるいは糸状菌培養濾液により加水分解したところ、未処理ビートパルプと比較して、加水分解率が約3倍向上した。加水分解率の向上は、通電前処理による(1)ビートパルプの膨潤とその後の微粒子化、(2)ビートパルプからの可溶性多糖類の溶出、等に起因することが明らかとなった。3.ビートパルプ高分解性糸状菌の固定化とそのビートパルプ分解特性レーヨン製不織布(日本バイリーン社製)を担体とした気相生育法^<2)>(培養24時間)によりNo.158菌およびAsp.nigerIFO6662の固定化を行った。固定化菌によるビートパルプ分解の至適温度は40°C、分解率は約70%であった。4.ビートパルプからの有用物質生産4-1通電処理によるビートパルプからの有用物質の抽出通電処理により、ビートパルプ100gから約28gの可溶性物質を得た。その成分組成はアラビノース約30%、キシロース約9%、ペクチン約9%、ガラクツロン酸約3%、およびその他49%であった。4-2ビートパルプ加水分解物からの有用物質生産引用文献:1)宇田川俊一他、「カビの分離・培養と同定」、医歯薬出版、東京、1983、p.50.2)徳田他:醸造学会誌:97(10)、727(2002)1.ビートパルプ高分解性糸状菌のスクリーニングと同定全国から採取した土壌を対象としてビートパルプ高分解性糸状菌のスクリーニングを行ない、アラビノース関連糖の生成量が多い糸状菌株No.158を得た。4-2ビートパルプ加水分解物からの有用物質生産引用文献:1)宇田川俊一他、「カビの分離・培養と同定」、医歯薬出版、東京、1983、p.50.2)徳田他:醸造学会誌:97(10)、727(2002)1.ビートパルプ高分解性糸状菌のスクリーニングと同定全国各地より採取した土壌を対象として、ツァペック改変寒天培地(培地組成:ビートパルプ20g/L、NaNO_3 10g/L、K_2HPO_4 1g/L、MgSO4・7H_2O 0.5g/L、KCl 0.5g/L、FeSO_4・7H_2O 0.1g/L、および寒天20g/L)を用いた平板塗抹法により、ビートパルプ高分解性糸状菌のスクリーニングを行つた(1次スクリーニング)。次に1次スクリーニングにおいで生育が良好だったコロニーより菌を釣菌し、これを液体培養(使用培地の組成は、上記培地から寒天を除いたもの)する事によって得られた培養濾液を用いてビートパルプの加水分解を行った。加水分解反応による生成糖を液体クロマトグラフィーにより分別定量し、アラビノース関連糖の生成量が多い糸状菌株No.158を得た。本菌をポテト寒天培地を用いて培養した後、その形態を顕微鏡で検鏡し、「2分式検索表」^<1)>にしたがって同定を行ったところ、Aspergillus属菌であることが明らかとなった。現在、種を決定するための実験に着手中である。

2.ビートパルプ高分解性糸状菌の固定化とそのビートパルプ分解特性上述の検討により得られたビートパルプ高分解性糸状菌がAspergillus属菌であったことから、本菌の固定化法としては、気相生育固定化法^<2-4)>を用いることとした。その結果、固定化菌調製用培地(培地組成:ビートパルプ10g/L、キシラン(オーツ)4g/L、グルコース6g/L、ペプトン15g/L、酵母エキス9g/L、麦芽エキス9g/L、コーンスティープリカー3g/L、およびKH_2PO_4 10g/L)を用い、レーヨン製不織布(日本バイリーン社製)を担体として24時間無菌空気中で菌体を培養することによって、良好な固定化菌体を得ることが出来た。本固定化菌体によって、微粉砕(粒径180μm以下)したビートパルプの加水分解を試みたところ、反応の至適温度は40°C、ビートパルプの分解率は約70%であり、ビートパルプ中の潜在アラビノースの90%以上を分解抽出可能であった。しかし、バッチ法による繰り返し加水分解反応を行うと、反応を繰り返すごとに固定化菌体のビートパルプ分解活性が低下したため、現在、固定化菌体の活性安定化条件を検討中である。引用文献:1)宇田川俊一他、「カビの分離・培養と同定」、医歯薬出版、東京、1983、p.50.2)徳田他:醸造学会誌:86(9)、689、(1991).3)Tokuda etal.:Biosci.Biotech.Biochem.,59(4),753(1995).4)徳田他:醸造学会誌:97(10)、727(2002).1.ビートパルプ高分解性糸状菌の同定15年度の研究で土壌より分離したビートパルプ高分解性糸状菌(ビートパルプからのアラビノース生成能が高い糸状菌)は、形態観察^<1)>および依頼分析の結果、Aspergillus fumigatusである可能性が示唆された。2.ビートパルプ加水分解における電気的前処理法半透膜で2分された水槽の一方の槽にはビートパルプと緩衝液を、他方の槽には緩衝液を入れ、両槽の液を穏やかに撹拌しながら、各槽内に設置した白金電極を通じて直流30Vの電流を24時間通電する事によってビートパルプの電気的処理を行った。処理後、両槽間に設置された半透膜を除去することにより両槽の液を混合し、「電気処理ビートパルプ」を得た。これを、各種市販酵素剤、あるいは糸状菌培養液(粗酵素液)による加水分解に供したところ、緩衝液に24時間浸潤しておいたビートパルプを基質として用いた場合と比較して、加水分解率が最大で3倍向上した。電気的処理によるビートパルプ加水分解率の向上は、(1)ビートパルプの膨潤、(2)ビートパルプの微粒子化、(3)ビートパルプからの可溶性多糖類の溶出、等に起因することが明らかとなった。3.固定化糸状菌の活性安定性レーヨン製不織布(ED-5150:日本バイリーン社)を担体として気相生育法^<2)>により調製した固定化糸状菌を用いてビートパルプの繰り返し加水分解反応を行うと、固定化菌体の加水分解活性は反応を繰り返す毎に低下した。我々は、キシランの加水分解系をモデルとして、固定化菌体による水不溶性基質の加水分解においては、固定此菌体の活性安定性を高めるために反応液中に微量の栄養源を添加することが有効である^<3)>ことを既に明らかにしているので、本加水分解における固定化菌体の活性安定化条件についても同様の検討を行った。その結果、反応液に「ペプトン+酵母エキス+麦芽エキス+コーンスティープリカー」混液を添加した場合に、固定化菌体のビートパルプ加水分解活性の安定性が高まり、加水分解率90%以上の状態で反応を繰り返すことが可能であった。引用文献:1)宇田川俊一他、「カビの分離・培養と同定」、医歯薬出版、東京、1983、p.50.2)徳田他:醸造学会誌:86(9)、689、(1991).
相乗的活性化により反応を促進する不斉有機触媒の創製

有害な金属を必要としない有機分子触媒は、空気中や含水溶媒下での反応が可能である上に、反応に利用する際に複雑な操作を必要としないことから、次世代の触媒として期待されている。我々は、触媒を構成する複数の官能基の協調的作用によって反応を促進する"二重活性化型触媒"の概念を基幹とした、不斉有機分子触媒の開発に取り組んでいる。本年度は、酸-塩基型キラル有機分子触媒を利用した三成分連結ドミノ反応によるテトラヒドロピリジン類の効率的不斉合成を達成した。また、キラルスピロ型配位子の特長を生かした新規不斉Pd触媒反応を開発した。1.一つのフラスコ内で連続的に反応を起こし複数の結合を一挙に形成するドミノ反応は、効率や経済性に優れているだけではなく廃棄物の発生抑制にも寄与することから、環境調和型の有機合成プロセスとして脚光を浴びている。そこで、高い実用性と環境調和性を兼ね備えた触媒的不斉合成を実現するため、不斉aza-Morita-Baylis-Hillman反応を利用した新規ドミノ反庵の開発を試みた。その結果、酸-塩基型キラル有機分子触媒を活用したテトラヒドロピリジン骨格のエナンチオ選択的構築に成功した。2.近年注目を集めている"Pd^<II>/Pd^<IV>触媒反応"では、系中で生成したPd^<II>中間体を強力な酸化剤の作用により特異な反応性を示すPd^<IV>種へと導くことで、従来のPd^0/Pd^<II>サイクルでは達成できなかった変換を可能としている。しかし、酸化条件下で不安定な既存のキラル配位子ではエナンチオ選択的反応への展開が困難であり、未だ報告例は無い。不斉Pd^<II>/Pd^<IV>触媒反応が実現すれば、有用な光学活性化合物の効率的合成へと応用できる。今回我々は、酸化的条件でも,安定なSPRIX配位子を活用した世界初となる不斉Pd^<II>/Pd^<IV>触媒反応の創出に成功した。我々はこれまで、独自に展開している"二重活性化型触媒"概念に基づいて開発した酸-塩基型キラル有機分子触媒が、不斉aza-Morita-Baylis-Hillman (aza-MBH)反応において大変有用であることを見出している。本反応は、有害な金属を必要とせず、穏和な条件下で進行し、アトムエコノミー性に優れているばかりか利用価値の高い生成物を与えるため、医薬中間体などの合成法として注目を集めている。本年度は、酸-塩基型キラル有機分子触媒の更なる拡充を図ると共に新規不斉反応の開発を行った。また、当該触媒の基本骨格として新たな機能が期待できるキラルスピロ骨格の効率的構築も検討した。1.ルイス塩基触媒として作用するイミダゾールをo-フェニレンスペーサーを介してBINOLの3位に導入した新規キラル有機分子触媒の合成に成功した。本イミダゾール触媒は、イミンならびにニトロアルケン類を基質とする不斉aza-MBH反応において高い活性を示し、ニトロ基、アミノ基、オレフィン部位を擁する多官能性生成物をエナンチオ選択的に与えた。二面角の大きいH_8-BINOLを母核構造に適用した触媒を用いると、触媒の不斉骨格がS配置に固定されているにもかかわらず絶対配置の異なる生成物が得られる事も見出した。2.キラルスピロ骨格に基づいた光学活性化合物は、高い剛直性から誘起される効果的な不斉環境を有するため様々な分野への利用が期待されているものの、効率的合成法が確立されておらず応用研究が制限されている。我々は、多様な官能基の導入が可能である汎用性の高いキラルスピロビラクタムを設計し、これまでに類の無い不斉分子内ダブルBuchwald-Hartwig反応を鍵段階とすることでその効率的創製に成功した。本プロセスは、目的化合物を入手容易なバルビツル酸からわずか三工程で高収率・高エナンチオ選択的に与えるため、キラルスピロ化合物の実用的供給法として意義深い.有害な金属を必要としない有機分子触媒は、空気中や含水溶媒下での反応が可能である上に、反応に利用する際に複雑な操作を必要としないことから、次世代の触媒として期待されている。2.近年注目を集めている"Pd^<II>/Pd^<IV

>触媒反応"では、系中で生成したPd^<II>中間体を強力な酸化剤の作用により特異な反応性を示すPd^<IV>種へと導くことで、従来のPd^0/Pd^<II>サイクルでは達成できなかった変換を可能としている。しかし、酸化条件下で不安定な既存のキラル配位子ではエナンチオ選択的反応への展開が困難であり、未だ報告例は無い。不斉Pd^<II>/Pd^<IV>触媒反応が実現すれば、有用な光学活性化合物の効率的合成へと応用できる。今回我々は、酸化的条件でも,安定なSPRIX配位子を活用した世界初となる不斉Pd^<II>/Pd^<IV>触媒反応の創出に成功した。
北米におけるマイノリティーの第一次大戦参加と市民権獲得に関する研究

本研究の主要テーマは、歴史的、文化的に多くの共通点をもつ米国、カナダにおける日系人、女性、先住民の第一次大戦参加と大戦後の市民権獲得との関係を検証することである。日系人は第一次大戦を市民権獲得のための絶好の機会ととらえ、カナダでは、196名の日系人がカナダ遠征軍に志願してヨーロッパ戦線で戦った。ハワイおよび米国本土からも約500名の日系人がアメリカ軍に志願した。しかし、大戦後、日系人復員兵の米国における帰化権、カナダにおける参政権は人種を理由に認められなかった。日系人たちは法廷闘争を通じて市民権獲得を試みたが、人種の壁に阻まれて挫折した。そこで、日系人復員兵らが、米国、カナダの在郷軍人会にそれぞれ働きかけた。その結果、カナダでは1931年にブリティッシュ・コロンビア州の州選挙法の改正によって、日系人大戦帰還兵の参政権が実現した。また米国では、日系人で大戦帰還兵のトクタロウ・スローカムのロビー活動によって、1935年にナイ・リー法が米国議会で可決され、アジア系の復員兵に帰化権が認められた。女性の場合、参政権の障害となったのは、女性は銃を担いで国を守ることができないという考え方であったが、第一次大戦で女性が正規軍に採用され、さらに軍事貢献以外でも女性の活躍が評価された。米国、カナダにおける議会の審議過程は、戦時中の女性の活躍が高く評価されたことを示している。これらの事例から、軍隊参加が一級市民としての資格を得るための重要な鍵であることが実証された。一方、先住民の市民権問題の複雑さも判明した。アメリカ軍、カナダ軍に志願した先住民は多いが、彼らの動機は必ずしも市民権獲得ではなかった。そして、市民権付与に関する基準もまた、日系人、女性、先住民の間で異なり、さまざまであることが明らかになった。本研究は歴史的、文化的に共通点をもつ米国、カナダのマイノリティーの中で、第一次大戦後、全面的もしくは部分的に市民権を認められた女性、先住民、日系人の戦争参加と市民権獲得の関係を明らかにすることが主要テーマである。市民権の中でも最も重要な参政権(米国の日系人の場合は帰化権)獲得にいたる過程の調査研究は、戦争への貢献が市民の資格として重要であることを実証する一方、それぞれのグループの市民権に対する意織やスタンスの違いも明らかにした。まず、女性参政権を阻んできた理由の一つに「鏡をとって国を守る」能力がないことがあった。第一次大戦時の女性の軍隊参加に加え、国内における女性の戦争協力は参政権付与への追い風となったことが、米国、カナダの議会資料から実証された。日系人の場合は、戦争参加から市民権獲得までの過程はそれほど単純ではない。カナダ日系人が人種差別を解消し参政権を獲得する目的で日系人による義勇軍を組織したのに対し、米国では組織的な動きは目立たなかった。が、大戦後は米国、カナダともに根気強い闘いの結果、帰還兵にのみカナダでは参政権、米国では帰化権が実現した。しかし、日系人すべてが市民権を得るにはいたらず、むしろ戦争参加と市民権の関係を実証する好例となった。先住民の場合はもっと複雑である。先住民の戦争参加は、市民権獲得だけが目的とは限らず、彼らの「戦士」としての伝統が動機となっていた場合もある。また、市民権の付与を同化政策と結びつけて強く主張する白人たちと、それに対して市民権の獲得をアメリカ人への同化、すなわち先住民の否定とみなして拒否する先住民もあり、一つの結論に導くことは困難である。本研究で明らかになったことは、戦争参加と市民権の関係は明白である一方、マイノリティー集団それぞれに複雑な背景があり、単純に処理することは危険があるということである。

本研究の目的は、歴史的、文化的に多くの共通点をもつ米国、カナダで第一次大戦後に市民権を獲得した女性、先住民、日系人に焦点を絞り、彼ら/彼女らの軍隊参加や戦争貢献が市民権の獲得にどのように影響したかについて明らかにすることにある。平成15年度には米国、カナダの女性を中心に研究をすすめたが、平成16年度は先住民の戦争参加と市民権の問題に重点を置きつつ、米国の日系人については主に目系新聞を利用して戦争参加をめぐる彼らの意識や日系社会の反応を調べた。先住民の場合、女性や日系人と違って、戦争参加の動機や目的も多様で、市民権の獲得に積極的な先住民がいた一方、市民権に対して消極的もしくは拒否の立場をとる先住民も少なくないことが明らかになった。このことから、本研究のテーマに関して先住民を一括りにして扱うことの危険性が一層明らかになった。一方、日系人の場合は移民のなかでも市民権の獲得にもっとも熱心な集団で、戦争参加と市民権獲得の関係を証明することができると同時に、人種差別の問題との関連で論ずることによって、戦争参加が市民権獲得に直ちに結びつくとは限らないことが明らかになる。ただし、米国における資料調査が先方機関の事情により延期されたため、米国先住民、日系アメリカ人の大戦帰還兵に関する詳細を明らかにすることは出来なかった。歴史的、文化的に多くの共通点をもつ米国、カナダにおける日系人、女性、先住民の第一次大戦参加と大戦後の市民権獲得との関係を検証し、『科研費研究成果報告書』にまとめた。日系人は第一次大戦を市民権獲得のための絶好の機会ととらえ、カナダでは、196名の日系人がカナダ遠征軍に志願してヨーロッパ戦線で戦った。ハワイおよび米国本土からも約500名の日系人がアメリカ軍に志願した。しかし、大戦後、日系人復員兵の米国における帰化権、カナダにおける参政権は人種を理由に認められなかった。日系人たちは法廷闘争を通じて市民権獲得を試みたが、人種の壁に阻まれて挫折した。そこで、日系人復員兵らが、米国、カナダの在郷軍人会にそれぞれ働きかけた。その結果、カナダでは1931年にブリティッシュ・コロンビア州の州選挙法の改正によって、日系人大戦帰還兵の参政権が実現した。また米国では、日系人で大戦帰還兵のトクタロウ・スローカムのロビー活動によって、1935年にナイ・リー法が米国議会で可決され、アジア系の復員兵に帰化権が認められた。女性の場合、参政権の障害となったのは、女性は銃を担いで国を守ることができないという考え方であったが、第一次大戦で女性が正規軍に採用され、さらに軍事貢献以外でも女性の活躍が評価された。米国、カナダにおける議会の審議過程は、戦時中の女性の活躍が高く評価されたことを示している。これらの事例から、軍隊参加が一級市民としての資格を得るための重要な鍵であることが実証された。一方、先住民の市民権問題の複雑さも判明した。アメリカ軍、カナダ軍に志願した先住民は多いが、彼らの動機は必ずしも市民権獲得ではなかった。そして、市民権付与に関する基準もまた、日系人、女性、先住民の間で異なり、さまざまであることが明らかになった。
自由エネルギー面上における酵素反応メカニズムの新しい解析手法の開発

化学反応のほとんどは溶液内や生体内反応などの分子凝縮系で実現する。分子凝縮系で起こる化学反応を理論的に解明することができれば、我々の生活を豊かにする物質を理論的に設計することが可能になる。本研究では、これを実現するための着実な発展を可能にするため、基礎理論から高速に分子間の相互作用を予測し、信頼性の高い凝縮系中の化学反応経路を自動的に最適化する方法を開発することに成功した。さらに、これらを近年の並列計算機プログラムとして実装することに成功した。今後の機能性物質の開発や理論の発展に大きく寄与する成果である。本年度の成果は、自由エネルギー勾配(FEG)法を用いて自由エネルギー面上における分子動力学シミュレーション(MD)を実行するためのプログラムを独自に作成することに成功した点である。同時に、本プログラムをすでに自由エネルギー面が報告されているアラニンジペプチド分子に適用することで、室温付近において自由エネルギー面上で出現可能な構造を探索することに成功したことである。従来は自由エネルギー面上の安定構造を得ることだけに注目されてきたが、局所安定構造にトラップされてしまう問題が生じていた。たとえばFEG法と最小エネルギー反応経路を得ることができるNudged Elastic Band(NEB)法を組み合わせることで、自由エネルギー面上の反応経路が最適化できるが、初期設定経路に依存しやすい欠点を伴っていた。この問題を解決するために自由エネルギー面でもMD法が適用可能であることを示せたことは大きな進展である。一般に溶媒など分子集合体中の反応経路を最適化することは、化学反応における協同効果を解析するうえで大変重要な課題であるが、未知の反応経路を最適化する際に、局所安定経路にトラップされていたのでは、正しい反応経路を得ることは極めて困難である。ここで開発したプログラムは、トラップから抜けだすための有効な方法になりうる。高速化についてのアイデアとして、Charge Response Kernel(CRK)法を用いたMD計算を組み入れることで高い計算精度を維持したままでFEGを得ることに成功した。さらに、CRKに代わるより方法として、一定間隔で分極電荷を更新する方法も開発することに成功した。研究の目的は自由エネルギー面上の酵素反応のメカニズムを解析する手法を提案することであった。目的のために必要となる自由エネルギー面上の構造変位のための自由エネルギー勾配法は期間の前半にプログラムに並列版として実装することに成功した。さらに二年目には自由エネルギー勾配を用いた分子動力学シミュレーションを実施することが可能であることをアラニンジペプチド分子について示すことに成功した。しかしながら、化学反応を得るための自由エネルギー面上の反応経路最適化シミュレーションに多大の計算時間を要し、当初に計画した計算時間内に酵素反応の解析を完了することは長周期ゆらぎもあり困難となった。そこで、以後の研究へ展開するため高速化の手法に着手し最終年度に開発に成功した。幸い自由エネルギー勾配法では電荷応答核を作成することで計算の高速化が可能である。そこで、反応中心にかかる外場の静電ポテンシャルに加えて電場を求め、もっとも計算時間がかかる部分を近似計算することで同等の計算精度を得ることができ、大幅な時間短縮につなげることが可能であることを確認した。近似計算の定式化と検証を最終年度に実施した。最終年度に定式化した結果は以下の特徴をもつ。環境として存在する周辺分子は反応中心に静電ポテンシャルと電場を生じる。この静電ポテンシャルの変化は分子内の電荷移動に大きく寄与し、電場の変化は分子内の電荷移動のほかに反応中心の原子上に誘起双極子を生じる。これらを分割して定式化した結果、計算時間が最も必要であった量子化が計算を省略しても、環境の変化に対するエネルギー変化に加えて、原子にかかる力もシミュレーションの最中にわたり再現できることを確認した。この研究成果は、酵素反応のメカニズムの解析を実用可能にする。近々に、いくつかの酵素系に適用し、メカニズムを解明する計画につなげている。本研究の目的は、自由エネルギー面上の最小自由エネルギー反応経路を、中間構造にトラップされることなく高い信頼性のもとで最適化し、タンパク質をはじめとする様々な巨大分子中の反応メカニズムを分子論的に解析する手法を新たに開発することである。本年度の一つの実績としては、上記の目的を達成するためエネルギー評価関数として量子化学(QM)計算と力場(MM)計算を組み合わせたQM/MM法を用い、自由エネルギー面の勾配を算出するための自由エネルギー勾配(FEG)法と反応経路最適化の手法の一つであるNudged Elastic Band(NEB)法を組み合わせたQM/MM FEG-NEBプログラムを並列計算環境が使用できるよう、実用段階にまで開発発展させることに成功した点である。このことで、研究実施計画は予定どおりに進展していると考えられる。そこでテスト計算として、グリシン分子の異性化過程とリチウム電池の電解質の劣化過程の反応経路最適化計算を行い、前者については分子論的知見の一部を論文として公表することができた。

さらに、従来はMDシミュレーションの時間発展において、力場領域の分子変位が生じるごとに、毎回QM/MM計算を実行していた。この方法だと、QM領域にかかる平均力を得るまでに膨大な計算時間が必要になる。この欠点を克服するための、電荷応答核(CRK)をQM領域に対して作成し、MM領域の分子変位に対してQM領域の分子分極を短時間に時間発展させる方法を同時に開発した。これにより、MM領域の分子の変位に対してQM領域の計算を毎回必要とすることがなくなったため、高速なMM領域のアンサンブルを生成することに成功した。この新しい方法の開発が二つ目の実績である。新しい方法は、次世代スパコンのようなクラスターにより高精度化が可能となる、さらなる発展の可能性が見込める。自由エネルギー面上における分子動力学シミュレーションの試みはこれまで行われておらず有効性については知られていない。本年度は、FEG法により自由エネルギー面上のグラジエントを求め、その勾配を用いて分子動力学シミュレーションを実行するプログラムを作成することで実在系に対して適用可能にしたことが、研究の目的に対する大きな進展である。さらに、具体的な系としてアラニンジペプチドをとりあげて、探索の有効性を確認することまで実現できた。従来、自由エネルギー面を知るためには、多数の構造を計算したのちに、せいぜい二次元の構造パラメータを取り上げて自由エネルギー面を計算することが行われてきたが、複雑系では自由エネルギー面の情報は多自由度にまたがるため、その算出が大変困難であった。今回開発した方法は、多自由度系の自由エネルギー面上を探索する新たな手法といえる。複雑系への展開に向けて前進したといえる。通常の分子動力学シミュレーションと違って、自由エネルギー面上の分子動力学シミュレーションで指定する温度パラメータは、単なる構造揺らぎを引き起こす計算上のパラメータである。このパラメータを調整することで、多自由度系の局所自由エネルギー安定構造から比較的安定な自由エネルギー面上の障壁を経て他の自由エネルギー安定構造に移行するための手法として有効であることが確認できた。以上より、研究はおおむね順調に進展していると判断した。早期に並列環境に移行することを目指した当初の実施計画どおり、マルチコア、マルチノードの計算機上でテストプログラムの実行が完了し、並列化についてもネットワークを介したMPI通信、マルチコアによるOpenMPのハイブリッド型のプログラムとできたことから、次世代スパコンの規格への移行も比較的容易であると考えている。また、開発したプログラムを用いたテスト計算も完了しており、一部を論文発表できたことから、新しい方法が先進的な結果をもたらす実用段階に達しつつあるものと評価できる。当初の計画を上回る成果としては、CRKを用いた新規な高速計算手法(CRKインターバルサンプリング法)が有効であることがわかったことである。
Yb系レーザーガラスを用いたレーザー核融合ドライバー評価研究

Yb系の固体レーザー材料はNd系に比べてレーザー上準位に寿命が長く、エネルギー蓄積効率が高いこと、量子ディフェクトが小さく材料の熱負荷が軽減でき、効率の向上が図れることなどの優れた特徴を持っている。一方、準3準位系であるため、レーザー下準位が熱的に励起され、反転分布を実現するには励起密度を高くする必要がある。Yb系の固体レーザー材料に関して以下の成果を得た。1)Yb:YAG、ならびにリン酸系、ホウ酸系のYb:ガラスを用いて吸収スペクトルや蛍光スペクトルの温度依存特性を測定し、温度依存性がボルツマン則を用いたYbの各準位の分布密度により説明できることを示すとともに、吸収断面積、蛍光放出断面積の温度依存性を算出した。2)強励起を実現できる集光光学系を開発し、Yb:YAGならびにYb:ガラスでレーザー発振実験を行った。発振しきい値や発振効率の温度依存性を見出し、上下準位分布密度の温度依存性と関連づけて考察した。3)LD光の集光特性改善を目指し、LDアレイのコヒーレント結合について検討を行い、4波混合を利用した位相共役鏡に関する基礎実験でその有効性を確認した。1)Yb:TAGとYb:ガラスを用いて吸収スペクトルならびに蛍光スペクトルの温度依存特性を測定し、その他温度依存性がボルツマン則を用いたYbの各準位の分布密度により説明できることを示すとともに、これまで報告されていない新しい準位によるものと予想される吸収線を見出した。また見かけ上の吸収断面積、蛍光放出断面積の温度依存症を算出した。2)強励起を実現できる集光光学系を開発し、Yb:YAGレーザーで発振実験を行った。発振しきい値や発振効率の温度依存症を見出し、上下準位分布密度の温度依存症と関連づけて考察した。3)LD光の集光特性改善を目指し、LDアレイのコヒーレント結合について検討を行い、予備実験を開始した。
高温プラズマ中における高密度プラズモイドの非拡散的輸送機構

ステレオ視高速カメラとバンドルファイバアレイを相補的に用いた高時間・空間分解能観測を用いて,高温プラズマ中へ入射された固体水素ペレットが溶発して形成される溶発プラズモイドの詳細観測を行った.その結果,溶発プラズモイドは最大100kHz程度の周波数で分離し, 10数μsの寿命の間に15cm程度低磁場側に輸送されることを明らかにした.この結果は,実験的に観測されているペレット溶発位置と実効的な粒子デポジション分布の差異を説明することができる.ステレオ視高速カメラとバンドルファイバアレイを相補的に用いた高時間・空間分解能観測を用いて,高温プラズマ中へ入射された固体水素ペレットが溶発して形成される溶発プラズモイドの詳細観測を行った.その結果,溶発プラズモイドは最大100kHz程度の周波数で分離し, 10数μsの寿命の間に15cm程度低磁場側に輸送されることを明らかにした.この結果は,実験的に観測されているペレット溶発位置と実効的な粒子デポジション分布の差異を説明することができる.高速カメラを用いたステレオ視観測と2次元バンドルファイバアレイによる高時間分解能観測を相補的に組み合わせることによって,高温プラズマ中に入射した固体水素ペレットが溶発して形成される高密度な溶発プラズモイドの非拡散的輸送に関する研究を遂行した.具体的には,フォトダイオード信号用デジタイザのチャンネル数を充実させることによって,バンドルファイバアレイで観測可能な領域を拡張して溶発プラズモイド動態を観測した.その結果,固体水素ペレット入射方向の発光位置変化に加え,それとは異なる方向への高速な発光位置変化を観測した.高速カメラ観測との比較から,前者は固体水素ペレット周囲に形成される溶発プラズモイドの移動,後者は溶発プラズモイドから分離し,弱磁場側へ加速されるプラズモイドと推定される.各チャンネルの発光強度変化は多くのスパイク状発光から構成され,一つ一つのスパイク状発光が分離プラズモイドに相当していると考えられる.このスパイク状発光の数から,溶発プラズモイドが分離する周波数は100-150kHzとなる.また,異なるチャンネル間の対応するスパイク状発光の時間差から見かけ上の速度は10km/sに達し,最終的には減速することを明らかにした.この分離・加速されたプラズモイドの寿命は20μs程度であり,分離プラズモイドは20cm程度の距離を移動し,粒子を非拡散的に輸送していると推定される.この非拡散的輸送の距離は,固体水素ペレット入射前後のプラズマ密度の差から求められる実効的な粒子デポジションピーク位置と固体水素ペレット溶発ピーク位置との差を説明でき,プラズモイドの非拡散的輸送理解の重要性を示している.高速ステレオカメラとバンドルファイバアレイを用いた観測を同位置から同時に行うことによって,ペレット溶発動態を高空間分解能かつ高時間分解能(>1MHz)で相補的に3次元観測するシステムを構築し,LHDプラズマに入射した固体水素ペレットの溶発動態の3次元観測を行った.その結果,高速ステレオカメラで観測されていた「ペレット溶発プラズモイドの低磁場側への間欠的な分離加速」を示す画像は,おおよそ10μs毎に溶発プラズモイドから分離・加速するプラズモイドの存在を示すものであることが確定された.この間欠的に分離加速される分離プラズモイドが10-30km/s以上の速度まで加速し,数10μsの寿命の間に約20cm程度移動するという観測結果はこれまでの結果と整合している.また,ターゲットプラズマ温度を0.52.0keVまで変化させてペレット入射実験を行い,ペレット溶発挙動を観測した.プラズマの温度が低くなると固体水素の溶発率が下がるため,ペレットのプラズマへの侵入長は増加するが,このような条件下でも溶発プラズモイドは同様に10μs程度の周期で分離していることが観測された.しかしながら,分離後の加速を示す明確な兆候は見られないことから,溶発プラズモイドの分離現象とそれの加速現象は必ずしも同時には発現しないことが示唆される.このことは,ターゲットプラズマ温度が低い場合はペレット溶発位置と粒子デポジション分布が一致するようになるという観測結果とも矛盾が無い.すなわち,溶発プラズモイドの分離現象はペレット溶発に伴って常時起きているが,分離プラズモイドが加速するか否かはターゲットプラズマ温度に依存しているように見える.実効的な粒子デポジション分布を推定する為にはプラズモイド加速に影響を及ぼす要件を明らかにすることが重要となるこれらの研究成果をまとめ,プラズマ物理に関する第37回欧州物理学会およびプラズマ・核融合学会第27回年会にて研究成果報告を行うとともに,学術雑誌への論文投稿を行った高速ステレオカメラとバンドルファイバアレイを相補的に用いた固体水素ペレット溶発動態の高速3次元観測をすすめ,実験観測データの蓄積を行うとともに,観測された「ペレット溶発プラズモイドの低磁場側への間欠的な分離加速」の定量化を行い,背景プラズマの密度分布の変化として観測される大域的な粒子供給特性との関連付ける試みをした.溶発プラズモイドは,間欠的に低磁場側に加速され,数10マイクロ秒の寿命の間に平均で10cm程度(最大で20cm)移動することが観測されているが,この移動距離は観測されたペレット溶発ピーク位置と,ペレット入射直前と直後の背景

プラズマ密度差から推定される実効的な粒子デポジションピーク位置の差と一致しており,分離加速された溶発プラズモイドの非拡散的輸送が,実効的な粒子供給特性を支配していることが示された.一方で,本計測は可視域の全光観測のため,溶発プラズモイドに含まれる粒子数の絶対評価はできていない,輸送される粒子数の定量評価をするためには分光等の手法を使った研究への発展が必要であることが,次のステップの課題として残った.閉じ込め磁場構造の非一様性に起因したプラズモイドのE×Bドリフト輸送をモデル化した理論シミュレーションと実験観測との比較を行った.シミュレーションコードはトカマク装置を想定して開発されたもので,磁場配位を単純化(軸対称近似)して取り扱っているが,実験観測で得られた非拡散的輸送と同程度のドリフト速度と輸送距離が予測された.ヘリカル装置特有の磁場構造の3次元性がプラズモイド輸送に与える影響に曖昧さが残るものの,実験で観測された非拡散的輸送は磁場構造の非一様性に起因したプラズモイドのE×Bドリフト輸送で説明できると考えられる.当初予定していた国際会議での成果発表は日程の都合が付かなかったため,査読付き学術雑誌への論文投稿をもって,成果報告を行ない,成果発表のための国際会議出席にかかわる旅費等は返上した.
線虫C.elegansの新しい細胞死関連遺伝子の検索と解析

本研究では線虫C.elegansのプログラム細胞死に関与する新しい遺伝子の分離・解析を目的として、細胞死異常を示す染色体欠失の解析を行った。前年度までに行ったスクリーニングにより、細胞死異常が引き起こされる約10の染色体欠失を同定した。そのなかで、異常に大きな死細胞を呈するeDf2に着目してさらなる解析を行った。eDf2は第III染色体の約1/3にわたる広い領域を欠損している。そこで、巨大な死細胞を引き起こす原因遺伝子の存在領域を狭めるため、eDf2とオーバーラップする染色体欠失に面して表現型を解析した。その結果、第3染色体右端の約2map unitの領域に原因遺伝子が存在することが明らかになった。以後、該当領域を欠失する最小の染色体欠失であるtDf6を用いて解析を行った。tDf6に見られる巨大な死細胞が実際にプログラム細胞死経路によって生じているか否かを明らかにするため、C.elegannsの既知の細胞死変異体とtDf6との二重変異体の解析を行った。細胞死が全く起きなくなるced-3変異とtDf6との二重変異体では通常の死細胞に加え巨大な死細胞も見られなくなった。したがって、tDf6に見られる巨大な死細胞は通常のプログラム細胞死経路によって死んだ細胞であることが示された。また、tDf6の細胞数は野生型と有為な差がなかったため、巨大な死細胞が細胞分裂早期停止に起因するものではないことが示された。今後は、tDf6の巨大な死細胞がどの細胞の死によるものなのか、どのように形成されるかを明らかにするために、胚発生過程を録画し経時的な解析を行う予定である。また、併行して原因遺伝子のクローニングを進めている。本年度はC.elegansのプログラム細胞死と胚発生期の形態形成に異常を示すcdl-1変異について解析を行った。cdl-1変異は胚性致死であり、(1)最終表現型で死細胞が通常より多く観察される、(2)咽頭が口腔と繋がらない。(3)躰の伸長が不十分である、という複合的な表現型を示す。まず、死細胞が多く観察される原因が、死ぬ細胞の増加によるものなのか、死んだ細胞の貧食・分解の異常によるのかを明らかにするために、既存の死細胞貧食変異と遺伝学的な相互作用を調べた。cdl-1変異と貧食変異であるced-1あるいはced-5との二重変異を作成した結果、観察される死細胞数は相乗的に増加し、cdl-1は既知の貧食経路に属さないことが明らかとなった。したがって、cdl-1変異は新しい貧食経路を構成する遺伝子であるか、あるいは細胞死の実行過程に関与する遺伝子であると考えられる。どちらかを明らかにするために、過剰に見られる死細胞の由来を細胞系譜を調べることによって解析中である。また、cdl-1遺伝子のクローニングも並行して行っている。遺伝学的マッピングの結果、cdl-1遺伝子は第2染色体のマップボジション0.7位置することが明らかになった。この領域のゲノムDNAを含むコスミドをcdl-1変異にマイクロインジェクションすることにより、表現型を相補するDNA断片をスクリーニングし、コスミドクローンT19E10にcdl-1遺伝子が含まれることが示された。現在サブクローニングとマイクロインジェクション相補実験を繰り返すことにより、cdl-1変異を相補できる最小DNA断片を検索している段階である。
ウシウイルス性下痢粘膜病ウイルスの抗原遺伝子解析による遺伝子型と病態との関連性

主に北海道地方で分離されたウシウイルス性下痢症ウイルス(BVDV)の5'非翻訳領域遺伝子(5'UTR)の塩基配列に基づき、これらの野外分離ウイルスを遺伝子型別した。その結果、青森県の発症牛から分離されたウイルスのみがBVDV2であった。この症例は下痢症状を呈しており、さらに舌・歯肉・腸管などの粘膜にビランあるいは潰瘍をともなう病変が認められるなど、典型的な粘膜病を呈していた。BVDV2感染症の特徴的な臨床症状といわれている血小板減少症、出血傾向、止血異常などは全く認められなかった。また、北海道内ではBVDV2感染は確認されなかった。青森で分離されたウイルス以外はすべて遺伝子型でBVDV1に分類され、さらにaあるいはb亜型に分属された。また、ワクチン株として使用されているBVDV(日本では1株のみ利用されている)はa亜型に属しており、同グループに属している野外分離株は少数であった。次に、BVDVの主要抗原であるE2をコードする遺伝子の塩基配列を解読し、それに基づく系統樹解析により遺伝子亜型を決定した。その結果、5'UTRの塩基配列に基づいた遺伝子亜型と同様、北海道地方で検出されたほとんどのBVDVは1aあるいは1b亜型に分類された。しかし、4例は新たに1c亜型に分類された。これら4例は5'UTRの系統樹では1aに分類されていた。さらに、これら4例は下痢症を呈しておらず、うち1例には右旋回運動を主徴とする中枢神経異常が認められた。これまでに1c亜型は野生鹿一例においてのみ確認されており、本研究において初めて牛での感染が確認された。また、糖尿病併発BVDV感染牛から検出されたBVDVはすべて1a亜型に分類され、それぞれが非常に近縁であり、小クラスターを形成していた。本研究において1aあるいは1b亜型に分類されたウイルスは、それぞれのサブグループ内で非常に近縁であり小クラスターを形成していたが、糖尿病併発BVDVは、それら以上に近縁であることが示された。その結果、青森県の発症牛から分離されたウイルスのみがBVDV IIであった。BVDV II感染症の特徴的な臨床症状といわれている血小板減少症、出血傾向、止血異常などは全く認められなかった。また、北海道内ではBVDV II感染は確認されなかった。BVDV標準株、上述の野外分離ウイルスおよび発症牛あるいは非発症持続感染牛の末梢血白血球からそれぞれ5'UTRを増幅させ、得られたPCR産物の塩基配列を解読して系統樹解析を実施した。その結果、青森で分離されたウイルス以外はすべて遺伝子型でBVDV Iに分類され、さらにaあるいはbグループに分属された。また、ワクチン株として使用されているBVDV(日本では1株のみ利用されている)はaグループに属しており、同グループに属している野外分離株は少数であった。

現時点では、遺伝子型と臨床症状の関連性は見いだされていない。BVDVの主要抗原であるE2をコードする遺伝子の塩基配列を現在解読中であり、それに基づく系統樹解析による遺伝子型別により、病態あるいは病原性と遺伝子型との関連性が明確になる可能性がある。前年度に引き続きウシウイルス性下痢症ウイルス(BVDV)標準株、主に北海道地方で分離された野外分離ウイルスおよび発症牛あるいは非発症持続感染牛の末梢血白血球からそれぞれウイルス遺伝子を増幅させ、得られたPCR産物の塩基配列を解読して系統樹解析を実施した。BVDVの主要抗原であるE2をコードする遺伝子の塩基配列を解読し、それに基づく系統樹解析により遺伝子亜型を決定した。その結果、5'非翻訳領域遺伝子(5'UTR)の塩基配列に基づいた遺伝子亜型と同様、北海道地方で検出されたほとんどのBVDVは1aあるいは1b亜型に分類された。しかし、3例は新たに1c亜型に分類された。これら3例は5'UTRの系統樹では1aに分類されていた。さらに、これら3例は下痢症を呈しておらず、うち1例には右旋回運動を主徴とする中枢神経異常が認められた。これまでに1c亜型は野生鹿一例においてのみ確認されており、本研究において初めて牛での感染が確認された。また、糖尿病併発BVDV感染牛から検出されたBVDVはすべて1a亜型に分類され、それぞれが非常に近縁であり、小クラスターを形成していた。本研究において1aあるいは1b亜型に分類されたウイルスは、それぞれのサブグループ内で非常に近縁であり小クラスターを形成していたが、糖尿病併発BVDVは、それら以上に近縁であることが示された。
散発性聴神経腫瘍の原因遺伝子の究明

両側性聴神経腫瘍をその主たる症候とする神経線維腫症2型の原因遺伝子として同定されたNF2遺伝子は、第22番染色体長腕にあり、他の腫瘍の発生にも関わる腫瘍抑制遺伝子である。このNF2遺伝子は散発性聴神経腫瘍においてもしばしば変異している(LOH)ことが報告され、その原因遺伝子であることが予想されてきた。しかしながら、その発生には他の遺伝子異常が関与している可能性があり、また、対立遺伝子の両方が不活化して腫瘍抑制遺伝子としての機能が失活するという、いわゆる2ヒットが実際にどの程度起きているのかはあまり知られていない。本研究ではいくつかの異なる方法により聴神経腫瘍における遺伝子異常をゲノムワイドに検索した。13例の聴神経腫瘍に対し、CGH法およびFISH法による解析では、13例中7例(54%)でNF2遺伝子の対立遺伝子の少なくも一つが欠失していることが明らかとなった。うち5例では第22番染色体長腕が欠失していた。他の染色体には明らかな異常はみられず、NF2遺伝子が聴神経腫瘍の主たる、かつ、唯一の原因遺伝子である可能性が示唆された。これを確認するためにPCR-SSCPによる解析を行ったところ、13例中11例(うち4例では各2カ所)で塩基配列の異常が確認された。複数の症例に共通した異常やホットスポットは確認されなかった。これらを総合すると、13例中12例(92%)という高率でNF2遺伝子の異常が確認され、うち8例では対立遺伝子の両方が欠失していることがわかった。一方、他の神経鞘腫では、顔面神経鞘腫で22番長腕の欠失が見られた以外は変異はほとんど見られず、2ヒットが起きている症例もなかった。これらの結果より、聴神経腫瘍の原因遺伝子はNF2遺伝子であり、腫瘍の発生は2ヒットすなわち同遺伝子の失活によって引き起こされる可能性が高いものと考えられた。本年度は13例の聴神経腫瘍に対し、計画通りに蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)法およびCGH(comparative genomic hybridization)法による解析を行った。その結果、FISH法では13例中6例においてLOHすなわちNF2遺伝子の欠失が確認され、一方CGH法では13例中4例で22番染色体長腕の欠失が確認された。この2つの結果を合わせると13例中7例(54%)ではNF2遺伝子の対立遺伝子の少なくも一つが欠失していることが明らかとなった。また、同時に他の染色体には明らかな異常はみられず,NF2遺伝子が聴神経腫瘍の主たる、かつ、おそらく唯一の原因遺伝子であることが示唆された。これを確認するために研究を更に進め、NF2遺伝子のPCR-SSCPによる解析を行ったところ、13例中11例で塩基配列の異常が確認され、うち4例では各2カ所の異常が見いだされた。これらを総合すると、13例中12例(92%)という高率でNF2遺伝子の異常が確認され、かつ、うち8例では対立遺伝子の両方が欠失している、すなわち2ヒットがあることがわかった。この結果より、聴神経腫瘍の原因遺伝子はNF2遺伝子であり、腫瘍の発生は2ヒットすなわち同遺伝子の失活によって引き起こされるものと考えられる。次年度は更に症例数を増やして上記所見の確認を行うと共に、顔面神経鞘腫など他の神経鞘腫についても解析する予定である。

このNF2遺伝子は散発性聴神経腫瘍においてもしばしば変異している(LOH)ことが報告され、その原因遺伝子であることが予想されてきた。しかしながら、その発生には他の遺伝子異常が関与している可能性があり、また、対立遺伝子の両方が不活化して腫瘍抑制遺伝子としての機能が失活するという、いわゆる2ヒットが実際にどの程度起きているのかはあまり知られていない。本研究ではいくつかの異なる方法により聴神経腫瘍における遺伝子異常をゲノムワイドに検索した。13例の聴神経腫瘍に対し、CGH法およびFISH法による解析では、13例中7例(54%)でNF2遺伝子の対立遺伝子の少なくも一つが欠失していることが明らかとなった。うち5例では第22番染色体長腕が欠失していた。他の染色体には明らかな異常はみられず、NF2遺伝子が聴神経腫瘍の主たる、かつ、唯一の原因遺伝子である可能性が示唆された。これを確認するためにPCR-SSCPによる解析を行ったところ、13例中11例(うち4例では各2カ所)で塩基配列の異常が確認された。複数の症例に共通した異常やホットスポットは確認されなかった。これらを総合すると、13例中12例(92%)という高率でNF2遺伝子の異常が確認され、うち8例では対立遺伝子の両方が欠失していることがわかった。一方、他の神経鞘腫では、顔面神経鞘腫で22番長腕の欠失が見られた以外は変異はほとんど見られず、2ヒットが起きている症例もなかった。これらの結果より、聴神経腫瘍の原因遺伝子はNF2遺伝子であり、腫瘍の発生は2ヒットすなわち同遺伝子の失活によって引き起こされる可能性が高いものと考えられた。
強風によるリンゴ果樹の枝揺れ現象の解明と揺れ低減策に関する研究

研究実績の概要は下記の通りである。1.多点風速計と超音波風速計を使用して自然風を観測した結果、以下の知見を得た。(1)平均風速の鉛直分布は対数分布となった。地表から12mまでは、地表の粗度の影響を受けて乱れ強さは増加するが、地表から離れるにつれ測定した10mまでは風速が増加しても乱れ強さはほぼ一様な分布となった。(2)鉛直断面における変動風速の横相関係数C(r)は、r=9.5mの場合でも0.6以上の値となり、自然風はかなり大きなスケールであるといえる。(3)水平方向風速と鉛直方向風速の乱れ強さは、水平方向の平均風速が大きくなると増加する特性がある。2.リンゴ果樹の枝のヤング率について、様々な枝の付き方があることから、今回は直接現場で引張り試験を行った。その結果、以下の知見を得た。(1)枝のヤング率は枝の高さや枝の勾配や枝の太さに関係なくほぼ一定になった。(2)リンゴの枝のヤング率の平均値はE=3.3×10^7gf/cm^2となり、柿の枝のヤング率と同程度となった。3.自然風によるリンゴの揺れは、2台のCCDカメラでステレオ撮影し、それを画像処理して求めた。その結果は下記の通りである。(1)自然風によるリンゴ果実の変動は、前後の変動が大きく、上下・左右の変動はそれに比べ小さい。(2)自然風によるリンゴ果実の変動は、風速の大きさよりも、風速の変動の大きさに関係する。(3)風速が強い時は枝は大きく揺れないが、風速が弱まったとき力が解放され揺れる。従って、枝揺れやそれにともなうリンゴ果実の振動は風の息に関係する。(4)防風ネット背後でのリンゴ果実の変動は、風速の強弱、変動に左右されない。研究実績は概要の下記の通りである。1.多点風速計により自然風の鉛直分布の連続測定を行った。また、超音波風速計、温度計及び気圧計を使用して自然風に関する諸量の変動特性を同時測定した。(1)平均風速の鉛直分布はほぼ対数分布となった。(2)鉛直断面における変動風速の横相関関数C(r)は、r=9.5mの場合でも0.6以上の値となり、自然風はかなり大きなスケールであるといえる。(3)風速、気温、気圧の同時測定から、それら気象に関する諸量には複雑な関係があり、気温が上昇すると水平方向の風速が減風し、気圧が上昇すると気温も上昇する傾向があることがわかった。しかし、これらの関係とそのメカニズムは更に詳細に検討する必要がある。(2)リンゴ枝のヤング率の平均値はE=3.3×10^7gf/cm_2となり、柿の枝のヤング率と同程度となった。3.強風によるリンゴの揺れについては、可変翼軸流送風機(φ=1750)を使用して実験を行い、リンゴの揺れを2台のCCDカメラでステレオ撮影した。

(1)風速が10m/s、20m/sの時は落果しなかったが、28m/sの時に落果した。落果するときはリンゴ果実が複雑な振動をする。(2)リンゴが落果するときは左右・上下の振動だけでなく、リンゴ果実に捻れの運動がみられるため、現在、ステレオ撮影した画像から三次元運動を解析できるプログラムを開発している。研究実績の概要は下記の通りである。1.超音波風速計、温度計及び気圧計を使用して自然風に関する諸量の変動特性を同時測定した。その結果、以下の知見を得た。(1)水平方向風速は、長周期(低周波)の変動の中に短周期(高周波)の変動が重なった構造になっている。(2)鉛直方向風速は水平方向風速より小さく、また、乱れも小さい。夏季においては地面で熱せられた空気が上昇し、上昇流が生じ、従って、夏季の値は秋季、冬季より大きい。(3)気温の比較的短周期の変動は、風向の変化による。(4)気圧の変動は、比較的高周波であり、夏季の変動が大きい。(5)水平方向風速の乱れ強さと鉛直方向風速の乱れ強さは、水平方向の平均風速が大きくなると増加する特性がある。(6)風速変動スペクトルのエネルギー小領域のピーク周波数から求まる変動周期は、水平風速の長周期変動と一致し、自然風のエネルギーは低周波側が大きい。2.自然風によるリンゴの揺れは、2台のCCDカメラでステレオ撮影し、それを画像処理して求めた。その結果は下記の通りである。(1)自然風によるリンゴ果実の変動は、前後の変動が大きく、上下・左右の変動はそれに比べ小さい。(2)自然風によるリンゴ果実の変動は、風速の大きさよりも、風速の変動の大きさに関係する。(3)風速が強い時は枝は大きく揺れないが、風速が弱まったとき力が解放され揺れる。従って、枝揺れやそれにともなうリンゴ果実の振動は風の息に関係する。(4)防風ネット背後でのリンゴ果実の変動は、風速の強弱、変動に左右されない。
魚皮リポキシゲナーゼの精製と性質の検討

著者らは低温貯蔵中の魚体脂質の酸化が皮で選択的に進行することを指摘し、少脂魚皮のTBA/Kg皮は多脂魚の皮より低いが、TBA/10g脂質に換算すると高い値になることから少脂魚皮には脂質酸化促進物質が存在していると推定した。この物質はリポキシゲナーゼ(LOX)と思われたので精製して酵素化学的諸性質を明らかにしたいと考えた。本研究において酵素活性はMatsudaらの紫外部吸収法で測定した。イサキ皮から佃の方法に準じて抽出液を調製し、セファデックス(Sep)G-100を用いたゲルろ過で3つの活性画分(Frs.A,BおよびC)を得た。分子量が最も大きいFr.AをDEAE SepA-50を用いて精製し、精製酵素を得た。本酵素とリノール酸(LH)およびリノール酸メチルとの反応生成物のTLCにおけるRf値は大豆LOXによって生成したハイドロパーオキサイドのRf値と一致した。LOXの至適pHは6であり、pH7付近が最も安定であった。100°C、20分の加熱処理ではほとんど失活した。基質特異性はLHの反応量を100とするとリノレン酸58,アラキドン酸40,リノール酸メチル18およびリノレン酸メチル19であった。LHに対するKm値は6.81×【10^(-3)】Mであり、最大速度は3.11μM/minであった。分子量はSep G-100ゲルろ過法で174,000であった。また、イサキ皮,血合肉およびマサバ皮の抽出液をSep G-100で分画して比較すると、イサキ血合肉およびマサバ皮の脂質酸化促進活性はイサキ皮のFr.Cに相当する画分にのみ存在した。Frs.BおよびCの分子量は約70,000と17,000であり、これらはヘモグロビンおよびミオグロビンの分子量に近似していた。至適pHや熱に対する性質からも本酵素はヘム化合物ではないと思われる。更に、Sep G-100ゲルろ過で少脂魚であるイサキ皮のLOX画分が多脂魚であるマサバ皮にまったくみられなかったことから、魚の低温貯蔵中の少脂魚の皮のTBA/Kg皮が多脂魚のそれに比べて低いが、TBA/10g脂質が高いのは本酵素によるところが大であると考えた。