hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
相同組換え現象を利用した簡便で有用な新規組換えウイルス作製システムの確立

従来型および新世代SHIVを用いて、重複領域の長さ、位置、相同性が相同組み換え効率に与える影響や遺伝子導入法、遺伝子導入細胞等の諸条件について検討し、最適条件を明らかにした。これにより、従来型および新世代SHIVをバックボーンとして種々のCCR5型HIV-1臨床分離株のenv領域を多様性を保持したまま組み換えることに成功した。更に、デングウイルスやダニ媒介性脳炎ウイルスへの適用にも成功した。HIV-1はヒトとチンパンジーにしか感染しないことから、サル免疫不全ウイルス(SIV)とHIV-1のゲノムの一部を組換えたサルヒト免疫不全ウイルス(SHIV)をエイズのモデル系として開発してきた。これまでに作製されたSHIVは分子クローン由来であるが、HIV-1は元来、多様性を保持した変異集団であり、このことがウイルスの適応度を高める要因の一つと考えられる。また、HIV-1の感染にはCD4の他にケモカイン受容体が必要であり、CCR5を利用するR5型ウイルスが、感染伝播と感染個体内での病態に重要なウイルスと考えられるが、既存のSHIVはCXCR4を使用するX4型ウイルスが多かった。一方、全ゲノムの93%がHIV-1で構成されサルに感染しうるHIV-1mtが構築されたが、このウイルスはX4型であり、サルにおける増殖能はまだ不十分である。そこで本年度は、サル個体内で馴化させることにより増殖能が向上し、遺伝的多様性を蓄積したR5型SHIV-MK38のenv領域をHIV-1mtに組み込んだ新規ウイルスDT5R-MK38を相同組換え法により作製した。遺伝子解析を行ったところ、DT5R-MK38の組換えポイントは重複領域内に複数箇所存在し、SHIV-MK38の多様性の一部を保持していた。独立に作製したウイルス間でMK38の多様性の異なる系統を継承することがわかり、それらを混合することにより、元のMK38の遺伝的多様性を再構築できることがわかった。一方、フラビウイルス属に属するダニ媒介性脳炎ウイルス(TBEV)とデングウイルス(DENV)について、DNA-based感染性cDNAクローンの構築ならびに宿主相同組換え機構を用いたリバースジェネティクス系の開発に成功したことから、今後のTBEVおよびDENV研究に広く貢献できると考えられる。HIV-1の感染にはCD4の他にケモカイン受容体が必要であり、CCR5を利用するR5型ウイルスが、感染伝播と感染個体内での病態に重要なウイルスと考えられるが、既存のSHIVはCXCR4を使用するX4型ウイルスが多かった。また、これまでよく解析されているのは世界的な流行株ではないサブタイプBである。そこで本年度は世界的に最も流行しているR5型サブタイプCの外被蛋白遺伝子を持つ新規SHIVを、多様性を保持した状態で相同組換え法により構築し、このウイルスがアカゲザルに感染することを明らかにした。また、全ゲノムの93%がHIV-1で構成されサルに感染しうるHIV-1mtが構築されたが、このウイルスはX4型サブタイプBである。そこで、R5型サブタイプCの外被蛋白遺伝子を持つ新規HIV-1mtを、多様性を保持した状態で相同組換え法により構築し、このウイルスがブタオザルに感染することを明らかにした。これらのウイルスは新規エイズ霊長類モデルとしての利用が期待される。一方、フラビウイルス属に属するダニ媒介性脳炎ウイルス(TBEV)とデングウイルス(DENV)について、DNA-based感染性cDNAクローンの構築に成功したことから、宿主相同組換え機構を用いたリバースジェネティクス系について至適条件を明らかにした。今後のTBEVおよびDENV組換えウイルス作製に役立つものと期待される。本年度は、新しい組み換えウイルス作製システムの基盤となる相同組み換え現象を効率的に起こす為の最適条件を明らかにすることを目的とした。1)重複領域の長さ:これまでに500bp程度の重複領域があれば相同組み換えを起こすことを確認しているが、最低どのくらいの長さが重複していれば組み換えウイルスが生じるのか、また相同組み換えを効率的に起こす最適な重複長が存在するかを新世代SHIV-NL-DT5Rをモデルとして種々のプライマーを用いて増幅したPCR断片を組み合わせることにより見極めたところ、50bp程度の重複領域があれば相同組み換えを起こすことを確認した。2)重複領域の位置:種々のプライマーをデザインすることにより、相同組み換えに最適な重複領域の位置を検討した。また、生じた組み換えウイルスのシークエンス解析によって、最適な組換えポイントを推定した。モデルケースでは、HIV-1の異なる亜種間(クレードBのバックボーンにクレードCのenv領域を組み込む)での組換えに最適な組換えポイントを明らかにした。

3)重複領域の相同性:組み換えウイルスの作製では必ずしも相同性が100%ではないウイルスゲノム断片同士を組換える必要が生じる場合が多い。この為どの程度の相同性があれば組み換えウイルスが生じるかを実験的に確認したところ70%程度の相同性で可能であった。4)遺伝子導入細胞:この現象は、現在、C8166-CCR5細胞株でのみ確認されているが、他の細胞株でも可能か検討したところBHK細胞でも可能であった。また、エイズウイルス研究では、より生体条件に近いと考えられる末梢血単核球(PBMC)での解析がよく用いられるので、PBMCを用いて直接組み換えウイルスを作製できるか検討したが、組換えウイルスは出来なかった。昨年度は、新しい組み換えウイルス作製システムの基盤となる相同組み換え現象を効率的に起こす為の最適条件を明らかにすることを目的とし、SHIVやHIV-1mtの実験系を用いて重複領域の長さ、重複領域の位置、重複領域の相同性、遺伝子導入細胞について検討し、今後の実験デザインに役立つ有意義な基礎情報を得ることが出来た。これにより組換えウイルスの構築に関して必要とされる条件の最適化ができたことから基本的な相同組換えによる組換えウイルス作製技術を確立することができた。本年度は昨年度確立した技術を適用してより有効な新規HIV-1mtを短期間で作製できること、また、エイズウイルス本来の特徴である親株の多様性を保持した状態で組換えウイルスを構築できることを実証した。更に、エイズウイルスだけではなく、ダニ媒介性脳炎やデングウイルスといったフラビウイルス属の病原性ウイルスに対しても、本組換え技術が有効であることが確認できたので研究当初の目的はおおよそ達成できたと言える。しかし、フラビウイルスへの本組換え技術の応用にあたって、デングウイルスを用いて実験をはじめたことから、DNA-basedの感染性クローンからのウイルスの産生効率が極めて低いことが明らかとなり、実験遂行に困難を来してしまったことは予想外の障害であった。このため、次年度への繰越を申請し、DNA-basedの感染性クローンからのウイルスの産生効率が非常によいことが明らかとなったダニ媒介性脳炎ウイルスを用いてウイルス組換え技術の最適化と実証実験および学会での研究発表を行うこととした。本年度は、新しい組み換えウイルス作製システムの基盤となる相同組み換え現象を効率的に起こす為の最適条件を明らかにすることを目的とし、重複領域の長さ、重複領域の位置、重複領域の相同性、遺伝子導入細胞について検討し、今後の実験デザインに役立つ有意義な結果を得ることが出来た。当初の実験計画が妥当なものであったことから、本年度は計画通り順調に研究が進展しており、特に大きな問題はなかった。エイズウイルスに関しては、本研究で確立した相同組換え法を適用して引き続きよりよいSHIVやHIV-1mt等の組換えウイルスを構築する。具体的には、セカンドレセプターとしてCCR5を使用し、中和抵抗性であり、親株の多様性を反映した組換えウイルスを構築する。
タイ国カドミウム汚染土壌水田での低カドミウム米栽培試験

研究成果の概要(和文):タイ国北部ターク県メーソット郡タオ川下流のカドミウム汚染地の中心に位置するパデ村23戸から飯米を集め分析したところ、白米は0.041.75 mg/kgのカドミウムを含み、CODEX委員会の定めるコメの食用許容含有率0.4 mg/kgを上回っていた。そこでタイの水稲奨励品種42系統をパテ村のカドミウム汚染水田で栽培し、この地方で好んで栽培されている品種KDM105号よりも穀実カドミウム含有率が有意に低い品種としてRD15号を見いだした。この成果を地元の生産者に報告しRD15の栽培を推奨した。今年度はタイ国ターク県メーソット郡のカドミウム汚染土壌地帯を訪問し、(1)土壌のカドミウムの分布地図つくり、(2)作付けされているカオドックマリ105のモミのカドミウム含有率の測定し、(3)モミカドミウムと土壌カドミウム含有率の関連を調査し、(4)タイの農業省奨励イネ品種42系統の栽培、を行った。(1)、(2)は本補助金採択以前から実施していたので、それらの成果を取りまとめ公表の準備を進めている。(1)(2)では、水稲を栽培している最中の土壌のサンプリングが出来なかったので栽培前の乾燥した土壌をサンプリングし、その可給態カドミウム量を測定したところ、灌漑水の流入経路によって土壌のカドミウム含有率が変化しており、河川を経由してカドミウムが分配されたことを予想させた。さらに施肥の有無、登熟期の水田の水分状態によってモミのカドミウム含有率が変化することが推定されたので、低カドミウム品種を選抜すること、カドミウムを吸収しにくい栽培方法を採用することで、住民のカドミウム摂取量を低減する方策を提案できる可能性が見つかった。42系統のタイ国農業省の奨励品種を栽培したところ、現地で生産者が好んで栽培するカオドックマリ105よりもモミカドミウム含有率が有意に低い系統が3つ(RD5、RD15、サンヨット)見つかった。特にRD15はカオドックマリ105のガンマ線照射突然変異体から育種された系統なので、カドミウム輸送機構に変異が生じている可能性も考えられることから、今後RD15を用いてカドミウムの吸収輸送機構を検討して行きたい。タイ国北西部のターク県メーソット郡にはタイ国最大の亜鉛鉱山が存在し,鉱山を流れるメータオ川下流には,流出したカドミウムによって汚染された水田地帯が広がっている。本研究は現地生産者のカドミウム摂取リスクを低減するため,白米中のカドミウム含有率が低く,かつ現地での栽培に適したイネを選抜することを目的としている。昨年度までの3年間に,現地汚染水田においてタイ国水稲品種42品種の栽培試験を行い,RD15号の籾カドミウム含有率が人気品種のKDM105号に比べて約70%低いことを明らかにした。平成25年度は, 2カ所の圃場において水田一枚全面にRD15号を植え付けて栽培し,カドミウム含有率調査とともに収量調査を行った。収量については,700m2の水田で約300kgの籾収量が得られ,これは現地の収量水準に比較して充分である。カドミウム含有率については,隣接水田のKDM105号に比べ約75%低いことが示された。またRD15号への作付け転換を促進するため,作付け前の4月に現地生産者向け説明会を開催し,これまでの成果を報告した。説明会ではRD15号に転換した場合のカドミウム含有率低下の割合と経済的影響の兼ね合いについてや,種子の供給体制について活発に議論された。説明会をうけて,RD15号を試験的に栽培する協力農家が得られたので,これらの農家圃場の籾試料についてもカドミウム含有率調査を行った。この結果,4カ所の生産者圃場のうち3カ所では,隣接水田のKDM105号に比べてカドミウム含有率が小さいことが示され,土壌条件や栽培管理によらずRD15号の籾カドミウム含有率が低い可能性が示された。タイ国ターク県メーソット郡にはタイ国最大の亜鉛鉱山があり、この鉱山を流れるメータオ川下流には流出したカドミウムによって汚染された水田2000haが広がっている。研究代表者はこれまでにタイ国キングモンクット工科大学のスミットラー准教授とともにメーソット郡のカドミウム集積地帯での土壌調査,飯米のCd含有率調査を行い、Cd集積水田の特定を進めてきた。

本研究課題では、モミへのカドミウム蓄積が少なく現地での栽培に適したタイ米品種の選抜を進めている。2011年度までにタイ国近代品種42品種を現地生産者圃場で栽培し、モミへのカドミウム蓄積が少ない5つの品種を選抜した。2012年度は、これら5品種について、カドミウム蓄積量が少ないことを確認するために、より多くの圃場での栽培試験を実施した。8圃場での栽培試験の結果に基づきRD15号のモミのカドミウム含有率は現地で好んで栽培されているKDM105号の30%と低いことを確認した。RD15号は日長感受性を示すこと,長稈であることから現地での栽培に適しており、また食味の点からも現地で比較的受け入れられやすい品種であると考えられる。今後RD15号をさらに数多くの農家圃場において栽培試験しモミのカドミウム蓄積量が少ないことを確認していくと同時に、RD15号への栽培変換普及活動をすすめることによって、現地の米消費者のカドミウム摂取リスクを軽減できると考えられる。これまでの先行研究によって予備的な試験の多くを省略することができたので、初年度から品種間の比較などを開始することができた。これまでのところ順調に進行している。25年度が最終年度であるため、記入しない。現地汚染圃場での栽培試験によって、モミへのカドミウム蓄積量の少ないタイ国イネ品種の選抜をすすめ、これまでにRD15号のモミカドミウム含有率は現地で好んで栽培されているKDM105号の30%と低いことを示した。現地で生産者が好んで栽培する品種よりもカドミウム蓄積量の少ない系統が見つかった。これらは栽培慣行がすこし異なるため、生産者がカドミウム含有率が低いことを理由にして栽培を受け入れてくれるかどうか、不明である。今後、低カドミウム品種と人気品種を交配することも視野に入れて研究を進めて行きたい。さらに多くの現地生産者圃場においてRD15号の栽培試験を行い、RD15号のモミカドミウム含有率が低いことを確認する。また、RD15号への栽培転換普及活動を行う。
生活環境保全と土地所有

人びとの地域生活における環境保全のありようを、地域自治会を中心にしたその地域の集団的占拠(総有的土地所有)の側面から理解しようとしたのが、この研究の趣旨である。乱開発や騒音など地域の生活環境劣化は多岐にわたるが、生活環境の劣化に対し、意義申し立てや反対は、なにを根拠に行われるか、ということがこの研究の基本的関心である。わが国では、自治会の決定は行政や業者に対し、たいへん強い拘束力をもつ。その原因を追求しようとしたのである。研究成果報告書は4つの章に分かれており、1章は生活環境と地域社会についての一般的な広範囲の分析となっている。まちづくり運動やリサイクル運動についてもふれている。2章は行政が作成する地域計画の分析である。生活環境保全は行政の地域計画のありようとたいへん密接に関連している。そこで、住民に一番近い行政計画のひとつである政令指定都市の区計画を具体的にとりあげた。その内部実態についてはいままで十分に知られていないものであり、先行研究のない分野で、これは資料としても貴重なものであると想定される。3章では環境保全に対する見解の相違で内部対立した自治会を事例として取り上げ、既存住民団体による住民側からの環境保全の問題を検討した。最後の4章では、自治会などによる当該地域の住民たちの土地共同占有の意味と権利について検討し、その共同占有権の存在が、対行政、業者に対して、強固になる根拠であることを実証的に示した。本年度は表記「本年度の研究実施計画」にある3点を実施するのが目的であった。本研究は2年度にわたる研究の初年度であるため、本年度に実施する予定であったそれら3点は、いずれも本格的な研究の基礎としての予備的、準備的な色彩が強い。(1)の研究史的な文献整理はほぼ完了した。(2)の資料整理もおわり、次年度の琵琶湖での本格的な調査が目途がたった。ウオ-タフロントという言い方をされることが多いが、湖岸の管理と土地利用について、分析のポイントを絞ることがよいと、資料整理を通じて判断できた。(3)については、かなりつっこんだ調査をした。横浜市、神戸市、西宮市、福岡市の各市役所を実際に訪問し、担当職員から、生活環境保全と地域づくりについて具体的な市としての活動内容をヒヤリングできた。そのヒヤリングをつうじて、生活環境保全についての行政と住民の協力のありようの具体例をさぐる必要を痛感し、本年度から顕著な動きとなったリサイクル運動を調査した。調査票をつうじて調査した結果は、すでにコンピュ-タ-に入力も完了した。住民たちは生活環境保全として、いわゆる「ゆとり」志向に向っており、「ゆとり」という開発論になじみにくい発想を今後政策としてどのようにモデル化するかを問われているように思える。本年度で、基礎作業と予備的な調査がおわり、大体の方向がみえてきたので、その成果を報告できると判断し、来年度8月アメリカのペンシルバニアで行なわれる世界農村社会学会で、「Life environmenalism model in densely populated communities」というタイトルで本研究の成果の一部を発表する申込をすでに完了した。また来年5月に東京で行なわれる地域社会学会のテ-マ部会でも本研究の一部を発表することが内定(学会担当者からの報告依頼を承諾した)している。本年度は昨年度に引き続いての、実態調査に加えて、「まとめ」および分折にかなりの時間をさいた。ひとつは地域生活環境の一般的論理を作成するために、短期間の調査を数カ所行った。とくに「まちづくり」運動とリサイクル運動に注目した。そして、「まちづくり」運動がかつてのコミュニティ形成論の延長線にあること。それはコミュニティ形成よりも、よりハード部分の形成をも意図しているために、地方自治体との連携がよりつよいことも知られた。この「まちづくり」運動は必ずしも本人たちが「まちづくり」運動と捉えていない歴史的な伝統を持った活動(たとえば秋田県角館)などにも注目し、歴史的環境保存運動との関連性も探ってみた。またリサイクル運動が単に物のリサイクルを越えて、たいへんな勢いで、ライフスタイルの変更を迫っている実態をも捉えた。

行政の地域計画、具体的には区計画についても、行政側の好意的な協力によりかなり深く探求することができた。そして住民側の問題点として、住民の主体性、計画能力、代表性の3点があること。また、行政側の問題点として、地域平等主義が結果として地域の個性の生育を阻んでいることを指摘した。また、本研究の固有の視点をつくっている自治会の土地占拠のあり方についても継続的に調査し、その土地占拠権が自治会の生活環境破壊などに対しての行政や業者に対する発言権の強さと結び付いている実態を明らかにした。
放射光光電子顕微鏡によるナノ分光法の開発

ナノデバイス、環境触媒などナノサイズ構造における電子状態を解明するため、2種類の放射光光電子顕微鏡を用いたナノ分光法の開発を行い、これをLSIナノ構造、磁性ナノ構造、抵抗変化素子、非白金系触媒に適用してその有効性を実証した。主な成果は以下の通りである。1)投影型放射光光電子顕微鏡(PEEM):分光型PEEMの空間分解能を向上させるため、床面振動防止対策を行うとともに試料ドリフト補正を行うための画像処理法を新しく開発した。これにより空間分解能22nmを達成した。2)走査型光電子顕微鏡(3次元ナノESCA):新しく開発したピンポイント角度分解光電子分光装置の性能評価(空間分解能92nm達成)3)PEEMによる磁気イメージング:パーマロイナノパターン、LSMO薄膜ナノパターンの磁区構造解析実現4)PEEMによるLSIナノ材料解析:high-k絶縁膜の真空加熱中化学状態変化のイメージング実現5)3次元ナノESCAによるLSIナノ材料中ピンポイント深さ分布解析:6)PEEMによる抵抗変化型不揮発メモリー(ReRAM)の界面電子状態解析と抵抗変化メカニズムの解明:Pt/CuO/Pt構造におけるCu酸化・還元減少の可視化実現7)マイクロX線吸収分光による燃料電池断面構造観察:斜めカット正極/電解質膜/負極構造の元素マッピング取得と発電劣化メカニズムの解明8)硬X線PEEMによる深く埋もれた界面のイメージング:200nm埋もれたAuナノ構造の光電子イメージングを実現。高輝度放射光を用いた光電子顕微鏡PEEMシステムを構築し、磁性ナノエレクトロニクス、半導体ナノエレクトロニクス、環境科学、ナノバイオロジーにおけるナノ構造の物性を解明し、新しい機能デバイスの開発に貢献することを目的としている。今年度は光電子システムを用いた磁気イメージング、硬X線による埋め込みナノ構造のイメージング、および半導体LSI用絶縁膜のナノ領域分光法開発、3項目を重点的に実施した。1)磁気イメージング:強相関系酸化物La1-xSrxMn03薄膜をレーザーMBE法で作製し、Mn2p吸収端のエネルギーをもつ円偏光放射光によってXMCD-PEEMイメージングを行った、この薄膜は格子定数が大きなSrTi03基板上に成長させているため、引っ張り応力を受けており面内に磁化している。従って、従来の磁気力顕微鏡MFMではイメージングが不可能であった。XMCD-PEEMを用いたイメージングの結果、La-xSrxMn03薄膜はSrTi03基板のステップに強く誘起された1軸異方性を持つことが初めて明らかになった。この薄膜を電子線露光+イオン加工によってサブミクロンパターンに加工し、その形状異方性を調べたところ、2μm以上のパターンではステップ誘起1軸異方性が支配的であるのに対して{2μm以下ではflux closureになることを見出した。磁気デバイスへの応用を考える上で、磁気異方性の制御は極めて重要であり、放射光PEEMによる磁気イメージングの威力を十分に発揮できた。2)硬X線利用放射光光電子顕微鏡:軟X線を用いた光電子顕微鏡では光電子の脱出深さが浅いために表面領域のイメージングに限られていた。そこで我々は光電子顕微鏡PEEMシステムをSPring-8の硬X線ビームラインに設置し、約12keVの軟X線を照射して光電子イメージングを試みた。その結果、Co薄膜の下に埋め込まれたAuナノパターンを明瞭なコントラストで検出することに成功し、約200nmという深さからもAuのイメージングが可能であった。これは硬X線で励起されたAuオージェ電子(運動エネルギーが約11keV)の深い脱出深さによるものと考えられる。この技術はデバイス中の複雑な埋め込み構造の解析に極めて有効であり、今後の展開が大いに期待できる成果である。3)半導体LSIの急速な進歩(高集積化)に伴い、ゲート絶縁膜の極薄化が進行し、素子作製プロセス中の化学反応によって酸化膜の一部還元(シリサイド化)が大きな問題になっている。そこで放射光光電子顕微鏡を用いてサブミクロン領域の局所構造解析を行った。

電極の下に埋もれているHf02絶縁膜を真空中で加熱すると、局所的なボイドが形成される。この試料の光電子顕微鏡イメージは原子間力顕微鏡像と対応するものであった。このボイド部、および明部についてHfL3吸収端エネルギーで吸収像を撮り、またEXAFS解析を行った。その結果、結晶構造としてはいずれもmonoclinicのHfO_2であることが判り、PEEM像コントラストが化学状態によるものでないことが判った。この化学反応をさらに詳細に調べるために、ナノ領域光電子分光(エネルギー分析器付きPEEM)を行った。実験上のトラブルのために、予定した結果は得られなかったが、放射光を用いた光電子顕微鏡の威力が十分に発揮された。4)KEK-PF円偏光アンジュレータビームライン(BL-28)に高輝度光電子顕微鏡用ブランチラインを設計し、3月末に完成した。PEEMシステムを用いた実験を平成18年度夏ビームタイムから実施する。平成18年は放射光光電子顕微鏡を用いたナノ分光法の展開のうち、1)磁性ナノ構造中磁気イメージング、2)半導体LSIゲート絶縁膜の加熱中シリサイド化反応過程解析、3)埋もれた界面の硬X線光電子顕微鏡イメージング、4)隕石中微結晶のEXAFS構造解析、5)時間分解XMCD法の予備検討、の5項目を行った。1)については、磁気記録デバイスとして期待されているLaSrMhO3薄膜中の磁区構造を円偏光利用XMCD-PEEMにより調べ、基板のステップ方向に強く磁化する、というステップ誘起一軸磁気異方性を見出した。さらに1-10μmに加工したLSMOパターンの形状磁気異方性、サイズ依存性を明らかにした。これらは磁気記録デバイスの特性向上に向けた重要な知見である。2)については、超高真空中での加熱プロセスにおいてHfO2/SiO2/Si界面で起こる局所シリケート化、シリサイド化を100nm空間分解能で解明し、還元反応であるシリサイドはシリケート化を伴って起こることを初めて明らかにした。3)については、Auナノパターンを200nm厚さのCo薄膜で埋め込み、Auパターンのイメージングを硬X線光電子顕微鏡で初めて実現した、という画期的な成果である。4)については、鉄隕石の特異な磁気特性の解析を行い、ウイドナンステッテン構造の微細構造の界面にNiが偏析出していること、Bcc-fcc界面に偏析したL10-FeNi薄膜が寄与していることを明らかにした。さらに5)については、SPring-8の203パンチに完全同期させた磁場パルスを発生させ、100psec単位の任意の遅延時間でディレイをかけられることも確認した。また、幅15μmのマイクロストリップライン上に作製した5μmの試料の像をマイクロビームにより観察することが出来た。一方、本研究の発展として新しくSPring-8に東大軟X線ビームラインを建設することが決まり、今後3年間で高分解能ナノ分光法の確立をめざしていく。今年度は、1)組成傾斜
ワーキングメモリトレーニングと協働学習による英語教育研究：高校生大学生を元気に

本研究では、集中的なワーキングメモリトレーニング(WMT)と英語学習を実施し、ワーキングメモリ(WM)改善と外国語能力に及与える果、並びに、その効果の持続性・汎化性を検証した。合計108名の被験者を、統制群(n=25)と5週間のトレーニングを受けるWMT群(n=36)、英語学習を受けるELT群(n=26)、両介入を受けるWMT+ELT群(n=21)の4グループに割り当てた。WMT+ELT群において顕著な介入効果が見られ、言語性短期記憶(英語)と言語性WM(日本語)については効果が6ヶ月間持続した。介入による英語習熟度の向上は見られなかった。外国語教育におけるWMTの意義と効果について論考する。平成25年度は福岡大学において108名の被験者を対象とした実験研究を実施した。48月の期間は、実験で使用する記憶力(ワーキングメモリ、以下WMと略称)トレーニングソフトのコーチ研修受講、実験材料の準備、実験助手の研修など、実験の準備を進めた。9月に予備調査を実施し、実験手順・材料の最終確認を行った。10月に本調査を開始し、「事前テスト(3週間)->実験(5週間)->事後テスト(3週間)」の手順で進めた。事後テストは12月下旬に終了し、平成26年12月にかけて、事前・事後テストのデータ入力・解析作業を進めた。解析の結果、事後テストにおいて実験の効果が表れていることが確認できたため、3月に追跡調査を行った。本調査では、被験者を1英語授業(留学生との協働学習)グループ、2WMトレーニンググループ、3英語授業+WMトレーニンググループ、4統制群(テストのみ参加)の4グループに分け、協働英語学習とWMトレーニング独自の効果並びに混合した際の効果について検証する。被験者には、非言語性IQ、日本語・英語の習熟度テスト、日本語・英語のWMテスト、注意力テストを実施し、トレーニング前後でのグループ間の比較を行った。実験開始前はグループ間で有意な差は見られなかったのに対し、事後テストにおいては、3グループのみ英語のWMにおいて有意な改善が見られた。同じくWMトレーニングを受けた2グループには同様な伸びは見られなかったことから、外国語におけるWMの改善には認知的アプローチに加え、言語指導が効果的であることが示唆される結果が得られた。現在はトレーニング効果の持続性を検証するため、遅延テストのデータ解析を進めている最中である。本研究2年目となる平成26年度では、福岡大学にて25年度から実施していた実験の追跡調査(6ヶ月後)と佐賀大学の被験者を対象としたワーキングメモリトレーニングの実験を実施した。追跡調査では、3ヶ月後の追跡調査(H25年3月に実施済)に参加した約70名の被験者に協力を呼びかけ、内45名が参加した。追跡調査では、3ヶ月後の時点でトレーニング効果の継続が示された記憶検査を実施した。佐賀大学では、時間的制約から、約50名を1ワーキングメモリトレーニング群(25名)と2統制群(25名)の2グループに分け、英語運用能力(4技能を測定)とワーキングメモリ容量に与える効果を検証した。被験者には、日本語能力テスト、ワーキングメモリ検査(2種類)、暗算、英語4技能オンラインテスト、コミュニケーション能力(スピーキング)テストの5つのテストを事前・事後で実施した。ワーキングメモリトレーニング群ではワーキングメモリ容量の改善が見られたのに対し、統制群ではトレーニング前後で有意な伸びは観測されなかった。双方のグループともに、英語能力の伸びは認められなかった。相関分析を行った結果、コミュニケーション能力テストの結果と(トレーニングプログラム内に組み込まれている)言語性ワーキングメモリエクササイズにおける成績との間に正の相関が示された。つまり、言語性ワーキングメモリ容量の伸びが大きかった学習者は、コミュニケーション能力も高いという傾向が示された。同結果から、外国語指導において、類似したエクササイズを取り入れていくことの可能性について検討していく。平成27年度は、国際誌投稿のための論文執筆にむけ、前年度に実施した追跡調査(3, 6ヶ月後)の統計解析の精査を行い、執筆活動を進めた。そのほか、学会発表や研究成果発表会の実施など、研究成果発信活動を中心に進めた。活動と実施日程の概要は次の通りである。【H27/512月】研究論文執筆作業、報告書の作成,【7月】国際学会(言語科学学会)での口頭発表,【H28/1月】国際誌Applied Cognitive Psychologyに研究論文掲載,【2月】成果発表会(佐賀大学),【3月】研究協力者とのリフレクションミーティング**第二言語習得研究と統計解析の双方において、専門的な助言・指導を受けた研究協力者と対面・Email会議を行い、本研究の成果を踏まえた新たな研究課題の提案・実施計画などを議論した。

佐賀大学にて実験を実施している際に、教材会社が管理・提供するオンラインスピーキングテストの誤作動、データの損失などの問題が生じ、調査に大幅に遅延が生じた。前もって業者と打ち合わせをしていたにもかかわらず、テスト実施当日にテストが被験者のオンラインアカウントに紐づけされていない、テストが作動しないなどの問題が生じ、再テストの日程を組み直したことが何度もあった。さらに、業者のテクニカルサポートスタッフの作業ミスから、一部データが損失するという事態も発生した。このような予期せぬ事態の発生により、研究の遂行に若干遅れが生じている。応用言語学福岡で実施した6ヶ月後追跡調査の結果と、佐賀で実施したワーキングメモリトレーニングの実験のデータ解析を行い、学術誌への投稿、学会発表、ワークショップの開催など、研究成果の発信に努めていく。平成25年度に実施した実験の成果は現在欧州の学術誌に投稿し、査読結果待ちである。また、平成26年度に実施した実験の結果の一部は、日本及び英国で開催される国際学会の口頭発表をめざし、アブストラクトをすでに提出している。佐賀大学で実施した研究で言語性ワーキングメモリ容量と(オンラインテストで測定した)スピーキング力との間に相関関係が示されたことを踏まえ、実際の対話におけるスピーキング力の測定を行い、同様な関係が示されるかを検証する予定である。大学生の被験者に関しては、当初より若干少ない人数での実施となったが、4グループ確保できた点、2種類の実験を5週間大きな問題なく実施できた点においては、順調に進んでいると評価できる。当初は高校生も対象とする予定であったが、学校関係者との真偽の結果、週5日のトレーニングを5週間継続して行うという性質のWMトレーニングは正課活動に大幅に支障をきたす可能性が生じたため、断念せざるを得なかった。今後トレーニング参加を希望する生徒については、少人数での実施を検討している。本研究では、ワーキングメモリトレーニングの成果を検証すべく、記憶力・言語能力テストを実施しております。2年目にあたる平成26年度では、ワーキングメモリトレーニングとスピーキング能力を含めた外国語運用能力の発達の関係を検証致しました。しかし、調査遂行中に、使用していたオンラインテストの不具合で、研究を中断せざるを得ない状況が複数発生しました。そのため、研究の遂行に遅れが生じ、未使用額が発生しました。今後は実験の拠点を佐賀に移し、大学生を対象にWMトレーニングと英語指導の実践を行う。平成26年に入りWMトレーニングの新バージョンがリリースされたため、新旧バージョンの比較も視野に入れ、新バージョンのWMトレーニングを使用する。佐賀での実験実施と並行し、学会発表や論文執筆にも取り組む。現在、福岡での実験結果を報告する論文を執筆中である。6月に国内の学内誌に投稿予定である。学会発表に関しては、8・9月に行われる国際学会での発表を視野に入れている。未使用額は、まず、中断していた言語能力テストの実施にあてます。テスト実施にあたり、被験者に拘束時間が発生するため、謝礼品(図書カード)を贈呈する予定です。
非線形記述かつ戦略数理記述に巧みなファジィ制御理論構築と航空ロボティクスへの展開

(1)北海道JAXA大樹航空宇宙実験場における飛行実証実験北海道JAXA実験場で春と夏に2回の実験を行い,本研究の有効性を検討した.2種類の機体(機体Iおよび機体II)を用いて情報収集ミッション(機体I:中距離低速度飛行体,機体II:長距離高速飛行体)を想定した飛行実験において,実時間による風情報推定の有用性を検証した.さらに,自動着陸を含む飛行マネージメントの実装を実現し,飛行実験により連続でスムーズな自動着陸の実験に成功した.(2)実証実験結果に基づく提案手法の考察実時間による風情報推定の実験結果を詳細に検討した結果,風速推定は問題なく行われていることを確認した.一方で,風向推定については,定常偏差が認められた.機体に装着したプロペラの推力発生用モータの反トルクや空力特性のモデル化誤差などが考えられるため,今回の飛行データを用いてさらに詳細なモデル化を試みる.自動着陸については,連続でスムースな着陸を実現したが,短距離着陸については,着陸時の進入角度を大きく取らなければならず,飛行安定性の確保に課題が残った.1巧みな非線形特性のモデル記述の考案システムの持つ非線形性を多項式部分と非多項式部分に分離し,提案した多項式sectorにより多項式部分は後件部関数として表現した.非線形性の非多項式部分(三角/対数/指数関数,その他)は前件部関数へ埋め込むことが素直な方法であるが,航空ダイナミクスに多現する三角関数などはTaylor展開で一部多項式化して後件部関数にて記述し,剰余項(残項)のみを前件部関数に埋め込むことで,よりタイトに非線形システムを挟み込む多項式sectorを構成した.よりタイトに非線形システムを挟み込むことで,(2)で提案する設計手法の保守性は軽減され,Taylor展開を用いる有用性を理論的に検証した.2巧みな非線形特性のモデル記述に基づくファジィ制御理論構築多項式sectorから構成される新モデルの安定条件,種々の多項式設計条件を導出し,SOSの数値的可解問題としてその解法を提案した.とくに,空力特性が多項式で近似できることから,本手法による航空ロボティクス制御の有効性を理論的に明らかにした.多くの従来研究では,参照飛行軌道をベクトル場で定義し,その軌道追従安定性を保証しているが,参照飛行軌道は経験的(試行錯誤的)に事前に決定しなければならない.本研究では,飛行エネルギーや時間を最適化できる参照軌道導出を,軌道飛行安定化,および,制御戦略実現と合わせて同時に三者を最適化する統一的解法を提案した.また,北海道JAXA実験場にて,機体保守,緊急時のための操縦訓練,センサ動作/精度確認などの予備実験を行った.当初の計画通り,巧みな非線形特性のモデル記述の考案を行うことができた.巧みな非線形特性のモデル記述に基づくファジィ制御理論構築については,一部,改善の余地はあるものの,おおむね順調に進展している.1巧みな非線形特性のモデル記述の考案(1)非線形性の分離記述アルゴリズム開発(多項式部分+非多項式部分)(2)多項式sectorを提案し,多項式部分は後件部関数に,非多項式部分(三角/対数/指数関数,その他)は前件部関数へ埋め込む手法を開発(3)よりタイトに非線形システムを挟み込む多項式sectorの構成法の提案(4) (3)により航空ダイナミクスに多現する三角関数などをTaylor展開で一部多項式化して後件部関数にて記述し,剰余項(残項)のみを前件部関数に埋め込むことで設計手法の保守性を軽減2巧みな非線形特性のモデル記述に基づくファジィ制御理論構築(1)新モデルのSOS多項式設計条件の導出,(2)空力特性の多項式化(3)飛行エネルギーや時間を最適化できる参照軌道導出の提案,(4)軌道飛行安定化の提案(5)北海道JAXA実験場にて,機体保守,緊急時のための操縦訓練,センサ動作/精度確認などの予備実験を完了1風向/風速の実時間推定,バッテリ消費の検討風向/風速の実時間推定を実現するために,研究代表者らの最近の研究成果である非線形多項式オブザーバ理論を適用した.また,パラフォイールを有する飛行ロボットは特殊な翼を有していることから,空力特性パラメータを既存の翼型データから代用することは難しいため,飛行データによる空力特性パラメータの同定を行った.バッテリ消費は墜落の危険性に直結するため,バッテリの消費予測を行うためのバッテリ消費のデータを実験で習得した.これにより,飛行時間でのバッテリ消費の管理が定量的に行うことが可能になった.2自動離着陸を含む飛行マネージメント飛行制御に必要不可欠なアクチュエータの飽和防止,上下限飛行速度制限を実現する設計条件を導出した.さらに,多項式リアプノフ関数アプローチを用いて飛行エネルギーや時間を最適化できる参照軌道導出,軌道飛行安定化保証を実現した.また,センサ故障,バッテリ消耗,通信不具合の発生検知による自動帰還,風向/風速に応じた実時間参照軌道生成などの多様な制御戦略もマネージメントシステムで実現し,マイコンに搭載(オートパイロットユニットに実装)した.着陸進入軌道生成については,連続でスムースな着陸動作実現の理論保証については若干の課題が残った.当初の計画通り,風向/風速の実時間推定,バッテリ消費の検討を行うことができた.自動離着陸を含む飛行マネージメントについては,一部,改善の余地はあるものの,おおむね順調に進展している.1風向/風速の実時間推定,バッテリ消費の検討(1)風向/風速の実時間推定のための非線形オブザーバ構成(2)推定誤差をゼロへ漸近させるための設計条件の導出

(3)飛行データによる空力特性パラメータの同定(4)バッテリの消費予測の検討2自動離着陸を含む飛行マネージメント(1)飛行制御に必要不可欠なアクチュエータの飽和防止,上下限飛行速度制限を実現する設計条件導出(2)多項式リアプノフ関数アプローチを用いた飛行エネルギーや時間を最適化できる参照軌道導出,軌道飛行安定化保証(3)センサ故障,バッテリ消耗,通信不具合の発生検知による自動帰還,風向/風速に応じた実時間参照軌道生成(4)マネージメントシステムのマイコン実装(オートパイロットユニットへの実装)(1)北海道JAXA大樹航空宇宙実験場における飛行実証実験北海道JAXA実験場で春と夏に2回の実験を行い,本研究の有効性を検討した.2種類の機体(機体Iおよび機体II)を用いて情報収集ミッション(機体I:中距離低速度飛行体,機体II:長距離高速飛行体)を想定した飛行実験において,実時間による風情報推定の有用性を検証した.さらに,自動着陸を含む飛行マネージメントの実装を実現し,飛行実験により連続でスムーズな自動着陸の実験に成功した.(2)実証実験結果に基づく提案手法の考察実時間による風情報推定の実験結果を詳細に検討した結果,風速推定は問題なく行われていることを確認した.一方で,風向推定については,定常偏差が認められた.機体に装着したプロペラの推力発生用モータの反トルクや空力特性のモデル化誤差などが考えられるため,今回の飛行データを用いてさらに詳細なモデル化を試みる.自動着陸については,連続でスムースな着陸を実現したが,短距離着陸については,着陸時の進入角度を大きく取らなければならず,飛行安定性の確保に課題が残った.巧みな非線形特性のモデル記述に基づくファジィ制御理論構築については,一部,改善の余地が残ったため,この改善を行いながら,平成28年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書(様式D-2-1)で記述した平成29年度の研究実施計画を着実に実行する.具体的には,(1)飛行状況,飛行要因,飛行解析に関する戦略数理記述,(2)自動離着陸を含む飛行マネージメントの戦略数理記述とその解法,などを中心に取り組む.自動離着陸を含む飛行マネージメントについては,一部,改善の余地が残ったため,この改善を行いながら,平成28年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書(様式D-2-1)で記述した平成30年度の研究実施計画を実行する.具体的には,(1)北海道JAXA大樹航空宇宙実験場における飛行実証実験(2)実証実験結果に基づく提案手法の改善,に取り組む.次年度の5月に北海道で飛行実験を行う予定にしており、それに使用を予定している。
低温振動子を用いた巨視的量子状態の観測

本研究では,巨視的な物体の量子的性質を実験的に観測することを目的としている.原子・分子といった微視的なスケールの現象は量子力学を用いて良く記述できる一方で,「シュレーディンガーの猫」のような巨視的なスケールにおいては,量子的な性質は失われている.この量子世界から巨視的古典世界へのつながりを研究することで,量子論の本質に迫ることが期待できる.本研究の結果、懸架された微小鏡にアクチュエータを取り付けることなく制御・冷却する遠隔冷却法の考案と実証、微小ねじれ振り子を用いた巨視的量子測定の実験セットアップの設計と製作を進めることができた。本年度は、ねじれ振動子の設計検討および、低温冷却システムの構築を進めた。光の量子的輻射圧変動の直接測定のためには、振動子の支持部に起因する熱雑音を、光の輻射圧雑音レベルより小さく抑える必要がある。そのためには、機会損失の小さな材質を用いるとともに、支持機構の形状にも配慮する必要がある。本研究では、上下をワイヤで固定された、長さ100mm程度のねじれ振動子を用いる方式をとっている。本年度はこの振動子の試作と、光共振器の制御実験を行った。その結果、大気中での制御を達成した。また、並進方向からの振動のカップリング、制御アクチュエータのレンジ不足や共振の影響による動作の不安定といった課題も明らかになった。冷凍機については、4Kまでの低温に冷却するシステムの構築が完了した。その一方、冷凍機稼働に起因する音響雑音や、排熱経路が不十分であることに起因する温度環境の変化といった問題点も見出された。今後は、まず常温下での実験を進め、その熱雑音レベルに到達することを確認する。そのためには、レンジの大きなアクチュエータを用いた制御、並進振動からのカップリングの低減といった工夫を施す。その後に冷却によって熱雑音が低減されることの確認を目指す。また、冷却システムの排熱部の一部を室外に再設置することによる、音響環境や温度環境の安定化も並行して進める。その後、本研究の目的である、振動子の基底状態の実現を目指す。本研究では、巨視的物体の量子力学的性質を解き明かすことを目的としている.冷凍機によって4Kの低温まで冷却された振動子を、さらに光-機械結合を用いたレーザー冷却によって抑圧することで、振動モードの基底状態に近い状態を作り出す。その変動を測定することで、フォノンの吸収/放出確率の非対称性などの量子的性質を実験的に確認する。近年では、nmからμm程度の大きさの物体で基底状態の実現や量子的性質の観測が行われているが、本研究では、cmスケールでの基底状態の実現を目指す挑戦的な研究となっている。本研究は、巨視的物体の状態重ね合わせや量子でコヒーレンスといった基礎物理的な観点だけでなく、量子メモリの実現といった応用のための萌芽的研究とも位置付けられる。本年度は、低温冷却システムの再構築と振動子の設計検討を進めた。本研究では、振動子を冷却するためにパルス管冷凍機を使用している。しかし、この装置のコンプレッサー部が実験室内に設置されていることから排熱や振動環境の面で研究の遂行が困難になっていた。そこで、コンプレッサーを外部に移設する作業を進めた。そのための専用の収納容器や、電気系やヘリウム管の配線を行い、移設を完了させた。その結果、冷凍機動作時に置ける振動や、音響雑音、排熱による実験室内温度変化の影響を排除することができた。振動子の設計においては、ねじれ振動子の特徴を生かすことで低周波数の微小力の直接測定や、それを用いた精密実験(量子輻射圧雑音の直接測定や、空間の量子化に関するCSLと呼ばれる理論の検証)が可能になることを示した。振動子の安定な制御や感度評価は達成している。冷却時の性能評価までには至っていない。本研究では、低温冷却システムの再構築と振動子の設計検討を進めた。その結果、冷凍機動作時における振動や、音響雑音、排熱による実験室内温度変化の影響を検討し、それらの排除することができた。振動子の設計においては、微小なねじれ振り子の設計と検討を進め、その試作と、懸架した際の特性評価を勧めた。さらに、理論研究面では、ねじれ振動子の特徴を生かすことで低周波数の微小力の直接測定や、それを用いた精密実験(量子輻射圧雑音の直接測定や、空間の量子化に関するCSLと呼ばれる理論の検証)が可能になることを示した。一方、課題として、懸架時の機械的損失や他自由度変動からのカップリングといった問題も見つかり、今後の研究への知見が得られた。

本研究では,巨視的な物体の量子的性質を実験的に観測することを目的としている.原子・分子といった微視的なスケールの現象は量子力学を用いて良く記述できる一方で,「シュレーディンガーの猫」のような巨視的なスケールにおいては,量子的な性質は失われている.この量子世界から巨視的古典世界へのつながりを研究することで,量子論の本質に迫ることが期待できる.本研究の結果、懸架された微小鏡にアクチュエータを取り付けることなく制御・冷却する遠隔冷却法の考案と実証、微小ねじれ振り子を用いた巨視的量子測定の実験セットアップの設計と製作を進めることができた。振動子の制御は達成しているが、その安定な動作や熱雑音レベルの評価といった段階には達していない。前年度までに得られた知見を生かし、研究の遂行に努める。重力波物理学前年度までに得られた知見、課題を十分に考慮し、研究の迅速な推進に努める。平成27年9月までに低温冷却装置の改良検討を行っている過程で、コンプレッサー・バルブユニットの取り付け・設置方法に問題があることが分かった。そのため、再設計を行う必要が生じた。その結果、これらの機器の設置を行うことができたが、冷却試験、クライオスタット内への実験装置設置のスケジュールに遅延が生じた。振動子の振り子懸架系・光学系、また電気回路部品といった消耗品の購入に使用する。
癌診断におけるMR画像と水分子状態に対する赤外分光画像の相関性の追究

次の異なる3観測法:(1)癌化部位での水プロトンのスピンースピンのT2横緩和状態の白く強調された部位とH&E組織染色から判明する癌壊死部と両者間でフラクタル次元の類似性を観測した。(2)中赤外領域観測では水分子のO-H振動構造の違いである水素結合の長いO-H振動成分の優位性を明らかにした。(3)遠赤外領域での分光計測では水分子誘電緩和寿命の長い成分を見ることにより、癌化した部位の組織内水分子状態の相互関連性を明らかにできた。腫瘍モデル組織内水分子に対して、異なる3種領域(スピン緩和、中赤外、遠赤外)に於ける分光技術(MRI, FT-IR, Far-infrared)と、従来の組織ヘマトキシリン・エオジン(H6E)染色像の接点において癌悪性度の高い領域に特徴的壊死部との相関性が明らかにできた。(1)その水分子に関する水素結合の長さに起因する事は、新たに開発した鮮度保持セルホルダー付赤外顕微分光画像により、腫瘍壊死部には水素結合(O-H)の長い水分子が多く存在している事を判明した。(2)また、遠赤外領域の200-600GHzでの水分子間の誘電緩和寿命の長い成分が腫瘍壊死部に多いことも判明した。(3)現在癌診断に汎用性の高いMRIにおけるスピンースピンT2-横緩和状態の協調画像領域に於いては、H&E染色による腫瘍壊死部に大変良い相関性を示していることがフラクタル次元解析により判明した。従って、臨床癌診断のMRI-T2強調画像領域には癌悪性度に特徴的壊死部が存在し、水素結合の長い自由水に近い状態で存在していることが結論できた。平成27年12月15-16日に分光分析技術を生かした癌診断と治療のシンポジウムを開催予定で、プログラムが作成されております。医歯薬学
熱帯雨林生態系の修復と創成

1.焼畑による土壌生態系への影響の解明:平成14,15年度に実験焼畑を行った4試験地で,陸稲耕作後の調査を行い,土壌試料を分析した.粘土質土壌のバライリンギン及びニアでは,耕作後も土壌肥沃度は比較的高く維持され,植生の回復は良好であった.砂質土壌のサバールでは,有機物や養分量が大きく低下し,二次林植生は貧弱であった.一方,荒廃地で焼却バイオマスの小さかったバカムでは,耕作中から土壌肥沃度は低く,二次林植生は極めて貧弱であった.かつてイバン人は,天然性林やそれに近い二次林を焼却し,陸稲を連続耕作していた.この農法は,強風化土壌が卓越する本地域では,土壌酸性の矯正及び養分の添加の面から必要不可欠であったと考えられた.今後,焼畑を代替する持続的農法を開発するためには,侵食のみならず,土性及び土壌酸性を考慮する必要があると考えられた.一方,砂質土壌では,農地利用は不可能であり,森林として保全する必要があると推察された.2.焼畑2年後の植生回復状況について刈り取り調査をおこなった。直径成長,樹高成長,現存量成長とも,焼畑実施区でしかも燃焼強度が強い区の方が良好であり,適切な焼畑はむしろ植生回復を促進させるという結果が得られた。また,焼畑跡地に植裁された苗木の生態生理を調査し,植裁環境への順応の樹種特性が明らかにされた。3.フタバガキ科樹種の遺伝的構造の解析:フタバガキ科樹木を中心にサラワク州の8カ所の国立公園と5カ所の人工林および森林保護区から総計5,000個体分の葉のサンプルを採集してDNAを抽出し、遺伝子バンクを構築した。さらに、Dryobalanops aromatica,D.lanceolata,Shorea beccariana,S.macrophyllaについてAFLP、マイクロサテライトおよび葉緑体変異を用いた集団の遺伝的構造解析を行った。ニア造林試験地において、植栽された7樹種を選び、光合成速度、呼吸速度、葉厚、SPAD値などを測定し、草原、二次林、残存林という異なる植栽環境下でどのような種特性を示すか比較検討した。各樹種とも、明るい植栽環境下で、飽和光合成速度の増加、葉厚の増加、SPAD値の減少という共通の順応を示した。しかし、光合成効率(光合成速度/呼吸速度)は、明るい環境下で高くなる種と、逆に暗い環境下で高くなる種があった。草原、二次林(マカランガ優先林)、残存林における植物の成育調査および土壌環境調査を行った。交換性塩基、EC、pHは、二次林において低い傾向にあった。土壌中の養分が、先駆種であるマカランガによって吸収されたためと考えられた。相対照度は、残存林<二次林<<草原の順であった。草原での植林木の枯死率は6割前後に上り、直射日光が当たること、そのため土壌が乾燥しやすいこと、つるを含む雑草の生育が旺盛で苗木を枯らすこと、などが原因と考えられた。直径成長率は残存林で低く、照度が低いことが原因と考えられた。目的変数を直径、樹高の成長率、枯死率とし、説明変数に照度と土壌の理化学性を用いて、重回帰分析を行った。その結果、初期の活着からその後の生育に至るまで、成長率には照度と土壌硬度、枯死率には照度の影響が大きいことが分かった。

熱帯林有用樹木の遺伝子-DNAバンクの構築を目的として、サラワク森林局の協力の下でフタバガキ科樹木を中心とする葉のサンプル採集とDNAストック作成を行った。ランビル国立公園の52haプロットでは2つの1haサブプロットを作り、優占する上位10種の直径1cm以上の樹木のすべてのサンブルを採集した。同様にクバ、スミラジャウの自然林、およびセメンゴ、バカムの人工造林地における樹木サンプルの採集を行い、総計約5000のサンプルを得た。これらについて、現在250サンプルからのDNA抽出を完了した。これらを日本に持ち帰って遺伝的変異の解析を進めている。1.焼畑による土壌生態系への影響の解明:サラワク州ミリ郊外の軽度の択伐を受けたニア,焼畑荒廃地のバカム試験地において試験焼畑を実施した.焼却植生量が,ニアでは100,200,300t/ha,バカムでは50,100t/haとなる試験区を設けた.ニアでは,焼土効果,灰の投入による土壌養分の増加がみられたが,バカムでは元の養分量が乏しいこともあり,土壌の変化はみられなかった.流去水による灰養分の損失は,灰投入量の数%であると推察された.また,地温の上昇に伴う有機物の分解促進がみられた.2.火入れ強度と植生回復過程の関係の解析:平成13年に焼畑試験を行ったクチン郊外の試験地2ヵ所で植生回復過程を調べた.火入れ後の発芽数は,火入れ強度が増すと減少した.埋土種子の発芽試験から,強い火入れにより表層の種子が死滅することが明らかになった.10ヶ月後の現存量は,火入れ強度とともに増加し,200t/ha区で飽和値に達した.200t/ha以上の火入れでは,埋土種子が死滅し発芽数は減少するが,火入れによる養分還元により栄養豊富となり,生存した植物の生長は増加すると考えられた.3.熱帯雨林の遺伝子-データバンクの構築:ランビル国立公園内の長期観察プロット内に1haの方形区を2カ所設け,優先する樹種を10種選び胸高直径1cm以上のものについてサンプルを採集した.DNAを抽出し保存することによりDNAバンクとした.また位置及び乾燥標本の情報とあわせてデータファイルを作成した.4.フタバガキ科樹種の遺伝的構造の解析:サラワク州の5カ所の国立公園でフタバガキ科樹種の葉を採取し,DNAを抽出した.葉緑体DNA, AFLP,マイクロサテライトを用いて遺伝的変異を検出し,自然集団の遺伝的構造を解析した.AFLPでは中立性から期待される以上の変異がみられたが,葉緑体の変異は少なかった.1.焼畑による土壌生態系への影響の解明:平成14,15年度に実験焼畑を行った4試験地で,陸稲耕作後の調査を行い,土壌試料を分析した.粘土質土壌のバライリンギン及びニアでは,耕作後も土壌肥沃度は比較的高く維持され,植生の回復は良好であった.砂質土壌のサバールでは,有機物や養分量が大きく低下し,二次林植生は貧弱であった.一方,荒廃地で焼却バイオマスの小さかったバカムでは,耕作中から土壌肥沃度は低く,二次林植生は極めて貧弱であった.かつてイバン人は,天然性林やそれに近い二次林を焼却し,陸稲を連続耕作していた.この農法は,強風化土壌が卓越する本地域では,土壌酸性の矯正及び養分の添加の面から必要不可欠であったと考えられた.今後,焼畑を代替する持続的農法を開発するためには,侵食のみならず,土性及び土壌酸性を考慮する必要があると考えられた.一方,砂質土壌では,農地利用は不可能であり,森林として保全する必要があると推察された.2.焼畑2年後の植生回復状況について刈り取り調査をおこなった。直径成長,樹高成長,現存量成長とも,焼畑実施区でしかも燃焼強度が強い区の方が良好であり,適切な焼畑はむしろ植生回復を促進させるという結果が得られた。