hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域と協働した中学・小学生の主体的学習・意思決定力育成のための防災教育手法の開発

将来の都市型大地震に対して、住民の十分な準備・発災後の迅速な復旧・復興が急務である。早期から防災スキルをもった市民を育成するため、学校防災教育で、地域コミュニティとの連携を図りながら、緊急時の意思決定力を養うための授業開発を行うことを目的とする。具体的には生徒の主体的学習(アクティブ・ラーニング)と意思決定力の育成、地域を牽引するリーダーシップ醸成のための学修を強化し、生活者の立場から発想し、将来活躍できるリーダー・人材の育成を図る。防災教育として実践してきた授業および地域コミュニティとの協働等の成果と、文部科学省など種々の学修目標に関する文献調査に基づき、今年度は研究成果のまとめを行った。学校で行われる授業や総合学習としての防災教育は全国で経験が蓄積されているが、防災教育における学修目標が重要であるとの認識のもと、学修目標の体系化を図り、マトリックスにまとめた。文部科学省が示す学修目標には、発達段階に応じた「学修目標の深化、発展」という視点はあるものの、実践される授業では、複数の学年をまとめて学校全体で取り組むようなものが公表される傾向にあり、学修者個人個人が何のスキルをどのように身につけて、校種(小学校、中学校、高校)ごとにどのように学修を深化させるかはまだまだ体系化されていないことが分かった。そのため学修目標に課題のあることを明らかにした。最終年度である当該年度は、これらの結果をもとに、防災教育の授業と教材における学修目標を、発達段階ごとにマトリックスで示すための作業を行い、学修者一人一人のスキルが体系化されながら向上するマトリックスを作成した。これらを元に各授業が計画される必要があり、それらを研究成果のまとめとして指摘する。将来の都市型大地震に対し、住民の十分な事前準備・発災後の迅速な立ち上がりの実現が急務である。早期から防災スキルをもった市民を育成するため、学校防災教育で、地域コミュニティとの連携をはかりながら、緊急時の意思決定力を養うための授業開発を行う。生徒の主体的学習と意思決定力の育成、地域を牽引するリーダーシップ醸成のための学習を強化し、生活者の立場から発想し、将来活躍できるリーダー・人材の育成をはかる。研究計画全体としては、これまで行われている防災教育の状況についての横断的調査・学校での実施に関する課題抽出・地域コミュニティとの連携状況の把握とカリキュラム体系化、授業実践とその効果の検証を主として行う。1年目の当該年度については、調査1と調査2を計画し、これに沿った調査活動を行った。調査1:小学校・中学校・高校に関する防災教育の最新状況調査既存の防災教育内容の最新状況を家庭科・生活科だけでなく全授業に関して横断的に調査し、全国の実践例に基づく学校での学習実施に関わる課題の抽出を行った。それらからは同じ内容を幼小中高で繰り返し教えることがあること、共助・公助の学習内容が少ないことなどが明らかになった。調査2:防災教育目標に応じた学習内容の選定学齢に応じた防災教育カリキュラム体系の立案を行うことが必要であり、そのための体系化に関する作業を行った。特に学齢に応じて学習内容が深化する必要があるが、小学校・中学校・高校での学習内容を体系化する試みが不十分なため、小学校でも高校でも重なった内容が教えられている。幼稚園から高校までの全科目を調査し、防災教育の体系化に関する作業を行った。その結果、幼稚園から高校までで行うべき教育内容を一覧表およびその解説資料にまとめることができた。これらの成果については論文集に執筆したほか、日本建築学会でも発表する予定である。当該年度に計画した「調査1:小学校・中学校・高校に関する防災教育の最新状況調査」、および「調査2:防災教育目標に応じた学習内容の選定」については、大規模な調査を実施できたことによって、当初の計画以上に進展している。特に調査2の学習内容選定については、体系化作業を一区切り終了したので、専門家に確認して頂き、内容の精査、教育目標に関する議論を深めることを予定している。これらの成果については論文集に執筆し、発表した。日本建築学会でも発表する予定である。早期から防災スキルをもった市民を育成するため、学校防災教育で、地域コミュニティとの連携を図りながら、緊急時の意思決定力を養うための授業開発を行う。生徒の主体的学習と意思決定力の育成、地域を牽引するリーダーシップ情勢のための学習を強化し、生活者の立場から発想し、将来活躍できるリーダー・人材の育成を図る。今年度に於ける研究計画通り、学校防災教育実践事例の収集・分析を積み重ねながら学習内容の体系化を図り、並行してアクティブラーニング形式の防災教育プログラムの開発を行った。学校での実践調査では、小学校における防災宿泊訓練時の防災教育プログラムを開発した。生徒が主体的に書き込みながら学習する手帳活用型の学習プログラムを利用し、その学習効果と学習後のデータを分析した。特に小学生の学習では、クイズやゲームを駆使した学習が効果的で、体を動かすことや声を出す内容を盛り込むことで興味深さを引き出しつつ、防災への関心を高めることができた。また中学生に向けた教育プログラムの開発では、おとなとのグループ学習をするための課題分析を行った。また中学生間での討論の誘導を中心に考察し、意思決定に向けた話し合いができるようなプログラム開発を行った。これらの考察結果を教育プログラムに反映させて、実際に学校で導入していくことが平成29年度に予定されている。今年度までの研究成果は論文としてまとめたほか、日本建築学会で口頭発表した。

当該年度に実施した教育プログラムの内容が洗練され、生徒の学習効果を確認できた。さらにアクティブラーニング形式として、生徒の学習に対して添削するという対話形式を盛り込んだ。これらの実践調査、考察の結果は論文や口頭発表にまとめることができた。ただし予定していた経費の支出については、教育プログラムの開発が主のため小規模な支出で済んだため、来年度にまとめて支出を予定し、調査を大規模に行う予定である。将来の都市型大地震に対して、住民の十分な準備・発災後の迅速な復旧・復興が急務である。早期から防災スキルをもった市民を育成するため、学校防災教育で、地域コミュニティとの連携を図りながら、緊急時の意思決定力を養うための授業開発を行う。生徒の主体的学習と意思決定力の育成、地域を牽引するリーダーシップ情勢のための学習を強化し、生活者の立場から発想し、将来活躍できるリーダー・人材の育成を図る。今年度は、学校防災教育実践活動とそのまとめの活動を行った。これまでの結果の分析を積み重ねながら学習内容の体系化の洗練を行った。昨年度までに開発したアクティブラーニング形式の防災教育プログラムの実践を今年度も改定しつつ行った。学校での実践調査では、小学校における防災宿泊訓練時の防災教育を実施し、生徒が主体的に書き込みながら学習する手帳活用型の学習プログラムを利用し、その学習効果と学習後のデータを分析した。また中学生に向けたアクティブラーニング型教育プログラムの開発では、グループ学習用の意思決定プログラムを新たに開発し、リーダーシップと合意形成を行うプログラムが有効か、検証した。中学生では実践が可能であることがわかったが、中学生ではグループ活動とリーダーシップの育成が可能だが、討議結果への現実感が少ない傾向にあることが分かった。この内容で成人教育にも応用して用いることができるプログラムが完成した。今年度までの研究成果を学会での研究活動に活用し、体系化を洗練するために用いた。防災教育事例の研究実践において、学校との相談・授業の流れに応じた指導計画が必要であり、実施には時間を要した。これにより研究計画を少し見直す必要性が生じたが、研究成果の蓄積は順調であり、今年度の実践からさまざまなことが明らかになった。1)教育プログラムの開発とその実践:小学校および中学校に実施し、教育効果を検証した。生徒自身が主体的に学ぶこと、グループでの学習ができること、コミュニケーションがとれるようになるようプログラムすることが可能になった。これらの成果は副次的効果として、成人の防災教育にも応用できることが明らかになった。2)リーダーシップ・地域貢献教育:教育プログラムに挿入し、効果を検証した。3)子どもから大人までの防災教育の体系化:体系化を見直し、より実践的になるよう修正を行った。早期から防災スキルをもった市民を育成するため、学校防災教育で、地域コミュニティとの連携を図りながら、緊急時の意思決定力を養うための授業開発を行うことを目的とする。
沿岸捕捉波による急潮の予報精度向上のための基礎研究

沿岸捕捉波により発生する急潮を精度良く予測するため、台風などの荒天時でも密度成層場を正確に把握できるようにするための準リアルタイム観測システムの構築および計算負荷が小さく再現性の高い三次元予報モデルの開発に関する基礎研究を実施した。1.準リアルタイム観測システムの開発日本近海において海水の密度に最も寄与する温度場を約60m深まで(設置水深によっては100m深まで)リアルタイムで計測できるブイ式(耐圧式)のモニタリングシステムを開発し、神奈川県水産技術センターが管理する相模湾小田原沖の係留ブイおよび富山町漁業共同組合の管理する東京湾湾口の定置網に設置した。実験期間中、幾度か台風がモニタリング海域を通過した。3度のバージョンアップを経て、荒天にも耐える装置が完成した。準リアルタイムで得られたデータはWebサイトに公開され、1次的な急潮警報を発令するために活用されている。2.三次元予報モデルの開発従来モデルの十分の一以下の時間で計算できるハイブリッドモデルを開発し、沿岸捕捉波による急潮被害が報告されている相模湾および若狭湾に適用して、モデルの有効性について検討した。(1)相模湾:風による沿岸捕捉波と内部潮汐波の関係、成層の変化と関連して内部潮汐波が強化される機構を解明した。(2)若狭湾:台風が通過する前に起こる前急潮の発生機構を明らかにした。また、予報精度を向上させるための試みとして、日本海全域を対象として海況予報の計算を行っているモデルRIAMOM(九州大学応用力学研究所)のデータを初期条件として組み込むためのプログラム開発を実施した。急潮を精度良く予測するためには、台風などの荒天時においても密度成層場を正確に把握する必要があることから、耐久性の高い海況モニタリングシステムを開発し、その試験運用を行った。これと同時に、発生機構が未解明のままとなっている日本海の急潮を対象として、予報モデルの高精度化のための研究を行った。1.海況モニタリングシステムの開発と運用日本近海で海水の密度に最も寄与する温度場を約60m深まで(設置海域によっては100m深まで可能)リアルタイムで計測、取得できるブイ式(耐圧式)海況モニタリングシステムを開発し、神奈川県水産技術センターが管理している係留ブイ(相模湾奥の小田原沖)に設置した。得られたデータを順次Webサイトに公開するシステムを構築した。このデータセットから、1次的な急潮警報を発令するための統計処理を行った。さらに、空間構造解析、時系列データ解析などを通して、4次元(時空間)構造のデータセットを構築するためのアルゴリズムの研究を行った。ここで得られたアルゴリズムやデータセットは、次年度以降に実施するデータ同化モデルに使用される。2.数値モデルの改良と精度向上最近、急潮による甚大な被害が報告されている日本海沿岸域において、台風に伴い発生する急潮の力学機構を明らかにすること、当該研究者らが開発している3次元レベルモデルの予報精度を向上することを目的とし、若狭湾で発生した急潮を例として研究を進めた。その結果、日本海での急潮は台風の風によって励起される沿岸捕捉波だけでなく近慣性周期内部波が重なることで周期的に強められる機構が明らかにされた。また、実測した風応力を空間最適化内挿法により補間し、外力として与えることによって、急潮時の強い沿岸流を定量的に再現することができるようになった。しかしながら、発生する強流の時刻や非線形性についての課題が残された。本研究では、沿岸捕捉波を精度良く予測するため、モニタリングシステムの開発とデータを数値予報モデルへ組み込むためのアルゴリズム開発を平行して実施している。1.再現・予報モデルの開発予報精度の向上には、高分解能化を進めることが不可欠であるが、それと同時に生じる計算負荷を抑える必要がある。本研究では、これまで申請者らが急潮予報に用いている3次元レベルモデルに改良を加え、計算負荷の少ない計算アルゴリズムの開発研究を実施した。計算負荷の軽減には、順圧モードと傾圧モードの計算を異なる時間ステップで計算することが非常に有効である。

しかし、当該研究で対象とする沿岸捕捉波は海面変位に伴う順圧モードの運動と海洋内部の傾圧モードの運動とが密接に関係しあうハイブリッド波である。そこで、各モードを異なる時間ステップで計算するための改良に加え、ハイブリッド波のモード間のカップリングを損なわない様にするための工夫が施された。これにより従来当該研究に用いていたモデルの10分の1の時間で数値解を得ることができるモデルが開発された。さらに、開発されたモデルの再現性を検討するために、相模湾および東京湾を対象海域として、風に対する応答および順圧潮汐による内部潮汐の生成について、モニタリングデータとの比較・再現性の確認が行われた。2.モニタリングシステムの管理と取得データの公開初年度に開発された準リアルタイムモニタリングシステムで得られるデータを、第一段階の予報として活用できるように、ホームページおよび携帯サイトへ公開するシステムを開発した。また、モニタリングシステムが安定して稼動するように、ブイシステムの点検・補修作業を実施した。本年度は、前年度までの研究で開発された高分解能ハイブリッドモデルを用いて、予報値の高精度化を目指したモデルの開発と初期・境界条件の検討、最適な初期状態・境界条件を作るためのモデルの開発を実施した。また、開発したモデルは沿岸捕捉波による急潮被害が報告されている相模湾および若狭湾に適用し、有効性と実用性についての検討を行った。1.相模湾への適用風による沿岸捕捉波発生・伝播過程の予測に関する研究および沿岸捕捉波と内部潮汐波との相互作用に関する研究を実施した。沿岸捕捉波に伴う水塊の挙動について再現性の検討がなされ、良好な結果を得た。また、成層の変化と関連して内部潮汐波の振幅が強化されることがモデルにより示され、相模湾東部海域で内部潮汐波の振幅が共鳴により増幅される機構が提案された。2.若狭湾への適用台風が通過する前に起こる強い流れは前急潮と呼ばれるが、これまで若狭湾での前急潮の発生機構は未解明であった。そこで、本研究で開発したモデルを適用して前急潮の発生過程を調べた。その結果、強制沿岸捕捉波(沿岸ジェット)と地形的な吹き寄せ効果により局所的に強い流れが発生することを明らかにした。さらに、予報精度を向上させるための試みとして、日本海全域を対象として海況予報の計算を行っているモデルRIAMOM(九州大学応用力学研究所)のデータを初期条件として、本研究で開発した高分解能モデルに組み込むためのプログラム開発をした。
毛髪を成長・維持させる重要遺伝子のノックダウンマウス作製による網羅的同定

加齢とともに毛髪が薄くなったり、細くなるなどの悩みを抱える人が非常に多く存在する。そこで毛髪を維持・成長させる遺伝子を遺伝子改変マウス(ノックダウンマウス)を用いて探索する実験を行った。その結果、数匹の遺伝子改変マウスを作製することには成功したが期待したような毛髪に変化のある表現型は観察されなかった。毛髪は毛周期(成長期→退行期→休止期)により、成長・脱毛のサイクルを繰り返す組織である。研究代表者は、これまでに成長期マウスの背部皮膚と退行期・休止期マウスの背部皮膚を用いてマイクロアレイ解析を行い、成長期に強く発現する2,480個の遺伝子を同定した。しかしこれらの解析結果は毛周期のある時期に優位あるいは特異的に発現している遺伝子の同定にすぎず、これらの遺伝子が毛髪の成長・維持という表現型に直接関わる機能を毛包で果たしているかどうかは不明である。そこで本応募研究課題ではmiRNAを発現するノックダウンマウスを作製することによって、マイクロアレイ解析で得られた成長期に優位に発現している遺伝子の発現を抑制することによって、その遺伝子が毛髪の成長・維持に直接関与するかどうかを評価する系の確立を目指している。まず、毛包組織で特異的に発現する遺伝子のプローモーター領域を5ヶ所選別し、PCR法によりDNA断片を増幅しクローニングを行った。3ヶ所はクローニングに成功し、その下流にmiRNAを発現させるためのDNA断片をつないで毛包細胞特異的な数種類のmiRNA発現ベクターの構築を行った。それらを用いて数種のトランスジェニックマウスの作出に成功したが、これらのマウスの毛に関する目立った表現型の変化は見られなかった。これらのマウスについてmiRNAの発現および標的遺伝子の抑制効果の検討、残り2ヵ所のプローモーター領域のクローニング、さらに新しいmiRNA発現ベクターの構築およびトランスジェニックマウスの作出を今後も推し進めていく必要がある。さらに新型の遺伝子発現ベクターの利用も同時に行っている。分子生物学毛包組織で特異的に発現する遺伝子のプローモーター領域のクローニングが、残り2つ残ったままである。最大の理由はこれらのDNA断片が大腸菌内で不安定で脱落してしまうためと思われる。

現在、大腸菌やベクターを換えてクローニングを試みている。また、トランスジェニックマウスの作出も数種は出来たものの、まだ目的の表現型を示すマウスが得られていないことから、マウスを作出する速度を上げて目的のマウスを得る努力が必要と思われる。毛包組織で特異的に発現する遺伝子のプローモーター領域のクローニングが、残り2つ残ったままである。最大の理由はこれらのDNA断片が大腸菌内で不安定で脱落してしまうためと思われる。毛包組織で特異的に発現する遺伝子のプローモーター領域のクローニングに関しては、残りの大腸菌内で不安定なものについては、大腸菌の種類やベクターを換えたり、培養条件(特に温度)の検討を進めていく予定である。また、新しい遺伝子発現ベクターを導入し、トランスジェニックマウスの作出速度を上げられるように努める。毛包組織で特異的に発現する遺伝子のプローモーター領域のクローニングに関しては、残りの大腸菌内で不安定なものについては、大腸菌の種類を変えたり、培養条件(特に温度)の検討を進めていく予定である。実験動物の飼育代はマウスの飼育数によって価格が不確定なため、年度内での資金不足を避けるため若干余裕を持って残したため。残額を次年度に繰り越して次年度分と合わせて実験動物の飼育代に充て、実験を遂行する計画である。新しい遺伝子発現ベクター(2013年発売)を導入することを検討していたが、海外からの直接購入となるため為替レートの変動、納期などの問題があり、さらに価格が不確定なマウスの飼育代などもあったため、年度内の残りの資金内で収まらなくなる可能性があったため、残額を次年度に繰り越して次年度分と合わせた中から、新しい遺伝子発現ベクターの購入に充てる計画である。
消化管で発生する悪臭の呼気移行-同時に発生する水素を指標とした口臭評価法の開発

器機による客観的な口臭測定法は、揮発性硫黄化合物(VSC)を指標にガスクロマトグラフィやセンサ型を用いる方法が標準である。とはいえ官能検査で糞臭等の悪臭が知覚されてもこれらの機器で検出されない例があり、口臭科学のネックであった。そのためVSC以外の悪臭成分の測定を試みたが、検出限界に達せず臨床検査法としては確立できなかった。我々はこれらVSC以外の悪臭の発生源は、口腔のみならず腸管内嫌気分解で生じた有臭ガスが血中に溶出し、肺から呼気中に排出されると仮定した。腸管内嫌気性分解過程は還元性で副成物に水素ガスが含まれると推測した。これを呼気から検出することで、腸管由来の悪臭を代表できる可能性を検討した。水素特異性の高い半導体センサを用いて、口内気体水素検出器を開発した。しかし口内気体中には多くの水素化合物が含まれ、水素のみの検出が困難なことからカラムを用いたガスクロマト方式で成分分離を行い水素ピークを拾う方式とし、キャリアガスに空気を用い、コンピュータ制御で操作する口内気体中水素検出器を完成させた。ヒトの口内水素濃度は1200ppmの範囲内で、検出感度、検出幅共に実用に耐えるものであった。これを用いて野外で住民の同意を得てセンサ型測定器(ブレストロン)の値、消化管症状などについて解析を加えた。その結果(1)口内気体から得られた水素濃度は平均2.4ppmであった。(2)水素とVSC濃度との間には明瞭な相関は認めなかった。(2)消化管に不調を訴える者の水素濃度が高い傾向を示した。(3)歯周病と水素濃度の間に相関が見られた。以上から口内気体から検出される水素の由来は消化管からのものと一部歯周ポケットの存在が関与している可能性が示唆された。このことは水素が従来測れなかったVSC以外の口内悪臭の指標として使える可能性、口臭と消化器との関連性、水素と歯周ポケットの関連性の新たな研究課題の出発点となった。口臭の器機測定法としては、揮発性硫黄化合物(VSC)を指標にガスクロマトグラフィやセンサ型口臭測定器を用いる方法が、我々のみならず世界的なスタンダードとされてきた。しかし官能試験では明らかな糞臭、アミン臭、チーズ臭等の悪臭を認める症例があるにもかかわらず、上記の機器分析では検出されない例が知られており、これが口臭臨床の科学的発展を阻んできた。そこで、VSC以外で、しかも官能検査で感知可能な悪臭成分について、FTDなど幾つかの検出器を用いてガスクロマトグラフィで分析を試みたが、いずれも検出限界以下で臨床検査の俎上に載せることができなかった。ところで、これら糞臭などの発生源は、その一部が口腔にあるものの、多くが腸内容物の腸管内嫌気分解で発生したガスが血流中に溶出し、肺を経で呼気中に排出されると考えられている。こうした嫌気性分解過程は還元性の雰囲気であるため、その生成物には水素ガスが含まれるであろうことは想像にかたくない。これを呼気中から検出することにより、腸管由来の悪臭の量を代表できる可能性を検討した。我々は水素に対する特異性の高い半導体センサを完成させており、これを用いて口内気体水素検出器の開発に着手した。

しかし口内気体中には100種類を超す水素化合物があり、この中から水素のみを選択的に測定する方法は困難であったことから、特殊な充填材で満たしたカラムを用いて水素を単離する手法を編み出し、キャリアガスとして純粋空気を採用し、コンピュータ制御で操作する口内気体中水素検出器を開発した。予備的な人口内気体測定では水素濃度で10200ppm程度の検出レンジであり、検出感度、検出幅共に実用に耐えるものであった。これで平成14年度研究目標であった口内気体、呼気の水素濃度を定量する課題は達成され、今後改良を重ねて実際の口腔気体測定に移行するべく努力している。口臭臨床に器機測定は診断のみならず治癒過程の確認のためにも不可欠である。その測定対象の世界的なスタンダードは、揮発性硫黄化合物(VSC)を指標としてガスクロマトグラフィやセンサ型口臭測定器で測定している。しかし官能試験では明らかな悪臭を認めるにもかかわらず、VSC指標の機器分析で検出されない例が多々あり、これが機器分析に対する患者不信や口臭臨床の科学的発展を阻んできた。我々はこの克服を目指して便臭、アミン類などVSC以外の口臭分析をガスクロマトグラフィで分析を試みたが、官能試験で検出出来るレベルの濃度は検出限界以下で臨床応用が不可能であった。一方口臭患者の中に消化器が悪いので口臭があると訴える者が少なからずおり、この分野の口臭との因果関係分析は未着手のままであった。これら糞臭などの発生源は、その一部が口腔に由来するとはいえ、多くが腸内容物の腸管内嫌気分解で発生したガスが血流中に溶出し、肺を経て呼気中に排出されているものと考えられる。こうした嫌気分解は還元性の雰囲気であるため、その生成過程で相当量の水素ガスが発生することから、これを呼気中から検出することにより、腸管由来の悪臭の量を代表できる可能性を昨年度から本年度にかけて検討した。平成14年度に水素特異性半導体センサを組み込んだ口内気体水素検出器を開発し、本年度は協力が得られた人の口内気体を官能値、従来型センサ型口臭測定器(ブレストロン)の測定値、水素測定器測定値を得た。この値を元に予備的な検討を加えたところは、官能値vsブレストロンで相関の低い資料であっても水素との相関は高い例が認められ、VSC単独指標を水素との複合指標として表記することで口臭実態をより定量的に評価できる目途がついた。平成16年度は複合表記測定表を完成させより実態に即した口臭測定のスタンダードを確立する予定である。器機による客観的な口臭測定法は、揮発性硫黄化合物(VSC)を指標にガスクロマトグラフィやセンサ型を用いる方法が、世界的な標準である。とはいえ官能検査で糞臭、アミン臭、チーズ臭等の悪臭があるにもかかわらず、従前の機器解析では検出されない例があり、口臭科学のネックであった。そのためVSC以外の悪臭成分を、ガスクロマトグラフィで種々の検出器による測定を試みたが、いずれも検出限界に達せず臨床検査法としては確立できなかった。我々はこれら糞臭、アミン臭などの発生源は、一部、口腔にあるが、多くが腸管内嫌気分解で発生したガスが血流中に溶出し、肺から呼気中に排出される点に着目した。腸管内嫌気性分解過程は還元性で副成物に、水素ガスが含まれると判断した。これを呼気から検出することで、腸管由来の悪臭の量を代表できる可能性を検討した。水素特異性の高い半導体センサを用いて、口内気体水素検出器を開発した。
極限環境微生物の新奇セルロース分解酵素の探索

微生物酵素を用いたセルロース変換技術は、生物資源からの液体燃料・化成品原料の生産の点でも期待されており、律速反応である結晶性セルロースの分解機構を解明することは極めて重要な研究課題である。貧栄養下の過酷な環境に生息する深海微生物に着目することで高結晶性セルロース分解の新たな機構の発見が期待されるが、極限環境微生物は難培養性であることからこれまでセルラーゼの詳細な解析に至っていない。そこで本研究では、難培養性微生物からの新しい酵素の取得方法として、セルロースプレートによる培養技術と異宿主タンパク質発現系によるスクリーニング技術を組み合わせた新たな手法の構築を目指した。初年度においては、海洋研究開発機構で開発したセルロースプレートによる分解活性検出技術を用い、深海由来のセルロース分解菌のスクリーニングを行った。研究船に乗船して沖縄外洋でのサンプリングを行い、複数の菌の分離に成功した。また、極めて新規性の高いセルロース分解菌のドラフトゲノム解析を行い、新規機能未知ドメインを含むセルロース分解酵素を見出し、これらの酵素の異宿主発現について検討を行った。ドラフトゲノム情報からは深海の微生物が特異的なセルロース分解酵素を持つ可能性が示唆されたため、今後は安定的な酵素生産の検討と、詳細な機能解析を行っていく予定である。成果については日本木材学会および日本応用糖質科学会での口頭発表など、国内学会で発表を行った。初年度においてはセルロースプレートを用いた海洋研究機構独自のスクリーニング技術を習得し、サンプリングから菌のスクリーニングまでを行った。ドラフトゲノムの解析等により、深海由来の微生物がこれまでよく研究されてきたセルロース分解菌とは異なる特徴を持つ酵素群を有することを明らかにした。新規ドメイン構造が見出されるなど、難培養微生物由来の遺伝子資源からの酵素の探索が有用であるという結果を得ている。一方で、深海由来のセルロース分解酵素は分子量が大きく、これまで異宿主発現による安定な酵素生産には成功していない。そこで、来年度はより重点的に、初年度で見出した新規性の高い酵素の異宿主発現の検討に取り組むことで、研究計画を進めていく予定である。既知の酵素とは異なる特徴を有する酵素について、大腸菌などの宿主では発現が困難であったため、宿主やベクターについて詳細な検討を行い、安定したい宿主発現が行えるような系を確立することを目指す。また、新たに得られた複数のセルロース分解菌について、その酵素の多様性について調べる予定である。
慢性透析患者における心血管系疾患合併症と副甲状腺ホルモンの関係

1.目的慢性透析(HD)患者の動脈硬化促進や心血管系合併症の発症と、副甲状腺ホルモン(PTH)は密接に関連していることが注目されている。従来HD患者の副甲状腺機能のマーカーとして、intact PTH(iPTH)を測定されてきたが、これは生理活性のない784PTHも測定していることが判明し、最近になって活性を持つ完全型のwhole PTH(1-84 PTH)が測定可能となった。そこで透析患者のiPTHとwhole PTH(wPTH)を同時に測定し比較検討し、他の検査データとともに動脈硬化、心血管系合併症について検討を行った。2.対象と測定項目平成10年度に当施設、及び関連施設のHD患者に断面調査を行った約300例のうち、本年度は45名を対象に、一般血液検査に加え骨型ALP、オステオカルシン、iPTHとwhole PTHを同時測定。更に心エコーと頚部エコーにより異所性石灰化の進展を評価した。3.結果iPTH、wPTHいずれも骨型ALPとオステオカルシンに有意な正相関を示した。PTH値を層別に比較すると、両PTH低値群間では明らかではなかったが、wPTH非低値群(>31pg/ml)は、iPTH非低値群(>60pg/ml)に比較して強い相関傾向を示した。(骨型ALP : r=0.452 vs. 0.396、オステオカルシン: r=0.687 vs. 0.0676)。また、異所性石灰化の進展の有無に、4年間ではいずれのPTHも関連を認めなかった。4.考察wPTHはiPTHに比し、骨代謝マーカーとより良い相関を認める。特にiPTHが高値を示す様な症例では、wPTHの方がより鋭敏に骨代謝を反映し、有用となる可能性が示唆された。動脈硬化の進展や心血管系合併症の頻度、進展には明らかな知見が得られなかったが、本研究で検討される残りの約250例のデータが蓄積されるのを待ちたい。
in situ ハイブリダイゼーション法の神経研究への応用

前年度に組織へのmRNA不動化に関する基礎データが集積されたので,当該年度は, in situハイブリダイゼーション法の感度向上,非アイソトープ標識法に主眼をおいて検討した.1.感度の向上アイソトープ核種のうた, ^3H, ^<32>I, ^<35>S,などのアイソトープを用いて感度の比較を試みた結果, 35Sが最も感度が良く,組織内局在を高分解能にて観察できることが明らかにされた.次に35Sを用い, CDNAの標識方法を比較検討した.ニックトランスレーション法およびプライマーエクステンション法により安定して高比活性の標識CDNAが得られた.また合成オリゴヌクレオチドの標識には末端標識法を用いて,標識ヌクレオチドを得た.このようにして得られた^<35>S標識DNAをin situハイブリダイゼーション法に適用した.その他,ハイブリダイゼーションの条件,時間,洗浄条件,時間について系統的な比較試験を行い,安定した結果が得られるプロトコルを作製した.2.非アイソトープの標識法の検討取扱いの簡便さ,安全性については非アイソトープ標識法が優れており,とりわけ,合成プローブを用いた方法がより優れていると考える.そのため塩基数50-100程度のプローブをフォトアフィニーテービオチンによる標識を試みた結果,良好な標識プローブを得た.現在,このプローブを用いてハイブリダイゼーションの条件,洗浄を検討している.さらに,この標識DNAの可視化法についても検討中である.3.上記1.によって得られたプロトコルをもとに,プレプロエンケファリン,プレプロタキキニンのin situハイブリダイゼーションを検索し,発表した.前年度に組織へのmRNA不動化に関する基礎データが集積されたので,当該年度は, in situハイブリダイゼーション法の感度向上,非アイソトープ標識法に主眼をおいて検討した.1.感度の向上アイソトープ核種のうた, ^3H, ^<32>I, ^<35>S,などのアイソトープを用いて感度の比較を試みた結果, 35Sが最も感度が良く,組織内局在を高分解能にて観察できることが明らかにされた.次に35Sを用い, CDNAの標識方法を比較検討した.ニックトランスレーション法およびプライマーエクステンション法により安定して高比活性の標識CDNAが得られた.また合成オリゴヌクレオチドの標識には末端標識法を用いて,標識ヌクレオチドを得た.このようにして得られた^<35>S標識DNAをin situハイブリダイゼーション法に適用した.その他,ハイブリダイゼーションの条件,時間,洗浄条件,時間について系統的な比較試験を行い,安定した結果が得られるプロトコルを作製した.2.非アイソトープの標識法の検討取扱いの簡便さ,安全性については非アイソトープ標識法が優れており,とりわけ,合成プローブを用いた方法がより優れていると考える.そのため塩基数50-100程度のプローブをフォトアフィニーテービオチンによる標識を試みた結果,良好な標識プローブを得た.現在,このプローブを用いてハイブリダイゼーションの条件,洗浄を検討している.さらに,この標識DNAの可視化法についても検討中である.3.上記1.によって得られたプロトコルをもとに,プレプロエンケファリン,プレプロタキキニンのin situハイブリダイゼーションを検索し,発表した.In Situハイブリダイゼイション法の神経研究への応用を目ざすため、以下の検討を行なった。1.組織の固定法に関する検討:凍結乾燥法,灌流固定法の二つの方法に関して各種固定剤を比較検討した結果、24%のパラホルムアルデヒドによる灌流固定法が、以下の理由により最適であると思われる。1)mRNAの固定保持が十分である。2)免疫組織化学との併用を行なうにあたり抗原性が維持される。3)手技操作が簡単で短時間で行なえる。また、このようにして固定した資料は、ドライアイス凍結後、クリオスタットによる切片の作成によっても組織中のmRNAは十分に保持された。2.反応の感度に関する検討:(1)放射性物質の選択。プローブであるcDNAをアイソトープで標識する時、【^(32)P】,【^(35)S】,【^3H】等エネルギーレベルの異なる核種で比較した結果、マクロオートラジオグラフィーには、【^(32)P】【^(35)S】【^3H】のいずれの核種を用いても良いが露光時間を考えた時【^(32)P】,【^(35)S】が実用的であった。一方ミクロオートラジオグラフィーにおいては、【^(32)P】は解像度の低下をきたし、実用的でなく、【^(35)S】が時間的にも解像度の面でも最適であった。(2)信号雑音比の向上。in situハイブリダイゼイション法のオートラジオグラフィーで信号雑音比を向上させるには次の三点が重要であった。1)使用するプローブの比活性の向上、2)使用するcDNAプローブを10ng/slide以下に抑える。3)ハイブリダイズ後の洗浄を各プローブに合わせ条件決定を行なう。現在上記方法によりプレプロエンケファリンA,プレプロタキキニンAのmRNAを神経組織内での可視化を試みたが、感度,解像度ともに良好な成績を得ている。一方アイソトープを用いない方法はcDNAのスルホン化,ビオチン化を行ない検討中である。
表面相互作用とマクロ相分離のカップリングによる高分子材料のリサイクル

研究実績は以下のとおり.高分子二成分混合系において、より純粋な成分へより高速に分離させることによるリサイクル技術の開発を目的とした。本研究では、特に、表面への構成高分子の選択的な吸着(濡れ)と相分離過程の競合現象に注目した。研究計画に従い、ポリスチレン(PS)/ポリビニルエチルエーテル(PVME)高分子混合系試料を挟む裏面としてのガラスの性質を親水性・疎水性と極端に変化させ、その相分離過程を共焦点レーザスキャン顕微鏡(LSCM)を用いて三次元観察した。親水性ガラスにはPVMEの"濡れ層"が形成されることが知られており、LSCMにより得られた三次元像から、PVMEの濡れ層が時間とともに厚みを増していく様子が観察された。他方、撥水性ガラスを用いた場合、PSが濡れ層を形成することを期待したが、PVMEの吸着がなお優勢であり、親水性ガラスに比べて表面でのPSの体積分率が多いという程度にとどまった。しかし、それでも、両者を比較すると、相分離過程における流体力学的相互作用の効果の違い、形成される相分離構造の大きさ・形態の著しい深さ依存性などがが見られた。将来的には、ガラス表面にPSで修飾したようなPSがなじみやすいガラスでの比較実験が望まれる。リサイクルの観点からは、構成高分子の片方が表面に完全に吸着するようなstrong Wettingの状態の方が純粋成分への分離が容易であることが分かった。
超イオン導電体における可動イオンの拡散係数の導出

超イオン導電体におけるイオンダイナミクスを議論する上で拡散係数を実験的に導出することはきわめて重要であり放射性同位体や核磁気共鳴等の実験により導出されている。しかしながらこれらの手法は実験上の制約から必ずしも十分な成果を得るに至っていない。そこで我々は拡散係数を従来の方法によらないで、しかも簡単に得る実験方法の確立を行った。この方法は超イオン導電体を外場によって分極させた後の内部分極電場の緩和過程を測定して可動イオンの拡散係数を導出しようとするものである。さらに、イオン伝導度の周波数依存性によってネルンストーアインシュタイン関係式からのずれを実験的に導出する方法の確立を行った。これらの方法を代表的な超イオン導電体であるα-Aglに適用を行い、詳細な議論を行うために分子動力学によってこれらの値を計算し実験値との比較を行った。得られた結果の中で特に拡散係数については従来報告されている値とかなりよく一致しており今回考案した方法が拡散係数を測定する方法として有用であることが確かめられた、しかしながら測定値の誤差が大きくこの原因は電極とサンプルの接触に関係する寄与と化学拡散の影響が考えられ今後これらの影響をのぞくためにさらに研究を進めていく必要性があると考えられる。一方、ネルンストーアインシュタイン関係式からのずれは従来報告されている値との一致は必ずしもよくないがこれらの値より可動イオンが集団運動をしていることが定性的に確かめられた。
セミパラメトリック変換モデルにおける母数推定;センサ-・2標本の場合

本研究に文部省科学研究費交付が決ったのは平成2年秋である。それから半年間が経過したが平成3年1月以降,入試関係の公務等が当初予想していたよりも多くあり,また研究内容にも予想以上の困難が生じて現時点では具体的成果は出ていない。しかしながら研究はいくらかの進展をみせておりその内容を以下に説明する。1.セミパラメトリック変換モデルをセンサ-がある2標本の場合に拡張しそこで順位推定を定義してその性質を調べるという本研究の目的の1つはつぎの難点にぶつかった。最尤型推定の場合には統計量が自然に定義できたが順位推定の場合はデ-タの順位をカウントするところが難しい。XとYそれぞれにセンサ-が含まれているのでX標本のデ-タの順位をカウントするときYに含まれるセンサ-・デ-タをどういうふうに経験分布にとりこんで統計量として表現すればよいかが未だ不明である。議論の大枠はできておりあとはこの統計量の表現ができて数学的証明が伴えは目的は達成される。2.金融証券価格のデ-タ分析にセミパラメトリック変換モデルを応用するためにはつぎの点が重要であることが分った。それはデ-たを変換したときの誤差分布形が正規であるようにモデル化することである。これはデ-タが従う分布形が正規から少しゆがんでいることが分かったのとさらにそうとらえることに1つの利点がみえたからである。それは正規分布形をもとにしてオプション価格理論ができているので現実のオプション市場価格が理論価格からどうずれているかを表現するのに便利だからである。寿命のデ-タにおけるセンサ-に対応するものが金融の価格デ-タにおいてあるかどうかは未だ不明である。金融証券価格理論分野の多数の文献に目を通したが未だ対応はみえていない。
フラボノイド結合蛋白の同定と、分子基盤に基づいた癌予防法の基礎的研究

食品に含まれているフラボノイドの中には、癌予防効果が期待されているものが存在する。本研究では、代表的な4種のフラボノイドに結合する蛋白を、ナノ磁性ビーズと質量分析計を用いて同定した。それらの結合蛋白の中には、癌細胞の増殖に関与する蛋白が見受けられた。さらに、アピゲニン結合蛋白ABP1が、癌細胞の細胞周期をG2期で制御する蛋白であることを見出し、アピゲニンがABP1を阻害することで、癌細胞の増殖を抑制していることが明らかになった。本研究成果は、フラボノイドによる癌の増殖抑制を直接の標的蛋白から説明しうる初めての発見である。本研究は、癌予防効果を有するフラボノイドの結合タンパク質、つまりヒト細胞内にあるフラボノイドの直接の作用点を見出し、その結合タンパク質から効果的な癌予防法を提案することを目的としている。平成21年度では、癌予防効果が報告されているフラボノイドである、ケルセチン・ゲニステイン・アピゲニン・ルテオニンの結合タンパク質の探索を行った。始めに、代表的な癌抑制遺伝子p53遺伝子が失活している大腸癌細胞株HT-29に対して、これら4種のフラボノイドが増殖抑制効果を有することを確認した。HT-29細胞の細胞抽出液と4種のフラボノイドをそれぞれ固定化したナノ磁性ビーズを混合して、結合タンパク質を見出した。そして、質量分析計を用いて、これらのフラボノイド結合タンパク質を網羅的に同定することに成功した。さらに、機能未知であったアピゲニン結合タンパク質の機能解析を行い、そのタンパク質の機能をRNAi法により阻害すると、HT-29細胞の増殖が抑制されることも見出した。現在、このアピゲニン結合タンパク質に注力し、アピゲニンによる癌細胞の増殖抑制と癌予防効果の分子メカニズムについて詳細に解析している。フラボノイドがなぜ癌予防効果を有するのか、その分子メカニズムについて詳細に証明した研究は未だ皆無であり、フラボノイドが直接作用するヒト細胞内タンパク質を網羅的に見出した本研究はとても意義深いものである。機能未知であったアピゲニン結合タンパク質に対して、癌細胞の増殖促進作用を見出したことも、基礎研究の観点からも、とてもインパクトのある成果である。将来、フラボノイド結合タンパク質を標的としたより効果的な癌予防法の提案も可能になるであろう。本研究は、癌予防効果を有するフラボノイドの結合蛋白、つまりヒト細胞内に存在するフラボノイドの直接の作用点を見出し、その結合蛋白の機能より効果的な癌予防法を提案することを目的としている。平成21年度では、癌予防効果が報告されているフラボノイドのケルセチン・ゲニステイン・アピゲニン・ルテオリンの結合蛋白を探索・同定し、そのうち機能が未知であったアピゲニン結合蛋白ABP1(Apigenin-binding protein 1)が癌細胞の増殖に寄与していることを見出した。平成22年度では、このABP1の機能解析を進めていった。代表的な癌抑制遺伝子p53とp16が失活している大腸癌細胞株HT-29において、siRNAを用いたABP1のノックダウンにより、細胞周期がG2期で停止し、細胞増殖が抑制されることを見出した。その分子機構としては、ABP1のノックダウンにより、G2期からM期への移行に関与している蛋白の発現が変動することが明らかになった。さらに、アピゲニンがこのABP1の機能を阻害することにより、ABP1ノックダウンと同様のG2期停止を誘導し、HT-29細胞の増殖を抑制していることが明らかになった(論文投稿準備中)。フラボノイドがなぜ癌予防効果を有するのか、その分子機構については、ほとんど明らかになっていなかった。本研究により、アピゲニンの直接の標的分子ABP1が見出され、この成果はフラボノイドによる癌予防効果を直接の標的分子から説明しうる初めての成果である。また、アピゲニンによる癌細胞増殖抑制機構の解析を通して、機能が不明であったABP1が、細胞周期のG2期からM期への移行に寄与していることが見出され、基礎研究の観点からも非常にインパクトのある成果となった。
超音波顕微鏡による音響特性及び弾性特性計測に基づく心筋viabilityの評価

本研究の目的は音響特性及び弾性特性から心筋viabilityを評価し得るかどうか検討することであり,平成6年度は超音波顕微鏡を用いて,viabilityを有する心筋組織としてstunned myocardiumを対象に音響特性及び弾性特性の検討を行った。虚血心筋モデル作成動物として,麻酔開胸犬の前下行枝15分間閉塞後に閉塞を解除し,再潅流後1時間放置し血行動態が安定した状態で心臓を摘出し、心筋ホルマリン固体標本を作成した。これをstunned myocardiumのモデルと考えた。心筋虚血は心内膜側から心外膜側へと拡がることが予想されるため,心内膜側,心外膜側,その中間の3層に区分し,光学顕微鏡像および超音波顕微鏡像による心筋微細構造を検討した上で,音速,超音波減衰量などの音響学的特性の評価を行った。1.心筋の微細構造の検討:光学顕微鏡像,超音波顕微鏡像ともにstunned myocardiumと正常心筋の間に差異は認めなかった。電子顕微鏡像ではstunned myocardiumにおいては筋小胞体やミトコンドリアの部分的浮腫,細胞内浮腫,グリコーゲン顆粒の枯渇が認められた。2.音響学的特性の評価:音速はstunned myocardiumと考えられる心内膜側心筋で1656【+-】36m/s,正常の心内膜側心筋で1657【+-】8m/sと有意差を認めなかった。よってstunned myocardiumに生じる電子顕微鏡像上の心筋微細構造の変化では,音響学的特性に変化を生じない可能性が示唆された。そこで超音波スペクトロメトリーの手法により,心筋組成の音響指標への影響の検討を併せて進めている。また凍結切片試料,次に培養心筋細胞での心筋虚血,心筋viabilityの検討を進めるため試料支持装置を新たに作成中である。ホルマリン固定標本と凍結標本との対比検討をさらに進め,これまでの予備検討で得ている両者の関係を確実なものとし,かつ培養心筋細胞におけるdynamicな組織性状検討が可能なようにcell-box型の特殊試料台の完成を急ぐ予定である。本研究に用いる主要機器は、研究代表者が前年度までに受けた試験研究(B)の助成に基づき試作した超音波生物組織性状計測システムで、その主要本体構成部は超音波顕微鏡(日立製作所製HSAM-500S)である。平成5年度は、まずこのシステムを用いてstaticな検討を行った。虚血心筋モデル作成動物として、麻酔開胸犬の前下行枝5分間、15分間、30分間、1時間、6時間閉塞後に前下行枝閉塞解除再灌流を行う6群に分類し、各々再灌流後1時間放置し血行動態が安定した状態で心臓を摘出し、心筋ホルマリン固定標本を作成する。ここで15分間閉塞後再灌流した群をstunned myocardiumのモデルと考える。また、閉塞-再灌流を5分ずつ4回繰り返した後、90分閉塞-5時間再灌流を行い、これをischemic preconditioning(IP)効果前処理群モデルと考える。

心筋虚血は心内膜側から心外膜側へと拡がることが予想されるため、心内膜側、心外膜側、その中間の3層に区分し光学顕微鏡像、電子顕微鏡像および超音波顕微鏡像による心筋微細構造を検討した上で、音響学的特性および弾性特性の評価を行った。(a)音響学的特性の評価:超音波顕微鏡により上記の如く3層に区分した心筋壁の各層での、音速、超音波減衰量を計測する。(b)弾性特性の評価:先に試作したacoustic cover membrane法を用いて試料の音響インピーダンスを計測し、さらに音速の同時計測から、体積弾性率および密度を求めた。また凍結切片試料、次に培養心筋細胞での検討が可能な試料支持装置を新たに試作している。ホルマリン固定標本と凍結標本との対比検討をさらに進め、これまでの予備検討で得ている両者の関係を確実なものとし、かつdynamicな組織性状検討が可能なようにcell-box型の特殊試料台の完成を急ぐ予定である。
電気防食下の海洋構造物群による干渉電場の数値解析

海洋や地下など,過酷な腐食環境に設置される鋼構造物の超長寿命を実現するために,電気防食は益々注目されている。防食電場解析技術が実用化され,それに基づく電気防食システムの最適設計,さらに防食状況の予測・監視・診断を目的とした電位モニタリング技術に関する研究が盛んに行われている。一方,直流電気鉄道近傍の地下配管や,電気防食下の構造物群に対しては,干渉電場による迷走電流腐食現象を定量的に評価し,さらにそれを防止するための防食設計手法を確立する必要がある。これを目的として,本研究を行った。研究結果の要約は以下の通りである。1.複数電場間の干渉効果に応じて,電子導体領域とイオン導体領域,およびそれらの隣接環境に生ずる界面電気2重層を,全て含めた電場解析方法を開発した。この電場解析技術を用いて,干渉による迷走電流腐食の定量的予測が可能になり,さらにそれを防止するための最適防食設計が可能になった。2.船体や海洋構造物の接水面での海洋生物付着による汚損を防止するあために,導電塗膜を利用した,海水の電気分解による海洋生物付着防止技術が開発・実用化されつつある。経済的で,しかも完全に防汚出来る電極配置,供給電流量,および導電塗膜厚さ分布などに対する最適設計技術の確立を目的として,海水の電気分解による防汚システムに対する電場解析方法を開発した。上記1.の干渉電場解析と,2.の導電塗膜を利用する防汚システムの電場解析との相似点は,電子導体領域とイオン導体領域との隣接境界に生ずる界面電気2重層を,外部分極特性によって取り扱うことである。
太平洋およびインド洋における新生代のグローバル物質循環と環境変動の因果律の解明

本研究では,太平洋やインド洋で採取された深海底堆積物コア試料の地球化学的分析を行い,構築された大規模な化学組成データセットの多変量統計解析に基づいて,新規レアアース資源として有望視されている「レアアース泥」の生成機構を明らかにするとともに,こうした深海底における元素濃集と新生代のグローバル物質循環や環境変動の関連を解明することを目的とした.本年度は,前年度に引き続き深海底堆積物試料の全岩化学分析を実施し,累計3,512試料の分析が完了した.この大規模な化学組成データセットに対して独立成分分析による多変量統計解析を行った結果,太平洋とインド洋の深海底堆積物の化学組成を特徴づける独立成分として,レアアース濃集を示す成分,生物源炭酸カルシウム,生物源シリカ,火山性砕屑物成分,海底熱水活動起源成分などが抽出された.さらに,各試料の堆積年代とプレートテクトニクスに基づく大陸配置の復元結果,及び上記の独立成分分析結果を統合し,過去6,500万年の深海底堆積物を構成する主要素の時空間的変遷を描いた.これにより,赤道域では新生代を通じて生物生産性が高かったこと,従来同一に扱われてきた遠洋性粘土型のレアアース泥は大きく2つのタイプに分けられることなどが明らかとなった.独立成分の特徴,試料のオリジナルデータ(全岩化学組成)の特徴,海水から沈積するレアアースの質量収支などを詳細に検討した結果,レアアース泥の生成を支配する重要な因子は堆積速度であると結論づけられた.また,レアアース濃集独立成分の時間変化には新生代の気候変動の指標となる海洋深層の酸素同位体比の変動との関連が見られた.これは,プレートの移動や全球的環境変動が遠洋域の堆積速度に影響し,深海底における特異的なレアアースの濃集と密接に関連していることを示唆するものである.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,太平洋やインド洋で採取された深海底堆積物コア試料の地球化学的分析を行い,試料中の様々な元素濃度等の時系列変化から,大陸起源物質や中央海嶺からの熱水起源物質等の流入量の変化を復元し,新生代におけるグローバルスケールでの物質循環の変遷と環境変動の因果律を解明することを目的とする.本年度はまず,研究対象とするインド洋の深海底堆積物コアから,必要な試料の選定及び採取を行った.当該コアは,1970年代から2000年代にかけて深海掘削計画(DSDP)及び国際深海掘削計画(ODP)により採取されたものである.本研究では,なるべく連続的に古い時代の層まで掘削されている26本のコアを選定した-各コアからの試料採取箇所は,航海レポートに記載された微化石等の情報を基に地質年代と海底面からの深度を対応づけ,6,500万年前から現在までの新生代を概ね50万年刻みでカバーできるよう選定した.平成24年7月にコア試料が保管されている高知コアセンター(KCC)を訪問し,計2,192試料を採取した.採取した試料については蛍光X線分析装置(XRF)による主成分元素分析及び誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS)による微量元素分析を順次進めており,現在以下の結果が得られている.1.主成分元素については,前期始新世にあたる約400試料の分析結果から,幾つかの層準でCa含有量の減少が見られた.これは当時の全球的な環境変動に伴う海洋の酸性化と対応している可能性があり,平成25年度に実施予定である炭素・酸素同位体分析の結果と合わせて議論したい.2.微量元素については,東部インド洋で採取された試料に最大1,100ppmを超えるレアアースが含まれていることが明らかとなった.これまでに高濃度のレアアースを含む深海底堆積物(レアアース泥)の存在は太平洋のコア試料分析結果から報告されているが(Kato et al., 2011, Nat. Geosci.),インド洋においても太平洋と同様にレアアース泥の形成が起こっていることが初めて認識された.本研究は,太平洋やインド洋で採取された海底堆積物掘削コア試料の地球化学的分析を行い,様々な元素濃度の時間的・空間的分布の変化を復元する.また,地球表層の環境変動の特徴的なシグナルとなる元素(例えば,炭素循環の変動を記録した海底炭酸塩の炭素安定同位体比等)について同位体分析を行う.これらの結果を統合・解析し,地球内部のマントル活動や陸上岩石の風化活動,海洋の生物生産性の変化といった,過去6,500万年間の新生代におけるグローバルスケールでの物質循環の変遷と全球的な環境変動の因果律を解明することを目的とする.25年度は, 24年度に高知コアセンターにて採取したインド洋深海底堆積物1,665試料の全岩化学分析を実施した.うち376試料については同センターにおいて炭素・酸素同位体比分析も行い,前期始新世に生じた複数の短期的地球温暖化イベントをインド洋の複数サイトの堆積物から初めて復元した.