hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サンゴ礁における炭酸系ダイナミクスと地球環境変動の関係の統合解析

1.瀬底島サンゴ礁における炭酸系成分(pH、DO、アルカリ度、PCO2、塩分)を15分毎に6年間計測した。従来の計測法では、アルカリ度計測値の信頼度が低いので、自動計測装置を導入し、本格的な計測のための準備をおこなっている。瀬底島サンゴ礁における過去6年間の生物群集代謝量の時系列変動をまとめて、日本サンゴ礁学会年会(2006、沖縄)において発表した。また、炭酸系成分と環境計測項目の時系列データの周期解析をおこなった結果、水深の変動と光量子の変動が独立した周期変動をしめしたが、他の成分の周期は、その合成された周期変動を示す可能性が示された。これについては、21世紀COE成果発表会にて発表した。2.サンゴ礁における観測値から群集代謝量を求める数値モデルを構築し、瀬底島サンゴ礁およびレユニオン島サンゴ礁で検証し、よい結果を得た。また、ラジカル物質のサンゴの代謝に与える効果について、室内におけるサンゴ飼育実験をおこなった。これらの成果を、EGU(Europian Geoscience Union)General Assenbly 2005(Vienna, Austria)で発表した。3.サンゴ礁生物の炭酸塩骨格年輪に記録された過去の海洋環境変動の記録を解析した。とくに硬骨海綿の骨格年輪の解析をおこない。Mg/Ca比が水温変動に応答していること、および鉛やプルトニウムなどの重金属元素を選択的に濃縮しており、これら元素のモニタリングに適した環境指標生物であることがわかった。プルトニウムの精密分析により、琉球列島周辺海域におけるプルトニウム同位体比が変動した可能性が示唆された。その原因解明のための調査研究が必要である。沿岸海域における有害物質の分布と挙動の研究をおこなった。これらについては、日本地球化学会年会(2006年、沖縄)において発表した。4.今年度に瀬底島サンゴ礁に設置した全アルカリ度自動計測装置は、30分ごとに海水のサンプリングとろ過を自動的におこない、分析精度0.3%の再現性で、自動分析できる装置である。また、赤外線ガス分析装置をも設置して、海水中の二酸化炭素濃度変動の観測を開始した。これらの観測結果は、従来の観測と合わせて炭酸系ダイナミクスの解析に利用する。1.サンゴ礁における炭酸系ダイナミクスを長期間連続計測できる装置(全炭酸-アルカリ度自動計測装置)を瀬底島サンゴ礁に設置して観測を始め、連続観測を行う事による以下に示す初期トラブルを解消した。(1)サンゴ礁の現場における潮の干満によって地下からの湧水の影響を無視できないことが判明したので、塩分補正回路を測定器に組み込んで自動補正できるようにした。(2)夏期における太陽日射が強いので測定器内の温度が顕著に上昇した。室外に水冷用の水盤を設置して改良した。(3)台風など後天時には、海底の砂を巻き上げた海水を揚水するので、計器内の調整槽に砂がたまってしまう。(4)測定器および現場の状況を把握するためにWebカメラを設置して、計測装置の状況を把握できるように改良した。(日本化学会西日本大会、2006年9月:沖縄にて発表)2.サンゴ礁海水中のPCO_2濃度変動を年間を通して15分ごとに観測し、大気海洋間のフラックスをもとめた。一日ごとのCO_2収支をもとめ月ごとに積算した値は、2005年12月2006年2月までは大気から海水への吸収を示したが、3月以降12月までは海水から大気への放出を示した。
象牙質コラゲン線維の形成と配列に関する電子顕微鏡的研究

象牙質のコラゲン線維を形成する象牙芽細胞は、基底膜を介して相対峙している内エナメル上皮細胞との相互作用(上皮と間葉の相互作用)の結果分化する.歯冠部の内エナメル上皮細胞は、後にエナメル芽細胞に分化してエナメル質形成にあずかるが、歯根部では上皮鞘細胞になりエナメル質形成にはあずからない.このように、性質の異なる上皮細胞との相互作用の結果分化してくる象牙芽細胞は、歯冠部と歯根部ではその形態が異なることが著者らの観察から明らかになっている.そこで、今回は歯冠部でありながら通常のエナメル質形成が起こらない領域、すなわちラット臼歯の咬頭頂のenamel-free areaにおける象牙芽細胞の形態やコラゲン線維の配列方向について観察をおこなった.生後1日のenamel-free areaでは、内エナメル上皮細胞は背の低い円柱形を呈し、配列はやや不規則であった.象牙芽細胞の太い突起の方向は基底板に対して直角のものと平行のものとが認められた.コラゲン線維の配列方向は象牙芽細胞の突起と同様に、基底板に対して直角方向に伸びるものと平行に伸びるものとが混在していた.生後2日では、内エナメル上皮細胞は著しく背丈が低くなり立方形を呈していた.象牙芽細胞は、1本の太い突起を基底板に対して直角方向に伸ばすものがほとんどであった.この領域のコラゲン線維は象牙芽細胞の突起に沿って象牙質表面に対して直角方向に配列するものと、象牙芽細胞の細胞体の遠位端が作る平面に平行で象牙質表面に対して平行に配列するものとの両者が認められた.このことから、ラット臼歯のenamel-free areaにおける象牙芽細胞の微細形態やコラゲン線維の配列は、歯冠部と歯根部の中間型を示すことが認められた.そして、象牙質コラゲン線維の配列方向は、その形成細胞である象牙芽細胞の形態が大きく関与することが示唆された.象牙質のコラゲン線維を形成する象牙芽細胞は、基底膜を介して相対峙している内エナメル上皮細胞との相互作用(上皮と間葉の相互作用)の結果分化する.歯冠部の内エナメル上皮細胞は、後にエナメル芽細胞に分化してエナメル質形成にあずかるが、歯根部では上皮鞘細胞になりエナメル質形成にはあずからない.このように、性質の異なる上皮細胞との相互作用の結果分化してくる象牙芽細胞は、歯冠部と歯根部ではその形態が異なることが著者らの観察から明らかになっている.そこで、今回は歯冠部でありながら通常のエナメル質形成が起こらない領域、すなわちラット臼歯の咬頭頂のenamel-free areaにおける象牙芽細胞の形態やコラゲン線維の配列方向について観察をおこなった.生後1日のenamel-free areaでは、内エナメル上皮細胞は背の低い円柱形を呈し、配列はやや不規則であった.象牙芽細胞の太い突起の方向は基底板に対して直角のものと平行のものとが認められた.コラゲン線維の配列方向は象牙芽細胞の突起と同様に、基底板に対して直角方向に伸びるものと平行に伸びるものとが混在していた.生後2日では、内エナメル上皮細胞は著しく背丈が低くなり立方形を呈していた.象牙芽細胞は、1本の太い突起を基底板に対して直角方向に伸ばすものがほとんどであった.この領域のコラゲン線維は象牙芽細胞の突起に沿って象牙質表面に対して直角方向に配列するものと、象牙芽細胞の細胞体の遠位端が作る平面に平行で象牙質表面に対して平行に配列するものとの両者が認められた.このことから、ラット臼歯のenamel-free areaにおける象牙芽細胞の微細形態やコラゲン線維の配列は、歯冠部と歯根部の中間型を示すことが認められた.そして、象牙質コラゲン線維の配列方向は、その形成細胞である象牙芽細胞の形態が大きく関与することが示唆された.
放射線によるATM依存的なBRCA1蛋白質リン酸化とその意義

今年度は以下の知見を新たに得た。1.BRCA1蛋白質は非照射細胞では核内で比較的大きな斑点状の存在形態(フォーカス形成)を示すが、放射線照射後はRAD50やNBS1のフォーカス形成と同じ時間経過で異なった形態のフォーカスを形成することを明らかにした。BRCA1蛋白質を欠くHCC1937細胞では、放射線照射後のp53蛋白質のリン酸化が正常細胞の場合と比較して弱いことから、非照射時に存在するBRCA1蛋白質のフォーカスは、ATM蛋白質によるBRCA1蛋白質やP53蛋白質などの下流の蛋白質のリン酸化に重要であることを示した。2.多重蛍光免疫染色法を用いた検討から、放射線照射後にフォーカスを形成したBRCA1蛋白質はDNA組換え修復に関与するRAD50/MRE11/NBS1複合体と共存すると同時に、γ-チューブリンの蛍光で検出される中心体に局在することを見いだした。BRCA1蛋白質を持たないHCC1937細胞では放射線照射後に中心体の異常を高頻度に誘導することから、中心体へのBRCA1蛋白質の局在は放射線照射後の中心体安定性に何らかの役割を果たしていることを示唆した。中心体の不安定性化は染色体数の数的アンバランスの原因になることから、ATMによるBRCA1蛋白質のリン酸化が、中心体安定性を維持することによってゲノムの安定性を維持している可能性を示した。1.BRCA1蛋白質のリン酸化による電機泳動度の変化は照射後15分から観察され3時間後には最大になることがわかった。照射直後のリン酸化はATMおよびATRの阻害剤であるWortmanninによって抑制され、ATM機能を欠損するAT細胞では見られないことから、BRCA1蛋白質のリン酸化はATM依存的経路により制御されていることが確認された。2.放射線照射後にBRCA1蛋白質は核内で斑点状の存在形態(フォーカス形成)を示す。BRCA1フォーカスはATの細胞で見られないこと、あるいはWortmannin処理によって抑制されることから、BRCA1のリン酸化がBRCA1蛋白質のフォーカス形成に必要であることが示された。3.蛍光免疫染色法を用いた検討から、放射線照射後にフォーカスを形成したBRCA1蛋白質はDNA組換え修復に関与するRAD50/MRE11/NBS1複合体と共存することが示唆された。さらに、BRCA1蛋白質を欠くヒト乳癌細胞HCC1937では、RAD50/MRE11/NBS1腹合体のフォーカスは検出されるものの、その局在性に異常が認められることから、RAD50/MRE11/NBS1複合体のフォーカス形成にはBRCA1蛋白質の存在が必要とされることが明らかになった。さらに、HCC1937細胞では、放射線照射後のp53蛋白質のリン酸化が正常細胞の場合と比較して弱く、ATM蛋白質によってリン酸化されるBRCA1蛋白質は、ATM蛋白質によるp53蛋白質のリン酸化にも関与していることが示唆された。BRCA1蛋白質を欠くHCC1937細胞では、放射線照射後のp53蛋白質のリン酸化が正常細胞の場合と比較して弱いことから、非照射時に存在するBRCA1蛋白質のフォーカスは、ATM蛋白質によるBRCA1蛋白質やp53蛋白質などの下流の蛋白質のリン酸化に重要であることを示した。BRCA1蛋白質を持たないHCC1937

細胞では放射線照射後に中心体の異常を高頻度に誘導することから、中心体へのBRCA1蛋白質の局在は放射線照射後の中心体安定性に何らかの役割を果たしていることを示唆した。中心体の不安定性化は染色体数の数的アンバランスの原因になることから、ATMによるBRCA1蛋白質のリン酸化が、中心体安定性を維持することによってゲノムの安定性を維持している可能性を示した。
徳倫理とケアの倫理に基づく動物倫理の研究

本研究の目的は、人と動物が実際に結ぶ個別的な関係に注目することによって、従来主流であった功利主義や義務論とは異なる仕方で動物への配慮を主張するための枠組みを提出することである。本研究では、(A)個別の状況における動物への対応について、徳倫理およびケアの倫理に基づく場合と他の理論に基づく場合とを比較検討し、それらの理論が動物倫理に関してそれぞれもつ意義を明らかにすること、(B)徳倫理およびケアの倫理と他の理論との関係を特定し、両理論のもつ役割を明らかにすること、という2つの課題を設定している。今年度は、昨年度、博士論文において提示した枠組みについて、解決すべき課題として残された問題に取り組むことで、昨年度の研究をさらに進展させることに注力した。特に、動物をめぐるさまざまな現実の問題状況を参照し、博士論文で提出した枠組みを適用する際に考慮すべき事柄を検討することに取り組んできた。なかでも、人間にとって最も身近な問題であり、倫理的に深刻な問題となりうる肉食と「工場畜産」について、肉食がどれほど「必要」なものとして論じられうるのか、工場畜産はどれほど必要でありうるのかという観点から、その是非を検討している(論文「動物にたいする不必要な危害と工場畜産」)。また、博士論文では、動物倫理の議論の「説得」という観点に注目し、ある種の議論を提示するものとしての文学作品が果たしうる役割を検討したが、今年度は、説得のための表現として用いられる、「人間にたいする行為との類比」がどのような意義をもちうるのか、そしてそうした類比をおこなう際に考慮すべき事柄は何であるかを検討した(論文「動物倫理における動物と人間の類比」)。これまでの研究を通して、功利主義や義務論といった理論的立場に基づく動物倫理とは異なる仕方で動物への配慮を論じるひとつの枠組みを提供し、その洗練化を図ることができたと考える。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、人と動物が実際に結ぶ個別的な関係に注目することによって、主流とされてきた功利主義や義務論に基づく動物倫理の議論とは異なる仕方で、動物への配慮を主張するための枠組みを提出することである。そのために、課題(1)として、個別の状況における動物への対応について、徳倫理およびケアの倫理に基づく場合と他の理論の場合とを比較検討し、それらの理論が動物倫理に関してもつそれぞれの意義を明らかにすること、さらに課題(2)として、徳倫理およびケアの倫理と他の倫理理論との関係を特定し、両理論のもつ役割を明らかにすること、という2つの課題を設定している。今年度は、特に課題(1)に中心的に取り組むことで、動物への配慮を論じるのにふさわしいアプローチを検討してきた。その具体的な成果として、博士論文「動物の倫理的重みと人間の責務ー動物倫理の方法と課題ー」を作成し、2017年3月に千葉大学大学院人文社会科学研究科から学位を授与された。本論文の特徴は、動物倫理の議論を説得的なものにするために、次のような観点から議論を展開する点にある。まず、われわれが当たり前にもちうる動物理解を、理論の枠にとらわれず、より豊かな仕方で描き、その含意を明確化すること、動物が人間との関係に応じてもつようになった特徴をも考慮に入れることである。そして、動物のもつ倫理的重みという「動物をめぐる議論」と、動物をどのように理解し、そう理解された動物とどのように向かい合うべきかという「人間をめぐる議論」の両面から論じることである。今年度の研究を通して、功利主義や義務論といった理論的立場に基づく動物倫理とは異なる仕方で動物への配慮を論じるひとつの枠組みを提出することができたと考える。博士論文を執筆し、特定の理論的立場に基づく動物倫理とは異なる仕方で動物への配慮を論じるひとつの枠組みを提出することができた点は特に評価できると考える。博士論文においては特に、動物倫理の議論が、動物という、倫理的配慮の対象でありうるということ自体が十分には受けいれられていない存在をめぐる議論だという点に着目した。そのことによって、そうした対象をめぐる議論を説得的なものとして構築するという観点が動物倫理の議論には必要であるということを、今後の研究において引き続き念頭に置くべき問題意識として明確化することができた。以上から、おおむね順調に研究が進捗していると考える。

また、博士論文では、動物倫理の議論の「説得」という観点に注目し、ある種の議論を提示するものとしての文学作品が果たしうる役割を検討したが、今年度は、説得のための表現として用いられる、「人間にたいする行為との類比」がどのような意義をもちうるのか、そしてそうした類比をおこなう際に考慮すべき事柄は何であるかを検討した(論文「動物倫理における動物と人間の類比」)。これまでの研究を通して、功利主義や義務論といった理論的立場に基づく動物倫理とは異なる仕方で動物への配慮を論じるひとつの枠組みを提供し、その洗練化を図ることができたと考える。今後の方針としては、まず、課題(2)として、徳倫理およびケアの倫理と他の理論との関係を特定し、両理論のもつ役割を明らかにするという課題に取り組む。それにより、今年度の研究成果がもつ倫理学における位置づけを検討するとともに、徳倫理およびケアの倫理のもつ意義を明確化する。そして、今年度の研究を通して得られた枠組みについて、さらに、さまざまな現実の状況を参照し、その適用の際に考慮すべきことを確定していくこと、また、たとえばパティキュラリズムといった倫理的立場との関連を明確化していくことが必要である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
様々な効果を持つ非線形楕円型方程式の解構造の研究

本研究課題は非線形楕円型方程式と呼ばれる偏微分方程式に対し,特定の性質を持った解の存在(および非存在)を明らかにすることを目標としている.本課題で扱う方程式は,物理学など数学以外の分野において現れるものや幾何学と関連が深いものである.これらの方程式については自明な解と呼ばれる解以外(それらを非自明解と呼ぶ)については解を具体的に書き下すことはできず,非自明解の存在自体が知られていない.本課題では,非自明解の存在を証明することを目標にしているが,それと同時に見つけた非自明解がどのような性質を持っているかについても明らかにしたい.本研究課題は非線形楕円型方程式と呼ばれる偏微分方程式に対し,特定の性質を持った解の存在(および非存在)を明らかにすることを目標としている.本課題で扱う方程式は,物理学など数学以外の分野において現れるものや幾何学と関連が深いものである.これらの方程式については自明な解と呼ばれる解以外(それらを非自明解と呼ぶ)については解を具体的に書き下すことはできず,非自明解の存在自体が知られていない.本課題では,非自明解の存在を証明することを目標にしているが,それと同時に見つけた非自明解がどのような性質を持っているかについても明らかにしたい.
音声入出力のための対話システム及び知識ベースの高度化に関する研究

本研究は、自然言語処理を含む知識処理を導入した新しい音声研究の方法論を確立すると共に、音声による対話システムを構築するための問題点を検討し、それを解決するための基盤技術を開発することを目的としている。今年度(昭和63年度)は特に、(1)知識処理、(2)対話文の処理、(3)対話における話題管理、(4)対話モデル、に重点をおいて研究を行った。以下にその成果の概要について述べる。(1)音声の認識・合成における知識処理に関しては、大量データから帰納推論によって知識を自動生成する方式の開発を行った。認識については、62年度に開発された知識ベース構築支援環境に加えて、新しい属性を生成する能力と強力な一般化帰納を持つ認識知識の帰納推論方式を開発した。合成については、自然音声と合成音声との比較例から時間長、ピッチ、及びホルマント周波数等の制御規則を帰納推論し、かつ得られた知識を管理する知識ベース構築支援システムを開発した。(2)対話に現れる文法から大きく逸脱した文を対象として、黒板モデルを導入した柔軟な制御方式と意味解析を構文解析により優先させる方式を開発した。(3)対話における話題の遷移を管理するためのコンピュータ用と利用者用の2つのスタックを持つ対話プラン解釈方式を開発し、実際の対話に適用することにより、その有効性を確認した。(4)対話モデルに関しては、対話における暗黙の仮定を語用論的立場から整理し、語用論的文脈処理法を開発した。対話の原則には、「相手の知っていることは言わない。」、「自分の知っていることは聞かない。」等多くのものがある。これ等の原則を整理すると共に、TMS(真理値管理機構)に基づく省略語同定法を実現することにより、対話モデル構築の基礎を与えた。更に、対話の実例を収集し、対話の特性を検討すると共に、対話データベースの可能性を検討した。
小学校の「総合的な学習の時間」における英会話学習の実態調査

平成13年度に引き続き「小学校の国際理解教育における外国語(英語)活動の実態調査」を下記の要領で行った。・調査時期-2002年89月・発送数-750校(公立小学校・都道府県別の学校数に比例し、無作為抽出)・回収数-426(回収率56.8%)・回答者-学校長、教頭、研究主任・調査の主なねらい-量より質(「どのような目的で」「どのようなカリキュラムで」「その成果と課題とは何か」等の実態を把握するため。)・調査結果(1)「総合的な学習」のねらいと外国語(英語)活動の在り方との関連性に関する職員の共通理解度-27%の学校が共通理解を図っていない。(2)国際理解教育の実施状況-397/426校が実施。その「実施形態」について-(1)国際理解に関する調べ学習(173/397校)、(2)地域の外国人を招いての活動(172/397校)、(3)外国語(英語)によるコミュニケーション活動(295/397校)→その「ねらい」について(1)言葉や文化習慣・生活を知る為(166/295校)(2)外国語(英語)に慣れ親しむ為(95/295校)(3)コミュニケーションが図れるようになる為(81/295校)→外国語(英語)活動の「実施頻度」:(1)年7回以上(71/295校)(2)月1回(45分)(31/295校)、月2回(45分)(23/295校)。その活動の「実施学年」(1)1学年(210/295校)(2)3学年から(46/295校)。「ALTとの触れ合う頻度」(1)年24回(72/295校)(2)年510回(52/295校)(3)11回以上(37/295校)。「カリキュラムの立案」(1)学年毎に作成(129/295校)(2)国際理解担当者が作成(125/295校)。「活動支援の体制」担任とALTとのTT(209/295校)。「評価規準の設置状況」(1)設置していない(224/295校)(2)検討中(57/295校)。「評価の実施状況」-[児童](1)行っていない(224/295校)(2)自己評価カードの使用(63/295校)[教師]-(1)観察による記録(172/295校)(2)児童の自己評価カードを参考に(67/295校)。「活動の成果」(1)積極性が育ってきた(2)教科で活躍できない子も生き生きと活躍できる(3)明るくなった(4)自信を得た(5)コミュニケーションを図る態度が育った(6)外国や日本の文化への関心が高まった(7)外国語(英語)への親しみが深まった等。「活動支援の体制」

担任とALTとのTT(209/295校)。「評価規準の設置状況」(1)設置していない(224/295校)(2)検討中(57/295校)。「評価の実施状況」-[児童](1)行っていない(224/295校)(2)自己評価カードの使用(63/295校)[教師]-(1)観察による記録(172/295校)(2)児童の自己評価カードを参考に(67/295校)。「活動の成果」(1)積極性が育ってきた(2)教科で活躍できない子も生き生きと活躍できる(3)明るくなった(4)自信を得た(5)コミュニケーションを図る態度が育った(6)外国や日本の文化への関心が高まった(7)外国語(英語)への親しみが深まった等。「小学校における英語活動などを取り入れた国際理解教育」の実態予備調査を下記の要領で行った。(1)調査の概要・調査時期2001年67月・発送数24,000通・回収数527通<アンケート集計452通>(回収率2.2%)・回答者校長(32.5%)、教頭(25.0%)、研究担当者(8.4%)、その他(29.4%)/記入なし(4.7%)(2)予備調査結果(1)国際理解教育の実施内容-英語活動・英会話のようなもの(215校)、地域の外国人を招いての活動(176校)、日本語で行う国際理解に役立つ知識の学習(84校)(2)国際理解教育の実施周期-年単位の活動(38%):イベント的な扱いのもの週単位の活動(13%):英語活動のカリキュラム化で実施他。(3)先生の実施体制-担任+ALT(外国語指導助手):57%(4)成果-英語・外国への親しみや関心(196校)、文化理解・コミュニケーションの積極性(78校)他。(5)課題-学習効果に関わる予算と回数(65校)、外国人講師との問題(56枚)、カリキュラムの問題(45校)、教師・学校の問題(28校)他。(3)次年度(平成14年度)に向けての課題調査時期が夏前ということもあり、未実施が多かったようであるが、2002年度の、実施校数は増加すると予想される。2002年度の調査に期待したい。平成13年度に引き続き「小学校の国際理解教育における外国語(英語)活動の実態調査」を下記の要領で行った。・調査時期-2002年89月・発送数-750校(公立小学校・都道府県別の学校数に比例し、無作為抽出)・回収数-426(回収率56.8%)・回答者-校長、教頭、研究主任・調査のねらい量より質(「どのような目的で」「どのようなカリキュラムで」「その成果と課題とは何」等)の実態を把握するため。・調査結果(1)「総合的な学習」のねらいと外国語(英語)活動の在り方との関連性に関する職員の共通理解度-約30%の学校が共通理解を図っていない。その理由として(1)外国語(英語)活動のねらいがわからない(18%)、(2)共通理解を図る気持がない(12%)等がある。(2)国際理解教育の実施状況-93%の学校が実施、そのうち「教科」の時間内での実施が17%、「総合」の時間で92%。その「実施形態について-(1)国際理解に関する調べ学習(44%)、(2)地域の外国人を招いての活動(43%)、(3)「外国語(英語)によるコミュニケーション活動」(74%)=295校→その「ねらい」について(1)言葉や文化習慣・生活を知る為(166/295校)(2)外国語(英語)に慣れ親しむ為(95/295)、(3)コミュニケーションが図れるようになる為(81/295校)→外国語(英語)活動の「実施頻度」(1)年7回強(82/426校)、(2)月1回(45分)(35/426校)、(3)月2回(45分)(24/426)。「何学年から」(1)1学年から(242/426)(2)3学年から(51/426校)。「ALTとの触れ合う頻度」(1)年24回(94/426)(2)年510回(年66/426校)。「カリキュラムの立案」
漁船の健康寿命延長を実現する次世代型状態監視・診断システムの開発

漁船の健康寿命延長を実現する次世代型状態監視・診断システムの開発である.基盤となる技術は研究代表者が提案している「パラボラマイク」と「合成波形分離」を用いた高効率,高精度な状態監視手法である.本手法はパラボラマイクの集音特性を利用し,回転機械損傷時に発生する低周波の回転周波数成分の強度に着目することで,複数の機械設備の中から状態監視対象のみの機械設備を同定することができる.その後「合成波形分離」を用い損傷信号のみの抽出が可能な手法である.今回,新たな提案課題では音源を同定し,抽出するのは低周波の回転周波数成分ではなく機械設備の潤滑状態が悪化し摺動面同士の直接接触時に発生する摺動性超音波振動である.超音波の場合,解析的に算出可能な回転周波数とは異なり発生する正確な周波数が明らかになっていないため音源の同定を行い,その中から損傷信号のみを効率的に抽出することは不可能であった.しかしながら,提案課題では実験的に摺動性超音波振動のみを抽出し発生帯域と発生量の定量化を行う事ができる.本年度,平成30年度は状態監視対象として損傷の発生しやすい摺動部が存在する転がり軸受,滑り軸受を選択している.転がり軸受試験機,滑り軸受試験機では摺動性超音波振動の正確な発生帯域と発生量の定量化を行っている.さらに滑り軸受試験機に用いた潤滑油を採取し,その中に含まれる摩耗粉粒子数から潤滑油の性状を求めている.さらに各摺動部表面の電子顕微鏡観察により損傷程度を確認した.これらの参考にしながら診断上重要な閾値の設定を行っている.診断の閾値は潤滑状態を「最優良」「優良」「正常」「初期汚損」「中期汚損」「末期汚損」の6ステージに分類し,直観的に判断しやすくした.重要機械設備の保全政策は損傷を前もって予防する予防保全が前提である.これは損傷を早期に発見する損傷反応型の保全政策に加え,損傷の元となるストレスの監視,診断を行い取除く損傷原因除去型保全が保全政策として最適である.漁船は他の船舶に比べコスト的にもマンパワー的にもメンテナンスが行き届いていない傾向があるため上記の保全政策に基づく「健康寿命延長を実現するための状態監視・診断システム」が必須である.現状では状態監視対象となるピストン-シリンダライナ機構,転がり軸受,滑り軸受の状態監視・診断では損傷の検出が主流であり,潤滑油を採取すること無しに簡便に潤滑状態を推定する技術を実用化することは困難であった.本研究では損傷が発生する前に損傷の要因を監視・診断する機能を新たに加えることで健康寿命の延長,安全安心な操業,高効率化による省エネルギーを実現させる状態監視・診断システムの開発を行うことを目的とする.平成30年度は状態監視・診断の対象であるピストン-シリンダライナ機構,転がり軸受,滑り軸受各試験機に使用する潤滑油の種類,温度,各試験機の駆動回転数,負荷荷重を変化させ,油膜厚さと摺動性超音波振動の正確な発生帯域の同定および発生量の定量化を行っている.さらに実験後の潤滑油性状の化学的な分析および各試験機の摺動面の電子顕微鏡観察から診断の閾値を設定し潤滑状態を「最優良」「優良」「正常」「初期汚損」「中期汚損」「末期汚損」の6ステージに分類している.本年度,平成30年度は潤滑状態を示す6ステージの閾値設定に関わる実験を継続しており,高精度かつ高信頼性な状態監視・診断システムを構築している事から,当初の計画通りである.よって本提案課題はおおむね順調に進展しているものと考えられる.最終年度となる本年度,令和元年度は研究代表者の所属する水産大学校の練習船耕洋丸の機関室に設置してある発電機,循環水ポンプのピストン-シリンダライナ機構,転がり軸受,滑り軸受を対象として提案手法の実用性を検証する.具体的には発電機,循環水ポンプの油面レベルを低下させ,負荷を増加させる加速試験を行う.潤滑状態を示す6ステージの各ステージ相当する閾値まで変化させ試験終了後に潤滑油を採取する.採取された潤滑油の摩耗粉粒子数などを解析することで提案手法との整合性を検証する.検証後,実用性が確認されれば提案手法に関する特許出願を行い,携帯型診断装置に本機能を搭載し試作品の製作を行なう.機械の損傷原因となる潤滑状態を監視・診断する機能を加えることで漁船の損傷自体を未然に防ぎ健康寿命を大幅に延長させるシステムの開発を行うことが本研究の目的である.研究代表者は複数の機械設備に対し,特定方向に集音効果が高く,音源同定が可能なパラボラ集音マイクロホンと提案する信号処理手法「合成波形分離」を用いることで高効率,高精度な状態監視手法をこれまで提案している.本手法は損傷時に発生する約1kHz以下の回転周波数成分の強度差に着目し,音源同定を行い,損傷信号のみを抽出するものである.本手法は損傷の検出に特化したものであり,損傷が進行している機械に対して非常に有効な手法である.本研究では提案手法を機械の損傷初期に現れる摺動性超音波振動の測定に範囲を拡大したものである.平成29年度は状態監視・診断の対象となるピストンーシリンダライナ機構,転がり軸受,滑り軸受から発生する摺動性超音波振動の指向性測定を行っている.これまで低周波では波動の回折効果の影響で問題とならなかったパラボラマイクの設置位置に関しては摺動性超音波振動の場合,指向性が存在するため最も集音効果の高い位置に設置する必要がある.

そのため試験機を用い基礎実験を行い集音効果の高い最適な設置位置の同定を行っている.基礎実験ではピストン-シリンダライナ機構および滑り軸受試験機の潤滑油の種類と温度,試験機回転数,負荷荷重を変化させた場合の摺動性超音波振動の正確な発生帯域とその発生量の定量化を行っている.転がり軸受試験に関しては回転数と損傷の箇所と大きさを変化させた場合の摺動性超音波振動の発生帯域と発生量の定量化を図っている.さらに実験後に採取した潤滑油の性状を分析し,摺動性超音波振動の定量化された値との相関を解析することで診断に必要な閾値の設定を行っている.平成29年度は状態監視対象として損傷の発生しやすい摺動部が存在するピストンーシリンダライナ機構,転がり軸受,滑り軸受を選択している.指向性が存在する摺動性超音波振動の測定であるため集音効果の高い場所にパラボラマイクを設置する必要がある.これまでに得られた知見によれば状態監視対象の投影面積が最大の面にパラボラマイクを設置すると高い集音効果を得られることが分かっている.この知見を基にパラボラマイクを設置する最適な場所を実験的に同定することが可能となった.ピストンーシリンダライナ機構試験機,滑り軸受試験機では油膜厚さと摺動性超音波振動の正確な発生帯域と発生量の定量化を行うことが可能となった.またピストン-シリンダライナ機構試験機および滑り軸受試験機に用いた潤滑油を採取し,含まれる摩耗粉粒子数SOAP法により求められる摩耗粉粒子の種類から潤滑油の性状を求めている.さらに各摺動部表面の電子顕微鏡観察により損傷程度を確認する.以上のデータを参考にしながら診断上重要な閾値の設定を行う事ができた.診断の閾値は最終的に潤滑状態を「最優良」「優良」「正常」「初期汚損」「中期汚損」「末期汚損」の6ステージに分類し,直観的に判断しやすくしている.さらに本提案課題では潤滑状態の状態監視・診断に加え従来からの機能である低周波領域に現れる回転周波数成分から損傷機械要素の音源同定および損傷信号の抽出を行い損傷に関する精密診断を実施し異常の種類の同定を行い適切なメンテナンス時期を決定するために必要な情報提供を行うシステムも同時に構築することができたことから本提案課題はおおむね順調に進展していると考えられる.漁船の健康寿命延長を実現する次世代型状態監視・診断システムの開発である.基盤となる技術は研究代表者が提案している「パラボラマイク」と「合成波形分離」を用いた高効率,高精度な状態監視手法である.本手法はパラボラマイクの集音特性を利用し,回転機械損傷時に発生する低周波の回転周波数成分の強度に着目することで,複数の機械設備の中から状態監視対象のみの機械設備を同定することができる.その後「合成波形分離」を用い損傷信号のみの抽出が可能な手法である.今回,新たな提案課題では音源を同定し,抽出するのは低周波の回転周波数成分ではなく機械設備の潤滑状態が悪化し摺動面同士の直接接触時に発生する摺動性超音波振動である.超音波の場合,解析的に算出可能な回転周波数とは異なり発生する正確な周波数が明らかになっていないため音源の同定を行い,その中から損傷信号のみを効率的に抽出することは不可能であった.しかしながら,提案課題では実験的に摺動性超音波振動のみを抽出し発生帯域と発生量の定量化を行う事ができる.本年度,平成30年度は状態監視対象として損傷の発生しやすい摺動部が存在する転がり軸受,滑り軸受を選択している.転がり軸受試験機,滑り軸受試験機では摺動性超音波振動の正確な発生帯域と発生量の定量化を行っている.さらに滑り軸受試験機に用いた潤滑油を採取し,その中に含まれる摩耗粉粒子数から潤滑油の性状を求めている.
ソーシャルメディアにおけるバースト現象の理解と予測に関する研究

Facebook、Twitter、Instagramといったソーシャルメディアは、情報共有ツールとして広く一般に用いられている。こうしたソーシャルメディアは、集団行動や集団注意の創発ダイナミクスを理解するために研究プラットフォームとしても注目を集めている。本研究では、特に「タグ」に注目し、新しいタグの生み出され方やタグの使われ方に注目した数理モデルの開発と解析を行った。Facebook, Twitter, Google Plusといったソーシャルメディアは、情報共有ツールとしてその役割を確立している。これらのソーシャルメディアによってさまざまな事象に人々がどのように反応しているかを観察することが可能となった。実際、ソーシャルメディアを使って集団注意(collective attention)の創発ダイナミックスを研究するためのプラットフォームとして盛んに用いられている。2015年度は、ソーシャルタギング(e.g.,タグ)における集団・創発現象に注目した解析を行った。特に、タグが生み出される、あるいは使用されるメカニズムの言及するモデル化と分析を行った。Delicious, Flickr, Instagram, RoomClipといったソーシャルメディアデータを対象に、実データとモデル(i.e., Yule-Simonモデル)を比較することで、実データの振る舞いをどのような側面で再現し、またどのような点でズレが生じるのかを検証した。ソーシャルタギングにおいて語彙(i.e.,タグ)が生み出され、使用されるメカニズムについて記述した論文が、人工知能学会論文誌に採録された。また、コンテンツがソーシャルメディア上でどのように進化するかについて考察した論文が国際会議European Conference on Artificial Lifeに採択された。フェイスブック,ツイッター,インスタグラムといったソーシャルメディアは、情報共通ツールとしてその役割を確立している。実際、ソーシャルメディアは、集団行動や集団注意の創発ダイナミックスを研究するためのプラットフォームとして盛んに用いられている。2016年度は、タグの使われ方や新しいタグの生み出され方に注目した解析を行った。これまでの研究でYule-Simonの結果と実データの振る舞いを比較すると、ズレが生じることが観測されていた。そこで、タグが使われるメカニズムに言及するYule-Simonモデルをベースとしたモデルの改良を行った。提案した改良モデルを用いると、より実データと近い結果を得ることができた。また新たなタグの生み出され方について、ユーザのネットワークを構築し分析を行った。その結果、新しいタグは、ネットワークの中心(コア)ではなく、周辺(ペリフェラル)で生み出される傾向が強いことが分かった。上記のデータの解析には、主にTunnel株式会社が運営するサービスRoomClip (ルームクリップ)(http://roomclip.jp/)を対象に行った。成果として、タグの使われ方のメカニズムについて記述した論文が、International Conference on Computational SocialScience (IC2S2 2017)に採択されている。タグの使われ方のメカニズムについて記述した論文が、International Conference on Computational SocialScience (IC2S2 2017)に採択された。本研究では、特に「タグ」に注目し、新しいタグの生み出され方やタグの使われ方に注目した解析をこれまでに行ってきた。その結果、新たなタグは、ユーザーネットワークの中心(コア)ではなく、周辺(ペリフェラル)で生み出される傾向が強いことが分かっている。また、タグの使われ方に関して、過去に使われた回数の多いタグほど選ばれやすいという優先的選択性が働いている。こうしたタグの振る舞いは、数理モデルの一つであるYule-Simon過程で全体的な振る舞いに関してうまく記述することが可能である。一方、個々のタグの累積出現回数について注目してみるとYule-Simon過程が予測する値から逸脱するタグが存在し、Yule-Simon過程ではその逸脱の分布が指数関数的減衰を示す。しかし、実際のデータからはYule-Simon過程では捉えきれない大きさの逸脱をもつタグが多く存在することがわかった。そこで実データにおけるYule-Simon過程からの逸脱の大きさを確認し、最近使われたタグほど選ばれやすくするというバイアスを加えたYule-Simon過程を拡張したモデルを提案した。その結果、オリジナルのYule-Simon過程と比べて実データの挙動をより捉えることが可能となった。ソーシャルタギングにおいて、語彙が生み出される、使われていく中で、ときに使用頻度が急激に増加する語彙が見つかっている。今後はこれらバーストする語彙を詳細に解析し、Yule-Simonモデルをベースとし拡張したモデルの提案、検証を行っていく。29年度は、ソーシャルタギングで語彙が生み出されるメカニズムについて更に分析し、モデルを提案していきたい。具体的には、これまで提案しているモデルでは捉えきれていない実データの挙動は、バースト的に投稿が集中して行われる現象として考えることができる。このバーストを捉えるようなメカニズムをモデルに取り込み、予測といった応用へと繋げていきたい。ウェブサイエンス、人工生命、複雑系2015年度に、データ分析を行いその結果を大容量のデータストレージに保存する予定であったが、データ容量が想定したよりも少なかったため新たに購入する必要がなかったため、未使用額が生じた。

データ分析結果をデータベース化するための人件費を確保していたが、データ容量が想定したよりも少なかったため人件費に未使用額が生じた。新たに発生するデータ解析で、新たにデータストレージが必要になる。未使用額はその経費に充てることにしたい。データ解析等で新たにデータストレージが必要になるため、未使用額はその経費に充てることにしたい。
高分子系ポーラス体を用いた衝撃変形応答の可視化によるエネルギー吸収能改善

空隙を複合化したポーラス体やセル構造体は衝撃エネルギー吸収能を有する構造材料として注目されている。衝突時の安全性を保証するためには、衝撃エネルギーを高効率に吸収することが大切である。本研究では、衝突時に物体へ負荷される応力が波として伝播する様子をサンプリング時間1μ秒の経時変化として捕捉するための可視化を試行した。また、試験結果の妥当性を判定するため、有限要素シミュレーションとの対比を行い、衝撃変形時に形成されるポーラス体内部の不均一なひずみ分布を明確にした。(1) PMMAポーラス体の衝撃試験と変形応答の可視化:貫通孔を2個、4個、9個設けた試験片について、衝撃圧縮荷重を作用させた場合の変形応答を調査した。貫通孔2個の試験片についてシャドーグラフ法を用いて変形の様子を観察したところ、変形にともなう膨張箇所で影が発生し、試験片内部を高速で伝ぱすることを確認した。また、変形初期には孔周辺で応力集中に対応した影の大きさが左右交互で除々に大きくなり、変形後期には左右の影領域がほぼ同等の比率で拡大した。すなわち、変形初期には応力波の伝ぱと端面からの反射波が重積し、試験片内部のひずみは不均一に増大するが、変形とともに比較的均一な変形へ遷移することがわかった。(2) PMMAポーラス体の衝撃変形シミュレーション:貫通孔2個、4個、9個を設けたポーラス体モデルについて、FEMシミュレーションを実施した。その結果、圧縮軸に対して垂直方向の貫通孔端部にて応力集中を生じ、破壊の発生点となることがわかった。また、貫通孔の体積率を同一にしたポーラス体について、破壊に至るまでの塑性変形エネルギーを評価したところ、圧縮軸に対して垂直に孔を2個設けたポーラス体で最も低いエネルギーを示す結果を得た。(3)実験および解析結果の検証と整理:衝撃圧縮試験により可視化されたひずみ分布ならびに応力集中箇所はシミュレーション結果と良い一致を示したことから、シミュレーションの妥当性を確認した。また、実験ならびにシミュレーション結果を基に評価したエネルギー吸収量および応力値から、孔の体積率が同一であっても、応力集中箇所の分散状態に依存してエネルギー吸収量は変化することがわかった。他方、ポーラス体と同様に衝撃エネルギー吸収が期待されるマグネシウム円管について、衝撃試験およびシミュレーションを実施した結果、集合組織の低減により、衝撃エネルギー吸収量が増大する結果を得た。本研究では、衝突時に物体へ負荷される応力が波として伝播する様子をサンプリング時間1μ秒の経時変化として捕捉するための可視化を試みた。平成24年度の実施内容を以下に記す。(1)シャドーグラフ衝撃変形可視化システムの構築:ホプキンソン棒法試験機および高速度ビデオカメラを活用し、シャドーグラフ法を用いて、試験片の変形の様子を撮像するためのシステムを構築した。PMMA試験片について、ひずみ分布を観察するためのシステムを構築した。(2) PMMAポーラス体の衝撃変形シミュレーション:可視化実験に使用するものと同一形状を有する中実およびポーラス構造立方体を3次元でモデル化し、陽解法・有限要素シミュレーション:LS-DYNAを用いて、高速圧縮荷重が作用する場合の応力分布を描画した。なお、衝撃試験と条件を統一するため、剛体壁の移動速度は、ポーラス体試験片の高さ10mmに対して、公称ひずみ速度1000 1/sに設定した。今年度は中実立方体の変形シミュレーションを実施し、変形とともにひずみ分布の移動が描画され、応力波の伝播を示唆する結果を得た。(3) PMMAポーラス体の衝撃試験と変形応答の可視化:今年度は貫通孔のない中実試験片および貫通孔を1個設けたポーラスモデル試験片について、衝撃圧縮変形挙動のリアルタイム観察及び変形応答解析を実施した。中実試験片ならびに貫通孔有り試験片について、衝撃圧縮荷重を作用させたところ、ひずみが集中した箇所が影となって現れ、試料中を音速に近い速度で伝播することがわかった。また、孔有り試験片では、変形と共に孔部付近の影領域が拡大し、荷重作用方向に対して、約45度の角度でき裂の核が形成されることを確認した。本研究では、衝突時に物体へ負荷される応力が波として伝播する様子をサンプリング時間1μ秒の経時変化として捕捉するための可視化に取り組む。平成24年度末における達成度と状況を以下に記す。(1)シャドーグラフ衝撃変形可視化システムの構築(達成度:80%):本研究課題の目的に対応するためには、衝撃変形可視化システムの構築が肝要である。高速度ビデオカメラを用いて、衝撃圧縮変形中のPMMA試験片を撮像した結果、塑性変形開始点では局所的にひずみが大きくなった箇所が影となって現れ、試験片中を伝播することを確認した。また、影の移動速度を計算したところ、PMMA中の弾性波伝播速度に近い値であったため、構築したシステムが当初の期待通りに作動しているものと考えられた。(2) PMMA

ポーラス体の衝撃変形シミュレーション(達成度:30%):変形中のひずみ分布を明確にするため、陽解法・有限要素シミュレーションを実施した。平成24年度は貫通孔を有していない中実材料の変形シュミレーションを実施し、変形とともにひずみ分布が移動し、応力波の伝播に対応する結果が得られた。貫通孔を有する試験体の変形シミュレーションについては、引き続き、次年度に実施する予定である。(3) PMMAポーラス体の衝撃試験と変形応答の可視化(達成度:50%):貫通孔のない中実試験片および貫通孔を1個設けたモデル試験片について、(1)で構築した試験システムを用いて、衝撃圧縮変形挙動のリアルタイム観察及び変形応答解析を実施した。その結果、変形ととともにひずみが集中した箇所が影となって伝播するため、変形初期には材料が不均一に変形することを明らかにした。貫通孔の数を増やした試験片について、引き続き同様の試験を実施し、ポーラスモデルの変形可視化を行う予定とした。当初の計画通り、平成25年度は今年度に引き続き、以下を実施する予定である。(1) PMMAポーラス体の衝撃試験と変形応答の可視化:前年度に引き続き、ポーラスモデル試験片の可視化実験を行う。平成25年度には、貫通孔の数を2個、4個、9個設けた試験片について、変形応答の可視化を実施する。(2) PMMAポーラス体の衝撃変形シミュレーション:上記(1)と同一の貫通孔を設けたポーラス体モデルについて、前年度と同じ要領で衝撃圧縮変形シミュレーションを実施する。(3)実験および解析結果の検証と最適ポーラス構造の整理: 2年間を通じて得られた結果から、ポーラス体中の応力波伝播挙動を整理し、実験により可視化されるひずみ分布の経時変化から、シミュレーションで導出された試験片内部における応力分布の妥当性を検証する。また、計算により算出される端面での反力と応力波解析から算出される試験片の両端面における応力の経時変化を比較し、シミュレーションの妥当性を確認するとともに、破壊に至るまでのエネルギー吸収能が高いポーラスモデルを特定する。平成25年度は、前年度に引き続き、有限要素シミュレーションに用いるANSYS/LS-DYNAを一年間レンタルするための経費を計上する。また、光学系機器を追加購入し、シャドーグラフによる可視化実験を当初の予定数について実施する。また、衝撃試験を実施するための試験治具および試験片加工費を計上する。なお、平成25年度は最終年度であることから、研究成果を国内の学会および国際会議にて発表するための経費を計上する。
未利用資源のセルロース系バイオマスを発酵原料とした有用物質生産のための基盤研究

天然に豊富に存在する未利用資源のセルロース系バイオマスを原料に抗生物質を生産できる放線菌を育種する目的で、土壌よりセルラーゼ高分泌性のストレプトミセス属放線菌C42株を分離した。本株が有する9種全てのセルラーゼ遺伝子群を利用して放線菌用セルラーゼ発現ベクターを作成した。本ベクターを導入したセルラーゼ非分泌性放線菌はセルラーゼ分泌性に転換したが、C42株と異なりセルロースやろ紙を消化できなかった。また、別の放線菌より単離した酵素遺伝子群を利用してセルロースのセルラーゼ分解で生じるセロビオースを利用可能に導く発現ベクターも作成した。今後、これらベクター内の遺伝子群の発現の強化などの改良を進める。天然より分離したセルロース資化性放線菌Streptomyces thermocarboxydus C42株およびStreptomyces argenteolus M178株よりセルラーゼ遺伝子群の分離と発現カセットの構築を行った。23年度は、カルボキシメチルセルロース(CMC)の分解活性を利用して、異種放線菌Streptomyces lividansを宿主として、C42株よりcelAとcel1、M178株よりcelAとcelBの計4セルラーゼ遺伝子群を分離した。本24年度は、これら2菌株のゲノム解析によりセルラーゼ候補遺伝子群を分離して発現実験を行い、以下の成果を得た。3これら遺伝子群の強制発現カセットを構築し、セルラーゼ分泌活性を検討した。その結果、C42株のcelA、cel9A、cel12AおよびM178株のcel5A、cel12Aの5遺伝子群は、S. lividansにおいて強いCMC分解活性を誘導した。一方、他の遺伝子群は顕著な分解活性を誘導しなかった。土壌より分離したセルラーゼ高分泌性放線菌C42株およびM178株より,カルボキシメチルセルロース(CMC)分解を指標に,各々2種の分泌性セルラーゼ遺伝子をクローン化した(平成23年度)。さらに両菌株のゲノム解析より,C42株およびM178株から新たに7および8種のセルラーゼ候補遺伝子群を見出した(平成24年度)。本年度は,4種のセルラーゼ遺伝子とともに,これら遺伝子を単離して発現ベクターにより異種遺伝子発現用放線菌宿主にて発現させ, CMC,濾紙およびアビセルを基質として分解活性とその特性を検討した。C42株の9遺伝子では,2遺伝子がCMC分解(CMCase)活性;6遺伝子が濾紙分解(FPase)活性;うち1遺伝子は両活性を誘導したことから,7遺伝子がセルラーゼ遺伝子であった。M178株の10遺伝子では,3遺伝子がCMCase活性;2遺伝子がFPase活性;うち2遺伝子が両活性を誘導し,さらに他の3遺伝子がアビセル分解(Avicelase)活性を誘導したことから,6遺伝子がセルラーゼ遺伝子であった。CMCaseとAvicelaseはエンド型,FPaseはエキソ型のセルラーゼと判断されることから,両菌株には67種のエンドないしエキソ型セルラーゼ遺伝子が存在することが判った。さらに,C42株由来の9遺伝子とキシログルカナーゼ推定遺伝子の10遺伝子を含むカセットを構築し,セルラーゼ分泌活性を示さない放線菌株に導入したところ, CMCaseおよびFPase活性の誘導を導いた。平成23年度にセルラーゼ分解によりセルロースから生じるセロビオースの資化性を付与できる遺伝子カセットを構築しているため,本研究で構築したセルラーゼ遺伝子群およびセロビオース資化遺伝子群の発現カセットを用いることにより,セルロース資化性の乏しい有用物質生産放線菌にセルロース資化性を付与できることが期待できる。(1)天然より分離したセルロース資化性放線菌Streptomyces thermocarboxydusC42およびStreptomyces argenteolus M178より分泌性のセルラーゼ遺伝子群をクローン化した。すなわち、C42株よりcelA (372aa)とcel1 (747aa)、M176株よりcelA (459aa)とcelB (290aa)を得た。これらは、これまでにStreptomyces属放線菌より分離された4グループのセルラーゼ遺伝子群中の3グループに分類できた。なお,放線菌ゲノム研究からは、さらに10グループのセルラーゼ遺伝子群の存在が示唆されている。また、セルロースやヘミセルロースを基質としてヨウ素溶液(Gram's iodine)染色によりセルラーゼやヘミセルラーゼの活性を判定する新しい方法を確立した。(2)セルロース非資化性のカスガマイシン(KSM)生産菌Streptomyces kasugaensisにセルロース資化性を誘導するため,クローン化したC42株のcelAとcel1を2種の高発現プロモーターに連結して,同一転写方向に連結させた発現カセット(PrpsJ-cel1-Pneo-celA)を構築した。さらに、セルロースがセルラーゼ分解により生じるセロビオースの資化に必要なcebオペロン遺伝子群cebEFG-bglCとABC輸送体

遺伝子msiKを、ゲノムが解読されたStreptomyces coelicolor M145よりクローン化して発現カセットを構築した。しかし、これら2種の発現カセットをS. kasugaensisの染色体に組込んだ多重導入株は、セルロースを資化できなかった。すなわち、セルロース資化誘導には、celAとcel1に加えてC42株の他のセルロース分解関連酵素遺伝子群が必要であることが強く示唆された。研究計画にしたがって、セルロース資化性のセルラーゼ高分泌性放線菌S. thermocarboxydus C42株およびS. argenteolus M178株についてセルラーゼ候補遺伝子を見出す目的でゲノム解析を行った。その結果、C42株からは9遺伝子、M178株からは10遺伝子を見出し、さらにクローニングを行いC42株からは全9遺伝子を、M178株からは8遺伝子を分離できた。さらに得られた各遺伝子を放線菌の異種遺伝子発現用宿主であるS. lividansで強制発現させたところ、C42株では3遺伝子、M178株では2遺伝子が顕著なCMC分解活性を示し、これら遺伝子が放線菌内で発現して分泌できるセルラーゼ遺伝子群であることが分かった。特に、基質としたCMCは、セルラーゼのうちでエンド型により分解を受け、エキソ型では分解され難いと考えられていることから、これら5種の遺伝子はエンド型セルラーゼ遺伝子であることが強く示唆された。一方、CMC分解活性を誘導しなかった10種の遺伝子はエキソ型セルラーゼ遺伝子である可能性が高く、したがって、エキソ型活性の測定法を確立して実施する必要がある。今後は、C42株のゲノム解析から分離した9種全てのセルラーゼおよび候補遺伝子群を利用して、放線菌一般に利用可能なセルラーゼ遺伝子発現カセットをする。したがって、24年度において9遺伝子のうち3種がエンド型セルラーゼ遺伝子であることを実証し、残された6遺伝子がエキソ型遺伝子であるが示唆できたことは極めて意義がある。以上のように、25年度の研究計画に向けて、エキソ型ルラーゼの活性測定法の確立の必要性と、セルラーゼ遺伝子発現カセット構築のために必要なC42株の9種の遺伝子群を得られたことで、本プロジェクトはおおむね順調に進行していると判断した。本年度は、(i)天然より分離したセルロース資化性の放線菌株(C42株、M178株)より3グループに分類された4種のセルラーゼ遺伝子群(celA、celB、cel1);(ii)ゲノムが解読されたS. coelicolor M145よりセロビオースの資化に必要な遺伝子群(cebEFG-bglCとmsiK);をそれぞれクローン化した。さらに、得られたC42株のセルラーゼ遺伝子群(celA、cel1)およびセロビオース資化関連遺伝子群より発現カセットを構築できた。しかし、これら発現カセットをセルロース非資化性S. kasugaensisに導入することにより、セルロース資化誘導にはさらなるC42株のセルラーゼ関連遺伝子群が必要であることも明らかとなった。