hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
きのこのゲノム編集技術を利用した木材腐朽現象の理解とバイオマス変換系の構築

きのこの多くは、木材を栄養源として育つ「木材腐朽菌」に属する糸状菌であり、エノキタケやシイタケのような食品として認識されているのは、それらの子実体と呼ばれる部分である。きのこ生産の市場規模は年間2,000億円程度であるが、これは(木材や紙生産を含めた)全林産物の市場規模の約半分、特用林産物(きのこや炭、栗など)の市場の約9割を占める重要な産業であると同時に、木質バイオマスを利用して純利益を生み出しているバイオマス利用の鏡とも言える産業である。そこで本研究ではきのこのゲノム編集技術を利用して「きのこはどのように木材を分解しているのか」を明らかにする事で、木質バイオマスの高度利用のヒントを得る。
高度技術の進展とわが国の品質保証体系のパ-スペクティブ

今まで生産企業を中心に発達しつつ社会の繁栄に寄与してきた品質保証は、高度技術の発展に準拠してその新しい体系を確立していく必要がある。この体系を、特に重要と考えられる次の3項目;(1)ソフトウェアとその品質保証、(2)製品責任と品質保証、(3)設備管理に重点をおいて実証的な研究を行っている。まず、(1)においてはソフトウェアの品質保証上の問題点を摘出し、効果的な品質保証を行うための方法論を考察した。すなわち、ソフトウェアの開発プロセスを構成する要素として「設計」、「テスト」、および「解析」に注目して設計の方法、テストの方法、および解析の方法においてそれぞれ新しい方法論と解析法を研究した。さらに、これらの方法の優れていることを具体的な事例によって実証している。(2)においては、高度技術社会の一つの重要な課題といえる製品(製造物)責任について具体的な多くの事例を調査することによって、品質保証上の課題に整理し、その上で、欠陥の判定基準と欠陥の発生するパタ-ンを考察し、欠陥防止のための方法論を研究した。さらに広く、この方法論の評価検討を行うために、日本と米国における品質保証と信頼性を中心として管理技術の比較研究を行い、企業組織や産業構造などによる特長の差異を考察して、(2)の研究の目的を補完している。また、(3)においては、品質保証の上で重要な役割を担っている設備管理について実証的な考察を行い、問題点を摘出し、これらを解決する方法を「設備設計」、「保全管理」および「診断技術」の3つの項目に分けて研究し、さらに今後の研究課題をまとめた。これらの研究結果は、今後の品質保証の体系を構築する上に必要な基礎となるものと考えられる。
動的共有結合を利用する環状高分子の合成と機能材料への展開

本研究課題では、「動的共有結合」が生み出す特異な「構造再編成」を利用することで、従来合成が困難であった環状高分子の効率的な合成を目指す。初年度(平成30年度)は、熱によってその動的特性を制御可能な(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-イル)ジスルフィド(BiTEMPS)の水酸基誘導体(BiTEMPS-OH)をジイソシアネート基と反応させることで、BiTEMPS骨格を繰り返し単位に有する直鎖状の高分子(P-1)を合成した。合成したP-1を希釈条件下で加熱することで結合交換反応を引き起こし、エントロピー的に有利な環状体(P-2)へと選択的に誘導することに成功した。BiTEMPS-OHと反応させるジイソシアネートの構造を高分子とした場合にも、同様の反応が進行し、環状高分子を合成できることもわかった。本反応系を適用できる分子骨格の拡張を目指して、BiTEMPS-OHの水酸基とアクリル酸2-イソシアナトエチルを反応させることでチオ-エン反応活性なアクリレート基を有するBiTEMPS誘導体(BiTEMPS-Ac)を合成した。BiTEMPS-Acと末端にチオール基を有しているポリエチレングリコール(PEO)を用いて同様の手順で環化を行ったところ、環状のPEOを合成することにも成功した。本手法は環状高分子の合成法のみならず、超分子的な包摂能や反応場を提供する低分子環状化合物の合成法へも展開できることから今後の展開が期待できる。計画した分子設計・反応設計通りに反応が進行したためスムーズに研究を推進できた。また予想以上にラジカルの安定性があり、大気中でも環化反応が進行したことは今後さらなる応用展開が期待できる。本反応系を適用できる分子骨格の拡張を目指して、種々のBiTEMPS誘導体や両末端官能基化された高分子(マクロモノマー)の開発を進める。さらに環化反応後に多少なりとも存在する末端構造を完全に取り除くための反応系を確立する。
チェレンコフ検出器によるニュートリノレス二重ベータ崩壊探索の新手法の開拓

ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊の探索のため、チェレンコフ検出器を用いてβ線の速度を測定し運動エネルギーを再構成する新たな手法を提案した。当初は、チェレンコフリングイメージから速度を求める手法であった。モンテカルロ・シミュレーションにより、1.5MeVのβ線に対して10%(FWHM)程度のエネルギー分解能、20%程度の検出効率が得られることがわかった。これを改善するため、β線の飛行時間から速度を求める手法を考案した。1.26MeVのβ線に対して約13%(FWHM)のエネルギー分解能、約44%の検出効率が期待できることがわかった。ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊が見つかれば、それはニュートリノがマヨラナ粒子であることの証拠となり、また崩壊率の測定からニュートリノの質量を決定することができる。したがって、ニュートリノレス二重ベータ崩壊の探索は、素粒子物理学において最も重要な課題のひとつである。本研究では、チェレンコフ検出器を用いて探索を行う、これまでの実験とはまったく異なる手法を提唱する。低背景事象かつ高エネルギー分解能での探索が可能となる。本研究で提唱する新しい実験手法のセットアップを取り入れたシミュレーションコードを開発した。そのシミュレーションで、期待されるエネルギー分解能は、1.5MeVのベータ線に対して約7%(FWHM)であると見積もった。本研究が進めば、現行の実験よりも優れた感度でニュートリノレス二重ベータ崩壊を探索できると見込まれる。現状ではベータ線の多重散乱がエネルギー分解能を支配的に決めており、セットアップを工夫して多重散乱を小さく抑えることができれば、エネルギー分解能を向上させ、実験感度をより高めることができる。本手法の原理検証の第一段階として、シミュレーションの妥当性、特にベータ線の多重散乱をよく再現できているかを検証する必要がある。そこで、ベータ線の多重散乱を測定するためのワイヤードリフトチェンバーを設計、製作した。まずはドリフトチェンバーの性能を評価する予定であるが、期待される位置分解能は0.2mm、角度分解能は1mradで、十分な精度でベータ線を測定できる見込みである。ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊(0ν2β崩壊)をチェレンコフ検出器を用いて探索する新しい手法を検証し、将来的には世界最高感度で探索可能であることを示すことが本研究の目的である。0ν2β崩壊が見つかれば、それはニュートリノがマヨラナ粒子であることの証拠となり、また崩壊率の測定からニュートリノの質量を決定できる。本研究で提唱する手法では、二重ベータ崩壊のソース(100μm厚の82Seを想定)を薄いチェレンコフ輻射体で挟み、互いに逆向きに放出される2本のベータ線(それぞれ1.5 MeVの運動エネルギー)によるチェレンコフ光を、並行平面上に配置した光検出器(ガイガーモード・アバランシェフォトダイオード)でそれぞれ検出し、チェレンコフリングイメージを再構成することでベータ線の運動エネルギーを測定する。リングイメージを歪みなく再構成できれば、運動エネルギーを高分解能で測定できる。さらにチェレンコフ光の発生点も精度良く再構成できるので、背景事象がほとんどなくなると期待される。本研究で目指す分解能(FWHM)は3.0 MeVに対して1%である。リングイメージを歪みなく再構成するには、輻射体でのベータ線の多重散乱を抑えつつ、できるだけ多くのチェレンコフ光を発生させることが重要だとわかった。それには、低密度かつ高屈折率の輻射体が必要であり、シミュレーションによる検討の結果、0.3 mm厚のメタン蒸気が最適であることを突き止めた。このときエネルギー分解能は、1.5 MeVに対して110 keV、3.0 MeVにして約5%になることがわかった。本手法は、ベータ線の測定としては画期的で研究を続けていく意義はあるが、0ν2β崩壊探索のためには見直す必要がある。そこで、運動エネルギーを測定するのに、チェレンコフリングイメージではなく、多重散乱が問題とならない飛行時間を用いることにした。チェレンコフリングイメージを再構成してベータ線の運動エネルギーを測定する場合、ベータ線の輻射体での多重散乱によって、期待したエネルギー分解能が得られないことがわかった。そのため、良い感度で0ν2β崩壊を探索するには、運動エネルギーを測定する手法を見直さなければならなくなった。背景事象を落とす上では、チェレンコフリングイメージを用いるのは有用であるから、本研究の構想をもとに、様々な運動エネルギー測定方法の検証を行った。その結果、ベータ線の飛行時間から速度を求め、運動エネルギーを測定するという別の新しい着想に至った。この手法であれば、本研究で目指す1%の分解能(FWHM)が期待できる。ニュートリノ振動によりニュートリノに質量があることは分かったが、その質量の絶対値や起源は未だ不明である。ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊(0ν2β崩壊)は、その崩壊率の測定からニュートリノの質量を決定できる重要な物理現象である。しかし、その崩壊率は非常に小さく、未だ0ν2β崩壊は見つかっていない。本研究は、チェレンコフ検出器を用いて0ν2β崩壊を探索する新しい手法を検証するものである。将来的には世界最高感度で0ν2β崩壊の探索が可能であることを示すことが目的である。本手法では、二重ベータ崩壊ソースの膜を薄いチェレンコフ輻射体で挟み、互いに逆向きに放出される2本のベータ線によるチェレンコフ光を一定距離にある光検出器面でそれぞれ検出する。

当初は、チェレンコフリングイメージを再構成し、チェレンコフ角からベータ線の速度、ひいては運動エネルギーを測定し、0ν2β崩壊事象を同定する予定であった。しかし、シミュレーションによる検討の結果、チェレンコフ輻射体によるベータ線の多重散乱により、1.5 MeVのベータ線に対して10%(FWHM)程度のエネルギー分解能、20%程度の検出効率しか得られないことがわかった。本手法は、ベータ線の測定としては画期的で研究を続けていく意義はあるが、0ν2β崩壊探索のためには見直す必要がある。そこで、多重散乱が問題とならない飛行時間を測定することで運動エネルギーを再構成する手法を考案した。輻射体で放出されるチェレンコフ光から崩壊点の位置と時間を再構成すれば、光検出器面でのベータ線の到達位置と時間から飛行時間を測定できる。時間分解能のよいMCP-PMTを用いれば、飛行時間ひいては運動エネルギーを精度良く測定できる。シミュレーションにより、1.3 MeVのベータ線に対して約13%(FWHM)のエネルギー分解能、約44%の検出効率が得られると期待される。ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊の探索のため、チェレンコフ検出器を用いてβ線の速度を測定し運動エネルギーを再構成する新たな手法を提案した。当初は、チェレンコフリングイメージから速度を求める手法であった。モンテカルロ・シミュレーションにより、1.5MeVのβ線に対して10%(FWHM)程度のエネルギー分解能、20%程度の検出効率が得られることがわかった。これを改善するため、β線の飛行時間から速度を求める手法を考案した。1.26MeVのβ線に対して約13%(FWHM)のエネルギー分解能、約44%の検出効率が期待できることがわかった。シミュレーションにより、ベータ線の多重散乱をできるだけ小さく抑えることが探索感度を高める上で重要であることがわかった。そこで、チェレンコフ光を用いるという基本的な実験手法は同じであるが、実験セットアップの計画を一から練り直した。ベータ線の運動エネルギーを測定する手法を、チェレンコフリングイメージの再構成から、飛行時間測定に変更した。今後は、飛行時間測定でどの程度のエネルギー分解能が得られるかを実験して検証する必要がある。エネルギー分解能は主に飛行時間分解能に依存すると考えられるので、光検出器として時間分解能のよいマイクロチャンネル型光電子増倍管(MCP-PMT)を用いる。宇宙線ミューオンを用いて実際にMCP-PMTでチェレンコフ光を測定し、時間分解能を評価する。また、これまで開発したシミュレーションコードをもとに、手法の変更に合わせたシミュレーションを行い、0ν2β崩壊探索のための最適な条件を検討する。素粒子実験製作したドリフトチェンバーを用いて、ベータ線の多重散乱を測定し、シミュレーションの妥当性を評価する。その後、チェレンコフ検出器の小型試作機を製作し、実際にベータ線のチェレンコフ光を検出することで、本研究で提唱する新手法の原理を検証する。0ν2β崩壊探索において、ベータ線の運動エネルギーを測定する手法を見直す必要があったため、研究計画に遅れが生じた。
腫瘍微小環境における細胞質核酸センサーの機能解析

近年、DNA/RNAハイブリッドが腫瘍の発症や悪性化に関与することが示唆されているが、その制御機構は不明である。本研究は、腫瘍微小環境中のがん細胞や老化細胞においてDNA/RNAハイブリッドが過剰に産生され蓄積する分子メカニズムを解析してその核酸センサーを同定し、さらにがん微小環境における核酸センサーの機能を解明し制御の方策を得ることで、がんの病態の理解と制御を目指す。
キクわい化ウイロイド抵抗性起源層の特定に基づくキク合成周縁キメラ植物の作出

人工キメラの作出に先立ち、キクのCSVd抵抗性品種である`鞠風車'におけるCSVd抵抗性起源層を特定するための実験を行った。`鞠風車'にCSVdを接種すると、接種葉では感受性品種と同様にCSVdの複製が起こるが、上位葉への移行は殆ど見られないことを見出した。ウイロイドの上位葉への移行は師管を通じて達成される。従って、`鞠風車'におけるCSVd抵抗性は維管束系を含む内層が重要な働きを持つことが推察され、人工キメラの作出にあたっては、内層を`鞠風車'、表皮層を感受性品種とすれば良いと考えられた。次いで、`鞠風車'およびCSVd感受性品種である`ピアト'を用いて人工キメラの作出を試みた。培養時のホルモン組成を検討し、シューティング条件を決定した。しかしながら、接ぎ木癒合部を培養して得たシュートは全て単一の遺伝子型のみを持つシュートであり、キメラの作出には至らなかった。今後も下述のタバコ属の実験結果を参考に実験を継続する予定である。人工キメラの作出によるCSVd抵抗性付与の実現可能性について、タバコ属を用いた検討を試みた。材料にはアントシアニンを全身に過剰蓄積して赤色に着色するNicotiana tabacumの形質転換体およびGFPを全身過剰発現するN. benthamiana組換体を用いた。それぞれの葉片を短冊状に切り、互いの切り口が接触するようにホルモンを添加した培地に置床した。得たカルス癒合体を分割し、肥大させる工程を繰り返すことで、両植物種の細胞が良く混じり合ったカルスを得ることができた。ここから、目視あるいは蛍光顕微鏡観察下でシュートを選抜し、区分キメラとなっていたシュートを得た。これらのシュートは完全な周縁キメラでは無かったため、このまま以降の実験に供することはできない。しかし、これらのシュートの腋芽を伸長させ、周縁キメラとして固定されたシュートが得られる可能性があると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。CSVd罹病性品種である`ピアト'を台木、抵抗性品種である`精の一世'あるいは`鞠風車'を穂木として接ぎ木を行い、植物ホルモンを添加した培地上で接ぎ木癒合部から切り出した切片を培養してシュートを得た。SSRマーカーを利用して得たシュートのジェノタイピングを行ったが、キメラと判定された植物体はなかった。しかし、この過程でサイトカイニンとしてベンジルアデニンを用いた場合には`ピアト'の、カイネチンを用いた場合には`精の一世'あるいは`鞠風車'のシュートが誘導されやすいことがわかった。キメラ構造を持つシュートを誘導するためにはそれぞれの品種の細胞分裂活性のバランス調製が重要であり、この知見は今後のキメラ作出に向けた実験に役立つと考えている。また、得たシュート全てからDNAを抽出する方法は非常に労力がかかるためスクリーニング方法を修正する必要があると考え、ハイグロマイシン耐性を持つ`ピアト'と、カナマイシン耐性を持つ`精の一世'および`鞠風車'の形質転換体の作出に着手した。両抗生物質を含む培地上で上形質転換体間の癒合組織を培養した際に伸長するシュートは、両方の遺伝子型を持つキメラであるはずだ、という想定である。現在は形質転換体の選抜を行っている。

周縁キメラの作出に関して、予定していた個体数を調査したが想定通りの結果が得られなかった。一方で、細胞分裂活性のバランス調製、およびスクリーニングの効率化のために形質転換体の作出に着手し、こちらは概ね期待通りに進展している。また、周縁キメラの作出と並行してアグロバクテリウムインフィルトレーション法によるCSVd接種系の開発にも取り組み、2週間程度で`ピアト'にCSVdを感染させることに成功した。これにより、これまで接ぎ木試験で半年近くかけていたCSVd抵抗性の評価を数週間で実施できるようになった。周縁キメラ植物体を得た後には、本法によって速やかに抵抗性の評価を完了できると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。形質転換体の選抜が完了した後、これを用いて引き続き周縁キメラ植物体の作出を試みる。
肝臓の脂質合成を促進する新たな転写プログラムの同定と制御機構解明

グリセロール-3-リン酸アシルトランスフェラーゼ(GPAT)は生体内における脂質合成反応の律速酵素である。GPAT遺伝子の発現制御機構の解明は肥満や非アルコール性脂肪肝の発症予防あるいは治療手段の開発に大きく貢献するものと期待されている。本研究では、培養細胞および実験動物(マウス)を用いて、摂食や肥満によって誘導される肝臓のGPAT遺伝子発現亢進メカニズムの一端を解明した。グリセロール-3-リン酸アシルトランスフェラーゼ(GPAT)は生体内脂質合成反応の律速酵素である。GPAT遺伝子の発現制御機構の解明は非アルコール性脂肪肝(NAFLD)の発症予防あるいは治療手段の開発に大きく貢献するものと期待されている。申請者はこれまで、従来のmtGPAT 1に加え、新規に同定したxGPAT 1遺伝子の発現プロモーターDNA配列を決定した。本研究では、決定したプロモーター配列を基にGPAT遺伝子の転写制御機構を検討した。分子生物学的手法によるin vitro解析とコンピューター解析を組み合わせた検討の結果、mtGPAT 1およびxGPAT 1の遺伝子発現プロモーターに共通に結合する転写制御因子としてSREBP 1,USF1を得た。ゲルシフト法により、SREBP 1なGPATプロモーター上のsterol regulatory elementおよびE-boxに、USF1はE-boxおよびestrogen receptor response element様配列に結合することが明らかとなった。mtGPAT 1は2つのプロモーター領域(1aおよび1b)を有しており、1aプロモーターがSREBP 1により正に調節されることがわかった。USF1は1aおよび1bプロモーターを正に調節した。マウス肝臓においてSREBP 1とmtGPAT 1の発現量は絶食により低下し、摂食後に増加した。しかし、db/dbマウスにみられるNAFLDにおいて発現量に変化はなかった。一方、xGPAT 1にも2つの発現プロモーター領域(1aおよび1b)が確認され、1aプロモーターに調節されるxGPAT 1-v1バリアントの発現がNAFLD肝臓で上昇した。次年度にxGPAT 1のプロモーター活性に対するSREBP 1やUSF1の作用を明らかにし、NAFLD肝臓におけるxGPAT 1発現上昇メカニズムを検討する予定である。GPAT遺伝子の発現制御機構の解明は非アルコール性脂肪肝(NAFLD)の発症予防あるいは治療手段の開発に大きく貢献するものと期待される。申請者はこれまで、ミトコンドリア型mtGPAT1に加え、新規に同定したxGPAT1遺伝子の発現プロモーターDNA配列を決定し、両遺伝子の発現プロモーターに共通に結合する転写因子としてSREBP1,USF1を同定した。また、mtGPAT1のプロモーター(1aおよび1b)がそれぞれの転写因子により正に調節されていることを明らかにした。今年度の研究では、SREBP1およびUSF1がxGPAT1遺伝子の発現に与える影響を中心に解析した。xGPAT1にも2つの発現プロモーター領域(1aおよび1b)が同定されているが、解析の結果、1bプロモーターがSREBP1およびUSF1によって正に調節されていることが明らかとなった。マウス肝臓において、1bプロモーターに調節されるxGPAT1-v2バリアントのmRNA発現は絶食により低下し、摂食後に増加したことから、1bプロモーターの活性は生体の栄養状態によって制御されていることがわかった。一方、NAFLDモデルマウスにおいて、1aプロモーターに調節されるxGPAT1-v1バリアントのmRNA発現が上昇していた。この上昇はSREBP1やUSF1の発現量や核内レベルとは相関せず、両因子非依存的なものであると考えられた。本研究の結論として、mtGPAT1とxGPAT1のmRNAバリアントの中には、摂食により発現が亢進するものやNAFLD特異的に発現が亢進するものがあり、摂食(量や回数)の増加がSREBP1/USF1依存的あるいは非依存的に肝臓のGPAT発現を活性化して脂肪蓄積を引き起こす可能性が示唆された。
価数制御によるスピネル型希薄磁性半導体の設計と開発

非磁性半導体への3d遷移金属元素等の添加により磁性を付与させた希薄磁性半導体は,スピントロニクスへの応用の観点から注目を集めている.我々の以前の研究により,強磁性を示すMn添加GaNでは,Mnの異価数共存状態がキャリアを生み,磁気モーメント間の相互作用を仲介していることが示唆されている.本研究では,GaNと類似の電子状態を持つGa_2O_3を対象として,異価数共存状態と磁気特性および電気伝導度の相関を検証し,希薄磁性半導体の設計指針を確立することを目指している.著者らはこれまでに,Al_2O_3基板上にパルスレーザー堆積法により堆積したMn添加Ga_2O_3がスピネル構造を呈し,室温においても強磁性を示すことを確認した.また,Mn添加Ga_2O_3薄膜と同じスピネル型の結晶構造を持つMgAl_2O_4基板上に成膜を行い,単結晶基板と同程度の高い結晶性を有する薄膜の作製に成功している.当該年度は雰囲気制御により試料中のMn価数のコントロールを試みた.系統的なXRDおよびTEM観察から,雰囲気制御下においても結晶性が損なわれることなく薄膜を作製することが可能であることがわかった.また,Mnの価数をMn-L_<2,3>X線吸収端近傍構造の解析から評価したところ,通常の作製条件では2価のみのMnが,雰囲気制御により2価および3価の異価数共存状態をとることがわかった.一方,この薄膜は高い絶縁性を示し,Mnの酸化還元準位やGa_2O_3の欠陥による準位がフェルミレベルをピニングしている可能性が示唆される.非磁性半導体への3d遷移金属元素等の添加により磁性を付与させた希薄磁性半導体は,スピントロニクスへの応用の観点から注目を集めている.これまでに,様々な系に対して活発な研究が進められ,TiO2:CoやZnO:Mn,GaN:Mn等において室温での強磁性が報告されている.著者らはこれまでに,サファイア基板上に堆積したMn添加Ga2O3がスピネル構造を呈し,室温においても強磁性を示すことを確認した.本研究ではMn添加Ga2O3薄膜と同じスピネル型の結晶構造を持つMgAl2O4基板上に成膜を行い,結晶構造やMnの局所電子状態を解析した.薄膜はパルスレーザー堆積(PLD)法によりMgAl2O4(100)基板上に堆積した.成膜中の基板温度は400°C,500°C,600°Cとし,酸素分圧は50mPaとした.ターゲットにはGa2O3:5%Mn焼結体を用いた.得られた薄膜についてXRD,AFM,SEM,TEMによる構造解析を行うとともに,SQUIDによる磁化測定を行った.また,Mnの局所電子状態を調べるため,X線吸収分光法によりMnのKおよびL吸収端微細構造(XANES)を測定した.XRDおよびTEMによる電子回折から,MgAl2O4(100)上に基板温度500°Cで成膜したMn添加Ga2O3薄膜はスピネル構造を有するg相として成長することがわかった.また,Mn添加Ga2O3薄膜のM-H曲線が室温においても,はっきりとしたヒステリシスを示し,強磁性体であることが確認された.Mn添加Ga2O3薄膜のMn-L2,3吸収端XANESの実験スペクトルを、Mn添加ZnO薄膜やMnOのスペクトルに見られるMn2+の特徴的な鋭いピークを参照にすると、Mn添加Ga2O3薄膜のXANESスペクトルにも同様の構造が見られることから,Mnは主に+2価の状態で存在しているといえる.非磁性半導体への3d遷移金属元素等の添加により磁性を付与させた希薄磁性半導体は,スピントロニクスへの応用の観点から注目を集めている.我々の以前の研究により,強磁性を示すMn添加GaNでは,Mnの異価数共存状態がキャリアを生み,磁気モーメント間の相互作用を仲介していることが示唆されている.本研究では,GaNと類似の電子状態を持つGa_2O_3を対象として,異価数共存状態と磁気特性および電気伝導度の相関を検証し,希薄磁性半導体の設計指針を確立することを目指している.著者らはこれまでに,Al_2O_3基板上にパルスレーザー堆積法により堆積したMn添加Ga_2O_3がスピネル構造を呈し,室温においても強磁性を示すことを確認した.また,Mn添加Ga_2O_3薄膜と同じスピネル型の結晶構造を持つMgAl_2O_4基板上に成膜を行い,単結晶基板と同程度の高い結晶性を有する薄膜の作製に成功している.当該年度は雰囲気制御により試料中のMn価数のコントロールを試みた.系統的なXRDおよびTEM観察から,雰囲気制御下においても結晶性が損なわれることなく薄膜を作製することが可能であることがわかった.また,Mnの価数をMn-L_<2,3>X線吸収端近傍構造の解析から評価したところ,通常の作製条件では2価のみのMnが,雰囲気制御により2価および3価の異価数共存状態をとることがわかった.一方,この薄膜は高い絶縁性を示し,Mnの酸化還元準位やGa_2O_3の欠陥による準位がフェルミレベルをピニングしている可能性が示唆される.
タンパク質中の単一アミノ酸分光

タンパク質は熱運動により多数の準安定構造間を自発的に行き来しながら生体内で機能を発現している。タンパク質を急冷して自発的な構造変化を抑制し、個々のタンパク質の発光を検出することでタンパク質の構造情報を引き出すことができれば、集団平均と熱運動によって解明できなった準安定構造の分布がわかり、タンパク質の立体構造と機能発現の関係を理解する上で重要な知見が得られる。このような低温での単一タンパク質分光は1990年代後半に近赤外領域で初めて実現された。しかし、これ以降約10年間、技術的問題から測定波長域が拡大できず、可視紫外域で単一のタンパク質からの発光検出が不可能であった。そこで我々は技術的問題を解決するための核となる対物レンズの開発を独自に行った。私はこの対物レンズの研究を4年間行ってきたが、本研究期間ではこの対物レンズの研究成果をまとめて、国際会議で発表した。また前年の研究期間から引き続き、単一緑色蛍光タンパク質(GFP)の可視発光励起スペクトル(吸収スペクトルに相当)測定を温度1.5Kで行った。GFPは波長400-500nmに強い吸収帯を持つため、この波長域を高速で波長掃引できるレーザー光源を自作し、二種類のGFPの発光励起スペクトルの測定を行った。このスペクトルの形状変化を時間追跡することでタンパク質中の発色団周囲の構造変化を直接測定することに成功した。現在はこの研究に関する論文を執筆中である。また、今回開発した光源を改良し、波長280nm付近まで拡大すれば、今度はタンパク質中のアミノ酸であるトリプトファンを直接励起できるため、単一トリプトファンの発光励起スペクトル測定が実現できると考えている。これにより低温・可視域で単一タンパク質からの蛍光スペクトル測定に成功した。私はこの対物レンズの設計及び性能評価を4年間行ってきた。本研究期間では、これまでの研究成果をまとめ、第一著者として論文を執筆、発表した。次に、タンパク質中の単一アミノ酸分光に先立ち、これまで実現されていなかった低温・可視域における単一タンパク質の発光励起スペクトル(吸収スペクトルに相当)の測定に着手した。可視域で吸収を持つタンパク質のうち測定の候補として考えている光活性化アデニル酸シクラーゼ(PAC)や緑色蛍光タンパク質(GFP)は波長400500nmに吸収帯を持つため、この領域を高速で波長掃引できる光源が必要となる。そこで、私はスーパーコンティニューム光を利用した可視波長可変光源を自作し、この光源を用いることで温度1.5Kで単一GFPの発光励起スペクトルの測定に成功した。今後はこの技術を応用することで、単一アミノ酸からの発光検出を目指したいと考えている。
培養心筋細胞機能発現に及ぼす培地内必須脂肪酸の重要性に関する革新的研究

本研究ではまず胎児群、新生児群及び培養群の3群間の心筋細胞内脂肪酸含有量の比較検討を行い、培養系では新生児群に比して多価不飽和脂肪酸が著しく低値であるとの結論を得た。次に不足が示唆されたn-3系及びn-6系脂肪酸の培地内添加について、アルブミン結合体としての添加が細胞内取込みに優れていることを見出すとともに、取り込まれた脂肪酸の伸長反応が示唆され、拍動特性が3倍程度にまで向上できることを確認した。今後は添加脂肪酸の最適化を進める必要がある。1年目には新生児群、胎児群及び培養群の3群間の脂肪酸含有量の比較検討を行って、その傾向をほぼ明らかにしたが、2年目(本年度)にはまず十分なデータの蓄積によって、培養系では新生児群に比して多価不飽和脂肪酸が著しく低値であるとの最終結論を得た。すなわち培養細胞ではω3系及びω6系脂肪酸が著しく不足していることが確認され、このことが培養心筋細胞の機能発現に影響を及ぼすとの本研究の仮説が強く支持された。この結果は、昨年9月の生体・生理工学シンポジウム(札幌)及び11月の日本人工臓器学会(福岡)にて発表するとともに、英文にて論文の投稿準備を進めている。次にこの結果を受けて、示唆された多価不飽和脂肪酸の培地内添加について、まずω6系のリノール酸を用いてその添加法を検討した。その結果、脂肪酸をアルブミンに結合させることにより、極めて高効率に細胞内へ取り込ませることができること、並びに細胞内では脂肪酸の伸長反応が起こっている可能性が高いことが分かった。またその添加量は、血中脂肪酸濃度付近が最適であることを、培養細胞重量と細胞内脂肪酸量から確認した。前年度までに新生児群、胎児群及び培養群間の脂肪酸含有量の比較検討を行って、培養系では新生児群に比してω3系及びω6系多価不飽和脂肪酸が著しく不足していることが確認され、このことが培養心筋細胞の機能発現に影響を及ぼすとの本研究の仮説が強く支持された。この結果を受けて、まずω6系のリノール酸を用いて培地添加法の検討を行った。その結果、脂肪酸をアルブミンに結合させて培地へ添加すると、極めて高効率に細胞内へ取り込ませることができること、並びに細胞内で脂肪酸の伸長反応が起こっている可能性が高いことが分かった。またその添加量は、血中の濃度付近が最適であることを、培養細胞重量と細胞内脂肪酸量から確認した。これらの結果に基づき、本年度はまずω3系のリノレン酸及びドコサヘキサエン酸の培地添加が、心筋細胞内多価不飽和脂肪酸に及ぼす影響を検討し、さらにω6系脂肪酸との同時添加の影響も検討した。その結果、リノレン酸の添加では種々のω3系脂肪酸の増加が見られたが、ドコサヘキサエン酸の増加は顕著ではなく、その単独添加が必要と考えられた。次にリノレン酸とリノール酸の同時添加を試みたところ、お互いに悪影響を及ぼすことなく細胞内に取り込まれることが分かった。またこの時、細胞の拍動状況を測定したところ、脂肪酸無添加群と比べて収縮率で約2.0倍、拍動数で約1.3倍になり、その効果が確認された。さらにこの過程で、アラキドン酸及びネルボン酸についても増加が見込めないことが分かった。上記の成果の前半部分は英文学術雑誌(査読有)と図書(共著)に掲載された。さらに2報の英文論文を準備中である。また国内外でそれぞれ1回の研究発表(いずれも査読有)を行った。今後は、増加が見込めなかった3種の上記脂肪酸について添加量の最適化を進めるとともに、生体内を模擬した力学的負荷印加時の拍動機能向上の程度についても検討していく予定である。培養系における心筋細胞機能の劣化に及ぼす脂質、特に必須脂肪酸の供給不足の影響について検討するため、培養心筋細胞と自然な誕生過程における心筋細胞の脂肪酸組成を比較した。ラットを新生児群(誕生10日齢)、胎児群(胎生17日齢)及び培養群(胎生17日齢で採取後14日間細胞培養)の3群に分け、それぞれの心筋細胞をホモジナイズし、全脂質を抽出(Folch法)した後、ガスクロマトグラム法を用いて脂肪酸組成(24分画)を測定し、3群間の差を検討した。なお当初はリン脂質とtriglycerideを分離する予定であったが、試料重量が十分ではなかったため、全脂質を対象とした。その結果、まだ実験例数が十分とは言えないもののこれまでのデータでは、培養群細胞組織内の飽和及び一価不飽和各脂肪酸の含有量には、他の2群と比して顕著な差は観られていない。一方多価不飽和脂肪酸では当初の予想通り、培養群の特にω3系及びω6系の必須脂肪酸含有量が、新生児群と比較して著しく低下していることが明らかになりつつある。

これらの結果は、心筋細胞機能発現に重要な役割を持つ必須脂肪酸が、培養系では著しく不足していることを示唆しており、このことは本研究の仮説、すなわち必須脂肪酸の供給不足が培養心筋細胞機能低下の要因の一つになる可能性を強く支持している。昨年11月にはそれまでの結果をまとめて、日本人工臓器学会にて発表を行った。本年度の主たる目標は、(1)胎児群、新生児群及び培養群の3群間の脂肪酸含有量の比較検討の結論を得ること、並びに(2)その結果に基づく不足脂肪酸添加法の確立とその効果の検討の開始であった。(1)に関しては、培養系では新生児群に比して多価不飽和脂肪酸が著しく低値であるとの最終結論を得、計測制御学会主催・生体生理工学シンポジウム及び日本人工臓器学会大会にて発表するとともに、英文にて論文投稿準備中である。またこの結果を受けて、(2)に関して、示唆されたω3系及びω6系脂肪酸の培地内添加について、まずω6系のリノール酸を用いてその添加法を検討し、実績の概要に述べたように、ほぼ満足する結果を得、ω3系脂肪酸についても同様の検討を開始している。これらの結果、本研究は当初の計画通り、おおむね順調に進んでいると考えている。本年度の主たる目標であった、新生児群(誕生10日齢)、胎児群(胎生17日齢)及び培養群(胎生17日齢で採取後14日間細胞培養)の3群間の脂肪酸含有量の比較検討は、当初の予定通りほぼ順調に進んで概ね終了に近づきつつあり、その結果も研究実績に記載のようにほぼ当初の予想通りとなりつつある。すなわち本研究はこれまでのところほとんど問題無く、当初の計画通り順調に進んでいる。当初の予定通り、今年度と同様の方法でリノール酸取込みに関するデータの蓄積を行い、最終結論を得るとともに、最近開始したω3系脂肪酸(まずリノレン酸)についても同様の方法(アルブミン結合物としての添加)で、その効果について、培養細胞重量と細胞内脂肪酸量で検討するとともに、ω6系と同様な伸長反応の存在が示唆されるかどうかを検討する。もし伸長反応が行われないようであれば、長鎖の脂肪酸類個々の添加も考慮する。またこれらの培養過程での細胞のバイアビリティを拍動の振幅・周期や維持可能日数でも確認し、主たる添加脂肪酸を決定後、その条件で培養した心筋細胞組織の拍動力を測定して、その効果についての結論を得る。それらの結果は前年度に引き続き国内学会で発表するとともに、国際会議(MEDICON 2013)での発表も予定している。また本研究の前半部分を英文でまとめて論文投稿を行うとともに、後半部分の投稿準備に入る。当初の予定通り、今年度と同様の実験系で引き続きデータを蓄積して解析を進め、培地中に添加が必要な脂肪酸種についての最終結論を導き出す。この段階(第一段階)までに得られた成果を取りまとめ、研究発表を行う予定である。次にその結果に基づき、不足していると考えられる脂肪酸を培地内に添加した培養系を構築し、それを用いて心筋細胞機能発現改善の検討(第二段階)へと進む。初年度に得られた結果からは、少なくともω6系とω3系必須脂肪酸の炭素鎖伸長反応の起点となるリノール酸及びリノレン酸の添加は必須であると考えており、その添加法の検討を既に開始している。これまでのところまず、培地に(i)dipyridamoleとアルブミンコーティング脂肪酸(各50300 μM程度)を添加することによって、細胞内への脂肪酸取込みの亢進を試みる予定である。もしこの方法では難しい場合には、(ii)triglyceride+リポプロテインリパーゼ活性剤の添加、もしくは(iii)市販の輸液用脂質製剤の利用なども考慮する。
ゲノム情報解析のためのUNIXシェルの開発

柔軟性・拡張性に富むユーザ志向型のゲノム情報解析の環境をUNIX上で構築するひとつの方法は、ゲノム情報解析のためのツール群をディスク上のコマンドファイルとして作成することである。しかし、このような方法で構築された環境では、柔軟性を実現するために解析ツール・コマンドの再利用性・汎用性を高めると、プロセス間通信によるツール・プロセス間のデータの受渡しが増加するために、解析の処理速度が大幅に低下する問題がある。さらに、ネットワークへの対応も困難である。本研究で開発を行ったgshでは、これらの問題を解決するためにクライアント/サーバ・モデルを採用し、データの受渡しの多い解析ツールをひとつのサーバプロセスのサービスとして提供するようにした。さらに、サーバ上にUNIX型のファイルシステムを構築し、解析にもちいるデータの管理も同時にできるようにした。サーバ上に実現した、標準入出力機能、リダイレクション機能、パイプライン機能、ファイルシステムを利用すれば、サーバがサポートする解析ツール間のデータの受渡しを同一のプロセス内で行なうことができる。したがって、単純な解析ツールを組み合わせて複雑な解析を行なう場合でも、プロセス間通信により繰り返しデータの受渡しを行なうことがないので、高速な処理が可能である。このような方法は確かに処理速度を落さず柔軟性の高い解析環境を実現するのに適している。しかし、反面、実現可能な解析処理がサーバがサポートするツールにより制限されてしまうために、解析環境の拡張性が損なわれる欠点がある。この問題点を解決するために、gshではサーバに新しい解析ツールを追加したりサーバから不必要なツールを削除する作業をユーザが簡単に行なえる機能を用意した。この機能を利用することにより、ユーザは高速で柔軟性の高い解析環境を自由に拡張することができる。
環境意識発掘ツールの実践的開発と当事者を交えた実証的評価研究

本研究課題3年間において、4回のベトナム現地インタビュー調査、1回のカンボジア現地インタビュー調査を実施することができた。この調査を通じて、本研究課題の主軸となる「環境意識発掘ツール」と「当事者を交えた」対策手法として、独自の主観調査分析法を開発した。この研究成果は、本研究代表者が受託した「永久凍土帯における自然環境資源利用・管理手法開発と環境意識」国際開発学会(JASID-COE)と連携することで、一般的な識字能力(リテラシー)に対して、環境に関わる認識および情報を希求する意識の高さを捉えるもの、すなわち「環境リテラシー」アプローチへと発展した(「知を共有化する環境リテラシーの表象と向上」総合地球環墳学研究所FS:本科研費研究代表者は当該FSの副責任者)。今年度は8月と2月の二度の現地調査に加え、国内関係機関との度重なるセミナーによって、以下の3点について研究を行った。1.サンプル属性と情報リテラシー水準、2.環境情報に対するアクセスビリティと環境意識、3.環境リテラシーモデルのひな形。1.サンプル属性と情報リテラシー水準これまので予備調査では、TV/新聞報道、インターネット情報アクセスビリティの向上だけでは満足していないことが明らかとなっている。このことは、現場感覚に近い活用可能な環境情報が提供されていないという点が原因であった。本格調査では、サンプル属性による強いバイアスが観察された。特に地方農村部においては、アクセスできる環境情報が政府に限定されており内容も断片的であった。このことは、生業に活用できる環境情報が多様かつ複雑であるという情報発信元の課題と、環境情報に対してきわめて受動的な受信元の課題に大別できる。2.環境情報に対するアクセスビリティと環境意識環境情報に対するニーズは、アクセスビリティと比例的に高まる。しかしながら、現地住民に有用な環境情報は、彼自身による積極的な関与がないと得る事が難しい。すなわち受動的なままでは、価値のある情報を得る事ができない。この状況は、一種のジレンマを形成し、環境情報のアクセスビリティと環境意識の負のサイクル観察された。3.環境リテラシーモデルのひな形以上のような現地調査を踏まえ、設計科学のアプローチから、環境情報、環境利用価値、アクター・ファクターの3側面から「環境リテラシー」を評価し、これを向上させる要因の位置づけを行うためのモデル(ELM)の開発に着手した。この取り組みは、国際開発学会でも評価され、2010年度JASID-COEを受賞している。今年度は、8月および9月にサバ共和国、ベトナム・メコンデルタ、モンゴルにおける現地調査を行った。現地調査では、農民、主婦、学生(主に中高生)を対象に環境意識に係るアンケート調査を実施、さらに彼らの視点から環境問題を捉え直す「環境リテラシー」のアプローチを進めた。1.「環境リテラシー」の概念は、当該研究代表者がサブ・リーダーを務める総合地球環境学研究所IS研究(平成24年度よりFS研究)において『環境リテラシーは問題意識に基づき環境情報を希求、咀嚼し行動の方向性を決める暗黙知的な適応能力であり、生活史、他者との相互作用、社会規範、直面する環境問題などによって多様に顕在化する』ものとして、定義化に到達した。2.ロシア連邦サハ共和国の現地調査では、農民と学生に対するアンケート調査から、高い環境意識と環境情報や環境技術に対するニーズの高さが確認された。その上で、「科学情報と技術」と「技術普及」に関わる新しい課題が浮き彫りとなり、その橋渡しの概念として「環境リテラシー」のアプローチを文理社の複合的な共同によって検討することが確認された。3.ベトナム・メコンデルタの現地調査では、急激に変化する社会経済環境に適応する農民の環境意識と行政の対応を調査し、経済成長と自然環境状況への配慮という2つの柱の問にあるギャップを確認した。4.モンゴルの現地調査では、環境に係る環境科科学情報やモンゴルにおける研究機関の活動を一般市民に伝える環境新聞(環境ソニン)や市民公開講座(座談会)を通じて、脆弱な自然環境条件、変容を続ける社会経済状況の中で、「環境リテラシー」のアプローチに対する社会的要請が高いことが明らかとなった。以上の研究成果に基づき、総合地球環境学研究所FS研究や基盤研究Bなどの研究代表者が参画している関連研究と共同し、「環境リテラシー」アプローチの先鋭化に着手している。

本手法は、ステップ1:生活要因の優先度調査(5つから7つまでの生活要因を順に挙げてもらう)、ステップ2:生活要因の投影/描画調査(挙げてもらった生活要因について、その重要性をマルの大きさで描画)、ステップ3:生活要因の関係性に関わるストーリー調査(完成したリストと投影図をもとに、その意味を説明してもらう)の順で尋ねるというものである。本手法の最大の特徴は、識字能力や学歴等によるバイアスが強かったこれまでのアンケート調査と異なり、農民が自らの日常生活を主体的に(質問に対する単なる受け答えではなく、自らのストーリーとして)生活要因として順序化し、さらに描画(マルの大きさで重要性を表象する)することで直感的に意識を投影することが可能になり、この描画されたマルを解析することで統計分析に耐え得る数値化に成功した点である。またこの調査を通じて、被験者側も描かれた生活要因の構成図を土台にストーリー(この中で環境との共生関係を引き出すことが可能)を紡ぎだすことがしやすくなるという副次的効果もあった。この研究成果は、本研究代表者が受託した「永久凍土帯における自然環境資源利用・管理手法開発と環境意識」国際開発学会(JASID-COE)と連携することで、一般的な識字能力(リテラシー)に対して、環境に関わる認識および情報を希求する意識の高さを捉えるもの、すなわち「環境リテラシー」アプローチへと発展した(「知を共有化する環境リテラシーの表象と向上」総合地球環境学研究所FS:本科研費研究代表者は当該FSの副責任者)。当初は、若手研究Bとして個人的な活動範囲で収束する予定であったが、平成22年度に国際開発学会JASID-COEを受託、平成23年度に総合地球環境学研究所IS研究、平成24年度総合地球環境学研究所FS研究へと発展的に拡大している。そのため、対象フィールドもベトナム・メコンデルタに限らず、ロシア・サハ共和国、モンゴルに広がり、学問分野も人文・理系の協力者が集まりつつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究で、社会変革や自然環境の急変に晒されている地域の環境問題に「人びと」や「地域社会」が対処している(していない)様々な事例を汲み上げ、環境リテラシーを多様に表象させる必要がある。さらに、科学者側からの能動的な情報提供や提言、実践などによって「人びと」の行動変容を促すことで環境リテラシーの双方向的な向上を試みる。これらの活動は、幅広い分野の研究協力社の参画が不可欠であり、本研究補助金申請期間にとらわれない長期的かつ広い視点に立った戦略的な研究の推進が求められる。
三価の有機金錯体触媒を用いる有機合成反応の開発

三価の金錯体の会合や不均化による触媒の失活を抑えるために金錯体を均一な表面上へ高密度に固定化する手法の開発を行った。固定化を行う基盤となる均一な表面としては主に金表面を用いて検討を実施した。まず、配位子として含窒素ヘテロ環カルベン(NHC)に着目した。NHC-遷移金属錯体を金表面上に高密度に固定化するために、金表面上におけるアルカンチオールの自己組織化現象を利用することにした。そこで、ジスルフィド部位を有する金属錯体を合成する手法を種々検討した。その結果、ジスルフィド部位を有するイミダゾリウム塩を前駆体として銀カルベン錯体を経由する手法によって目的の金属錯体の合成を達成した。本手法によって固定化可能な金属としては、金、ロジウム、イリジウムについて確認した。さらに他の多様な金属種についても適用可能と思われる。研究代表者らが近年開発した剛直かつコンパクトで高い電子供与能を有する新規ホスフィン配位子SMAPを金表面上に導入する検討も行った。まず、SMAP末端を有するアルカンチオールの合成手法を開発した。さらに、この分子を用いて形成したホスフィン単分子層がペンタフルオロ金と錯形成することを確認した。同様にロジウム種で錯形成すると、ヒドロシランを用いるアルコールの脱水素シリル化反応において高い1級アルコール選択性を有する触媒が形成した。また、イリジウム種で錯形成すると、ピナコールボランを用いるオレフィンのヒドロホウ素化に高活性な触媒機能が発現した。三価の金錯体の会合や不均化による触媒の失活を抑えるために金錯体を均一な表面上へ高密度固定化を行うこととした。そこで、まず配位子となるピリジルフェニル基を単結晶シリコン表面上に導入するために、ピリジルベンゼンジアゾニウム塩溶液を水素終端シリコン表画電極上で電気化学的に還元した。得られた表面をX線光電子分光(XPS)および分光エリプソメトリーにより評価したところ、還元電位および電気量に応じて異なる構造の分子層が形成したことが明らかとなった。また、原子間力顕微鏡(AFM)による観察から、還元条件によって分子層の平滑さを制御できることも示唆された。このようにシリコン表面上に固定化したピリジルフェニル部位を有する分子層を金錯体化することによって、高活性な三価の金錯体触媒の創製が可能になると期待される。本研究の目的を達成し得る別の配位子として、含窒素ヘテロ環カルベンに着目した検討も行った。三価の金カルベン錯体を表面上に高密度固定化するために、種々の表面修飾法を試した。その結果、金表面および単結晶シリコン表面上にカルベン前駆体であるイミダゾリウム塩をそれぞれ導入する手法を確立した。また別法として、金錯体を直接表面上へ導入する手法についても検討を行い、目的の構造を得るまでに残り一行程を残すのみとなった。研究代表者らが近年開発した剛直かつコンパクトで高い電子供与能を有する新規ホスフィン配位子を金表面上に導入する検討も行った。各種スペクトル測定から、直鎖アルカンチオールに近い高密度なホスフィン単分子層の形成が示唆された。このように高密度に固定化したホスフィン配位子の2次元配列を用いることにより、新規な活性を有する触媒の創製が可能になると期待される。
外国語音声教育と日本人学習者による音声習得との関係の解明

日本における英語・ドイツ語・フランス語の音声教育の実態を把握するために、国内外で出版された3言語の外国語学習用の教科書を定量的・定性的に分析した。また国内の高校・大学生を対象に、これまで受けてきた音声教育について意識調査を行い、音声教育の実態と学習者側の意識の隔たりを明らかにした。音声習熟度判定用の読み上げテキストのコーパスを作成し、母語話者・学習者の発話をデータベース化した。本年度の目的は、前回の科研プロジェクトで得られた音響分析の結果をもとに言語「らしさ」について母語話者に検証を行い、学習者の音声習熟レベルを確定し、次年度の音声教育の実態調査へとつなげることにある。そのため、英語、ドイツ語、フランス語の各言語の教育関係従事者および滞日歴6ヶ月未満の母語話者5人ずつに学生の録音音声を聞かせて習熟度を判定させ、音響データとの相関を検証した。聴取実験用オンライン・アンケートの質問項目に分節素(母音、子音)と超分節素(リズム、イントネーションアクセント)に関する8項目を抽出し、4段階評価を行った。実験用録音音声は、5つの文(平叙文2・疑問文2・命令文1)に関して各言語の初級学習者・中級学習者3人ずつ合計30文である。前回科研の結果をもとに、初級学習者に関しては各文について母音の占める割合が最も大きい3名ずつ、中級学習者に関しては割合が最も小さい3名ずつを選んだ。結果としては、フランス語の教育関係従事者及び一般母語話者に初級学習者と中級学習者の間に顕著な差があり、ドイツ語と英語では教育関係従事者にかなりの差が認められたことから、3言語の教育関係従事者において音響データと音声習熟度との関連についての確証が得られた。ドイツ語・英語の一般母語話者の結果からは判定者の音声学的知識の有無が影響したことが示唆された。3言語の音声教育調査に向けて、ドイツ語では学習者の音声習熟度と学習ストラテジー、モティヴェーション、ベリーフとの関係について調査した。音声習熟度の高い学生は、学習ストラテジーの中でも自己モニターストラテジーと計画ストラテジーを使い、発音の重要性を認識し、モティヴェーションが高い結果が得られた。さらに、次年度に調査する「学習者の音声教育の背景」についてのアンケート項目の抽出および調査方法を検討した。今年度の目的は、国内外で出版・改訂された英語、ドイツ語、フランス語の教材の量的・質的分析を行い、教材面から音声教育の実態を調査・分析すると同時に、学習者側から音声教育の実態を把握することにより、次年度に向けた音声教育・学習システムの開発・提案へとつなげるものである。そのため、1)2009年・2010年に出版・改訂された外国語学習用の英語、ドイツ語、フランス語の教科書(英語88冊、ドイツ語30冊、フランス語34冊)中の音声教育に関する箇所を抜粋し、量的・質的分析を12項目(分節素、超分節素、対立、発音例、解説の有無、練習問題の有無など)において計量化し、教科書における音声教育の問題点や改善点を探った。2)教材分析と並行して各言語の学習者(国内の高学生・大学生対象;英語2486人、ドイツ語1172人、フランス語1050人)に音声教育に関するアンケート調査(授業内容、授業環境、意識調査に関する16項目)を実施し、これまで受けてきた音声教育の実態を把握するとともに教材分析の結果との異同を調査した。3)教科書分析とアンケート調査の結果から、(1)3言語とも教材中の超分節素の割合(平均3%)と授業内容の相関が確認された。分節素については、国内で出版されたドイツ語とフランス語の割合が一致し、教材と授業内容の関連性が推測された。(2)「発音をもっと教えてもらいたい」とする学生は約半数を占め、「発音の上達」に関心のある学生は90%以上であることから、学習者の意識と教科書の音声教育実態が懸隔していることが確認された。(3)情報伝達に重要な言語リズムの扱いは、教科書、授業内容ともに低く、音声教育の分野での補完の必要性が認識された。科研プロジェクトの最終年度にあたる本年度は、これまでの研究で得られた実証データ、学習者の意識調査や産出音声の音響分析の結果をもとに、1)学習者の音声習熟度を判定するためのタスクを作成した。タスクにはテキスト6種類(読み上げテキスト2本、中級・初級用会話テキスト4本)、インタヴュー用のテーマ・リストが含まれる。タスクは英語、ドイツ語、フランス語の言語別に作成され、タスクには分節素・超分節素の習熟度を判定するために各言語の音素目録が反映され、文型4種(平叙文、疑問文、命令文、従属文)が埋め込まれている。2)判定タスクを用いて各言語の母語話者5名および日本人学習者150名が産出した音声を収録し、データベース化して言語別・(非)母語話者別・習熟度別(中級者・初級者)のコーパスを構築した。この発話音声の集積は、音声資源として研究利用されるために一部公開予定である。

3)これまでの音声教育に関する成果を反映させたドイツ語の発音参考書を出版するための最終段階に入った。参考書には分節素・超分節素・会話の比率や産出・知覚の割合などが反映されている。今後はドイツ語のe-learning用オンライン型学習システムに応用させる予定である。4)音声教育は個別性が高いため、学習者自身が音声の学習ストラテジーを用い、自己モニター機能を活用させて自らの発音を修正するような音声教育プログラムは効果が期待できる。外国語の授業に音声の学習ストラテジーを組み入れた教育プログラムの提言を行い、その一部が海外教育雑誌に掲載された。