hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物の低酸素領域における窒素固定エンドファイトの生態と機能発現に関する研究

サツマイモの組織内における酸素濃度の分布を調査するとともに、植物体内に感染する窒素固定細菌(エンドファイト)を分離し、その特性を明らかにした。サツマイモでは、地上部器官においても組織内部に酸素濃度の低い領域が存在することが明らかになった。また、サツマイモには、酸素濃度の低い条件で窒素固定を行う多様なエンドファイトが感染していることから、植物体内の低酸素領域でこれらのエンドファイトが窒素固定を行う可能性が考えられた。中央農業総合研究センター内の圃場において栽培したサツマイモから、茎サンプルを採取した。採取した茎は、直ちに表面をふき取り、微小酸素電極を用いて茎内部の酸素濃度を測定した。その結果、圃場で栽培したサツマイモでは、表皮直下より急激に酸素濃度が低下し、茎内部の広範囲な領域が低酸素状態であることが明らかになった。そのため、表面を薄く剥離した茎サンプルを用いて、低酸素領域に感染する細菌の探索を行うことができるものと考えられた。そこで、圃場より採取したサツマイモ茎表面を薄く剥離したサンプルを調整した。感染しているエンドファイトの評価は、非培養法と培養法の両面から行うこととした。非培養法に用いるサンプルは、液体窒素で凍結した後、超低温槽で保存した。培養法で用いるサンプルは、直ちに実験に供した。サンプルは表面殺菌した後、茎切片を培地上に静置し、好気条件および嫌気条件で培養し、茎断面より出現した菌を純化した。なお、嫌気条件はアネロパックにより作出した。嫌気条件では、生育の遅い菌が主に分離され、コロニー形態等は好気条件で分離された菌とは、大きく異なっていた。分離した菌株からDNAを抽出し、16S rRNAのほぼ全長をPCRにより増幅した。現在、増幅した遺伝子断片の塩基配列の解析を行っており、それにより好気的なエンドファイトと、嫌気的なエンドファイトの特性を解析する予定である。非培養法を用いた解析は、本年度調整したサンプルにより進める予定である。昨年度までに、低酸素領域が確認されたサツマイモ茎サンプルより、好気条件および嫌気条件においてエンドファイトの分離を行った。今年度は、これらの菌株の分類的特性を検討するとともに、窒素固定遺伝子保有の有無を調査した。分離したエンドファイトの16S rRNA遺伝子の塩基配列を決定し、データベースを検索した結果、好気条件と嫌気条件で分離したエンドファイトには、属レベルで異なる菌群が含まれることが明らかになった。また、これらの菌株について窒素固定遺伝子の有無をPCR法により検討した結果、好気条件で分離した菌株からは、窒素固定遺伝子の増幅が見られなかった。一方、嫌気条件で分離した菌株からは、窒素固定遺伝子の増幅が認められた。これらのことから、植物体内には低酸素条件で生育可能な窒素固定エンドファイトが感染しているものと推定された。低酸素領域を含む植物サンプルから、嫌気的条件で生育するエンドファイトを分離できた。また、これらのエンドファイトには窒素固定遺伝子を保有する菌株が含まれていることを示した。これらの菌株は、好気条件で分離した菌株とは異なる分類的特性を持つことから、低酸素領域に感染する窒素固定エンドファイトの一部が得られたものと推定された。今後、これらの菌の性質と植物への影響を検討することで、本研究の目的である、植物の低酸素領域における窒素固定エンドファイトの生態と機能を明らかにできる。前年度までに、微小酸素電極を用いて組織内部の酸素濃度の低下が確認されたサツマイモの茎サンプルから、低酸素培養条件で窒素固定細菌が分離されることを示した。そこで今年度は、軟寒天培地を用いて低酸素条件を形成し、アセチレン還元活性を指標としてサツマイモ体内に感染する窒素固定菌の探索を行った。表面殺菌をしたサツマイモの茎、葉柄、根および塊根の抽出液を、炭素源としてリンゴ酸や乳酸を含む軟寒天培地で培養したところ、どの植物部位からもアセチレン還元活性を示すサンプルが得られた。これらのサンプルは、軟寒天培地上の異なる位置にペリクルの形成が見られたことから、窒素固定活性の発現に適した酸素分圧が異なる菌が感染している可能性が考えられた。アセチレン還元活性の認められたサンプルから、好気的条件および嫌気的条件で菌の分離を行い、コロニー形態や生育特性が異なる多数の菌株を得た。純粋分離した菌株は、それぞれ軟寒天培地を用いてアセチレン還元活性を測定し、窒素固定活性を示す菌株を選抜した。分離した窒素固定菌は、16S rRNAの部分塩基配列を決定し、分子系統樹を作成した。これらの解析の結果、組織内部に低酸素部位を持つサツマイモ体内には、酸素分圧の低い条件で窒素固定を行う多様な属の細菌が感染していることが明らかになった。また、塊根とそれ以外の部位では、感染する窒素固定菌の種類が大きく異なることも明らかになった。地上部と地下部に感染する菌では、窒素固定活性が発現する培地に含まれる炭素源が異なることから、植物体内における窒素固定菌の分布は、組織から供給される炭素の組成に影響される可能性が考えられた。

また、サツマイモには、酸素濃度の低い条件で窒素固定を行う多様なエンドファイトが感染していることから、植物体内の低酸素領域でこれらのエンドファイトが窒素固定を行う可能性が考えられた。サツマイモの茎内部の酸素濃度分布について調査を行い、低酸素の部位を明らかにした。これは本年度計画の第一の達成目標であり、これによりエンドファイトを分離するサンプルを確定することができた。次に、これらのサンプルを用いて、好気的な培養条件および嫌気的な培養条件で生育するエンドファイト細菌を分離することができた。嫌気的な培養条件で分離されたエンドファイトは、好気的なエンドファイトとは異なる特徴を示したため、茎内部の低酸素領域に生息するエンドファイトの一部が分離されたものと考えられた。今後、これらの菌を同定しその性質を明らかにすることで、本研究の目的である、サツマイモの低酸素領域に感染するエンドファイトの特徴を解明することができるものと期待される。植物体内から、低酸素条件に適応した窒素固定エンドファイトが分離されたことから、これらの菌の特性の検討を更に進める。特に、窒素固定のエネルギー源である炭素源については、活性の発現に有効な炭水化物を特定し、植物体内の酸素環境との関連を考察する。また、これらのエンドファイトの接種試験を行い、植物体内への感染や窒素固定活性の発現を検討する。土壌肥料学当初計画に沿って研究を進める予定である。なお、当初研究計画では、サツマイモの好気的な組織(皮層)と嫌気的な組織(中心柱)を分けて解析する予定であったが、今年度、圃場で生育するサツマイモの茎組織中の酸素分圧を測定した結果、酸素分圧が高い組織は表皮直下のわずかな部位であることが明らかになった。そのため、表皮を薄く剥ぎ取った茎サンプル全体を低酸素組織として研究を進めることとする。次年度以降は、嫌気性エンドファイトと好気性エンドファイトの同定を行うとともに、窒素固定機能の有無を調査する。また、非培養法によるエンドファイトの探索を進める。今年度予定していた国際学会での発表を、より関係研究者が多く参加する次年度開催の学会に変更し、また、研究費を効率的に使用したため残額が発生した。本年度購入を予定していたニードル式酸素センサーは、現有しているセンサーの感度が維持されていたため購入を延期し、残額が発生した。次年度使用額1,718,526円は、次年度に請求する研究費とあわせて、国際学会での研究成果発表等、研究計画遂行のために使用する。次年度使用額773,237円は、次年度に請求する研究費とあわせて、消耗が進んだニードル式酸素センサーの購入等、研究計画遂行のために使用する。
状態図に基づく潤滑油の高圧物性推算法の確立

○本研究の基礎となるのは各種潤滑油の状態図である.まず低温光弾性試験,高圧密度試験より作成した80°C,1.2GPaまでの状態図を基に次の結果が得られた.「動的条件下の高圧物性とトラクション特性」準静的条件下の高圧物性研究では加圧時間1000s程度の下で実験を行っている。EHL条件の加圧時間は0.1msであり瞬間的高圧条件下においても準静的条件下で作成した状態図が適用できるかを検証するために,打撃試験を行った.AE観測,油膜形成状態,反発挙動,打撃圧痕の精密計測等より検討した結果,準静的条件下で作成した状態図が動的高圧条件下でも適用できることを明らかにした.[Lubrication Science].さらにEHL条件下のトラクション係数も準静的条件下で作成した状態図を基に,実験条件をヘルツ接触条件下での粘弾性固体転移温度T_<VE>と油温Tとの差T_<VE>-Tで表示すれば,この条件下の体積弾性係数と密接に関係していることを明らかにした.[STLE Tribology Transactions].「高圧固化油の摩耗防止作用」高圧固化油の摩耗防止作用を明確にするため,多種多様の潤滑油の状態図をまず作成し,それらの潤滑油について4球摩耗試験を行った,その結果,高圧下で固化し易い潤滑油ほど摩耗し難いことを明らかにした.[1^<st>ICMDT, Koreaで発表][Tribology Internationalに投稿中].○DACによる150°C,2.5GPaまでの状態図の作成「ダイヤモンドアンビルセル(DAC)による超高圧流体物性測定装置の開発」購入したDACにより150°C,2.5GPaまでの状態図の作成が可能となった.DACの使用においては圧力検定が最も困難である.ここでは第1段階としてガスケットの変形量と高圧下での水および直鎖炭化水素の凝固点を利用し,圧力検定曲線を作成した.この圧力検定曲線を用いてDACによるナフテン系鉱油の高圧密度を行った結果,従来のプランジャ型高圧密度試験の結果とほぼ一致した.これにより多種多用な潤滑油の広範囲の温度-圧力条件下での状態図の作成が可能となった.[ASIATRIB2006金沢]で発表予定である.○本研究の基礎となるのは各種潤滑油の状態図である.まず低温光弾性試験,高圧密度試験より作成した80°C,1.2GPaまでの状態図を基に次の結果が得られた.「動的条件下の高圧物性とトラクション特性」準静的条件下の高圧物性研究では加圧時間1000s程度の下で実験を行っている。EHL条件の加圧時間は0.1msであり瞬間的高圧条件下においても準静的条件下で作成した状態図が適用できるかを検証するために,打撃試験を行った.AE観測,油膜形成状態,反発挙動,打撃圧痕の精密計測等より検討した結果,準静的条件下で作成した状態図が動的高圧条件下でも適用できることを明らかにした.[Lubrication Science].さらにEHL条件下のトラクション係数も準静的条件下で作成した状態図を基に,実験条件をヘルツ接触条件下での粘弾性固体転移温度T_<VE>と油温Tとの差T_<VE>-Tで表示すれば,この条件下の体積弾性係数と密接に関係していることを明らかにした.[STLE Tribology Transactions].「高圧固化油の摩耗防止作用」高圧固化油の摩耗防止作用を明確にするため,多種多様の潤滑油の状態図をまず作成し,それらの潤滑油について4球摩耗試験を行った,その結果,高圧下で固化し易い潤滑油ほど摩耗し難いことを明らかにした.[1^<st>ICMDT, Koreaで発表][Tribology Internationalに投稿中].○DACによる150°C,2.5GPaまでの状態図の作成「ダイヤモンドアンビルセル(DAC)による超高圧流体物性測定装置の開発」購入したDACにより150°C,2.5GPaまでの状態図の作成が可能となった.DACの使用においては圧力検定が最も困難である.ここでは第1段階としてガスケットの変形量と高圧下での水および直鎖炭化水素の凝固点を利用し,圧力検定曲線を作成した.この圧力検定曲線を用いてDACによるナフテン系鉱油の高圧密度を行った結果,従来のプランジャ型高圧密度試験の結果とほぼ一致した.これにより多種多用な潤滑油の広範囲の温度-圧力条件下での状態図の作成が可能となった.[ASIATRIB2006金沢]で発表予定である.○本研究の基礎となるのは各種潤滑油の状態図である.まず,低温光弾性試験,高圧密度試験より作成した80°C,1.2GPaまでの状態図を基に次の結果が得られた.「状態図に基づくEHL停止後の閉じ込め油膜流出過程解析」t-CVTは,運転停止時に油膜破断を生じ,再起動時に表面損傷を惹起させることが推測される.光干渉法によりEHL油膜厚さの実測を行った結果,運転停止時の閉じ込め油膜厚さが粘度圧力係数と粘度および減加速度の積によって規定されること,また,閉じ込め油膜の流出時間がヘルツ圧力下での試料油の粘弾性固体転移温度と実験油温の差で整理出来ることを明らかにした.この結果は「トライボロジー会議秋鳥取」で公表した.

「軸受寿命に及ぼすフッ素系潤滑油の影響」フッ素系潤滑油(PFPE油)は熱的,化学的に極めて安定かつ不活性であり,半導体プロセス装置.宇宙機器,磁気記憶装置等に使用され,最近では高温用潤滑油として自動車の軸受にも使用が検討されている.そこで,分子構造の異なるPFPE油(パーフルオロポリエーテル)3種類について,転がり軸受寿命試験を行った結果,永久粘度低下を生じたF油が最も短寿命となること,また,状態図を基礎とした準静的条件下での粘度-温度-圧力関係式の構築ならびに弾性流体潤滑(EHL)条件下での転がり油膜厚さとスクイズ油膜厚さの測定を行い,永久粘度低下のメカニズムを究明した結果について,ASME/STLE IJTC Long Beachで公表した.この結果は即座に宇宙航空研究開発機構(JAXA)に伝わり,宇宙ステーションのセントリフュージ(生命科学実験施設)で使用が計画されているフッ素系グリース基油の選定変更へと波紋を齎した.○DACによる150°C2.5GPaまでの状態図の作成「ダイヤモンドアンビルセル(DAC)による超高圧流体物性測定装置の開発」本年度購入したDACにより150°C,2.5GPaまでの状態図の作成が可能となった.DACの使用においては圧力検定が最も困難である.ここでは第1段階としてガスケットの変形量と高圧下での水および直鎖炭化水素の凝固点を利用し,圧力検定曲線を作成した.この圧力検定曲線を用いてDACによるナフテン系鉱油の高圧密度を行った結果,従来のプランジャ型高圧密度試験の結果とほぼ一致した.これにより多種多用な潤滑油の広範囲の温度-圧力条件下での状態図の作成が可能となった.高圧討論会での発表を計画している.○本研究の基礎となるのは各種潤滑油の状態図である.低温光弾性試験,高圧密度試験より作成した状態図を基に次の結果が得られた.「準静的条件下の高圧物性研究の円盤状化合物への応用」円盤状の液晶が世界で初めて調整され,その存在が確認されたのは1977年である.この円盤状化合物(液晶,非液晶を問わず)弾性流体潤滑(EHL)条件下で低トラクション係数を呈することが報告されているが,その理由については不明であった.そこで,本研究で確立した手法で,状態図と体積弾性係数,自由体積の温度-圧力関係,粘度の温度-圧力関係式を構築した結果,液体領域での粘度圧力係数が小さいこと,また,弾塑性固体領域で包含されている自由体積が多く結果として体積弾性係数が他の油に比べ小さいことが低トラクション係数を示す理由であることを明らかにした.[トライボロジー会議東京].なお,この手法が宇宙ステーション用潤滑油の評価にも適用できることも明らかにした.[トライボロジー会議東京].「動的条件下の高圧物性とトラクション特性」準静的条件下の高圧物性研究では加圧時間1000s程度の下で実験を行っている.EHL条件の加圧時間は0.1msであり瞬間的高圧条件下においても準静的条件下で作成した状態図が適用できるかを検証するために,打撃試験を行った.AE観測,油膜形成状態,反発挙動,打撃圧痕の精密計測等より検討した結果,準静的条件下で作成した状態図が動的高圧条件下でも適用できることを明らかにした.[Lubrication Science].
ジャイロ機構による球面振子の振動と姿勢の制御

本研究課題では,タンクの内壁面を撮影するビデオカメラなど,鋼索で吊り下げられた物体の球面振子としての.揺れを抑制する制振装置について,ジャイロ機構の応用としての観点から検討してきた.ローリングとピッチングを抑制しようとするなら,最低限で2基の単一ジンバル機構が必要である.これを4基として,2基を対として動作させるなら,スピルオーバの問題は生じない.そこで,本研究では,2基とするとき,平衡状態でのロータの回転軸が水平(横置き)と垂直(縦置き)の場合について,理論解析と数値シミュレーションにより調べた.全般に,横置きとすると,ジャイロモーメントとしてのスピルオーバはローリング,ピッチングの何れかの軸まわりでしか生じないから,慣性モーメントの小さいヨー軸への影響を低減させることができる.しかし,受動形ジャイロ制振機構としての最適調整を反映して,ジンバルは制振対象の振子とばね,ダンパで結合されており,横置きの場合は,ジンバルの回転によりヨー軸まわりのトルクが伝達される.従って,横置きの場合についても,縦置きよりわずかではあるが,振子にヨー軸まわりの自転が生じる.これらの性質は,昨年度のジャイロ機構に合わせて新たに剛体振子を製作し,ステップ応答実験により確認した.本年度は,この他,ヨー軸まわりの姿勢制御を実現する能動的なジャイロ機構(コントロールモーメントジャイロ)について検討した.このような能動機構を付加すると,ロール,ピッチ抑制に伴う受動形機構からのヨー軸まわりのスピルオーバトルクを相殺して,ヨー角変動を抑制できる.ヨーイングの制御は撮影などの実用的な用途においても重要である.鋼索で吊り下げられた物体は,製作した実験装置のようなユニバーサルジョイントで支持された剛体振子とは動的挙動が異なり,むしろ,二重振子としてモデル化すべきである,そこで,このような観点からも考察を加え,最適調整の方法と効果について調べた.本研究課題では,タンクの内壁面を撮影するカメラなど,長い鋼索で吊り下げられた物体の球面振子としての振動を抑制するための制振装置について,受動形ジャイロ機構の応用という観点から研究している.平成9年度は基本的な機構構成について検討した.具体的には,理論解析と,数値シミュレーションにより,ローリング,ピッチングを抑制する単一ジンバル機構のジンバル軸の配置方向を検討課題として取り上げた.少なくとも2台のジンバル機構が必要と考えられ,これを4台にすればスピルオーバの問題はほとんど解消する筈である.しかし,台数を減らした極限での設計が工学的な観点からは興味深い.そこで,2台とすると,ジンバル軸をヨ-軸に垂直,例えば,ローリング,ピッチング軸と平行なものとするより,ヨ-軸と平行にする方が有利という結果になった.機構的な条件から,対象とする系のヨ-軸まわりの慣性モーメントは,ローリング,ピッチング軸よりかなり小さいと推定される.ヨ-軸と平行にジンバル軸を配置してローリングを抑制させると,そのスピルオーバはヨ-軸まわりに作用する.しかし,ヨ-軸と垂直な方向に配置しておけば,スピルオーバは主としてピッチングとローリングの相互干渉として生じ,ヨ-軸まわりへのスピルオーバは微弱なものとなる.仮に,スピルオーバが作用しても,他方のジンバルが動作するから全系に大きな影響は生じない.しかし,ジンバルに接続された回転ばねと回転ダンパを介してヨ-軸回りへトルクが作用することには注意すべきである.鋼索をねじりばねとした重錘の回転振動を抑制するには,何らかの制振装置を付加する必要がある.これには,小型の受動形ジャイロ機構を双対形で追加するなどの方法が考えられる.別の方法として能動形のジャイロ機構(CMG)により,ヨ-軸周りの回転角速度,方位角を自在に制御可能とすることなどが考えられる.本研究においては,実験的な検証も計画しており,本年度は単一ジンバル機構による小型の受動形ジャイロ制振装置を6台製作した.来年度は,これらの一部,あるいはすべてを球面振子に取り付けることにより,受動形ジャイロ制振機構による実験を予定している.本研究課題では,タンクの内壁面を撮影するビデオカメラなど,鋼索で吊り下げられた物体の球面振子としての.揺れを抑制する制振装置について,ジャイロ機構の応用としての観点から検討してきた.ローリングとピッチングを抑制しようとするなら,最低限で2基の単一ジンバル機構が必要である.これを4基として,2基を対として動作させるなら,スピルオーバの問題は生じない.そこで,本研究では,2基とするとき,平衡状態でのロータの回転軸が水平(横置き)と垂直(縦置き)の場合について,理論解析と数値シミュレーションにより調べた.全般に,横置きとすると,ジャイロモーメントとしてのスピルオーバはローリング,ピッチングの何れかの軸まわりでしか生じないから,慣性モーメントの小さいヨー軸への影響を低減させることができる.しかし,受動形ジャイロ制振機構としての最適調整を反映して,ジンバルは制振対象の振子とばね,ダンパで結合されており,横置きの場合は,ジンバルの回転によりヨー軸まわりのトルクが伝達される.従って,横置きの場合についても,縦置きよりわずかではあるが,振子にヨー軸まわりの自転が生じる.これらの性質は,昨年度のジャイロ機構に合わせて新たに剛体振子を製作し,ステップ応答実験により確認した.本年度は,この他,ヨー軸まわりの姿勢制御を実現する能動的なジャイロ機構(コントロールモーメントジャイロ)について検討した.このような能動機構を付加すると,ロール,ピッチ抑制に伴う受動形機構からのヨー軸まわりのスピルオーバトルクを相殺して,ヨー角変動を抑制できる.ヨーイングの制御は撮影などの実用的な用途においても重要である.

鋼索で吊り下げられた物体は,製作した実験装置のようなユニバーサルジョイントで支持された剛体振子とは動的挙動が異なり,むしろ,二重振子としてモデル化すべきである,そこで,このような観点からも考察を加え,最適調整の方法と効果について調べた.
菖蒲生葉で発見された新規な光合成電子伝達反応の分子機構とその生理的役割の解明

平成13年度、光合成速度が小さく、過剰な光エネルギーに常にさらされている菖蒲の生葉において、チラコイド膜光化学系II(PSII)内循環的電子伝達反応(CEF-PSII)が機能し、過剰な光エネルギーの安全な散逸をおこなっていることを示唆する結果を、菖蒲チラコイド膜を用いて得た。本年度は、以下に述べるように、CEF-PSIIが、葉緑体で実際に機能していることおよび過剰な光エネルギーの散逸に機能していることをチラコイド膜を用いて明らかにした。モデル葉緑体として、ホウレンソウ生葉から葉緑体を単離した。光合成電子伝達反応速度を酸素吸収速度[V(O_2)]、PSIIの電子伝達速度をクロロフィル蛍光解析により得られるPSIIの量子収率[Φ(PSII)]により評価した。CEF-PSIIの活性発現には、チラコイド膜のΔpH形成を要する。光照射下の葉緑体に、プロトノフォアを添加し、ΔpHを消失させると、V(O_2)の増大が認められるが、Φ(PSII)は減少した。これは、葉緑体でも、光合成電子伝達反応に関係しない電子が、PSII内で流れているつまりCEF-PSIIが機能していることを示す。CEF-PSIIの活性は、光強度の増大とともに増加し、過剰な光エネルギー散逸能をもつthe water-water cycleの活性に匹敵した(平成14年論文報告)。次に、CEF-PSIIの生理機能を明らかにするために、電子受容体濃度およびΔpHを調節することによりV(O_2)の値およびCEF-PSII活性を変化させ、チラコイド膜を光照射した。CEF-PSIIが機能しない条件下では、チラコイド膜の光合成電子伝達活性は速やかに失われ、これはPSIIの光失活によるものであった。つまり、CEF-PSIIが、実際に過剰な光エネルギーの散逸に機能することが明らかになった(平成15年論文報告in press)。2品種の菖蒲[(A)愛知の輝き、(B)桜]のうち、菖蒲(A)の光合成速度は菖蒲(B)の40%に過ぎず、菖蒲(A)での光合成への光エネルギー利用効率は小さい。これは、つねに菖蒲(A)の生葉が光エネルギー過剰状態にさらされていることを示し、酸化傷害をこうむる危険性をもつことを示している。本年度、両菖蒲生葉からチラコイド膜を単離し、チラコイド膜レベルでの光エネルギー利用効率を両菖蒲間で比較した。メチルビオローゲンを電子受容体としたときの酸素吸収速度により光合成電子伝達反応速度[V(O_2)]を測定し、この値をクロロフィル蛍光解析で評価する光化学系II(PSII)の電子伝達速度のパラメーター、量子収率[Φ(PSII)]と相関づけた。その結果、菖蒲(B)では、Φ(PSII)とV(O_2)の間で正の線形相関が得られ、PSIIで光生成した電子はすべて光化学系I(PSI)でO_2へ流れていることが明らかになった。一方、菖蒲(A)のΦ(PSII)は菖蒲(B)の値を上回り、PSII内部で電子が循環的に流れていることが示唆された。このことから以下のことが明らかになった。つまり、光合成への光エネルギー利用効率が小さい菖蒲(A)では、光合成に利用されない光エネルギーは、PSII内部での循環的電子伝達反応を伴う連続した酸化還元反応により熱として安全に処理されていることを示唆する。また、生葉レベルでの解析では、大気CO_2/O_2分圧下、菖蒲(A)において光合成にとって必要以上の電子が流れていることを明らかにした。一方、菖蒲(B)では見出されていない。このことは、生葉でもPSII内部での過剰な光エネルギー処理系が機能していることを示唆する。現在、更なる解析を進行させている。

CEF-PSIIが機能しない条件下では、チラコイド膜の光合成電子伝達活性は速やかに失われ、これはPSIIの光失活によるものであった。つまり、CEF-PSIIが、実際に過剰な光エネルギーの散逸に機能することが明らかになった(平成15年論文報告in press)。
光学活性アンモニウムフルオリドの創製と不斉合成への応用

固相-液相相間移動条件での光学活性四級アンモニウムフルオリドの簡便な系内発生法を確立し、不斉合成への応用の端緒を得た前年度の成果を基盤とし、本年度は光学活性四級アンモニウムフルオリドを有機触媒とする不斉合成プロセスを一般的なものとするため、有機合成化学におけるケイ素-フッ素間の親和性を利用した各種の炭素-炭素結合形成反応への適用を中心課題として研究に取り組んだ。その結果、既に開発したC_2対称軸を有する光学活性N-スピロ型アンモニウムフルオリドに対してそのビフルオリドが比較的安定で取り扱いやすく単離可能であることを見い出し、これが置換型ニトロアルカンから誘導されるシリルニトロナートとアルデヒドとの不斉ニトロアルドール反応の極めて高活性な有機触媒として機能することを明らかにした。ここでは、触媒の構造と反応性、選択性の相関についての詳細な検討を行い、精密な分子修飾に基づいた高い触媒活性とジアステレオ及びエナンチオ選択性の獲得に成功している。特に、本反応システムは芳香族アルデヒド類を基質とする系に有効であり、しかもアンチ体が選択的に得られることは興味深い。さらに、反応の遷移状態の構造についての知見を得るため核磁気共鳴スペクトル測定を行ったところ、本反応がキラルなアンモニウムニトロナートを経由して進行するという結果が得られ、従来のシステムとは異なるアンチ選択性は非環状型の遷移状態を考えることで説明できることがわかった。この結果を基に、α,β-不飽和カルボニル化合物への共役付加反応等、他の基本的な炭素-炭素結合形成反応への応用についても既に基礎的な知見が得られており、本研究の意義と今後の可能性を明確に示すことができたと考えている。本研究の初年度では、まず固相-液相相間移動条件での四級アンモニウムフルオリドの簡便な系内発生法の確立を目指し、研究に取り組んだ。具体的には入手容易な各種のテトラブチルアンモニウム塩を前駆体とし、これらをTHF中金属フッ化物で処理することで相当するフッ化物塩を系内で発生させることができるかどうかを、続くシリルエノールエーテルとアルデヒドのアルドール反応における触媒活性を比較することで評価した。その結果、四級アンモニウム硫酸水素塩のTHF溶液に過剰量のフッ化カリウムを加え撹拌することで、円滑な陰イオン交換が起こり、系内で四級アンモニウムフルオリドを発生させ得ることを見い出した。このように系内発生させた四級アンモニウムフルオリドは単離することなく望む反応の触媒として用いることができる。特にアルドール反応では系内発生法を用いることで触媒活性の際だった向上が見られ、高収率で目的のアルドール体を得ることに成功した。さらに本法をC_2対称軸を有するる光学活性四級アンモニウムフルオリドの調製に適用しこれを触媒とすることで、これまで成功例のほとんどないアンモニウムエノラートを経由した高エナンチオ選択的アルドール反応を実現した。さらにこれらの知見を踏まえ、四級アンモニウムフルオリドの系内発生法をアンモニウムフルオリド自身の塩基性を利用したカルボン酸のアルキルハライドによるエステル化反応に用いたところ、既成の四級アンモニウムフルオリドを凌駕する高い活性が得られ、反応の触媒化を実現できた。ここでも系内発生させた光学活性四級アンモニウムフルオリドを用いることで、第二級アルキルハライドの速度論的分割を伴う、光学活性エステルの合成に成功した。
細胞膜を介した金属の恒常性維持に関与する蛋白質の構造生物学

ヒト・ミトコンドリア内膜のABC輸送体ABCB6は,膜貫通ドメインとABCドメインからなり,鉄の恒常性を保つことで,鉄の蓄積による酸化的損傷を抑えつつ,酸化的リン酸化などのミトコンドリア機能の維持に寄与すると考えられている.一方で大腸菌NikA(56kDa)は,ペリプラズム結合蛋白質(PBP)の一員であり, Ni輸送や走化性に寄与している.ABCB6のC末端ABCドメイン(ABCB6-C)については,ホモロジーモデリングで得た構造の検証と精密化を行った.大腸菌NikAについては,走化性受容体Tar細胞質領域との相互作用の解析を試みた, TarはNiに対する負の走化性に関与している.この試料についてNMR測定条件の最適化を行い, Tar側の主鎖NMRシグナルの帰属を試みた.また, 2^H/<15>^N標識NikAとTarのタイトレーション実験や交差飽和実験などを行うことによって, NikAと走化性受容体の相互作用のメカニズムの解析を進めた.また,本研究で取り上げた試料のうち, ABCB6-Cは溶解度が低く, NMR測定温度での安定性が低いという問題があり, NikA/OppAは高分子量試料であるが故に高感度・高分解能の測定が要求された.これらの問題を克服し,高感度でかつ迅速に3重共鳴NMR測定を行うために,間接観測軸に非線形サンプリングを採用し,最大エントロピー法を用いたデータ処理を行う方法の開発研究も並行して行った,この方法論的研究は,上記ABCB6-C, NikA/OppA試料のみならず,生細胞内の蛋白質動態を解析するためのin-cell NMR研究にも適用され,様々な成果を得ることに成功している.ヒト・ミトコンドリア内膜のABC輸送体ABCB6は,膜貫通ドメインとABCドメインからなり,鉄の恒常性を保つことで,鉄の蓄積による酸化的損傷を抑えつつ,酸化的リン酸化などのミトコンドリア機能の維持に寄与すると考えられている。一方で大腸菌NikA(56kDa)は,ペリプラズム結合蛋白質(PBP)の一員であり,Ni輸送や走化性に寄与している。昨年度までの解析によって,ABCB6のC末端ABCドメイン(ABCB6-C)は,apo型およびADP結合型とも,動的構造多形性のために観測されない約25%の残基を除いて,主鎖NMRシグナルの帰属が完了している。また,ホモロジーモデル構造も得られている。本年度は,このホモロジーモデル構造の検証と精密化のために,ADP結合型ABCB6-C試料についてPf1ファージを用いた残余双極子カップリングの測定を行った。また,メチル基選択的プロトン標識試料を作成し,主鎖アミドプロトンと側鎖メチルプロトンとの間のNOE解析も行った。これらの実験結果を基に,高次構造計算プログラムCYANAを用いて,実データに基づいた溶液中の高次構造の算出を試みている。ホモロジーモデル構造と比較して,ABCドメイン内の2つのサブドメイン(nulceotide binding coreとhehcal domain)の相対的位置を正しく決定することができた。ヒト・ミトコンドリア内膜のABC輸送体ABCB6は,膜貫通ドメインとABCドメインからなり,鉄の恒常性を保つことで,鉄の蓄積による酸化的損傷を抑えつつ,酸化的リン酸化などのミトコンドリア機能の維持に寄与すると考えられている.一方で大腸菌NikA(56kDa)は,ペリプラズム結合蛋白質(PBP)の一員であり, Ni輸送や走化性に寄与している.ABCB6のC末端ABCドメイン(ABCB6-C)については,ホモロジーモデリングで得た構造の検証と精密化を行った.大腸菌NikAについては,走化性受容体Tar細胞質領域との相互作用の解析を試みた, TarはNiに対する負の走化性に関与している.この試料についてNMR測定条件の最適化を行い, Tar側の主鎖NMRシグナルの帰属を試みた.また, 2^H/<15>^N標識NikAとTarのタイトレーション実験や交差飽和実験などを行うことによって, NikAと走化性受容体の相互作用のメカニズムの解析を進めた.また,本研究で取り上げた試料のうち, ABCB6-Cは溶解度が低く, NMR測定温度での安定性が低いという問題があり, NikA/OppAは高分子量試料であるが故に高感度・高分解能の測定が要求された.これらの問題を克服し,高感度でかつ迅速に3重共鳴NMR測定を行うために,間接観測軸に非線形サンプリングを採用し,最大エントロピー法を用いたデータ処理を行う方法の開発研究も並行して行った,この方法論的研究は,上記ABCB6-C, NikA/OppA試料のみならず,生細胞内の蛋白質動態を解析するためのin-cell NMR研究にも適用され,様々な成果を得ることに成功している.
IgG4関連心血管病変の病態および予後に関する検討

IgG4関連疾患は、本邦で発見された全身性疾患である。全身の様々な臓器に病変を形成し、治療抵抗性のケースや、再発を繰り返すケースも存在する。主たる標的臓器としては、心血管の頻度は比較的低く、心血管病変については、充分な認識がされていない可能性もある。心血管病変は、動脈瘤の破綻など生命予後に影響を与える可能性があり、適切な診断と対応が求められる。動脈周囲炎の診断については、基準が昨年策定された。新診断基準策定を契機に、心血管病を共通の基準で診断し、各症例についての情報の収集、臨床経過や予後の解析により、スクリーニングの方法、治療や治療後のフォローアップについての提言などにつなげることを目指す。
顎骨形態形成の異常に関与する遺伝子の探索と機能解析に関する分子生物学的研究

PTN(pleiotrophin)神経突起の成長促進作用、血管壁修復作用、骨芽細胞の接着、腫瘍新生等、多機能はを有するヘパリン結合型成長因子である。我々は体節形成初期のPTNの役割を解析する目的で、トリ胚を用いて以下の実験を行った。whole mount in situ hybridizationによってPTNの発現パターンを調べると、PTNのトリ初期胚での発現様式は体節の各形成時期に従って複雑に変化することが分かった。PTN発現は分節直後の体節から分化初期の体節に認められるが特に後肢芽領域に対応したレベルでは神経管、体節の近接した領域に強く発現が認められた。体節-神経管間と、体節-側板間の切離実験および、体節表皮外胚葉の除去実験の結果から、後肢芽に対応した領域の体節でのPTNの発現は、神経管・脊索からの分泌因子が制御していることが分かった。そこで背腹軸極性誘導因子のWnt-1,ShhさらにPTN自身を神経管で強制発現させたが、体節のPTN発現は変化しなかった。つまり、体節でのPTN発現制御はPTN直接ではなく、他因子を介するものであり、この他因子は背腹軸極性誘導因子によって直接影響されないことが分かった。PTNの神経管への強制発現は後肢芽発生に対応したレベルの体節で、Pax3の発現を皮筋板内側、神経管近傍領域で上昇させた。他の体節分化マーカーのmyf5,myoD,Pax1の発現は変化しなかった。また、PTNを発現しているCOS細胞を、除去した神経管部へ移植してもPax3発現は上昇した。この結果からPTNが直接Pax3の発現を直接上昇させた可能性があることが分かった。今回の研究から、PTNの体軸形成への関与が推測され、また、PTNがPax3を介して体幹の筋肉や骨格の形成にある特定の部位(腰部)で関与している可能性が示唆された。
機能性分子ユニットの合理的集積化による磁気および化学的機能の創出

今年度は、多孔性構造を利用したゲスト分子および機能性分子ユニット間の相互作用と電子状態の制御を目的として、多孔性錯体材料{Fe(pz)[Pt(CN)_4]G}(1;pz=pyrazine,G=guest molecule)を基軸化合物として研究を推進した。昨年度までに、化合物1をヨウ素蒸気に曝すと、ヨウ素がPt(II)に酸化的に付加したヨウ素付加体が得られ、ヨウ素含有量によりスピン転移温度を300-400Kの間で連続的に変化させることに成功した。今年度は、機能性分子ユニットであるピラー配位子pzの運動とスピン状態の相関を検討した。中性子準弾性散乱および固体^2HNMRスペクトルより、10^<-13>-10^<-3>sのタイムスケールでpzの回転運動の温度変化を追跡した結果、pzは高スピン状態の細孔中で4-fold jump motionをしているが、低スピン状態になると骨格構造とpz間の立体反発により、その回転速度が3桁以上遅くなることを確認した。このpzの回転による回転エントロピーがゲスト吸着によるスピン状態変換に寄与することも、理論的に説明された。また、Fe(II)をCo(II)に変えた類縁体{Co(pz)[Pt(CN)_4]G}では、Co(II)周りの対称性変化に伴って光吸収が変化し、特にアルコール類に対して特異的な応答が観測された。さらに、ピラー配位子をCholest-5-en-3-yl-4-pyridinecarboxylateに変えて疎水場を導入した化合物では、ハロゲン化アルキルに対して特異的に応答することを見出した。機能性分子ユニットを合理的に集積して相互作用空間を作り上げることで、ゲスト分子によるスピン状態の変換に成功し、詳細な構造解析と理論計算からその機構を解明した。これらの結果を基に、機能性分子ユニットを変換することで、より特異的なゲスト応答性の発現にも成功した。本研究では、(1)化学的刺激による物性制御および(2)機能性分子ユニットによる化学的機能の制御、を目的とする。(1)では、細孔内の配位子の運動解析と理論計算により、ゲスト吸脱着と骨格構造のスピン状態を連動させるだけでなく、その機構を解明した。また、化合物の固相反応を利用したスピン転移温度の制御にも成功した。(2)では、機能性分子ユニットによる特異なゲスト応答性の発現など、当初の計画通りの成果が得られた。触媒能の発現に関しては一応の評価はできたが、主に粒子表面が機能しており、細孔内部を有効に利用することはできなかった。今後は、本研究で見出したヨウ素付加体の固相反応の有機合成への応用を検討する。本年度は、多孔性構造を利用したゲスト分子および機能性分子ユニット間の相互作用と電子状態の制御を目的として、多孔性錯体材料[Fe(pz)Pt(CN)_4]G(1;pz=pyrazine,G=guest molecule)を基軸化合物として研究を推進した。化合物1はHofmann型に分類される3次元多孔性骨格構造を有し、室温で約20Kのヒステリシスを伴うスピン転移を示し、ガス分子の出し入れにより構造およびスピン状態が変化する。化合物1をヨウ素蒸気に曝すと、ヨウ素がPt(II)に酸化的に付加して、[Fe(pz)Pt^<II/IV>(CN)_4(I)]が得られた。このヨウ素付加体は室温で低スピン状態を安定化した。スピン転移温度は400Kであり、ゲストフリー体1よりも100K近く上昇した。このヨウ素付加体と1の混合物を加熱すると、粒子の接触界面を介してヨウ素が1の方へ拡散移動して均一な化合物に変化することを、顕微ラマンスペクトルおよび示差熱容量分析から明らかにした。ラマンスペクトルの温度依存より、このヨウ素移動が400K以上、即ちヨウ素付加体のスピン転移が引き金となって起こることを見出し、構造と電子状態変化からその機構を検討した。このヨウ素移動を伴う固相反応利用して、ヨウ素付加体と1の混合比を変えることで、容易にヨウ素含有量を制御した化合物が得られた。この化合物のスピン転移温度とヨウ素含有量の間に直線的な相関が確認され、ヨウ素含有量によりスピン転移温度を300-400Kの間で連続的に変化させることに成功した。この現象は、PtをPdやNiに変えると観測されないため、今後は類縁体の精密構造と静電ポテンシャル解析により、ヨウ素と機能性分子ユニット間の相互作用について検討を進める。中性子準弾性散乱および固体^2HNMRスペクトルより、10^<-13>-10^

<-3>sのタイムスケールでpzの回転運動の温度変化を追跡した結果、pzは高スピン状態の細孔中で4-fold jump motionをしているが、低スピン状態になると骨格構造とpz間の立体反発により、その回転速度が3桁以上遅くなることを確認した。このpzの回転による回転エントロピーがゲスト吸着によるスピン状態変換に寄与することも、理論的に説明された。また、Fe(II)をCo(II)に変えた類縁体{Co(pz)[Pt(CN)_4]G}では、Co(II)周りの対称性変化に伴って光吸収が変化し、特にアルコール類に対して特異的な応答が観測された。さらに、ピラー配位子をCholest-5-en-3-yl-4-pyridinecarboxylateに変えて疎水場を導入した化合物では、ハロゲン化アルキルに対して特異的に応答することを見出した。機能性分子ユニットを合理的に集積して相互作用空間を作り上げることで、ゲスト分子によるスピン状態の変換に成功し、詳細な構造解析と理論計算からその機構を解明した。これらの結果を基に、機能性分子ユニットを変換することで、より特異的なゲスト応答性の発現にも成功した。本研究では、(1)化学的刺激による物性制御および(2)機能性分子ユニットによる化学的機能の制御、を目的とする。(1)では、細孔内の配位子の運動解析と理論計算により、ゲスト吸脱着と骨格構造のスピン状態を連動させるだけでなく、その機構を解明した。また、化合物の固相反応を利用したスピン転移温度の制御にも成功した。(2)では、機能性分子ユニットによる特異なゲスト応答性の発現など、当初の計画通りの成果が得られた。触媒能の発現に関しては一応の評価はできたが、主に粒子表面が機能しており、細孔内部を有効に利用することはできなかった。今後は、本研究で見出したヨウ素付加体の固相反応の有機合成への応用を検討する。
耐熱・耐摩耗材料の開発研究

本研究の目的は、耐アプレージョン摩耗材料である高Cr鋳鉄(Fe-Cr-C合金)に関する豊富な研究実績と知られている超合金の性質をもとに、新しい耐熱・耐摩耗材料を研究開発することである。耐熱性を付与するために、Fe-Cr-C合金のFeを25%、50%、70%Niで置換したFe-Ni-Cr-C系合金及び100%置換したNi-Cr-C合金について、凝固組織、凝固過程及び高温特性について調査した。Fe-Ni-Cr-C系及びNi-Cr-C系合金では、耐摩耗を支える晶出相はX線回折及びEDS分析によりそれぞれCr系のM_7C_3及びCr_7C_3炭化物であり、基地はNi量の増加とともにオーステナイト(γ)が安定化する。また各Cr量で、共晶点のC量はNi量が50%までは低C側へ移行するが、それ以上に増加すると逆に高C側へ戻る。Ni量の増加は黒鉛の晶出を助長するので、CrとCの組合せで黒鉛晶出を制御しなければならない。Ni量の増加によるγ量の増大に起因して起こる硬さの低下を改善するため、Niと金属間化合物を形成するAlを添加したNi-Cr-Al-C系合金では、Cr_7C_3炭化物の他にNi_3Al化合物が共存する。また、Ni_3Al形成以外のAlは基地中にほとんど固溶してマトリックス硬度を上昇させるため、高いマクロ硬さを有する合金が得られ、強度及び耐摩耗性の向上が期待される。Fe-Ni-Cr-C系合金の凝固過程は、亜共晶合金ではL→初晶γ→(γ+M_7C_3)共晶、過共晶合金ではL→初晶M_7C_3→(γ+M_7C_3)共晶となる。Fe-Ni-Cr-C系合金の高温特性としての耐酸化性は共晶合金がもっともよく、過共晶、亜共晶合金の順となる。Ni量が一定のもとでは、Cr量の増加とともに耐酸化性は向上するが、30%Cr以上での向上は小さい。以上の研究成果から、本系合金は使用場所を選べば高温耐アプレージョン摩耗部材への実用化が可能と考えられる。耐熱・耐摩耗材料の合金設計と凝固組織形態常温で使用する耐アブレ-ジョン摩耗材料として主流をなしてきた高Cr白鋳鉄、すなわちFe-Cr一C系合金に耐熱性を付与するため、耐酸化性の強いNiを50%及び70%添加すると共に、Cr量を1525%、さらにそれぞれのCr量に対してC量を1.53.0%の範囲に変化させた(Ni,Fe)-Cr-C系合金を溶製し、ミクロ組織調査を行った。その結果、基地は全て耐熱性のあるオーステナイト(γ)になり、C量の増加と共に亜共晶から共晶、過共晶組織へと変化し、それに伴って晶出炭化物も増加した。X線回折では、M_7C_3、M_3C_2のピークが多く、M_<23>C_6のピークは少ないため、晶出炭化物の大部分は前者であることが判明した。なお、初晶及び共晶組織の形態はFe-Cr-C系合金と類似した。2.Ni-M(炭化物形成元素)-C系合金のミクロ組織調査

さらに耐熱・耐酸化性の改善を図るため、Feを含有しないNi基に、1525%Cr及び各Cr量に対して1.53.0%Cを添加したNi-Cr-C系合金を溶製し、ミクロ組織を調査した。Ni基合金では、C量が15%と低い場合、C量が高いと黒鉛が晶出し、C量の増加による炭化物量の増大は期待できないが、Cと結合さぜるCrを20%以上に増加することによって可能になることが分かった。X線回折による炭化物の同定結果、Cr_7C_3及びCr_3C_2の純粋なクロム炭化物の晶出が確認された。次に、A1を添加した結果、共晶点のC量が低C側に移動し、同一C量で炭化物とくに過共晶炭化物を多量晶出させることに成功し、この結果とA1添加により共存する微細なNi_3A1金属間化合物が高温における硬度と耐摩耗性の向上に寄与することが期待された。平成9年度の研究でFe-Cr-C系耐摩耗合金(高Cr系白鋳鉄)の耐熱性を改善するために酸化されやすいFeを耐酸化性の強いNiに漸次置換する実験を行った。その結果,Ni量を増加すると黒鉛(G)が晶出し,その量も増すので材料強度及び耐摩耗性に悪い影響を与えることが明らかにされた。本年度は,-Niを100%まで置換した合金に,黒鉛化を阻止し,Cr炭化物を晶出させる目的でCrを50%まで添加した合金の各Ni量での凝固組織図を作成するとともにG晶出の境界線を明確にした。共晶線は%Cr=a・%C+bで表され,aの値はNi量が変化してもほぼ等しく,共晶線はNiの置換量50%までは低C側に移動するが,70%以上になると逆に高c側に移ることが明らかになった。また,G晶出の境界線の最小(%Cr,%C)量は,25%,50%,70%及び100%Ni置換で,それぞれ(12Cr,3.5C), (14Cr,2.7C),(19Cr,3.0C)及び(21Cr,3.0C)となり,Niの置換量を増加するときは,同時にCr量を増さねばならないことが分かった。耐熱性をさらに向上させるために,Alを添加した結果,L→γ+M_7C_3共晶のC量が大幅に変化することを見出した。そこで,Alを08%の範囲で変化させ,同様に凝固組織図を作成した結果,4%N系で(15Cr,2.1C),8%N系で(10Cr,1.0C)となりN添加により,低Cr,低C量で初晶Cr炭化物とAl-Ni金属間化合物が共存した過共晶組織の合金が得られることが明らかになった。Fe25%Ni-(1030%)Cr-C系合金を用い,熱天秤(GTA)による酸化試験を行った結果,Crが15%以上で,急激に耐酸化性が改善され,Cr量の多いほど,また同-Crでは共晶組成の合金が耐酸化性に優れることが判明した。本合金系でCr及びC量をそれぞれ15%及び2%一定とし,Ni量を070%の範囲に変化させて耐熱性を改善した合金について常温及び高温の硬さ試験を行った.常温硬さはNi量が30%まではNi量の増加とともに上昇し最大硬さ600HVとなるが,それ以上増加すると低下し50%Niで500HV、470%Niで300HVとなった.Niの代わりにCoを添加し同様に変化させ合金では,Co量の全範囲で高い硬さが得られ,20%Coで750HV,40%Coで900HVとCo量の増加とともに上昇し,さらに増大すると漸次減少して70%Coの400HVまで低下した.つぎに,本合金系でNi量を25%一定とし,Cr量を11%から25%まで変化させた合金の室温から1100Cまでの硬さを調査した結果,硬さが急激に低下する変曲点(温度)が2点現われ,第1変曲点はCr量の増加とともに低くなるが,第2変曲点はCr量の増加に対して一定か若干上昇した。各温度での硬さは,800CまではCr量の多い方が高く900以上になるとCr量による差は極めてちいさくなった。Ni量を25%一定とし,Cr量を1030%の範囲に変化させ,各Cr量で共晶組織になるようC量を調整した合金について耐熱性の指標としての酸化試験を大気中1100Cで行った.
気体放電性反応活性種の直接照射による水中微量環境有害物質の新規分解除去法

本研究では気相コロナ放電と有機物を含む水を接触させると水中の有機物を分解できるという新規水処理法を提案し,実験的にその適用性を調べた.水処理実験では水中にフェノール,ローダミンB,メチレンブルー,エリスロシン,イソプロバノール,酢酸などを溶解し,それらの物質の分解を行った.結果として,オゾンでは分解が困難な物質の分解も本水処理法によって効果的に分解できることが示された.本研究の水処理法を実用化するために,気相中に生成するラジカル種を出来るだけ処理水に到達させるための反応器構造の最適化が必要である.また,気相または液相の条件が有機物分解速度に及ぼす影響を調べ,反応条件の最適化に必要な知見を得ることは重要である.これらの観点から,以下の知見を得た.1pHが高い方が有機物分解速度が高い.2塩化物イオンが反応抑制剤になる.3気相中の酸素濃度には最適値がある.4窒素を二酸化炭素に入れ替えると有機物分解速度が高くなる.5電極間距離には最適値がある.本研究では,気相中に放電により酸素イオン,酸素ラジカル,オゾンなどを発生させ,それらの活性種を水と接触させることにより水中にも活性種を生成させて水中有機物を分解する方法を提案した。この考えに基づき,バッチ式の反応器を製作し,水中に存在するフェノール,ローダミンB,酢酸などの有機物を分解除去する実験を行った。結果として,オゾン処理では分解できない有機物成分をも本研究の方法では効率的に分解できることが示された。また,フェノール分解の場合,水中に添加材を加えることにより次のことが分かった。(1)過酸化水素を添加しても分解速度は変化しない。(2)水酸化ナトリウムを添加してpHを上げることにより分解率が飛躍的に向上する。(3)塩酸,燐酸,塩化ナトリウムを添加することにより,塩化物イオンまたは水素イオンの濃度を大きくした時分解率が顕著に低下する。フェノールとローダミンB分解については以下の学会発表をした。1.平成11年9月10日電気学会基礎・材料・共通部門大会(早稲田大学)講演412.平成11年9月1日応用物理学会学術講演会(甲南大学)講演1a-G-103.平成11年11月6日機会学会関西支部大会(大阪市立大学)講演6124.平成11年9月26日化学工学会秋季大会(金沢大学)講演317本研究では気相コロナ放電と有機物を含む水を接触させると水中の有機物を分解できるという新規水処理法を提案し,実験的にその適用性を調べた.水処理実験では水中にフェノール,ローダミンB,メチレンブルー,エリスロシン,イソプロバノール,酢酸などを溶解し,それらの物質の分解を行った.結果として,オゾンでは分解が困難な物質の分解も本水処理法によって効果的に分解できることが示された.本研究の水処理法を実用化するために,気相中に生成するラジカル種を出来るだけ処理水に到達させるための反応器構造の最適化が必要である.また,気相または液相の条件が有機物分解速度に及ぼす影響を調べ,反応条件の最適化に必要な知見を得ることは重要である.これらの観点から,以下の知見を得た.1pHが高い方が有機物分解速度が高い.2塩化物イオンが反応抑制剤になる.3気相中の酸素濃度には最適値がある.4窒素を二酸化炭素に入れ替えると有機物分解速度が高くなる.5電極間距離には最適値がある.
北東アジア世界における函館中華会館の歴史的意義とデジタル保存化の試み

国内の華僑社会には清末民初にかけての調度品が数多くもたらされた。明治時代から大正時代にかけて、日本は欧米文化を積極的に取り入れて生活の欧米化が進んでいったが、同時に多くの中国文化も取り入れていた。その中で、純中国様式の中華会館は多くの日本人に中国建築のすばらしさを紹介し、さらに内部の調度品は日本人に中国文化のすばらしさを伝える役割を果した。こうした中国文化は外国人居留地のみならず、黄檗宗寺院にも伝えられており、信仰の場においても中国文化が日本に伝えられた。しかし、こうして伝えられた貴重な中国文化の中には度重なる震災や戦災により永遠に失われたものも多い。幸運なことに函館では数多く〓大火にもかかわらず、函館中華会館とその調度品がほぼ創建当時の姿で残されてきた。函館中華会館の中に入ると、回廊部分に吊り下げられた多数の瑠璃灯に魅了される。日本国内に残されている瑠璃灯を調査したところ、これほど大量のものが、一か所に集まって保存されている場所は函館しかなく、函館の大きな特徴ということができる。函館中華会館の調度品は長崎唐寺の調度品と似た傾向を持っており、会館の調度品と黄檗宗寺院の調度品に多くの共通点を見出すことができる。中華会館の中庭には氷裂式組子が組み込まれた欄間が巡らされている。この氷裂式組子については、日本の家具にはほとんど見られない形式であるが、函館中華会館にはこの氷裂式組子を使用した調度品が数多く残されており、函館中華会館の一つの特徴といえる。函館中華会館にはいわゆる黄檗天井、蛇腹天井になっている部分がある。中庭をめぐる回廊の部分は全て黄檗天井で、それ以外の部分は垂木の天井となっている。黄檗天井や氷裂式組子は華僑社会、華僑社会と深い関係がある黄檗宗寺院に特徴的な形式であるということができる。この貴重な文化財を今後も守り続けていくことが現在の我々の義務であると同時に、中国文化を通じた日本の近代化をもう一度考える必要がある。