hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
黒潮に乗って分散する両側回遊魚の生活史戦略と地球温暖化に伴う分布の北上

河川で産卵された後、仔魚が海域に下るハゼ亜目魚類6種(チチブモドキ・クモハゼ・ミナミアシシロハゼ・シマヨシノボリ・ミナミヒメミミズハゼ・イズミハゼ)の孵化仔魚の遊泳速度、流れに対する行動を調べ、種ごとに分散戦略を検討した。その結果、比較的大きなサイズで孵化し、浮遊期間が短い種(例:ミナミヒメミミズハゼ)と小さなサイズで孵化し、浮遊期間が長い種(例:チチブモドキ)では、流れに対する行動に違いが認められ、前者は生まれた河川の周辺海域滞留型、後者は長距離分散型の生活史戦略とることが、仔稚魚の行動からも裏付けられた。琉球列島の河川で通し回遊魚の調査を継続し、新たに沖縄島西海岸の河川から日本初記録のヒノコロモボウズハゼを確認した。本種は、複数個体が確認されており、温暖化に伴う北上種である可能性が極めて高い。また、前年までに確認したナンヨウボウズハゼ属の1種は、日本初記録種ではなく新種の可能性が浮上し、現在精査中である。さらに、名護市世富慶川で魚類調査を行った結果、多量のタナゴモドキ稚魚の加入が確認された。本種の加入は、燃変動が大きく、近年増加傾向にあることから、これも地球温暖化の影響を反映したものであることが示唆された。
ゴビ砂漠の詳細観測に基づく黄砂-地表面過程モデルの構築

ゴビ砂漠(モンゴル)における黄砂発生解明の観測から、(1)クラスト、(2)レキ、(3)地形(谷底が黄砂発生ホットスポット)、(4)谷底植生量が黄砂発生量の多寡を決定する重要なパラメータであることが分かってきた。春(黄砂シーズン)に集中観測を実施し、さらに、学内予算等による調査や研究協力者(IRIMHE,モンゴル)の協力を得て、夏と翌年春(3月)に現地調査を行っている。これまで、雨の多い夏(2015, 2016年)、少ない夏(2017年)、極端(30年に1度程度)に雨の多い夏(2018年)のデータ取得が出来た。飛砂のクラスト破壊(クラスト強度)を測定するため砂落下装置、飛砂一粒の動きを捉えるためのエアーガンを開発した。砂自由落下実験では、供試体として供給水分量の異なるクラストを作成した。この実験より、供給水分量が多いクラストほど、削られる土壌の質量が少なくなるという定量的結果を得た。エアーガン実験では、供試体として含水比15%のファインサンドを使用し、衝突させる粒子(ガラスビーズ)の入射角度と、入射速度を変化させた結果、衝突に際して消費されるエネルギーが大きいほど侵食体積が大きいこと等を定量的に示された。研究協力者(IRIMHE,気象研究所)とモンゴル観測サイトの飛砂観測結果を効率的に吟味できるように、米国NOAA等開発のWRF-Chemモデルのサルテーション部分だけを切り出したBox Model(0次元の軽量モデル)を作成した。広域数値実験に必須となる地表面データについて、ネット公開されているSoilGridsデータを用いたレキ効果、地形効果(谷底効果)の実験設定について吟味を行った。現地調査のレキ量とSoilGridsレキデータの比較を行った。現地調査で得られたレキ量、風速、飛砂量の関係の解析を行い、Box Modelの結果との比較を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本科研費課題開始前から3年間、ゴビ砂漠(モンゴル)において黄砂発生解明のための観測を実施してきた。この観測から、(1)クラストの形成・崩壊、(2)レキの有無、(3)地形(谷底が黄砂発生ホットスポット)、(4)谷底植生量が、黄砂発生量の多寡を決定する重要なパラメータであることが分かってきた。本科研課題1年目の平成27年度においても、同様の現地調査を実施したが、この調査において、飛砂がクラスト崩壊を引き起こし、崩壊したクラストから発生する砂が新たな飛砂となる連鎖反応的なクラスト崩壊を引き起こす砂塵嵐に遭遇し、クラスト崩壊における飛砂の重要性を発見した。本課題申請時は、風洞装置によるクラスト強度および崩壊の実験を予定していたが、上記現地調査の結果から、風のみでクラストを崩壊することに限界があると考え、風のみの風洞装置の作成を中止し、森林総合研究所の飛砂風洞を借りて実験する方針に変更した。さらに、飛砂の運動エネルギーを測定するための機材購入および風洞におけるこれらの測定機材配置デザインなど、飛砂風洞実験の準備を進めた。この他に、鳥取大学乾燥地研究センターにおけるクラスト形成実験(室内実験)を行った。さらに、連携研究者(気象研究所)、研究協力者(モンゴル気象水文環境研究所)の協力を得ながら、谷地形の抽出の解析、土壌・地表面データの収集を行い、これらの情報を黄砂数値モデルに入れたときの黄砂発生量の変化を、現地調査で得られた結果と比較するなどの数値解析も実施した。平成27年度観測において、飛砂がクラスト崩壊を引き起こす砂塵嵐に遭遇し、クラスト崩壊における飛砂の重要性を発見した。このため、当初予定していた風洞作成をやめて、森林総合研究所の飛砂風洞を借りて実験することに方針変更した。飛砂風洞実験の準備も整ったため、当初研究計画とほぼ同じペースで研究は進んでいる。本研究には、以上の室内実験以外に、現地調査、数値解析の課題もあるが、これらも当初の計画どおり進んでいる。本科研費課題開始前から、ゴビ砂漠(モンゴル)において黄砂発生解明のための観測を実施してきた。この観測から、(1)クラストの形成・崩壊、(2)レキの有無、(3)地形(谷底が黄砂発生ホットスポット)、(4)谷底植生量が黄砂発生量の多寡を決定する重要なパラメータであることが分かってきた。昨年度と同様、上記(1)(4)を解明するため、春(4-5月)の黄砂シーズンに集中観測を実施し、さらに学内予算などによる調査や研究協力者(モンゴル気象水文環境情報研究所・IRIMHE)の協力を得ながら、夏と翌年春(3月)にデータ収集および植生調査を行った。インターバルカメラ観測から、夏、谷底だけが1日だけ水没し、その後、植生が急速に成長する様子を捉えることができた。3月の調査では、それらの植生が枯れ草として大量に残っていることを確認できた。森林総研の飛砂風洞に、高速度カメラ、飛砂計、粉塵計(PM2.5, PM10)を設置し、飛砂のクラスト破壊の実験を実施した。また、エアーガンを開発し砂一粒のクラスト破壊を観察できるようにした。土壌粒径、水分、温度条件の違いによるクラスト生成状態の変化、モンゴルから持ち帰った土壌(植防手続き済み)を用いて塩基の違いによるクラスト生成の実験を行った。

研究協力者Buyantogtokh氏(IRIMHE)と米国NOAAなどが開発したエアロゾルモデルWRF-Chemに異なる地表面条件(植生、土壌)を設定し感度実験を実施した。本科研課題で得られた観測データおよびモンゴルの気象台データとの比較をすることで、感度実験の評価を行った。Buyantogtokh氏の日本への招聘、skype会議でこれらを実施したが、連携研究者(気象研究所)の黄砂数値モデル開発者から助言をもらい、実験方針を決めていった。前年度に引き続き、モンゴル現地観測では、いくつかの特異な現象のデータを取得できた。平成28年度観測では、地形によってダスト濃度に違いがある(谷底が黄砂発生ホットスポットである)ことの証拠となるデータをダスト濃度観測から得ることができた。また、2016年の夏は降水が多く、黄砂発生ホットスポットと考えられる谷底に集水し、植生量が多くなり、翌年(2017年)の春には枯れ草が多く残っていることの観察もできた。クラスト形成・崩壊の実験については、飛砂風洞の他、新たに開発した飛砂一粒の動きを捉えるためのエアーガンなどを用いて、クラスト有無による飛砂の土壌侵食量の違いを調べる実験を実施している。土壌粒径、土壌水分量、気温、塩基によるクラスト形成の実験も実施している。エアロゾル数値モデルWRF-Chemを用いた、いくつかの地表面データ(植生、土壌)を用いた感度実験を実施している。具体的には、観測結果の数値モデルへの応用を目指して、数値モデルのアウトプットと現地観測データ(1地点だが詳細な観測結果)、気象台データ(詳細観測ではないが広域黄砂情報)との比較を実施している。本科研開始前から、ゴビ砂漠(モンゴル)において黄砂発生解明のための観測を実施してきた。この観測から、(1)クラストの形成・崩壊、(2)レキの有無、(3)地形(谷底が黄砂発生ホットスポット)、(4)谷底植生量が黄砂発生量の多寡を決定する重要なパラメータであることが分かってきた。毎年、上記(1)(4)を解明するため、春(4-5月)の黄砂シーズンに集中観測を実施し、さらに学内予算などによる調査や研究協力者(IRIMHE,モンゴル)の協力を得ながら、夏と翌年春(3月)にデータ収集および植生調査を行っている。これまで、雨の多い夏(2015, 2016年)と少ない夏(2017年)のデータ取得が出来た。本科研1年目に森林総研の飛砂風洞において、飛砂のクラスト破壊の実験を実施したが、より詳細な実験条件設定を吟味するため、飛砂のクラスト破壊(クラスト強度)を測定するため砂落下装置、飛砂一粒の動きを捉えるためのエアーガンを開発した。これまで、エアーガンを用いた飛砂のクラスト破壊様子の観察、砂落下装置を用いたクラスト強度の測定を行った。研究協力者(IRIMHE)とこれまで、米国NOAAなどが開発したエアロゾルモデルWRF-Chemに異なる地表面条件(植生、土壌)を設定し、広域地表面条件のダスト発生の感度実験を実施してきたが、モンゴル観測サイトの結果のみを効率的に吟味できるように、WRF-Chemのサルテーション部分だけを切り出したBox Model(0次元の軽量モデル)を作成した。広域数値実験を行うために必須となる地表面データについて、ネット公開されているSoilGridsデータを用いたレキ効果、地形効果(谷底効果)の実験設定について吟味を行った。
細孔壁原子ラフネスの合理的同定法開発と統合的ナノ空間評価への展開

本研究では極低温He物理吸着TPD測定と分子シミュレーションを援用することで,合理的なラフネス同定法を構築し,表面と空間という,統合的なナノ空間の特性評価手法を開発することを目的とした。本TPD装置は,極低温環境(4 K)とすることで,吸着力の弱いHe原子に対しても,その物理吸着エネルギーが熱運動エネルギーを凌駕する状態を創出し,昇温脱離法の適用を可能としたものである。当該研究ではMCM-41やSBA-15のAtomistic modelの構築とその吸着エネルギー分布の評価を行い,極低温He物理吸着TPD測定結果との比較検討を行うことで,合理的なラフネス同定法構築についての指針を得た。本研究では,新たに開発する極低温He物理吸着TPD-MS測定法を計算科学と併用することで,合理的な多孔体細孔壁のラフネス同定法を構築し,表面と空間という,統合的なナノ空間の特性評価手法に結実させることを目指している。本TPD-MS装置は,物理吸着系への極低温環境(4K)の導入によって,吸着力の弱いHe原子に対しても,その物理吸着エネルギーが相対的に熱エネルギーをはるかに凌駕するような状態を創出することで,昇温脱離法を適用可能とする着想に基づくものであり,ラフな表面に吸着したHe原子について,その吸着エネルギーに応じた脱離温度の検出を可能とする。本手法によって得られるエネルギー分布と材料構成化学種の特性から,ナノ多孔体の原子ラフネスを推測する手法を新規に構築することを目的とする。H24年度では,当初の研究計画を前倒しして,本TPD-MS装置の設計,製作・納入を完了しており,既に装置の立ち上げ作業を開始している。また,メソポーラスシリカMCM-41電子密度分布からのAtomisticmodel構築とその吸着挙動について,分子シミュレーションおよび吸着等温線測定の両面からのアプローチを推進しており,MCM.41が持つ細孔壁ラフネスを適切にAtomisticmodelに組み込むことで,その特異な毛管凝縮現象を明らかとすることに成功している。この成果の一部は既にAdsorption誌に論文が掲載されており,現在,第2報の執筆を進めている。また本成果によって,Atomistic modelが持つ吸着エネルギー分布の評価結果と,極低温He物理吸着TPD-MS測定による実験結果とを比較検討するための準備を完了することができた。申請者らは長年,分子シミュレーションと実験測定の双方を活用し,細孔径に代表されるナノ空間の特性評価手法を,ミクロな視点から構築し,ナノ多孔体を用いる諸操作論の基礎固めに尽力してきたが,本研究では特に,これまで見過ごされてきた感のある,細孔内表面を構成する原子が生み出すラフネスに着目している。すでにH24年度までに,均質ナノ多孔体を題材に,原子ラフネスを取り込んだ分子シミュレーション系を構築し,吸着・凝縮挙動に顕著な影響を与え得ることを明らかとしているが,モデルに設定すべきラフネスの指導原理については任意性が残されている。そこで,本研究では極低温He物理吸着TPD-MS測定を計算科学と併用することで,合理的なラフネス同定法を構築し,表面と空間という,統合的なナノ空間の特性評価手法に結実させることを目指している。本TPD-MS装置は,物理吸着系への極低温環境(4 K)の導入によって,吸着力の弱いHe原子に対しても,その物理吸着エネルギーが相対的に熱エネルギーをはるかに凌駕するような状態を創出することで,昇温脱離法を適用可能とする着想に基づくものである。H25年度はTPD-MS装置の立ち上げ作業を実施した。また,メソポーラスシリカMCM-41に加え,SPring8での小角X線回折データの解析によって得られたSBA-15の電子密度分布を用いたAtomistic modelの構築を行った。SBA-15が持つ細孔壁ラフネスを適切にモデルに組み込むことで,その表面吸着・毛管凝縮現象を分子シミュレーションにより正確に再現することに成功した。現在,以上の検討によって得られた構造モデルが持つ吸着エネルギー分布の評価結果と,極低温He物理吸着TPD-MS測定による実験結果との比較検討を進めている。我々は長年,分子シミュレーションと実験測定の双方を活用し,細孔径に代表されるナノ空間の特性評価手法をミクロな視点から構築し,ナノ多孔体を用いる諸操作論の基礎固めに尽力してきたが,本研究では特に,これまで見過ごされてきた感のある,細孔内表面を構成する原子が生み出すラフネスに着目した。すでにH24年度までに,均質ナノ多孔体を題材に,原子ラフネスを取り込んだ分子シミュレーション系を構築し,吸着・凝縮挙動に顕著な影響を与え得ることを明らかとしたが,モデルに設定すべきラフネスの指導原理については任意性が残されていた。そこで,本研究では極低温He物理吸着TPD-MS測定を計算科学と併用することで,合理的なラフネス同定法を構築し,表面と空間という,統合的なナノ空間の特性評価手法に結実させることを目指した。

本TPD-MS装置は,物理吸着系への極低温環境(4 K)の導入によって,吸着力の弱いHe原子に対しても,その物理吸着エネルギーが相対的に熱エネルギーをはるかに凌駕するような状態を創出することで,昇温脱離法を適用可能とする着想に基づくものである。当該研究では,MCM-41やSBA-15の小角X線回折データの解析によって得られた電子密度分布を用いたAtomistic modelの構築を行った。そして,細孔壁ラフネスを適切にモデルに組み込むことで,その表面吸着・毛管凝縮現象を分子シミュレーションにより正確に再現することに成功した。さらに,以上の検討によって得られた構造モデルが持つ吸着エネルギー分布の評価結果と,極低温He物理吸着TPD-MS測定による実験結果との比較検討を行い,合理的なラフネス同定法を構築した。26年度が最終年度であるため、記入しない。吸着工学26年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度では当初の研究計画を前倒しして,極低温He物理吸着TPD-MS測定装置の設計を行い,当該装置の製作・納入までを完了することができた。これに伴って,H25年度中期を予定していた本装置の立ち上げ作業を既に開始している。H25年度の達成目標としては,メソポーラスシリカのモデル構築手法の確立,およびTPD-MS装置の立ち上げ・実験開始を掲げ,以下のように,それぞれの目標を達成することができた。SPring8での小角X線回折データの解析によって得られたメソポーラスシリカSBA-15の電子密度分布を用いたAtomistic modelの構築を行い,SBA-15が持つ細孔壁ラフネスを適切にモデルに組み込むことで,その表面吸着・毛管凝縮現象を分子シミュレーションにより正確に再現することに成功した。吸着力の弱い物理吸着系の,しかも低圧領域での吸着エネルギー分布を測定するため,ターボ分子ポンプ排気系と極低温クライオスタットの組み合わせにより所望の温度(4 K常温)に設定できる温調部を接続した吸着測定系を構築した。これにMS(四重極質量分析計)を接続することにより,TPD-MS装置を立ち上げ,実験データの取得を開始した。現在,以上の検討によって得られた構造モデルが持つ吸着エネルギー分布の評価結果と,極低温He物理吸着TPD-MS測定による実験結果との比較検討を進めている。以下の四つの項目を実施・統合することにより,研究目的に掲げる統合的なナノ空間の特性評価法の確立を目指す。1.メソポーラスシリカMCM-41およびSBA-15を対象に,実測の電子密度分布を達成するAtomisticモデルの構築手法を検討し,複数の構築手法の候補を提示する。つまり,細孔壁電子密度分布を標的関数に取り,grand canonical Monte Carlo法に準ずる削除・再生試行の繰り返しによって,電子密度を満足する細孔構造を定める手法や,電子密度の誤差に加え,吸着エネルギー分布での誤差の双方をペナルティとして取り込んだ評価関数を用いた方法を採用することで,電子密度分布と吸着エネルギー分布の双方を満足する細孔壁構造を定める手法を検討する。
TiN被覆ステンレス鋼のピンホール欠陥と耐食性評価

物理蒸着法(PVD)に代表されるスパッタリング法では非平衡的性格が強く、状態図に本来存在しない物質、あるいは熱平衡状態では作製に高温・高圧を要する物質でも比較的容易に作製できるため、TiN膜のような超硬物質のコーティングに威力を発揮してきた。しかしながら、コーティング膜の実用化に際して最大の課題は信頼性の向上にある。特に海洋構造物や医療材料の保護コーティング膜として今後、大いに期待される湿式環境下での実用化に対しては耐食性の問題は避けられず、これにはコーティング膜自体の組成・構造にも依存するが、本質的には環境遮断性すなわちピンホールなどの欠陥の有無が大きく関与している。本研究では、高周波反応性スパッタリングによりTiN膜を作製し、非酸化性の酸類に対する耐食性薄膜としての有用性を検討する立場から、硫酸溶液中における耐食性を作製時のプロセスガス組成や膜厚に関連づけて調べた。その結果、以下の事柄が明らかになった。1)NaCl構造のTiN膜は、窒素ガス混合比の増加と共に優先配向が<220>から<111>方位へ変化する。膜表面にはいずれも微小欠陥が認められるが極めて平坦であり、膜断面については柱状組織の様相を呈する。2)TiN被覆材の臨界不働態化電流密度は膜厚の増加と共に減少するが、1.5μm以上になると逆に増加傾向を示す。膜表面には基板まで達したピンホール状の溶解跡や部分的な剥離が観察されるものの、TiN被覆により耐食性が改善されると言える。3)臨界不働態化電流密度から求めたピンホールの欠陥面積率は,光学顕微鏡法により評価した真の欠陥面積率に比較的良く一致する。したがって、このような電気化学計測法は耐食性ドライコーティング膜のピンホール欠陥評価法の一つとして有用である。以上のように、TiN膜の最適作製条件を明示すると共に電気化学的なピンホール欠陥の定量評価が可能となったことにより、今後、腐食環境中で稼働する機器・構造物に対する信頼性評価技術の向上に寄与するものと期待できる。耐食性ドライコーティング膜の一種であるTiNは、美麗で硬度が高く、耐摩耗性は勿論のこと膜自体の耐食性も極めて優れている。しかし、膜内には様々な微小欠陥が存在し、特にピンホールと呼ばれる貫通型欠陥は環境遮蔽効果が少なく,素地金属の耐食性改善にはまだ多くの課題が残されている。最近では、このピンホール欠陥に注目した電気化学的な検討が幾つかなされているが、当然のことながら、成膜条件を制御してピンホール欠陥を極力少なくすることは重要である。このためには、膜内のピンホール欠陥を迅速かつ定量的に評価できる手法の確立が望まれる。そこで本研究では、高周波反応性スパッタリング法で作製したTjiN被覆材のピンホール欠陥について、電気化学的なピンホール欠陥評価法の一つである臨界不働態化電流密度法(Critical Passivation Current Density Method : CPCD法)によりその成膜条件および膜厚依存性を詳しく調べた。さらに、光学顕微鏡による直接観察結果とも比較検討し、CPCD法の妥当性について検証した結果、以下のような結論が得られた。1. NaCl構造のTiN膜は、窒素ガス混合比の増加と共に優先配向が<220>から<111>方位へ変化する。2. TiN被覆材の臨界不働態化

電流密度は膜厚の増加と共に減少するが、1.5μm以上になると逆に増加傾向を示す。膜表面には基板まで達したピンホール状の溶解跡や部分的な剥離が観察されるものの、TiN被覆により耐食性が改善されると言える。3.臨界不働態化電流密度から求めた欠陥面積率は,光学顕微鏡法により評価した真の欠陥面積率に比較的良く一致する。したがって、CPCD法は耐食性ドライコーティング膜のピンホール欠陥評価法の一つとして有用である。物理蒸着法(PVD)に代表されるスパッタリング法では非平衡的性格が強く、状態図に本来存在しない物質、あるいは熱平衡状態では作製に高温・高圧を要する物質でも比較的容易に作製できるため、TiN膜のような超硬物質のコーティングに威力を発揮してきた。しかしながら、コーティング膜の実用化に際して最大の課題は信頼性の向上にある。特に海洋構造物や医療材料の保護コーティング膜として今後、大いに期待される湿式環境下での実用化に対しては耐食性の問題は避けられず、これにはコーティング膜自体の組成・構造にも依存するが、本質的には環境遮断性すなわちピンホールなどの欠陥の有無が大きく関与している。本研究では、高周波反応性スパッタリングによりTiN膜を作製し、非酸化性の酸類に対する耐食性薄膜としての有用性を検討する立場から、硫酸溶液中における耐食性を作製時のプロセスガス組成や膜厚に関連づけて調べた。その結果、以下の事柄が明らかになった。1) NaCl構造のTiN膜は、窒素ガス混合比の増加と共に優先配向が<220>から<111>方位へ変化する。膜表面にはいずれも微小欠陥が認められるが極めて平坦であり、膜断面については柱状組織の様相を呈する。2) TiN被覆材の臨界不働態化電流密度は膜圧の増加と共に減少するが、1.5μm以上になると逆に増加傾向を示す。3)臨界不働態化電流密度から求めたピンホールの欠陥面積率は,光学顕微鏡法により評価した真の欠陥面積率に比較的良く一致する。従って、このような電気化学計測法は耐食性ドライコーティング膜のピンホール欠陥評価法の一つとして有用である。以上のように、TiN膜の最適作製条件を明示すると共に電気化学的なピンホール欠陥の定量評価が可能となったことにより、今後、腐食環境中で稼動する機器・構造物に対する信頼性評価技術の向上に寄与するものと期待できる。
流体音響解析を応用した各構音運動の音源解明と口蓋裂言語の病態解明

/a/発音時におけるCT-DICOMデータから声道のサーフェスモデルを作成し、このサーフェスモデルに立体内視鏡から作成される鼻咽腔の距離画像を重ね合わせて、4次元情報を持つ声道モデルを作成した。この声道モデルに対して、声道が形成するフォルマント周波数を調べるため、数値音響解析プログラムを用いて声道内の音響周波数応答解析を実施した。種々の解析条件を調整してシミュレーションを実施した結果、音圧レベルの周波数応答線図を算出することが可能となった。本研究では、立体内視鏡を用いて得られる鼻咽腔の4次元情報と、CT/MRから構築される3次元画像を同一座標上で統合させて運動情報を持った声道モデルを完成させ、さらに、このモデルに対して流体音響解析を応用することにより、産出される音声の構音点における音源発生メカニズムを明らかにすることを目的とする。平成25年度は、流体音響解析が実施できる声道モデルの作成手法を完成させることを目標として取り組んだ。まず、今年度購入したサーフェイスモデル作成プログラム(Amira)を用いて、CTのDICOMデータから、声道モデル作成に必要な領域の3次元データを構築した。次に、VRML形式で出力される立体内視鏡から作成した距離画像をサーフェイスモデル作成プログラムにインポートするインターフェースを開発した。これにより、CTデータと内視鏡データを同一座標系で扱える準備が完了した。しかしながら、平成25年度には同一被験者のCTデータと内視鏡データの両方を揃えることができていないため、両者の位置合わせの手法の確立には至っていない。現在、IRBの承認申請を進めており、IRBの承認後直ちに被検者からCTデータと内視鏡データを取得する予定にしている。一方で、鼻咽腔運動の特徴を定量化する手法の一つとして、軟口蓋の相同モデルを作成し、この相同モデルに対して主成分分析を応用することにより運動の特徴を定量的に捉える手法を考案し、内視鏡データへの適応が可能となった。平成26年度は、各構音運動に対して流体音響解析を適応できる声道モデルとして完成し、音響解析の実施を目指して取り組んできた。まず、IRBの承認を得た後、健常人ボランティアを対象として、/a/発音時における、当大学病院設置のCTのデータと同一人被験者の内視鏡のデータを入手した。そのCT-DICOMデータからamiraを用いて3次元構築(3次元サーフェースモデル)し、一方で、立体内視鏡から作成される距離画像を重ね合わせることを試みた。重ね合わせには、立体内視鏡から作成される距離画像に対して仮想グリッドを適応し、時間軸に沿って算出した変形関数を3次元サーフェースモデルにあてはめて、4次元情報を持った声道モデルとして完成させた。そして、この声道モデルを用いて、音響解析を適応することにより、/a/発音時の呼気流における音源発生のシミュレーションが可能となった。平成26年度までに作成した、健常人ボランティアを対象とした/a/発音時の声道モデルを用いて研究を進めた。声道が形成するフォルマント周波数を調べるため、声道内の音響周波数応答解析を実施した。声道モデルをSTLデータとして生成して、3次元ダイレクトモデラーSpaceClaimを用いて音響解析用に修正、数値音響解析プログラムWAONを用いて解析を実施した。この際、三角形パッチのサイズはおよそ2mmとなっており、この三角形パッチをそのまま境界要素として音響解析に使用した。そして、解析条件は以下の様に定めた。音響媒質として、音速340 m/s、密度1.225 kg/m3、音源として、声帯部分に1mm/sの振動速度を与えた。この条件下にてシミュレーションを実施した結果、音圧レベルの周波数応答線図を算出することが可能であることがわかった。一方で、軟口蓋の動きの定量解析法の開発を目指して、軟口蓋の相同モデルを作成し、その重心の移動の解析と主成分分析を適応する方法を考案した。健常男女10名ずつを対象として、立体内視鏡を用いて/a/発音時の軟口蓋の相同モデルを作成し、重心の移動を求め、そして主成分分析を適応した。その結果、重心の移動量には性差が見られず、また、第1主成分値は男女とも軟口蓋の後上方への動きを示していた。目標としていた、4次元情報を持つ声道モデルの作成と、音響解析の応用が可能となり、発音時のシミュレーションが可能となったため。27年度が最終年度であるため、記入しない。医歯薬学音響解析を適応する際の、各種パラメータの妥当性の検討と、口蓋裂患者を含むデータの蓄積を積極的に進めることにより、今後の研究の推進を計っていきたい。倫理委員会への承認申請が若干遅れているため、実際の被験者のデータ取得ができていないが、一方で、内視鏡データに対する相同モデル化、主成分分析等の定量解析の手法を開発することができた。当初の予定に比べてデータ収集が進んでいないため、ハードディスク等の記録メディアの購入が次年度に繰り越された。

早急に倫理委員会への承認申請を進め、承認を得次第早急に、実際の被験者のCTと内視鏡のデータを取得し、両データを同一座標上で位置合わせができるように進めていく予定である。データ収集を進めて記録メディアを購入する。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度作成できた声道モデルに対して適応可能な流体解析および音響解析のソフトウエアの選定が予定通りに進まなかったため、流体解析および音響解析のソフトウエアと、これに声道モデルを適応させる際のインターフェースやパラメータ設定部分のプログラム開発が遅れたため、次年度使用額が生じた。適応可能な流体解析および音響解析のソフトウエアを調査し、早急に選定を行う。これが決まれば、声道モデルを適応させる際のインターフェースやパラメータ設定部分のプログラムを順次開発する計画であり、これらの費用に使用する。
自己熱再生方式を用いた省エネルギーバイオマス乾燥

自己熱再生(SHR)乾燥プロセスの実現化と更なるエネルギー消費の削減を目的として、これまでのSHR乾燥プロセスを簡略化したプロセスを提案した。各空気流量において、自己熱再生プロセスのエネルギー消費量(kJ/kg-H_2O evaporated)を算出し、過熱水蒸気を用いた蒸気再圧縮法(MVR)による乾燥プロセスと比較した。SHR乾燥プロセスでは、試料の予熱に用いる熱交換器を削除することで、エネルギー消費を474から147kJ/kg-H_2O evaporatedに削減することに成功した。これは、通常の熱回収型乾燥プロセスのエネルギー消費(2410kJ/kg-H_2O evaporated)と比較してわずか1/16、MVRによる乾燥プロセスと比較して3/5であった。バイオマスなど含水率の高い試料を利用するためには、前処理として乾燥が必要である。しかし水の蒸発潜熱(気化熱)が大きいことから、乾燥には非常に多くのエネルギーが必要になる。このため省エネルギーな乾燥プロセスが求められる。これまで、省エネルギー乾燥方式として、乾燥後に発生した水蒸気を断熱圧縮し蒸発潜熱を利用する蒸気再圧縮法(MVR: Mechanical Vapor Recompression)が行われているのに対し、我々が開発した自己熱再生方式(SHR: Self-Heat Recuperation)では、水蒸気ー空気の混合気体を圧縮することにより蒸発潜熱と顕熱の両方を回収できることから、MVR乾燥方式よりもエネルギー消費量を削減可能である。しかし、これまでSHR方式で乾燥に必要な空気量が最適化されておらず、またMVR方式に比べてシステムが複雑になるという問題があった。そこで、本研究では、SHR乾燥プロセスの実現化と更なるエネルギー消費の削減を目的として、これまでのSHR乾燥プロセスを簡略化したプロセスを提案した。提案したプロセスにおいて、プロセスシミュレータを用いて、各空気流量での水分1 kgの蒸発に必要なエネルギー量(kJ/kg-H2O)を算出し、従来の熱回収型乾燥プロセスや、MVR方式による乾燥プロセスと比較した。その結果、SHR乾燥プロセスでは、試料の予熱に用いる熱交換器を削除し、空気流量を最適化することで、エネルギー消費を474から147 kJ/kg-H2Oに大幅に削減することに成功した。これは、従来の熱回収型乾燥プロセスのエネルギー消費(2410 kJ/kg-H2O)と比較してわずか1/16、MVR乾燥プロセスと比較して3/5である。また、空気流量が少ない時には、膨張器を削除することにより更なるプロセスの簡略化と省エネルギー化を図れることを明らかにした。1.自己熱生成乾燥プロセスのエクセルギー解析を行った。その結果、流動層での潜熱交換部分でのエクセルギー損失が大きいことを明らかにし、乾燥プロセスの更なる省エネルギーの可能性を示した。2.これまでの研究では乾燥に用いた空気が過剰であったため、大きなエクセルギー損失が起こっていたが、プロセスシミュレータを用いて、空気量を変えた条件でプロセスの物質・エネルギー収支計算を行い、乾燥に必要な空気量とエネルギーの関係を明らかにした。3.自己熱乾燥プロセスでの一次エネルギー消費量とCO2排出量を計算した。その結果、バイオマスを乾燥させる場合、灯油や都市ガスの熱風乾燥型に比べて自己熱再生方式にすることにより36.0%の一次エネルギーを削減することができることが分かった。さらに、CO2排出量に関しては、灯油に対して69.0%、都市ガスに対して58.9%削減することが可能であり、現在の乾燥機のCO2排出量に比べて半分以下にすることができるということがわかった。4.実際の乾燥速度および伝熱速度を求めるために、乾燥装置の設計を行った。装置は、伝熱速度を大きくするために横型流動層型とし、バイオマス試料が流動化しない場合も固定層で乾燥速度および伝熱速度が測定できる仕様とした。さらに、各部屋を仕切ることにより独立で運転ができるようにもした。5.水蒸気の凝縮速度を測定するために、本乾燥装置で想定している圧力を考慮し、本実験に適した蒸気ボイラーとして、水蒸気流量9 kg/h,水蒸気最大圧力5 kg/cm2の能力を有するOSG2-90Sを選定し、購入した。平成23年10月に研究代表者が異動になり、それまで保有していた実験装置の一部を使用することができなくなったため、当初の研究計画に比べて遅れが生じた。プロセスのエクセルギー解析や、物質・エネルギー収支計算についてはほぼ当初の予定通り進行している。1.平成23年度に設計をした流動層型乾燥装置を作製し、加圧水蒸気中の非凝縮ガス(例として、空気)の濃度を変化させながら、水蒸気の伝熱管内での凝縮熱を利用した流動層乾燥器での伝熱速度と乾燥速度の測定を行う。2.流動化しないバイオマス試料を念頭に置き、固定層での乾燥速度や伝熱速度の実験的測定を行う。

3.上記の実験結果や文献値に基づいて、現実的な乾燥速度や伝熱速度での乾燥プロセス及び装置の検討を行う。当初は平成23年度に実験装置の設計及び製作を行う予定であったが、研究代表者が平成23年10月に異動になり、平成23年度中は時間的に装置設計までしか進行しなかった。そのため、平成23年度に使用予定であった物品費約110万円(内訳装置約900千円と消耗品約200千円)については、平成24年度に繰り越して使用する予定である。各項目の研究費使用計画は下記のとおりである。1.平成23年度に設計をした実験装置の製作費として用いる(繰り越し分約900千円)。2.実験に必要な消耗品の購入を行う(繰り越し分約200千円+平成24年度予定400千円)3.乾燥プロセスの省エネルギー化の検討のため、プロセスシミュレーションソフトライセンス代および講習受講代に充てる(約60千円)。4.研究成果発表や最新研究情報収集のための学会参加費・出張旅費として用いる(国際学会約350千円+国内学会約100千円)。5.研究に必要な学術論文や図書などの文献調査費として用いる(約90千円)。
報酬体系の選好の男女差に関する経済実験

男女間で昇進格差が生じていることは、多くの先進国で観察される事実である。その理由として、雇用主の差別や男女間における離職率の差、ワークライフバランスに欠ける職場環境の存在など、様々な原因が考えられてきた。近年注目されている仮説は、男女間で競争に対する選好が異なることが、昇進競争への参加の男女差を生み、結果として男女間の昇進格差が発生している、というものである。米国での経済実験を用いた先行研究では、男性のほうが女性よりも、競争的報酬体系を好むことが明らかにされ、その理由は自信過剰な上に競争自体を好むという特性があるためだという結果が得られている。しかし、競争選好に関する男女差が、文化によって形成されるものなのか、それとも文化に依存せず共通のものなのかを明らかにするためには、様々な国、様々な被験者を用いた分析が必要である。本研究では、先行研究と同様のタスクを用いて、競争的報酬体系と歩合制の報酬体系との選択を日本人の被験者に行わせた。その結果、先行研究と同様、男性のほうが女性よりも競争的報酬体系を好むことを見いだした。その理由は男性のほうが女性よりも自信過剰であることによる、ということを明らかにした。本研究では、競争をするグループ内の男女比と競争選好の関係についても明らかにした。女性は女性ばかりのグループでは自信過剰になり、男性はグループ内に女性がいると自信過剰になる傾向があることを見いだした。これは、女性はもともと競争を好まないというよりも、男性との競争を好まないという文化特性である司能性が高い。それを明らかにするため被験者集団を文化系の学生に絞った場合と実験タスクを計算問題から迷路に変更した実験を追加的に行った。これらの実験結果の解析は、現在まだ行っている途中である。本研究では、男性は女性と比べて、自身の成果のみに依存した報酬体系よりも他人の成果にも依存する報酬体系を好むのか否か、その理由な何かについて、日本人学生を対象に計算問題の回答というタスクへの報酬支払い実験を行うことで原因の解明を試みた。分析の結果は次の通りである。(1)男女で計算問題回答数に関するパフォーマンスの差はないが、女性より男性のほうが競争的報酬体系(トーナメント制報酬体系)を選択する確率が高い。(2)そのトーナメント参入の男女差の大部分は、男性が女性よりも自信過剰であることに起因する。(3)男女構成比は自信過剰に影響を与える。男性は女性がグループにいると自信過剰になり、女性は男性がグループにいないと自信過剰になる。(4)予想順位を自信過剰の代理変数とすると男性のほうが女性より競争を好むためであるという説明は限定的であるが、平均的な実際の順位と予想順位の差から定義した自信過剰変数を用いて分析すると、トーナメント参入の男女差は競争への嗜好の男女差で説明される。また、本年度は、男女のグループ構成が実験結果に影響を与えているか否かを、より厳密に分析するために、追加的な経済実験を行った。具体的には、女性の比率や男性の比率が多い場合に、男女それぞれの競争的報酬制度への選好が異なるか否かを明らかにするための実験を新たに行った。さらに、次年度のために、計算問題タスク以外のタスクを被験者に課することが可能なように、経済実験プログラムの修正作業を行った。
ＳＧＳ３と協調してＲＮＡ依存性ＲＮＡポリメラーゼを活性化するＳＤＥ５の機能解明

植物には小分子RNAとAGRONAUTEを含む複合体RISCによって切断されたRNAを鋳型に二本鎖RNAが合成され、それをDICER-LIKEが切断し、新生siRNA(二次的siRNAと呼ばれる)を生成するRNAサイレンシング増幅機構がある。この機構は内在性の二次的siRNAであるtrans-acting siRNA生成やウイルス防御に機能することがわかっている。二次的siRNA生成は線虫でも知られているが、植物では生化学的な解析が進んでいないため、線虫に比べて詳細な分子機構は不明である。本研究では、植物におけるRNAサイレンシング増幅機構の分子メカニズムを解明することを目的に行う。我々は、植物の培養細胞抽出液を用いて、RISCによるRNA切断から二次的siRNAを生成させる試験管内系を確立した。抽出液に二次的siRNA生成に必須であることが遺伝学的に示されているタンパク質について組換えタンパク質を調製し、それを加えたところいくつかのタンパク質で二次的siRNAで生成量が亢進されることがわかった。またそれらのタンパク質を過剰に発現する形質転換体シロイヌナズナを作出し、trans-acting siRNAの蓄積を量を調べたが、蓄積量に変化は見られなかった。さらに、それらの詳細な分子機構を解明するために構造解析を進めているが、本年度はそれらの結晶化条件を調べるために十分な組換えタンパク質が得られる発現条件や精製条件を検討した。その結果、組換えタンパク質の収量や精製純度が改善される可能性を示唆する条件がわかった。次年度以降、結晶化の条件検討を行う予定である。試験管内系による二次的siRNAの生化学解析は、計画していた実験を概ね行えたが、組換えタンパク質が十分量得られなかったため当初計画していたsmall RNA-Seqが行えなかったので、次年度に遅らせることになった。同様に構造解析についても組換えタンパク質の調製において、計画より進捗が遅れ気味である。組換えタンパク質の調製において、宿主や発現ベクター、温度、コドンの最適化などの検討を行う。試験管内系による二次的siRNAの生化学解析については、ドミナントネガティブを示す変異体やウイルスサプレッサーを用いた解析を進める予定である。これまでのところ、当初予定していた研究計画を大きく変更する必要は無い。
低酸素環境における口腔癌細胞の悪性化に関する研究

口腔癌細胞をHSC-2,HSC-4を用いて通常の培養と,低酸素環境で培養しメタボローム解析を行った。両方の細胞株は解糖系、アミノ糖、ペントースリン酸経路が特に亢進していたが、低酸素環境で培養した場合にはペントースリン酸経路の代謝が亢進した。我々は低酸素環境では細胞増殖、浸潤能が増大し、悪性形質が獲得されることを見出したが、低酸素環境における代謝変化は悪性形質の獲得に影響することが示唆された。がん細胞は多くの遺伝子の構造的あるいは機能的変化の結果、自律的増殖を獲得した細胞である。その増殖を支えるためには多くのエネルギーを必要とするため、腫瘍の血管新生能力と腫瘍の浸潤能や転移能などの悪性度がよく相関するという報告が多くみられる。しかしながら、腫瘍の生理学的反応は複雑で、血流が少なく低酸素環境にあるもの程極めて悪性度が高くなることが報告されている。我々の研究分担者である比地岡らは、口腔癌細胞を使って低酸素環境下で培養したものと通常どうり培養した口腔癌細胞を比較して、上皮間葉移行(EMT)の指標であるEカドヘリンが低酸素環境下ではその発現が減少することを報告した。さらにwound healingasssayや浸潤能試験においても手低酸素環境下で培養した口腔癌細胞が有意に増加した。これらの現象はNotchシグナル阻害薬で阻害されることから低酸素環境下における口腔癌細胞がNotchシグナルを介してEMTを誘導し悪性度を増していることが明らかとなった。このように我々の研究課題である低酸素環境における口腔癌細胞の悪性化の獲得についていくつかの事実が明らかになりつつある。昨年度よりエネルギー基質輸送媒体としての乳酸の細胞表面に存在するトランスポーターのMCT4が口腔癌や口腔前癌病変においても発現していることが明らかとなり、さらにメボローム解析が進むことで口腔癌細胞の解糖系代謝亢進と悪性形質獲得の関連が明らかとなると思われる。我々はこれまで、解糖系代謝亢進は多くの癌細胞で観察される生物学的特性である点に着目し、口腔癌患者の生体組織検査の検体を用いて、HIF-1α, Glut-1, VEGFの免疫学的手法により、HIF-1αやGlut-1の発現が高い程、FDG-PET検査におけるFDGの取り込み(代謝)が亢進することを見いだし、そのことは口腔癌治療における治療抵抗性が獲得されることを報告した。さらに口腔癌の低酸素環境がNotchシグナルを介して口腔癌細胞のEMTに関連する事を見いだした。平成21年度基盤研究C『口腔前癌病変における解糖系代謝活性とその意義において』は口腔前癌病変の比較的早期において解糖系代謝亢進と関連する所見を得た。またPDK1の免疫組織学的染色結果では口腔前癌病変が中等度異型、高度異型、さらに上皮内癌、癌へ進行していくに従い解糖系酵素であるPDK1の発現増強がみられ、上皮異型の早期の段階において解糖系代謝の変化があることが示唆された。解糖系代謝亢進によって蓄積される乳酸は一種の老廃物という考えが一般的であったが、最近のトレーサー実験の結果から各組織へのエネルギー基質輸送の媒体として、乳酸が寄与していることが明らかになっている。最近、各組織の細胞膜表面に乳酸のトランスポーターであるMCTが同定され、MCT1-5の5種類のアイソフォームが知られている。その中でMCT4は骨格筋の細胞内から外への乳酸輸送を促進することがわかっているが、ある種のがん細胞においてもMCT4の発現と予後との関連が示唆されている。我々は今回、口腔前癌病変においても、基底細胞を中心に発現が亢進していることを見いだしている。今後さらにメタボローム解析して口腔癌細胞の解糖系代謝亢進と悪性形質獲得の関連を明らかにする予定である。Heatmap図ではHSC-2とHSC-4ではピークの差がみられ、代謝産物の差異が明らかにみられた。しかしながらHeatmap図のピーク値に共通した部分も見られる。Hypoxia環境で培養した後、その反応の仕方は一見規則性がないように見えるが、大まかにはそれぞれの細胞集団でnormoxia環境で培養した場合の代謝を維持していた。HSC-2とHSC-4の共通した代謝pathwayはhypoxiaで培養した場合には同程度に低下していることがわかった。またHSC-2では一部の領域ではnormoxiaで多かった代謝産物がhypoxia培養後低下していたが、HSC-4では見られない現象であった。HSC-2,HSC-4の細胞株は解糖系代謝の亢進、アミノ糖、ペントースリン酸経路が特にピークがみられたが、低酸素環境ではペントースリン酸経路の代謝亢進した。その傾向はHSC-4で強かった。さらに、hypoxia環境で培養した場合、両方の細胞株ともスクラッチテストによる細胞増invasionassayによる浸潤能は増大した。

EMTや転移に関連するE-カドヘリン発現の低下も観察されhypoxia環境では、細胞集団の悪性形質が獲得されることを確認した。hypoxia環境におけるエネルギー代謝の変化は悪性形質の獲得に影響することが示唆されたが、癌細胞の違いによる代謝変化の不均一性がみられ、代謝変化の不均一性の解明が必要と思われた。口腔外科学低酸素環境下における口腔癌細胞の悪性形質獲得の事実について明らかになっているが、口腔癌細胞の低酸素環境下培養におけるメタボローム解析の差異が十分でていないのが現状であるため、解糖系代謝亢進と悪性形質獲得の機序については今後の研究が必要である。平成21年度基盤研究C『口腔前癌病変における解糖系代謝活性とその意義において』は口腔前癌病変の比較的早期において解糖系代謝亢進と関連する所見を得た。またPDK1の免疫組織学的染色結果から、上皮異型の早期の段階において解糖系代謝の変化があることが示唆された。最近、各組織の細胞膜表面に乳酸のトランスポーターであるMCTが同定され、MCT1-4の4種類のアイソフォームが知られている。その中でMCT4は骨格筋の細胞内から外への乳酸輸送を促進することがわかっているが、ある種のがん細胞においてもMCT4の発現と予後との関連が示唆されている。このように口腔癌組織において解糖系代謝に関わる酵素の発現増強、代謝産物である乳酸のトランスポーターの発現増強など、解糖系代謝亢進と口腔癌の悪性形質の獲得が関連するデータは蓄積されつつあるが、口腔癌細胞の網羅的なメタボローム解析の結果が得られていないため、さらに研究をすすめる予定である。低酸素環境下培養における口腔癌細胞の網羅的な解糖系代謝と関連するメタボローム解析を研究分担者と連携してさらに推進する。メタボローム解析が終われば次の悪性化形質獲得の研究がすすむと思われる。口腔癌組織において解糖系代謝に関わる酵素の発現増強、代謝産物である乳酸のトランスポーターの発現増強など、解糖系代謝亢進と口腔癌の悪性形質の獲得が関連するデータは蓄積されつつあるが、本来の目的である口腔癌細胞の網羅的なメタボローム解析の結果が得られていないため、研究分担者と密に連携し研究を推進していく。本年度は、口腔癌細胞の低酸素環境下における悪性形質獲得の実験は行えたが、口腔癌細胞の低酸素環境下における解糖系代謝に関わるメタボローム解析や手順に遅れが生じ、予算の大半はこの実験に関わるため次年度使用額が生じている。口腔癌細胞の低酸素環境下における培養と通常通り培養した口腔癌細胞における解糖系代謝に関わる網羅的なメタボローム解析を行う。研究代表者が鹿児島大学から産業医科大学へ所属研究機関の変更があり、それに伴って研究室の整備に当たってきた。実験機器あるいは必要な物品の違いが生じたことと、今後の研究の推進には研究分担者との研究打ち合わせが必要と考え繰越金が生じた。従って次年度は、口腔癌細胞培養に関わる試薬、ならびにメタボローム解析分析するための物品費ならびに研究うち合わせに研究を振り分けて請求し研究の遂行に当たる予定である。
ミドリイシサンゴにおける環境応答性の変態制御機構

ミドリイシサンゴ幼生の着生を誘引するバクテリア群集を、生態系を部分的に保持したままの混合状態で培養する方法を確立すべく検討した。事前に3ケ月間サンゴ礁内に浸漬した素焼きタイルの表面を掻き取って滅菌海水に懸濁し、懸濁液を直径13mmのセルロースアセテートフィルターに染み込ませ、寒天培地の上に置いて35日間培養した。タイルの浸漬場所の環境の違いが明瞭に結果に現れ、経験的に適地とされている環境条件下に浸漬したタイルからの植え継ぎ系列では8系列中7系列と効率で変態誘導活性を示す混合培養フィルターが得られた。植え継ぎの安定性は、活性だけでなく、DD-PCR法によってバクテリア組成の変遷をDNAレベルでモニターし、第2代目以降はある程度の安定性が見られることが確認できた。フィルターを用いた混合培養によって、バクテリア群集を混合状態のままに培養・植え継ぎができることがわかり、環境中のバクテリアの研究全般に有効な新手法であることが明らかとなった。次に、検定で活性を示したフィルターから、活性を有するバクテリアを単離培養できるか試みた。11枚のフィルターから単離培養を行い、計229株について活性検定を行ったところ、3枚のフィルターから得られた11株に変態誘導活性があった。これは従来の単純な単離培養に較べて10倍近い効率である。単離した変態誘導バクテリア株の種の同定を、16SrDNA塩基配列の決定と系統解析によって行った。その結果、Alteromonas属、Pseudoalteromonas属、Vibrio属に加え、αプロテオバクテリア綱に含まれる新しい科に属すると考えられるものと判明した。1枚の混合培養フィルターから2属または3属にまたがる株が得られていたことが分かり、バクテリア試料を採取した基盤面積1cm四方という狭い面積の中に多様な変態誘導株が混在していたことが明らかになった。着生変態を誘導できるバクテリアを新たにスクリーニングしたが、変態誘導活性を有する菌株は単離できなかった。その代わり、ミドリイシサンゴ幼生に対して組織崩壊をもたらす菌株が単離できた。作用させる菌の密度が高いときにのみこの毒性を示したことから、自然界でサンゴ幼生を死に至らしめることは無いと考えられるが、サンゴにとって毒性を有するバクテリアが岩盤上に棲息していることは明確になった。この菌株はrDNA塩基配列の解析からVibrio属の一員であることが判明した。rDNAのPCRとDGGEによってバクテリア組成を識別できるかどうかの検討では、岩盤上から培養したバクテリア群集から抽出したDNAごとに異なるバンドパターンが検出された。しかし、サンゴ幼生の着生選択性とバンドパターンとの間に相関性が見られなかった。着生を左右するバクテリア組成と優占するバクテリア種との間に相関性が無いためと考えられる。変態誘導神経ペプチドのHym-248によるミドリイシ幼生の変態誘導による変態の過程で、変態中の幼生から二面性を有する物質が分泌されることが見つかった。この物質は、Hym-248と同時に作用すると変態の一過的阻害をし、Hym-248より遅れて作用すると変態を加速する。本来は変態中の幼生の体内で働く物質が漏れでたものと考えられる。変態過程の中に変態阻害も含まれていることを示唆しており、変態の進行が単純ではないことを示している。既に単離してあった変態阻害バクテリアによる阻害の情報伝達経路は、変態阻害神経ペプチドのRFamideを介さない複数の経路が主であることを示す結果が得られた。

体内シグナルとして未同定の神経ペプチドの存在が推測される。ミドリイシサンゴの一斉産卵が6月にあり、ウスエダミドリイシの卵採取と受精および幼生までの育成を行った。本年度はまず、幼生の着生を誘引するバクテリア群集の混合培養方法を検討した。天然の着生基盤となる石をサンゴ礁内から採取、または素焼きタイルを一ヶ月間サンゴ礁内に浸漬し、これらの表面を掻き取って、バクテリア群集の培養を行った。掻き取った試料を滅菌海水に懸濁し、懸濁液を直径13mmのフィルターに染み込ませ、寒天培地の上に置いて3-5日間培養した。フィルターの材質は、セルロースアセテート、濾紙、硬質濾紙を用いて比較した。培養後の濾紙は海水で軽く洗ってから、マルチディッシュに入れ、幼生を加えて着生誘引検定を行った。また、フィルター培養はバッチごとに2枚作成し、1枚は植え継ぎに用いた。これらの結果、今回採用したフィルター培養によって、着生誘引と植え継ぎの両面で、高率で着生誘引するバクテリアの混合培養が得られることが分かった。これは、液体培地や寒天培地を用いた単純な混合培養では得られなかった結果であり、新手法の有効性が明らかとなった。また、神経ペプチドホルモンによる変態誘導を持続的に阻害するバクテリアの有効成分の特徴を調べたところ、まず、分子量5千以上の分子であることが分かった。さらに、加熱処理によって分子量5千未満の低分子と分子量5千以上の高分子の2つの成分に別れ、しかも阻害活性が高まることが分かった。ミドリイシサンゴ幼生の着生を誘引するバクテリア群集を、生態系を部分的に保持したままの混合状態で培養する方法を確立すべく検討した。事前に3ヶ月間サンゴ礁内に浸漬した素焼きタイルの表面を掻き取って滅菌海水に懸濁し、懸濁液を直径13mmのセルロースアセテートフィルターに染み込ませ、寒天培地の上に置いて35日間培養した。タイルの浸漬場所の環境の違いが明瞭に結果に現れ、経験的に適地とされている環境条件下に浸漬したタイルからの植え継ぎ系列では8系列中7系列と効率で変態誘導活性を示す混合培養フィルターが得られた。植え継ぎの安定性は、活性だけでなく、DD-PCR法によってバクテリア組成の変遷をDNAレベルでモニターし、第2代目以降はある程度の安定性が見られることが確認できた。フィルターを用いた混合培養によって、バクテリア群集を混合状態のままに培養・植え継ぎができることがわかり、環境中のバクテリアの研究全般に有効な新手法であることが明らかとなった。次に、検定で活性を示したフィルターから、活性を有するバクテリアを単離培養できるか試みた。11枚のフィルターから単離培養を行い、計229株について活性検定を行ったところ、3枚のフィルターから得られた11株に変態誘導活性があった。これは従来の単純な単離培養に較べて10倍近い効率である。単離した変態誘導バクテリア株の種の同定を、16SrDNA塩基配列の決定と系統解析によって行った。その結果、Alteromonas属、Pseudoalteromonas属、Vibrio属に加え、αプロテオバクテリア綱に含まれる新しい科に属すると考えられるものと判明した。1枚の混合培養フィルターから2属または3属にまたがる株が得られていたことが分かり、バクテリア試料を採取した基盤面積1cm四方という狭い面積の中に多様な変態誘導株が混在していたことが明らかになった。