hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腫瘍の悪性化に関与する血管新生シグナルの作用機構の解明と新規治療法の開発

神経芽細胞腫の腫瘍抑制に関わる新しいメカニズムを、RNAの網羅的解析によって進展させることが出来たので、かなりの成果を上げているといえるが、研究だけに充てる時間が非常に短く限られているため、もう少し成果を急ぎたいという気持ちが強い。そのため全体的な区分としておおむね順調に進展している、とした。血管新生シグナルは文字通り血管新生に関わるのみならず、固形腫瘍における癌幹細胞の悪性化に深く関わっていることを報告して以来、癌を取り巻く微小環境で作用するシグナル伝達経路の働きを解明することで、最終的に固形腫瘍の縮小(或いは癌細胞増殖の停止)を目指した治療の開発を目標に本研究を継続させている。更に私は、腫瘍血管内皮細胞の増殖を阻害し、固形腫瘍の増殖の抑制に関わる新しいシグナル(骨形成因子が関与する経路)を報告した。更に、この骨形成因子が関わるシグナル経路は、神経芽細胞腫に対しては、他の固形腫瘍とは違うメカニズムで腫瘍抑制効果を来すことが分かった。昨年度までに、ヒト神経芽細胞腫の細胞株の種類を増やし、マウスに移植した後、骨形成因子を作用させることにより、ほぼ完全に移植腫瘍が消失する再現性を確認した。骨形成因子を作用させた神経芽細胞腫の細胞株を早い段階で回収し、RNA発現の網羅的な解析を行った結果、骨形成因子の刺激と同じ作用を持つ化合物が2つ見つかった。そのうちの一つ(X)は、骨形成因子よりも安価であり、一部の膠原病で治験が行われている物質であったため、今後の臨床応用がスムーズに進む可能性を考え、化合物Xによる神経芽細胞腫の腫瘍抑制効果をin vitro, in vivo両面で検討した。その結果、in vitroでは、ヒト神経芽細胞腫の腫瘍増殖を容量依存的に抑制することが確認されたが、動物実験では薬剤コントロール実験の段階で投与量の調整が非常に困難であり、安全な臨床応用は難しいとの判断で現在は中断している。他方、RNA網羅的解析の結果から分析した骨形成因子の下流の遺伝子の動きを解析し作用機序の解明に取り組んでいる。血管新生抑制剤の耐性の問題をクリアするためにも、詳細な機能解析は喫緊の課題と考え研究に取り組んでいる。実験に割ける時間が非常に限られた中にあるが、モチベーションを保ちながら少しずつ新しい結果を積み上げてきており、おおむね順調に進んでいると考えている。成長期にある小児の固形腫瘍の治療は、周囲の臓器に傷害をあたえることなく、更には、体内に残存腫瘍を認めない(再発しない)腫瘍抑制効果をもたらす事が理想である。神経芽細胞腫は小児の固形腫瘍として頻度が高い。私どものこれまでの研究成果から、血管新生抑制に関わる因子;BMP4が神経芽細胞腫の極めて有効な治療薬になるのではないかという可能性を見出した。平成29年度はヒト神経芽細胞腫の細胞株の種類を増やし、BMP4による腫瘍抑制効果を確認した。またマウスに移植したヒト神経芽細胞腫がBMP4の投与により、ほぼ完全に消失することの再現性も確認できた。これまで、BMP4投与群で非常に明瞭な腫瘍退縮が認められたため、担癌マウスから残存組織の採取が困難であることから、BMP4を作用させた神経芽細胞腫の細胞を用いてRNA発現の網羅的な解析を行った。その結果、発現の変動がみられた遺伝子が神経芽細胞腫の腫瘍抑制にどのように関与しているかの解析を進めている。
RNA結合タンパク質の特異的RNA認識を利用した細胞センサーの構築

RNAの塩基配列を特異的に認識できるようにデザインしたPUM1タンパク質のRNA結合ドメインを利用し、RNA発現を検出するシステム構築を目指した。そのため、まず、細胞内の野生型PUMが制御するRNAについての情報が基盤的情報として必要であったため、RIP-seqとBRIC-seqを用いて、PUMによる分解制御を受けるヒト遺伝子群を網羅的に同定した。その結果、約50種類のRNAが野生型PUMの分解制御を受けていることを明らかにした。次に、GFPに連結した野生型PUMと変異型PUMをデザインし、現在、安定発現細胞株を樹立できた。本研究では、生細胞での遺伝子発現(RNAの発現誘導)をリアルタイム検出できる細胞センサーの開発を目指す。具体的には、検出対象となるRNAの塩基配列を特異的に認識できるようにデザインした“PUM1タンパク質RNA結合ドメイン"と“再構成型蛍光タンパク質(N末とC末の2つに分断された蛍光タンパク質が空間的に隣接することで蛍光発光活性を再構成できる蛍光タンパク質)"を連結したキメラタンパク質を構築して、細胞を生かした状態で検出対象のRNA発現を自在に検出するシステムを構築する。PUMタンパク質は、特異的な8塩基を認識できるRNA結合タンパク質である。本研究開発を行う前提として、既知のPUM結合配列が生細胞の中でもPUMによって特異的に認識・結合することである。しかしながら、PUM結合配列はin vitro実験によって確認されたものであるため、生細胞中でも既知のPUM結合配列が確かにPUMによって特異的に認識されるかについては不明な点があった。そこで、初年度は、PUMが特異的に結合する内在性mRNAの同定を試みた。具体的には、PUMと結合するmRNAを免疫沈降法で回収して、回収物から抽出したRNAを次世代シーケンス解析した。次に、回収されるRNAに特異的に存在するRNA配列モチーフをMEMEプログラムで解析することでPUMがin vivoで結合するRNA配列の同定を調べた。その結果、従来知られていたRNA配列に加えて、異なるRNA配列がPUMによって認識されることが分かった。PUM結合配列として、新規配列を同定できた可能性があるため、概ね順調に進捗していると判断した。本研究では、生細胞でのRNAの発現誘導をリアルタイム検出できる細胞センサーの開発を行目指した。具体的には、検出対象となるRNAの塩基配列を特異的に認識できるようにデザインしたRNA結合タンパク質と再構成型蛍光タンパク質(N末とC末の2つに分断された蛍光タンパク質が空間的に隣接することで蛍光発光活性を再構成できる蛍光タンパク質)を連結したキメラタンパク質を構築して、細胞を生かした状態で検出対象のRNA発現を自在に検出するシステムを検討した。本手法は、転写プロモーターのレポーターアッセイ法などの従来法とは異なり、RNAの塩基配列情報のみで生細胞での遺伝子発現誘導を検出できるため、従来法に比べて本法は極めて便利なシステムとなる。また、従来のアッセイではタンパク質の発現を指標として遺伝子発現を検出しているのに対し、本手法ではRNA発現を検出するため、従来とは異なる原理で遺伝子発現を検出することが可能になる。まず、病原体感染や熱ショックで誘導される遺伝子を検索し、検出対象とする遺伝子(特に、タンパク質へ翻訳されないノンコーディングRNAを標的とした)を複数確定した。次に、このノンコーディングRNAに特異的に結合するRNA結合タンパク質をデザインした。使用するRNA結合タンパク質としては、Pumilioタンパク質、IGF2BP3/IMP3タンパク質、UPF1タンパク質を検討したが、この検討の過程で、UPF1タンパク質による基質選択の新しいモデルを提案できた。初年度に同定したPUM標的mRNAの配列解析から、従来知られていたPUM結合配列とは異なる配列もPUMに結合していることが示唆された。これはPUMの結合特異性が細胞内では異なることを示唆している。結合特異性はPUMを使ったmRNAプロービングに極めて重要なポイントであるため、引き続き、PUMの特異的結合配列を決定する作業を行う。分子生物学研究の進展によってPUMの特異的結合配列が従来とは異なることが示唆されたため、PUM-HD mutantsライブラリーの構築が予定より遅れたため。次年度早々にPUM-HD mutantsライブラリーを構築し、予定予算を使用する予定である。
インビーム・メスバウア分光による希ガス固体中の鉄原子のジャンプ過程

“インビーム・メスバウア分光法"では、クーロン励起された短寿命のメスバウア励起核^<57>Feを、反跳エネルギーを利用して固体アルゴン等の希ガス固体中に注入し,その直後から数百ナノ秒のメスバウアスペクトルを測定する。本研究では、このための新しい装置を理化学研究所加速器施設・E7ビームラインに開発・設置し、従来の手法では不可能であった、希ガス固定中における孤立した^<57>Fe原子の電子状態とそのジャンプ過程を研究することを目指した。本年度に実施した研究開発および実験結果を以下にまとめる。(1)ファーストタイミング計測システムのノイズレベルを下げるために蒸着薄膜を利用した新しいパラレル・プレート・アバランチ・カウンター(PPAC)の開発を試みた。2元同時蒸着によりFeAlとFeTiのB2型規則相を得ようとしたが、組成制御が困難でこれまでのところシングルラインのメスバウア・スペクトルは得られていない。現在もなお続行中である。(2)ステンレススチールを利用したPPACを改良し、S/Nが3倍以上向上した。ファーストタイミング計測システムの開発のために、400MHzオシロスコープを購入した。(3)^<56>Fe(d,p)^<57>Fe反応を利用したインビーム・メスバウア分光による、計測システムの最適化を行なった。(4)測定チャンバー中で実験に必要な20×30mm^2,厚さ0.5mmの結晶ArとXeの作製に成功した。(5)固体ArおよびXe中のFe原子のインビーム・メスバウア・スペクトルの測定に初めて成功した。得られたスペクトルには従来観測されたものとは全く異なる成分が含まれており、今後、さらに詳細に温度変化等を測定することにより、希ガス固体中の孤立Fe原子の電子状態や振動状態に関する知見を得ることができるものと期待される。
ラジカル種の特性を活用した合成法開拓の新展開

ラジカル化学を基盤とした連続反応の開発研究を行った。その結果、ベンザインとホルムアミドから生成する中間体をジアルキル亜鉛で捕捉する連続反応が進行することを見出した。次に、パーフルオロアルキルラジカルの電子不足受容体へのミスマッチ付加ではじまるカスケード反応が効果的に進行することを見出した。本反応は、キラルなルイス酸を用いることで立体選択的に進行した。さらに、酸化チタンを用いることにより、合成的に有用なケトン類の光還元反応を開発した。次世代の有機合成化学における最重要課題の一つとして、環境調和型有機合成反応の開発があげられる。本研究は、環境重視型合成反応の開発として、合成プロセスを効率化する連続反応に着目し、有機合成を刷新する手法の確立を目指している。特に、ラジカル反応を基盤とした研究においては、両末端に異なるラジカル受容体を有する基質のカスケード型連続結合形成反応を中心として研究を推進している。平成22年度は、求電子的なperfluoroalkylラジカルを用いたカスケード型反応を詳細に検討した。その結果、電子的に不利な過程(極性が不一致)を経由するカスケード型反応が進行することを見出した。これは、求電子的なperfluoroalkylラジカルが、電子不足オレフィン部と反応することにより開始する反応で、電子的に不利と考えられる反応である。そこで、反応基質に、電子不足ラジカル受容体と電子豊富ラジカル受容体を導入し、競争する二つの反応経路を調べた。その結果、求電子的な性質が増大する2級perfluoroalkylラジカルを用いると、電子的に不利な反応が進行しにくくなること、また、電子不足ラジカル受容体の末端に置換基を導入すると、電子的に不利な反応が進行しにくくなることを確かめた。次に、本反応を不斉反応に展開するために、不斉リガンド存在下での反応を検討した。その結果、キラルなルイス酸を用いた場合に、反応がエナンチオ選択的に進行するのみでなく、電子的に不利な過程を経由するカスケード型反応が進行しやすくなることを見出した。また、光触媒の研究としては、光触媒酸化チタンを用いたカルボニル化合物の還元反応を検討し、様々なケトン類の還元反応が効率良く進行することを確かめ、速度論的な解析から、その反応機構を考察した。さらに、歪み化合物ベンザインの高い反応性に着目し、歪みエネルギーを駆動力とした連続反応の開発研究に取り組んでいる。平成22年度は、ベンザインとホルムアミドから生成する反応中間体を、比較的求核力が弱い活性メチレン化合物で捕捉する研究を行い、3成分連結反応の開発に成功した。ラジカル種として、強い求電子性を有するパーフルオロアルキルラジカルを用いて、カスケード型反応の位置選択性を検討した。はじめに、基質として、電子豊富なラジカル受容体と電子不足なラジカル受容体という電子的性質が異なる二つのラジカル受容体を有する幾つかの基質を合成し、二つの競合する反応経路について調べた。その結果、立体障害の少ない基質では、電子的に不利な過程(極性が不一致)を経由する反応が主経路となる一方、電子不足なラジカル受容体側に大きな立体障害を有する基質では、電子的に有利な過程のみで反応が進行することを確認した。さらに、電子豊富なラジカル受容体側に立体障害を有する基質では、優先的に電子的に不利な過程を経由することも分かった。電子的に不利な過程の反応が進行した理由として、ラジカル中間体の安定性と閉環段階での極性効果が寄与したものと考えている。次に、キラルなルイス酸を用いて反応を検討したところ、反応は立体選択的に進行して良好なエナンチオ選択性が得られるとともに、二つの競合する反応経路の選択性の向上も観測された。次に、歪み化合物ベンザインの高い反応性を利用し、歪みエネルギーを駆動力とした連続反応開発を行う中で、4成分が縮合する連続反応の開発に成功した。そこで、本反応を熱力学的に解析し、歪みエネルギーの解消が本反応の駆動力として働いていることを確認した。さらに、これら反応の中間体を高活性ラジカル受容体として、ラジカル種での捕捉を試みたところ、ラジカル種での捕捉には成功しなかったが、代わりにアニオン種で捕捉できることを見出した。さらに、固体結晶中に励起電子と正孔が同時に生じる光触媒Tio2を用いたケトン類の還元反応を詳細に検討し、TiO2表面上で起こるアセトフェノン誘導体の光水素化反応の活性点や、基質であるケトン類の反応性の違いに及ぼすケタール形成の影響等を明らかにした。喚強い求電子性を有するパーフルオロアルキルラジカルを用いて、カスケード型反応の研究を推し進めると同時に、安価で毒性の低い鉄試薬を用いた活性メチレン化合物の酸化的環化反応の開発に着手した。アセト酢酸ジアリルアミドとFeCl3との反応を検討したところ、目的の酸化的環化反応が進行し、ラクタム類が生成した。さらに、反応条件の精査を行い、本反応の基質一般性を調べた結果、2-メチルアセト酢酸ジアリルアミドを用いた場合、5員環ラクタムのみが生成することが判明した。

UV光照射下におけるエタノール中の芳香族ケトンが、TiO2の光触媒作用によってほぼ定量的に二級アルコール体へ還元されることを見出した。そこで、どのように反応が進行しているか調べるため、TiO2表面のバンドギャップ内にある電子捕捉準位からアセトフェノンおよびトリフルオロアセトフェノンへの電子移動量と光水素化反応速度の対応を詳細に調査した。その結果、本光水素化反応が、TiO2に吸着した芳香族ケトンの還元が電子捕捉準位を介して進行することを明らかにした。この二級アルコール生成量の電位依存性は、UV光を連続照射し、Langmuir-Hinschelwood速度解析で得られた水素化反応の最大反応速度の電位依存性と非常によく対応していた。さらに、いくつかの芳香族ケトンに対して同様の検証を行い、全反応の律速段階がTiO2から芳香族ケトンへの電子移動初期過程にあることを実験的に証明することができた。電子移動量は各芳香族ケトンに対し、還元電位が負の方向へ大きくなるにつれ減少する傾向にあることが判明した。これは、TiO2から還元電位が負の大きな値を持つ芳香族ケトンへの電子移動は、浅い捕捉準位からのみ可能で、深い準位から起こらないためである。交付申請書の計画にあるパーフルオロアルキルラジカルの研究は、順調に進行し、電子的に不利な過程の進行に及ぶす因子をある程度、理解することができた。ベンザインから生成する高活性中間体のラジカル捕捉には至らなかったが、代わりにアニオン種捕捉に成功した。光触媒TiO2の研究では、ケトン類の還元反応の検索までが終了した。24年度が最終年度であるため、記入しない。パーフルオロアルキルラジカルの研究は、さらなる基質検討を行った後、ラジカルの発生法として、光触媒を用いたC-1結合の開裂法を検討する。光触媒として、これまで研究してきたTiO2のみでなくZnSや、Ruなどの均一系光触媒を用いて検討する。また、昨年度まで継続してきた光触媒を用いたケトンやイミン類の還元反応の研究も継続して展開していく。新たに、緩和な酸化剤である酸化鉄をラジカル開始剤として活用したカスケード反応の開発研究も開始する。基質としては、酸化を受けやすい活性メチレン化合物などを用いて、その可能性を探る。
神経筋シナプス制御におけるミトコンドリア形態変化の意義

ミトコンドリアは細胞内小器官の一つであり、生命活動に必要なエネルギーを生産している。近年の生細胞観察技術の発展により、ミトコンドリアは環境の変化に応じて融合と分裂を繰り返し、ダイナミックに形態を変化させていることが明らかになり、その生理的意義に注目が集まっている。そこで本研究では、運動神経による骨格筋収縮の制御に必須のシナプス構造である神経筋接合部の形成における筋ミトコンドリア形態変化の機能解析を目的とした。本年度はまず、筋ミトコンドリアの形態異常による神経筋接合部の形成への影響について検討するためのツールとして、筋組織特異的にミトコンドリア分裂因子野生型(DRP1 WT)あるいは分裂阻害型変異体(DRP1 K38A)を過剰発現する2種類のトランスジェニック(Tg)マウスを作製した。それぞれ2ラインのトランスジーン陽性マウスを取得したが、筋組織を用いたウェスクンブロッティングによりトランスジーンの筋特異的な過剰発現が確認されたのは、それぞれ1ラインのみであった。得られた各Tgマウス筋組織を用い、電子顕微鏡下でミトコンドリアの形態を観察したところ、DRP1 WT Tgマウス及びDRP1 K38A Tgマウスの筋組織においてそれぞれミトコンドリアの分裂促進及び分裂阻害が認められた。一方で、神経筋接合部の形成は、Tgマウス(DRP1 WT Tgマウス及びDRP1 K38A Tgマウス)と野生型マウス間で顕著な差は認められないことが共焦点レーザー顕微鏡を用いた解析より明らかになった。以上の結果は、筋ミトコンドリア形態の異常は、神経筋接合部の形成に影響を与えないことを示している。
エンテロウイルスD68型の抗体保有状況の推移と流行の関連

エンテロウイルスD68(EV-D68)はウイルス表面遺伝子の配列の違いにより3つのCladeA、B、Cに分けられる。我々は動物への感染実験によって各Cladeの中和抗体は交差反応を示すことを報告した(J Virol. 2014 Mar;88(5))。平成30年度は、ヒト血清抗体の各Cladeのウイルス抗原に対する交差反応性を比較するため、2015年のCladeBの流行前と流行後に採取された3歳児の保存血清を用いて、各Cladeに対する中和抗体価を測定した。流行前の各Cladeに対する抗体価中央値はCladeBが最も低く、CladeAに対する抗体価が最も高く有意差が認められた。このことは2015年のCladeBの流行はCladeBの小児の集団免疫の脆弱さゆえの流行であり、CladeAに対する高い抗体価は2013年のCladeAの流行により獲得した免疫が維持されていた可能性が示唆された。CladeBの流行後は流行したCladeBの抗体価中央値が最も高く流行前と比べ有意に上昇していた。さらに2010年以降、国内では報告がないCladeC対する抗体価も有意に上昇していた。動物実験による我々のデータではCladeBのウイルスで免疫した場合、CladeAに対する抗体価は有意に低かったが、CladeCとBに対する抗体価に有意差はなかった。よってCladeC対する抗体価の有意な上昇は、CladeBの流行によって獲得した抗体の交差反応である可能性が示唆された。これまでのデータは国内の保存血清のみでフィリピンの血清については未解析である。次年度はフィリピンの保存血清を用いた抗体価測定に向けてサンプルを準備中である。日本、フィリピン両国において2015年以降EVーD68の大きな流行は発生しておらず、2018年は2015年とは異なるクレードによる小規模な流行があったことが確認されているため、それらに対する中和抗体の測定も試みる予定である。本研究はエンテロウイルスD68(EV-D68)の流行や感染における重症化の要因を明らかにすることを目的としている。平成29年度は3歳から5歳の小児の保存血清を用いて2015年のEV-D68流行前後での抗体価の推移を観察した。血清は流行1年前17検体、流行6ヶ月前26検体、流行直後26検体、流行1年後21検体の計90検体を用いた。抗原は2015年の流行の際に分離されたウイルスを用いて中和法により抗体価を測定した。血清の幾何平均抗体価は流行前1年、6ヶ月でそれぞれ13.9倍と13.0倍だったが、流行直後には123.6倍に上昇し、明らかにEV-D68の流行があったことがわかった。しかし流行1年後の抗体価は64.3倍で流行前より明らかに高いものの、流行直後に比べ有意に低下していた。また、2015年に流行したウイルスはCladeBに属しており、それまで検出されていたCladeBと比較すると、ウイルス表面のVP1カプシド領域の抗原エピトープである98番目と148番目のアミノ酸に置換が認められたことから、ウイルスの抗原性に差がある可能性が示唆された。そこで、2010年に検出されたCladeBのウイルスを抗原に用い、2015年の流行直後に採取された3歳児の血清13検体の中和抗体価を比較した。その結果、2010年と2015年の2つのウイルス抗原に対する幾何平均抗体価はそれぞれ23.5倍、18.6倍でほぼ同等で血清抗体価では抗原性の違いは見られなかった。血清抗体価は小児だけでなく成人血清でも測定する予定であったが、今年度は小児だけの測定となった。

小児では流行後1年で抗体価が有意に下降することが明らかとなったため、次年度以降は成人の血清抗体価の推移にも焦点をあてる。また異なるCladeのウイルスに対する抗体価の差の有無にも注目する。日本、フィリピン両国において2015年以降EVーD68の大きな流行は発生しておらず、2018年は2015年とは異なるクレードによる小規模な流行があったことが確認されているため、それらに対する中和抗体の測定も試みる予定である。平成29年度に血清抗体価は小児だけでなく成人血清でも測定する予定だったが、今年度は小児血清のみだったため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は平成30年度の助成金と合わせて小児・成人血清の両方で測定を行うための実験消耗品、試薬等に使用する計画である。フィリピンの保存血清を用いた抗体測定を次年度に持ち越したため、次年度は日本への検体輸送および人件費、消耗品購入に使用予定。
二元合金における表面偏折の微視的研究

合金の表面偏折は、様々な表面分析法(オージェ電子分光法、低速イオン散乱、二次イオン質量分析法、光電子分光法、アトム・プローブ等)により研究されているが、この現象が表面1、2層に限られる為に、未だに、実験的に十分高精度の結果が得られていない。それらの手法の中で最適である。アトム・プローブは表面から深さ方向に原子層ごとの組成分析がパラメタの仮定なしに測定できる唯一の方法であり、当研究室では、NiCu、FeTi合金における表面偏折を100%の検出効率を持つアトム・プローブを用いて定量的に調べてきた。本研究において、先ず、NiCu合金の表面偏折における酸素雰囲気の影響を調べ、(1)1×10^<-4>Torrの酵素中で、NiCu合金(Cu濃度が15、30、50、85、95at%)を、870K、970K、1070Kの温度で1分以内熱処理した場合、(111)面、(100)面において、表面にはNiO相が形成され、Niの表面偏折が誘起されている。(2)銅の濃度が高い場合に、NiO相と金属との界面はシャープであるのに対し、Niの濃度が高い場合においては界面が数原子層に及ぶ、(3)NiOとNiの界面の付近で、結晶構造に欠陥が生ずる等の結果が得られた。次に、自動車のマフラーに用いられ、その触媒としての性質が実用的に非常に良いことで有名な、PtRh合金の表面偏折の研究を始め、Pt-32at%Rhを超高真空中でアニールしたときに、表面付近の合金濃度に振動的な傾向があることを発見した。また、実際の触媒反応に近い系として、NOまたはO_2PtRh合金表面の反応に目を向け、酸素原子が表面に存在するとき、酸素とRhが選択的に結びつき、その結果3×1表面再構成構造が出現するのでないかという低速電子線回析の結果を電界イオン顕微鏡観察及びアトム・プローブ組成分析により証明しようとする研究が行われている。合金の表面偏析は古くから知られており15世紀頃にはこれを用いて金属表面酸化を防ぐ工夫はすでに広くなされていた.しかしこれを科学として研究の対象とする試みは比較的新しくオージェ電子分析法などが開発されて以後のこの20年間余りにすぎない.表面研究手法としては近年これ以外にも沢山開発されてきているが表面の極く第一第二層のみで組成が大きく変化する表面偏析を詳しく正確に調べえる手法はさほど夛くなく,現在のところ,イオン散乱性(LEIS)とアトムプローブ(TOFAP)に限られるといって差しつかえない.本研究ではこの二種の手法を用いて, NiーCu合金系の表面分析を行った. NiーCu合金についてはこれまでのToFAPの研究でNiが15%以下の二元合金ではsolute Niが表面偏析する事を報告したが,最近Rehn達がLEISを用いた研究で10%Niー90%Cu合金でもCuが表面偏析し,通常のGibbsiaus表面偏析の理論が成立しているとの相互する結果を報告した為,彼等の結果の再実験を行う事を計画し,同種の手法でさらに分解能の高いATT Bell研究所のDr.TM.BnCKのグループのLEISのmachine timeを部合し,院生D2の神谷格を4ヶ月留学させ実験を行った.その結果, 6%Niー94%Cu合金で, Rehuの結果とは一致せずNiの偏析が観測され,我々の以前のToFAPの結果に近いものが得られた.LEISはToFAP同様に表面に極めて敏感な手法であるが,データの解析がさほど簡単でなく,パラメーターの更正が一義的でないほどの問題点も明らかになり,更に詳細な研究が必要と思われる.ToFAPによる研究をしては, NiーCu合金系における表面偏析の温度保存性,面積存性についてのデータを得た.更にNiーAu系についても基礎的なデータを得るべくいくつかの〓標実験とLEED,STMを利用して行った.これを二年度に於て継続の予定である.合金の表面偏折は、様々な表面分析法(オージェ電子分光法、低速イオン散乱、二次イオン質量分析法、光電子分光法、アトム・プローブ等)により研究されているが、この現象が表面1、2層に限られる為に、未だに、実験的に十分高精度の結果が得られていない。

次に、自動車のマフラーに用いられ、その触媒としての性質が実用的に非常に良いことで有名な、PtRh合金の表面偏折の研究を始め、Pt-32at%Rhを超高真空中でアニールしたときに、表面付近の合金濃度に振動的な傾向があることを発見した。また、実際の触媒反応に近い系として、NOまたはO_2PtRh合金表面の反応に目を向け、酸素原子が表面に存在するとき、酸素とRhが選択的に結びつき、その結果3×1表面再構成構造が出現するのでないかという低速電子線回析の結果を電界イオン顕微鏡観察及びアトム・プローブ組成分析により証明しようとする研究が行われている。
二つのスピノザ・ルネッサンスの狭間―十九世紀フランス哲学におけるスピノザの影

3回にわたる研究会で、十九世紀フランスの個別の哲学者におけるスピノザ主義への言及を精査し、彼らの間の影響関係について中規模の見取り図を描いた。またフランスよりピエール=フランソワ・モロー教授を招いて講演会とワークショップを行い貴重な知見を得た。●第4回研究会「中規模比較研究」(2018.9.2829北海道大学):上野:ヴィクトル・ブロシャールのスピノザ論ー二つの汎神論/村松:汎神論論争の中のスピノザ/米虫:デュルケムにおけるスピノザー社会学と心理学の間の哲学/近藤:1870-80年代のイタリア実証主義とその周辺のスピノザ/伊東:ヘルマン・コーヘンのスピノザ・ハイネ論/中村:手を取り合うスピノザとデカルトージュール・ラニョーによるカント批判哲学の徹底化●第5回研究会講演とワークショップ(2018.10.1213学習院大学):ピエール=フランソワ・モロー:十九世紀フランスにおけるスピノザ主義と汎神論/十九世紀フランスにおけるスピノザ受容●第6回研究会「中規模マップの制作」(2019.3.56豊橋科学技術大学):上野:フランス社会主義におけるスピノザ主義の不在/杉山:ライプニッツかスピノザかーベルクソン的生命哲学の帰趨/村松:汎神論論争再考/近藤:V.デルボスのスピノザ汎神論解釈の行方ー1908年の「スピノザ哲学における実体概念と神概念」にみるー/米虫:テオデュール・リボーのスピノザ(主義)/伊東:ハイネ、コーヘン、ローゼンツヴァイクーヘルマン・コーヘンのスピノザ・ハイネ論(2)/中村:必然性・決定論・機械仕掛けースピノザに関するラニョーとの懸隔からアランを読む当初の計画どおり3回の研究会を終え、中規模研究から大域的な総合へと展開する態勢を作ることができた。また計画通り外国人研究者を招いて講演会およびワークショップを開くことができ、多くの貴重な知見を得ることができた。2年目に行なった中規模比較研究を踏まえて、2019年度(最終年度)は大域的な総合を行なう。具体的には、3回の研究会を開きこれまでの成果をもとに集中的な討議を行い、十九世紀フランス哲学におけるスピノザ(主義)問題をめぐる全体的な布置を描くことを試みる。また年度の終わりには二度に分けて公開シンポジウムを開き、本研究に基づく問題提起を行う。そして以上の成果を論文集の形にまとめる準備を進める。以下の3回の研究会で、19世紀フランスの個別の哲学者におけるスピノザ主義への言及を実証的に解明した。●第1回研究会「どんな課題があり、何ができそうか」(2017.9.2324大阪大学):上野:19世紀におけるスピノザ/杉山:スピノザのリハビリテーション:エミール・セセの仕事とその背景/杉山:初期テーヌにおけるスピノザのプレゼンス/村松: 19世紀フランス文学におけるスピノザ/米虫:クルノー、X(?)、タルドからカンギレム、ドゥルーズへー十九世紀後半のフランス哲学におけるスピノザ主義の一側面/近藤:1890年代における「スピノザの道徳」という主題についてーデルボ、ブランシュヴィック、ウォルムス/村瀬:ルキエとスピノザの(無)関係ールヌヴィエを挟んで/舟場:新カント派のスピノザ論ーヴィンデルバントの場合/伊東:4つの『ドイツ哲学史』とスピノザ像/中村:判断の自由から観念と行動の必然性へ:ラニョーアランーカンギレムの系譜をめぐって●第2回研究会講演とワークショップ(2017.11.2526成城大学):ベルナール・ポートラ:スピノザ『エチカ』における性・愛・幾何学/忘れられたスピノザ主義者、ジュール・プラ●第3回研究会「個別研究から中規模比較研究へ」(2018.3.1718鹿児島大学):上野:何が見えてきたか/杉山:スピノザ受容マッピングのための素材について/村松:サンドのスピノザ、ユゴーのスピノザ:フランスロマン主義のスピノザ像/近藤:デルボス『百科全書』項目「哲学」にみる実証主義に対する合理性の応答ー20世紀初頭における自然科学と形而上学をとりまく文脈状況の探査ー/米虫:心理学者スピノザ?タルドによるスピノザ受容/伊東:パリのハイネ、サンシモニズム、マルクス/中村:今後の方針について/村瀬:スピノザとルキエとの絆としての「実践的矛盾」(?)当初の計画どおり2回の研究会を終え、個別研究から中規模研究へとステップアップする態勢を作ることができた。また当初の計画に加えて外国人研究者を招いた講演会およびワークショップを開くことができ、多くの知見を得ることができた。●第4回研究会「中規模比較研究」(2018.9.2829北海道大学):上野:ヴィクトル・ブロシャールのスピノザ論ー二つの汎神論/村松:汎神論論争の中のスピノザ/米虫:デュルケムにおけるスピノザー社会学と心理学の間の哲学/近藤:1870-80年代のイタリア実証主義とその周辺のスピノザ/伊東:ヘルマン・コーヘンのスピノザ・ハイネ論/中村:手を取り合うスピノザとデカルトージュール

・ラニョーによるカント批判哲学の徹底化●第5回研究会講演とワークショップ(2018.10.1213学習院大学):ピエール=フランソワ・モロー:十九世紀フランスにおけるスピノザ主義と汎神論/十九世紀フランスにおけるスピノザ受容●第6回研究会「中規模マップの制作」(2019.3.56豊橋科学技術大学):上野:フランス社会主義におけるスピノザ主義の不在/杉山:ライプニッツかスピノザかーベルクソン的生命哲学の帰趨/村松:汎神論論争再考/近藤:V.デルボスのスピノザ汎神論解釈の行方ー1908年の「スピノザ哲学における実体概念と神概念」にみるー/米虫:テオデュール・リボーのスピノザ(主義)/伊東:ハイネ、コーヘン、ローゼンツヴァイクーヘルマン・コーヘンのスピノザ・ハイネ論(2)/中村:必然性・決定論・機械仕掛けースピノザに関するラニョーとの懸隔からアランを読む当初の計画どおり3回の研究会を終え、中規模研究から大域的な総合へと展開する態勢を作ることができた。また計画通り外国人研究者を招いて講演会およびワークショップを開くことができ、多くの貴重な知見を得ることができた。1年目に行なった個別研究を踏まえて、2018年度(2年目)は中規模比較研究を行なう。具体的には、師弟関係ないし交友関係、学派やグループにおけるスピノザ主義への関心の解明を通じて、個別研究で担当した複数の哲学者のあいだの影響関係についての解明を目指す。また海外から研究者1名を招いて、関連するテーマで講演会とワークショップを開催し、意見交換と討議を行なう。その後2019年度(3年目)は大域的な総合を試みる予定である。2年目に行なった中規模比較研究を踏まえて、2019年度(最終年度)は大域的な総合を行なう。具体的には、3回の研究会を開きこれまでの成果をもとに集中的な討議を行い、十九世紀フランス哲学におけるスピノザ(主義)問題をめぐる全体的な布置を描くことを試みる。また年度の終わりには二度に分けて公開シンポジウムを開き、本研究に基づく問題提起を行う。そして以上の成果を論文集の形にまとめる準備を進める。
有機モノリスチューブを用いた亜臨界流体クロマトグラフィーの開発

多孔性連続体である有機モノリスを用いた亜臨界クロマトグラフィーは,分析時間の短縮や有機溶媒の使用量の低減などが期待されるが,分析条件を合理的に決定するために不可欠な各種溶質の吸着平衡に関する知見は不十分である.そこで,疎水度の異なる数種の溶質のエポキシ樹脂製の有機モノリスチューブに対する吸着平衡を測定するとともに,溶離液組成および温度が溶質の平均滞留時間に及ぼす影響を系統的に検討した.内径1mm程度のステンレス管内に有機モノリスをマウントした新規な素材のクロマトグラフィーへの応用が試みられている.溶離液として亜臨界流体を用いることにより,分析時間の短縮とピークの広幅化の抑制,溶離液中の有機溶媒の使用量の低減を図ることを提案し,それを具現化するために必要な実験的並びに理論的な検討を行った.平成23年度は,疎水度の異なる5種の溶質(カフェイン,イソバニリン,バニリン,クマリンおよびメチルパラベン)のエポキシ樹脂性の有機モノリスへの吸着等温線を,過剰量の試料液を付加したときの応答曲線の前端分析により測定し,カフェインとクマリンの吸着等温線は線形であるが,イソバニリン,バニリンおよびメチルパラベンはラングミュア式とヘンリー式を融合した特異な形状となり,少なくともこれらの溶質に対しては2種類の吸着サイトが存在する可能性を示した.また,バニリンは極めて特異な挙動を示し,モノリスを作成する際のインプリンティングの可能性を示唆された.これらの結果に基づき平成24年度は,吸着平衡が線形とみなせる濃度で,バニリンとメチルパラベンを除く3種の溶質にテオフィリンとテオブロミンを加えた5種の溶質について,パルス応答法により溶離液中のアセトニトリル濃度と温度が吸着平衡(分配係数)に及ぼす影響を評価した.各溶質は空塔滞留時間の0.8倍から数倍の平均滞留時間で溶出し,有機モノリスに吸着するが,強くはなく,またアセトニトリル濃度や温度の影響は顕著ではなかった.また,高温ほど溶出曲線の幅はやや狭くなったが,相対的には分散が大きく,有機モノリス相内での溶質の拡散係数がかなり小さいことが示唆された.多孔性連続体である有機モノリスを用いた亜臨界クロマトグラフィーは,分析時間の短縮や有機溶媒の使用量の低減などが期待されるが,分析条件を合理的に決定するために不可欠な各種溶質の吸着平衡に関する知見は不十分である.そこで,疎水度の異なる数種の溶質のエポキシ樹脂製の有機モノリスチューブに対する吸着平衡を測定するとともに,溶離液組成および温度が溶質の平均滞留時間に及ぼす影響を系統的に検討した.エポキシ樹脂製の有機モノリスチューブ(内径1.0mm×長さ130mm)にパルス状に負荷したトルエンの溶出曲線から全空隙率を算出した.また,分子量の異なるポリスチレン等の溶出曲線から間隙空隙率を推定した.次に,疎水度の異なる5種の溶質(カフェイン,イソバニリン,バニリン,クマリンおよびメチルパラベン)について,種々の濃度で過剰量の試料液を付加したときの応答曲線の前端分析から24°Cにおける平衡吸着量を算出した.カフェインおよびクマリンは線形な吸着等温線を示したが,イソバニリン,バニリンおよびメチルパラベンの吸着等温式は単純な式では表現できず,ラングミュア型とヘンリー型の吸着平衡を表す2種類の吸着サイトが存在する可能性が示唆された.とくにバニリンは特異な挙動を示し,ラングミュア型の等温式に従う吸着量が多く,インプリンティングの可能性が示唆された.これらの結果は,本法を分析に用いる際に濃度によって溶出時間が異なる可能性を示唆し,適用できる濃度範囲に留意すべきとの知見が得られた.次に,溶出挙動を記述するモデルについて検討した.シリカモノリスチューブについて,モノリスを円柱とみなすモデルが提案され,またモーメント解析によるパラメータの推算についても言及されている.前述の吸着平衡に関する知見に基づいて,線形な吸着平衡が仮定できる溶質濃度の低いときのクロマトグラムから有機モノリスに対しても本モデルが適用できるか否かを検討中である.また,クロマトグラムの広がりに対する軸方向,固液界面およびモノリス内の拡散の寄与の定量的な評価を行っている.当初予定していた有機モノリスへのアミノプロピル基の導入は検討するに至らなかった.いずれの溶質についても比較的低濃度では線形な吸着平衡を示し,数学的な取り扱いも容易と想定していたが,念のため,種々の濃度での平衡吸着量を測定したところ,必ずしも線形な吸着等温線を示さないことが判明し,この点に関する詳細な測定を行ったために,やや遅れが生じた.しかし,吸着平衡に関する詳細な検討は有機モノリスクロマトグラフィーの特徴と限界を理解するうえで有用な知見である.逆相クロマトグラフィーへの適用とその数学モデルの展開で,平成23年度に検討できなかった項目を迅速に進め,遅れを挽回するとともに,当初から平成24年度での検討を予定していた順相クロマトグラフィーへの適用と解析を進める.試薬やクロマトグラフ部品等の消耗品を購入するとともに,平成23年度は実現しなかった学会等での発表を積極的に行うために旅費を使用する.また併せて,成果を英語論文として学術雑誌に投稿する予定であり,その際の英文校閲に謝金を支出する予定である.
数学的モデル化における仮定設定能力の実態解明とその育成に関する研究

現実事象の問題を数学を活用して考察する能力,すなわち,数学的モデル化の能力の育成は,生きる力の育成を掲げる学校教育において,数学教育が果たすべき重要な役割の1つである。だが,数学的モデル化の能力は,十分に育成されていないことが全国学力・学習状況調査等の結果により,指摘されている。多くの児童・生徒は,数学的モデル化における仮定の設定とその数学的定式化でつまずいている。本研究の目的は,仮定の意識化と設定に関わる能力の育成を重視した数学的モデル化の学習指導を構築し,その学習指導を同一の児童・生徒を対象に,3か年に渡って実施することにより,数学的モデル化の能力がどのように変容したのかを分析し,学習指導の有効性を検討することである。三年次は,以下のことに取り組んできた。1つ目は,小学校6年生,中学校3年生の学習内容に対応した数学的モデル化教材の開発である。2つ目は,国外において,数学的モデル化を重視している中等学校教育段階の教科書(『Connected Mathematics』,『Mathematics in Context』,『Contemporary mathematics in Context』)の分析と評価である。分析の観点は,「どのような現実事象を扱っているのか」,「問題を解決する際、どのようなプロセスを辿ることができるのか」,「どのような数学的概念や手法を獲得することができるのか」,「問題を解決する際、テクノロジーがどのような役割を果たしているのか」である。3つ目は,教科書の分析や文献解釈を通して、数学的モデル化の学習指導の枠組みにおける構成要素を抽出したことである。そして,4つ目は,施設配置問題に焦点をあて,高等学校の生徒を対象に教材を開発したことである。今年度取り組んできた課題は,主に教材開発,学習指導の構築,仮定の設定能力に関する調査研究に用いる調査問題の開発である。教材を開発していく中で,その教材を用いた授業を行う際の教師教育も同時に進めていく必要があると考えるようになった。教師教育に関わるワークショップの内容と方法についても,検討できればよいと考えている。次年度は,本研究課題の解決に向けた最終年にあたる。各課題の解決の進捗状況を把握しながら,研究全体を推し進める。また,教師教育に関わる課題についても同定し,その課題の解決に向けた取り組みを行いたいと考えている.現実事象の問題を数学を活用して考察する能力,すなわち,数学的モデル化の能力の育成は,生きる力の育成を掲げる学校教育において,数学教育が果たすべき重要な役割の1つである。一年次は,以下のことに取り組んできた。1つ目は,小学校4年生,中学校1年生の学習内容に対応した数学的モデル化教材の開発である。2つ目は,国外において,数学的モデル化を重視している中等学校教育段階の教科書(『Connected Mathematics』,『Mathematics in Context』,『Contemporary Mathematics in Context』,および『Mathematics:Modeling Our World』)の分析と評価である。3つ目は,教科書の分析や文献解釈を通して、数学的モデル化の学習指導の枠組みにおける構成要素の抽出である。教材開発,教科書分析,学習指導の枠組みにおける構成要素の抽出は,順調に進んでいる。一方,調査問題の作成と実施に関する研究が遅れている。平成29年度は,この点に重点を置き,全体の研究を進めていきたい。二年次は,以下のことに取り組んできた。1つ目は,小学校5年生,中学校2年生の学習内容に対応した数学的モデル化教材の開発である。2つ目は,国外において,数学的モデル化を重視している中等学校教育段階の教科書(『Connected Mathematics』,『Mathematics in Context』,『Contemporary Mathematics in Context』)の分析と評価である。

分析の観点は,「どのような現実事象を扱っているのか」,「問題を解決する際、どのようなプロセスを辿ることができるのか」,「どのような数学的概念や手法を獲得することができるのか」,「問題を解決する際、テクノロジーがどのような役割を果たしているのか」である。3つ目は,教科書の分析や文献解釈を通して、数学的モデル化の学習指導の枠組みにおける構成要素を抽出したことである。そして,4つ目は,線形構造があるとみなせる教材群を小学校6年生から高等学校1年生の生徒を対象に開発したことである。今年度取り組んできた課題は,主に教材開発,学習指導の構築,仮定の設定能力に関する調査研究に用いる調査問題の開発である。今年度は,調査問題がまだ十分でないため,調査を実施することができなかった。調査の実施に向けて,計画を練り直し,実行していく。現実事象の問題を数学を活用して考察する能力,すなわち,数学的モデル化の能力の育成は,生きる力の育成を掲げる学校教育において,数学教育が果たすべき重要な役割の1つである。だが,数学的モデル化の能力は,十分に育成されていないことが全国学力・学習状況調査等の結果により,指摘されている。多くの児童・生徒は,数学的モデル化における仮定の設定とその数学的定式化でつまずいている。本研究の目的は,仮定の意識化と設定に関わる能力の育成を重視した数学的モデル化の学習指導を構築し,その学習指導を同一の児童・生徒を対象に,3か年に渡って実施することにより,数学的モデル化の能力がどのように変容したのかを分析し,学習指導の有効性を検討することである。三年次は,以下のことに取り組んできた。1つ目は,小学校6年生,中学校3年生の学習内容に対応した数学的モデル化教材の開発である。2つ目は,国外において,数学的モデル化を重視している中等学校教育段階の教科書(『Connected Mathematics』,『Mathematics in Context』,『Contemporary mathematics in Context』)の分析と評価である。そして,4つ目は,施設配置問題に焦点をあて,高等学校の生徒を対象に教材を開発したことである。教材を開発していく中で,その教材を用いた授業を行う際の教師教育も同時に進めていく必要があると考えるようになった。教師教育に関わるワークショップの内容と方法についても,検討できればよいと考えている。平成29年度は,平成28年度において検討してきた内容をさらに深化させるとともに,調査研究を進める。また,小学5年生,中学2年生の数学的モデル化教材の開発を行うとともに,開発した教材に関する授業開発を進める。
食葉性昆虫の大規模食害による失葉に対する樹木の応答ー成長と木質形成への影響ー

食葉性昆虫の大規模食害により成長期に失葉したカラマツ成木では、失葉した年に薄壁の晩材仮道管や未木化の仮道管壁が観察され、失葉した年の翌年には年輪幅の極端な減少が確認された。ウダイカンバ成木では、失葉後、薄壁の木部繊維壁が観察された。また、苗木による摘葉実験から成長期の失葉が根の成長に影響を与えることが示唆された。本研究から、成長期の失葉は、樹木の成長や木質形成、特に細胞壁形成に影響を与えるといえる。本研究は、近年頻発している食葉性昆虫の大規模な樹木葉の食害が、樹木の木質形成にどのように影響するのか、年輪解析や組織構造観察により解明することを目的としている。これまで、マイマイガやカラマツハラアカハバチの幼虫に針葉を食害された履歴の明らかなカラマツ、マイマイガやクスサン(ヤママユガの一種)の幼虫に葉を食害された履歴の明らかなウダイカンバの幹から試料を採取し、解析を行った。その結果、カラマツは針葉を食害された年に形成された仮道管の細胞壁が薄くなり、翌年の年輪幅が減少することが明らかとなった。また、食害時期が早いと、薄い細胞壁をもつ仮道管が増加することが明らかとなった。一方、ウダイカンバは、葉を食害された年には影響は現れず、2,3年後に木部繊維の細胞壁が薄くなり、年輪幅も減少することが明らかとなった。これらの結果から、樹木の成長期に失葉すると幹の肥大成長や細胞壁に影響が現れること、食害時期により影響が異なることが明らかとなった。そこで、今年度は、食害時期が異なるフユシャク(ガの一種)とマイマイガの幼虫に食害された履歴のあるウダイカンバの幹から試料を採取し、細胞壁や年輪幅への影響を調べた。その結果、フユシャクの影響は明らかにすることができなかったが、マイマイガの幼虫に葉を食害された年では木部繊維の細胞壁が薄くなっていることが明らかとなった。野外で採取した試料から、食葉性昆虫の大規模な樹木葉の食害が樹木の木質形成に影響を与えることが明らかとなったが、野外では多くの環境ストレス(土壌水分や光、樹木の個体間競争など)がかかるため、今回観察された結果は、これらのストレスに対する応答も含まれていると考えられる。そこで、今後、苗木を用いて失葉を模した摘葉実験を行い、さらなる失葉に対する応答を解明する予定である。失葉の影響を受けた細胞壁の詳細な観察を行う予定にしていたが、観察しきれなかったため本研究は、食葉性昆虫の大規模食害により成長期に失葉した樹木の応答について、特に木質形成への影響を解明することを目的としている。北海道では、有用樹種であるカラマツとウダイカンバで食葉性昆虫の大発生による失葉が頻発していることから、食害履歴の明らかなカラマツおよびウダイカンバを用いた。それぞれの幹の胸高部から成長錐でコアを採取し、食害年に形成された年輪を確認した後、実験を行った。初年度は光学顕微鏡を用いて組織構造の観察を行い、カラマツの場合、食害年に形成された年輪で晩材仮道管の細胞壁が影響を受けること、食害時期によって年輪内での影響を受ける部位が異なることが明らかとなった。しかしながら、光学顕微鏡観察では細胞壁のどの層が失葉の影響を受けているのか観察できない。そこで本年度は、カラマツの食害年に形成された年輪の細胞壁について透過型電子顕微鏡により観察を行った。その結果、主に晩材仮道管の細胞壁二次壁が失葉の影響を受けていることが明らかとなった、つまり、S2層が極端に薄いタイプ、S1層が厚くS2層が薄いタイプ、S2層の途中から染色性が変化するタイプが存在することが明らかとなった。また、S3層が確認されない仮道管壁も多く観察された。このことから、成長期の失葉は、細胞壁のミクロフィブリル堆積とリグニン堆積に影響を与えることが示唆された。S2層は細胞壁の大部分を占め材質に影響を及ぼすことから、失葉によるS2層の変化は材質に多少なりとも影響を与えうると考えられる。さらに、失葉による光合成能の変化や光合成産物の流れの変化などを解明するために、苗木を用いて摘葉実験を行う予定である。本年度はカラマツ及びウダイカンバの稚樹をポットに植栽し、来年度の摘葉実験に向けて生育中である。組織構造の観察では、透過型電子顕微鏡観察のための試料作成に時間がかかり、観察を終えることが出来なかった。摘葉実験については、当初の計画では摘葉処理を本年度に行う予定であったが、植え替えの影響を避けるために、本年度に一年間生育させた後、来年度に摘葉処理を行うこととした。近年、北海道ではカラマツハラアカハバチ(以下、ハバチ)やマイマイガなどの食葉性昆虫の大発生に伴い、成長期の樹木の失葉が頻発している。成長期の失葉は、樹木の成長や木質形成に影響を与えると考えられる。本研究では、実際に被害を受けている北海道の有用樹種であるカラマツおよびウダイカンバについて、成長や木質形成への影響について解明することを目的とした。

まず実際に森林でハバチやマイマイガの幼虫に葉を食害されて失葉したカラマツおよびクスサンの幼虫に葉を食害されて失葉したウダイカンバの幹からコアを採取し、年輪幅の測定および組織構造の顕微鏡観察を行った。その結果、カラマツでは、失葉した年に形成された年輪では、薄壁の晩材仮道管壁や木化していない仮道管壁が観察された。また、失葉した年の翌年には、年輪幅の極端な減少が確認された。ウダイカンバでは、失葉した年から数年輪内に複数年にわたって白っぽい年輪(white ring)が形成されていた。これらの結果は、失葉による光合成産物の減少が細胞壁形成に影響を与えることを示唆している。食葉性昆虫の大規模食害による失葉が木質形成へ影響することが明らかとなった。しかしながら、森林の環境は複雑であり、気候要因の影響も否定できない。また、森林樹木では成長への影響を解明することができない。そこで、両樹種の苗木を用いて摘葉実験を行い、成長や木質形成への影響を解明した。その結果、カラマツ、ウダイカンバともに、失葉が根の成長に影響を与えている可能性が示唆された。また、摘葉処理を行ったカラマツでは、成木と同様に、未木化の仮道管壁が観察された。一方、ウダイカンバでは、カラマツと同様に未木化の木部繊維壁が観察されたが、成木への影響とは異なっていた。今後、木質形成への影響について、その要因を解明していく必要がある。食葉性昆虫の大規模食害により成長期に失葉したカラマツ成木では、失葉した年に薄壁の晩材仮道管や未木化の仮道管壁が観察され、失葉した年の翌年には年輪幅の極端な減少が確認された。ウダイカンバ成木では、失葉後、薄壁の木部繊維壁が観察された。また、苗木による摘葉実験から成長期の失葉が根の成長に影響を与えることが示唆された。本研究から、成長期の失葉は、樹木の成長や木質形成、特に細胞壁形成に影響を与えるといえる。今後は、カラマツおよびウダイカンバの苗木を用いて、異なる失葉時期を想定した摘葉実験を行い、成長期の失葉に対する樹木の応答を解明する。また、これまでに採取した試料を用いて、電子顕微鏡等により詳細な観察を行う。カラマツおよびウダイカンバの二次木部の組織構造観察を引き続き行い、成長期の失葉がおよぼす組織構造への影響を解明する。また、実験苗畑で生育させているカラマツおよびウダイカンバの稚樹について67月と8月に摘葉実験を行い、各樹種の光合成能および光合成産物の利用に対する失葉の影響や、失葉時期の違いが材形成へ及ぼす影響を解明する。木材解剖学次年度に計画している苗木を用いた摘葉実験では、大量のポットや土、シートなどの道具類、さらに作業の手伝いに人手が必要であり、そのための謝金などが必要であるが、当初の計画よりも規模が大きくなり、予想以上に経費がかかると想定し、そのための費用として次年度に繰り越した。本年度実施予定の摘葉実験を来年度に延期したため、人件費・謝金の経費が少額となった。次年度使用額は苗木の植え付けに必要な道具類、謝金に使用する。来年度は摘葉実験を行うため、人件費・謝金の経費として利用する。また、国際学会に出席し、成果を発表する予定である。