hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
μオピオイドによる急性耐性、痛覚過敏の細胞内シグナル機序の解明

脊髄表面にレミフェンタニルを灌流投与し、自発性興奮性シナプス後電流を観察したところ、頻度の減少が認められたが、投与終了後に頻度の増加は認められなかった。さらに、脊髄後根刺激による興奮性シナプス後電流に対して、レミフェンタニルは振幅を減少させたが、同様に投与終了後に振幅の増加は認められなかった。さらに、in vivo脊髄標本を用いて、興奮性シナプス後電流に対するレミフェンタニルの影響を観察した。レミフェンタニルの脊髄への灌流投与は興奮性シナプス後電流の頻度を減少させたが、投与終了後に頻度の増加は認められなかった。加えて、後肢のピンチ刺激によって誘起される興奮性シナプス後電流の面積はレミフェンタニルの静脈投与により減少したが、投与終了後に面積の増加は認められなかった。これらの結果から、レミフェンタニルは脊髄後角ニューロンのμオピオイド受容体を介して、興奮性シナプス伝達を抑制することがわかった。しかし、これまで言われている急性耐性や痛覚過敏は確認できなかった。オピオイド鎮痛薬は強力な鎮痛薬であるが、鎮痛効果の急速な減弱(急性耐性)や痛みの増強(痛覚過敏)を引き起こすことが報告されている。しかし、これらの現象は機序が明らかにされていないだけでなく、その存在さえも議論の分かれるところである。脊髄スライス標本およびin vivo脊髄標本へのレミフェンタニルの脊髄への灌流投与は興奮性シナプス後電流の頻度を減少させたが、投与終了後に頻度の増加は認められなかった。オピオイド投与によって、動物が急性耐性および痛覚過敏になっているのかどうかの評価に難渋している。様々な濃度のオピオイドを検討しているところである。オピオイドの繰り返し投与による急性耐性および痛覚過敏も検討していく予定である。再度、オピオイドにより、急性耐性や痛覚過敏が起こるのか確認する必要がある。29年度が最終年度であるため、記入しない。麻酔科学オピオイドの1回投与だけでなく、オピオイドの繰り返し投与による急性耐性および痛覚過敏も検討していく予定である。本年度は行動実験を中心に行っており、高額の機器の購入はしなかった。そのため、次年度使用額が生じた。実験施設の移動により、セットアップに時間を要するため進行が遅れたため。電気生理学的解析、フラビン蛋白蛍光イメージングを用いた研究、動物の脳または脊髄組織の凍結切片を用いた研究を行う予定であるので高額の機器の購入を計画している。セットアップ終了後、物品費として使用する予定である。来年度は電気生理学的解析、フラビン蛋白蛍光イメージングを用いた研究、動物の脳または脊髄組織の凍結切片を用いた研究を行う予定であるので高額の機器の購入を計画している。
局在型および伝搬型表面プラズモン共鳴の結合による高感度疾病スクリーニング法の研究

本研究は、局在型および伝搬型表面プラズモン共鳴の結合による小型高感度かつ疾病バイオマーカに選択性を有する疾病スクリーニングセンサの開発を目的とする。そのために局在型表面プラズモン共鳴を励起する金微小球(径100nm)を、伝搬型表面プラズモン共鳴を励起する逆ピラミッド型凹構造(幅124nm)の中にトラップさせた周期的立体構造を考案した。微小球と凹構造の組合せによるプラズモン共鳴には二つのモードが存在することが3次元時間差分領域法による光学シミュレーションで分かった上で、それぞれの共鳴メカニズムを2次元有限要素法によって明らかにした。計算結果から、微小球と凹構造の間に形成される狭小ギャップに強い電場増強が確認され、その増強値は長波長側の共鳴波長で最大になることが分かった。更に、光エネルギーフローと電場分布の解析により、強い電場増強は微小球と凹構造の相互作用によるものであることを明らかにした。このような局在型と伝搬型表面プラズモン共鳴の結合に関する研究はまだ少なく、これらの結果はプラズモニクス分野の研究領域拡大へつながると期待できる。工学的には構造の周期性と簡単な自己組織化技術によるロバストな形状コントロール性を持ち、作製と評価の再現性確保が容易である。実際に直径100 nmの金微粒子を逆ピラミッド型凹構造の中にトラップした周期350 nmの立体構造配列を試作し、暗視野顕微鏡による散乱スペクトルからシミュレーション結果の妥当性を検証した。構造周りにベンゼンチオールを極微量ドープし、構造の共鳴波長に近い励起波長の633nmレーザーによるラマン散乱を計測し、表面増強ラマン散乱によるピーク強度の定量的に評価し、単分子計測による構造の強い表面増強ラマン散乱性能を検証した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、局在型および伝搬型表面プラズモン共鳴の結合による小型高感度かつ疾病バイオマーカーに選択性を有する疾病スクリーニングセンサの開発を目的とする。そのために局在型表面プラズモン共鳴を励起する金微小球を、伝搬型表面プラズモン共鳴を励起する逆ピラミッド型凹構造の中にトラップさせたナノスケールの周期的立体構造を考案した。時間領域差分法による光学シミュレーション結果から、微小球と凹構造の間に形成される狭小ギャップに強い電場増強が確認され、その値は共鳴波長で最大になることが分かった。今までは微粒子の形状に依存する電場増強、微粒子間の間隙からなる電場増強が研究の主流であったため、実際の構造作製と評価へ様々な限界が生じていた(ランダムな配列、形状に対する再現性確保の難しさ、ナノスケール間隙制御の困難さ等による)。それに対し本研究で提案した構造は周期的なものであり、簡単な自己組織化技術によってロバストに形状をコントロールできるため、作製と評価の再現性確保が容易である。更に、光エネルギーフロー、電場分布を解析することによって、提案した構造の強い電場増強は、微小球と凹構造の相互作用によるものであることを明らかにした。このような局在型と伝搬型表面プラズモン共鳴の結合に関する研究はまだ少ないため、これらの結果はプラズモニクス分野の研究領域拡大へつながると期待できる。プラズモン結合による強い電場増強を用い、極微量の有機分子検出が可能であることを示すために、直径100nmの金微粒子が逆ピラミッド型凹構造の中にトラップされ、350nmの周期で配列された立体構造を試作し、さらに構造周りに有機分子であるベンゼンチオールを極微量ドープした。シミュレーション結果から分かる構造の共鳴波長に近いレーザーを励起波長にしてラマン散乱を計測した結果、表面増強ラマン散乱による強いピークを計測することに成功した。研究の目的を達成するために、本年度は大きく

(1)光学シミュレーションによる微小球と凹構造の組み合わせにおける局在型および伝搬型表面プラズモン現象の解明、(2)提案した構造の試作を計画していた。迅速な計画の実施により、試作物の評価実験まで進むことができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。今後、構造の作製プロセスを最適化すると共に、プロセスの高速化のための対策と低コスト作製法を考案する。構造の性能評価の際には疾病バイオマーカを含む混合ガスを用いたいため、ガスの流量と濃度をコントロールできる実験系を設計する。
消費者の商品カテゴリー購買行動における量的・質的な季節変動

本研究は国内スーパー・マーケットで3月と9月にほぼ全カテゴリーにおいて棚割変更が習慣的に実施されているという現状に対して,消費者の購買行動に基づく,より合理的な棚割変更時期の意志決定のあり方について提言することを目的として行ったものである.この目的に対して,消費者の商品カテゴリー購買行動における量的・質的な季節変動に基づき,適切な小売業の棚割変更時期を抽出する分析フレームを提案した.モデルを市場POSデータに提供した結果,カテゴリー毎の量的・質的な季節変動に基づく合理的な棚割変更時期を見出すことが出来た.本研究は国内スーパー・マーケットで3月と9月にほぼ全カテゴリーにおいて棚割変更が習慣的に実施されているという現状に対して,消費者の購買行動に基づく,より合理的な棚割変更時期の意志決定のあり方について提言することを目的として行ったものである.この目的に対して,消費者の商品カテゴリー購買行動における量的・質的な季節変動に基づき,適切な小売業の棚割変更時期を抽出する分析フレームを提案した.また,その分析フレームは3月と9月に定期的な棚割変更を実施していない米国流通業でのヒアリング調査に基づいて開発した.分析フレームはカテゴリー需要の量的な季節変動を捉えるトレンド分析と,質的な季節変動を捉えるクラスター分析から構成されており,本研究では複数カテゴリーの分析結果から,特徴的な結果が得られたつゆ,インスタント・コーヒー,マーガリンのPOSデータを詳細に分析した.つゆは春と秋の季節に量的・質的双方の季節変動があり,従来の様に3月と9月に定期的な棚割変更を実施すべきカテゴリーであると判断された.またインスタント・コーヒーは量的な季節変動から見て9月に定期的な棚割変更を実施すべきカテゴリーであると判断された.しかし,質的な季節変動と呼べる傾向は無く,従来行われている3月における棚割を実施すべき合理的な理由は見受けられなかった.マーガリンは量的な季節変動,質的な季節変動の双方ともに乏しく,従来の様に3月と9月に定期的な棚割変更を実施すべき理由は見受けられなかった.このように必ずしも3月と9月に定期的な棚割変更を実施すべき積極的な理由がないカテゴリーが抽出された.流通全体の効率を高め,新たな環境変化に対応するためには,業務を見直してゆく必要がある.カテゴリーによって不必要と判断されたタイミングでの棚割変更は停止し,必要であれば実施する,という合理的な判断を取り入れるべきである.本研究は国内スーパー・マーケットで3月と9月にほぼ全カテゴリーにおいて棚割変更が習慣的に実施されているという現状に対して,消費者の購買行動に基づく,より合理的な棚割変更時期の意志決定のあり方について提言することを目的として行ったものである.この目的に対して,消費者の商品カテゴリー購買行動における量的・質的な季節変動に基づき,適切な小売業の棚割変更時期を抽出する分析フレームを提案した.モデルを市場POSデータに提供した結果,カテゴリー毎の量的・質的な季節変動に基づく合理的な棚割変更時期を見出すことが出来た.本研究の目的は、製造業と流通業を繋ぐ活動の1つであるリテールサポートが今後の日本の一般消費財市場においても現状のように高頻度に必要か否かを見直すための判断材料を提供することにある。その判断を行うために必要な消費者の商品カテゴリー購買行動における量的・質的な季節変動を抽出する分析手法の開発に向け、ヒアリング調査とデータ分析を実施した。今年度は実態把握のための国内製造業・卸売業を対象としたヒアリング調査を実施し、小売業へのリテールサポート業務の実態に関して状況把握を行った。また次年度に予定している米国を対象としたヒアリング調査の計画を策定し、実施に向けた準備を進めた。日本国内とは異なり春・秋ごとの定期的な売場改定を行っていない国外市場の実態との比較により国内のリテールサポート活動の特徴と課題が明らかになることが期待される。また上記のヒアリングと並行して、データ分析に向けた準備を進めた。小売業の販売実績データとして主に利用されているPOSデータ、レシート・データ、FSPデータの3データそれぞれを分析し、今回の研究目的に最も合致するデータについて検討した。一連の研究の成果のひとつとしてOkada and Tsurumi (2012)においてカテゴリー内における消費者の購買ブランド遷移の非対称性に注目することが、購買行動の質的な側面を評価する上で有効であることを明らかにした。次年度はこれらの研究成果を踏まえてカテゴリーの量的な季節変動も含めた総合的な分析について実施予定である。本研究では1)国内外製造業・流通業を対象としたヒアリング調査、2)カテゴリー需要の量的・質的な季節変動の把握のための消費者購買データ分析の実施を計画している。今年度は国内外製造業・流通業を対象としたヒアリング調査を実施し、次年度実施の海外調査に向けた計画策定や準備も進めており、おおむね予定通りの進行状況にある。またデータ分析では、消費者の購買履歴データの分析を実施し、消費者のカテゴリー購買の変化に関する質的な側面からの分析が順調に進められている。また量的な側面を踏まえた分析に関する準備も進められており、こちらもおおむね予定通りの進行状況にある。本研究で実施対象の1)国内外製造業・流通業を対象としたヒアリング調査、2)カテゴリー需要の量的・質的な季節変動の把握のための消費者購買データ分析のうち、1)と2)ともに今年度の成果を踏まえた調査、分析を実施する。次年度に実施予定の米国企業を対象としたヒアリング調査では、日本国内のリテールサポートの実態と海外市場における実態の比較から、国内実態の特徴を把握すると共にその課題を明らかにする。

また国内の状況に関する、米国市場におけるリテールサポート活動の当事者との意見交換も実施する。またデータ分析では、実際の消費者の購買履歴データを分析し、消費者のカテゴリー毎の季節性を質的な側面からの分析が順調に進められている。この分析に加え今後は、量的な側面を踏まえた総合的な分析を実施する。次年度実施予定の1)国外(米国)製造業・流通業を対象としたヒアリング調査、2)カテゴリー需要の量的・質的な季節変動の把握のための消費者購買データ分析のうち、1)では旅費とヒアリング調査のための謝礼、およびそのヒアリング内容を分析するテキスト・マイニング・ソフトウェア等に研究費の使用を計画している。2)においては、特定カテゴリーに留まらない複数カテゴリーに及ぶPOSデータ、レシート・データ、FSPデータなどの大規模データが分析対象となるため高速な処理能力を持つコンピュータが必要になる。その環境整備のために研究費の使用を計画している。また昨年度からの研究成果を含め、日本行動計量学会、日本マーケティングサイエンス学会等で成果発表を実施する予定である。その旅費等にも研究費を使用する予定である。
特異な生態を持つ昆虫マメハンミョウにおける生活史調節機構の地理的変異

南北に長い日本列島は地理的に多様な気候があり,同種の生物であっても生息地の気候によりその生活史を変化させる.昆虫は環境条件に応じて休眠することにより環境の季節的変化に対処してきた.それゆえ昆虫を実験材料とした同種の地理的個体群間の休眠性の比較により,種が分布拡大をする過程での「生物の進化」を直に観察することが可能である.本研究で扱うマメハンミョウEpicautagorhami(コウチュウ目ツチハンミョウ科)は北海道と沖縄を除く日本各地に分布する昆虫である.幼虫は土中のバッタ類の卵のみを摂食し,齢ごとに形態を劇的に変化させる過変態をして,擬蛹と呼ばれる特殊な形態をした5齢幼虫で休眠するなど他の昆虫では見られない「特異な生態」を持つ.我々は先行研究で本種の発育パターンについて,餌が不足(絶食)すると擬蛹での休眠を回避して小さくても蛹になりもう1世代を生み出し,年に2回発生することを明らかにした.本研究では,このような餌条件に依存して変化する休眠性について,宮崎県高鍋町(北緯32.1度),埼玉県加須市(北緯36.1度),岩手県盛岡市(北緯39.7度)の3個体群間で比較を行った.その結果、休眠が誘導される光周期に違いが見られた.すなわち,十分に給餌した場合は同じ温度(25°C)であっても3個体群ともに光周期によらず擬蛹休眠率が高く光周反応は不明瞭であっが,絶食させると14L-10D(14時間明期)の光周期(自然界では8月下旬9月上旬頃)において休眠率に有意な差が認められた(盛岡: 97%,加須: 67%,高鍋33%).これは,緯度が高い地域は夏期の温量が少ないため, 2世代目を完了できないことから休眠傾向が強くなることが示唆された.以上の結果は「生物の進化」について考察するものであることに加え,マメハンミョウの「特異な生態」についても触れることになる.つまり,実習授業で学生が「特異な生態と進化」を同時に体験できる題材になるものと考えている.南北に長い日本列島は地理的に多様な気候があり,同種の生物であっても生息地の気候によりその生活史を変化させる.昆虫は環境条件に応じて休眠することにより環境の季節的変化に対処してきた.それゆえ昆虫を実験材料とした同種の地理的個体群間の休眠性の比較により,種が分布拡大をする過程での「生物の進化」を直に観察することが可能である.本研究で扱うマメハンミョウEpicautagorhami(コウチュウ目ツチハンミョウ科)は北海道と沖縄を除く日本各地に分布する昆虫である.幼虫は土中のバッタ類の卵のみを摂食し,齢ごとに形態を劇的に変化させる過変態をして,擬蛹と呼ばれる特殊な形態をした5齢幼虫で休眠するなど他の昆虫では見られない「特異な生態」を持つ.我々は先行研究で本種の発育パターンについて,餌が不足(絶食)すると擬蛹での休眠を回避して小さくても蛹になりもう1世代を生み出し,年に2回発生することを明らかにした.本研究では,このような餌条件に依存して変化する休眠性について,宮崎県高鍋町(北緯32.1度),埼玉県加須市(北緯36.1度),岩手県盛岡市(北緯39.7度)の3個体群間で比較を行った.その結果、休眠が誘導される光周期に違いが見られた.すなわち,十分に給餌した場合は同じ温度(25°C)であっても3個体群ともに光周期によらず擬蛹休眠率が高く光周反応は不明瞭であっが,絶食させると14L-10D(14時間明期)の光周期(自然界では8月下旬9月上旬頃)において休眠率に有意な差が認められた(盛岡: 97%,加須: 67%,高鍋33%).これは,緯度が高い地域は夏期の温量が少ないため, 2世代目を完了できないことから休眠傾向が強くなることが示唆された.以上の結果は「生物の進化」について考察するものであることに加え,マメハンミョウの「特異な生態」についても触れることになる.つまり,実習授業で学生が「特異な生態と進化」を同時に体験できる題材になるものと考えている.
統計行政法の研究

国の行政機関の保有する個人データについては,各国ともその法的整備がなされてきており,わが国でも,国の行政機関にかかる個人情報保護として法律を制定することとされている.こうした検討の中で統計については,データが結局アグレゲートされるところから開示請求や訂正請求を認める必要がないという議論から別途,検討されることとされ,統計局では統計法の改正作業をしている.統計法改正作業の中で論議となったのは,わが国の統計法体系が統計法,統計報告調整法の二本立てになっており,しかも従来,前者がセンサスや届出統計を所管し,これに対し後者は業務報告についてのレポートコントロールが主であるところから,二元的体系なのか一元的体系なのかが問題となり,結局,立法作業過程では一元的な方向がとられた.統計法体系は現在,大きな転換期にさしかかったわけであるが,こうした中で,国民の関心はもっぱらセンサスに向けられているのに対し,行政側としては統計データを含むデータ保有とデータの利用(とくに目的外使用)に関心を有していることが,今回の研究で明らかになった.本研究では, 62年度研究実績報告書記載のとおり,統計調査を情報行政法の観点から捉えなおすべく努めたが,統計法改正作業への関与を通じて,統計法体系が変わりつつある現在,従来の分析枠組では十分な対応が出来なくなっており,情報のフローとストックをいかに捉えていくか,とくに行政の内部外部論では法的アプローチが不可能になっており,さらに個人のデータへの接近方法(データリンケージなど)も法的検討せざるをえなくなっている.本研究はこのような観点からは従来の実務や議論の整理と問題提起を行ったものである.国の行政機関の保有する個人データについては,各国ともその法的整備がなされてきており,わが国でも,国の行政機関にかかる個人情報保護として法律を制定することとされている.こうした検討の中で統計については,データが結局アグレゲートされるところから開示請求や訂正請求を認める必要がないという議論から別途,検討されることとされ,統計局では統計法の改正作業をしている.統計法改正作業の中で論議となったのは,わが国の統計法体系が統計法,統計報告調整法の二本立てになっており,しかも従来,前者がセンサスや届出統計を所管し,これに対し後者は業務報告についてのレポートコントロールが主であるところから,二元的体系なのか一元的体系なのかが問題となり,結局,立法作業過程では一元的な方向がとられた.統計法体系は現在,大きな転換期にさしかかったわけであるが,こうした中で,国民の関心はもっぱらセンサスに向けられているのに対し,行政側としては統計データを含むデータ保有とデータの利用(とくに目的外使用)に関心を有していることが,今回の研究で明らかになった.本研究では, 62年度研究実績報告書記載のとおり,統計調査を情報行政法の観点から捉えなおすべく努めたが,統計法改正作業への関与を通じて,統計法体系が変わりつつある現在,従来の分析枠組では十分な対応が出来なくなっており,情報のフローとストックをいかに捉えていくか,とくに行政の内部外部論では法的アプローチが不可能になっており,さらに個人のデータへの接近方法(データリンケージなど)も法的検討せざるをえなくなっている.本研究はこのような観点からは従来の実務や議論の整理と問題提起を行ったものである.(1)昭和61年度から統計行政関係の法律および政省令を整理しているが、その中で指定統計が個人情報保護については当面するデータ保護の観点からしても十分応えうるものであることが判明した。これに対し、統計法上の届出統計、統計報告調整法上の承認統計については守秘義務が存在せず、また調査票の目的外使用についても何ら規制が行われていないため、何らかの法的規制が必要である。(2)統計法上の守秘義務については統計調査上知り得たすべての事項について及ぶというのが、政府の有権解釈である。しかし公務員の守秘義務は実質的に秘密に価するものでなければならないとするのが、外務省機密漏えい事件に関する最高裁の判例であり、統計法上の守秘義務よりは相当狭く解している。この両者をどのように調和していくかは今後の課題であるが、予定されている個人情報保護法における個人情報保護義務との関連も考慮して今後検討する必要がある。(3)諸外国との比較では、西ドイツ,アメリカ,イギリス等の資料を収集し検討しているが、これらの国ではデータ保護法を有し、また統計調査の体系も異にしているため、比較の視点を考慮する必要がある。(4)政策過程のうち、統計調査の占める位置はたんに社会の実態的構造を明らかにして政府や国民に情報提供をするのみでなく、個々の法令の中に制度としてビルト・インされていく傾向にある。統計調査の適正さの要講はこうして、その手続過程、申告者の権利義務が政策過程での公益性の実現のために重要な要素となってきている。
ダイズ茎葉の成長制御に向けた水チャンネルの作動メカニズムの解明

ダイズ茎葉の成長と水利用との相互関係,およびその制御における水チャンネルの貢献度を解析した.ダイズ茎葉は夏期の湿潤土壌下では旺盛に成長するが、気温の低い秋期では土壌水分条件に関係なく成長が鈍かった。夏期と秋期に高地温・低地温条件で栽培したダイズの成長を比較したところ、時期差のみ認められ、地温処理間差は生じなかった。ただし、水耕栽培したダイズでは、地温処理間差が生じた。地上部の特に葉の水チャンネルが茎葉の成長を制御しているであろうことおよびその制御メカニズムは栽培方法によって変化することが分かった。1.茎葉の成長を適切に制御することは、個体群内への光の透過量を確保することや倒伏による減収を回避する上で重要であるが、過剰に制御すると個体光合成量が減少して子実収量も減収する。子実収量への悪影響を及ぼさない制御レベルを明らかにするため、子実収量と開花期が同程度の2品種(フクユタカと美里在来)を使って様々な光強度条件下に開花期以降さらし、子実生産と開花期以降の光強度条件との関係を解析したところ、両品種とも自然光の約50%の光強度までであれば自然光100%に近い収量を得られることを明らかにした。2.水と温度に反応して茎葉の成長を制御する部位を特定するため、まずは地下部(根系)のみを温度制御する実験系を確立した。具体的には、ポット栽培したダイズのポット部分のみの温度を制御するため、ポット部分をビニルで覆ったダイズを任意の水温に設定したプール内に浸した。その結果、ポット内の温度を夏季高温時(日中のハウス内気温が40°C以上)には20°C、日中のハウス内気温が20°Cを下回った秋季にポット内の温度を35°Cに制御することに成功し、気温の影響を受けることなく地温のみを任意に制御することが可能となった。また、本実験系を使ってポット内の温度を制御しても茎葉の乾物重の変化が小さく、温度に依存したダイズ茎葉の成長制御に根系が関与する可能性が小さいことを確認した。このほか、植物体各器官の水の通導抵抗を測定するプレッシャーチャンバーの作成に成功したため、次年度より上記の実験系に組み込み、温度制御に伴う水輸送系の変化を葉の蒸散だけでなく植物体内の水移動の面からも解析する。1.これまでに得られた研究結果を整理し、その内容の一部を日本作物学会にて報告した。本研究で使用しているダイズ品種の内の一つである美里在来は、三重県の在来品種であり、しばしば茎葉が過繁茂して子実生産に悪影響を及ぼす。茎葉の繁茂が土壌水分によって強く制御されることから、本報告では、土壌水分による全乾物重の促進効果を湿潤土壌条件と乾燥土壌条件の差から評価し、フクユタカ(標準品種)と比較した。その結果、実験を行った3ヵ年ともに美里在来の草丈の増加がフクユタカに比較して顕著だった.この増加は茎長の増加が大きく寄与した.一方、土壌水分処理期間が短かったために全乾物重の増加効果に有意な品種間差はみられなかったが、葉面積については美里在来で有意だった.しかし、個葉の光合成能力の指標である純同化率(NAR)は美里在来で増加効果がフクユタカに比較して鈍かった.以上より,美里在来は良好な土壌水分条件下においてフクユタカよりも伸長成長が盛んとなり,乾物生産はフクユタカと同等だが葉面積は有意に高くなること,および個葉光合成速度も気孔伝導度の増加によって促進されることが示唆された.2.全乾物重の促進効果を引き起こす高気温感受部位を探索するため、ポット栽培したダイズのポット部をビニルで覆い、水温制御したプールに浸して地温を制御する地温処理実験を盛夏の高気温時と晩秋の低気温時に行い、結果を比較したところ、盛夏の全乾物重が晩秋に比較して有意に大きく、両時期ともに地温処理の効果はみられなかった。しかし、同様の実験を水耕栽培したダイズで行ったところ、晩秋ではポット栽培と同様に有意な地温処理の影響は確認できなかったが、盛夏の実験では、高水温区では極めて高い全乾物重が確認できたものの低水温区では晩秋の全乾物重と同程度に低く、水耕栽培すると高気温条件下では根系も地上部と同程度の温度感受性を示すことを確認した。1.昨年度と同様に,これまでに得られた研究結果の一部を日本作物学会にて報告した.昨年度はダイズ品種の中でも西日本の基幹品種である`フクユタカ'に比較して茎葉がよく繁茂する`美里在来'が,湿潤土壌条件下で繁茂がより顕著となることを報告したが,本年度は湿潤土壌条件下での茎葉の繁茂が両品種ともに温度によって制御されること,気温が低いと土壌が湿潤如何に関係なく茎葉が繁茂しないことを確認した.また,上記した前報の研究結果は,日本作物学会紀事に論文報告した.2.圃場条件下での茎葉の繁茂と子実生産との関係を明確にするため,本研究におけるこれまでのスタンスとは逆に,土壌灌水して茎葉の繁茂を逆に促進させたときの地上部重量と子実収量の変化を解析した.

その結果、実験に供試したフクユタカと美里在来で土壌灌水に対する子実収量の応答が異なっており,美里在来では土壌灌水して茎葉の成長が促進され,収穫時の茎重が増加すると子実収量は逆に減少したが,フクユタカでは土壌灌水すると収穫時の茎重と子実収量がともに増加しており,土壌灌水に伴う茎葉の繁茂と子実収量との関係には品種間差があることが示唆された.水チャンネル機能解析用の非破壊解析システムの開発およびそれを用いた茎葉成長制御部位の推定,更には水チャンネルの機能解析を水力学的に行う機器が完成し,当初の想定とは異なる研究シナリオに対応するための研究体制が整ってきた.また,上記した非破壊解析システムの課題であった気温の同時制御にも取り組み特定シーズン限定ながらも気温・地温独立制御が可能となり,水チャンネル機能の非破壊解析システムの精度向上にも成功した.本システムを用いた解析結果は,これまでの研究結果と若干異なるところがあり,更に土耕・水耕栽培で異なる現象がみられることも改めて確認され,研究事例を重ねることの重要性を再確認したが,いずれの栽培方法においても茎葉の成長制御部位が地上部に存在する可能性は該当年度においても確認でき,かつ,個体成長を強く制御するといわれる個葉光合成速度のダイズ茎葉の成長制御における寄与度が必ずしも高くない可能性も間接評価ではあるものの確認でき,地上部の水チャンネルが茎葉の成長制御に重要な役割を果たしていることが少しずつではあるものの明確になってきた.申請者は,「ダイズの子実生産を安定させるためには,生育初期の湿潤土壌条件下での茎葉成長を制御することが重要であり,そのキー要因は細胞膜での水の透過性を制御する水チャンネルである」との仮説を立て,その基礎として茎葉の成長と水吸収との相互関係,およびその制御における水チャンネルの貢献度を解析した.はじめに、茎葉の成長能力が異なる2品種を異なる土壌水分下で栽培したところ、ダイズの茎葉の成長差は湿潤土壌下で顕著となること、およびその能力は秋期よりも夏期で明瞭となり、水チャンネルの関与が示唆される結果が得られた。次に、茎葉成長を制御する水チャンネルの存在部位を特定するため、高地温・低地温条件で栽培したダイズの成長比較を気温の異なる夏と秋に実施したところ、地温処理に伴う成長差は両時期で認められず、地上部の水チャンネルが茎葉の成長を制御しているであろうことが示唆された。水チャンネルの活性を水の通導性の面より検証することを目指し、測定方法の都合上、水耕栽培したダイズでも上記と同様な実験を行ったところ、気温の効果に加えてこれまでの土耕栽培したダイズではみられなかった地温処理の効果も確認され、栽培方法によって茎葉の成長における温度応答が異なった。水耕栽培したダイズでは窒素栄養の供給源である根粒菌が根に着生しないことから、ダイズ茎葉の成長における地温処理応答の顕在化には根への根粒菌の着生の有無が寄与することが予測され、地上部の特に葉の水チャンネルが茎葉の成長を制御しているであろうことは明らかになりつつあるものの、その作用メカニズムは極めて複雑であると判断された。ダイズ茎葉の成長と水利用との相互関係,およびその制御における水チャンネルの貢献度を解析した.ダイズ茎葉は夏期の湿潤土壌下では旺盛に成長するが、気温の低い秋期では土壌水分条件に関係なく成長が鈍かった。夏期と秋期に高地温・低地温条件で栽培したダイズの成長を比較したところ、時期差のみ認められ、地温処理間差は生じなかった。ただし、水耕栽培したダイズでは、地温処理間差が生じた。地上部の特に葉の水チャンネルが茎葉の成長を制御しているであろうことおよびその制御メカニズムは栽培方法によって変化することが分かった。水チャンネル機能解析用の非破壊解析システムの開発が概ね成功し、前年度の実験で確認できなかった地温処理によるダイズ乾物重の無変動は該当年度においても確認され、概ね順調に実験は進行している。一方、前年度に新たに実施した水耕栽培したダイズによる水温処理の効果はポット栽培したダイズでの結果とは対称的に高気温条件下では低水温処理によって乾物重が大きく減少した。
放射性セシウム及びストロンチウム除去のためのゲル液抽出分離プロセスの開発

放射性CsとSrは、ガラス固化体の初期の高い発熱の主たる原因となっていることから、CsとSrを高レベル廃液から分離する技術が求められている。本研究ではSrに高い選択性を持つ18-クラウン-6-エーテルに重合性官能基を導入した誘導体を合成し、合成したクラウンエーテル誘導体を架橋剤としてN-isopropylacrylamide(NIPA)と共重合させ、クラウンエーテル-NIPAゲルを合成した。ゲル液抽出法によるSr分離試験を行い、合成したゲルがSr抽出能を有することが明らかとなった。このゲルを多孔質シリカの細孔表面に薄く塗布することによりカラムクロマトグラフィー法への応用が期待できる。平成25年度の研究計画は,セシウム及びストロンチウム選択抽出能を有するクラウンエーテルを文献調査により選定し,ゲル化のための重合性官能基導入の有機合成ルートを探索後,有機化学合成を行い,目的の抽出剤を得ることであった。また,合成した抽出剤を機器分析により構造を同定後,液液抽出法によりセシウム及びストロンチウムの抽出性能の評価を行うことであった。実際には,文献調査によりストロンチウム選択抽出能を有するクラウンエーテルを選定し,重合性官能基を導入した化合物を有機化学合成により合成した。合成した抽出剤の1H-NMRや赤外分光を測定し,化合物の構造を同定した。得られた抽出剤を用いてN-イソプロピルアクリルアミドと共重合を行い,クラウンエーテル-NIPAゲルを得た。このゲルを用いてストロンチウム抽出試験を行い,合成したゲルがストロンチウム吸着能を有することを確認した。クラウンエーテル-NIPAゲルの合成及びストロンチウム吸着試験は,平成26年度の計画内容であったが,重合性官能基を有するクラウンエーテルのゲル形成能の確認が重要であると判断し,平成25年度に実施した。以上の研究成果は,日本原子力学会2014年春の年会において口頭発表を行った。今後は,多孔質シリカゲル上でのクラウンエーテル-NIPAゲル合成を行い,得られたゲル担持シリカゲルを用いて,カラムクロマトグラフィーによるストロンチウムの抽出分離試験を行う。また,セシウム選択抽出能を有する抽出剤の合成,抽出試験も行う。平成26年度の研究計画は、平成25年度に合成した重合性官能基を導入したセシウム及びストロンチウム選択抽出能を有するクラウンエーテル(CE)を用い、N-イソプロピルアクリルアミド(NIPA)と共重合させることにより、CEを架橋剤としたCE-NIPAゲルを合成し、ゲル液抽出試験を行いCE-NIPAゲルの抽出性能を評価することであった。また、多孔質シリカゲル表面上でCE-NIPAゲルを合成し、シリカゲルにゲルを薄く担持させる手法を確立させ、抽出実験を行い、カラムクロマトグラフィーの充填剤としての使用を検討することであった。実際には、平成25年度に合成した重合性官能基を導入した化合物及び、新たに重合性官能基の構造が異なる化合物、CE骨格の構造が異なる化合物を有機化学合成により合成した。合成した抽出剤のNMRや赤外分光を測定し、化合物の構造を同定した。得られた抽出剤を用いてNIPAと共重合を行い、CE-NIPAゲルを得ることに成功した。このゲルを用いて、硝酸水溶液中からのストロンチウム抽出試験を行い、ゲルがストロンチウム吸着性能を有することを確認した。またNIPAゲルは感温性があるため、吸着性能の温度依存性を調べたところ、約30°C以下の膨潤状態で吸着量が増加し、30°C以上の収縮状態で吸着量が減少する現象を確かめた。さらに多孔質シリカゲル表面上でのNIPAゲルの合成を行った。ゲルのシリカゲルへの薄膜塗布に成功し、カラムクロマトグラフィーの充填剤としての使用の可能性を示唆することができた。原子力学セシウム及びストロンチウム選択抽出能を有するクラウンエーテルに重合性官能基を導入した抽出剤の合成を行う予定であったが,ストロンチウム抽出能を有した抽出剤の合成のみを行い合成方法を確立し,化合物の構造を機器分析により同定した。セシウム抽出剤の合成は,ストロンチウム抽出剤の合成方法とほぼ同一であるため,次年度に合成可能であると考えられる。抽出剤合成後,液液抽出法により抽出性能の評価を行うところまでが本年度の計画であったが,合成した抽出剤のゲル形成能の確認が重要であると判断し,次年度の計画内容である,クラウンエーテル-NIPAゲルの合成と得られたゲルを用いたストロンチウム吸着試験を本年度に実施した。ストロンチウム吸着能を有するクラウンエーテル-NIPAを多孔質シリカゲル上で合成し,シリカゲル表面に薄膜担持する。得られたゲル

担持シリカゲルを用いて,カラムクロマトグラフィーによるストロンチウムの抽出分離試験を行う。また,平成25年度に実施することが出来なかった,抽出剤単体を用いた液液抽出法によるストロンチウムの抽出性能の評価を行う。さらに,ストロンチウム吸着剤と同様の方法で,セシウム選択抽出能を有する抽出剤の合成,抽出試験を行う。研究は計画通り遂行したが、試薬や実験用消耗品が予定より安く購入できたため。有機合成化学実験のための,試薬の購入及び実験用のガラス器具の購入を予定している。また,抽出試験において金属イオン濃度を測定するためのICP-AES及びICP-MS等の分析機器用の消耗品やガスを購入予定。論文投稿費用,英文校閲費用,国内学会発表のための旅費を含む。
The role of LMNA in establishing proper nuclear architecture in pluripotent stem cells

我々は、ヒトES細胞において、CRISPR/Cas9ゲノム編集技術を用いて、Lamin Aのノックアウト細胞株(LMNA KO)を作製した。これよりLamin AはヒトES細胞において、多能性維持に重要ではないことがわかった。野生細胞株とLMNA KO ES株を分化誘導し、RNA-seqにより発現mRNAを解析したところ、神経細胞系譜への分化は正常であるが、中胚葉系譜への分化において、中胚葉特異的遺伝子の一部の発現がLMNA KO株において低下していること、特に心筋細胞系譜への分化における心筋特異的遺伝子の発現制御にLamin Aが重要であることを明らかにした。
世界遺産ガッラ・プラチディア廟モザイク壁画の保存修復調査と修復技法の実証的研究

5世紀前半に作られた初期キリスト教モザイク壁画の保存状態を調査した。この調査は、修復作業を行うための予備調査である。具体的には、写真撮影、歴史的修復の比較調査、温湿度計による環境調査、材料の科学組成分析、美術史的見地からの考察、水性絵の具による原寸大の現状模写、同質素材によるモザイク再現模写等を行なった。世界的に貴重な文化財を保護することを目的とした日伊共同研究であり、我が国において貴重な多くの研究資料を作成、収集し、修復作業の準備を整えた。第一次7月19日7月25日、第二次10月11日10月23日、第三次3月8日3月15日の3回に渡る現地調査を行った。第一次調査では、西翼ルネッタ全面を保存修復調査の対象とすることを決定し、今後4年間のガッラ・プラチディア廟モザイク壁画の保存修復調査の詳細な研究内容と計画書を作成した。又、ラヴェンナ建築文化財景観局アンナ・マリア・イアヌッチ局長と東京芸術大学壁画第二研究室はガッラ・プラチディア廟管理者ラヴェンナ大司教管区に対して修復調査に関する許可申請を行った。第二次調査では、東京芸術大学壁画第二研究室と国立ラヴェンナモザイク修復専門学校との間でガッラ・プラチディア廟モザイク壁画の保存修復調査に関する共同研究協定書に調印した。又、ガッラ・プラチディア廟内に足場を組み、西翼ルネッタの全体像と各部分の詳細な写真撮影を行った。この撮影によりモザイク全体の汚れ、複数箇所のテッセラの欠損、亀裂箇所等を確認し、記録した。国立ラヴェンナモザイク修復専門学校が過去に調査したデータの提供を受けると共に、ラヴェンナ市立図書館においてガッラ・プラチディア廟に関する過去の修復記録の調査と資料収集を行った。第三次調査では、修士課程及び博士後期課程学生計3名を現地に派遣した。ガッラ・プラチディア廟において模写図版作成の対象となる部分のモザイクの実測を行い、模写の原本となる写真のカラーコピーの色彩補正を行った。写真資料を原寸大に拡大し、紙に写し取る作業を開始した。この作業は、今後の修復調査において原本となる模写図版であり、平成19年度まで続ける予定である。前回に引き続き、調査報告書の資料となる写真の選定及び基礎資料、図版の編集を行った。ガッラ・プラチディア廟内部に温湿度計を設置し、年間の温湿度変化の記録を開始した。研究室においては現地調査にて行ってきた写真資料の編集、収集した資料の翻訳などを継続的に行っている。第一次7月14日7月27日、第二次11月11日11月20日、第三次3月8日3月16日の3回の現地調査を行った。第一次調査では、研究室において制作を進めていた模写図版を現地に運び、ガッラ・プラチディア廟内において実際の色調との相違点を確認し、修正作業を行った。また、イタリア側研究協力者と協議し、金箔ガラス部分の描画材料を顔料から金粉に変更し、以後の模写において実行した。保存修復調査対象となる全面においてオリジナル部分と修復部分の調査を行った。ヴォールト全体像の写真を前年度に撮影した写真を基に合成し基礎資料として完成させた。ルネッタ全体の図像の線描作業を行った。前年度10月に設置した温湿度計のデータを収集し、9ヶ月分の温湿度変化を記録した。ガッラ・プラチディア廟モザイク壁画の比較研究として時代を前後して造られたミラノのサン・ロレンツォ・マッジョーレ教会及びサンタ・アンブロージオ教会に残るモザイク壁画の撮影を行った。第二次調査では、歴史的修復におけるオリジナル部分との制作技術の比較考察を行うための資料図版の作成を行った。オリジナル、古代に行われた修復、19世紀に行われた修復の三つに分類し、葡萄、葉、アカンサス、予言者の顔を調査対象として選んだ。調査項目は、テッセラの形、目地の状態、目地の流れ、図像、以上とした。模写図版の色彩の修正を行った。第三次調査では、第二次調査に引き続き制作技術の比較考察を行った。現地観察を基に、表面沈着物、テッセラの欠落、金箔テッセラの損傷、壁体の状態、窓周辺の状態、化粧漆喰の亀裂、モザイク基礎壁面の亀裂、以上の項目に分類し、関連する写真を選択し編集作業を行った。オリジナルモザイク(葉)について、テッセラの大きさと形の特徴、目地の状態、目地の流れ、色彩、テッセラの材料、モルタルの材料、図像の特徴、図像の輪廓の処理、以上について考察を行った。ガッラ・プラチディア廟において比較考察を行う全ての箇所の実測を行い、写真に記録した。模写図版の修正作業を行った。研究室では現地調査で作った資料の整理と編集作業及び模写図版の制作を継続的に行っている。1、第一次調査7月15日7月26日では、(1)西翼ヴォールトにおける歴史的修復痕跡の調査と資料の作成を行なった。

(2)197576年に採取した南翼ルネッタのモザイク下地層モルタル断片を対象に構造分析、成分分析調査を行った。(3)ナポリ考古学博物館にて、ローマモザイク、ローマ市内にて初期キリスト教モザイクを視察し、美術史的観点からガッラ・プラチディア廟モザイクとの関連を調査した。(4)モルタル断片を日本に持ち帰り光学顕微鏡、EPMA、XRD、MDGによりモルタル組成と付着している顔料成分の分析調査を行なった。2、第二次調査11月17日11月25日では、(1)温湿度計のデータ収集を行なった。(2)モルタル分析結果に基づいて、歴史資料、文献との比較考察を行なった。(3)モルタル分析結果に基づいて、入手可能なモルタル原材料を収集した。(4)モザイクの模写制作準備(必要となる色彩調査、ズマルトの購入等)を行なった。(5)研究室でモルタル原材料の詳細な化学分析調査を行った。モルタル骨材として検出された砂がポー川流域で採取した川砂と形状、成分が極めて似ている調査結果を得た。第三次調査2月16日2月25日では、(1)イスタンブール市内に残る初期キリスト教モザイクと913世紀に作られたビザンティンモザイクを視察。ハギア・ソフィア寺院モザイク(6世紀前半)の装飾文様について、ガッラ・プラチディア廟モザイクとの関連性を調査した。(2)歴史資料の調査によって、モザイク材料の加工技術と材質の共通性かち、イスタンブール(コンスタンチノープル)で生産されたモザイク材料や技術(入材を含む)がガッラ・プラチディア廟モザイク及び56世紀に作られたラヴェンナの初期キリスト教モザイク群に大きな影響を与えていた点を検証した。
細胞周期停止によるアポトーシスにおける蛋白質分解系の機能

細胞周期回転は細胞分化段階に応じてアポトーシスを制御し、秩序正しい細胞の増殖・分化に重要な役割を果たしていると考えられる。我々は細胞周期回転とアポトーシスの関連を明らかにするために、細胞周期停止によるアポトーシスを誘導してアポトーシスに抵抗性を示す遺伝子断片のスクリーニングを行った。その結果、von Hippel-Lindau(VHL)病の原因遺伝子として同定されたVHL癌抑制タンパク質(pVHL)と会合する2種のタンパク質遺伝子(ElonginBとTRiC/CCT)の断片が得られた。VHL癌抑制タンパク質はElonginB/Cなどと複合体を形成し、ユビキチンリガーゼとして働く。また、この複合体形成には分子シャペロンであるHsp70とTRiC/CCTが必要である。得られた遺伝子断片はElonginBとTRiC/CCTのアンチセンスcDNA断片であった。各種薬剤やCDK阻害分子を用いて各種細胞にアポトーシスを誘導する系を利用してelonginBのアンチセンスRNAあるいはsiRNA発現細胞において細胞周期停止によるアポトーシスへの影響を検討したところ、elonginBの発現抑制によりアポトーシスが抑制されていた。このことはelonginBが細胞周期停止によるアポトーシスに関与していることを強く示唆するものである。さらに、細胞周期停止によるアポトーシス関連候補遺伝子としてc-Mycのアンチセンス遺伝子断片を同定し、c-Mycの発現が抑制されると細胞周期回転の停止によるアポトーシスが抑制され、c-Mycの発現レベルが細胞周期回転の停止による細胞の運命決定に重要なことを見出した。また、c-Mycの発現レベルに応じて活性酸素種(ROS)の産生が認められ、このROSの蓄積がアポトーシスの誘導に重要であることが判明した。我々は細胞周期停止によるアポトーシスを誘導してアポトーシスに抵抗性を示す遺伝子断片のスクリーニングを行ったところ、von Hippel-Lindau(VHL)病の原因遺伝子として同定されたVHL癌抑制タンパク質(pVHL)と会合する2種のタンパク質遺伝子の断片が得られた。VHL癌抑制タンパク質はElonginB/C、Cullin2と複合体を形成し、ユビキチンリガーゼとして働くことが明らかとなっている。また、この複合体形成にはVHLタンパク質は前もって分子シャペロンであるHsp70とTRiC/CCTと会合することが必要である。我々が得た遺伝子断片はElonginBとTRiC/CCTのアンチセンスcDNA断片であり、どちらもpVHLを中心としたユビキチンリガーゼ複合体形成に必要なものであり、このことはpVHLを含むユビキチンリガーゼが細胞周期停止によるアポトーシスに関与していることを示唆するのである。我々は既に各種薬剤や細胞周期回転阻害分子であるCDKインヒビターを用いて各種細胞にアポトーシスを誘導する系を確立しており、それを利用して、elonginBのアンチセンスRNAあるいはsiRNA発現細胞において細胞周期停止によるアポトーシスへの影響を検討したところ、アポトーシスが抑制されていた。このことはelonginBが細胞周期停止によるアポトーシスに関与していることを示すものである。さらに、大腸菌を用いてElonginBの組換え蛋白質を大量調製し、それをビーズに固定したカラムを作製してElonginB結合蛋白質を分離した。質量分析により、それらの蛋白質の同定を行った。それらの蛋白質の機能については解析中である。
地球表層最大の炭素プールの反応性：土壌と海底堆積物の共通メカニズムの検証

●本課題では、環境変化に反応しやすい巨大な炭素プールである土壌および海洋堆積物中の有機物の貯留メカニズムの解明を目指し、鉱物との相互作用による有機物安定化を、物理分画、古典的化学分析、先端的非破壊固体分析、同位体分析等の手法を駆使して評価した。●最終年度は、物理分画手法の検討後、アメリカ大陸北東部大陸棚から採取した表層海洋堆積物コア(0-20cm)の深度別サンプルを対象に、粒径分画および各画分の評価を行った。深度つまり堆積時間(鉛-210堆積年代測定によると約100年間に相当)とその期間に起こる有機物分解が鉱物・有機物複合体に及ぼす影響を評価した。<0.2μm>53μmの4つのサイズ画分において有機物の安定性や分解抑制因子としての金属元素(半金属Si含む)の役割が異なることが明らかになった。これは、ミクロスケールで起こる団粒化(集合体形成)が有機物の安定化(保存)を規定するという土壌と共通したメカニズムの存在を示唆する。放射性炭素分析等による直接的な検証後、土壌との相違に着目した論文を準備する。●土壌の有機物安定化については、気候・母材条件、植生・土地利用、炭素濃度が大きく異なる10サンプルを最大7つの比重画分に分離し、各画分の理化学分析結果をまとめた。有機物および活性金属元素の土壌粒子比重傾度に対する分配および局在化に共通パタンを見出し、その予測モデルを開発した。次に、土壌および画分間の炭素同位体比(ΔC14, δC13)、窒素同位体比(δN15)の変動要因を統計モデルにより評価し、活性金属(Feo, Alo)濃度が有機物の貯留量だけでなく安定性およびC, N安定同位体分別の程度を規定することを初めて明らかにした。●土壌有機物安定化に関する米国主導のワークショップに計3回招待され、15名の気鋭の研究者と共同でメタ解析や新たな研究方向性についての議論を行い、論文発表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。土壌と海底堆積物中の有機物の安定化(分解抑制)に共通するメカニズムとして、微生物代謝物と鉱物粒子の化学的結合および物理的な集合化(団粒化)の重要性が認識されつつある。そこで我々は、鉱物組成および有機物濃度が大きく異なる土壌および堆積物試料を用いて研究を進めている。本年度は、1980年代に豪州グループが提案した土壌団粒構造の階層性に関する概念モデルの枠組みの中でこれまで得られた土壌有機物の物理画分データを解釈できないかを検討した。更に、鉱物・有機物の相互作用の研究手法が確立していない海洋堆積物に焦点を当てて、分析を進めた。有機物蓄積などの観点から多くの研究蓄積がある米国メーン州Darling海洋研究所のL.Mayer教授のサポートを得て、研究所に隣接する河川河口部、および数km沖の大陸棚から堆積物コアを採取した。次に、河口部堆積物の2深度のサンプルを用いて、異なる有機物・鉱物の相互作用形態を検出するための物理分画法の検討を行った。具体的には、湿潤試料と凍結乾燥試料において各比重画分への分配が有意に変化しないことを確かめた。また、粒径サイズ別の分画における分散強度の影響を調べた。一般的な土壌試料と同様に300J/mL程度の超音波エネルギー量によって最大分散が可能であることが明らかになった。予定通り進んでいる。土壌と海洋堆積物に含まれる有機物の安定化(微生物分解の抑制)に共通するメカニズムとして鉱物粒子およびその他の無機成分との様々な結合の重要性が認識されつつある。その中で我々は、鉱物組成および有機物存在量が異なる土壌および堆積物試料を用いて研究を進めている。二年目であるH28年度は、海洋堆積物においては、鉄と有機物の相互作用に着目し分析手法の検討および河川・河口堆積物の分析を進めた。背景には、海洋堆積物中の有機炭素の2割前後が鉄との結合によって安定化しているというNature論文(Lalonde et al.,2012)がある。カナダグループによるこの論文は、我々が開発した手法(Wagai&Mayer,2007,GCA)を一部変更して得た結果であるが、彼らの手法にバイアスがある可能性があった。そこで我々の手法との比較検討を行い、システマチックな誤差が生じる事を突き止めた。更に、米国ミシシッピ川の懸濁粒子、河川堆積物、および河口の海底堆積物を対象に、鉄結合態の炭素を定量し、河川から海洋に向かい低下してゆくことを明らかにした。土壌については、これまで採取した土壌の比重画分の化学分析から、植物残渣を主体とする低比重画分中に放射性炭素年代が古いサンプルが多々見られることが分かった。その主体は微細な炭化物に無機成分(特にアルミニウムや鉄)が付着したものであることを、電子顕微鏡および放射光源を用いた走査型透過軟X線顕微鏡(STXM)を用いて明らかにした。また、2016年5月にはアメリカの研究者が主催する鉱物による土壌有機物の安定化に関するワークショップに参加し、粘土と金属酸化物による安定化作用、最新実験結果と既存の物質循環モデルの乖離などについて議論し、その後これらのテーマで共同研究を開始した。概要で示した通りの実験に加え、土壌についても海洋堆積物についても、海外の研究者との共同研究が進み、予定以上のペースで進んでいると言える。

●土壌が、火山灰土壌で8試料、非火山灰土壌(草原土壌、熱帯土壌、ポトゾル等)で8点が揃ったため、その変動要因の解析を進めた。全体として土壌粒子の比重増加に伴う土壌炭素年代および安定同位体比の有意な増加が検出された。この増加の説明因子として、活性鉄・アルミニウムとの化学的結合および微細鉱物による物理的保護作用が考えられるため、選択溶解法から得られるFe, Al濃度およびN2-BET法による比表面積や鉱物表面の有機物被覆インデックスを用いて、因子解析を行った。●また、典型的アロフェン質黒ボク土(Ap層)については、機械振とうによる分散後に行った比重分画とは別に、ナトリウム飽和+超音波処理による最大分散後に行った粒子のサイズ別分画から得られたサンプルの詳細な分析を進め、論文化した。具体的には、0.2-2ミクロメートル画分に存在する安定化した炭素および活性Fe, Alの大部分はナノサイズの金属・有機物複合体として存在することをSTXM-NEXAFSおよびSEM/TEMの分析等から明らかにし、「非晶質鉱物や活性Fe,Alが多い土壌ほど、炭素が蓄積する」という従来の経験則の背後にあるメカニズムの一端を解明した。●更に、米国研究者らと共同で、アメリカ農務省の土壌データベースを利用し、世界5500点の土壌断面サンプルの土壌炭素貯留量の規定因子を解析し、従来考えられていた粘土含量よりも活性鉄・アルミニウムが湿潤気候下の土壌(酸性土壌)では重要であり、交換態カルシウムが乾燥(アルカリ性)土壌では重要であることを突き止め論文化した。●団粒3次元構造のCTによる評価は、イメージ解析に膨大な時間がかかるため、新たな解析手法を模索した。●河川・海洋堆積物については、鉄と結合した有機炭素の挙動をまとめた論文を、共同研究者のメーン州立大Mayer教授と共に投稿したが、却下されたため対応を考える。●堆積物の分析は遅れているものの、土壌有機物の安定化については成果が論文成果も2報出て、当初の予定以上に進んでいるため、総合して順調と判断する。●本課題では、環境変化に反応しやすい巨大な炭素プールである土壌および海洋堆積物中の有機物の貯留メカニズムの解明を目指し、鉱物との相互作用による有機物安定化を、物理分画、古典的化学分析、先端的非破壊固体分析、同位体分析等の手法を駆使して評価した。●最終年度は、物理分画手法の検討後、アメリカ大陸北東部大陸棚から採取した表層海洋堆積物コア(0-20cm)の深度別サンプルを対象に、粒径分画および各画分の評価を行った。深度つまり堆積時間(鉛-210堆積年代測定によると約100年間に相当)とその期間に起こる有機物分解が鉱物・有機物複合体に及ぼす影響を評価した。<0.2μm>53μmの4つのサイズ画分において有機物の安定性や分解抑制因子としての金属元素(半金属Si含む)の役割が異なることが明らかになった。これは、ミクロスケールで起こる団粒化(集合体形成)が有機物の安定化(保存)を規定するという土壌と共通したメカニズムの存在を示唆する。放射性炭素分析等による直接的な検証後、土壌との相違に着目した論文を準備する。●土壌の有機物安定化については、気候・母材条件、植生・土地利用、炭素濃度が大きく異なる10サンプルを最大7つの比重画分に分離し、各画分の理化学分析結果をまとめた。有機物および活性金属元素の土壌粒子比重傾度に対する分配および局在化に共通パタンを見出し、その予測モデルを開発した。