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動脈硬化性疾患における制御性Ｔ細胞の関与の解明

制御性T細胞(Treg)は、病的な免疫応答を抑制することにより、動脈硬化性疾患において抑制的に働くことが示された。また、マウスにおいて、全身でTregの数を増やしたりその抑制能を増強させることにより、動脈硬化の進行は抑制され、一旦形成された動脈硬化病変は退縮し、大動脈瘤形成は抑制されることが明らかになった。制御性T細胞による動脈硬化病変形成抑制の分子機序の解明のために、薬剤投与によりFoxp3+ Tregを特異的に減少させることのできる動脈硬化モデルマウスを作製し、動脈硬化症の進展における内在性Foxp3+ Tregの役割および分子レベルでの抑制機序について検討を行った。Tregの減少により、動脈硬化病変のサイズには変化を認めなかった。Tregの減少した動脈硬化マウスでは、血液中のLDLコレステロール値の有意な低下を認め、動脈硬化抑制的に作用したのではないかと推測される。動脈硬化モデルマウスにUVB (ultraviolet B)の波長の紫外線照射を行うことにより、Foxp3+ Tregの誘導とともに有意な動脈硬化形成の抑制を認めた。Tregが減少した動脈硬化マウスでは、UVB照射による動脈硬化抑制効果は打ち消され、その抑制機序としてTregの誘導が必須であることが示唆された。さらに、薬剤投与により皮膚Langerin陽性樹状細胞を特異的に除去できる易動脈硬化マウスを作製し、解析を行った。このマウスでは、UVB照射によるTregの増加および動脈硬化抑制効果は消失する傾向を認めた。抗CD3抗体投与を行うことにより動脈硬化退縮が得られたが、その機序としてTregの誘導が必須であることが示され、論文として報告した。アンジオテンシンII誘導性マウス大動脈瘤モデルを用いて、IL-2/IL-2抗体複合体投与の動脈瘤形成への影響について検討した。IL-2/IL-2抗体複合体投与群では、リンパ組織および動脈瘤組織でのFoxp3+ Tregの増加を認め、大動脈瘤発症率・死亡率は有意に低下した。制御性T細胞(Treg)による動脈硬化病変形成抑制の分子機序の解明のために、薬剤投与によりFoxp3+ Tregを特異的に減少させることのできる動脈硬化マウス(DEREG/apoE-KOマウス)を作製した。Tregの減少により、血液中のコレステロール値の有意な低下を認め、動脈硬化病変のサイズには変化を認めなかった。他の動脈硬化モデルマウス(LDLR-KO)を用いて、これとDEREGマウスとを交配してDEREG/LDLR-KOマウスを作製した。このマウスでは、Tregの減少は血液中のコレステロール値を変化させることなく動脈硬化病変の形成を促進し、Tregは動脈硬化抑制に働くことが示された。動脈硬化モデルマウスにUVB (ultraviolet B)の波長の紫外線照射を行うことにより、Foxp3+ Tregの誘導、ヘルパーT細胞の免疫応答の抑制とともに有意な動脈硬化形成の抑制を認めた。Tregが減少した動脈硬化マウスおよび皮膚Langerin陽性樹状細胞を特異的に除去した動脈硬化マウスにおいて、UVB照射による動脈硬化抑制効果は打ち消され、その抑制においてこれらの細胞が必須の役割を果たすことが示された。アンジオテンシンII誘導性マウス大動脈瘤モデルにおいて、IL-2/IL-2抗体複合体投与を行うと、リンパ組織と動脈瘤組織でのFoxp3+ Tregの増加を認め、大動脈瘤発症率・死亡率は有意に低下した。DEREG/apoE-KOマウスを用いて、Tregの減少によるアンジオテンシンII誘導性の大動脈瘤形成への影響について検討したところ、その死亡率は増加した。Foxp3+ Tregは大動脈瘤形成抑制的に働くことが明らかになり、論文として報告した。医歯薬学おおむね研究計画通りに進んでいる。制御性T細胞による動脈硬化病変形成抑制の分子機序の解明については、Treg減少動脈硬化マウスを用いて、Tregが脂質代謝に与える影響についてさらなる検討を行う。また、他の動脈硬化モデルマウスにおいても同様の検討を行い、Tregの減少による影響が、マウスのバックグラウンドによらない普遍的なものであるのかどうかを検討する。皮膚免疫細胞の機能修飾を介した制御性T細胞の誘導による新規動脈硬化治療法の開発については、皮膚Langerin陽性樹状細胞を特異的に除去できる易動脈硬化マウスを用いて、UVB照射による動脈硬化抑制機序の解明を行う。大動脈瘤形成における制御性T細胞の果たす役割の検討については、IL-2/IL-2抗体複合体投与による大動脈瘤形成抑制の機序について検討する。
有機合成化学を基盤とする光受容色素蛋白質フィトクロムの構造と機能の解明

植物の光形態形成を制御している光受容色素蛋白質フィトクロムの構造と機能を解明するために,開環状テトラピロール骨格を有するビリン系発色団の一般合成法を開発し,多くの新知見を得た。例えば,CD環部分の立体化学を固定したビリベルジン(BV)型発色団を合成し,生理学的に不活性で赤色光吸収型のフィトクロム(Pr)における発色団15位の立体化学はZ-antiであり,生理学的に活性で遠赤色光吸収型のPfrではE-antiであることを世界で初めて直接的に解明した。さらにAB環部分の立体化学も解明するなど,有機合成化学を基盤とするフィトクロム研究が極めて有効で,必須の研究手法であることを示すことができた。本研究は,植物の光形態形成を制御している光受容色素蛋白質フィトクロムの発色団である開環状テトラピロール(ビリン系化合物)の合成を基盤として,フィトクロムの構造と機能を解明するものであり,最終的には農産物の増産などに寄与しうるものと考えられる。具体的な研究計画としては(1)フィトクロム発色団のAB環及びCD環部位の立体化学を固定したビリベルジン(BV)誘導体を合成し,再構成実験によりPr型及びPfr型フィトクロムの立体化学の解明を目指す。(2)フィトクロム発色団のCD環部位を固定したBV型発色団を用いるPr型及びPfr型フィトクロムの結晶化とX線結晶構造解析を目指す。(3)AB環及びCD環部位の立体化学を固定したフィコシアノビリン(PCB)誘導体の合成と試験管内及び発色団欠損変異株を用いる生体内再構成並びに表現型(phenotype)の解明を目指す。(4)植物フィトクロムの簡便精製法の実現を目指して,ビリン系発色団担持型アフィニティー・クロマトグラフィーを確立する。(5)光学活性なPCB発色団の新規一般合成法の確立を目指す。植物の光形態形成を制御している光受容色素蛋白質フィトクロムの構造と機能を解明するために,開環状テトラピロール骨格を有するビリン系発色団の一般合成法を開発し,これまでに多くの新知見を得た。例えば最近,CD環部分の立体化学を固定した発色団を合成し,アポ蛋白質と再構成させて得られる人エフィトクロムの分光学的並びに生物化学的な解析を行い,生理学的に不活性で赤色光吸収型のフィトクロムPrの発色団15位の立体化学はZ-antiであり,生理学的に活性で遠赤色光吸収型のPfrではE-antiであることを世界で初めて直接的に解明した。さらに平成19年度における本研究では,AB環部分の立体化学を固定した発色団を新たに合成し, Prは5Z-synであることを解明した。また,5Z-synで固定した発色団を用いて再構成されたバクテリオフィトクロムAgplの光変換反応について詳細に検討した結果, Prから中間体Meta-R_Aへの光変換は容易に進行するものの,Mata-R_cを経由するPfrへの変換過程がブロックされることが明らかとなった。このように有機合成化学を基盤とするフィトクロム研究は極めて有効であり,必要であることを示すことができたが,まだ,Pfrの5位の立体化学は不明である。そこで,発色団の15位と5位の立体化学を共に固定したビリベルジン(BV)誘導体を合成した。今後,アポ蛋白質との再構成実験により,Pfr型発色団の立体化学を解明していく予定である。さらに平成20年度における飛躍を目指して,15位と5位の立体化学を固定したフィコシアノビリン(PCB)の合成やアフィニティ-クロマトグラフィーの実現に向けた予備的実験においても良好な成果を挙げることができた。例えば,CD環部分の立体化学を固定したビリベルジン(BV)型発色団を合成しバクテリオフィトクロムAgp1及びAgp2のアポ蛋白質と再構成させて得られる人工フィトクロムの分光学的並びに生物化学的な解析を行い,生理学的に不活性で赤色光吸収型のフィトクロム(Pr)における発色団15位の立体化学はZ-antiであり,生理学的に活性で遠赤色光吸収型のPfrではE-antiであることを世界で初めて直接的に解明した。さらに平成20年度における本研究では,AB環部分の立体化学を固定した発色団やAB環及びCD環の立体化学を共に固定した発色団を新たに合成し,Prは5Z-synであり,Pfr型はAgp1では5Z-anti,Agp2では5E-antiであることを明らかにした。

このように有機合成化学を基盤とするフィトクロム研究は極めて有効であり,必須の研究手法であることを示すことができた。しかしまだ,植物フィトクロム発色団の立体化学は不明である。そこで現在,AB環及びCD環の立体化学を固定したフィコシアノビリン(PCB)誘導体を合成している。さらに平成20年度における飛躍を目指して,アポフィトクリムの簡便な単離・生成法の確立を目指して,アフィニティークロマトグラフィーの実現に向けた予備的実験を行い,樹脂へのビリン系発色団の固定に成功した。植物の光形態形成を制御している光受容色素蛋白質フィトクロムの構造と機能を解明するために,開環状テトラピロール骨格を有するビリン系発色団の一般合成法を開発し,これまでに多くの新知見を得た。例えば,CD環部分の立体化学を固定したビリベルジン(BV)型発色団を合成しバクテリオフィトクロムAgp1及びAgp2のアポ蛋白質と再構成させて得られる人工フィトクロムの分光学的並びに生物化学的な解析を行い,生理学的に不活性で赤色光吸収型のフィトクロム(Pr)における発色団15位の立体化学はZ-antiであり,生理学的に活性で遠赤色光吸収型のPfrではE-antiであることを世界で初めて直接的に解明した。さらにAB環部分の立体化学を固定した発色団やAB環及びCD環の立体化学を共に固定した発色団を新たに合成し,Prは5Z-synであり,Pfr型はAgp1では5Z-anti,Agp2では5E-antiであることを明らかにした。このように有機合成化学を基盤とするフィトクロム研究は極めて有効で,必須の研究手法であることを示すことができた。そこで平成21年度における本研究では,CD環の立体化学を固定したフィコシアノビリン(PCB)誘導体を合成した。さらに平成22年度における飛躍を目指して,ピロール環の酸化的修飾法やAB環の立体化学を固定したPCB発色団の合成,アポフィトクロムの簡便な単離・精製法の確立を目指して,アフィニティークロマトグラフィーの実現に向けた樹脂へのビリン系発色団の新たな固定法について検討した。植物の光形態形成を制御している光受容色素蛋白質フィトクロムの構造と機能を解明するために,これまで開環状テトラピロール骨格を有するビリン系発色団の一般合成法を開発し,多くの新知見を得た。例えば,CD環部分の立体化学を固定したビリベルジン(BV)型発色団を合成し,バクテリオフィトクロムAgp1及びAgp2のアポ蛋白質と再構成させて得られる人工フィトクロムの分光学的並びに生物化学的な解析を行い,生理学的に不活性で赤色光吸収型のフィトクロム(Pr)における発色団15位の立体化学はZ-antiであり,生理学的に活性で遠赤色光吸収型のPfrではE-antiであることを世界で初めて直接的に解明した。さらにAB環部分の立体化学を固定した発色団やAB環及びCD環の立体化学を共に固定した発色団を新たに合成し,Prは5Z-synであり,Pfr型はAgp1では5Z-anti,Agp2では5E-antiであることを明らかにするなど,有機合成化学を基盤とするフィトクロム研究が極めて有効で,必須の研究手法であることを示すことができた。一方,植物フィトクロム発色団の立体化学を解明するために,新たにCD環の立体化学を固定したフィコシアノビリン(PCB)誘導体を合成し,in vitro及びin vivoにおける再構成実験を行い,15Ea-PCBが生体内においても活性を示すことを証明した。
地域活動を組み込んだ環境教育プログラムの作成と実践

いわき市沿岸部にある賢沼はニホンウナギが巨大化する生息環境があるため国の天然記念物に指定されたが、富栄養化により沼の水質は悪化している。地域の住民や小中学生が水質浄化や環境整備に参加することは、実践的な環境教育活動として位置づけられると考え、観察、測定、実験を組み込んだ年間活動を計画した。しかし、東日本大震災によるコミュニティーの壊滅と原子力災害による活動制限により、活動ができない状況が続いた。周辺の環境調査の結果、遡上水路などにも問題があることなど賢沼の水質改善だけではウナギの遡上数の増加は期待できないことがわかった。震災からの復興の一つとして沼と周辺の総合的な環境整備の必要性が認識できた。東日本大震災から2年が過ぎたが、本計画の活動の中心となっている賢沼(かしこぬま)の修復工事の着工は今秋着工との計画が発表された状態で、安全上の理由から沼周辺への立ち入りの制限が行われている。また、賢沼の空間線量が周辺の2倍程度高いため、地域住民との連携活動は説明会の開催で留まっている。地域の小中学校は津波と原子力災害によって児童、生徒の減少や立ち入り制限、被曝の軽減措置などが大きく影響して現地活動は実施できていない。代わりに定期的に小中学校を訪問し、生徒、教諭、保護者に沼の現状と復興計画の説明会を開催した。地域の復興協議会の協力を得て仮設住宅団地内でも同様の説明会を実施した。定期的な水質評価と植物プランクトンの測定により沼の環境評価を実施した。解析の結果、沼水の化学的酸素要求量CODは年平均で15mg/Lと水質基準値を上回っているが、富栄養化状態の指標となる全窒素量と全リン量の濃度は、規制値以下であるため、水自体の貧栄養化状態であり、沼底に堆積した有機物の分解により溶出する成分が沼の水質を支配していることを確認した。沼底の堆積物は沼周囲の樹木の落葉、沼で大量に発生した植物プランクトンであり、水温の上昇に伴い好気性分解されるが、堆積量が大過剰となっているため、酸素の供給が追いつかず、嫌気性分解に切り替わり、5から9月まで水深2mから沼底までは溶存酸素量が2mg/Lを下回る状態となった。この間、硫化水素、メタン、アンモニアが発生し滞留した。溶出したリンは植物プランクトンに吸収されるが、過剰な窒素は、アンモニア態窒素として沼水中に1ヶ月ほど存在することも確認した。植物プランクトンの観察から、沼の優占種は炭化水素生成菌のボツリオコッカス・ブラウニーであることが確認された。現地での環境活動に代わり沼固有の植物プランクトンの培養など教材の開発に着手した。研究対象としている賢沼(かしこぬま)とその周辺地域は、東日本大震災の地震で大きな被害を受けた。賢沼と賢沼寺(けんしょうじ)では液状化により本堂など建物などの倒壊崩落など深刻な被害を受けた。津波被害により居住地域が破壊され深刻な被害を受けた。本研究は、富栄養化した湖沼の水質改善を地域住民の環境活動に組み込み、地域の小中学校の児童生徒が取り組める環境教育プログラムを提案することを目的としていたが、活動地域の地震被害による立ち入り制限、震災による地域の弱体化、原子力災害により飛散した放射性物質の沈着による沼周辺の汚染に対する忌避感など、地域のシンボルとなるはずだった沼が震災により、希薄化される状況が続いた。他の復旧工事を優先しなければならなかった事情で遅れていた沼の復旧工事の調査が6月から始まり、これまでの水質評価のデータを提示、現状と復元すべき水環境、復元工事後の水環境の維持などを文化庁に提出するなどして、沼の復旧工事に協力し、地域で工事やその後の水管理について住民への説明会を実施した。護岸の復元工事は8月に着工予定だったが翌年2月末まで遅れたが、沼の水質測定とプランクトン調査を継続し、CODの増加が顕著であること、オイル生成菌として注目されているBotryococcus brauniiが安定して育成増殖し、7月から10月までは最優占種(95%)として存在すること、水温低下による沼底水の拡散により、Microcystis sp、Anabaena sp.など栄養塩の拡散に敏感で増殖率の高いプランクトンが優占種を占めアオコが発生することを確認した。Botryococcus brauniiの単離精製を進め、α、βの2種類を確認した。両種の遺伝子解析を外部に依頼している。生成物の定性分析などを進めている。また、沼の放射性セシウムの流出挙動と分離回収に関して実験を行った。計画では、報告者が取り組んできた浄化活動を教材として利用するための測定及び作業のマニュアルの作成、浄化活動に利用するための装置の改良、学習情報を収集することになっていたが、震災の影響により、活動拠点の賢沼が護岸の崩落により立入禁止となった。

小中学校の避難、居住制限など、地域の住民生活が大きく変化したため、計画の見直しを行うことになった。沼の水質については継続的に測定し、改善のための取り組みを進めたが、小中学生が参加できる浄化活動や地域住民の方々と協力して行う企画は全く実行できない状況になった。震災とその後の余震によって、沼の水質も影響を受けた。これまで沼水のCODを沼底と表層の2点で比較してきた。酸素が十分に供給されない沼底水が空気と接触している表層水よりもCOD値が大きかったが、震災後は表層と沼底が全く同じ値を示した。CODを示す成分が空気酸化により分解できない成分が含まれていることを示した。難分解性の有機物などが水中に拡散したと考えられる。そこで、沼の水質、成分の分析を実施した。沼のCODは年平均で13mg/Lであった。58mg/Lが1μm以下の微粒子で難分解性の有機物であるという結果が得られた。残りは酸欠状態で発生するリン、窒素、鉄によりものであった。また、リンや窒素の濃は富栄養化湖沼の基準値以下であり、人為的な汚染が問題となっている一般的な富栄養化状態とは異なることを明らかにした。これまで、賢沼の富栄養化モデルは提案されておらず、富栄養化の原因も明らかではなかったが、今回の測定と解析によって、沼周辺から流入する落ち葉や栄養塩の蓄積が水質を悪化させているという結論に達した。窒素やリンの濃度が水質基準を下回っているので、窒素やリンの回収では沼の浄化が進まないことも明らかにできた。進捗の遅れは、震災の影響としか言いようがない。いわき市でも様々な震災復興事業が行われているが、津波被害地域の居住制限と移住が進まないため、地域の住民が60%ほど減少している。さらに、原子力災害による放射性セシウムの流れこみなどにより、沼周辺の空間線量値が仮設住宅団地よりも高いため、年少者の活動など実施できていない。水質の改善に関しては、汚染原因と物質の循環について知見が得られた。これらを文化庁に提出し今秋開始される沼の護岸工事とその後に続く水質維持の取り組みに反映させたいと考えている。地元固有の情報の発信は、地元の文化の継承に重要であり地域で取り組める課題と設定したが、震災により地域のコミュニティーが崩壊、原子力事故により地元の経済を支えていたgy業や水産加工業も復興途上であり、水質改善と復興、環境教育という震災前のコンセプトの再検討が必要と考えている。その中で、沼に生息する植物プランクトンの優占種がボツリオコッカス・ブラウニーであることが確認され、現在、単離培養を進めている。この種に関しては、増殖速度の遅さがネックになっているが、文献値と比較すると10倍から50倍程度の増殖速度が大きいため、遺伝子解析などを進め、バイオエネルギー源としての評価と地元の教材ソースとなるよう実験を進めている。賢沼は国指定の天然記念物であり、地域の貴重な財産であるが、震災により地域の分散化、産業の衰退の危機など地域の影響が大きく活動の場を教室や実験室へ移す必要性を感じている。その点においても炭化水素生産菌の発見は重要事項と考え、地域を題材にした環境教育に取り組みたい。
ナノバブル水の潅漑による湛水水田土壌の還元抑制に関する基礎的研究

本年度は、重金属を比較的多く含むの水田土壌を供試して、湛水土壌培養実験ならびに水稲ポット栽培実験を実施し、純酸素から作成したナノバブル水(NB)の潅漑による土壌還元抑制効果を検証した。湛水培養実験では、実験要因として、潅漑水の種類(2水準)と粉砕稲わらの添加量(2水準、多・少)の計4処理を3反復で設定した。潅漑水は、対照の水道水(CT)および市販の発生装置を用いて作成したNBの2水準である。湛水を保ちつつ、ポット下端から送液ポンプを用いて一定速度で連続排水し、30°Cの暗条件で6週間培養した。排水中への溶存温室効果ガス排出量(二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素)を定期的に測定した。その結果、溶存メタン排出に対する交互作用が見られた。すなわち、メタンは排出の大きい稲わら添加量が多い場合にのみ、NBによる削減効果が認められた。水稲ポット栽培実験では、実験要因として、潅漑水の種類(2水準、CTとNB)を4反復で設定した。常時湛水を維持しつつ、培養実験と同様に、ポット下端から送液ポンプを用いて一定速度で連続排水した。水稲収量、メタン・一酸化二窒素の直接排出量、排水中への溶存温室効果ガス排出量(二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素)、重金属溶脱量(鉄、ヒ素、マンガン、カドミウム)を定期的に測定した。その結果、NBによってメタンの直接排出量は5%低下し、特に開花期前までを見た場合は10%低下した。鉄の溶脱量もメタンの排出量が少ないNBにおいて低下傾向が見られた。水稲収量には潅漑水の種類の効果は見られなかった。本年度は2回の湛水土壌培養実験を実施し、純酸素から作成したナノバブル水の潅漑による土壌還元の抑制効果を検証した。2回の実験では、好気的な前培養期間を変えることで、培養前に投入した稲わら残渣の分解程度を調整した。すなわち、1回目の実験では、前培養期間を短く(7日間)設定し、より多くの有機物が本培養まで残っているのに対して、2回目の実験では、前培養期間を長く(13日間)設定し、残っている有機物量を少なくした。ポット下端から一定速度で常時排水し、排水量ならびに、その中の溶存二酸化炭素排出量や溶存メタン排出量などを8週間の培養期間中に定期的に測定した。対照水(水道水)と酸素ナノバブル水(対照水と同じ水道水から作成)に対して、それぞれ3反復(ポット)ずつ設けて、常時湛水を保つように適宜、手動で潅漑した。上述項目の期間積算量を算出・比較した。まず、前培養期間の変更による有機物残存量の調整については、溶存二酸化炭素排出量の違いから、その妥当性を確認した。すなわち、1回目の実験ではその量が、2回目の実験に対して2.4倍となった。残存有機物量が多い1回目の実験については、溶存メタン排出量に対して有意な(p<0.05)効果が見られ、対照水に比べて酸素ナノバブル水によって23.9%の削減となった。一方、残存有機物量が少ない2回目の実験については、溶存メタン排出量に有意な効果は見られなかった。1回目の溶存メタン排出量は、2回目の量の23.1倍となったため、土壌還元の程度が大きく異なったことが示唆された。初年度に予定していたマイクロセンサーを用いた土壌培養実験が、器材の破損により失敗してしまった。本年度は1回の湛水土壌培養実験を実施し、純酸素から作成したナノバブル水(NB)の潅漑による土壌還元抑制効果を検証した。イネ未栽培の灰色低地土を供試して、ワグネルポットでの湛水培養実験を実施した。潅漑水の種類として、対照の水道水(CT)および市販の発生装置を用いて作成したNBを、それぞれ3反復で設定した。湛水を保ちつつ、ポット下端からぺりスタポンプを用いて一定速度で連続排水し、30°Cの暗条件で8週間培養した。排水中への溶存温室効果ガス排出量(二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素)および重金属溶脱量(鉄、ヒ素、マンガン)を定期的に測定した。また、マイクロセンサー(Unisense製OX-N)を用いて、土壌表面から深さ30 mmまでの溶存酸素濃度の鉛直プロファイルを1 mm単位で計4回測定した。排水量には灌漑水の影響はなく、1.80 ±0.04sd cm d-1となり、ポット間での均質な排水条件を確立できた。溶存メタン排出量はNBでCTよりも29%減少した。溶存酸素濃度の鉛直プロファイルは、いずれの測定回でも深さ1725 mmまでにセンサーの検出限界(0.3 μM)以下に達した。実験開始後7および21日目には溶存酸素への潅漑水の影響は見られなかったが、35および49日目には深さ510 mm付近においてNBによって高く推移した。以上の結果から、本実験条件におけるNBによる土壌還元抑制効果は、深さ10mm付近まで到達していることが示唆された。昨年度にマイクロセンサーの使用時の破損により実験実施に遅延が生じたため、本年度の実験実施も当初の計画より遅れているとともに、実験内容にも軌道修正が必要となった。

軌道修正の理由として、土壌還元抑制に対する酸素ナノバブル水潅漑の効果を定量的に検出するためには、高い測定精度が必要であり、その予備実験(測定条件・環境の確立)に多くの時間を要したためである。当初の計画では、土壌中のメタンの賦存量、生成量、酸化量を、メタン酸化抑制剤を用いて切り分けることを検討していたが、そこまで到達することは困難であると判断した。平成30年2月より、ヒ素・カドミウム汚染水田土壌を用いた新たな土壌培養実験を開始しており、5月上旬に終了予定である。本年度は、重金属を比較的多く含むの水田土壌を供試して、湛水土壌培養実験ならびに水稲ポット栽培実験を実施し、純酸素から作成したナノバブル水(NB)の潅漑による土壌還元抑制効果を検証した。湛水培養実験では、実験要因として、潅漑水の種類(2水準)と粉砕稲わらの添加量(2水準、多・少)の計4処理を3反復で設定した。潅漑水は、対照の水道水(CT)および市販の発生装置を用いて作成したNBの2水準である。湛水を保ちつつ、ポット下端から送液ポンプを用いて一定速度で連続排水し、30°Cの暗条件で6週間培養した。排水中への溶存温室効果ガス排出量(二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素)を定期的に測定した。その結果、溶存メタン排出に対する交互作用が見られた。すなわち、メタンは排出の大きい稲わら添加量が多い場合にのみ、NBによる削減効果が認められた。水稲ポット栽培実験では、実験要因として、潅漑水の種類(2水準、CTとNB)を4反復で設定した。常時湛水を維持しつつ、培養実験と同様に、ポット下端から送液ポンプを用いて一定速度で連続排水した。水稲収量、メタン・一酸化二窒素の直接排出量、排水中への溶存温室効果ガス排出量(二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素)、重金属溶脱量(鉄、ヒ素、マンガン、カドミウム)を定期的に測定した。その結果、NBによってメタンの直接排出量は5%低下し、特に開花期前までを見た場合は10%低下した。鉄の溶脱量もメタンの排出量が少ないNBにおいて低下傾向が見られた。水稲収量には潅漑水の種類の効果は見られなかった。次年度に予定されているイネの栽培実験に加えて、初年度に失敗したマイクロセンサーに改善策を施して、再度同様の土壌培養実験も実施する。また、初年度に得られた結果について、学会発表において成果を公表する。5月上旬に終了予定の重金属汚染土壌の培養実験の結果を踏まえて、5月下旬より、同じ土壌を供試したポットスケールでのイネ栽培実験を開始する。この栽培実験では、温室効果ガス排出ならびに重金属の作物体への吸収に対する酸素ナノバブル水潅漑の効果を明らかにする。成果公表については、マイクロセンサーを用いた実験の結果の論文執筆、重金属汚染土壌を用いた一連の実験の結果についても論文執筆を予定している。初年度の研究の進捗が予定より遅れたため、当初購入予定であった機器の購入を見合わせたため。研究実施の遅延とそれに伴う実験内容の一部変更により、予定していた使用額に満たなかったために次年度使用額が生じた。少額てあるため、次年度実施予定の実験において、消耗品等の購入にすべて使用予定である。初年度の残額にて、予定の機器を本年度に購入するとともに、当初から予定していた本年度の使用額を適切に執行する、
フィリピン共和国バタン島イラヤ火山の噴火災害史に関する日比共同学際研究

2019年2月の追加採択を受けて,フィリピン国立火山地震研究所(PHIVOLCS)と国立博物館(NMP)と共同研究に関する協議を重ねてきた.同年3月には静岡県(ふじのくに地球環境史ミュージアムと富士山世界遺産センター)主催で開催された国際シンポジウム「島嶼環境文明にみる地球の未来」にPHIVOLCSとNMPの研究者も招聘し,国内の研究分担者と協力者が集まって共同研究に関する情報交換を行った.このシンポジウムでは研究代表者の奥野とNMPの共同研究者であるDizon Eusebio博士が講師として口頭発表を行っている.これらの講演内容は,Springer社のブックレットとして刊行することになっている.なお,他の参加者はポスター発表を行い,それぞれの専門分野に関する内容を紹介した.火山に関してはPHIVOLCSと,考古学にしてはNMPと各々長年の共同研究の実績があるが,両者を統合する試みは初めてであり,両者との調整にやや時間がかかっている.いまだ現地調査は実施できていない.しかし,既存の試料10点について,この研究によってAMS放射性炭素年代測定を実施することができ,得られた年代値から約10.5 ka BP,2.5 ka BP, 1.5 ka BPの噴火があったことを確認している.噴火様式については,詳しい地質調査が必要であるが,山頂の溶岩ドーム形成に伴うブロック・アンド・アッシュ・フロー型火砕流やプリニー式噴火による降下軽石層が見られる.次年度には考古遺跡の試掘調査(2019年8月),火山体近傍での地質調査(2020年3月)を予定しており,それらによってイラヤ火山の噴火史とバタン島での被災状況を明らかにすることが期待できる状況になっている.2019年2月に追加採択を受けて研究を開始したため,2018年度に十分な研究時間が確保できなかった.しかし,3月に国際シンポジウム(静岡市)で両国間の機関で打ち合わせを行うなど,次年度以降の体制を整えており,今後,この遅れは十分に取り戻せる見込みである.2019年度の早い時期に共同研究協定(MOU)を締結し,火山地質班と考古班がそれぞれ現地調査を開始することにしている.両班間で情報交換も十分に行っており,火山地質にもとづく噴火リスクの評価と考古発掘にもとづく被災状況やその後の復旧状況から噴火災害史を明らかにしていく.2019年2月の追加採択を受けて,フィリピン国立火山地震研究所(PHIVOLCS)と国立博物館(NMP)と共同研究に関する協議を重ねてきた.同年3月には静岡県(ふじのくに地球環境史ミュージアムと富士山世界遺産センター)主催で開催された国際シンポジウム「島嶼環境文明にみる地球の未来」にPHIVOLCSとNMPの研究者も招聘し,国内の研究分担者と協力者が集まって共同研究に関する情報交換を行った.このシンポジウムでは研究代表者の奥野とNMPの共同研究者であるDizon Eusebio博士が講師として口頭発表を行っている.これらの講演内容は,Springer社のブックレットとして刊行することになっている.なお,他の参加者はポスター発表を行い,それぞれの専門分野に関する内容を紹介した.火山に関してはPHIVOLCSと,考古学にしてはNMPと各々長年の共同研究の実績があるが,両者を統合する試みは初めてであり,両者との調整にやや時間がかかっている.いまだ現地調査は実施できていない.しかし,既存の試料10点について,この研究によってAMS放射性炭素年代測定を実施することができ,得られた年代値から約10.5 ka BP,2.5 ka BP, 1.5 ka BPの噴火があったことを確認している.噴火様式については,詳しい地質調査が必要であるが,山頂の溶岩ドーム形成に伴うブロック・アンド・アッシュ・フロー型火砕流やプリニー式噴火による降下軽石層が見られる.次年度には考古遺跡の試掘調査(2019年8月),火山体近傍での地質調査(2020年3月)を予定しており,それらによってイラヤ火山の噴火史とバタン島での被災状況を明らかにすることが期待できる状況になっている.2019年2月に追加採択を受けて研究を開始したため,2018年度に十分な研究時間が確保できなかった.しかし,3月に国際シンポジウム(静岡市)で両国間の機関で打ち合わせを行うなど,次年度以降の体制を整えており,今後,この遅れは十分に取り戻せる見込みである.2019年度の早い時期に共同研究協定(MOU)を締結し,火山地質班と考古班がそれぞれ現地調査を開始することにしている.両班間で情報交換も十分に行っており,火山地質にもとづく噴火リスクの評価と考古発掘にもとづく被災状況やその後の復旧状況から噴火災害史を明らかにしていく.研究実施期間が極めて短く,多くの項目で実施が困難であった.積み残した研究も次年度以降,効率的に実施していくことが可能であると考えている.
１９世紀ドイツ自由主義の政治構想：主権概念の定位をめぐる知的格闘の系譜

従来必ずしも本格的な研究対象とはされてこなかった、19世紀から20世紀初頭にかけてのドイツ自由主義の系譜を跡づけ、英仏の議会主義との対比でドイツ自由主義を否定的に評価する従来の支配的な研究視角を修正し、ドイツ自由主義の政治構想を新たな政治モデルの一つとして評価できることを示した。具体的には、フーゴー・プロイスの「主権なき国家論」を、オットー・ギールケの仲間団体的国家論の完成型と位置づけられることを示した。本年度は、ドイツ団体思想の大家オットー・ギールケ(1841-1921)とその弟子でありヴァイマル共和国憲法の起草者であったフーゴ・プロイス(1860-1925)の連邦国家論を、パウル・ラーバント(1838-1918)をはじめとする同時代の支配学説との対比において分析するとともに、プロイスの積極的な政治構想を究明した。その結果、プロイスはギールケ国家論のゲノッセンシャフト的側面を受け継ぎ、理論的に見事に結晶して見せたと評価できるが、同時にそこにはギールケ国家論との架橋しがたい断絶が見られることも明らかとなった。したがって、プロイスの国家論がギールケの有機体的国家論の影響により混乱に陥ったとするカール・シュミットの評価は必ずしも当たらないことを解明した。これら研究成果は、法制史学会近畿部会(京都大学)とドイツ史研究会(東京大学)において発表するとともに、『ジュリスト』上の邦語論文と現在編集作業が進められているドイツの出版社からの共著(書名未定)の独語論文として取り纏めた。さらに、プロイスの政治構想に関する論文を共著図書のための論文として別途執筆中であり、来年度中に公表する予定である。これら本年度の研究は、プロイスの政治構想がいかなる形でヴァイマル憲法構想に結実したのかという点を解明しようとする次年度の研究のための土台をなすものである。本年度は、ヴァイマル憲法の起草者であるフーゴー・プロイス(1860-1925)の重層的な政治秩序構想を、その師であるオットー・ギールケ(1841-1921)の国家論との対比において究明する作業に注力するとともに、ギールケの国家論とその論敵であったパウル・ラーバント(1838-1918)の国家論について、両者の対立点とその論争過程を改めて整理した。前者の作業の成果として、プロイスの政治秩序構想を踏まえ、ヴァイマル憲法における直接公選大統領制導入の経緯と意図について知見を取り纏め、政治思想学会で口頭発表を行った。本報告内容については、来年度の『政治思想研究』巻頭特集論文の一つとして、公刊の予定である。後者の作業の成果として、ギールケとラーバントの間で展開された連邦国家論争を中心に、第二帝政創立期ドイツの秩序構想について論文を執筆し、『ジュリスト』上で公表した。本年度後期からは、フランクフルトのマックス・プランク・ヨーロッパ法史研究所に本拠を置いて在外研究を行い、ミヒャエル・シュトライス教授をはじめとする研究所メンバーと積極的な意見交換を行うとともに、継続的な史料収集活動に従事している。また、ハンブルク大学のレプゲン教授が編集する論文集への独語寄稿論文や社会思想史学会から依頼された書評論文についても、執筆を進めている。さらに、フランクフルト大学で開催されたサヴィニー没後150周年記念の国際研究集会に招待されて参加した他、シュトライス教授のOberseminarやフランクフルト大学との合同Seminar、研究所の月曜定例研究会にもほぼ毎回参加し、最新の研究動向の把握に努めている。本年度は最終年度にあたるため、前年度までの研究成果を総括する作業に従事した。具体的には、前年度までの研究の中で積み残しになっていた課題、すなわちプロイスの直接公選大統領制構想の思想的前提の一つである、彼の国際秩序観の妥当性を検証するため、プロイスによる国家の概念規定(他のケルパーシャフトと国家との区別)を分析した。その結果、ギールケが国家の概念規定に主権概念を導入したことによって、水平的な仲間団体論(ゲノッセンシャフト論)の貫徹が阻まれる結果となったのに対して、プロイスは「領域高権」という概念を利用して国家と自治体の原理的区別に成功し、ほぼ完璧に近い形でゲノッセンシャフト論を貫徹したことを突き止めた。これら研究の成果は、社会思想史学会や慶應義塾大学大学院講演会の場で報告するとともに、論文としても取り纏め、『政治思想研究』に投稿した。なお本論文は、政治思想学会研究奨励賞を受賞した。また、上記作業と並行して、プロイスがヴァイマル憲法の制定過程において果たした役割について、直接公選大統領制構想を中心に検討した。その結果、この構想は、1917年のビスマルク憲法改正案にその淵源を求めることができ、プロイセン解体等の他の構想が大きな変更を余儀なくされる中、大統領制構想はほぼ原案どおり維持されたにもかかわらず、行政府と立法府の不均衡という問題は遂に解決できなかったことを確認した。この点については、2013年12月に北海道大学で開催されたドイツ史研究会で研究報告を行った上で、共著図書に掲載予定の論文として取り纏めた。

本年度は、フーゴー・プロイスによるヴァイマル憲法の直接公選大統領制構想を、彼の政治構想の中に位置づけて解明する作業に注力した。具体的には、プロイスの政治秩序構想を踏まえ、ヴァイマル憲法における直接公選大統領制導入の経緯と意図に関する前年度までの研究を取り纏め、『政治思想研究』および『松山大学論集』に2本の雑誌論文として公刊した。また、上記の作業と並行して、オットー・ギールケの連邦国家論に関する独語論文の執筆やヴァイマル憲法制定の審議過程に対するプロイスの関与およびそれに関わる資料状況を整理する作業に従事した。具体的には、本年度前半にドイツ・フランクフルトのマックス・プランク・ヨーロッパ法史研究所に本拠を置いて在外研究を行い、ミヒャエル・シュトライス教授やハインツ・モーンハウプト氏をはじめとする研究所メンバーと意見交換を行うとともに、継続的な資料収集活動に従事した。これらの作業の成果として、ドイツで出版予定の論文集に寄稿する独語論文を完成させた他、2012年10月に北海道大学で開催されたドイツ史研究会で研究報告を行い、プロイスのヴァイマル憲法審議過程に対する関与について、先行研究の検討と関連資料の整理を行った。さらに、社会思想史学会からの依頼を受けて、ギールケ『ヨハネス・アルトジウスー自然法的国家論の展開及び法体系学説史研究ー』の翻訳書の書評論文を執筆し、『社会思想史研究』上で公表した他、2012年10月に一橋大学で開催された、19世紀ドイツ国家学に関する社会思想史学会のセッション報告のコメンテーターも務めるなど、研究成果の積極的な公表に努めた。プロイスの政治構想とプロイスが起草したヴァイマル憲法の関係について、知見を取り纏めることができた。これまでのところ、政治思想学会における口頭発表の他、校正中のものも含めて、ドイツで出版される論文集への独語寄稿論文および査読つき雑誌論文2本、紀要論文1本、学会からの依頼による書評論文1本を取り纏めるなど、研究成果の公表にも努めており、研究は順調に進展しているといえる。25年度が最終年度であるため、記入しない。前年度までの研究成果を取り纏め、2本の雑誌論文として公刊した他、来年度以降にドイツで出版予定の独語論文を完成させた。また、北大ドイツ史研究会で研究報告を行った他、社会思想史学会のセッション報告でコメンテーターも務めるなど、研究成果の公表に積極的に取り組んでおり、研究はおおむね順調に進展しているといえる。これまで取り組んできた研究の中で、政治共同体としてのゲマインデおよび国家、帝国とそれ以外の団体との区別、およびゲマインデと国家の概念的区別をめぐるプロイスの主張を、より精密に分析する必要を痛感している。そのため場合によっては、当初予定していたベーゼラーについて、ドイツ本国における研究状況の整理にとどめ、プロイスの主張の分析に主力を注ぐ選択も考えられる。これまで取り組んできた研究の中で、プロイスの国際秩序観の吟味については、積み残しの課題となっている。彼の国際秩序観は、ヴァイマル憲法の直接公選大統領制構想の思想的前提ともなっており、プロイスの国家論をより包括的に評価するためには、その妥当性の吟味が不可欠である。この点について、引き続き究明の努力を続けたい。
心拍・呼吸・歩行リズムの協調とホメオダイナミクス…実験・理論的研究…

ホメオダイナミクスは,中枢神経系,自律神経系,体性感覚,内分泌系など複数のサブシステムに関係する.心拍リズム,歩行リズムなどは,これらのサブシステムの活動状態を反映した可観測量であり,これらの可観測量の計測から,逆に生体のホメオダイナミクス発現のメカニズムを解明することが本研究の課題である.これら3つのリズム現象に共通の性質として,動的安定性が挙げられる.これは,系の状態は時間的に変化しているが,その変化している状態が外的摂動に対して安定であるといった安定性で,非線形システムに特徴的な性質である.課題を達成するためには,こうした性質をもつ非線形システムの同定とその機能的役割を明らかにする必要がある.本研究ではこの線に沿って,以下の研究を行なった.1.上記の生体リズム現象の動的安定性の評価.ここでは,2つの具体例について検討した.一つは,計測データに基づく歩行運動リズムの動的安定性の評価およびモデル化である.実験データに基づいた動的安定性の定量的評価に関する研究は少なく,この意味で一定の成果が得られた.もう一つはモデルを用いた心臓拍動リズムの動的安定性とその崩壊に関するシミュレーションである.心臓拍動の通常の安定性の崩壊は,不整脈の発生(すなわち,通常と異なる動的安定な状態への遷移)を意味しており,シミュレーションの結果は,ホメオダイナミクスに特有の現象を例示している.これらの研究成果は,いくつかの技術報告で発表し,現在学術論文として投稿中である.2.データの背後にある未知非線形システムの同定(モデル化).ここでは,時系列データから背後にある未知非線形システムをモデル化する解析手法の開発を行なった.開発した手法の有効性を実際の心循環系の計測データに適用する前にいくつかの既知の非線形システムの数値データを用いて検証した.非線形系では,系のパラメータの値が変化すると,上記の不整脈発生のように,ある動的に安定な状態が不安定化し,他の安定な状態に遷移することがある.このとき,実験的には,定性的な性質が異なる時系列データが得られるが,このような複数の定性的性質の異なるデータから,実際に変化したパラメータによってパラメータ付けられた形でシステム同定を行なった.結果は,国際学術誌2編に発表した.3.動的に安定な状態をとることの機能的意義の考察.特に,歩行運動に伴うエネルギー消費量の推定を行なった.様々な負荷を与えることで,動的に安定な様々な歩行状態(歩容)を実現・計測し,各場合の力学的エネルギー消費を推定した.現在,結果に基づき,動的安定状態の変化とエネルギー消費量の変化の相関を考察中である.ホメオダイナミクスは,中枢神経系,自律神経系,体性感覚,内分泌系など複数のサブシステムに関係する.心拍リズム,歩行リズムなどは,これらのサブシステムの活動状態を反映した可観測量であり,これらの可観測量の計測から,逆に生体のホメオダイナミクス発現のメカニズムを解明することが本研究の課題である.これら3つのリズム現象に共通の性質として,動的安定性が挙げられる.これは,系の状態は時間的に変化しているが,その変化している状態が外的摂動に対して安定であるといった安定性で,非線形システムに特徴的な性質である.課題を達成するためには,こうした性質をもつ非線形システムの同定とその機能的役割を明らかにする必要がある.本研究ではこの線に沿って,以下の研究を行なった.1.上記の生体リズム現象の動的安定性の評価.ここでは,2つの具体例について検討した.一つは,計測データに基づく歩行運動リズムの動的安定性の評価およびモデル化である.実験データに基づいた動的安定性の定量的評価に関する研究は少なく,この意味で一定の成果が得られた.もう一つはモデルを用いた心臓拍動リズムの動的安定性とその崩壊に関するシミュレーションである.心臓拍動の通常の安定性の崩壊は,不整脈の発生(すなわち,通常と異なる動的安定な状態への遷移)を意味しており,シミュレーションの結果は,ホメオダイナミクスに特有の現象を例示している.これらの研究成果は,いくつかの技術報告で発表し,現在学術論文として投稿中である.2.データの背後にある未知非線形システムの同定(モデル化).ここでは,時系列データから背後にある未知非線形システムをモデル化する解析手法の開発を行なった.開発した手法の有効性を実際の心循環系の計測データに適用する前にいくつかの既知の非線形システムの数値データを用いて検証した.非線形系では,系のパラメータの値が変化すると,上記の不整脈発生のように,ある動的に安定な状態が不安定化し,他の安定な状態に遷移することがある.このとき,実験的には,定性的な性質が異なる時系列データが得られるが,このような複数の定性的性質の異なるデータから,実際に変化したパラメータによってパラメータ付けられた形でシステム同定を行なった.結果は,国際学術誌2編に発表した.3.動的に安定な状態をとることの機能的意義の考察.特に,歩行運動に伴うエネルギー消費量の推定を行なった.様々な負荷を与えることで,動的に安定な様々な歩行状態(歩容)を実現・計測し,各場合の力学的エネルギー消費を推定した.現在,結果に基づき,動的安定状態の変化とエネルギー消費量の変化の相関を考察中である.

ホメオダイナミクスは中枢神経系,自律・体性神経系,内分泌腺系など複数のサブシステムに関係するが,心拍,呼吸,歩行の3つのリズミックな運動はこれらサブシステムの活動状態を反映した可観測量である.これらの可観測量の計測から,逆に生体のホメオダイナミクスの発現メカニズムを解明することが本研究の課題である.この目的のために,以下の課題について研究を行なっている.心拍・呼吸・歩行リズムを観測し,それらの間の協調・相関関係を明らかにする.さらに,観測データから背後の力学系を推定し系のダイナミクスの安定性を評価することを試みている.特に以下の実験を実行し結果の解析を行なってきた.1.外部環境の変化として歩行-走行遷移を含む範囲の歩行速度をパラメータとし,3つのリズムの相関関係および安定性を調べる.2.実験結果を説明する力学系モデルを構築する.1.では,外部環境の動的変化に対する心拍・呼吸・歩行リズム間の協調関係を外部環境の変化の指標として歩行速度をパラメータにとして変化させながら,トレッドミル上を歩行する被験者の,心電図,呼吸流量,酸素消費量,歩行運動の状態を反映する量として脚の3関節の時間変化を同時計測した.その結果,次のことが示された.まず,一般的に知られているように,歩行速度に対して,単位距離移動あたりの酸素消費量をプロットすると歩行領域に対してグラフは下に凸の曲線となる(エネルギー消費最小の歩行速度の存在)ことを確認した.また,心拍,呼吸,歩行のリズムが比較的一定の位相関係を保つような状態が得られることがあることを確認した.さらに,このようなコヒーレントな状態が,酸素消費量の小さい値を与えるような歩行速度の近くで,比較的頻繁に発生することが示唆された.さらに,得られたデータを非線形時系列データ解析の手法を用いて解析し,上に述べた結果を定量的に評価した.2.に関しては,歩行運動に必要な力学的エネルギーを計算し,呼吸運動による酸素消費量と比較することを行なっている.このために,まず,剛体リンクからなる歩行モデルを構築した.さらに,モデルの運動の拘束条件として,様々な歩行速度から得られた関節角の時間変化データを用いて逆ダイナミクスを解き,各関節に対するトルクの時間変化を得た.この力から様々な速度で歩行するときに必要な力学的エネルギーの推定を行なっている.ホメオダイナミクスは,中枢神経系,自律神経系,体性感覚,内分泌系など複数のサブシステムに関係する.心拍リズム,歩行リズムなどは,これらのサブシステムの活動状態を反映した可観測量であり,これらの可観測量の計測から,逆に生体のホメオダイナミクス発現のメカニズムを解明することが本研究の課題である.これら3つのリズム現象に共通の性質として,動的安定性が挙げられる.これは,系の状態は時間的に変化しているが,その変化している状態が外的摂動に対して安定であるといった安定性で,非線形システムに特徴的な性質である.課題を達成するためには,こうした性質をもつ非線形システムの同定とその機能的役割を明らかにする必要がある.本研究ではこの線に沿って,以下の研究を行なった.1.上記の生体リズム現象の動的安定性の評価.ここでは,2つの具体例について検討した.一つは,計測データに基づく歩行運動リズムの動的安定性の評価およびモデル化である.実験データに基づいた動的安定性の定量的評価に関する研究は少なく,この意味で一定の成果が得られた.もう一つはモデルを用いた心臓拍動リズムの動的安定性とその崩壊に関するシミュレーションである.
社会的結束を目指すカナダのシティズンシップ教育に関する理論的・実践的研究

本年度はまず、シティズンシップを育成するために、「深い多様性の尊重」がどのように重要か、そしてそれを社会科教育においてどのように実践するかということについて提案した論文を、谷川彰英監修江口勇治・井田仁康・伊藤純郎・唐木清志編著『市民教育への改革』に寄稿した。また、社会的結束を目指すアルバータ州の社会科カリキュラムでは、「深い多様性」の尊重と「多様性の調整」の両者を、K-12(幼稚園から高校3年生)を通して、バランスよく学習・習得させるために、「社会的結束」の手続き的な方途として「多様性の調整」を、「社会的結束」の基盤となる精神的な凝集性を生み出すために「深い多様性の尊重」を促進するとともに、学習させようとしているということを明らかにし、その成果をシティズンシップ教育に関する国際学会であるThe 6^<th> citizED International Conferenceにおいて、口頭発表した。以上の成果を受けて、次に、カリキュラムが求めている「深い多様性の尊重」と「多様性の調整」についての理解内容のレベルおよび役割が、四つのレベルに分けられることも明らかにすることができた。その各段階の中で,「多様性」の価値に関する学習をした上で,「共生」の必要性を、最後にその方法としての「調整」を学習させるサイクルを見いだした。本研究の成果は、全国社会科教育学会の全国研究大会において口頭発表した。さらに本年度は、カナダに関する研究だけでなく、日本の学校教育におけるシティズンシップの育成、特に文化理解やその継承に関する学習の在り方についての事例研究も行った。そしてその成果を、『地域と教育』第9号に寄稿した。日本の事例研究を行うことで、カナダの特徴やその意義について相対化できるとともに、課題について共通性と特異性の両方を考察でき、カナダ研究の成果をより深めることができた。
DNAシ-ケンサ-による塩基配列決定の高速化

本研究は現在の分子生物学の分野で最も基本的な方法として用いられているDNAの塩基配列決定の方法を改良し、長大な領域の塩基配列決定を高速で行なうようにするための基礎を築こうとなるものである。DNAの塩基配列決定に際してもっとも時間と労力のかかるのは、(a)対象とするDNA断片の細分化、(b)配列決定のためのサンガ-反応および電気泳動、さらに(c)塩基配列デ-タの収集・解析、であろう。そこで、本研究では、これらの各段階について自動化・高速化を図ることを試みた。まず、(1)大腸菌の整列クロ-ンにミニトランスポゾンを挿入し、(2)それぞれのミニトランスポゾン挿入体に含まれる大腸菌の染色体をPCRを用いて増幅し、(3)得られた増幅断片を直接塩基配列決定に用いるための方法を確立した。次に、(4)上記の方法について「実地テスト」を行なうとともに、(5)この方法を、大腸菌ばかりでなくパン酵母のゲノム解析に適用するための基礎となる研究も進めた。さらに、(6)パン酵母での組織的な遺伝子解析と高速で塩基配列決定を行なうための方法の確立と必要な菌株の作製を行なった。一方、(7)DNAシ-ケンサ-を用いた塩基配列決定それ自体についても、デ-タ解析ソフトの大幅な改良を図り、解析速度を向上させる方法を開発した。これらにより、塩基配列決定の大幅な自動化・高速化を達成できる見通しがついた。本研究は現在の分子生物学の分野で最も基本的な方法として用いられているDNAの塩基配列決定の方法を改良し、長大な領域の塩基配列決定を高速で行なうようにするための基礎を築こうとするものである。DNAの塩基配列決定に際して最も時間と労力のかかるのは、(1)対象とするDNA断片を細分してサブクロ-ニングする段階、(2)配列決定のためのサンガ-反応および電気泳動、さらに(3)電気泳動後の塩基配列デ-タを収集・解析する段階であろう。そこで、本研究では、これらの各段階について自動化・高速化を図ることにより、上述した目的を達成しようと試みた。まず(1)についてPhadnisら(Proc.Natl Acad Sci.86:5908-5912,1989)の開発したミニトランスポゾンの挿入により、サブクロ-ニングを省略して塩基配列決定を行なう方法を確立した。次に(2)については、セイコ-電子工業のロボットを利用することにより自動化できることを見いだした。さらに(3)については、(1)によって得られたラムダファ-ジクロ-ンをそのまま塩基配列決定の鋳型として用い、(2)で確立した方法で塩基配列決定反応を行ない、得られた反応生成物を日立のDNAシ-ケンサ-で解析することにより大幅な自動化・高速化を達成できる見通しがついた。次年度は、本年度の研究によって達成された方法を用いて、実際に大量の塩基配列決定を行ない、さらに得られたデ-タを高速で解析するための方法を確立していく予定である。本年度は計画年度の2年目であり、かつ最終年度であることから、昨年度までに開発を進めてきたミニトランスポゾンを用いての高速塩基配列決定法の総仕上げを目指し、開発してきた方法を実際の整列クロ-ンに適用して「実地テスト」を行ない、方法の評価やさらに改良すべき点の検討を行なった。一方、この方法を、大腸菌ばかりでなく、パン酵母のゲノム解析に適用するための基礎となる研究も進めた。本年度の研究の結果、(1)ミニトランスポゾンを効率よく大腸菌の整列クロ-ンに導入するとともに、容易に独立な導入体を得る方法を確立し、(2)それぞれのミニトランスポゾン導入体に含まれる大腸菌の染色体を、ミニトランスポゾンおよびラムダファ-ジベクタ-の右腕あるいは左腕との間でPCRを用いて増幅し、得られた増幅断片をクロ-ンすることなく、塩基配列決定に用いるための方法を確立した。

さらに、(3)このようにして開発した方法をパン酵母のゲノム解析にも適用するために、パン酵母ゲノムの約15%を網羅する整列クロ-ンバンクを確立し、それとともに、(4)上述したミニトランスポゾンを大腸菌およびパン酵母の両者で選択可能とするために、パン酵母の遺伝子であるLUE2をミニトランスポゾンに結合したものを作成し、(5)これを用いてパン酵母での組織的な遺伝子解析を行ない、同時に高速で塩基配列決定を行なうための方法の確立と大腸菌株の作成を行なった。一方、(6)DNAシ-ケンサ-を用いた塩基配列決定それ自体についても、デ-タ解析ソフトの大幅な改良を図り、それによって塩基配列決定の精度を落とすことなく、解析速度を少なくとも5倍程度向上させる方法を確定することができた。