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法面緑化植物の根系形態と土壌保全機能に関する基礎的研究

道路、河川及び水田畦畔等の法面を研究対象とし、これら法面の強度と管理コストを視野に入れながら、最適な法面植生を構築するための基礎的知見を得ることを目的に被覆植物の引っ張り強度と根系の関係を調べた。具体的には、Kentucky bleugrass(cv. Touch-down)、Tall fescue(cv. Common)、Creeping red fescue(cv. Pennlawn)、Perennial ryegrass(cv. Manhattan III)、Orchardgrass(cv. Common)、Red canarygrass(cv. Common)、Centipedegrass(cv. Common)、Bahiagrass(cv. Pennsacola)及びWeeping lovegrass(cv. Common)の9種類のイネ科被覆植物を用いて、根箱、円筒カラム、野外圃場試験を行った。その結果、土壌保持力に良く対応する引っ張り強度と根長及び土壌中の根の分布(根の深さ指数)との間に高い正の相関関係が存在することが明らかになった。しかし、供試した9種類のイネ科被覆植物の中で最も高い引っ張り強度を示したCentipedegrassの根長はBahiagrassとWeeping lovegrassの根長よりも短かったことから、根長や根系分布以外にも匍匐節からの発根様式などの根の形態的な要因が引っ張り強度に深く関与していることが示唆された。従って、法面植生の最適化を進める場合、被覆植物の根系構造とともに発根様式を含んだ土壌の被覆形態が重要であると考えらる。また、本研究に供試したイネ科植物の中では、Centipedegrasが法面被覆植物として最も優れていることが明らかになったが、Centipedegrasの初期成長はPerennial ryegrassやfescue類よりも遅く、植生形成の際の雑草害が実際場面への導入に際して重大な問題となりうることから、播種量、播種時期、混播、除草剤利用などを含めて植生を速やかに形成するための技術の確立が今後の課題と考えられる。
腫瘍スフェア化による幹細胞関連分子ＣＤ１３３の発現誘導と治療抵抗性獲得の分子機構

近年の研究から、様々な臓器に由来する悪性腫瘍において「癌幹細胞」と呼ばれる細胞亜集団が存在し、発がんや治療抵抗性への関与が強く示唆されている。本研究では、癌性幹細胞のモデルである浮遊性細胞塊(スフェア)を大腸がん由来細胞から誘導し、当該細胞が抗がん剤耐性を獲得する分子機序の解明を試みた。ヒト大腸がん由来スフェア細胞は、イリノテカンや5-フルオロウラシルなどの薬剤に対して耐性を示した。この機序として、ABCB1の発現誘導が主要な要因であることが判明した。この発現誘導にはエピジェネティック的な制御機構が寄与しており、その一部としてヒストン脱メチル化酵素JHDM1Bの関与が明らかになった。これまで腫瘍組織は均一な腫瘍細胞によって構成されると考えられてきたが、実際の腫瘍組織は階層性を持つ不均一な腫瘍細胞によることが示された。この流れの中で、その階層性の頂点に立つ特殊な腫瘍細胞である「癌性幹細胞」の存在が示唆され、当該細胞に関する基礎研究が重点的に行われている。浮遊した細胞塊(スフェア)の形成は癌幹細胞の特徴である未分化性や薬剤抵抗性との関連を示唆するが、その分子機構は研究の途上である。昨年度の解析から、ある種の薬剤に対してスフェア細胞が獲得する抵抗性はエネルギー依存的基質排出機能を持つABCB1遺伝子の顕著な発現亢進による可能性が示唆された。そこで、平成25年度は、このABCB1遺伝子の発現調節機構に焦点を当てて解析した。ヒト大腸がん細胞株(SW480、LoVo)は、専用の培養液でスフェア細胞に分化する。このとき、ABCB1遺伝子の発現量はスフェア細胞で速やかに上昇したが、反対に、当該細胞を培養皿付着細胞に再度分化させると、ABCB1遺伝子の速やかな発現低下が認められた。この可逆的な変化から、我々はエピゲノム的な制御機構が作用していると仮定し、ヒストン修飾酵素群の関与を検討した。その結果、ヒストン脱メチル化酵素の一つであるJHDM1Bは、ABCB1遺伝子プロモーター領域に相互作用するヒストンH3の脱メチル化を介して、当該遺伝子の発現抑制に関与することを見いだした。一方、5-FUや酸化ストレスに対する抵抗性の獲得はABCB1の発現上昇だけでは説明できない。そこで、培養皿付着細胞とスフェア細胞の間で発現量が変化する遺伝子群ならびにlong non-coding RNAをマイクロアレイによる網羅的発現解析で探索した。得られた結果から、5-FUなどに対する抵抗性獲得への寄与が予想される候補遺伝子(群)を選出している段階である。近年、がんの難治性を説明しうる「癌幹細胞仮説」が提唱され、当該細胞に関する基礎研究が重点的に行われている。癌幹細胞の特徴である浮遊した細胞塊(スフェア)の形成は未分化性や薬剤抵抗性との関連が示唆されるが、その分子機構はほとんど明らかにされていない。そこで平成24年度は、大腸がん培養細胞株(HT29、HCT116、LoVo、SW480)を用いて、スフェア形成と薬剤抵抗性について検討した。これらの大腸がん培養細胞株は無血清培地で培養するとスフェアを形成し、このときEーカドヘリンの発現上昇が観察され、当該分子による細胞接着の亢進が示唆された。今回検討した細胞株の中で唯一CD133陰性であるSW480細胞から得られたスフェア細胞ではCD133発現が誘導された。CD133発現調節に関与するプロモーターは5つ存在するが、その一部のプロモーターが活性化していた。転写調節因子の探索などの機序解明は今後の課題である。次にスフェア細胞のストレス抵抗性の獲得を検討した。その結果、5-フルオロウラシルやイリノテカンなどの抗がん剤や過酸化水素による酸化ストレスによる細胞死誘導に対して抵抗性を獲得した。この機序として、CDK阻害蛋白質であるp21CIP1/WAF1やp27KIP1の発現誘導による細胞胞周期停止が見られる細胞株(HT-29とHCT116)があり、細胞増殖の変化しない細胞株(LoVoとSW480)もあった。一方、LoVoとSW480はABCトランスポーター(ABCB1、ABCC1、ABCG2)を発現するが、ABCB1とABCG2遺伝子はスフェア形成で発現上昇した。また、ABCB1に対する阻害剤ベラパミルはスフェア細胞の薬剤耐性を抑制したことから、ABCB1の関与が示唆された。ABCB1は転写レベルで上昇していた。様々な臓器に由来する悪性腫瘍において、正常組織幹細胞の培養で観察される浮遊性細胞塊(スフェア)を形成する能力を持つ細胞は、未分化性や薬剤耐性といった癌性幹細胞が持つ形質を併せ持つことが知られる。そのため、当該細胞は癌性幹細胞の試験

管内モデルとして注目されている。昨年度の成果として、スフェア細胞がヒストン脱メチル化酵素JHDM1Bによって制御されるABCB1依存的機構によって薬剤耐性を獲得することを明らかにした。その一方で、スフェア細胞はABCB1非依存的な5-FUへの耐性も獲得していた。そこで本年度は、5-FUに対する耐性獲得におけるJHDM1Bの役割を検討した。まず、ヒト大腸癌由来SW480細胞のJHDM1Bをノックダウン(KD)して、5-FUの暴露による細胞死誘導の感受性を検討した。その結果、JHDM1BのKDは当該薬剤に対する耐性を高めた。反対に、JHDM1Bを過剰発現させると、5-FUに対する感受性が増感された。そこで、スフェア化したSW480細胞で発現量が変化する遺伝子群をマイクロアレイによる網羅的解析で探索した。その結果、定常状態での発現量と比較して、5-FU耐性への関与が示唆されるチミジル酸合成酵素のmRNA発現は上昇していなかったが、活性酸素種の代謝に関連する遺伝子であるグルタチオン過酸化酵素(GPX)-1、-2、-3のmRNA発現がスフェア細胞で上昇していた。加えて、JHDM1BのKDおよび過剰発現は、当該遺伝子群の発現を制御し、過酸化水素への暴露による酸化ストレスへの耐性獲得にも関与する可能性が示唆された。以上から、JHDM1BはGPX-1およびGPX-2の発現制御を介して腫瘍細胞の5-FUおよび酸化ストレスに対する耐性獲得に関与する可能性が示唆された。分子生物学・細胞生物学・腫瘍生物学平成25年度に予定していた大腸がん細胞株を用いたin vitro解析の結果から、スフェア形成によるストレス抵抗性の獲得機序の一部が明らかになりつつある。さらに、細胞株で得られた結果はヒト大腸がん臨床検体を用いた研究からも再現され、今後の進展が期待される。以上から、現在の達成度は概ね順調であると判断する。本年度に予定していた大腸がん細胞株を用いたin vitro解析の結果から、スフェア形成によるストレス抵抗性の獲得機序の一部が明らかになりつつある。また、細胞株で得られた結果はヒト大腸がん臨床検体を用いた研究からも再現され、今後の進展が期待される。1.スフェア化によるCD133遺伝子の発現制御機構の検討(担当:下里、上條)申請者らが神経芽腫で見いだしたスフェア化によるCD133遺伝子誘導の分子機構を、クロマチン構造の変化(DNAメチル化およびヒストン修飾)による発現制御に着目して検討する。26年度は、スフェア細胞および接着細胞におけるCD133遺伝子プロモーター領域の、ヒストン蛋白質の転写活性化修飾(ヒストン3の第4リシン残基における3重メチル化(H3K4me3)、およびアセチル化H3(H3Ac))、さらに転写抑制修飾(H3K27me3およびH3K9me3)をクロマチン免疫沈降-定量PCR(ChIP-qPCR)法で解析し、当該領域のクロマチン構造を検討する。さらに、スフェア化によって、ヒストン修飾に関与するヒストンアセチル化酵素(HAT)、HDACおよびポリコーム群遺伝子が活性化されるかどうかを、それぞれの酵素活性を測定し評価する。
熱方程式の解を保つ変換の研究

1.リーマン多様体の具体的な場合として、原点を除いたユークリッド空間の動径方向リーマン計量の場合には、次元が3以上ならば平行移動を含む変換が存在する計量は3種類のみであることが分り、その具体的な表示を得た。2.半リーマン多様体の具体的な場合として、計量退化集合を除いた半ユークリッド空間の動径方向半リーマン計量に関する熱方程式を保つ変換を調べ、Appell変換の直接の拡張の場合に、形を決定することが出来た。3.上記2で得られた結果で、自明でない変換が現れるのは計量が動径のべき乗になっている場合であったが、べきが-2の場合は一見特別に見えた。しかし変換の式に現れる任意定数をうまく選べば、それらの変換の間には、計量のべき指数によって連続的にパラメータ付けが出来ることが判った。4.半リーマン多様体の具体的な場合として、計量退化集合を除いた二つの半ユークリッド空間に、別々の動径方向半リーマン計量が与えられた場合に熱方程式を保つ変換を調べ、Appell変換の直接の拡張の場合に、変換が存在するために計量が満たすべき条件と、変換の形とを具体的に決定することが出来た。これは動径方向計量について今までに得られた結果を統合するものであり、結果全体が見やすくなった。5.原点を除いた3次元以上のユークリッド空問の回転不変リーマン計量に関する熱方程式を保つ変換を調べ、変換が存在するために計量が満たすべき条件と、変換の形とを具体的に決定することが出来た。この結果は、今後さらに一般の多様体の場合に研究を進めて行く上で、重要な指針を与えてくれると期待される。本研究の目的は、熱方程式の解を保つ(熱方程式の解を再び熱方程式の解に写す)変換を、「変換の形を具体的に決定する」をキーワードにして調べることである。本研究では、動径方向計量多様体の場合に進展があった。得られた新たな知見は次の通りである。多様体の間の熱方程式の解を保つ変換について、1.リーマン多様体の具体的な場合として、原点を除いたユークリッド空間の動径方向リーマン計量の場合には、次元が3以上ならば平行移動を含む変換が存在する計量は3種類のみであることが分り、その具体的な表示も得られた。これは一般の回転不変なリーマン計量に関する熱方程式を保つ変換を決定する際の重要なステップとなる。3.上記1および2で得られた結果で、諸係数をうまく選べばAppell型変換の間には、計量のべき指数によって連続的にパラメータ付けが出来ることが判った。4.上記2の半ユークリツド空間の動径方向半リーマン計量の場合と、以前に得られているユークリッド空間の動径方向リーマン計量の場合をうまく組み合わせることによって、3次元以上の場合にはユークリッド空間の一般の回転不変なリーマン計量に関する熱方程式を保つ変換を決定できる可能性が高くなった。来年度には最終的な検証が出来る見込みである。今年度は、別々の動径方向計量を持つ多様体の間の熱方程式の解を保つ変換の決定と、3次元以上のユークリッド空間の回転不変リーマン計量に関する熱方程式の解を保つ変換の決定に進展があった。

多様体の間の熱方程式の解を保つ変換について、1.半リーマン多様体の具体的な場合として、計量退化集合を除いた二つの半ユークリッド空間に、別々の動径方向半リーマン計量が与えられた場合に熱方程式を保つ変換を調べ、Appell変換の直接の拡張の場合に、変換が存在するために計量が満たすべき条件と、変換の形とを具体的に決定することが出来た。これは動径方向計量について今までに得られた結果を統合するものであり、結果全体が見やすくなった。2.昨年度末の見込み通り、3次元以上のユークリッド空間の回転不変リーマン計量に関する熱方程式を保つ変換を調べ、こちらについても、変換が存在するために計量が満たすべき条件と、変換の形とを具体的に決定することが出来た。これは、昨年度に得られた結果である、3次元以上で平行移動を含む変換が存在する動径方向計量の分類と、半ユークリッド空間及びユークリッド空間の動径方向計量に関する変換の決定とを組み合わせ、さらに例外的な場合を個々に調べることにより得られた結果である。この結果は、今後さらに一般の多様体の場合に研究を進めて行く上で、重要な指針を与えてくれると期待される。
電子系統の低応答ダイナミクスの安定性に関する基礎的研究

大規模・複雑化した電子系統には、時定数が分のオーダーの長周期な動的ダイナミクスが存在する。しかし、低応答な動的特性の中には、変圧器タップのように複雑な非線形性を含むものがあり、システム論的な手法を用いた統合的な解析を難しくしているのが現状である。例えば、変圧器タップの長周期な振動現象が従来より指摘されていたが、非線形性の強い振動現象であって解析が困難なため、これまでほとんど検討がなされていなかった。本研究では、特に変圧器タップの取り扱い方法の検討に重点を置き、以下に沿って研究を遂行した。1.従来の研究では、様々な時定数の混在するシステムを効果的に取り扱う特異摂動理論を電子系統に応用するための検討を行ったが、本研究では、まず、この知見を基に変圧器タップ動作を解析するための電力系統の低応答近似システム(解析用モデル)を構築した。そして、これを用いて変圧器タップの逆動作条件を検討した。また、低応答ダイナミクスが関与して、タップ切替変圧器のある重負荷な負荷点において、静的分岐(電圧崩壊)に至るメカニズムを検討した。2.上記の近似モデルを用いて、変圧器タップの振動現象に対して一連の安定性の条件を導出した。また、これらの条件は、複数のタップの相互干渉による持続振動と、平衡状態に達するまでに好ましくない動きを伴う過渡的振動に分類できることを示した。3.多数の変圧器タップを含む系統でシミュレーションを行い、本現象の特徴抽出を行うとともに、その回避制御方式に関する基礎的データを収集した。
環状混合ソフトマテリアルの絡み合い制御による超ゴム弾性発現の分子論的解明

単環状や多環状・かご型などの複雑な分子トポロジーをもつ環状高分子(環状鎖)は、線状高分子(線状鎖)の貫入を許し、環の大きさに応じて拘束する線状鎖の数を制御するため、従来の管模型で表現される絡み合いとは全く異なる未知の動的挙動を呈する。このような少量の環状鎖を線状鎖に添加した系(環状混合ソフトマテリアル)における環状鎖の環の大きさや導入量という広い自由度に対する基礎科学は、理論・シミュレーション・実験のいずれについてもほぼ手つかずの状態で残されてきた。本研究は、多様な分子トポロジーをもつ環状鎖の線状鎖との相互作用を分子論的に明らかにし、この新しい系でのダイナミクスの基本原理の構築を行う。環状高分子鎖に線状高分子鎖が貫通することによって構築される新たな架橋高分子材料に関する研究である。高分子材料の中に環状鎖を導入して物性変換を達成するというユニークな視点に立った課題であり、「環状ソフトマテリアル」という新しい概念を提供している。合成、測定計測、計算について組織された研究チームによって新しいソフトマテリアルの創成が期待される。本研究は、環状高分子鎖と鎖状高分子鎖の絡み合いや相互作用の分子論的な研究により、そのダイナミクスの基本原理を確立することを目的としている。新しいソフトマテリアルとしての環状ソフトマテリアルの創成が期待され、超ゴム弾性など、従来の材料では得難いユニークな物性を有する新材料を提供できる。
ニュータウンに内在する自然環境を継承・再編するランドスケープ計画モデルの構築

開発年代の異なるニュータウン(以下NT)を対象に内在する自然環境特性を明らかにし、自然環境再編の手がかりを検討した。千里NTでは開発前の地形や造成の特徴を継承・保全する建替モデル案を検討、高蔵寺NTでは地形が住棟の配置・形状や上下水道インフラに及ぼした影響を明らかにした。港北NTではグリーンマトリックスと自然環境の特性を検討、地域の水系や農地との関係を検討した。NTのランドスケープ計画の通史をまとめ、NT建替・再編への知見を得た。研究の進度が異なる3つのニュータウン(以下NT)において、それぞれ調査研究を進めている。千里NTについては、すでに研究代表者・分担者による一連の研究がある。2013年度はその成果に基づき、近年建替えが進む住区で駅勢圏からの距離などに配慮した建替えの事業フレームに基づき、より詳細な「内在する自然環境を継承・再編するランドスケープ計画モデル」案を検討した。千里津雲団地、新千里北町団地を事例に、開発時の地形造成と計画案への反映し、既存の樹木・緑地を保全し立地の特性を表す複数の計画案を、住戸や共用部分の建築設計も含めて模型製作し比較検討を進めている。なおこの模型製作の際に3Dプリンタを用いている。港北NTについては、2013年度は計画された造成地形と原地形の詳細な比較、地形・地質・土壌など、土地の潜在的自然特性を調査した。港北NTの公園緑地系統「グリーンマトリックス」(以下GMS)では公園緑地と公共施設が歩行者専用道路等で有機的に結ばれているが、その一端をなす「せせらぎ水系」が原地形をどのように保全、改変して形作られたのか?その実態を明らかにし、新たな系統となりうるかを検討している。一方、NT周辺には現在、農業専用地区として保全された農地が広がり、当初これらの農地とNTを繋ぐ計画もあった。グリーンインフラGIの可能性の議論からこの関連を検討中である。高蔵寺NTについては新たに研究を開始した。高蔵寺NTは、我が国のNT開発史において「初期」にあたる千里NTと、NT計画におけるオープンスペース系統計画の「結実期」である港北NTにいたる「中期」にあたる。NT開発計画と土地との関連も、単位空間である住区との関連から、交通・公園緑地系統との関連へと変化した。計画の変遷を追いつつ、その特徴を把握中である。開発年度と既往研究の進度が異なる3つのニュータウン(以下NT)において、今年度も調査研究を進めた。(1)千里NTについては、研究代表者・分担者による一連の研究に基づき、2014年度は前年度から検討してきた、近年建替えが進む住区での「内在する自然環境を継承・再編するランドスケープ計画モデル」案の提案をほぼ終えた。千里津雲団地を事例に、開発時の地形造成と計画案への反映し、既存の樹木・緑地を保全し立地の特性を表す複数の計画案を、住戸や共用部分の建築設計も含めて模型製作し検討を進めている。(2)高蔵寺NTについては2014年度一定の成果を得た。高蔵寺NT開発計画の変遷に及ぼした地形の影響をNT全体と2住区(高森台、高座台)の異なるスケールで検討した。基礎的な自然環境の情報とNT計画における改変の過程を追いつつ、1センターの考え方や尾根と谷を用いた歩車分離がどのように形作られ、結果としてNTの公園緑地にどのような特徴が見いだせるのかを明らかにした。さらに住区内部の住棟配置や住棟形状に土地が及ぼした影響について、スケールを変えつつ検討を進めた。(3)港北NTについては本年度、原地形と計画された造成地形との詳細な比較、地形・地質・土壌など土地の潜在的自然特性に関する調査を終えた。港北NTの公園緑地系統「グリーンマトリックス」(以下GMS)で有機的に結ばれた公園緑地と公共施設・歩行者専用道路等のネットワークに対し、自然環境構造の一端をなすと思われていた「せせらぎ水系」が原地形を保全したものではなく、地形を改変して形作られたことが明らかになった。開発年代の異なる3つのニュータウン(以下NT)を対象に研究を行った。(1)千里NT:代表者らによる一連の既往研究に基づき、近年建替えが進む千里津雲団地、新千里北町を事例に「内在する自然環境を継承・再編するランドスケープ計画モデル」案を検討した。開発時の地形、造成手法を継承し、既存の樹木・緑地を極力保全して、立地特性を表す建替モデル設計案を提案・検証した。(2)高蔵寺NT:NT開発計画の変遷に地形が及ぼした影響を、NT全体、住区(高森台、高座台)のスケールで検討した。NT全体では尾根に着目したNT開発計画にどのような地形改変の特徴が見いだせるかを明らかにした。また住区では地形が住棟の配置や形状に及ぼした影響を整理した。またNTのインフラへの影響について給排水系統に着目して自然環境・開発計画・現状の関係を整理した。(3)港北NT:公園緑地と公共施設・歩行者専用道路等を有機的に系統づけた「グリーンマトリックス」(以下GMS)とその基盤にある土地の自然環境の構造を原地形と造成地形、雨水排水幹線などから検討し、GMSの計画思想を明確にした。GMSにおいて自然環境の一端をなすと思われた「せせらぎ水系」はかつての谷地形を保全したのではなく、地形を改変して作られたことが明らかになった。

また河川集水域や周囲の湧水の情報、NT周辺に保全された農地(農業専用地区)が、今後GMSを地域のグリーンインフラGIとして再編するための核となりうることを検証した。これらの研究を通じ、我が国のNT開発におけるランドスケープ計画の通史を、内在する自然環境の視点から描き出し、その継承・再編への知見と課題が得られた。なお「地域文脈」の視点からの成果とりまとめは現在出版準備中(日本建築学会)、高度経済成長時代に論考された「3つの床」の再認識によるNTのランドスケープデザインの検討は2016年度の科研費で申請中である。開発年代の異なるニュータウン(以下NT)を対象に内在する自然環境特性を明らかにし、自然環境再編の手がかりを検討した。千里NTでは開発前の地形や造成の特徴を継承・保全する建替モデル案を検討、高蔵寺NTでは地形が住棟の配置・形状や上下水道インフラに及ぼした影響を明らかにした。港北NTではグリーンマトリックスと自然環境の特性を検討、地域の水系や農地との関係を検討した。NTのランドスケープ計画の通史をまとめ、NT建替・再編への知見を得た。2014年度は3年間の研究の中間年度にあたり、調査や検討はほぼ当初の計画通りに進んでいる。いくつかの研究プロジェクトを平行して行っているが、前年度遅れ気味であった研究環境の整備も進み、調査研究は順調、提案、報告とりまとめまで進んだ研究もあった。計画全体の方向性については、(1)日本建築学会都市計画委員会地域文脈デザイン小委員会において書籍化を前提に議論を、(2)港北NT研究会において一連の研究を発表、(3)登録ランドスケープアーキテクト(以下RLA)有志による研究会で、NT開発のランドスケープデザインに関して本研究の論理的骨格の構築を引き続き議論している。2年度目の研究成果は、以下の学会等で発表・公表された。ランドスケープデザイン研究計画に則り、3つのNTについて研究を進めていく。(1)千里NTについては2014年度行った団地に対する提案モデルの検証を行い課題・修正点を洗い出し、最終的な建替えモデルの構築へと進める。(2)高蔵寺NTについては自然環境とNT計画の関連を、今年度はとくに給排水設備の観点に着目しつつ検討を進め、住区・住棟・オープンスペースの機能的系統が尾根と谷をどのように認識、改変してNTを形作ったのか?より具体的に検証していく。そのなかで日本のNT開発における「変換点」としての特徴を整理しする。(3)港北NTについては、GMSとその基盤となった自然環境の構造を、特にせせらぎ水系とかつての谷地形との差異、雨水排水幹線などから整理し、その計画思想を明確にしていく。さらに既存のGMSを構成する系統として新たに「水系」に着目し、河川集水域および周囲の湧き水の情報などから自然環境について把握し、またNT周辺に保全された農地(農業専用地区)もNTの地域資源として視野に入れた上で、NTと農地とを繋ぐグリーンインフラGIとしてGMSを再編する可能性を検討・整理し、モデルとしてまとめていく。これらの検討を通じ、最終年度は我が国のNT開発におけるランドスケープ計画を2つの通史としてまとめたい。1つは「地域文脈」の視点からNTの特徴を編年する作業である。これは前年度からひき続いて日本建築学会地域文脈デザイン小委員会において検討しているもので、今年度はその成果を図書として取りまとめる。
島孤火山の深部構造

われわれは島孤火山の精密な深部構造とそこでのマグマ活動のダイナミクスを解明することを目指して三年間の共同研究を行った。上部マントルでマグマの発生と移動、下部地殻でのマグマの貯蔵とその組成変化、爆発的な噴火現象の発生機構に焦点を当てて、高温高圧実験、解析された火山の深部構造の地質学、地震学的手法を用いて火山の深部構造の推定などの多面的な手法からこの問題にアプローチした。その結果以下の成果を得た。(1)北海道の日高変成帯の南部に露出する幌満かんらん岩体について、詳細な地質学および岩石学的研究を行い、このかんらん岩体が高温でマントル最上部に貫入したマントルダイアピールの固結物であることを明らかにした。(2)日高変成帯の北部に露出するパンケヌシュ岩体および芽室岳岩体は日高島孤の下部地殻に形成された巨大なマグマ溜りの固結物であることを明らかにした。(3)日光白根火山の下にこれまで知られていたS波の顕著な反射面は、火山体を取り巻くように北側にも分布し、さらにその下の地殻下部にも別の反射面が火山体から北に伸びている。これらの反射面は比較的薄いマグマの濃集したシートで、p波のトモグラフィーからはこれらの反射面に囲まれた直径30km厚さ20kmの地殻が全体として低速度である事が分かった。(4)有珠火山のマグマ溜りは最初10kmの深さにあり、高温玄武岩と低温流紋岩の二種類のマグマから成る成層構造をしていた。1663年のプリニアン噴火によってこのマグマ通りの成層構造は破壊され、より浅部に玄武岩と流紋岩が混合してできたデイサイトのマグマ溜りが生じた。研究の初年度にあたる本年は、部分溶融体変形実験装置を筑波大学に導入した。変形実験装置は筑波大学の栗田が新規に設計製作したもので、年度末の完成に向けて現在装置の組立段階にある。この装置を用いてメルト含有率数%数10%の広い領域での部分溶融体の粘性測定が行われる予定である。また名古屋大学には本年の科研費でポータブル地震観測システムが導入された。名大の山岡らはこのシステムを用いて日光白根火山周辺の合同地震観測に参加した。また平成6年秋に予定されている霧島火山の深部構造探査ではこのシステムが重要な役割を果たすことが期待されている。茨城大の高橋(正)は地震学と火山学の合同シンポジウムを宇都宮大学で開催し、その席上で日光火山群についてのマグマ供給系のモデルを提案した。金沢大学の荒井、東北大の藤巻、北大の前田らは日高帯のカンラン岩やハンレイ岩の貫入岩体の地質調査を行い、各種岩体に記録されたマグマの活動の時期やマグマ活動の場の特徴について相互に検討した。平成5年12月に金沢大学辰口研修センターで開催された日高班の検討会には分担者全員の他に15人の参加者を数えた。火山の深部構造を研究する上で深成岩貫入岩体に記録された情報をいかに解読し読み取るかに焦点を当てて討論がなされた。東工大の高橋(代表者)の研究室では活動中の雲仙火山及び北海道の有珠火山のマグマ供給系の解明を目指した高温高圧実験が多数行われた。我々日本人の生活は火山と切り離して考えることができない。現代の火山学は山体直下に上昇したマグマの挙動を噴火の前兆現象として捉えることに成功しつつあるが、噴火の規模と周期を各火山について定量的に予言するには至っていない。これは火山体の下に存在するマグマ溜まりや火道、マグマ供給源(ダイアピール)とのつながりなどの火山の全体像とそれらを支配する物理法則が充分に解明されてないことにその根本原因がある。

火山の深部構造研究を目指した広範な共同研究は、すでに平成5年度の日光火山群の集中観測、平成6年度の霧島火山群の総合調査などに於いて実現した。茨城大の高橋は、1991年以来の雲仙火山の噴火物の岩石学的研究により、噴火直前に流絞岩質と玄武岩の2種類のマグマが混合したことを明らかにした。ホロマンカンラン岩体、パンケヌシハンレイ岩体を始めとして日高帯に露出する深成岩体の岩石学、鉱物学、地球化学的な総合調査については、平成5年12月に金沢大学で独自の研究会を開催し、更に、平成6年9月には日本地質学会の特別シンポジウムを主催した。また、我々の班員が中心となって日高帯の野外巡検を平成6年9月に実施した。前年度に引き続き上部マントル物質及び下部地殻物質の高温高圧実験を行い、島弧火山を特徴付けるソレイアイト系列マグマとカルクアルカリ系列マグマの形成過程のモデルを作った。部分融解体の変形プロセスに関するレオロジー則の確立及びメルトの分離条件について温度、圧力、融体の組成、応力との関係を明らかにした。我々は平成7年度には噴火予知研究グループと共同して雲仙火山の深部構造探査とそのマグマ供給系の実態の解明を目指した。茨城大の高橋は1991年以来の雲仙火山の噴火物の岩石的研究により、噴火直前に流紋岩質と玄武岩質の2種類のマグマが混合したことを明らかにした。代表者らは、雲仙火山の噴出物に対して更に詳細な岩石学的研究と高温高圧実験を続行中である。これらの噴出物の研究に基づいてマグマ供給系の構造とそのダイナミクスを予想した。これらの研究成果については、岩波書店発行の「科学」1995年10月号に「特集:見えてきた火山の深部構造」として、本研究のメンバー及び公募研究の研究者等を加えて、公表した。ホロマンカンラン岩体、パンケヌシハンレイ岩体をはじめとして、日高帯に露出する深成岩体の岩石学、鉱物学、地球化学的な総合調査については、平成5年12月に金沢大学で独自の研究会を開催し更に平成6年9月には日本地質学会の特別シンポジウムを主催した。平成7年度は以上の研究成果を継承しつつ、ホロマンカンラン岩体と日高帯下部地殻のハンレイ岩体との成因関係を解明した。この為に金沢大学に鉱物分析用資料作成システムを、東京大学にエネルギー分散型X線マイクロアナライザーを設置した。これらの研究成果を公表する目的で、日本地質学会発行の地質学論集の特集号「日高深成岩体のマグマ活動」として本研究のメンバーが責任者となって刊行の作業に入っている。
新規なジカチオン型ヘテロコロネンの合成と酸化還元特性の評価

本研究は「共役した2個の四級窒素を導入した新規なジアゾニアコロネンの合成法の確立と酸化還元特性を明らかにすること」を目的に検討を行った結果、ジアゾニアコロネンの合成においては、6-アセチルベンゾ[b]チオフェンを出発原料とする新しい合成経路を開発することでこれまで大きな課題であった後続光反応の抑制に成功し、収率の大幅な向上を達成した。また、合成したジアゾニアコロネンが4段階の可逆な還元特性を持つことを詳細な電気化学的検討によって初めて明らかにした本研究は「共役した2個の四級窒素を導入した新規なジアゾニアコロネンの合成法の確立と酸化還元特性を明らかにすること」を目的に検討を行った結果、ジアゾニアコロネンの合成においては、6-アセチルベンゾ[b]チオフェンを出発原料とする新しい合成経路を開発することでこれまで大きな課題であった後続光反応の抑制に成功し、収率の大幅な向上を達成した。また、合成したジアゾニアコロネンが4段階の可逆な還元特性を持つことを詳細な電気化学的検討によって初めて明らかにした縮合多環芳香族化合物の炭素骨格の一部をヘテロ原子で置換した複素π共役系分子は、母体炭化水素にはない種々の特性を示し、有機光電子材料・有機磁性体・有機伝導体などへの応用が可能なことから、「新規な複素π共役系分子の開発」は基礎有機化学研究の大きな目標の一つとなっている。本研究は平成17-18年度の科研費(基盤研究(C))において得られた「モノアゾニアコロネン類の合成と物性評価」に関する研究成果を発展させて、「共役した2個の四級窒素を導入した新規なジアゾニアコロネンの合成法の確立とその酸化還元特性を明らかにすること」を目的としている。平成19年度は、ヘリセンの分子内光Diels-Alder反応によるジアゾニアコロネンの合成において問題となっているピリドン型コロネンへの後続反応の抑制について、光照射時間の短縮による抑制を目指した数種類の改良合成経路を検討した。その結果、光反応前駆体の改良により、従来行っていた二重光閉環の代わりに一段階の光閉環でジアゾニアコロネンを得ることのできる合成経路の確立に成功した。新しく開発した合成経路では、課題であったピリドン型コロネンへの後続反応を完全に抑制することが可能となり、収率も大きく向上した。合成に成功したジアゾニアコロネンの基本的な物性評価として、極性を変化させた溶媒中における各種(吸収・蛍光・NMR)スペクトル測定を行い、溶液中における自己会合体形成について解析したところ、電荷数の増加による溶媒和エネルギーの増大により、モノアゾニアコロネンで認められたような顕著な自己会合は起こさないことがわかった。また、サイクリックボルタンメトリー法により、還元電位の測定と還元種の可逆性について予備的な検討を行ったところ、4段階の可逆な還元波が観測された。現在、これらの結果について分子軌道計算による解析を行っている。縮合多環芳香族化合物の炭素骨格の一部をヘテロ原子で置換した複素π共役系分子は、母体炭化水素にはない種々の特性から有機光電子材料・有機磁性体などへの応用が期待できるため、新規複素π共役系分子の開発は基礎有機化学研究の大きな目標の一つとなっている。本研究は平成17-18年度の基盤研究(C)「モノアゾニアコロネン類の合成と物性評価」の成果を発展させて、「共役した2個の四級窒素を導入した新規なジアゾニアコロネンの合成法の確立とその酸化還元特性を明らかにすること」を目的としている。平成20年度は、ジアゾニアコロネンの合成において改善の余地がある後続反応の抑制について、合成経路を原料から見直した結果、6-アセチルベンゾ[b]チオフェンを出発原料とする薪しい合成経路を確立した。この新合成経路では、収率の大幅な向上のほか、窒素原子の導入位置の異なるジアゾニアコロネンも合成可能な経路となった。合成に成功したジアゾニアコロネンの酸化還元挙動に関しては、サイクリックボルタンメトリー法を用いた昨年度の予備的な検討では、4段階と思われる可逆な還元波が観測されていたが、2段階目と3段階目の還元電位が接近しているため明確な証拠が得られていなかった。しかし、今年度新たにパルスディファレンシャル法を併用した詳細な電気化学的検討により、四段階1電子ずつの可逆な還元種の観測に成功した。還元電位の値は、代表的なアクセプター分子であるメチルビオロゲンよりも貴側に位置しており、医薬品やエレクトロクロミック材料などへの応用が期待できることがわかった。
Ｘ線星による銀河中心拡散Ｘ線放射へのエネルギー寄与の解明

銀河系バルジに属する低質量X線連星系の光度関数を作成した。光度関数の精度向上のために、同領域の未同定X線天体に対して種族同定を目的とした観測提案を行い、本研究期間内にSuzaku及びChandra衛星で新たに13天体を撮像分光観測した。その結果、銀河系バルジ方向の比較的明るいX線源のほぼ全てを2keV以上の硬X線で網羅したサンプルを構築することに成功した。種族同定解析を進めた結果、新たに低質量X線連星系を1天体、銀河団を2天体、星を3天体同定した。この成果から、我が銀河系バルジの低質量X線連星系の個数は、他の銀河に比べて少ないという示唆を得た。銀河系バルジ方向の未同定X線天体の中で、X線天文衛星Suzakuによって初めて行われた、2keV以上の硬X線による撮像分光観測のデータ解析を行った。この天体は、2011年にもChandra衛星によって撮像分光観測が行われている。Suzaku衛星の撮像分光装置はバックグラウンドが低いため、面輝度の低い広がったX線放射に対する感度が高い。実際にSuzaku衛星のデータから、半径4分角程度の広がりを持つ円形のX線放射を発見した。この放射の輝度ピークは、ROSAT All-Sky Surveyカタログに記載された未同定X線天体の位置から南東に1分角離れていた。このX線放射の輝度分布は、自己重力系でよく採用されるβ-modelでよく再現できることが分かった。またX線スペクトルからは、赤方偏移z = 0.13にある、電子温度kT = 5.3 keVの高温ガスからの放射であることが分かった。この観測結果は、Suzaku衛星で発見したX線天体が新たな銀河団であることを示唆している。この成果は論文としてまとめられた。並行して、2012年9月と2013年3月に同じくSuzaku衛星で観測された、未同定X線天体2天体の撮像分光観測データを解析しており、結果を論文にまとめつつある。それぞれの天体は、Algol型の星と銀河団と推定される。さらに、未同定X線天体の位置決定を目的とした撮像観測をChandra衛星に、広帯域X線スペクトルの取得を目的とした撮像分光観測をSuzaku衛星にそれぞれ提案し、5天体に対する観測時間を新規に獲得した。これらは2014年度中に観測が行わる予定で、観測され次第データ解析に移る予定である。銀河系バルジ方向の未同定X線天体の中で、X線天文衛星Suzakuによって初めて行われた2keV以上の硬X線撮像分光観測のデータ(2天体分)について、解析結果を論文にまとめた。1つは距離にして400pc程度に位置するRS CVn型の星であることが分かった。もう1つの天体は、そのX線スペクトルが20 keV辺りに折れ曲がりをもつ冪型関数で表すことができることから、新しい低質量X線連星系の可能性が高い。硬X線放射は、降着円盤起源の軟X線が、折れ曲がりのエネルギーに対応した高温の電子によって逆コンプトン散乱過程で叩き上げられたものと考えられる。同じくSuzaku衛星によって2012年3月に観測が行われた、別の未同定X線天体のデータ解析も行った。この天体については、2011年にChandra衛星によっても撮像観測が行われているが、ROSAT All-Sky Survey (RASS)カタログに記載された位置にX線天体はなかった。しかし、Suzaku衛星の低バックグラウンドを活かした観測により、RASS天体から南東に1'離れた位置に半径4'程度の広がりを持つ円形のX線放射を発見した。この放射の輝度分布やX線スペクトルを解析したところ、z = 0.13にある新しい銀河団であることが分かった。この成果を2013年春季天文学会で報告し、論文にまとめて投稿した。以上に加えて、Suzaku衛星による未同定X線天体の撮像分光観測を新たに2天体、9月と3月に実施した。現在これらのデータを解析中である。その他、正確な位置決定を目的として2011年にX線天文衛星Chandraによって観測された、銀河バルジ方向の未同定X線天体11天体について、南アフリカ赤外線天体観測所IRSFのSIRIUS装置を利用した近赤外対応天体の探査を提案した。提案は採択され、6月に観測が行われた。現在データを解析中である。銀河系バルジ方向の未同定X線源3天体に対し、X線天文衛星Suzaku及びXMM-Newtonで得られたX線撮像分光観測のデータを解析した。XMM-Newton衛星で観測された天体からのX線放射は、2温度(kT = 0.5, 1.7keV)の光学的に薄い電離平衡プラズマモデルでよく再現された。

近傍の可視光天体との位置の比較や、X線スペクトルの特徴からG型巨星であると推定される。一方Suzaku衛星で観測された天体1RXS J173905.2ー392615は非常に暗く、温度0.7keVの電離平衡プラズマからのX線放射と考えられる。可視光対応天体候補は、AあるいはF型星であることが示唆された。通常A/F型星はX線で暗いため、A型星自身ではなくその伴星がフレアを起こしたと推測される。本成果を論文として投稿し、現在レフェリーコメントに従い改訂中である。またSuzaku衛星により2013年に観測された1RXS J170047.8ー314442からは、広がったX線放射が観測された。X線スペクトルには6keV付近に輝線が見えており、高階電離鉄イオンからのKα輝線と仮定すれば赤方偏移z=0.14が示唆される。電離平衡プラズマの温度も6.2keVと見積もられた。従って本天体は銀河団と考えられる。強い星間吸収で光学同定することの困難な銀河面領域での銀河団候補を確証づけた本成果を、現在論文にまとめている。また別途、Suzaku衛星及びChandra衛星を使い延べ10天体のX線撮像分光観測を行った。これまでに計31天体に対して2keV以上のX線撮像分光観測を行って来ており、バルジ方向の未同定X線源をほぼ完全に網羅した。X線フラックスにして10 -13 ergs/s/cm2の下限値を持つサンプルとしては世界初のものであり、今後バルジX線源の統計的議論を進める上で貴重な基礎データとなる。X線天文学2011年にChandra衛星で観測した未同定X線天体について、IRSF/SIRIUS装置で可視光対応天体の探査を実施し、多波長観測を進めることでX線天体の同定精度が上がりつつある。またSuzaku衛星によるX線撮像分光観測で、着実に未同定X線源の正体の解明が進んでいる。系外天体や銀河系ディスクのX線源の混入を取り除くことが可能となり、銀河系バルジのX線源の光度関数の完全性が少しずつ向上している。またChandra/Suzaku衛星で新規に観測時間を獲得したことで、未同定X線源のサンプルが合計20天体程度となった。これにより銀河系バルジのX線源について、統計的な議論が可能なレベルまでサンプルを揃えることができたと考えている。2011年にChandra衛星で観測した未同定X線天体について、IRSF/SIRIUS装置で可視光対応天体の探査を実施できた。多波長観測に着手できたことで、X線天体の同定精度を上げるための手段が増えたことになる。また本観測を通じて名古屋大学赤外グループとの協力体制を確立することができた。並行してSuzaku衛星によるX線撮像分光観測により、相補的に未同定X線源の正体の解明を進めている。本年度2天体の観測が行われたことで、少しずつではあるがサンプルが揃いつつある状況にある。未同定X線天体のサンプルが一通り揃ったと考えられるため、X線撮像分光観測データの解析を押し進める。銀河系バルジ方向の未同定X線源について、X線分光に基づいた種族同定を行って、系外天体や太陽系に比較的近い活動的な星を除外する。残った天体のX線フラックスから、銀河系バルジのX線光度関数を構築する。これを系外銀河のバルジ、例えば楕円銀河のX線光度関数と比較し、我が銀河系バルジの構造形成に対する観測的制限を付ける。
植物病理学のための酢酸ウランに代わるノンアイソトープ電子染色剤の新規開発

生物試料の切片の電顕観察にはウラン塩が最も有効であるが、細胞壁やデンプン粒と言った多糖類を多く含む植物病理学の試料に多く含まれる多糖類をウラン塩は好染できない。また、ウラン塩は放射活性を有するため日本では管理と使用が制限されるため、細胞構造と多糖類の双方のコントラストを上げる非放射性のウラン代用重金属染色剤の開発が求められている。画像の客観的評価のための相対的画像コントラスト比法を使って、5種の重金属のいくつかの生物種に対する電子染色効果を調べた。その結果、positive染色剤としてGdAc3とHfCl4が優れ、negative染色剤としてGdCl3が良いことが分かった。透過電子顕微鏡(TEM)による生物組織の観察には酢酸ウランが不可欠である。本課題では放射性ウランに代わる非放射性重金属染色液の開発を行う。動植物・昆虫・微生物と云った多様な生物の細胞構造・多糖類・膠原繊維を好染するpositive染色液としてHfCl4と希土類の電子染色性を調べる予定である。染色剤の候補としてとしてHfCl4を調べた。調査生物の対象としては未調査の生物種である昆虫を選んだ。重金属染色した細胞構造のコントラストを客観的に評価することは難しい。電顕画像の優劣は染色剤の種類・染色液の溶媒・染色時間・切片の厚さ・温度等の条件や研究者の写真技術によって決まるため科学的に評価しにくい。ここでは電顕像を客観的に評価できる相対的TEMコントラスト比法を考案して利用した。葉とカビに対するHfCl4(MeOH)液のよい電子染色性はすでに報告された。この染色液は細胞構造に加え、細胞壁・デンプン・グリコーゲンも好染したが、一方、欠点も見出された。トラブルは重金属を溶かすMeOHで起こる。MeOHは切片をグリッドに貼り付ける粘着物質を溶かすため、切片がグリッドからかなりの頻度で剥がれて切片観察はできなくなる。また、HfCl4は水を加水分解するため染色水溶液は強酸となり染色性は短期に失われるということも考えられる。これら欠点を見直す必要性からHfCl4水溶液の電子染色性について昆虫中腸を使って調査した。その結果、染色液はpH1.0という強酸になるにもかかわらず、作製後3ヶ月経っても細胞構造・グリコーゲン・膠原繊維は好染した。また、HfCl4染色液の染色性は強酸よりも微酸性(pH4.0)で更に優れていることが分かった。この結果は水溶液の使用により切片はグリッドから剥がれることはなく、HfCl4水溶液の方がHfCl4(MeOH)液より使いやすく広範囲な生物種に応用できることが分かった。透過電子顕微鏡(TEM)で細胞観察するには切片を酢酸ウランで染色することが不可欠となる。観察に必要なウランは放射活性を有するため日本ではその管理と使用が制限されTEMを使った研究環境が悪化している。このためウランに代わる非放射性重金属染色剤の開発が必要である。電顕像のコントラストは重金属剤の染色効果・溶媒・染色時間・切片の厚さ・染色温度・露光・現像等に左右されてコントラスト増減の評価は難しい。本研究以前に画質の客観的評価のために相対的なTEMコントラスト比法を開発した。本課題前に本法を使って、植物や糸状菌に対するHfCl4メタノール液の染色効果を調べた。その結果、ヘテロクロマチン、生体膜系、オルガネラ基質、グリコーゲン、細胞壁、デンプンを好染する結果を得た。しかし、メタノールによりグリッドの粘着剤が溶けて切片が剥がれる欠点に遭遇し改善が求められた。研究初年度は切片の隔離防止のためHfCl4水溶液を作製し、この液の染色効果について昆虫中腸を使って調査した。HfCl4水溶液は生体膜系、オルガネラ基質、グリコーゲン、膠原繊維に対してよい染色効果を発揮して切片の剥離もなくなった。HfCl4水溶液の染色効果は3ヶ月経過しても減少せず、pHの変動にも染色効果は影響されなかった。本年度はコムギ根に及ぼすGdCl3水溶液と酢酸ガドリ二ウム(GdAc3水溶液)の染色効果について調べた。その結果、ヘテロクロマチン、生体膜系、オルガネラ基質、細胞壁、デンプンが好染して十分に電子染色として使えることが分かった。調査したHfCl4、GdCl3、GdAc3の染色効果はウランの染色性の約7080%ほどに当たるが、観察に十分に使用できた。また、TMVを使って3つの重金属のnegative染色効果を調べたところ、タンパク粒子の染色性がよく、汚染物の付着が少なく、構造破壊も少ないのはGdCl3であった。透過電子顕微鏡による細胞観察にはウランが最も有効であるが、ウランは多糖類を好染しない。電顕観察に必須のウランは放射活性を有するため日本で管理と使用が制限される。このため現在ウランの欠点を改善して細胞コントラストを挙げる非放射性の重金属染色剤が必要となっている。コントラストは染色剤の染色効果・染色時間・切片厚・現像条件により変わるためその正確な評価は難しい。本研究では相対的T細胞コントラスト比法を開発したが欠点も見つけた。正確なコントラスト比の決定には写真の樹脂(最低電子密度部位)の電子密度の一定化が必要となるため、一定になるよう写真現像を行った。平成2627年度は多様な生物種(植物・かび・昆虫)に及ぼす

GdCl3、GdAc3、Smcl3、SmAc3水溶液の染色効果を調べた結果、5種の重金属は核とオルガネラ基質、生体膜のコントラストを増加させた。加えて、細胞壁、デンプン、膠原繊維も高い染色性を示し、ウランが保有しない染色性を保有することが分かった。これら重金属の染色効果はウラン塩の染色性に匹敵するため、微細構造の観察に十分である。TMVウイルス粒子を使って5つの重金属のnegative染色効果を調べた。5つの重金属のうちで、汚染と構造破壊が少なく、染色性が良かったのはGdCl3であった。以上の結果を纏めると、GdAc3の細胞構造のコントラストの微細性は特に優れているのでウランに代わるpositive染色剤として、GdCl3はnegative染色剤として推薦できる。生物試料の切片の電顕観察にはウラン塩が最も有効であるが、細胞壁やデンプン粒と言った多糖類を多く含む植物病理学の試料に多く含まれる多糖類をウラン塩は好染できない。また、ウラン塩は放射活性を有するため日本では管理と使用が制限されるため、細胞構造と多糖類の双方のコントラストを上げる非放射性のウラン代用重金属染色剤の開発が求められている。画像の客観的評価のための相対的画像コントラスト比法を使って、5種の重金属のいくつかの生物種に対する電子染色効果を調べた。その結果、positive染色剤としてGdAc3とHfCl4が優れ、negative染色剤としてGdCl3が良いことが分かった。本課題の目的は電子顕微鏡(TEM)に使用する非放射性の重金属電子染色剤を開発することにある。電子染色剤に求められる役割は、超薄切片の細胞構造と多糖類に十分なコントラストを賦与して観察を可能とすることにある。この重金属染色をpositive染色と呼ばれている。現在のところ、コントラスト増強に最も優れた染色剤は酢酸ウランであるが、ウランは放射線を出すため日本社会ではその保有と使用が制限されつつある。優秀な染色剤であるウランといえども、植物病理学の素材の植物・カビ・細菌・昆虫に含まれる多糖類(細胞壁・グリコーゲン・膠原繊維・デンプン)を上手く染色できない欠点を有するため、感染時の病原菌と宿主植物の細胞壁の観察に不利な染色剤である。本課題では、初めに画像コントラストを客観的に評価できる方法を開発することから始まった。相対的TEMコントラスト比法により同じ基準で画像のコントラスト評価が行えるようになり、目標の1つは達成できた。細胞構造と多糖類に及ぼす希土類のpositive染色以外にnegative染色も探索した。電子染色剤は生物組織を普遍的に染色できなければならない。このため多数の生物種を染色できることを実証するために植物葉・植物根・昆虫中腸・微生物といった多くの生物組織を調査対象とした。現在まで、調査の終わった重金属は3種(HfCl4、GdCl3、GdAc3)で、3試薬とも酢酸ウランに代わる染色効果を有し,かつ、多糖類をウランよりも好染することが分かった。3試薬のnegative染色効果は今のところGdCl3が優れている結果が得られている。最終年度は(SmCl3、SmAc3, YuCl3)の電子染色性についてコムギ根を用いて調べる。酢酸ウランに代わる細胞構造と多糖類を染色する重金属剤を3つ見出したので、本年度も十分な成果が得られたと判断する。