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アジア地域における種苗供給と植物遺伝資源利用に関する経営的研究

2018年12月にタイ北部のイチゴ・花卉生産と種苗生産利用について調査を実施した。他にF1を中心とした商業的育種、及びバイオメジャーによるGMOを中心とした商業的育種及び国などの機関による公的育種及び農民的育種の役割に分けて、アジア地域を中心とした種苗供給と植物遺伝資源利用に関する問題整理を行い執筆した(未公刊)。またアジアにおける青果物流通革命と種苗転換の関係について研究会で発表を行った。アジア地域ではGMO栽培が制限されているため、主に公的セクタによるF1品種と固定種を中心に穀類の種子供給が行われているが、米国における代替燃料需要が激減したトウモロコシの輸入拡大による穀類の生産減少が見込まれていることが資料分析によって明らかになった。他方中間層が増大してきた東南アジアにおいてイチゴなどの園芸品目は需要増が見込まれており、従来の加工中心の利用から生食用の高品質品種の普及が急速に進展しているが、現在はその開発プロセスを中国とタイについて研究している。最後に中国における品種開発における公的セクタと企業の棲み分け関係について明らかにするため昨年中に数人の実務家にインタビューを行い、31年度(2019年度)に民間種苗会社を中心に現地調査を実施する運びとなった。他に日本農業経済学会の農業経済学事典出版事業において、項目「バイオテクノロジー」に関する打ち合わせ及び執筆を行った。これは31年(2019年)夏から秋にかけて出版予定である。生産者がF1種を採用する要因についての投稿論文執筆が遅れたことと、2018年6月に予定していた調査を体調不良のため延期したことにより。その後の計画を組みなおさざるをえなくなった。そのため大幅に研究が遅延してしまった。その後、中国の協力者及び種苗会社と研究打ち合わせを行い、もう1年間研究期間を延長して再度計画を立て直したが、現状は執筆予定の論文を含めて半年以上遅れている。残された課題は次の3つであり、できる限り31年(2019年)中に研究を完了したいと考えている。1)タイ国におけるイチゴ生産と品種改良の目標についての研究とりまとめ。2)中国における品種開発の棲み分け関係と技術水準についての現地調査の実施。3)国内種苗会社における品種開発と知的財産戦略についての調査平成28年度は次の3点を研究実施計画に掲げた。1、前年度までの研究成果を公表し、新たな研究のベースを確認すること。2、タイ・マレーシア調査を実施し、スーパーマーケットが主流となりつつある青果物流通において、生産者がF1種を採用する要因について個別経営分析を通して明らかにする。3、中国における穀類の品種開発における公的セクタと竜頭企業の役割について明らかにする。以上の計画について、1については、吉田義明「バイオテクノロジーと知的財産」北原・安藤編『多国籍アグリビジネスと農業・食料支配』明石書店、2016年10月において、F1を中心とした商業的育種、及びバイオメジャーによるGMOを中心とした商業的育種、そして国などの機関による公的育種、さらに農民的育種の役割に分けて、アジア地域を中心とした種苗供給と植物遺伝資源利用に関する問題整理を行った。この点については、ほぼ予定通りの成果を得ることができた。2については、現地調査を2回実施して資料収集と聞き取り調査によって、在来固定種とF1種の棲み分け関係を明らかにしようとしているが、品目によって大きな違いが存在していることを知ることができた。今後は代表的な品目を設定して、種苗供給のパターンを探ることにしていく予定である。最後に3については、2月頃の調査を予定していたが、年末よりわが国において主要農作物種子法廃止が浮上し、これに関連した研究及び意見表明を余儀なくされ、次年度に調査を延期せざるをえなくなった。アジア地域ではGMO栽培が制限されているため、主に公的セクタによる品種改良と固定種を中心に穀類の種子供給が行われており、今回の種子法廃止が与える影響は小さくないと考える。1において公刊した論文において、この領域について十分な記述がなされておらず、新たに生じた問題に十分に対処できていたいため、補足的に研究論文の発表を予定している。中国における穀類の品種開発における公的セクタと竜頭企業の役割について研究については、2月頃の調査を予定していたが、年末よりわが国において主要農作物種子法廃止が浮上し、これに関連した研究及び意見表明を余儀なくされたため、次年度に調査を延期せざるをえなくなった。次に、東南アジア現地調査によって、在来固定種とF1種の棲み分け関係を明らかにしようとしていたが、品目によって大きな違いが存在していることを知ることができた。このため、今後は代表的な品目を設定して、種苗供給のパターンを探ることにしていく必要があり、再調査を実施することになった。2017年9月と12月に各10日間にわたり、マレーシアキャメロン高原及びタイ北部のイチゴ生産と種苗生産利用について調査を実施した。他に東南アジアにおいてもスーパーマーケットが主流となりつつある青果物流通において、生産者がF1種を採用する要因について個別経営分析を通して明らかにした。この内容については投稿準備中である。論文では、F1を中心とした商業的育種、及びバイオメジャーによるGMOを中心とした商業的育種、そして国などの機関による公的育種、さらに農民的育種の役割に分けて、アジア地域を中心とした種苗供給と植物遺伝資源利用に関する問題整理を行う予定である。また現地調査を2回実施して特定の園芸品目(イチゴ)を例として資料収集と聞き取り調査によって、種苗供給のパターンを探った。

中間層が増大してきた東南アジアにおいてイチゴなどの園芸品目は需要増が見込まれており、従来の加工中心の利用から生食用の高品質品種の普及が急速に進展している。調査ではわが国のイチゴ品種が東南アジアにおいて、どのように導入され、また育種材料として利用されているかが明らかになった(未発表)。最後に中国における穀類の品種開発における公的セクタと竜頭企業の役割について明らかにする課題は達成できなかった。アジア地域ではGMO栽培が制限されているため、主に公的セクタによる品種改良と固定種を中心に穀類の種子供給が行われており、前年までに公刊した論文において、この領域について十分な記述がなされておらず、新たに生じた問題に十分に対処できていたいため、補足的に研究論文の発表を予定している。今年度は、1、公的セクタによる種子、種苗供給の社会的役割について、研究発表・論文執筆を行うこと。2、東南アジア調査を再度実施し、残された課題である品目別の種子、種苗供給の特徴を再整理すること。3、中国調査を実施し、飼料穀物需給に関連する国内作目転換と輸入の関連を明らかにすること。4、穀類品種開発における公的セクタと竜頭企業の役割分担について明らかにすること、5、ハイブリッド稲と耐塩性品種、及び工芸作物における在来種維持についてのインド調査を実施することを計画した。しかし種子法廃止の全般的影響を把握することができなかったため大幅に研究が遅延した。また中国調査の聞き取り対象者との間で日程調整ができず、やむをえず主に国内と東南アジア調査に絞って調査研究を実施するにとどまった。したがって項目1,2はほぼ達成できたが、3以下の研究の進捗が遅れてしまった。2018年12月にタイ北部のイチゴ・花卉生産と種苗生産利用について調査を実施した。他にF1を中心とした商業的育種、及びバイオメジャーによるGMOを中心とした商業的育種及び国などの機関による公的育種及び農民的育種の役割に分けて、アジア地域を中心とした種苗供給と植物遺伝資源利用に関する問題整理を行い執筆した(未公刊)。またアジアにおける青果物流通革命と種苗転換の関係について研究会で発表を行った。アジア地域ではGMO栽培が制限されているため、主に公的セクタによるF1品種と固定種を中心に穀類の種子供給が行われているが、米国における代替燃料需要が激減したトウモロコシの輸入拡大による穀類の生産減少が見込まれていることが資料分析によって明らかになった。他方中間層が増大してきた東南アジアにおいてイチゴなどの園芸品目は需要増が見込まれており、従来の加工中心の利用から生食用の高品質品種の普及が急速に進展しているが、現在はその開発プロセスを中国とタイについて研究している。最後に中国における品種開発における公的セクタと企業の棲み分け関係について明らかにするため昨年中に数人の実務家にインタビューを行い、31年度(2019年度)に民間種苗会社を中心に現地調査を実施する運びとなった。他に日本農業経済学会の農業経済学事典出版事業において、項目「バイオテクノロジー」に関する打ち合わせ及び執筆を行った。これは31年(2019年)夏から秋にかけて出版予定である。
突然変異株と試験管内機能発現によるダイニン内腕・外腕重鎖機能の追求

真核生物の鞭毛が波動運動を生じる機構において、運動の原動力を発生しているダイニンの機能が最も重要であると考えられる.鞭毛ダイニンは内腕と外腕があり、合計10種以上の重鎖が存在する.本研究では、各重鎖の機能に迫る目的で2方向の研究を行った.一つは重鎖を部分的に欠損したクラミドモナスの変異株を単離する試みである.まず、外腕のβ重鎖のC末部分を大きく欠失した変異株を単離し、この重鎖がα重鎖にくらべて外腕の働きに重要であること、および、それがダイニン外腕中ほぼ中央に位置することを示した.内腕に関しては重鎖の一部を欠損した新種の変異株2種を単離し、内腕重鎖7種のうち5種は運動性に絶対的には必須ではないことを明らかにした.次に2番目の方向の研究として、ダイニン重鎖の機能を試験管内で検定した.まず外腕重鎖を外腕欠失変異株軸糸にin vitroで再結合し、再活性化した軸糸の運動性から各重鎖の機能に迫った.ダイニン外腕標品はαβ重鎖を含む粒子とγ重鎖を含む粒子として分離して得られる.本研究ではこの2つの粒子を外腕欠損変異株軸糸に加えることにより、外腕を機能的に再構成することに成功した.また、αβ粒子だけでも結合して一定の機能を発現することを確認した.したがってダイニン外腕はγ重鎖が存在しなくても機能できると結論された.次にダイニン内腕をクロマトグラフィで7つの分子種に分け、それぞれをガラス表面に塗布して微小管滑走能を調べた。その結果、7つの分子種中6つに運動を生じる活性があることがわかった.最大運動速度は2-11μm/秒で、様々であった.また、その6種のうち5種に微小管を回転させる活性があった.一方、外腕ダイニンや、内腕の1種はin vitroでは運動活性を示さなかった.以上の結果は、鞭毛ダイニンが機能的に多様であることを示す.これらがどのように協調して鞭毛運動を発生するのかを理解することが今後の課題である.真核生物の鞭毛が波動運動を生じる機構において、運動の原動力を発生しているダイニンの機能が最も重要であると考えられる.鞭毛ダイニンは内腕と外腕があり、合計10種以上の重鎖が存在する.本研究では、各重鎖の機能に迫る目的で2方向の研究を行った.一つは重鎖を部分的に欠損したクラミドモナスの変異株を単離する試みである.まず、外腕のβ重鎖のC末部分を大きく欠失した変異株を単離し、この重鎖がα重鎖にくらべて外腕の働きに重要であること、および、それがダイニン外腕中ほぼ中央に位置することを示した.内腕に関しては重鎖の一部を欠損した新種の変異株2種を単離し、内腕重鎖7種のうち5種は運動性に絶対的には必須ではないことを明らかにした.次に2番目の方向の研究として、ダイニン重鎖の機能を試験管内で検定した.まず外腕重鎖を外腕欠失変異株軸糸にin vitroで再結合し、再活性化した軸糸の運動性から各重鎖の機能に迫った.ダイニン外腕標品はαβ重鎖を含む粒子とγ重鎖を含む粒子として分離して得られる.本研究ではこの2つの粒子を外腕欠損変異株軸糸に加えることにより、外腕を機能的に再構成することに成功した.また、αβ粒子だけでも結合して一定の機能を発現することを確認した.したがってダイニン外腕はγ重鎖が存在しなくても機能できると結論された.次にダイニン内腕をクロマトグラフィで7つの分子種に分け、それぞれをガラス表面に塗布して微小管滑走能を調べた。その結果、7つの分子種中6つに運動を生じる活性があることがわかった.最大運動速度は2-11μm/秒で、様々であった.また、その6種のうち5種に微小管を回転させる活性があった.一方、外腕ダイニンや、内腕の1種はin vitroでは運動活性を示さなかった.以上の結果は、鞭毛ダイニンが機能的に多様であることを示す.これらがどのように協調して鞭毛運動を発生するのかを理解することが今後の課題である.真核生物の鞭毛が規則正しい波動運動を生じる機構は謎である.これまでの研究により、ダイニンの機能の理解がこの問題の解明に重要であると考えられる.鞭毛ダイニンには内腕と外腕があり、その中に合計8-9種ものATPase活性を持つ重鎖が存在する.まず各重鎖の働きを知る必要がある.本研究では単離精製したダイニン外腕重鎖を外腕欠失変異株軸糸にin vitroで結合し、再活性化した軸糸の運動性から各重鎖の機能に迫る試みを行った.われわれはすでにダイニン外腕全体(αβγ重鎖を含む)を用いてそのようなin vitro機能発現に成功しているが、本研究では新たに、解離した外腕サブユニットを用いて機能的な外腕の再機成を試みた.野生株鞭毛軸糸を高塩濃度溶液で抽出し蔗糖密度勾配遠心法で分画すると、外腕はαβ重鎖を含む18S粒子とγ重鎖を含む12S粒子に分離して得られる.本研究では、この2つの分画を外腕欠損変異株(odal)軸糸に加えることにより、外腕を再構成することに成功した.

興味深いことに、その再構成には18S,12S粒子の他に沈降定数6S程度の分画を加える必要があった.その有効成分はこれまで外腕成分としては同定されていなかった分子量約7万の蛋白質であった.また思いがけないことに、この6S成分はodal株軸糸には欠損しているが、別種の外腕欠失変異株oda6の軸糸には存在することがわかった.また、oda6軸糸の周辺微小管上には外腕付着部位様の構造が観察された.すなわち、本研究により、外腕と周辺微小管の結合に関与する重要な因子の存在が示唆された.また、この因子の存在下では18S解離標品だけでもoda1軸糸に結合し再活性化後の運動性を上昇させることがわかった.すなわち、ダイニン外腕は、γ重鎖が欠失していても一定の機能を有すると結論される.真核生物の鞭毛が規則正しい波動運動を生じる機構は謎である.これまでの研究により、ダイニンの機能の理解がこの問題の解明に重要であると考えられる.鞭毛ダイニンには内腕と外腕があり、その中に合計10種以上のATPase活性を持つ重鎖が存在する.本研究では、各重鎖の機能に迫る目的で、2方向の研究を行った.一つはダイニン重鎖を部分的に欠損したクラミドモナスの変異株を単離する試みである.外腕に関しては、今年度はβ重鎖のC末部分を大きく欠失した変異株を単離し、この重鎖がα重鎖にくらべて外腕全体の働きに重要であることを示した.またβ重鎖が軸糸横断面内で見たダイニン外腕像においてほぼ中央に位置することも明らかになった.内腕に関しては重鎖の一部を欠損した新種の変異株2種を単離し、現在同定されている内腕重鎖7種のうち5種は運動性の発現に必須ではないことを明らかにした.次に2番目の方向の研究として、単離精製したダイニン内腕重鎖の機能を試験管内で検定する試みを行った.抽出したダイニン内腕をイオン交換クロマトグラフィで7つの分子種に分け、それぞれをスライドグラスに塗布して微小管滑走能を調べたところ、その7分子種のうち6つに運動を生じる活性があることがわかった.最大運動速度は2μm/秒から11μm/秒まで様々であった.興味深いことに、その6種のうち5種に微小管を回転させる活性があった.一方、外腕ダイニンや、内腕の1種はin vitroでは運動活性を示さなかった.これらの結果は、鞭毛ダイニンが機能的に多様であることを示している.これらがどのように協調して鞭毛運動を発生しているかが今後の大きな問題である。
エ-ゲ火山弧の地球化学的調査研究

本研究は、大陸プレートであるアフリカプレートの沈み込みに起因するエ-ゲ弧の火山活動を、マグマ揮発性物質の地球化学的研究と火山地形学的研究とを結びつけて解明することを目的としている。平成6年9月12日から10月14日の期間内に、野津、守屋、松田、長尾、北の5名の日本側研究者がギリシャを訪れ、分担者であるアテネ大学のMitropoulosと、現地調査を行い、試料採取を行った。なお、この期間内に、守屋と北は、エ-ゲ火山弧の北方に位置する火山調査のため数日間ル-マニアを訪れ、野津は、エ-ゲ弧の東の延長上の火山調査のため数日間トルコを訪れた。ギリシャ国内における現地調査は、平成5年度(初年度)に主として火山フロント沿いの火山について行ったので、本年度は、火山フロントより背弧側に位置するイカリア島、レスホス島を集中的に行った。両島には現在活動していたり噴火記録のある火山はないが、第三紀に噴出した火山岩が分布し、地熱地帯が発達し、温泉も多くみられるので、アフリカプレートの沈み込む方向でのマグマの変化を調べるのに適した場所である。また、エ-ゲ火山弧の西側延長上に位置するペロポネソス半島西部の温泉の調査も行った。この外にすでに調査を行っているサントリ-ニ、ミロス、コス、ニシロス島の第四紀火山についても研究分担者が個別に追加的な調査を行った。調査内容は、(1)火山ガス、噴気などマグマ揮発性物質の噴出状況調査、(2)地熱および温泉調査、(3)火山地形調査からなり、火山ガス、噴気、温泉ガスなど気体試料、温泉水、河川水など天然水試料を分析用に採取し、日本へもち帰った。昨年度の調査では、試料採取地点をみつけるのに予想外の時間がかかり能率が悪かったが、今年度は、ギリシャ側分担者があらかじめ事前に調査をし、現地の案内人を手配しておいたため、比較的能率よく調査することができた。エ-ゲ火山弧において火口から火山ガスが出ているのは、ニシロス火山に限られ、サントリ-ニ火山では弱い噴気が認められる。これらの火山についてはマグマ活動の推移をしらべることを目的として、前年度と同一の地点でのサンプリングも行った。分担者の守屋は、今年度と昨年度との調査をもとに火山地形学的見地からエ-ゲ火山弧の第四紀火山について中間的なまとめを行った。エ-ゲ火山弧の火山の特徴はいわゆる島弧型であるが、ミロス、パトモス、エジナ、メサ-ナ火山のように、火砕流、溶岩円頂丘の集合体からなる火山体が主で、成層火山はニシロス火山のみである。ニシロス火山は、赤城-榛名型の成層火山後期の発達段階にまで達している。サントリ-ニ火山のカルデラ形成期以前に7つの中規模成層火山が存在していたことが知られているが、いずれもその規模は大きくない。このように、一般に規模が小さく、デ-サイト・流紋岩質の火砕丘・溶岩円頂丘火山・カルデラ火山から成り、玄武岩安山岩質溶岩流・スコリアを主体とする大規模成層火山が認められないのがエ-ゲ火山弧の特徴である。このような特徴は日本の島弧と明瞭に異なっており、マグマ揮発性物質の研究結果と考え合わせて、大陸プレートの沈み込みによるマグマの生成を検討していく予定である。昨年度、今年度もち帰った試料の分析は、現地調査と平行して行われており、結果が出始めている。温泉水のδ0^<18>、δD測定によれば、大部分の試料がいわゆる全世界の天水ライン上に分布しており、降雨起源であることを示している。ミロス火山の1試料だけは、例外的にこの天水ラインからはずれ、Cl濃度も海水の3倍に近い56000ppmであるので、何らかの蒸発効果をうけているであろう。温泉ガス、火山ガス中のCO_2のδC^<13>は、-2.9から-0.7‰に分布しており、火山地帯の試料であるにも拘ず、、海成炭酸塩の影響が大きいことが示された。唯一テルモピレウスの試料だけは-4.9‰でマントル(火山)起源の可能性があるが、海成炭酸塩と有機炭素との混合の可能性も検討する必要がある。^3He/^4He比の結果からは、マンサル起源のヘリウムが放出しているので、エ-ゲ火山弧では、マグマに由来するマントル起源ガスが地表近くの炭酸塩層を切って出ていることが示された。分析結果はまだ部分的にしか出されておらず、早急に全試料の分析を終え、エ-ゲ火山弧のマグマ揮発性物質の特徴からマグマの生因をとらえ、日本の島弧との比較検討も行う予定である。

ギリシャ国内における現地調査は、平成5年度(初年度)に主として火山フロント沿いの火山について行ったので、本年度は、火山フロントより背弧側に位置するイカリア島、レスホス島を集中的に行った。両島には現在活動していたり噴火記録のある火山はないが、第三紀に噴出した火山岩が分布し、地熱地帯が発達し、温泉も多くみられるので、アフリカプレートの沈み込む方向でのマグマの変化を調べるのに適した場所である。また、エ-ゲ火山弧の西側延長上に位置するペロポネソス半島西部の温泉の調査も行った。この外にすでに調査を行っているサントリ-ニ、ミロス、コス、ニシロス島の第四紀火山についても研究分担者が個別に追加的な調査を行った。調査内容は、(1)火山ガス、噴気などマグマ揮発性物質の噴出状況調査、(2)地熱および温泉調査、(3)火山地形調査からなり、火山ガス、噴気、温泉ガスなど気体試料、温泉水、河川水など天然水試料を分析用に採取し、日本へもち帰った。昨年度の調査では、試料採取地点をみつけるのに予想外の時間がかかり能率が悪かったが、今年度は、ギリシャ側分担者があらかじめ事前に調査をし、現地の案内人を手配しておいたため、比較的能率よく調査することができた。エ-ゲ火山弧において火口から火山ガスが出ているのは、ニシロス火山に限られ、サントリ-ニ火山では弱い噴気が認められる。これらの火山についてはマグマ活動の推移をしらべることを目的として、前年度と同一の地点でのサンプリングも行った。分担者の守屋は、今年度と昨年度との調査をもとに火山地形学的見地からエ-ゲ火山弧の第四紀火山について中間的なまとめを行った。エ-ゲ火山弧の火山の特徴はいわゆる島弧型であるが、ミロス、パトモス、エジナ、メサ-ナ火山のように、火砕流、溶岩円頂丘の集合体からなる火山体が主で、成層火山はニシロス火山のみである。ニシロス火山は、赤城-榛名型の成層火山後期の発達段階にまで達している。サントリ-ニ火山のカルデラ形成期以前に7つの中規模成層火山が存在していたことが知られているが、いずれもその規模は大きくない。このように、一般に規模が小さく、デ-サイト・流紋岩質の火砕丘・溶岩円頂丘火山・カルデラ火山から成り、玄武岩安山岩質溶岩流・スコリアを主体とする大規模成層火山が認められないのがエ-ゲ火山弧の特徴である。このような特徴は日本の島弧と明瞭に異なっており、マグマ揮発性物質の研究結果と考え合わせて、大陸プレートの沈み込みによるマグマの生成を検討していく予定である。昨年度、今年度もち帰った試料の分析は、現地調査と平行して行われており、結果が出始めている。温泉水のδ0^<18>、δD測定によれば、大部分の試料がいわゆる全世界の天水ライン上に分布しており、降雨起源であることを示している。ミロス火山の1試料だけは、例外的にこの天水ラインからはずれ、Cl濃度も海水の3倍に近い56000ppmであるので、何らかの蒸発効果をうけているであろう。温泉ガス、火山ガス中のCO_2のδC^<13>は、-2.9から-0.7‰に分布しており、火山地帯の試料であるにも拘ず、、海成炭酸塩の影響が大きいことが示された。唯一テルモピレウスの試料だけは-4.9‰でマントル(火山)起源の可能性があるが、海成炭酸塩と有機炭素との混合の可能性も検討する必要がある。^3He/^4He比の結果からは、マンサル起源のヘリウムが放出しているので、エ-ゲ火山弧では、マグマに由来するマントル起源ガスが地表近くの炭酸塩層を切って出ていることが示された。分析結果はまだ部分的にしか出されておらず、早急に全試料の分析を終え、エ-ゲ火山弧のマグマ揮発性物質の特徴からマグマの生因をとらえ、日本の島弧との比較検討も行う予定である。
深海熱水電流による原始代謝経路の進化の再現

深海熱水噴出域の電気化学的な調査を行った。まず、深海熱水噴出域周辺の海底熱水鉱床の電場の計測を行った。その結果、熱水噴出を伴わない場所でも強電場が形成されており、海底下の熱水と鉱床によりジオバッテリー現象が生じて電場が形成されていることが示唆された。特に強い電場の海域では導電性の高い鉱物が発見された。この鉱物を分析したところ銅藍皮膜が形成されており、これが高い導電性の原因となっていると考えられた。電場の強度と導電性が関係していることが強く示唆されると共に、硫化銅鉱物の存在が強電場の形成につながるという新しい知見を得た。これらの結果は深海熱水電流が原始生命代謝に与えた影響を考察する上で非常に重要である。と言うのも、高い導電体のネットワークの形成は電気的なエネルギーロスを抑えて効率的な電子運搬を広域範囲で可能にするため、様々な物理・化学条件で電気エネルギーの利用の機会が増え前生物的な代謝反応の誕生の確率が向上するためである。実験室では電気化学セルを用いて硫化鉱物を電極に用いての実験を行なった。まずは無機的に鉱物が電気によって与えられる影響について調査した。硫化鉱物の一種である黄銅鉱に正の電位を印加すると酸化電流を伴いながら鉄酸化物または銅イオンへと変化するが、負の電位を与えると酸化は抑制され表面には銅藍が形成された。さらに負に印加すると純銅や純鉄のような純金属に変化した。これらの鉱物は電極触媒として優れていることは多数の文献からも明らかであるし、我々の実験においても炭酸固定反応の効率的な触媒として機能することが観察された。これらの結果は、熱水発電現象が代謝に直接的に影響を与えるということ以外に電気が鉱物に対して変化を促しその鉱物が代謝反応に影響するという形式もあり得ることを示している。熱水-鉱物-電気-化学反応について高次的な相互作用について考察する段階に至ったと言える。海中電気化学計測技術を用いて深海熱水噴出孔周辺の電気特性の解析を行うとともに、現場の物理・化学特性の解析を現場計測および回収した試料を用いた実験室計測を行った。これらを比較することで、物理・化学条件から熱力学計算によって導かれる電気特性が、実測で得られた電気特性と近い値をとることが示された。すなわち、生命誕生以前の古代の環境中の電気特性を当時の物理・化学条件から予測可能であることを裏付けることができた。電気化学セルを用いて、古代の熱水噴出孔周囲の環境に近いと推察される電気条件を構築し、各種の電気化学反応を行った。生成物を計測することにより、それぞれの反応の進行を計測した。その結果、生体内に不可欠である、ある種の有機酸の還元反応、およびアミノ基付加反応が生体触媒なしに効率的に進むことが確認された。これにより、有機化合物の前生物的な原始代謝の一部が電気的に進行し、生物のビルディングブロックが供給され得ることが強く示唆された。一方で、炭酸固定反応やチオエステル生成反応などを電気的に効率的に進行させることは現在までに明確には確認できておらず、さらなる条件検討、あるいは異なるメカニズムの共存の可能性を探る必要性が生じている。電極に関して複数の材料で検討を行った。ある種の反応において硫化鉄が進行に有利に作用することが確かめられたので、その結晶構造や組成比の分析を行った。しかしながら、なぜその素材が反応を有利に進行させるかのメカニズムについては不明であり、今後の検討課題としたい。また、ニッケルやモリブデンの添加の効果を確かめる実験を行ったが、今回行った反応系においては明確な有意差を確認することができなかったので、今後はより広範な条件検討を行いたい。海中電気化学計測技術を用いて深海熱水噴出孔周辺の電気特性の解析を成功させることで、古代の環境中の電気特性を当時の物理・化学条件から予測可能であることを裏付けることができ、当時の電気条件の再現の妥当性が確かめられたことは大きな成果である。いくつかの重要な生化学反応を電気化学セル内で進行させられたことは、深海熱水発電現象が化学進化に寄与した可能性を強く示唆するものであり、大きな成果と言える。特に代謝の鍵となる最重要反応については今のところ電気化学による進行は観察されていないものの、これらの反応の進行が困難なことは研究を開始する前から判っていたことなので、研究期間内に何らかの良い結果が得られれば全体として大きな成功と考えている。熱水噴出孔の主要な成分である硫化鉄がある種の電気化学反応に有利に作用する現象が観察されたことは非常に興味深く、今後の展開が期待できる。深海熱水噴出域を模した電気化学リアクターを用いて電気化学反応試験を行った。作用電極素材として様々なものを試行した。合成した硫化鉱物(硫化鉄、硫化ニッケル、硫化銅、硫化亜鉛、硫化コバルト、硫化マンガン、硫化モリブデンなど)、天然の鉱物(熱水噴出域由来の硫化鉱物、陸上鉱山由来の硫化鉄など)、人工的な電極素材(酸化インジウムスズ、チタン、グラファイトなど)を検討した。化学反応は、2-オキソ酸の還元的アミノ化反応や、有機酸の炭酸固定反応を主な標的として試行する一方で、微生物や生体有機分子と電極との相互作用についても検討した。これらの結果、同じ硫化鉄であっても、陸上鉱山由来のものと深海熱水域由来の硫化鉄で電気化学反応における電極の電気特性に大きな差が生じることに代表されるように、硫化鉱物の結晶構造で生成物に差が現れることが明らかになった。

このことは、生命誕生以前の地球環境においてどのような鉱物が深海熱水鉱床で形成されていたかで、鉱物表面の電気化学反応の進行に強く影響が出ることを証明している。また、アルカリ熱水噴出域の野外調査の中で、アルカリ熱水の電気化学計測を行った。その結果、酸化還元電位において、理論計算から導かれる予想値と実測値の間に大きな隔たりが生ずることが明らかとなり、理論計算のために必要な因子は不足していることが判明した。このことは、古代の熱水域における電気条件の予測が現時点で不十分であることを示唆しており、原因を明らかにすることが求められた。これまでの深海熱水域における発電能力について調査した成果を論文をまとめ、ドイツ化学会誌Angewandte Chemie International Editionに公表した。古代の熱水噴出域を模擬した電気化学セルにおいて様々な条件での検討を行えており、知見が集積させることができた。一方で、高温高圧条件下での実験を行うための手段がなく、それが鍵反応の生産性のボトルネックになっていることも示唆された。この条件での実験を可能にする測定系の構築と測定を来年度において行う予定である。深海熱水噴出域の電気化学的な調査を行った。まず、深海熱水噴出域周辺の海底熱水鉱床の電場の計測を行った。その結果、熱水噴出を伴わない場所でも強電場が形成されており、海底下の熱水と鉱床によりジオバッテリー現象が生じて電場が形成されていることが示唆された。特に強い電場の海域では導電性の高い鉱物が発見された。この鉱物を分析したところ銅藍皮膜が形成されており、これが高い導電性の原因となっていると考えられた。電場の強度と導電性が関係していることが強く示唆されると共に、硫化銅鉱物の存在が強電場の形成につながるという新しい知見を得た。これらの結果は深海熱水電流が原始生命代謝に与えた影響を考察する上で非常に重要である。と言うのも、高い導電体のネットワークの形成は電気的なエネルギーロスを抑えて効率的な電子運搬を広域範囲で可能にするため、様々な物理・化学条件で電気エネルギーの利用の機会が増え前生物的な代謝反応の誕生の確率が向上するためである。実験室では電気化学セルを用いて硫化鉱物を電極に用いての実験を行なった。まずは無機的に鉱物が電気によって与えられる影響について調査した。硫化鉱物の一種である黄銅鉱に正の電位を印加すると酸化電流を伴いながら鉄酸化物または銅イオンへと変化するが、負の電位を与えると酸化は抑制され表面には銅藍が形成された。さらに負に印加すると純銅や純鉄のような純金属に変化した。これらの鉱物は電極触媒として優れていることは多数の文献からも明らかであるし、我々の実験においても炭酸固定反応の効率的な触媒として機能することが観察された。これらの結果は、熱水発電現象が代謝に直接的に影響を与えるということ以外に電気が鉱物に対して変化を促しその鉱物が代謝反応に影響するという形式もあり得ることを示している。熱水-鉱物-電気-化学反応について高次的な相互作用について考察する段階に至ったと言える。これまでに深海熱水噴出孔周辺の電気特性を計測し、その値が理論計算と大きな差異がないことを確認してきた。
新しい小惑星試料の分析研究基盤の確立

「はやぶさ2」探査機が持ち帰る小惑星リュウグウからの試料は無水・含水鉱物と有機物の混合物と考えられ、始原的隕石のうち炭素質コンドライトとの関連が示唆されている。炭素質コンドライトに含まれる物質は、鉱物粒子と有機物が、微小・微細な組織として複雑に共存するため、物質科学的情報を正確に取り出す事は容易ではない。そのためナノ領域における新しい分析・試料加工システムが必要とされる。含まれる有機物や鉱物は微量である上に地球物質の汚染があるため、微小な地球外物質の測定データの解釈は未だ困難であり、起源や生成・進化の過程には未知の部分が多い。リュウグウ試料の分析対象の地球外有機物や水は、試料作成、研究機関間・分析機器間の試料搬送、そして分析時に大気を始めとする地球由来物質の汚染を多大に受ける。従って、試料の準備から分析に至るプロセスにおいて汚染を防ぐ機構を開発する事で、試料のもつオリジナルの情報を取り出す高精度分析が初めて可能となる。しかし大気非曝露下で観察、試料加工から分析までを可能とする分析機器と試料搬送機構の開発は進んでいない。そこで、大気非曝露環境下での分析機器・研究機関間の極微小量の試料の搬送とナノ領域における試料加工・分析を統合した「大気非曝露ナノ領域試料加工・分析システム」を開発・適用することで、分析における諸問題を解決し、初期太陽系における生命や物質の起源と進化過程を解明する。本年度は、Spring-8、分子研UVSORと連携して、南極微隕石をはやぶさ2模擬試料とし、非破壊分析から破壊分析に至るまでのテスト測定を実施した。特に、CTによる三次元構造の可視化、FIBによる特徴的な部位からのサンプル作成、そして走査型X戦顕微鏡(STXM-XANES)による有機物分析とNanoSIMSによる軽元素同位体組成分布、さらにはTEMを活用した鉱物学的分析を一つの試料に対して行った。他機関との連携による非破壊(CTやSTXM-XANES)から破壊分析(質量分析と結晶構造解析)に至るまでのリンケージ分析を南極微隕石に適用し、そこから有意な分析データを取得したため。2019年度は、確立したリンケージ分析に大気非曝露システムをアドオンすることで、はやぶさ2試料分析に向けた基礎研究を実施し、世界唯一の惑星物質に対しての大気非曝露ナノ領域試料加工・分析システムを開発する。
防衛体力からみた児童生徒における運動・スポーツの必要性

本研究では児童を対象に、生活習慣および運動習慣が行動体力と防衛体力に及ぼす影響について検討した。測定項目は新体力テスト、防衛体力の評価としてPOMSのTMD得点、唾液中SIgA濃度とし、併せて自記式アンケートによる生活習慣と運動習慣の調査を行った。その結果、新体力テストは男女ともに運動習慣と関連しており、行動体力の向上には運動習慣が重要であることが示唆された。また、TMDは男女ともに寝つきや寝起きとの間に関連が認められた。さらに、女子児童においてはTMDと睡眠時間との関係が認められた。しかしながら、本研究の結果からはSIgA濃度に睡眠や運動習慣の違いによる顕著な差は認められなかった。本研究の目的は、児童生徒を対象として調査を行い、運動習慣や生活習慣が体力および健康に及ぼす影響について検討し、運動・スポーツの必要性を明らかにすることである。この目的に沿って、平成25年度は福岡県のJ中学校・H高校に在籍する生徒を対象として、生活習慣の変化が防衛体力に及ぼす影響について検討を行った。なお、防衛体力の指標として局所免疫の一つである唾液中分泌型免疫グロブリンA(SIgA)とProfile of Mood States短縮版(POMS)のTotal Mood Disturbances (TMD)得点を用いた。また、生活習慣調査として自記式のアンケートを行った。その結果、以下のことが明らかとなった。1防衛体力の評価として用いたTMDは、寝つきおよび寝起きが悪い生徒や主観的に疲労を感じている生徒、運動習慣がない生徒において得点が高く、心理的なストレスが高いことが明らかとなった。したがって、運動を習慣的に行いそして規則正しい生活習慣をすることによって精神的な疲労を軽減させることが明らかとなった。2防衛体力の評価として用いたSIgA濃度は、運動部活動に所属し運動習慣を持つ者で低値を示した。したがって、中高生が行う日々の部活動が身体的に過度な負担となり免疫力を低下させる可能性が窺えた。以上、本研究の結果から心理的なストレスについては睡眠状況と運動習慣が関連していたことから、定期的な運動とより良い睡眠をとることが精神的な疲労を軽減させストレス解消に繋がることが考えられた。しかし、免疫の指標であるSIgA濃度は運動習慣を持つ者で低く、運動部活動を行う者は免疫力の低下が考えられた。つまり、中高生の防衛体力について考えた場合には、運動・スポーツは推奨されるものの、その運動が高強度、長時間な運動で慢性的な疲労に繋がらないように注意をする必要が考えられる。この目的に沿って、平成25年度には中高生を対象に防衛体力に関する調査を行った。そこで、平成26年度では中学生の調査の他に小学生についても防衛体力の調査を行った。なお、防衛体力に関する調査では、POMS、自覚症状調べ、唾液中SIgA濃度の分析を行うとともに、唾液中アミラーゼ濃度測定によるストレスの評価、そして貧血の評価として血中ヘモグロビン値(以下Hb)の測定を末梢血管モニタリング装置(アストリム;シスメックス社製)によって非侵襲的に行った。その結果、小学生の結果から以下のことが明らかになった。1.睡眠習慣が確立されている子どもは、寝付きや寝起きの状況は良好であり、精神的ストレスは低値を示した。一方、食事・排便・運動習慣および健康意識について負の回答をする子どもは、高い自覚症状の訴えが認められた。2.対象児童におけるHb推定値の平均は男子14.3±1.3g/dl、女子13.6±1.3g/dlであり貧血傾向を示す児童は男女とも多くはなかった。しかし、給食を残す女子においてはHbが低値を示す割合が高く、自覚症状との間に関連が認められた。3.女子では唾液中SIgA濃度が低い子どもで昨年度1年間における欠席日数が多かったことが明らかになった。また、欠席日数が多い女子に室内遊びを好む子どもが多いことが認められた。本研究の結果から、子どもの生活習慣は睡眠状況や朝食摂取状況および主観的な健康状況と関連していることが明らかになった。特に女子では男子よりも運動習慣が健康状況に影響を及ぼす可能性が強いことが考えられたことから、小学生における女子の運動習慣は防衛体力を向上させるためにも必要であると示唆された。この目的に沿って、最終年度になる平成27年度では小学生と中学生について生活習慣や運動習慣が防衛体力にどのような影響を及ぼすか検討を行った。1.小学生の結果から次のことが明らかになった。外遊びが好きな児童は、室内遊びを好む児童よりも男女ともに1週間の総運動時間が有意に高値を示し、TMD得点が有意に低値を示した。したがって、運動習慣がある小学生では精神的ストレスの蓄積が低いことが明らかになった。一方、朝食を毎日食べる児童は、欠食するときがある児童に比べ、TMD得点(男女とも)、欠席日数(男子)、風邪をひいた回数(女子)が有意に低値を示し、朝食状況と防衛体力が関係あることが明らかになった。さらに、男女ともに睡眠時間8時間以上の児童では睡眠時間8時間未満の児童よりも欠席日数が低値を示した。2.次に、中学生の結果からは以下のことが明らかになった。

睡眠時間8時間以上の生徒の運動時間は、睡眠時間8時間未満の生徒よりも有意に長く、運動によって疲れた身体を休ませるためにも睡眠時間が長くなっていることが推察された。また、睡眠時間が8時間以上の生徒のTMD得点は、睡眠時間8時間未満の生徒よりも有意に低値を示した。さらに、24時前に就寝している生徒では、寝付きと寝起きの状況が24時以降に就寝している生徒に比して好ましく、睡眠時間と睡眠状況が精神的ストレスと関係があることが考えられた。本研究の結果から、子どもの生活習慣および運動習慣ともに健康状況と関連していることが明らかになった。以上のことからも規則正しい生活習慣には運動習慣が防衛体力を向上させるためにも必要であると示唆された。本研究では児童を対象に、生活習慣および運動習慣が行動体力と防衛体力に及ぼす影響について検討した。測定項目は新体力テスト、防衛体力の評価としてPOMSのTMD得点、唾液中SIgA濃度とし、併せて自記式アンケートによる生活習慣と運動習慣の調査を行った。その結果、新体力テストは男女ともに運動習慣と関連しており、行動体力の向上には運動習慣が重要であることが示唆された。また、TMDは男女ともに寝つきや寝起きとの間に関連が認められた。さらに、女子児童においてはTMDと睡眠時間との関係が認められた。しかしながら、本研究の結果からはSIgA濃度に睡眠や運動習慣の違いによる顕著な差は認められなかった。1.防衛体力からみた児童生徒における運動・スポーツの必要性を明らかにするため、小学校で調査を行った。学校現場では調査の協力を得ることができ、体育の時間を利用することによって小学5、6年生の生活習慣に関するアンケート調査や防衛体力に関する測定について効率よく実施することができた。2.調査項目として自作したアンケート用紙を用いて生活習慣と運動習慣について調査を行った。また、本年度は小学生についても健康感に関する調査、POMSによる疲労調査、そして唾液中のアミラーゼ濃度およびSIgA濃度測定によって、ストレスの評価および免疫能の評価を行った。また、ヘモグロビン値についても測定することができ、総合的に複数の指標から防衛体力について検討を行うことができた。3.調査結果から、生活習慣では睡眠習慣が確立されている子どもでは寝付きや寝起きの状況が良好であり、精神的ストレスが低値を示していた。また、一方で食事・排便・運動習慣および健康意識について負の回答をする子どもでは、高い自覚症状の訴えを持つことが明らかになった。4.健康に関わる生理的な指標として行った貧血の調査結果から、給食を残す女子においてヘモグロビン値が低値を示す割合が高く、自覚症状との間に関連が認められた。また、免疫能の指標である唾液中のSIgA濃度の結果からは、その値が低い女子児童では欠席日数が多いことが明らかになり、さらに欠席日数が多い女子に室内遊びが好きである子どもが多いことが認められた。したがって、小学生における防衛体力に対する運動の影響は、特に女子児童で顕著に表れる可能性が考えられた。学校保健、健康教育平成26年度の結果から児童の防衛体力について考えた場合、子どもの頃の遊びは防衛体力にとって重要であることが考えられた。
神経変性疾患関連RNA結合タンパクFUSによる転写抑制機構解明

H27年度は、FUSによる転写抑制がその後のRNA代謝に、どのような影響を与えるか明らかにするため、RNA結合部位を網羅的に同定するCLIP-seq、RNAP II集積を解析するRNAPII ChIP-seq、転写開始点変化を明らかにするCAGE-seq、スプライシング変化を明らかにするdirectional mRNA-seq、転写終結点変化を明らかにするpolyA-seq、転写中のRNAを明らかにするnascent-seqの6種のhigh throughput sequencingのdataを用いて、それらの統合解析を行った。Fus knockdown細胞を用いたCAGE-seq, RNA-seq, polyA-seq, CLIP-seq,の統合解析により、FUS-RNA結合部位周囲+-1000ntの範囲内に、選択的転写開始点が平均1個、選択的スプライス部位が平均1.5個存在していたのに対し、選択的転写終結点は、平均5個と顕著に存在していた。Fus knockdownにより、発現上昇する転写終結点が1033個、逆に発現低下する終結点が1977個みられ、FUSは転写終結を促進も抑制もできることが明らかとなった。さらにCLIP-seqとNascent-seq、RNAPII ChIP-seqの統合解析を行ったところ、Fus knockdownにより発現上昇した転写終結点では、その上流にFUS-RNA結合、RNAPIIうっ滞、新生RNAの減少が認められ、逆に発現低下する終結点では、下流にFUS-RNA結合、RNAPIIうっ滞、新生RNAの減少が認められた。RNAPIIうっ滞、新生RNAの減少は、転写抑制を意味する。転写抑制は転写終結に至る重要な過程の一つであり、以上の結果は、FUSが局所的な転写抑制により転写終結を部位特異的に制御している、ことを示唆した。研究成果をまとめ、GENES & DEVELOPMENT誌に学術論文を、その概説をATLAS of Science誌に、さらにFUSによるRNA代謝についてのレビューをWiley Interdiscip Rev RNA誌に発表した。27年度が最終年度であるため、記入しない。
肝癌幹細胞特異的RAB3Bを標的とした術後肝内再発抑制のための新規治療法開発

予後不良なHCCを対象として、転移の原因となる癌幹細胞(CSC)を解析し、肝内転移による術後再発の抑制に結びつける。我々は、癌幹細胞様浮遊細胞塊(Cancer stem-like sphere cells, CSLCs)を独自誘導し、分泌に関わるRAB3B等の特異的遺伝子を同定しており、本研究により術後肝内転移抑制のコンセプトを確立する。
半実験的逆解析手法に基づいた高エネルギー密度プラズマの科学

本研究は,高出力の電磁パルス発生装置やイオン加速器を用いて一様で良く定義された高エネルギー密度のエネルギー付与を行い,固体密度付近で数千度(WDM : Warm Dense Matterと呼ばれる状態)の物質の相変化や強い衝撃波を伴う高速プラズマ流の挙動を解明することを目的とした。WDM内の輸送係数や状態方程式を議論するために小型の高速電磁パルス入力装置を製作,同軸で均一な高密度プラズマを形成し,導電率や比熱の密度・温度依存性を調べた。その結果,導電率は固体密度の数十分の一と数千度の状態で最小値を持つこと,最小値は温度の上昇に伴って消失すること,そのような特性は物質に依存しないことなどを明らかにした。電磁エネルギーの入力を制御することによって一次元的な高速・高密度(高エネルギー密度)のプラズマ流を形成し,強いプラズマ衝撃波の構造や輻射輸送の影響を議論した。また,電圧重畳型誘導加速モジュレータを用いる粒子ビーム変調装置を製作してイオン加速器の高出力化に不可欠なビーム・バンチングに伴うエネルギー散逸過程を検討した。本研究の目的は高速の電磁パルスや重イオンビームを用いて高エネルギー密度プラズマを形成し,半実験的・逆解析手法によって極限状態のプラズマの状態方程式や輸送係数を明らかにすることである。高エネルギー密度状態の物質の状態方程式や輸送係数の定式化およびそれらのデータベースは,巨大惑星の内部構造や慣性核融合プラズマを理解する上で非常に重要であるにもかかわらず,公開されているデータは限られている上に誤差が大きい。また,輻射輸送が重要な働きをする高温プラズマの物理は,高輝度短波長プラズマ光源や宇宙プラズマの研究に重要であるにもかかわらず,受動的な観測とad hocな計算式が主要な解析手段になっている。実験室で高エネルギー密度状態を形成する手段として,従来は超高出力密度を実現できる大型のレーザー施設が用いられてきたが,パルスパワー装置や高強度のイオンビームをドライバーとして用いると,大体積で均一性と対称性に優れた試料を形成することができる。本研究は,パルスパワー駆動の水中細線放電や高速キャピラリー放電を用いて良く定義された(対称性と均一性に優れた)高エネルギー密度プラズマ試料を作成し,輸送係数,状態方程式、および輻射輸送係数に関する信頼性の高いデータを収集することを目的としている。また,ハイパワーのイオンビームを形成するために不可欠な高密度イオンビームのバンチング(ビームパルスの縦圧縮)に伴う物理を実験的に明らかにすることを目指す。本研究は高速の電磁パルスや重イオンビームを用いて高エネルギー密度プラズマを形成し,半実験的・逆解析的手法により極限状態のプラズマの状態方程式や輸送係数を明らかにすることを目的としている.パルスパワー発生装置を立ち上げ,水中細線放電実験,準剛体キャピラリー放電実験,などを行い,高密度状態のプラズマの導電率と状態方程式を検討した.パラメータ領域をさらにエネルギー密度の高い領域に広げることと測定精度を改善することを目的として,パルスパワー装置の改良を行うとともに粒子ビームの制御や縦方向圧縮に伴うエミッタンス増大について検討した.また,電磁パルスで駆動される強い衝撃波を形成し,イオン・電子間のエネルギー緩和と輻射輸送を伴う衝撃波の構造を明らかにした.なお,得られた結果は日本物理学会,電気学会・パルスパワー研究会,核融合研究所シンポジウム,IEEEプラズマ科学会議,重イオン核融合国際シンポジウムなど,国内外の研究科で発表と意見交換を行った.本研究の目的は高速の電磁パルスや重イオンビームを用いて高エネルギー密度プラズマを形成し,半実験的・逆解析手法によって極限状態のプラズマの状態方程式や輸送係数を明らかにすることである。当該年度に得られた成果は以下のとおりである。前年度に立ち上げたパルスパワー装置を用いて,準剛体キャピラリーに閉じ込めた高密度プラズマの導電率を幅広い密度領域に渡って計測した。また,プラズマへ投入されたエネルギーの測定精度改善のために分光システムを構築した。小型の電子線誘導加速器を用いて,高強度の荷電粒子ビームの制御や縦方向圧縮に伴うエミッタンス増大について検討した。ビームパルスの縦方向圧縮に影響する因子を明らかにした。電磁パルス発生装置を用いた高密度の高速プラズマ流を発生する方法を提案し,基本的な動作特性を明らかにした。なお,以上の得られた結果は日本物理学会,電気学会・パルスパワー研究会,重イオン核融合国際会議など,国内外の研究会で発表を行った。

本研究の目的は高速の電磁パルスや重イオンビームを用いて高エネルギー密度プラズマを形成し,半実験的・逆解析手法によって極限状態のプラズマの状態方程式や輸送係数を明らかにすることである。当該年度に得られた成果は以下のとおりである。前年度に立ち上げたパルスパワー装置を用いて,準剛体キャピラリーに閉じ込めた高密度プラズマの導電率を幅広い密度領域に渡って計測した。また,プラズマへ投入されたエネルギーの測定精度を改善するために分光システムを構築した。これらの装置を用いて,密度をパラメータに高密度プラズマの内部エネルギー密度と温度の相関を計測した結果,Warm Dense Matterと呼ばれる領域にある物質の比熱は強い温度依存性を持つことを明らかになった。粒子ビームを用いた高エネルギー密度状態形成にはビームの縦方向圧縮技術が不可欠である。小型の電子線誘導加速器を用いて,高強度の荷電粒子ビームの制御や縦方向圧縮に伴うエミッタンス増大について検討し,ビームパルスの縦方向圧縮に影響する因子を明らかにするとともに縦方向圧縮に伴う粒子ビームの散逸過程を実験的に検討する指針が得られた。電磁パルス発生装置を用いた高密度の高速プラズマ流を発生する方法を提案し,電磁パルスによって形成される高速のプラズマ流は,初期密度,電流波形,に加えてピンチ・プラズマの形状に強い依存性を持つことを明らかにした。また,高密度化・高速化への指針が得られた。なお,以上の得られた結果は日本物理学会,電気学会・パルスパワー研究会,重イオン核融合国際会議など,国内外の研究会で発表を行った。本研究は,高出力の電磁パルスやレーザー,あるいは高出力イオンビームを用いて固体密度付近で数千度(高エネルギー密度)の状態にある物質を特徴づける事を目的とした。また,高速の電磁パルスを用いて高速・高密度(高エネルギー密度)のプラズマ流を形成し,磁場との相互作用によって形成される衝撃波の構造やエネルギー散逸機構を解明することを目指した。昨年度までの研究に引き続いて導電率をはじめとする高エネルギー密度プラズマの特性を,幅広いパラメータ領域に渡って調べた。特筆すべき成果は,準剛体容器に閉じ込めた物質に電磁パルスによってエネルギー入力を行いWarm Dense Matterと呼ばれる領域にある物質の密度と温度と内部エネルギー密度の関係,および比熱の内部エネルギー密度依存性を明らかにしたことである。この成果に関しては,現在投稿論文を準備中である。また,高密度プラズマを高速に電磁的に加速する新しい方法として,テーパー状の細管内で形成するピンチプラズマを用いる方法を提案し,ピンチプラズマのパラメータを支配する因子を明らかにした。実験的なエネルギー投入手段(ドライバー)としては主として高速の電磁パルスを中心に用いたが,高エネルギー密度プラズマ生成の手段として高出力イオンビームやレーザーも合わせて検討し,イオンビームは均一で良く定義された高エネルギー密度状態を形成できる有力なドライバーであることを示した。さらには,高出力のイオンビームを形成するための課題についても引き続いて研究を行い,規格化した指標を用いて慣性核融合の燃料を加熱するレベルにまでビーム強度を高める方法について検討を行った。
有限環上の代数的符号理論と格子および組合せデザインとの関係について

本研究では、有限環上の代数的符号理論(特に、自己双対符号)とユニモジュラ格子および組合せデザインの関係についての研究を行なった。昨年度に引続き、位数2の有限体GF(2)上の長さ50の自己双対符号を考えることにより新しい擬対称2-(49,9,6)デザインの構成について考えた。自己同型の性質を用いて、かなりの数の新しい極値的自己双対符号と擬対称2-(49,9,6)デザインが構成出来た。このように多くの例の存在が知られているパラメータは他には今のところない。デザインの構成に符号が非常に役に立った例だと思われる。新しいユニモジュラ格子を構成したり良く知られているユニモジュラ格子の性質を調べることを動機として、あらゆるタイプの自己双対符号についての研究も行なった。一番の大きな進展は、位数3の有限体GF(3)上の自己双対符号からユニモジュラ格子を構成する方法を格子のshadowの理論を用いて調べあげた。特に、符号の最小重さと格子の最小ノルムの関係、偶格子になる条件、どのような自己双対符号が良い格子を構成するか、などについてまとめた。また、44次元、60次元、68次元において、初めて極値的ユニモジュラ格子を構成することが出来た。ユニモジュラ格子の構成を目的としてZ_<2k>上の極値的自己双対符号の構成も行なった。特に、Z_4、Z_6上の極値的自己双対符号についての研究を行ない、例えば、46次元、47次元の極値的ユニモジュラ格子を初めて構成することに成功した。偶ユニモジュラ格子の構成を目的としてZ_<2κ>上の極値的自己双対符号の構成をした。特にκ=3のケースにおいて深く調べ、長さ24、32、40、48において多くの新しい極値的自己双対符号が構成された。これらが作る極値的偶ユニモジュラ格子については調べることは今後の研究課題のひとつである。また色々な他の研究分野(例えば有限群など)においても登場する24次元の有名な格子であるリーチ格子についての研究も行なった。Chapmanがこの格子において各ノルムにおいて直交フレームが存在するかどうかを調べたが、ある一部分のみ未解決だった。この未解決な部分を長さZ_<2κ>上の極値的自己双対符号を考えることによって解決してリーチ格子には4以上の各ノルムにおいて直交フレームが存在するという事実を証明することが出来た。デザインとの関係については2元体の長さ50の自己双対符号を考えることにより、新しい擬対称2-(49,9,6)デザインの構成に成功した。また、アダマール行列とZ_4上の自己双対符号の関係についての考察も行なった。その他にも、ユニモジュラ格子やデザインとの関係に因われずに、あらゆるタイプの有限環上の自己双対符号についての研究も行なった。例えば、タイプIVと呼ばれる自己双対符号や形式的自己双対符号についての研究も自己双対符号の一般化ととらえて行なった。