hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
車椅子ウィリーの動作制御と獲得過程に関する研究

【背景と目的】車椅子ウイリーの習得は車椅子生活者にとって重要であり、また、新規な姿勢制御動作課題としての可能性も秘めている。昨年度はウイリー熟練者の姿勢保持時の動作解析を行ったが、今年度は主としてその習得過程を明らかにすることを目的とした。【方法】対象:18から23歳の健常女性9名を対象とした。運動課題と練習スケジュール:車椅子ウイリー姿勢を1分以上維持することを目的として練習を行った。予備実験の結果、概ね20分程度の練習で習得が可能であることがわかったので、1セッション1分間の練習を、2分間の休憩を挟みながら、目標を達成するまで繰り返した。練習方法は、実験者がバランス位に持ち込んだあと補助を放す方法を用いた。計測:3次元動作解析(VICON370システム)、床反力計測(KISLER)、内省の聴取を行った。予備実験の結果、筋電図と外乱刺激の有用性が明らかでなかったため行わなかった。計測は全ての練習試行に対して行った。【結果と結論】5秒、10秒、20秒、60秒以上初めて維持できたセッション、および床反力計上(横120cm×縦90cm)で1分以上初めて維持できたセッションは、それぞれ平均6.3±3.2、8.4±3.9、10.4±4.8、13.3±6.1.15.3±5.9であった。また、poppingの練習は行わなかったが、1分以上ウイリーが可能になった時点では、平均3.3±1.3回の練習でpoppingが可能となった。この結果は今回の練習方法の有用性を示唆している。車椅子の傾斜の振幅と床反力前後成分の振幅は練習とともに小さくなる傾向を示した。また車椅子の傾斜角度、床反力、および圧中心位置は同期する関係を示した。圧中心位置は練習の初期には前後の(特に前方への)移動が大きく、傾斜角度とはより複雑な関係を示したが、傾斜角度と床反力水平成分の同期は初期から顕著であった。背景と目的:車椅子ウイリー動作の制御、学習に関する基礎的な研究が少なく、臨床的にも、基礎的にも探索的な研究が必要である。本研究では健常者ウイリー動作を運動学的に記述することを目的とした。方法:5分以上連続してウイリー動作が可能な健常男性5人を対象とした。予備研究として、ジャイロセンサーによる車椅子運動の測定をSCXIシステム(National Instruments)を用いて行ったが、ウイリー動作中に前後の移動が予想よりも大きく、またジャイロセンサーによる誤差が過大であったため、キネマティクスの測定を下記のように変更した。キネマティクスをVICON370システム(Oxford Metrics)で(マーカー位置は前頭部、後頭部、手関節部、および車椅子に4箇所)、キネティクスを床反力計(Kisler)で、筋電図(三角筋前部と後部、上腕二頭筋、上腕三頭筋の表面筋電)をME3000(Mega Electronics)で、外乱を圧トランスデューサ(協和電業)で計測した。課題条件は、開眼条件、閉眼条件、開眼外乱条件、視覚外乱条件とした。各条件とも30秒間の課題を3回繰り返した。外乱および視覚外乱は徒手で与えた。測定順序は上記の順序とした。結果:開眼条件では全ての被験者が課題遂行可能であった。開眼、閉眼条件ともに、床反力前後成分と車椅子傾斜角度が同期した動きをすることが確認された。この対応関係は圧中心よりも明らかであった。視覚が遮断されると、車椅子回転動揺振幅と前後移動の増大、床反力前後成分の振幅増大、周期増大、筋活動の増大を生じた。外乱条件については、刺激と応答の関係が時間的に逆転している場合が多く、関係が明らかではなかった。視覚外乱では、刺激に対応して動揺が増大する場合と全く認められない場合があった。考察と結論:キネマティクスと床反力は制御とスキルの把握のために重要な指標である。筋電図計測、外乱応答についてはさらに検討を要する。

また、poppingの練習は行わなかったが、1分以上ウイリーが可能になった時点では、平均3.3±1.3回の練習でpoppingが可能となった。この結果は今回の練習方法の有用性を示唆している。車椅子の傾斜の振幅と床反力前後成分の振幅は練習とともに小さくなる傾向を示した。また車椅子の傾斜角度、床反力、および圧中心位置は同期する関係を示した。圧中心位置は練習の初期には前後の(特に前方への)移動が大きく、傾斜角度とはより複雑な関係を示したが、傾斜角度と床反力水平成分の同期は初期から顕著であった。
光合成反応中心の器の構造解析とその工学的応用

光合成反応中心は光誘起電子移動反応により光エネルギーを電気化学ポテンシャルに変換する機能を有した色素-タンパク質複合体である。紅色光合成細菌Chromatium (C. )tepidumは最適生育温度が高く、反応中心タンパク質自身も熱に対して安定である個とが知られており、C.tepidum反応中心の立体構造-特に色素-色素間,色素-タンパク質間,タンパク質-タンパク質間の相互作用-に関する知見は反応中心の工学的応用に欠くことのできない重要な情報である。まず、色素-色素間の相互作用の情報として、反応中心の磁気円偏光二色性測定を行い、B/D(電子双極子強度(D)とFaraday B項強度(B)の比)という指標を新規に導入することで反応中心第一電子供与体スペシャルペアがバクテリオクロロフィルの二量体であることを解明した(Spectrochim. Acta PartA 51, 585)。我々はこの際に導入した指標(B/D)は磁気双極子強度を示し、光合成色素会合体の会合次数に反映することを同時に明らかにしたことから、今後様々な光合成色素の会合構造解明に役立つと考えられる。次に、色素-タンパク質間相互作用の情報として、スペシャルペアとその周辺のアミノ酸残基との相互作用-特にスペシャルペアを構成しているバクテリオクロロフィルとアミノ酸残基との水素結合-をResonance Raman測定により明らかにした(Biochemistry 32, 10529)。この結果、C. tepidum反応中心スペシャルペアのバクテリオクロロフィルの中心金属マグネシウム原子はヒスチジン残基と,C2アセチルカルボニル基はチロシンおよびヒスチジン残基と水素結合を形成し,C9のケトカルボニル基は周辺のアミノ酸残基と水素結合を形成していないことが分かった。また、我々はC. tepidum反応中心の結晶化に既に成功していることから、この反応中心の立体構造解明からタンパク質耐熱部位の特定が期待されている。現在まで、X線結晶立体構造解析に不可欠な知見である反応中心の1次構造決定がなされていなかったが、C. tepidum全遺伝子を鋳型とし、PCR法を用いてC. tepirum反応中心の1次構造の一部を明らかにした(Photosynthesis Res. in press)。
精密構造制御されたAu-酸化物ハイブリッドナノ粒子の生成と触媒作用の研究

Cu-Au合金ナノ粒子の気相中熱酸化によって生成された、精密構造制御された2種類のAu-Cu_2Oハイブリッドナノ粒子について、閉鎖循環反応装置によるCO酸化触媒活性の定量測定を行った。その結果、Cu_2Oに対して相対的にAuが小さい目玉型形態を示す粒子よりも、Auが相対的に大きいドングリ型形態の粒子の方が、著しく高い触媒活性を示し、触媒活性と構造形態との強い相関を示す予備的な結果を初めて得ることができた。金ナノ粒子は酸化物上にヘテロ接合を作り担持されることによって、非常に優れた触媒特性を示すことが知られているが、金/酸化物ヘテロ界面構造および金ナノ粒子構造形態と触媒特性との相関に関する部分について、未だ詳細な研究結果がほとんど存在していない。我々は、精密に構造制御された金-酸化銅(I)複合ナノ粒子を作成することによって、この問題へのアプローチを試みる。ヘリウムを使用したガス中蒸発法により、Cu-Auを原料蒸気からCu-4at.%Au合金ナノ粒子を気相中に生成し、気相中で熱酸化処理(1100°Cで約0.1秒間)することによって、Ar-Cu_2O複合ナノ粒子を得た。詳細な高分解能電子顕微鏡観察と解析により、Au部分(平均粒径4nm)とCu_2O部分(平均粒径10nm)は非対称的に結合し、両相の結晶学的方位は完全に一致し、ミスフィット転位が皆無なヘテロ接合が実現されていた。特に粒子の特徴としては、Au部分の半分がCu_2O部分へ埋没し、全体として「目玉」の様な形態を示し、この種の形態の複合ナノ粒子の報告例は非常に少ない。この形態は、試料中の個々の粒子について非常に均一であり、金ナノ粒子/酸化物接合のモデル系として非常に有用である。Au-Cu_2O複合ナノ粒子と市販のシリカ粉末を混合捕集した試料について、CO酸化触媒活性を調べた結果、50%転化率が215°Cを示す特性が得られた。アレニウスプロットにより既報の触媒と比較した結果、アルミナ担持金触媒などと同等の触媒性能を持つことがわかった。今後は、この結果をベースとして、生成条件を変化させることによって種々の構造パラメータを変化させ、触媒活性への影響を調べる予定である。Auナノ粒子担持酸化物のCO酸化の触媒機構については、「Auナノ粒子の粒子径が12nm程度に小さいと活性が高い」、「Au/酸化物の接合界面でのペリメータの長さに活性は比例する」などの結果が従来より出されている。しかしながら、一般的な試料では、Au/酸化物結晶のヘテロ接合は不均一なために、確定的な結論を得ることは困難である。我々は、Auと酸化物が結晶学的に均一に接合された複合ナノ粒子を作成し用いることによって、接合構造と触媒活性との相関情報を得ることを目的としている。当該年度では、AuとCu_2Oの体積比を変化させ、ヘテロ接合構造を変化させた2種のAu-Cu_2O複合ナノ粒子を作成した。1つはCu_2Oに対して相対的にAuが小さい「目玉型」粒子(金属元素中のAuの割合が4at.%)であり、もう1つはAuが相対的に大きい「ドングリ型」粒子(Auの割合が32at.%)である。飯塚泰雄氏(産総研,連携研究者)の協力により、閉鎖循環反応装置を用いてCO酸化触媒活性を測定した結果、「ドングリ型」粒子の試料の方が相対的に高い反応速度を示した。一方、CO_3反応中間体の活性点への蓄積速度は「ドングリ型」粒子の方が相対的に速く、触媒活性の高さに強く相関していた。興味深いことに、「ドングリ型」粒子試料中のAuの平均粒子径は4nmと、「目玉型」粒子の2nmよりも大きかった。注目すべきは、Au/Cu_2Oの接合界面は両者で結晶学的に異なっていることである。以上の結果は、接合構造を含めた粒子構造形態と触媒活性との強い相関を示す結果と見ることができるが、Au部分に微量にCuが残留している割合が両試料で異なることがわかった。近年、Au表面に微量のAgやCuが存在することによってCO酸化触媒活性が発現することが報告されているため、今回の実験結果が純粋に「形態効果」に因るものなのか、現時点では断定できない。昨年までに、「目玉型」および「ドングリ型」の異形態のAu-Cu20複合ナノ粒子試料を作成し、閉鎖循環反応装置を用いてCO酸化触媒活性を測定した結果、後者の方が著しく活性が高いことが判明した。しかしながら、触媒活性への合金部分の効果に不明点が残り、活性と構造形態との相関を断定するまでに至らなかった。その後、次の実験上の問題も判明した。活性測定では粒子表面の吸着水分子(水酸基)の加熱脱水処理が不可欠であるが、それにより粒子の部分凝集が起こってしまうことである。

これを避けるためには、試料を大気に曝さず、粒子生成装置(A)から鎖循環反応装置(B)へ移設し、室温以下で活性測定を行うことが必要である。そのためは、Aの傍に新たなBの設置と改造が必要となったため、触媒活性測定は保留とし、もう1つの目標である、新たなAu-酸化物ハイブリッドナノ粒子の生成に集中した。レーザーアブレーション法と気相中熱酸化処理法を組み合わせ、AuとNi酸化物とのハイブリッドナノ粒子の生成を行った。実験では、研究協力者として平澤誠一氏(産総研)の協力を得た。その結果、NiOのナノロッド先端に半球状のAuナノ粒子が接合した、全く新しい「マッチ棒型」の複合ナノ粒子Au-NiOが均一に生成することが明らかとなった。Au-CoOについても同様な形態が生成することが明らかとなった。なぜNiOやCoOがナノロッド形態になるのかを解朋するために、純粋なNiやCoについて同様な実験を行ったところ、Auが存在しなくてもNiOやCoOのナノロッドが生成した。さらに、酸素濃度を減少させることによって、NiOナノロッドの生成過程を調べた結果、従来とは全く異なる酸化機構により、Niナノ粒子がNiOナノロッドへ変化することが明らかとなった。以上の成果により、特殊形態のAu-NiO複合粒子の触媒活性の研究への礎を作ることができた。当初、Au-Cu_2O複合ナノ粒子の触媒活性測定では、研究分担者の所有する大気圧下で行う流通系反応装置を使用していた。しかしながら、触媒量が少ないために数百°Cの高温まで試料を加熱する必要があったが、ナノ粒子の融合の問題やCu_2Oの酸化の問題が生じた。そのために、新たに連携研究者として産総研の飯塚泰雄氏に協力を依頼し、氏の所有する閉鎖循環反応装置を使うことで、上記の問題を解決する目処が立ったが、装置の使用スケジュール等で実験はやや遅延している。本研究の目的は、Auナノ粒子と酸化物との接合構造およびAu-酸化物複合ナノ粒子構造形態とCO酸化触媒活性との相関情報を得ることであるが、複合ナノ粒子の構造形態を変化させると、他のファクターが一緒に変化してしまうことが研究を複雑かつ困難にしている。特に、Au部分に残留するCuの割合や、熱的安定性(触媒活性測定時における粒子融合などの問題)を一定にできないことが上げられる。そのために、目的とする結論を得るためには、様々なファクターを個別に慎重に検証する必要がある。(抄録なし)
環境毒性におけるCYP1ファミリーの役割

本研究は、生体異物代謝系においてCYP1ファミリー酵素が代謝活1生化を誘導する危険因子であるのか?という疑問を明らかにすることを目的とした。1.生体異物代謝系におけるCyp1ファミリー酵素の役割Cyp1a1、Cyp1a2、及びCyp1b1遺伝子欠損マウス、さらにCyp1a1/1a2、Cypa1/1b1、Cyp1a2,/1b1ダブル遺伝子欠損マウスにBaPを経口投与し検討を行った結果、肝臓と小腸において誘導されるCYP1A1がBaPの代謝活性化ではなく、むしろ解毒に重要であることが明らかになった。一方、脾臓や骨髄におけるCYP1B1は、CYP1A1非存在下でBaPの代謝活性化を引き起こし、免疫系の障害をもたらした。また、CYP1A2はBaPの解毒、代謝活性化に何ら関与しなかった。また、BaP誘導性胎児毒性においても母体および胎盤で誘導されるCYP1A1が胎児への生体異物暴露の抑制に重要な役割を果たしていることが明らかになった。しかしながら、非生理条件下の多量BaP投与の結果は、CYP1A1で解毒できなかったBaPが代謝活性化されることを示唆していた。2.ヒトCYP1A1の生体異物代謝系への関与種差によってCYPの基質特異性が異なると報告があることから、Cyp1a1/1a2ダブル遺伝子欠損マウスにヒトCYP1A1/1A2遺伝子を導入したヒューマナイズCYP1Aトランズジェニックマウスを作製し、解析を行った。ヒトCYP1トランズジェニックマウスはCyp1a1遺伝子欠損マウスでみられた毒性が抑制されていたことから、ヒトCYP1A1もBaPの解毒に重要な役割を果たしていることが明らかになった。BaPなどの多環芳香族炭化水素(PAHs)は、肺ガンなどの悪性腫瘍や動脈硬化性疾患などの発症に関与している。PAHsは、そのものの毒性よりも、多環芳香族受容体を介して誘導される生体異物代謝系酵素群(CYP1ファミリー:CYP1A1、CYP1A2、CYP1B1)による代謝活性化が毒性発現に重要であると考えられているが、生体内における代謝活性化機構、代謝産物による毒性発現分子機構などは、まだ十分には解明されていない。本研究では、BaPが誘導する毒性発現分子機構へのCYP1ファミリーの役割を解明することを目的とする。1.Cyp1ファミリー遺伝子欠損マウスにおけるBaP誘導免疫、骨髄毒性についてBaPを経口投与したCyp1a1欠損マウスにみられる胸腺、脾臓の萎縮、骨髄の毒性は野生型マウス、Cyp1a2、Cyp1b1欠損マウスでは認めなかった。興味深いことに、野生型マウス、のCyp1a2、Cyp1b1欠損マウスに比し、Cyp1a1欠損マウスの各臓器においてBaP誘導性DNAadductsが劇的に増加した。Cyp1a1欠損マウスで観察された毒性はCyp1a1/1b1ダブル欠損マウスで抑制された。2.Cyp1a1欠損マウスにおけるBaPの胎児への影響についてBaPを経口投与したCyp1a1ホモ欠損マウスの胎児にみられる毒性はCyp1a1ヘテロ欠損マウスでは観察されなかった。血液中のBaP濃度はCyp1a1ヘテロ欠損マウスの胎児に比し、Cyp1a1ホモ欠損マウスの胎児において有意に増加していた。3.Cyp1a1/1a2ダブル欠損マウスの作製ターゲット遺伝子のキメラマウスの作製が終わり、現在、Creリコンビナーゼによるダブル欠損マウスの作製に取り掛かっている。これらの結果はBaPの経口投与が誘発した毒性において、導誘されたCYP1A1が毒性の抑制や解毒において極めて重要であることを示唆しており、今後更なる検討を行う予定である。本研究では、生体異物による毒性発現分子機構におけるCYP1ファミリーの役割を解明することを目的とする。1.BaP誘導毒性におけるCyp1ファミリー酵素の役割Cyp1a1、Cyp1a2、及びCyp1b1遺伝子欠損マウス、さらにCyp1a1/1b1、Cyp1a2/1b1ダブル遺伝子欠損マウスにBaPを経口投与し検討を行った結果、肝臓と小腸において誘導されるCYP1A1がBaPの代謝活性化ではなく解毒に重要であることが明らかになった。一方、脾臓や骨髄におけるCYP1B1は、CYP1A1非存在下でBaPの代謝活性化を引き起こし、免疫障害をもたらした。生体内の異物代謝において、薬物代謝酵素の組織特異的な発現パターン、代謝経路が重要であることが示された。現在、組織特異的Cyp1遺伝子欠損マウスの作成を進めている。2.Cyp1遺伝子欠損マウスにおけるBaPの胎児への影響Cyp1a1ホモ欠損マウスにおける妊娠期のBaPの毒性は着床期に高い感受性を示したが、Cyp1a1ヘテロ欠損マウスでは観察されなかった。Cyp1a1ホモ欠損マウスの胎児の脳、肝臓、腸におけるBaP-DNA付加体はCyp1a1ヘテロ欠損マウスの胎児に比し有意に高値であった。興味深いことにCyp1a1ホモ欠損マウスにおける胎児の肝臓においてCyp1a1ホモ欠損の胎児ではCyp1a2、Cyp1a1ヘテロ欠損の胎児ではCyp1a1の強発現が観察された。

現在、Cyp1a2、及びCyp1b1遺伝子欠損マウスについての検討を進めている。3.Cyp1a1/1a2ダブル遺伝子欠損マウスの作成Cyp1a1/1a2ダブル遺伝子欠損マウスは発生期、成長期において明らかな表現系の相違は観察されなかった。現在、Cyp1a1/1a2/1b1トリプル遺伝子欠損マウスの作成を試みている。本研究は、生体異物代謝系においてCYP1ファミリー酵素が代謝活1生化を誘導する危険因子であるのか?という疑問を明らかにすることを目的とした。1.生体異物代謝系におけるCyp1ファミリー酵素の役割Cyp1a1、Cyp1a2、及びCyp1b1遺伝子欠損マウス、さらにCyp1a1/1a2、Cypa1/1b1、Cyp1a2,/1b1ダブル遺伝子欠損マウスにBaPを経口投与し検討を行った結果、肝臓と小腸において誘導されるCYP1A1がBaPの代謝活性化ではなく、むしろ解毒に重要であることが明らかになった。一方、脾臓や骨髄におけるCYP1B1は、CYP1A1非存在下でBaPの代謝活性化を引き起こし、免疫系の障害をもたらした。また、CYP1A2はBaPの解毒、代謝活性化に何ら関与しなかった。また、BaP誘導性胎児毒性においても母体および胎盤で誘導されるCYP1A1が胎児への生体異物暴露の抑制に重要な役割を果たしていることが明らかになった。しかしながら、非生理条件下の多量BaP投与の結果は、CYP1A1で解毒できなかったBaPが代謝活性化されることを示唆していた。2.ヒトCYP1A1の生体異物代謝系への関与種差によってCYPの基質特異性が異なると報告があることから、Cyp1a1/1a2ダブル遺伝子欠損マウスにヒトCYP1A1/1A2遺伝子を導入したヒューマナイズCYP1Aトランズジェニックマウスを作製し、解析を行った。ヒトCYP1トランズジェニックマウスはCyp1a1遺伝子欠損マウスでみられた毒性が抑制されていたことから、ヒトCYP1A1もBaPの解毒に重要な役割を果たしていることが明らかになった。
頭頚部癌におけるINT-2およびHST遺伝子の増幅について

今回我々は、Bcell悪性リンパ腫症例への臨床応用を目的としてpolymerase chain reaction法によるIg遺伝子JH領域の再構成の検索について検討を行った。まずBcell lineのDNAによる検出精度の検討の結果、Bcell lineのDNAをcontrol末梢血白血球よりのDNAで希釈した場合、Bcell lineのDNAが5%でも検出可能であることが(すなわち検出感度が5%であることが)わかった。つぎにこの結果に基づき、Bcell悪性リンパ腫患者の末梢抹血のクローンの検出の可能性について検討した結果、positive signalを得たのは6症例中1例(再発症例)のみであった。このことから、悪性リンパ腫患者の治療後、患者の末梢血白血球を採取してpolymerase chain reaction法によるIg遺伝子JH領域の再構成の検索を行うことによって、再発の早期発見の可能性が示唆された。
マグネタイトウィスカーの作製とその応用

マグネタイト(Fe3O4)の糸状単結晶体であるマグネタイトウィスカーを、燃焼炎を用いた熱CVD法により再現性良く作成する技術を確立した。さらに本ウィスカーをスピン偏極電子源に適用する研究を実施した。また本研究で培ったナノ材料のCVD成長技術を、紡糸可能なカーボンナノチューブ(CNT)の新規合成技術にも展開した。新規形状物質であるマグネタイト(Fe3O4)ウィスカーの、二酸化炭素分解触媒とスピン偏極電子源への適用を図るべく以下の進捗を得た。二酸化炭素分解触媒:炭素析出や焼結等で目詰まりを生ずることのない、高密度のマグネタイトウィスカー担持基材として、ウィスカーの成長に適した軟鉄製のメタル担体の開発を、材料メーカーと共同で行った。同時に二酸化炭素分解炭素循環システム(詳細は実施計画書参照)の素反応で吸収、生成するガス成分を定量的に計測するための、ガス反応装置を製作した。さらにサンプリングガス定量のため、システムガスクロマトグラフ(TCD検出器二台)を上記反応装置に接続し、オンライン測定可能とした。検出器を二台搭載することで、水素と二酸化炭素の検出感度を維持できた。本格的なデータ採集は次年度行う。スピン偏極電子源:ウィスカー先端表面を清浄化するための電界蒸発・脱離処理に必要な電界強度は数V/Åである。この電界強度に耐えられる接着強度を得るために,ウィスカーを電極に固定している根元に、接着用タングステン蒸着膜を360゚全方向から取り囲むように堆積させた。その結果,最大3.5V/Åの電界強度に耐えられ、十分な強度を有する試料の作製技術を確立した。偏極電子引き出し時に高効率にウィスカー先端に電界が集中できかつ、電子線の精密な光軸調整が可能なウィスカーの形状は、直線で長さが約3μmであることなど、電子源の形状の規格を見出した。これまでの研究で,陰極軸に垂直な面内成分に限って,室温でのスピン偏極度は約15%であった。この値は,下限値を与えているにすぎず、次年度は新規作製したスピン回転器を用いて偏極度の全方向成分を精密測定する。マグネタイト(Fe3O4)の糸状単結晶体であるマグネタイトウィスカーを作成し、以下の応用分野の知見を深めた。二酸化炭素分解触媒本研究のマグネタイトウィスカーは、基板に強固に固定された繊維状であるために、ハニカム状メタル担体内部に成長させた場合、目詰まりのない高効率の二酸化炭素分解触媒となり得る。今年度はハニカム状メタル担体に用いられる低炭素鋼箔にマグネタイトウィスカーを成長させ、箔の板厚との関係を調べた。その結果、箔厚30μm以下では、下地からの鉄の供給律則により、マグネタイトウィスカーが十分に成長しないことが明らかになった。スピン偏極電子源<110>軸に成長した単結晶マグネタイトウィスカーをステンレス基板から抽出し,電解研磨されたタングステン針先端に搭載する。これに電界脱離あるいは1200Kのアニールによる表面清浄化処理を施した後、マグネタイトウィスカーからの電界放出電子のスピン偏極度を測定した結果、室温で約14%であり3時間以上に亘って安定であることが明らかになった。電界放出電子のスピン偏極度測定による低温でのマグネタイト固有のVerwey転移(金属-絶縁体転移)の観測から、マグネタイトからの電界放出電子のスピン偏極度は,低温で電界に対して非常に敏感であり,表面においてもVerwey転移が生じることを実証するとともに,t_<2g>軌道のエネルギー準位ともう一方のアップスピンバンドのエネルギー差が,バルクで予想されるよりも小さいことを示唆するデータを得た。電界放出電子スピン分光法を用いて得られた室温での偏極度14%は第一原理計算の結果とも良い一致を示した。マグネタイト(Fe3O4)の糸状単結晶体であるマグネタイトウィスカーについて、前年度までに明らかにした作成条件と構造との関係を踏まえて、本ウィスカーをスピン偏極電子源に適用する研究を実施した。スピン偏極電子源鉄系基板表層に大気中での熱CVD法により、<110>に配向した単結晶マグネタイトウィスカーを成長させる。収束イオンビーム(FIB)装置により同ウィスカーを抽出し,タングステン針先端に一本のみを搭載する。これに表面清浄化処理を施した後、本ウィスカーからの電界放出電子のスピン偏極度を測定した。室温での偏極度は約14%で、3時間以上に亘って安定であることを明らかにした。低温下でのスピン偏極度測定により、マグネタイトのVerwey転移(金属-絶縁体転移)を観測した。同時に低温でのスピン偏極度が電界に対して非常に敏感であり,ウィスカー表面においてもVerwey転移が生じていることを実証するとともに,t_<2g>軌道のエネルギー準位ともう一方のアップスピンハ"ンドのエネルギー差が,バルクで予想される値よりも、ウィスカー形状では小さいことが示唆されるデータを得た。

アセチレンを炭素源に、塩化鉄触媒を用いた熱CVD法で合成されたCNTは、基板上に稠密に垂直配向成長をする。この試料の端を摘んで引き延ばすと、単独では高々2mm長のCNT同士が連なって膜もしくは紐状に引き出される。従来、この引き出される長さは数十センチメートルであった。マグネタイトウィスカーのCVD成長で得た触媒機能の知見を、このCNT合成に適用して、基板からCNTが供給され続ける限り、無制限の長さにCNT膜および紐を引き出すことを可能とした。
国語科メディア教育のためのe-Learningシステム開発

研究目的本研究ではWBT(Web Based Training)のe-learningシステム(国語科メディア教育のためのWebサイト)を作成することを目標にした。研究方法1.茨城県小中学校国語科教師(回答者60名)のe-learning及びWebサイト利用状況を調査する。・e-learningに興味がある教師は83%であった。・e-learningのシステムを活用している教師は12%であった。・Webを活用して授業構想を行っている教師は53%であった。・北海道教育大学鹿内信善教授と共同研究をしている看図作文をデジタルコンテンツ化した。・これまでに開発していた国語科メディア教育に関する教材をデジタルコンテンツ化した。3.Webサイト改善のための調査をする。・仮に作成した国語科メディア教育のWebサイトを使って群馬大学の教育学部に内地留学中の現役教員と大学院生に直接意見を聞いた。・茨城県小中学校国語科教師(60人)にもどのようなWebサイトであれば使いやすいかアンケート調査した。研究成果茨城県小中学校国語科教師の約5割がWebサイトを検索して授業構想や教材探しをしている。その検索にかかるようなWebサイトを作成すればよい。望んでいるものは以下のようなものである。教科書教材別、学習指導項目別等の検索が可能なこと。ワークシートなどがデジタル化してセットになっていること。授業の展開がわかりやすいこと(動画や音声付き、授業のポイントが書いてある)。授業後の生徒の反応が書いてあること。リンクがわかりやすいこと等であった。現在Webサイトを修正している。完成後利用しやすさを再調査し、全国国大学国語教育学会や日本国語教育学会等で発表する予定である。
マイクロ波の低レベル変調波による妊娠母胎の神経内分泌免疫系への影響

低レベルマイクロ波の全身暴露によってもたらされる内分泌免疫系への影響を脳内神経伝達物質との関連において解明することを目的に、マイクロ波(周波数2,450MHz、強度2mW/cm^2、90分間)暴露による脾臓細胞中ナチュラルキラー細胞活性(NKCA)、血中の諸指標と下垂体と胎盤のβ一エンドルフィン(βEP)の変化を妊娠ラットあるいは処女ラットにおいて検討した。このレベルのマイクロ波は、処女ラット、妊娠ラットでそれぞれ、0.8と0.9°Cの温度上昇をもたらしたが、血中コルチコステロンへの有意な変化は引き起こさなかった。処女ラットでは認められなかったが、妊娠ラットのマイクロ波暴露群のNKCAは非暴露群に比べ有意に減少した。オピオイド受容体拮抗剤であるnaloxoneの前処置では、妊娠期におけるマイクロ波によって低下したNKCAと、上昇したPRL、低下した視床下部medianeminenceのCRHをreverseした。一方、CRH受容体拮抗剤であるα-helicalCRHのicv投与によっても同じく、マイクロ波暴露によって上昇した血中プロラクチン(PRL)と下垂体βEPと、減少したNKCAをreverseした。これらの結果から、妊娠中のマイクロ波暴露による免疫機能低下には、マイクロ波暴露に際して視床下部CRH神経系と、視床下部あるいは下垂体のオピオイド神経系が刺激され、その結果、下垂体PRLが活性化されるという中枢性機序が考えられた。その際のマイクロ波による生体影響は、マイク口波の温熱作用と非温熱作用の両作用によると考えられた。妊娠母胎では、様々な内分泌的変化だけではなく、免疫的変化をも伴い、また一方ではストレスなどの外刺激に対する緩衝作用がある。マイクロ波はその温熱作用による様々な影響をもたらすが、妊娠母胎におけるその熱作用に対する神経内分泌免疫系の反応機序の詳細はよく知られていない。また、同時にその低レベル暴露による妊娠母胎の神経内分泌免疫系への影響も不明である。本研究では、低レベルマイクロ波の全身暴露によってもたらされる内分泌免疫系への影響を脳内神経伝達物質との関連において解明することを目的に、マイクロ波(周波数2,450MHz、強度2mW/cm^2、90分間)暴露による脾臓細胞中ナチュラルキラー細胞活性(NKCA)、血中および下垂体と胎盤のβ-エンドルフィン(βEP)の変化を妊娠ラットあるいは処女ラットにおいて検討した。このレベルのマイクロ波は、0.9°Cの温度上昇をもたらしたが、血中コルチコステロンへの有意な変化は引き起こさなかった。下垂体前葉のβEPも妊娠ラットにおいてのみ、増加が認められた。オピオイド受容体拮抗剤であるnaloxoneの前処置では、妊娠期におけるこれらの変化を元に戻し、さらに胎盤のβEPを増加させた。以上より、マイクロ波に際して、妊娠母胎では、下垂体βEPを上昇させる脳内神経伝達系が、オピオイド系の活性化をもたらし、その結果、細胞性免疫を低下させるという神経免疫系の機序が存在することが推定された。この系の存在により、妊娠期には恒温性が向上すると考えられた。その際のマイクロ波による生体影響は、マイクロ波の温熱作用と非温熱作用の両作用によると考えられた。妊娠母胎に対する温熱作用については,妊娠期では恒温性の向上がみられることからも、妊娠に伴い自律神経-内分泌系の変化をきたすだけでなく、免疫系に対しても非妊娠時とは異なる。また、同じにその低いレベル暴露による妊娠母胎内分泌免疫系への影響も不明である。

本研究では、低レベルマイクロ波の前身暴露ばくろによってもたらされる内分泌免疫系への影響を脳内神経伝達物質との関連において解明することを目的に、マイクロ波(周波数2,450MHz、強度2mW/cm^2、90分間)暴露による脾臓細胞中ナチュラルキラー細胞活性(NKCA)、血中プロラクチン(PRL)および下垂体のβ-エンドルフィン(βEP)および視床下部のCRHの変化を妊娠ラットにおいて検討した。マイクロ波暴露によって、妊娠ラットの血中コルチコステロンの変化を認めなかったことから、高レベルマイクロ波と異なり、低レベルマイクロ波は視床下部-下垂体-副腎皮質系を活性化させないことが示された。また血中PRLの上昇、脾臓NKCAの低下と、視床下部median eminenceの低下を認めた。オピオイド受容体拮抗剤のNaloxoneのip投与によって、マイクロ波暴露によって上昇した血中PRL、減少したNKCAと視床下部median eminenceのCRHをreverseした。一方CRH受容体括抗剤であるα-helical CRHのicv投与によっても同じく、マイクロ波暴露によって上昇した血中PRLと、減少したNKCA、また上昇した下垂体βEPをreverseした。これらの結果から、妊娠中のマイクロ波暴露による免疫機能低下には、マイクロ波暴露に際して視床下部CRH神経系と、視床下部あるおは下垂体のオピオイド神経系が刺激され、その結果、下垂体PRLが活性化されるという中枢性機序が考えられた。この系の存在により妊娠期では、温熱暴露に際し、細胞性免疫低下によって妊娠期のホメオスターシスを向上させると考えられた。
大脳皮質前頭前野局所回路の発振と作業記憶の形成機序の解明

大脳皮質の重要な入力は、他の皮質と視床からの興奮性投射である。この他に、大脳基底部からのアセチルコリン、青斑核からのノルアドレナリン、縫線核からのセロトニンなどの投射があるが、これらは皮質の活動状態を調節している。これらの伝達物質は錐体細胞に直接作用するだけでなく、GABA細胞を介して間接的に錐体細胞に影響すると考えられる。アセチルコリンのアナログであるカルバコールや、ムスカリンが、GABA作働性シナプス伝達やGABA細胞にどのような影響があるかを脳切片標本で調べた。カルバコールやムスカリンを作用させると、錐体細胞、GABA細胞両方のGABA作働性抑制性電流の頻度と振幅が増大した。この増大は、テトロドトキシンやアトロピンおよびピレンゼピンで抑えられたので、1型のムスカリン受容体を介して、GABA細胞が興奮して錐体細胞やGABA細胞に抑制性シナプス電流が引き起こされたと考えられる。カルバコールやムスカリンをある程度持続的に脳切片標本にかけると、抑制性シナプス電流の増大のパターンには、持続的に増えているのと、0.1から0.3ヘルツの周期でバースト状に上昇するものの二種類があることがわかった。このうち周期的に増大する抑制性電流については、同一切片上の2つの細胞から同時に記録された場合には、低周波のバーストリズムは同期していたが、個々の抑制性電流は、同期していないことが多かった。この抑制性シナプス電流の増大パターンに対応して発火するGABA細胞を検索した。その結果、パルブアルミン陽性のFS(fast-spiking)細胞は、カルバコールやムスカリンによって発火せず、持続的に発火したりや、低周波で周期的に発火頻度を増大するものは、non-FS細胞の中にあることがわかった。アセチルコリン投射系は、GABA介在細胞のサブタイプごとに違う作用をおよぼし、局所回路の興奮性や周期的活動を調節していると考えられる。大脳皮質の投射ニューロンが電気生理学的にある程度一様な細胞集団だと考えられているのに対して、GABA作働性の介在細胞は、活性物質の発現パターン・樹状/軸索突起の形態・電気生理学的性質・薬物に対する反応性・シナプス伝達の周波数特性などから、非常に多数のサブタイプからなっていると考えられている。これらの伝達物質は錐体細胞に直接作用するだけでなく、GABA細胞を介して間接的に錐体細胞に影響すると考えられる(文献,3)。カルバコールやムスカリンを作用させると、錐体細胞、GABA細胞両方のGABA作働性抑制性電流の頻度と振動が増大した。この増大は、テトロドキシンやアトロピンで抑えられたので、ムスカリン受容体を介して、GABA細胞が興奮して錐体細胞やGABA細胞に抑制性シナプス電流が引き起こされたと考えられる。カルバコールやムスカリンをある程度持続的に脳切片標本にかけると、抑制性シナプス電流の増大のパターンには、持続的に増えているのと、0.1から0.3ヘルツの周期で上昇するものの二種類があることがわかった。その結果、パルブアルミン陽性のFS(fast-spiking)細胞は、カルバコールやムスカリンによって発火せず、持続的に発火したり、低周波で周期的に発火頻度を増大するものは、non-FS細胞の中にあることがわかった。アセチルコリン投射系は、GABA介在細胞のサブタイプごとに違う作用をおよぼし、局所回路の興奮性や周期的活動を調整していると考えられる。

このうち周期的に増大する抑制性電流については、同一切片上の2つの細胞から同時に記録された場合には、低周波のバーストリズムは同期していたが、個々の抑制性電流は、同期していないことが多かった。この抑制性シナプス電流の増大パターンに対応して発火するGABA細胞を検索した。その結果、パルブアルミン陽性のFS(fast-spiking)細胞は、カルバコールやムスカリンによって発火せず、持続的に発火したりや、低周波で周期的に発火頻度を増大するものは、non-FS細胞の中にあることがわかった。アセチルコリン投射系は、GABA介在細胞のサブタイプごとに違う作用をおよぼし、局所回路の興奮性や周期的活動を調節していると考えられる。
遺伝子組換え技術を用いたブタ糞尿中のリン低減化に関する研究

養豚業が盛んな地域では、ブタ糞便由来のリン酸化合物による水域の富栄養化が問題になることが多い。これらは、ブタ飼料中に含まれるリン酸化合物が未利用のまま糞便に排出されることから生じている。そこで本研究課題では、リン酸化合物を加水分解するフィターゼ遺伝子を利用し、遺伝子組換え技術を用いた安全かつ効果的な新しい技術開発を試みた。用いるフィターゼ遺伝子は、胃酸などの酸性条件下でも活性を保持する大腸菌由来の遺伝子を利用することにした。しかしながら、大腸菌からフィターゼ遺伝子をPCR法によって増幅させることは容易に出来たが、この遺伝子を宿主細胞として再び大腸菌内にクローニングすることは困難であった。従って、このフィターゼ遺伝子をクローニングするには、異なる宿主細胞を用いるなど、相当な工夫が必要であることがわかった。本課題では、ブタ糞尿からのリン排出量の低減化を推し進めた養豚を実現するために、有機リン化合物(フィチン)の利用性が極めて高いブタの飼育方法及びフィチンを分解できる酵素(フィターゼ)の活性が高い遺伝子組換えブタの開発を試みることにしている。本年度は、フィチンの利用性を高めるための方法として、フィターゼ活性を持たない乳酸菌にフィターゼ遺伝子を導入し、得られる乳酸菌をブタに接種することでフィチンの分解を促すことを目指し、まず、高いフィターゼ活性をもつ大腸菌(健康なブタの糞便から単離)からフィターゼ遺伝子の獲得を行った。次に、高フィターゼ活性を持つ遺伝子組換えブタの作出のために利用するペプシノーゲン遺伝子の獲得を試みるためにPCR法で用いる各種プライマーの設計を行った。このペプシノーゲン遺伝子は、翻訳されペプシノーゲンとなった後、胃酸に暴露されることによってペプシンとして活性のある酵素となるが、この胃酸によって活性型に変化する機能をフィターゼに持たせるために、フィターゼ遺伝子とペプシノーゲン遺伝子の部分配列を連結したキメラ遺伝子を構築することにしている。そのためにまず、ブタの胃を採取し、この胃を数ミリ角に切断した後、RNA分解を阻害する試薬であるRNaLaterに浸け、-80°Cにて保存した。更に、このペプシノーゲンmRNAからcDNAを得ること、及びペプシノーゲン遺伝子の長さの異なる様々な5'及び3'末端の領域をPCR法を用いて増幅するために、いくつかのプライマーが必要となる。本年度、各種プライマーの設計が行えたため、これらのプライマーを用いることで、フィターゼ遺伝子とペプシノーゲン遺伝子断片を連結したキメラ遺伝子を作成できる状態になった。併せて、構築した遺伝子の機能を調べるために利用するブタの培養細胞の選択と培養を行ったため、来年度の実験が円滑に行える準備ができた。昨年度は、フィチンの利用性を高めるための方法として、フィターゼ活性を持たない乳酸菌にフィターゼ遺伝子を導入し、得られる乳酸菌をブタに接種することでフィチンの分解を促すことを目指し、まず、高いフィターゼ活性をもつ大腸菌(健康なブタの糞便から単離)かちフィタ一ゼ遺伝子の獲得をPCR法を用いて行った。本年度は、PCRによって得られたフィターゼ遺伝子を乳酸菌と大腸菌のシャトルベクターに導入し、遺伝子組換え用大腸菌にクローニングを試みた。しかしながら、フィターゼ遺伝子がプラスミドに組み込まれた形質転換体の獲得に苦心した。実験の結果、最終的にはフィターゼ遺伝子が組み込まれたベクターを得ることができたが、クローニングが困難であった原因として、フィターゼ遺伝子をPCRする際にリンカーとして制限酵素の認識配列を付加しているが、この認識配列が5'末端付近に存在していたためと推測している。一般的に、制限酵素の種類によっては、末端付近の認識配列を消化できないことが知られており、実験計画では、このことを考慮して末端部にはならないよう認識配列の更に5'上流に数塩基を付加してプライマーを設計したが、良好な結果を得るためには更に数塩基を付加した方が良かったのではないかと考えられた。

これまで、フィチンの利用性を高めるための方法として、フィターゼ活性を持たない乳酸菌にフィターゼ遺伝子を導入し、得られる乳酸菌をブタに接種することでフィチンの分解を促すことを目指し、まず、高いフィターゼ活性をもつ大腸菌(健康なブタの糞便から単離)からPCR法を用いてフィターゼ遺伝子の獲得を行ってきた。PCRによって得られたフィターゼ遺伝子を乳酸菌と大腸菌のシャトルベクターに導入し、遺伝子組換え用大腸菌にクローニングを試みたところ、フィターゼ遺伝子がプラスミドに組み込まれた形質転換体の獲得に苦心した。そこで、遺伝子組換えに良く用いられる大腸菌であるDH10Bのフィターゼ遺伝子をPCRで増幅し、シャトルベクターに導入することを試みたが、やはり、完全長のフィターゼ遺伝子は得られなかった。得られたクローンの中で比較的完全長に近いプラスミドのシーケンスを行ったところ、フィターゼ遺伝子の一部が断片化して導入されていることがわかった。このような結果になる理由は不明だが、そもそも大腸菌の染色体中に存在する遺伝子を、プラスミド中に導入することによって、細胞内でのその遺伝子のコピー数が増え、更に、その遺伝子が翻訳されることによって、代謝に影響を及ぼすことが推測される。従って、他の方法を用いたクローニングを検討しなければならないことがわかった。
17世紀の神聖ローマ皇帝軍と貴族の社会的ネットワーク

本研究は軍隊を例に、近世ヨーロッパにおける君主と貴族の関係を特徴づける重要な側面を明らかにした。具体的には17世紀の神聖ローマ皇帝軍に焦点を合わせ、君主が軍隊を統制しようとする試みは上からの一方的かつ単線的な制度的発展としてだけ進行したのではなく、政治的・軍事的エリートである貴族との共存・協力関係を構築する双方向的な過程として進行したことに注目した。そしてこの過程の中で貴族の社会的ネットワークが、軍隊の設立と運営の両面で重要な意味を持ったとの見解を得られた。本研究は、17世紀の神聖ローマ帝国における君主権力と貴族の関係を、軍隊という視角から捉え直すことを目的としている。本年度は、当初の計画通り「I常備軍の創設」と「II貴族の社会的ネットワーク」という二つの論点を中心に研究を遂行した。まず常備軍の創設という問題に関しては、研究遂行者が本研究以前から進めてきた研究と本研究課題を発展的に統合した。具体的には、バイエルン、オーストリア、フランスを主な対象として、常備軍の制度的な支えとなった軍務官制度の展開を比較史的に検討した。その結果、各領域における軍務官制度の発展の類似性と差異が浮き彫りになった。さらに軍務官制度を担った貴族が、領邦君主と皇帝の間で忠誠のせめぎ合いに置かれていたことが明らかになった。以上の成果は、史学会大会および早稲田大学高等研究院セミナーシリーズにおいて口頭で発表した。また貴族の社会的ネットワークに関しては、基礎となる史料の調査・収集を中心に研究を進めた。具体的には、2016年2月にウィーンの国立文書館群とバイエルンの州立文書館で史料調査を行った。これらの文書館には、ヴァレンシュタインの皇帝軍に傭兵隊長として務めたイタリア貴族マティアス・ガラスとオッターヴィオ・ピッコロミニらに関する書簡がある。それらの史料の調査・分析を通じて、イタリア貴族が婚姻関係などを通じて皇帝軍で張り巡らせた社会的ネットワークのありようについて概観を得ることができた。この成果に基づいて、来年度はイタリアの文書館に足を延ばし、貴族のネットワークの機能についてさらなる成果を挙げることが期待できる。上述のように本年度の研究は、対象とするテーマ(「常備軍の創設」と「貴族の社会的ネットワーク」)の面でもスケジュールの面でも概ね計画に沿って遂行することができた。また、次年度に研究をさらに展開させるための史料的基盤を得られたことも、本研究の進捗状況を評価するうえで大きな意味を持つといえる。本研究課題は、軍隊という視角を通じて、17世紀の神聖ローマ帝国における君主と貴族の関係を捉え直すことを目的としている。二年の助成期間のうち、昨年度は「常備軍の創設」と「貴族の社会的ネットワーク」という論点をまず検討した。最終年度となる本年度は、昨年に続いて「貴族の社会的ネットワーク」という論点を検討すると同時に、「皇帝によるパトロネジ」という三つめの論点に関する調査と研究を進めた。まず「貴族の社会的ネットワーク」に関しては、刊行文献の調査に加えて、夏季にイタリアの文書館で未刊行史料の調査を行った。トレントやトスカーナに所在する文書館群の調査を通じて、皇帝軍に仕える貴族のネットワークがウィーンからイタリア半島にまで及び、人材や資金の調達のために機能していたことが明らかになった。また「皇帝によるパトロネジの再編」という論点に関しては、文献の調査に加えてドイツのバイエルンで文書館の調査を行った。その結果、傭兵隊長ヴァレンシュタインの暗殺後に皇帝軍の中心人物となった貴族ガラッソの社会的ネットワークが、帝国諸侯の領域、具体的にはバイエルン公領でも大きな影響力を持ったことが明らかになった。これによって、帝国における権力拡大を図る皇帝と、自律性を主張するバイエルン公の政治的対立を、皇帝軍に仕える貴族のネットワークという、新たな側面から照らし出すための手がかりを得られた。以上の調査研究に関連する成果は、イタリア中近世史研究会にて口頭で発表し、また部分的に『桃山歴史・地理』の論考でも発表した。次年度も引き続き、当初の計画に沿って研究を遂行する。年度前半に文献による調査を進めたうえで、夏季にはトレントとトスカーナで傭兵隊長ガラスとピッコロミニの広域的なネットワークの機能を分析するための史料を調査・収集する。年度後半は研究の総括に向けて口頭発表や論文による成果のアウトプットを進める。また必要に応じて、イタリアかオーストリアないしドイツで史料の追加調査を実施する。28年度が最終年度であるため、記入しない。近世ヨーロッパ史28年度が最終年度であるため、記入しない。
真社会性アブラムシ-捕食者系における相互対抗的な表現型可塑性の実験生態学的検証

本研究は、真社会性アブラムシの捕食リスクに対して示される防御形質を発見することが不可欠である。そこで今年度は、昨年度本研究で発見された真社会性アブラムシの警報フェロモンの機能と適応的意義を検証するために、真社会性アブラムシの警報フェロモンがアブラムシの分散におよぼす影響を調べた。真社会性アブラムシのササコナフキツノアブラムシの2次寄主世代において、警報フェロモンを導入したコロニーと警報フェロモンを導入しなかったコロニーを作成し、警報フェロモンがアブラムシの薪規コロニー創設に影響するかどうかを検証した。その結果、警報フェロモンがコロニー内に存在するとアブラムシは新しいコロニーを創設しやすいことが明らかになった。このことは、放出された警報フェロモンが個体の歩き出す行動を誘導するだけでなく、分散も誘導することを示す。また、この結果は、ササコナフキツノアブラムシが母親の産出する兵隊と警報フェロモンを組み合わせて用いることで捕食者に対し適応的にふるまっていることを示唆する。本研究の目的は、被食者である真社会性アブラムシと捕食者のもつ相互対抗的な表現型可塑性の実態を明らかにすることである。そこで、今年度は被食者である真社会性アブラムシのもつ表現型可塑性に注目して研究を行ってきた。まず、材料である真社会性アブラムシのササコナフキツノアブラムシの室内実験系の確立を目指した。これは、表現型可塑性を検証する上で、生物の環境に対する反応を見ることは必須であるため、人為的に環境を操作して実験を行うことが重要であるからである。そこで、私はササコナフキツノアブラムシの寄主であるクマイザサの鉢植えを用いることで、室内実験系の確立に成功した。この室内実験系を用いて、これまで真社会性アブラムシの表現型可塑性として注目ざれてこなかった、兵隊の形態形質に注目した温度操作実験を行った。まず、15°C、20°C、25°Cに設定した恒温庫内でササコナフキツノアブラムシを飼育した。その結果、母虫が周囲の温度によって異なった形態をもった兵隊を産んでいることがわかってきた。具体的には、20°Cに設定ざれた環境で産まれた兵隊ほど長い角や前脚を持っていることがわかってきた。ざらに、野外観察により兵隊は捕食者からの防衛に用いる角や前脚が長い個体ほどより攻撃的であることがわかっている。つまり、ササコナフキツノアブラムシは周囲の環境に応じて、兵隊の「質」を表現型可塑性により変異させている可能性が高いことがわかった。さらに、野外観察から捕食者が夏に集中的に発生することがわかっている。このことから、ササコナフキツノアブラムシの温度依存的な兵隊の「質」を変異させる表現型可塑性が、誘導防御戦略である可能性が高いことがわかった。本研究の目的は、被食者である真社会性アブラムシとその捕食者がもつ相互対抗的な表現型可塑性の実態を明らかにすることである。私は、研究材料であるササコナフキツノアブラムシが、物理刺激に対して角状管(腹部にある外分泌器官)から放出する液滴に注目し、様々な操作実験を行った。角状管から放出される液滴は、アブラムシ一般において警報フェロモンであることが知られている。そこで、ササコナフキツノアブラムシが放出する液滴も警報フェロモンではないかと予測し、液滴が捕食者との接触時に放出されること、液滴が生殖をおこなう個体には、逃避行動を誘導すること、防衛を行う兵隊個体には攻撃行動を誘導することを確かめた。さらに、実際に捕食者に対して機能するかどうかを確かめ、液滴が塗布された捕食者は、液滴が塗布されていない捕食者に比べ兵隊個体に攻撃されないことを明らかにした。これらの結果から、ササコナフキツノアブラムシにおいても角状管から放出される液滴が警報フェロモンとしての機能を持つことが示唆された。これまで、他の社会性昆虫に比べ社会性アブラムシにおいて化学コミュニケーションに注目した研究は少なく、本研究は社会性アブラムシが、他の社会性昆虫と同様に化学コミュニケーションをもちいて適応的にふるまうことを示した数少ない研究例になると考えられる。さらに、ササコナフキツノアブラムシにおいて警報フェロモンを若齢個体はほとんど放出しないことも明らかにした。これは、若齢個体が角状管を欠くためであることを発見した、これは発生学的ににも非常に興味深い。

また、この結果は、ササコナフキツノアブラムシが母親の産出する兵隊と警報フェロモンを組み合わせて用いることで捕食者に対し適応的にふるまっていることを示唆する。