hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パルスプラズマジェットを利用した太陽風プラズマ宇宙推進の実験研究

太陽風プラズマ流を宇宙機の作る人工的な磁場でせき止めて深宇宙を航行するのが、新しい宇宙機推進システム「太陽風プラズマ推進」である。本研究では、太陽風を模擬したプラズマ流と、磁場を作る電磁石、そして電磁石のつくる磁場を広く展開して推力を増すためのプラズマ噴射装置、といった一連のシステムを真空チャンバー中に実現して評価する事を目的としている。平成17年度は、電磁流体アークジェット装置から供給される高密度高速プラズマジェット中に中心磁場2Tまでの電磁石(コイル)を挿入した実験を重点的に行なった。中心磁場強度と共にコイルを通過する際のプラズマジェットの運動量変化(すなわちコイルにかかる推力)が大きくなる。特に中心磁場が2Tのケースでは地球磁気圏と同様の衝撃波を伴うプラズマ流が観側され、地球磁気圏と相似になる電磁流体的な干渉にて大きな推力が得られることが確認された。また、磁場を拡げるためのプラズマ噴射装置の設計開発を進め、模擬太陽風源との同時運用には至らなかったが、これにより装置のほぼ全系を開発することができた。太陽風プラズマ推進は、従来のイオンスラスタなどの電気推進に比べて非常に大きな推力電力比を実現できる事が、実験および、実験と並行して進めた理論解析から明らかになっている。しかし、宇宙機システムとして必要なリソースの検討を行ったところ、電磁石の軽量化や磁場インフレーションに必要なプラズマ源の低電力化など、太陽風プラズマ推進が他の推進システムに対して優位であるためには、各種要素技術の最適化が必要であることが示唆された。近年、宇宙機の推進力を太陽風など外部のエネルギー源をもとに生成する推進方法が注目されるようになってきた。例えば、もしも太陽風プラズマ流を物体でせき止める事ができれば、太陽風の動圧を物体を押す力に変えることができる。太陽風を探査機周りに作り出した磁場で受け止めるのが今回研究対象とする太陽風プラズマ推進の考え方である。本研究では、太陽風を模擬したプラズマ流と、磁気ダイポール、そして磁気ダイポールのつくる磁場をプラズマ噴射による展開する推進機、といった一連のシステムを真空チャンバー中に実現するのを目的とする。実験室で模擬できるのは太陽風プラズマ推進をスケールダウンしたものに過ぎないが、2つのプラズマ源と磁場が相互干渉するパラメータを見つけることが出来れば、これによって磁気セイルの実現可能性を示す事ができる。今年度は、パルスプラズマ源と磁場生成回路を設計製作して、試験準備を進めた。プラズマ源の1つは太陽風を模擬する高速プラズマジェットであり、今回はこれまでの研究開発で実績を持つ、直径2cmの小型マイクロ波イオン源を用いた。このプラズマジェット中に磁場をつくるコイルが置かれると、高速プラズマジェットと磁場との相互作用によって、磁場が大きく変形するはずである。後者の磁場生成のために、大型コンデンサをパルス駆動・放電させる専用回路を新規成作した。現在は、プラズマ源とパルス磁場生成回路の予備試験を実施しており、本格的な試験に向けての出力調整を実施中である。太陽風プラズマ流を宇宙機の作る磁場でせき止めて深宇宙を航行するのが、新しい宇宙機推進システム「太陽風プラズマ推進」である。平成16年度は、このうち太陽風を模擬したプラズマ流を電磁流体アークジェット装置によって実現し、実験に必要な10^<19>m^<-3>といった非常に大きなプラズマ密度にて20km/sの高速プラズマジェットを可能にした。この高密度高速プラズマジェット中に中心磁場1Tの電磁石を挿入すると、プラズマジェットの運動量が0.1N程度変化した。従って、太陽風プラズマ推進の最も基本となる推力発生原理が実験的に確認された事になる。今後は、磁場を拡げるためのプラズマ噴射装置を組み合わせた際の推力評価を行なうなど、この推進システムの性能上限を明らかにするための、更に詳細にわたる実験を進めていく。実験に並行して、理論解析によって太陽風プラズマ推進の「推力公式」を導くと共に、性能臨界評価を行ってきた。理論解析は、太陽風プラズマ推進が従来のイオンスラスタなどの電気推進に比べて非常に大きな推力電力比を実現できる事を示している。今後は、宇宙機システムとして必要なリソースの詳細検討を行なうなど、太陽風プラズマ推進がシステムとして他の推進システムに対して優位であるかどうか、結論を出すべく研究を進めていく。

太陽風プラズマ推進は、従来のイオンスラスタなどの電気推進に比べて非常に大きな推力電力比を実現できる事が、実験および、実験と並行して進めた理論解析から明らかになっている。しかし、宇宙機システムとして必要なリソースの検討を行ったところ、電磁石の軽量化や磁場インフレーションに必要なプラズマ源の低電力化など、太陽風プラズマ推進が他の推進システムに対して優位であるためには、各種要素技術の最適化が必要であることが示唆された。
新規カルシウムプローブを用いたグリアと神経細胞の同時活動可視化

神経活動と連動した、グリア細胞の電気的活動やカルシウム応答の実態を解明するため、本研究では、2種の異なる細胞に発現する異なるカラーのCa2+インディケーターを再現性よくin vivoにて発現するウィルスベクターを構築し、in vivoにおいて局所的なシナプス活動と、マクロ的グリア活動がどのように関係しているか、可視化できるプローブセットの作成を試みることを主眼とした。初年度においては、新たに高速高感度の赤色カルシウムインディケーターR-CaMP2の創出に成功し、これをウィルスベクターに搭載させ、GCaMPウィルスとR-CaMPウィルスの同時感染と、異なる細胞集団の同時Ca2+測定に成功した。平成28年度においては、R-CaMP2とG-CaMPをそれぞれ別々のプロモータの下流で発現可能な遺伝子改変マウスを構築し、異なる細胞種でR-CaMP/G-CaMPを同時可視化する条件の検討を開始した。また、青色の新規カルシウムインディケーターを開発し、in vivo大脳皮質神経細胞の自発発火を測定可能な条件を同定するとともに、これら各色インディケーターをグリア細胞で発現するウィルスベクター用プロモータカセットを構築した。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経伝達物質受容に引き続くシナプス電位の変化は、神経細胞内で電気的シグナルとカルシウム流入などを引き金とする化学的シグナルの両者を生成する。一方、グリア細胞では、従来は、活動が乏しいとされてきたが、最近の知見により、神経活動と連動した、電気的活動やカルシウム応答があることが示唆されている。本研究では、2種の異なる細胞に発現する異なるカラーのインディケーターを再現性よくin vivoにて発現するウィルスベクターを構築し、in vivoにおいて局所的なシナプス活動と、マクロ的グリア活動がどのように関係しているか、可視化できるプローブセットの作成を試みる。初年度の平成26年度は、dual FRET型カルシウムインディケーターの作出と改良型GCaMPインディケーターの開発を試みた結果、GCaMPの赤色変異体であるRCaMPの新たな改良型の作出に成功した。これをウィルスベクターに搭載させ、GCaMPウィルスとR-CaMPウィルスの同時感染と、異なる細胞集団の同時Ca2+測定に成功した。所期の目的に合致し、2つの異なる細胞集団のCa2+自発活動を同時可視化可能な、高感度・高速カルシウムプローブを作出することに初年度に成功した。神経細胞とグリア細胞でカルシウム動員を高感度で感受可能なプローブセット・実験系の樹立を試みていく。
フロ-サイトメトリ-のための多目的自動細胞処理装置の開発

本研究の目的はフロ-サイトメトリ-用の重蛍光染色に必要な酵素処理染色などの各段階を温度コントロ-ル、遠心、再浮遊などの全ての処理を含めて完全に自動化した多目的細胞処理装置を開発試作して実用化することにある。平成2年度中に予定通り本装置を試作開発して問題点をチェックし、平成3年度においてその対策を実施して完成させるとともに、実用化のためのソフトウエアを開発した。I.多目的自動細胞処理装置の概要と特色、本装置は(1)液状の検体を納めた検体管を支持した状態で、中心軸を中心として回転するサンプルデスク(2)サンプルデスク上方にあり検体管内に試薬を滴下する分注ノズル(3)サンプルデスク上方にあり検体管の液体の給排を行うための昇降自在なノズルとこのノズルと接続自在な出し入れ容器(4)サンプルデスク下方にあり昇降自在で上昇時に検体管の温度コントロ-ルする温度制御槽および(5)mixing装置から成る。すなわち本装置は複数条件の温度コントロ-ル、遠心、液体の給排と細胞の再浮遊等複雑な一連の細胞処理過程の全てをプリセットした通り自動的に行いうる。本装置はいわば遠心機の“進化"ともいえるもので、高速で回転する遠心のプロセスと、目的とする位置に正確にしかもすばやく静止するプロセスと、いわば“二律背反"のプロセスを完全にコントロ-ルしている。さらに完成した本装置を用いてフロ-サイトメトリ-用の細胞単離法および重蛍光染色法の標準化を計るための至適条件の検討を行い、次の各項についてのソフトウエアを完成させた。(1)末固定組織からの細胞単離、(2)Feulgen染色、DAPI、PIによる定量的DNA染色、(3)抗Brdu(FITC標識)抗体免疫染色とPIによるDNA染色の重蛍光染色、(4)癌細胞診断のためのAcridineOrange蛍光染色、(5)Feulgen加水分解カ-ブ解析。今後は目的に応じた小型化を計りコストダウンを目指したい。本研究の目的はフロ-サイトメトリ-用の重蛍光染色に必要な酵素処理、染色などの各段階を温度コントロ-ル、遠心、再浮遊などの全ての処理を含めて完全に自動化した多目的細胞処理装置を開発試作して実用化することにある。本年度は予定通り装置の開発を行い、フロ-サイトメトリ-用の細胞単離法と蛍光染色法の標準化を計った。1.多目的自動細胞処理装置の概要と特色:本装置は(1)液状の検体を納めた検体管を支持した状態で、中心軸を中心として回転するサンプリングデスク(2)サンプリングデスク上方にあり検体管内に試薬を滴下する分注ノズル(3)サンプリングデスク上方にあり検体管の液体の給排を行うための昇降自在なノズルとこのノズルと接続自在な出し入れ容器(4)サンプリングデスク下方にあり昇降自在で上昇時に検体管の温度コントロ-ルをする温度制御槽からなる。すなわち本装置は複数条件の温度コントロ-ル、遠心、液体の給排と再浮遊等複雑な一連の細胞処理過程の全てをプリセットした通り自動的に行いうる。この方式で最も困難であった点は高速で回転する遠心のプロセスと、目的とする位置に静止するプロセスといわば"二律背反"のプロセスをコントロ-ルすることであるが、この点も完全に解決することができた。

本装置はいわば遠心機の"進化"ともいえるもので、小さなサンプリングデスクに回転機能を持たせ、上の分注ノズル、給排ノズルを配し、下に温度制御槽を配したコンパクトな装置となった。2.完成した本装置を用いて、フロ-サイトメトリ-用の細胞単離法および蛍光染色法の標準化を計る目的で次の各項で至的条件の概要を設定し、本装置を駆動するコンピュ-タに条件を入力した。(1)未固定組織からの細胞単離(2)Feulgen反応、DAPI、PIによる定量的DNA染色(3)定量的DNA染色と抗BrdU抗体免疫染色の併用(4)acridine orange(AO)による癌細胞の蛍光分染および(5)Feulgen加水分解カ-ブ解析法の自動化。本研究の目的はフロ-サイトメトリ-用の重蛍光染色に必要な酵素処理,染色などの各段階を温度コントロ-ル,遠心再浮遊などの全ての処理を含めて完全に自動化した多目的細胞処理装置を開発試作して実用化することである。予定通り平成2年度に本装置を開発試作して問題点の洗い出しを行い、平成3年度にはそれら各項について対策を講じ改良を行って完成するとともに実用化のためのソフトウェアを開発した。本年度に改良を行った点は,(1)恒温槽の適温反応時間を短縮して誤差を小さくするために検体管及び恒温槽の改良を行い,(2)検体管を10本に増やして同時分注方式を採用し検体管毎での反応時間差をなくし,(3)浮遊細胞の沈澱を防止するためのmixing nozzleを新たに追加し,(4)反応中のcell lossを防ぐための給排水システムの改良を行う等の大巾な改良を行った。その結果cell lossがまだ幾分多く,免疫染色に際して抗体の量が多く必要である等の欠点は残ったものの,当初予定した機能を十分備えた多目的自動細胞処理装置として完成することができた。今後は免疫染色用のマイクロシリンジシステムをオプションとして追加する等,目的に応じてコンパクト化した装置に改変してコストダウンも計る予定である。さらに本年度は本装置を実用化するために,(1)未固定組織から単離浮遊細胞を作製する,(2)Feulgen染色DAPI,PI染色等の定量的DNA染色を行う,(3)抗BrdU抗体(FITC標識)免疫染色とDAPI或いはPI染色によるDNA染色の重蛍光染色を行う,(4)癌細胞診断のためのAcridine Orange(AO)蛍光染色を行う,(5)DNA損傷量及びDNA不安定度の定量的解析のためのFeulgen加水分解カ-ブで解析を行うためのソフトウェアを完成した。これらのソフトを用いて実際に染色を行いフロ-サイトメトリ-で測定した結果、従来の用手法に比して遥かに容易で安定していることが確かめられ、本装置は広くフロ-サイトメトリ-用に用いうることが実証された。
間接フィードバック型力覚提示に関する研究

力覚提示装置における動作入力と反力提示の場所を分離した間接力覚提示を提案した。力覚提示場所は手の拇指球付近とすることで、物体の形状や表面摩擦を知覚させることが可能で、直接指示、間接指示環境における視覚提示と組み合わせることで物体形状などをより理解しやすくなること、視覚と力覚情報の間に矛盾がある場合は視覚情報が優位な傾向にあることが明らかとなった。本年度は力覚提示における指示点と力の作用点を分離するために、プロトタイプシステムの実装を行った。この装置は直動アクチュエータを2本直角に組み合わせた水平2自由度の力覚提示装置で、効果器には力センサおよび非接触位置センサを取り付けた。手の拇指球をその効果器に載せ、人差し指の位置を非接触センサからの指先の位置データおよび効果器の位置データに基づいて計算する。本年度は剛体を対象としたため、指先がバーチャル物体と干渉していたら、その物体表面上に指先が移動するように拇指球に力ベクトルを出力する。また、指先の位置に力センサからの力データが作用したものとして、物体上での指先の移動の際に摩擦力ベクトルを算出した。これらの力ベクトルの合力を力覚提示装置の提示平面に射影し、その力ベクトルを拇指球に提示した。正面にディスプレイを配置することで、指先の位置やバーチャル物体を3次元CGとして視覚的に認識し、2次元平面での力覚提示装置であるが、3次元のバーチャル物体を触った感覚、特に球の上を滑らせているような感覚が得られることが、実験を通して明らかになった。また、拇指球に力覚提示する際に皮膚の剪断変形が起こったが力センサで拇指球に加わっている力を計測し、目的の反力が提示されるまで効果器を移動させるアルゴリズムを適用したことで、剛体を触っている感覚を提示することが出来た。また、摩擦力の弁別についての被験者実験を行ったところ、少なくとも5段階の摩擦の違いを識別することが可能であることが明らかになった。本年度は、力覚の指示点と作用点を分離した間接提示環境において、提案方式の適用範囲を網羅的に調べるため、指示点としてこれまでの間接指示に加え、視覚ディスプレイを直接触る直接指示・間接提示環境を開発し、形状提示、摩擦提示実験を行ってその有効性を検証した。また、直接指示・間接提示環境においてディスプレイの摩擦を変更して触っている物体の触感が変化するか実験を行っているが、現段階では別々の刺激として認識されている。これとは別に手首の回転の自由度を入れることでポインティングが格段にしやすくなること、変形物体の変形もやり易くなることを確認した。昨年度計画していた擬似力覚との併用については現在実装中となっているが、方式の適用範囲として網羅すべき直接指示・間接提示環境の開発を進め、その有効性を示すことができた。これらの環境は残された課題に対してスピーディーに対応可能であるため、概ね順調と考えられる。本研究では、力覚提示装置における動作入力と反力提示の場所を分離した間接力覚提示装置とタッチパネルディスプレイを組み合わせた直接指示・間接力覚提示システムを構築した。マーカー式光学式センサを用いて指先の位置を計測し、バーチャル物体と指先との接触を計算、物体の変形計算を行った上で指先に加わる反力を手の拇指球に対して提示する間接力覚提示システムを開発した。これにより、バーチャルな弾性体に触れた際の反力提示と、変形の様子の視覚提示を同時に提示可能となった。バネダンパモデルで記述された、視覚情報計算用のバーチャル物体モデルと力覚情報計算用のバーチャル物体モデルを別々に用意し、指先の位置とその位置での力入力に応じて変形させる際に、それぞれのモデルで異なるバネ係数、ダンパ係数を設定できる実験環境を構築した。力覚のパラメータを固定し、力覚モデルとは異なる視覚モデルの係数を設定して、バーチャル物体の硬さ知覚量を被験者に答えさせたところ、ユーザが知覚する物体の硬さ知覚は視覚優位の傾向にあることが明らかとなった。また、ディスプレイのタッチ面のフィルムの摩擦を変えて間接力覚提示を行なったところ、力覚の違いは知覚できるものの、元々の指先の皮膚感覚が変化する感覚を指先に生起させることはできなかった。ただし、市販されているフィルム3種類での比較実験であったため、素材や表面性状などを幅広く試す余地は残されている。これまでの成果から、間接力覚提示によって、物体の形状や表面摩擦を知覚させることが可能で、直接指示、間接指示環境における視覚提示と組み合わせることで物体形状や表面摩擦などをより理解しやすくなることが明らかとなった。本年度は間接提示力覚提示システムの開発が目標であったが、力覚提示システムを開発し、その効果を検証するところまで実施できたため。引き続き、擬似力覚との併用、実物体を触る際の情報提示手法についての開発を進め、評価実験を通してその有効性や適用範囲についての知見を集め、本手法の実装方法及び力覚レンダリングも含めたシステム要件とその限界を明らかにするバーチャルリアリティ今後は皮膚の変形を利用した力覚提示および視覚的な効果との組み合わせについて研究を進める予定である。

また、指先をフリーにすることができていることから、ひとつの応用として、実物体に触れた際に何らかの力覚提示を行うことで、新たな提示手法につながることから、そのような環境の可能性についても検討したい。2015年度6月開催予定の国際会議に論文を投稿し、アクセプトされたため、国外旅費として本年度支出予定だった予算を回すこととした。国際会議への出張旅費として使用する。
吸入麻酔関連プレコンディショニングによる血管内皮グリコカリックス層保護効果の解明

1.肺観察窓法でのGCXのイメージング手法を確立する。2.静脈麻酔薬によるGCXの崩壊の可能性の有無を肺観察窓法で明らかにする。3.吸入麻酔薬のプレコンディショニングによるGCXの保護効果で明らかにする。そして、2、3において期待通りの成果が得られた際には、量反応関係を明らかにし最適な条件を探索し、その条件を用いて、分子レベルで起きている事象たとえばサイトカイン濃度の変化、酸化ストレス応答などを明らかにするとともに、電子顕微鏡を用いて固定標本の電子顕微鏡観察を通じて超微細構造の変化を捉え、作用機序を明らかにする。マウスに吸入麻酔薬によって麻酔を行ったのちに気管切開を行い人工呼吸器に接続し機械的な換気環境を行った。機械的呼吸環境下でのマウスの右胸を開胸し、肺の露出面をフィルムとガラスを用いて封入した。封入面を水平に設定し落射傾向顕微鏡を使用して肺の微少血管をターゲットとして観察した。観察にはFITC蛍光標識デキストラン試薬により血管形態を観察し、ローダミン6G試薬によって白血球を蛍光標識した。そのモデルを作成を行ったのちに白血球反応抗体を投与することにより人工的に肺障害を引き起こすモデルを作成した。そのモデルを用いて肺障害の初期段階における病態変化を観察した。それと同時に動脈血を採血し血液成分分析および動脈血分析を行った。また、健康肺と病的肺の重量を比較し血管透過性が亢進することによる血管外に水分が漏出し細胞内に水分が貯留しているかを計測した。結果として、蛍光顕微鏡観察画像では血管形態を描出していたFITC蛍光標識デキストラン試薬の血管外への露出が観察された。それにより、肺障害の初期段階から血管透過性の亢進が引き起こされ水分が血管外へと漏出することが示唆された。白血球に関しては急速な肺血管内への集積を認めた。このことは血管内壁構造の変化が示唆されグリコカリックスの崩壊が起きていると考えられる。血液成分分析では末梢血における急激な白血球減少がみられた。これは敗血症において認められる所見であり、肺への急速な白血球収束にも起因されると思われる。動脈血分析では酸素の取り込み障害は認められず、初期では肺障害の器質的変化は認められるが酸素の取り込みは肺障害がさらに進行しないと破綻しないと示唆される。肺重量では病的モデル肺の重量が増えていることから肺内部に水分が漏出ていると考えられる。安定した肺微小循環の観察が行うことに成功した。マウスにおける肺障害を引き起こし、肺障害モデルでの微小循環観察が行えた。観察した画像を解析することにより肺障害の後期で引き起こされていると思われた変化が肺障害の初期においても引き起こされていることをとらえることに成功した。肺の微少血管をターゲットとした観察モデルを用いてグリコカリックス層の安定的な画像取得を行う。そのうえでコントロールとして薬物無投与や生理食塩水投与マウスにおける様々な吸入麻酔薬を用いた変化を観察する。吸入麻酔薬濃度によって変化がないかをまず計測する。その次に静脈麻酔薬を用いてグリコカリックス層を観察を行う。そのモデルに肺障害を引き起こさせグリコカリックス層の崩壊の可能性の有無を明らかにする。その上で吸入麻酔薬のプレコンディショニングによってグリコカリックス層の保護効果が引き起こされているのか明らかにする。

これは敗血症において認められる所見であり、肺への急速な白血球収束にも起因されると思われる。動脈血分析では酸素の取り込み障害は認められず、初期では肺障害の器質的変化は認められるが酸素の取り込みは肺障害がさらに進行しないと破綻しないと示唆される。肺重量では病的モデル肺の重量が増えていることから肺内部に水分が漏出ていると考えられる。安定した肺微小循環の観察が行うことに成功した。マウスにおける肺障害を引き起こし、肺障害モデルでの微小循環観察が行えた。観察した画像を解析することにより肺障害の後期で引き起こされていると思われた変化が肺障害の初期においても引き起こされていることをとらえることに成功した。肺の微少血管をターゲットとした観察モデルを用いてグリコカリックス層の安定的な画像取得を行う。そのうえでコントロールとして薬物無投与や生理食塩水投与マウスにおける様々な吸入麻酔薬を用いた変化を観察する。吸入麻酔薬濃度によって変化がないかをまず計測する。その次に静脈麻酔薬を用いてグリコカリックス層を観察を行う。そのモデルに肺障害を引き起こさせグリコカリックス層の崩壊の可能性の有無を明らかにする。その上で吸入麻酔薬のプレコンディショニングによってグリコカリックス層の保護効果が引き起こされているのか明らかにする。
プレソーラー粒子の高精度同位体分析による重元素合成プロセスの解明

複数の始原的隕石からプレソーラー粒子に富んだ耐酸性残渣を分離し、Os同位体比の高精度測定を行なった。その結果、隕石中にs-およびr-プロセスで合成されたOsを保持する複数の異なる相が存在することが判明した。r-プロセスで合成されたOsは比較的弱い酸によって抽出される一方、s-プロセスのキャリアは酸に対して非常に強い耐性を持つことが明らかとなった。また、母天体における水質変性はr-プロセスで合成されたOsを保持する、ある種のプレソーラー粒子を選択的に破壊することが分かった。本研究は、始原的隕石に残存しているプレソーラー粒子の重元素の存在度・同位体組成を高精度分析し、物質の基本構成要素である元素の生成過程を解明することを目的とする。特に未だ不明な点も多い鉄以降の重元素合成過程(s^-, r^-, p^-プロセス)に着目する。本年度当初は以下の研究を行なう予定であった。(1)隕石からプレソーラー粒子を含む耐酸性残渣相を抽出し、鉱物学的記載を行う。(2)プレソーラー粒子を異なる鉱物ごとに相互分離する手法を開発。(3)分離したプレソーラー粒子中の重元素存在度をICP-MSにより定量。(4)プレソーラー粒子を汚染無く扱うため、クリーンルームを整備。(1)に関しては始原的隕石であるTagish LakeとAllendeについて酢酸・硝酸・塩酸・フッ化水素酸による段階的酸処理を行い、残渣の鉱物学的記載をEPMAにより行なった。その結果、塩酸処理でかんらん石が溶解することが分かり、プレソーラーケイ酸塩の一部はフッ化水素酸なしで溶解することが示唆された。次に(2)に関して、岩石試料を水中でレーザーサンプリングする新しい分析法の開発に着手した。ガラス質標準試料を用いた予備的実験では、レーザー照射による元素分別は生じないことが確認されたが、開発は未だ萌芽的段階であり、耐酸性残渣に適用するには至っていない。そのため、(3)の実施は次年度に持ち越された。(4)については東工大地惑専攻に新たに完成したクラス100のクリーンルームにおいてプレソーラー粒子を扱うための環境整備を行なった。この他、米国メリーランド大学において、隕石の耐酸性残渣および上澄み液の高精度Os同位体分析を行なった。この研究成果は国際誌EPSLに掲載された(Yokoyama et al. 2010)。特に未だ不明な点も多い鉄以降の重元素合成過程(s^-,r^-,p^-プロセス)に着目する。2年目となる本年度は以下の研究を行なう予定であった。(1)高精度Ru・Mo同位体測定法の開発。(2)隕石からプレソーラー粒子を含む耐酸性残渣相を抽出し、Os・Ru・Mo同位体比の測定。(3)得られた実測値を利用した元素合成や銀河の化学進化に関するモデリング。まず(1)に関しては負イオンTIMS法を適用した。RuおよびMo標準物質の繰り返し測定を行ない、^<100>Ru/^<101>Ruで±0.5ε(2σ)、^<96>Mo/^<98>Moで±0.3ε(2σ)の再現性をそれぞれ達成し、目的にかなう分析法の立ち上げに成功した。しかし隕石から抽出した耐酸性残渣中のRuおよびMo濃度は著しく低く、TIMSで高精度測定を行なうために必要な量に満たなかった。隕石の総量に限りがあったため、以降の分析は比較的存在度が高く分析感度もよいOsを中心に行なった。本研究を進める過程で、隕石母天体における熱変成や水質変性が隕石中のプレソーラー粒子存在度に大きく影響することが分かってきた。すなわち、元素合成のモデリングに入る前に、これら母天体プロセスの影響を解明する必要が生じてきた。特に水質変性の影響はほとんど研究されていなかった。そこで同一グループに属し、水質変性度の異なる隕石(CM2.0,CM2.1,CM2.5,CM2.6およびCR1,CR2)から耐酸性残渣を抽出し、Os同位体を高精度で測定した。その結果、水質変性はr^-プロセスで合成されたOsを保持する、ある種のプレソーラー粒子を選択的に破壊することが分かった。

このことは隕石の持つプレソーラー粒子存在度や全岩同位体組成が必ずしも母天体形成領域のプレソーラー粒子存在度や同位体組成を反映するわけでないことを示唆している。この成果は国際誌EPSLに掲載された(Yokoyama et al. 2011)。今後、本研究における成果を元に元素合成や銀河の化学進化に関するモデリングに取り組む予定である。
遺伝子操作によるコメタンパク質の消化性及び栄養価の改良

コメタンパク質の消化性及び栄養価の改良を遺伝子操作を用いて行なうための基礎知見を得ることを目的として調査研究を行なった。既に調製済みの登熟期コメ胚乳中に出現するmRNAに対するλgtllを用いるcDNAライブラリ-からコメ胚乳中に集積するタンパク質のcDNAを同定する作業を行なった。その結果、これまでに、グルテリン前々駆体59KDa2個、α-グロブリン(26KDa)1個、コメアレルゲン(16KDa)1個、13KDaAプロラミン2個、13KDaBプロラミン2個、10KDaプロラミン1個、計9個のcDNA構造の解析を終了した。またコメグルテリン、13KDaA、Bプロラミン、10KDaプロラミンの各遺伝子の単離にも成功した。これまでに解析の終了したcDNA構造から翻訳された前駆体ポリペプチドのシグナル配列を整理した結果、コメ貯蔵タンパク質の集積するプロテインボディの形態と、そこへ集積するタンパク質前駆体のシグナル配列に相関性があることが判明した。即ちコメプロテインボディの1つであるPB-Iへは同一あるいは非常に類似したシグナル配列を持つポリペプチドのみが集積していることが明らかとなった。そこでコメプロテインボディI(PB-I)に特異的に集積する10KDaプロラミン前駆体のシグナル配列を牛αS_1カゼインの成熟配列のN末端に持つようなキメラタンパク質を生合成させ、その生合成系にPB-Iタイプのトウモロコシプロテインボディを共存させることで、トウモロコシプロテインボディに牛αS_1カゼインを集積させることが出来た。
文化研究の論理に基づく社会科文化学習の改革研究

本研究の成果は、主に以下3点である。第1は、子どもの文化に基づいた教材研究の方法を探究したことである。本研究では、日英における特定の学校をターゲットとし、子ども達が持つ意識を調査した。第2は、第1の要素を活用した具体的な授業を作成し、それをモデル化したことである。第3は、研究成果を国際的な文脈で検証したことである。本研究では、作成した授業やモデルを全て英国の研究者へ提案し、度重なる修正を行った。また、英国の学校の教員と日本の学校教育が共同で授業をデザイン・実践することで、両者が持つ意識の違い、及びそれに伴う授業展開の違いを分析した。本研究は、日本で行われている文化学習の改革を目指すものである。我が国の文化学習は、教科書等に掲載された、「価値があるとされる」文化、文化財、及び文化現象を無批判に理解・受容する実践が多い。これを文化受容学習と呼ぶ。本研究の目的は、1文化受容学習の批判的分析、2特定文化が「価値あるもの」とみなされる社会的・政治的な文脈の分析、3文化受容学習の改革案としての文化研究学習論の開発・実践・検証である。上記3点を通して、文化研究に基づく新しい文化学習論を開発、提案することを目的とする。本研究は、文化研究の論理に基づく社会科文化学習論を解明することである。本研究の計画は、子どもが持つ文化認識、及び教師や教科書等が前提とする文化認識の齟齬を分析し、文化を「価値あるもの」と意味付ける政治的・社会的背景を分析する。その上で、具体的な文化現象(文化財)を批判的に分析する学習モデルを開発・実践・検証し、文化研究学習論を提案するものである。上記を目的とした研究方法は、1先行研究分析、2文化意識調査、教育内容/開発、3文化研究に基づく文化学習論のモデル開発、4開発したモデルの検証、という4段階を設定する。本年度は、主に1、2を並行して進めた。分析・調査結果を踏まえ、小学校社会科単元「ドラえもんから考える国づくり」を作成し、小学校にて実施した。作成した単元は、第1に民主主義制度の批判的分析、第2に主権者意識の育成を意図した。本単元は、従来の社会科教科書を基盤としたものではなく、漫画「ドラえもん」を用いた。本授業で用いたストーリー「のび太の地底国」では、民主的な手続きを経て独裁者が出現する状況が描かれている。本単元は、子どもに身近な漫画「ドラえもん」が描く民主主義を分析し、漫画の内容と自身と結びつけて考え、国づくりのあり方及び「おまかせ民主主義」を批判的に分析することを目指した。採択時における予算の削減に伴い、本年度は先行研究の分析、及びモデル授業の開発に努めた。先行研究の分析では、民主主義論、現代思想、若者文化に係る文献を用いて、子どもの社会認識に基づく教材研究の方法を探究した。その成果を生かし、本年度は、民主主義を用いた小学校段階を対象としたモデル授業を開発・実践し、当該授業及び文化学習論を検証した。本授業は以下2つの目標を設定した。第1は民主主義制度の批判的分析である。子どもたちは、民主主義国家のなかに生きており、ほとんどの子どもはみんなで話し合って決定することが正しいという認識をもっていた。しかしながら、民主主義は民主的手続きを踏むことで、結果として独裁的状況を生む可能性を内包している。民主主義が採る民主的手続きを批判的に吟味し、民主主義のメリット・デメリットを分析した。第2は主権者意識の育成である。現在多くなされている政治学習は、主に制度や仕組みについての学習が多く、その方法は説明型の授業形態をとることが多い。そのような学習では、制度理解は進むものの、社会へ自ら参画する意識を持つ学習へ至っていない。あくまでも自らを政治の外側に置き、制度を理解している場合が多い。このような学習が継続されてきた結果、現在の日本では、選挙の投票率の低さが大きな課題となっている。政治を身近に捉え、政治を主体的に考える学習が求められている。本単元は、漫画「ドラえもん」を用いる。今回取り上げるストーリー「のび太の地底国」は、民主的な手続きを経て独裁者が出現する状況が描かれている。本年度は、主に以下2点を行なった。第1は、前年度に引き続き、文化意識の調査、および教育内容分析(教科書、実践の分析)を行った。その中でも、本年は英国リーズにあるBatleyschoolを訪問し、共同研究者(Michalis Kakos氏:Leeds Beckett University)と共同で作成した授業を実践し、その成果と課題を検証した。

また、同じテーマを用いた授業を日本の中等学校でも実践し、日英の違いを分析した。その際は、日英双方ともにdialogueに基づく学習論を採用することとし、教育方法の面でも一定の共通性を持つ授業のデザインを試みた。第2は、上記の共同研究者(Michalis Kakos)を日本へ招聘し、国際会議を開催した。会議では、日本側の授業実践、研究討議、及び大学生・県内の社会科教員・教育関係者・社会科教育研究者を対象とした講演会を行なった。実践した授業は少子高齢化をテーマとしたもので、少子高齢化と社会及び文化(価値観)との関係、及びその枠組みと自分自身との関係を分析するものとした。講演会では、社会問題(特に我々が意識に内在する文化的価値観)を用いた対話型社会科教育論のあり方についてKakos氏がスピーチを行い、その後参加者全体で議論を行った。本研究に期待される成果は以下三点である。(1)「文化受容型」の改革案として、「文化研究型伝統文化の学習」の提案となる、(2).(1)をモデル化し、提案することで、当該学習論を様々な地域へ応用することができる、(3).(1)を応用することで、新たな社会科教育論の原理的な提案となる。本研究では、本年度の段階で文化研究型学習の論理と方法を暫定的に示し、英国の研究者と共に具体的なモデル実践を開発し、英国で実施した。また、その成果を研究代表者が所属する岐阜地域の中学校へ応用・実践し、仮説的なモデルとして具体的な実践で示した。すなわち、(1)、(2)をすでに完了しており、現在、それらの成果を原理的な理論として昇華させる((3)の成果)ためにさらなる実践開発・検証を進めている。なお、現在までの成果の一部は、以下として刊行した(須本良夫・田中伸編『社会科教育におけるカリキュラム・マネジメントゴールを基盤とした実践及び教員養成のインストラクション』梓出版社、2017)。また、文化事象を用いた研究実践も並行して行い、その成果を以下の論文として刊行した。(田中伸「小学校6年『他教科とクロスする』アクティブな授業モデル-スポーツの分析を通した社会の探究:子どもの常識を疑う文化学習-」『社会科教育』明治図書、8月号、2016、pp.72-75)本研究は、日本で行われている文化学習の改革を目指すものである。我が国の文化学習は、教科書等に掲載された、「価値があるとされる」文化、文化財、及び文化現象を無批判に理解・受容する実践が多い。これを文化受容学習と呼ぶ。本研究の目的は、1文化受容学習の批判的分析、2特定文化が「価値あるもの」とみなされる社会的・政治的な文脈の分析、3文化受容学習の改革案としての文化研究学習論の開発・実践・検証である。上記3点を通して、文化研究に基づく新しい文化学習論を開発、提案することを目的とする。本年度は、研究計画における第4段階「モデルの修正」を中心に行った。本研究では、初年度から次年度にかけて作成した学習開発のモデルを前年度に英国から研究者を招聘して実施した国際会議で検証した。本年度は、その成果と反省に基づき、日英で共通の文化を用いた学習を開発。それを日英の学校で実施し、彼らの問題関心や文化・社会的文脈を活用した授業デザインの方法を再度検証した。
オリゴ糖をシグナルとする多年生植物の相転換機構の解明

本課題では、多年生植物であるリンドウのオリゴ糖を介した相転換機構の解明を目指した。メタボローム及びRNA-seq解析から、相転換期に変動する代謝物及び相転換関連遺伝子が明らかとなり、ゲンチオオリゴ糖が誘導する相転換関連遺伝子が見出されたことから、本オリゴ糖と相転換との関与が示唆された。また、ゲンチオビオース量の調節に関わる新規グルコシダーゼGtGen3Aを得た。Gtgen3Aを含む本研究で選抜された遺伝子の発現調節が相転換に影響する可能性が見出されており、これら形質転換体を詳細に解析することでゲンチオオリゴ糖による相転換機構の解明に繋がることが期待できる。オリゴ糖は植物のエネルギー源や細胞成分としての役割が知られているが、相転換シグナルとして働く可能性が見出されている。本研究では、多年生植物であるリンドウをモデルに、オリゴ糖の相転換シグナルとしての作用機序の解明を目指し研究を進めている。本年度は、ゲンチオオリゴ糖を取込ませた越冬芽でメタボローム解析を行ない、特異的に変動する代謝経路を特定した。特に硫黄代謝経路の代謝物に影響が強く見られ、さらに相転換遺伝子の発現にも差が見られたことから萌芽誘導との関連が予想された。また、冬芽形成から萌芽期の越冬芽で相転換遺伝子群の発現挙動を解析したところ、幾つかの遺伝子で相転換期に顕著な発現変動が観察された。これら遺伝子についてリンゴ小球型潜在ウイルスベクターを用いて越冬芽で高発現または発現抑制体を作成し、休眠および萌芽への影響を調査している。ゲンチオオリゴ糖代謝経路の解明では、ゲンチオビオースを分解するグルコシダーゼとゲンチアノースを分解するインベルターゼをリンドウから精製した。それぞれの酵素について、酵素学的特性を調査した。グルコシダーゼについては、ゲンチオオリゴ糖に対して比較的高い基質特異性があることが示された。これら酵素についてオービトラップ質量分析計を用いて配列情報を獲得し、得られた配列を基に遺伝子発現解析を行なったところ、休眠状態およびオリゴ糖の蓄積と相関のある挙動が観察された。この結果から、これら酵素によるオリゴ糖組成の調節が休眠調節に関与する可能性が見出された。本課題では、IIVのサブテーマから、ゲンチオオリゴ糖を介した相転換シグナリングの解明を計画しており、H27年度は、サブテーマI、II、IVについて解析を予定していた。サブテーマIのゲンチオオリゴ糖が調節する代謝・遺伝子発現変動の解明では、ゲンチオオリゴ糖処理した越冬芽でメタボローム解析を実施した。サブテーマIIのゲンチオオリゴ糖と相転換遺伝子の相互作用の解明では、露地栽培リンドウの越冬芽およびゲンチオオリゴ糖処理した越冬芽で相転換遺伝子の挙動を調査した。サブテーマIVのゲンチオオリゴ糖代謝経路の解明では、ゲンチオオリゴ糖分解酵素を精製した。これらは当初の計画通りに実施され、期待通りの結果を得ている。更に解析を進め、代謝および遺伝子解析から得られた情報を統合し、オリゴ糖の作用機構について解明が進むことが期待できる。オリゴ糖は植物のエネルギー源や細胞成分である一方で、シグナルとしても機能することが知られている。本研究では、多年生植物であるリンドウに特殊な糖であるゲンチオオリゴ糖が相転換を調節する可能性について調査を進めている。本年度は、種子、栄養成長期、生殖成長期におけるゲンチオオリゴ糖の挙動を調査した。種子では、吸水から発芽に向けてゲンチオビオースの増加が確認され、その増加量と発芽率に相関が見られた。また、栄養成長から生殖成長への変換期に向けてゲンチオオリゴ糖の組成に変化が見られたことから、これら成長相転換期に本オリゴ糖が作用する可能性が示された。次に、休眠期から開花期のリンドウ植物体及びゲンチオオリゴ糖処理した培養個体でメタボローム及びRNA-seq解析を実施し、成長相転換期に特異的に変動する代謝物または遺伝子を探索した。顕著な変動が確認された遺伝子については高発現または発現抑制体を作成し、成長相転換への影響を調査している。また、ゲノム編集により機能を失わせた個体も作出中であり、これらについても調査を予定している。ゲンチオオリゴ糖代謝経路の解明では、ゲンチオオリゴ糖に作用する酵素についてリンドウ葉及び越冬芽から精製を行なった。得られた酵素はゲンチオオリゴ糖に対してそれぞれ異なる酵素特性を有していた。これら酵素群の一部については、大腸菌等による融合蛋白質を作成に成功しており、現在、詳細な特性を調査中である。また、オービトラップ質量分析計により配列を決定し、その情報を基にした遺伝子発現解析で、各成長相転換期における挙動についても明らかにした。本課題では、IIVのサブテーマからゲンチオオリゴ糖を介した相転換シグナリングの解明を進めている。サブテーマIのゲンチオオリゴ糖が調節する代謝・遺伝子発現変動の解明では、越冬芽以外の器官でゲンチオオリゴ糖の変動を調査した。また、越冬芽及びゲンチオビオース処理した培養個体でRNA-seq解析を実施した。サブテーマIIのゲンチオオリゴ糖と相転換遺伝子の相互作用の解明では、越冬芽以外の器官で相転換遺伝子の挙動を調査した。サブテーマIIIのゲンチオオリゴ糖結合蛋白質の探索では、ゲンチオオリゴ糖に作用する酵素を精製し、現在解析を進めている。サブテーマIVのゲンチオオリゴ糖代謝経路の解明では、計画では分解酵素の精製のみを予定していたが、糖転移による上位糖合成酵素の精製に至っている。

また、H29年度に計画されていた形質転換体の作出も開始し、当初計画には無かったが、ゲノム編集による機能消失個体の作出にも着手している。現在得られている成果と研究計画を対比して、当初の目標は充分に達成されており、今後も計画通りに研究を実施する予定である。オリゴ糖は植物のエネルギー源や細胞壁成分としての役割が知られているが、多年生植物であるリンドウでは複数存在する相転換期にシグナルとして作用する可能性が見出されている。本研究では、リンドウが持つ複数の相転換について、ゲンチオオリゴ糖代謝を中心とした新たな調節メカニズムの解明を目指している。本年度は、萌芽期から休眠期まで一年を通じたRNA-seq解析の情報から相転換期に変動する遺伝子を特定した。また、ゲンチオビオース処理による影響をRNA-seq及びメタボローム解析を統合したトランスオミクス解析で調査し、影響する遺伝子群並びに代謝経路を明らかにした。検出された遺伝子については、高発現体及びゲノム編集個体を作成し、成長及び相転換への影響を調査し、さらにメタボローム解析から影響を受ける代謝経路を探索した。ゲンチオオリゴ糖代謝に関して、ゲンチオオリゴ糖を分解する酵素GtGen3Aの特性評価を行なった。その結果、本酵素がGH3ファミリーに属すること、ゲンチオトリオースに対して最も高い活性を示すこと、栄養成長期に発現が上昇することを明らかにした。また、GtGen3Aの発現抑制体では、遺伝子発現のレベルと並行してゲンチオオリゴ糖分解活性が低下し、さらにゲンチオトリオースの蓄積が確認されたことから、GtGen3Aはゲンチオトリオースからゲンチオビオースを生産する酵素であり、ゲンチオオリゴ糖代謝の調節に関与する酵素であることが示唆された。さらに、GtGen3Aについて高発現体及びゲノム編集個体が作成済みであり、これら形質転換体の成長相転換を観察することでゲンチオオリゴ糖と相転換の相関が明らかになることが期待できる。本課題では、多年生植物であるリンドウのオリゴ糖を介した相転換機構の解明を目指した。メタボローム及びRNA-seq解析から、相転換期に変動する代謝物及び相転換関連遺伝子が明らかとなり、ゲンチオオリゴ糖が誘導する相転換関連遺伝子が見出されたことから、本オリゴ糖と相転換との関与が示唆された。また、ゲンチオビオース量の調節に関わる新規グルコシダーゼGtGen3Aを得た。Gtgen3Aを含む本研究で選抜された遺伝子の発現調節が相転換に影響する可能性が見出されており、これら形質転換体を詳細に解析することでゲンチオオリゴ糖による相転換機構の解明に繋がることが期待できる。引き続き、サブテーマ毎の計画通りに解析を進める。サブテーマIについては、越冬芽以外の組織においてゲンチオオリゴ糖を経時的に定量し挙動を明らかにする。また、越冬芽およびG2処理サンプルでRNA-seq解析を実施し、得られた情報とメタボローム情報を統合することで、休眠期に特異的に作用する代謝経路および相転換との関与を明らかにする。サブテーマIIについては、越冬芽以外の組織について相転換遺伝子の解析を開始する。サブテーマIIIについては、ゲンチオビオースに結合する蛋白質を探索し、受容体またはゲンチオビオースを基質とする酵素を獲得する。
ハダニ-捕食性カブリダニ相互作用システムにおける休眠性の生態的・進化的意義

ハダニ類およびその捕食性天敵ケナガカブリダニの休眠性における変異について調べ、両者の相互作用系における休眠性の生態的・進化的意義を考察した。1.ハダニ類の休眠性には種間、種内ともに変異が大きく、特にナミハダニで種内変異が顕著であった。ナミハダニの休眠性はポリジーン支配で、休眠発現に温度の影響が顕著であった。2.ケナガカブリダニの休眠性も変異が大きく、休眠率には地理的クラインがあり、北日本の個体群は<18°C:9L15Dでほぼ100%の休眠率を示したが、沖縄の個体群では15°Cでも休眠しない個体が多かった。一方、中緯度域の個体群の休眠発現は温度に強く依存し、温度が高くなるにつれて休眠率が減少した。3.ケナガカブリダニのいくつかの個体群間において、休眠性の強さと増殖力の関係を調べた。休眠性の強い個体群では高温域で産卵数が多かったが低温域では有意に減少した。休眠性のきわめて弱い個体群では温度の影響が小さく、低温域でも高い増殖力が維持されていた。4.中緯度域で同所的に発生するケナガカブリダニと餌種のハダニとの間で両者の休眠性の対応関係を調べた。ハダニ類には種間・種内ともに変異が大きかったのに対し、ケナガカブリダニの変異は小さく、両者には明確な対応関係が認められなかった。ケナガカブリダニの休眠性の選択圧にハダニのフェノロジーが関与している可能性は小さかった。5.不安定なハダニ-カブリダニ相互システムでは、カブリダニが餌種のハダニの休眠特性に正確に対応した休眠性をもつよりも、種内に変異をもつことのほうが個体群の維持に有効であると考えられた。(1)ケナガカブリダニの休眠性における変異.我が国の土着種で、ハダニ類の有望な天敵であるケナガカブリダニの本州中南部から沖縄にかけての6個体群について、9L15D、1520゚Cの条件下で休眠誘起率を調べた。カブリダニの休眠は産卵停止のかたちで現われるが、その他に成虫化後、数卵を産んだ後それ以後全く産卵しない個体や、産卵が有意に遅延する個体もみられた。このことから、ケナガカブリダニの休眠性は不安定で、休眠の強さには個体群内にも変異が大きく、また成虫期にも感受性があることが示された。休眠率については沖縄以外の個体群では15゚Cですべてが休眠したが、温度が高くなるにつれて休眠率が低下した。一方、沖縄の個体群では温度の休眠発現への効果は小さく、15゚Cでも休眠率が低く、特の宮古島の個体群ではほとんど休眠性を示さなかった。(2)ナミハダニの休眠率の変異を決定する要因.ナミハダニの休眠する個体と非休眠個体の生活環をもとにそれぞれの適応度(年間の個体群増殖率)を記載する数学モデルを作成した。冬期の環境条件が非休眠にとって有利な年と不利な年がq:(1-q)の比率で訪れる時間的変動環境を仮定すると、個体群の年間増殖率を最大にする最適休眠率はqに最も強く依存し、その値が小さいほど高いことが示され、このことは地理的な変異を説明すると思われた。また、冬期の環境条件が同じ、すなわちqが同じでも、変の生活史パラメタや環境構造によって最適休眠率が変化し、このことは同じ地域の個体群間の休眠率の変異を説明すると思われた。

(1)ケナガカブリダニの休眠性の遺伝的制御機構と非休眠系統の選抜ケナガカブリダニの休眠性の変異は連続的でポリジーン支配であることが推察された。日本各地の個体群より休眠性に対する選抜を行なった結果、休眠性の弱い沖縄個体群から18°C9Lでの休眠率が10%前後の非休眠系統を作成したがその形質は不安定で、純系は得られなかった。また、この個体群から休眠性系統の作成には成功しなかった。一方、休眠性の強い個体群から休眠率が安定して90%以上の休眠系統が作成されたが、逆に、このような個体群から非休眠系統の選抜は困難であった。さらに、各個体群間の増殖力などの生態的特性の変異を調べた結果、休眠性の低い沖縄個体群のほうが、休眠性の強い本州個体群よりも発育期間が短い傾向が見られた。しかし産卵数と休眠性の強さとの間に特にトレードオフの関係は認められなかった。(2)休眠性の異なるケナガカブリダニ系統とナミハダニの相互作用上記の実験で得られた休眠性の強い系統と弱い系統を別々に、予め休眠性のきわめて弱いナミハダニを増殖させた無加温ビニルハウス内のパンジーに秋に導入し、越冬生態と個体数変動を調べ、カブリダニのハダニ制御能力を比較した。夜間の温度が外気温とほとんど変わらないこのビニルハウス条件下では、ナミハダニは増殖を続けたが、カブリダニの増殖率は両系統ともきわめて低かった。また、非休眠系統のほうが発育がはやく、個体群増殖率がやや高かった。しかし、いずれの系統でもこの冬期温度条件下ではハダニの制御力が低いと考えられた。1.ケナガカブリダニと餌種の休眠性の共進化の可能性本州中緯度域に分布するケナガカブリダニと、その餌種のハダニ類の休眠性における諸特性を比較し、それらの間の対応関係を調べた。餌種のハダニには、種間だけでなく、同じ種でも地域個体群によって休眠率、および休眠誘起の臨界日長に変異が大きかった。これに対し、ケナガカブリダニでは個体群間の変異が小さく、両者間の休眠特性には明確な対応関係は検出されなかった。例えば、餌種が休眠性を全く持たないアシノワハダニでも、休眠性の強いカンザワハダニであっても、同所的に発生するケナガカブリダニの休眠率には顕著な差がなかった。ただ、一部の地域では、カンザワハダニの臨界日長に個体群間の変異が大きく、それに対応してケナガカブリダニの臨界日長も変化した。以上から、ケナガカブリダニの休眠性は、餌とするハダニの休眠性に依存して進化した側面は小さく、冬の寒さに対する適応戦略として進化したと考えられた。2.ケナガカブリダニの休眠性と増殖率の関係休眠性の異なる青森、京都および那覇個体群を用い、いくつかの温度条件下における発育と増殖のパラメタを比較した。休眠性の強い青森個体群では18°Cおよび20°Cにおいて、休眠性が中程度の京都個体群では18°Cの低温区で、総産卵数が25°Cの高温区にくらべて有意に少なかった。一方、休眠性が弱い那覇個体群の産卵数には温度の影響が小さく、冬期でも繁殖可能な沖縄では、低温でも高い繁殖力を維持する方向に選択が働いたと考えられた。
石油産生緑藻Botryococcus brauniiの群体形成に関する研究

Botryococcus brauniiは群体性の微細緑藻であり、世界中の様々な気候の地域における分布が報告されており、時には大規模なブルーミングを形成することが知られている。また、この緑藻は乾燥重量の数10%におよぶ大量の液状炭化水素を生産することも知られており、エネルギー源としての利用が考えられている。この緑藻の大量培養による燃料生産を考える際、問題の一つとなるのは培養後の収穫法であるが、ろ過による収穫が経済的であると考えられる。また、生産された炭化水素の大部分は、群体を形成する細胞間マトリックスに蓄積されるため、効率の良い炭化水素生産を行うためには堅固な群体を形成させることが不可欠である。B品種に属する日本国内で分離されたYayoi、Kawaguchi-1、Kawaguchi-2株およびアメリカで分離されたBerkeley株につき、収穫時における群体の安定度を顕微鏡で観察した。培地中には窒素源として硝酸カリウムを400mg/lの濃度で添加し、2%の炭酸ガスを含む空気を通気して培養を行った。いずれの株も培養開始後約40日後に定常期に入ったので、20μmのメッシュサイズのプランクトンネットを用いてろ過による収穫を行った。その際Berkeley株では全ての藻体がプランクトンネット上に留まったが、Kawaguchi-1、2株ではろ液へ若干の藻体の流出が認められ、Yayoi株ではかなりの流出が認められた。ろ液を顕微鏡で観察したところ、Kawaguchi-1および-2株では、24細胞からなる小型の群体が流出していたのに対し、Yayoi株では多数の単細胞化した藻体が流出していた。これらのことから、同一の条件で培養を行っても群体の安定性は異なっており、株による相違が存在することが示唆された。また、群体を喪失した藻体では炭化水素含量は低かった。