hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異種チロシナーゼ遺伝子を利用した魚類色素細胞の分化に関する研究

平成4年度では、(1)エレクトロポレーションによる緋メダカ受精卵への遺伝子導入によるトランスジェニックメダカの量産、(2)組換え体間の交雑による導入遺伝子の継承の確認、(3)組換え体におけるマウス型チロシナーゼの組織・細胞での発現様式の検索が計画された。成果として、(1)エレクトロポレーションによるチロシナーゼ遺伝子の導入では処理卵の約7%が野生型に近い色斑を持つ個体として生育したこと、(2)野生型色斑を示す組換え“founder"間の交雑では、すべてのF1の皮膚に明瞭なメラニン沈着が認められ、優性型の形質発現を示すこと、(3)メラニン沈着は緋メダカに存在するamelanotic melanophoreに相当する色素細胞にのみ認められ、黄色素胞や白色素胞には認められず、導入されたチロシナーゼ遺伝子はメラニン産生能を潜在的に持つ色素細胞で特異的に発現すること、(4)トランスジェニック緋メダカに存在するメラノフォアーは抗マウスチロシナーゼ抗体に特異的に反応するので、これらの個体ではマウス型チロシナーゼの発現が認められること、(5)組換え体の皮膚メラノフォアーに分布するメラノソームはメラニン沈着を伴う微小顆粒の集合体の形態をとり、境界膜とこれら内部構造との間に広い空間が存在し、メダカ野生型に分布するメラノソームとは明かな差異が認められることが解明された。純系緋メダカ(bbRR)受精卵(589個)にエレクトロポレーション法によりマウスチロシナーゼ(mg-Tyrs-J)を導入すると、皮膚にメラニン沈着をみる成魚(38匹)が得られた。これらトランスジェニックfounderからメラニン沈着の顕著な個体7つがいを選出し交雑するとメラニン沈着量の異なる多様なF1が発現した。メラニン沈着量の多い個体の体色は黒褐色で野生型(BBRR)に匹敵した。これら黒褐色の体色をもつ個体の多くは成長と共に黒色の斑紋または縦縞を形成した。トランスジェニックfounderを純系緋メダカと交雑するとメラニン沈着をもつものともたないものがほぼ1:1の比で発現する事例が得られた。トランスジェニック緋メダカの皮膚組織を光学顕微鏡的に検索するとメラニン沈着は細胞の大きさの異なる2型のメラノフォアに限定され、ザンソフォアには認められず、メラニン形成は緋メダカ皮膚に分布する“amelanotic melanophore"で特異的に惹起されていると推測された。抗マウスチロシナーゼ抗体を用いての免疫組織化学法による検索では、トランスジェニック緋メダカのメラノフォアにはマウス型チロシナーゼが分布し、反応性はメラニン沈着の増加と共に減少している事が示された。電子顕微鏡法による検索では、これらのメラノフォアに分布するメラノソームは格子状結晶構造を内部にもち、野生型メダカにみられる“multivesicular"構造を基礎としたメラニン形成とは異なる事が強く示唆された。これらの知見は(1)導入されたマウスチロシナーゼ遺伝子の制御領域はメダカでもメラノフォアを識別し細胞型特異的に発現しマウス型チロシナーゼを産生し、(2)導入された遺伝子は生殖細胞系列を介して継承され、(3)その遺伝様式はメンデル遺伝の法則に従うことが示された。トランスジェニック緋メダカのF1にはザンソフォアを全く欠く個体が頻度高く発現するので、この細胞型の発現とチロシナーゼ遺伝子との密接な関係が示唆された。
ソフト多孔性結晶が示す分子認識機構の解明と同位体分離技術への応用展開

1.ゲート吸着挙動に伴う吸着熱の自己抑制能昨年度の研究で発見した自己熱抑制能が,吸着性能に与える影響を具体的にすべく,実際のCO2/CH4分離工程に着目した検討を行った。ELM-11について評価したところ,断熱条件において,現在最も有望視されている材料(HKUST-1)を大きく上回る分離能を発現することがわかった。さらに,SPCを用いた分離システムの設計を行い,従来プロセスを凌駕する性能を有することを明らかにした。2. Ca錯体の水同位体認識昨年度の研究において,Ca錯体の真空時,H2O吸着時,およびD2O吸着時におけるXRDパターンに差異があることが明らかになり,Le Bail解析によって格子定数を算出したところ,水吸着によって結晶構造が収縮し,かつその収縮度合いが水同位体間で異なることがわかった。そこで,path integral法を用いたMDシミュレーションを行ったところ,実測結果を定性的に再現することに成功した。3.構造変形の履歴現象の解析昨年度の研究において,レイヤー積層型構造を有するSPCの構造変形に履歴が伴うことが明らかとなった。具体的には,合成直後(assyn)の構造を真空加熱処理して得られる構造(degas1)に対し,N2分子を吸脱着させて得られる脱ガス構造がdegas1とは異なる(degas2)というものである。本年度の研究の結果,degas2に対し再度N2を吸脱着させた場合はdegas2に戻るが,degas2に水を吸着させた場合はassynとなって,脱水工程を経て再びdegas1が得られることがわかった。また,各状態について結晶構造解析を行ったところ,degas2やN2吸着構造は類似の積層状態であるのに対し,assynおよびdegas1はそれぞれdegas2とは異なった積層状態にあることが明らかとなった。29年度が最終年度であるため、記入しない。1.ゲート吸着挙動の機構解明同位体分子認識の以前に,ゲート吸着挙動自体が従来材料には見られない特異な現象であり,その発現機構には未だ不明な点が多いのが現状である。そこで,前段階として,SPCの一種であるELM-11のCO2ゲート吸着挙動を対象とし,実験および理論計算による複合的な解析を行うことで,ゲート吸着挙動の発現機構解明を試みた。その結果,実測のゲート吸着挙動を定量的に説明可能な熱力学モデルを構築することに成功した。この熱力学モデルからは,ゲート吸着を記述する因子として,構造変形に伴うSPCの内部エネルギー変化とエントロピー変化,およびガス分子の吸着による安定化の寄与が重要であることが示唆される。本研究内容について,5件の学会発表(内2件は国際学会)を行い,国際誌に論文を2件投稿した。また,この熱力学モデルは,さらに特異な2段階に生じるゲート吸着挙動についても適用可能であることを見出しており,現在論文を執筆中である。2.同位体認識機構の解明同位体認識機構の解明に向けて,水同位体(H2O, D2O)に対し異なる吸着挙動を示すことが報告されているCID-5の合成,およびH2O,D2O吸着等温線測定を行った。福島ら[日本化学会第93春季大会(2013)]による報告と同様に,CID-5は同位体分子(H2O,D2O)に対して異なる圧力でゲート吸着挙動を発現することが確認できた。交付申請書に記載した研究実施計画通りには進んでいない点もあるが,ゲート吸着現象の熱力学的な背景を明らかにするなど,同位体認識機構を解明する上での重要な知見が得られたことから,総合的な進捗状況としては概ね順調に進展していると考えられる。また,上述の通り,CID-5の合成および基礎実験データの収集は完了しており,解析に着手している段階である。1.ゲート吸着挙動に伴う吸着熱の抑制効果同位体分子認識機構の解明と並行し,未だ不明な点が多いゲート吸着挙動自体の基礎研究を実施した。申請者は,昨年度の研究により,実測のゲート吸着挙動を定量的に説明可能な熱力学モデルを構築することに成功している。この熱力学モデルからは,SPCの構造変化に伴う内部エネルギー変化を求めることができるが,構造変化は不安定化=吸熱過程であるために,ガス吸着に伴う発熱を相殺する効果があることに気づいた。そこでSPCの一つであるELM-11のCO2ゲート吸着について吸着熱の自己抑制効果を評価してみたところ,構造から予測される本来発生すべき吸着熱のうち43%が構造変形の吸熱によって相殺されていることが明らかとなった。これは,吸着量が高温ほど低下してしまうことを考慮すると,従来材料にはない有用な性能である。2.同位体認識機構の解明昨年度,水同位体(H2O, D2O)に対し異なる吸着挙動を示すCID-5の合成,およびH2O,D2O吸着等温線測定を行ったところ,福島ら[日本化学会第93春季大会(2013)]による報告と同様の結果が得られていた。しかしながら,より詳細な検討により,この大きな吸着挙動の差異は,彼らの主張とは異なり同位体認識能以外に依るものである可能性が浮上した。同一サンプルに対してH2O, D2O, H2Oの順に単成分吸着等温線を測定したところ,D2Oの後に測定したH2O吸着等温線は1回目のH2O吸着等温線と異なっていることが分かった。これは,assyn状態から脱ゲストをした構造と,水吸着状態から脱ゲストをした構造に差異が生じることに起因するものであると考えられる。

研究実績1については,ゲート吸着を構造変形に要する熱という新規な観点から解析することで新たな有用性を明らかとし,国際学会ではposter awardを受賞するなど世界から高く評価される成果を得た。また,研究実績2については,着目していたCID-5の水同位体に対する吸着挙動の差異が,既報のような同位体認識能に依るものではなく,結晶構造の履歴現象に起因するものであることをはじめて明らかとした。この発見に立ち,後述の推進方策の通り,同位体認識能を持つと思われる別の対象系を見出し,同位体認識能の解明に向けた検討を始めている。さらに本年度は,計算科学の第一人者であるKarl Johnson教授のもとで量子効果を考慮可能な計算手法を習得した点で,大きな進展があったと言える。1.ゲート吸着挙動に伴う吸着熱の自己抑制能昨年度の研究で発見した自己熱抑制能が,吸着性能に与える影響を具体的にすべく,実際のCO2/CH4分離工程に着目した検討を行った。ELM-11について評価したところ,断熱条件において,現在最も有望視されている材料(HKUST-1)を大きく上回る分離能を発現することがわかった。さらに,SPCを用いた分離システムの設計を行い,従来プロセスを凌駕する性能を有することを明らかにした。2. Ca錯体の水同位体認識昨年度の研究において,Ca錯体の真空時,H2O吸着時,およびD2O吸着時におけるXRDパターンに差異があることが明らかになり,Le Bail解析によって格子定数を算出したところ,水吸着によって結晶構造が収縮し,かつその収縮度合いが水同位体間で異なることがわかった。そこで,path integral法を用いたMDシミュレーションを行ったところ,実測結果を定性的に再現することに成功した。3.構造変形の履歴現象の解析昨年度の研究において,レイヤー積層型構造を有するSPCの構造変形に履歴が伴うことが明らかとなった。具体的には,合成直後(assyn)の構造を真空加熱処理して得られる構造(degas1)に対し,N2分子を吸脱着させて得られる脱ガス構造がdegas1とは異なる(degas2)というものである。本年度の研究の結果,degas2に対し再度N2を吸脱着させた場合はdegas2に戻るが,degas2に水を吸着させた場合はassynとなって,脱水工程を経て再びdegas1が得られることがわかった。また,各状態について結晶構造解析を行ったところ,degas2やN2吸着構造は類似の積層状態であるのに対し,assynおよびdegas1はそれぞれdegas2とは異なった積層状態にあることが明らかとなった。今後は,in situ XRD測定によってCID-5のH2O,D2O吸着時における構造を解析し,得られた構造モデルを用いた計算科学的な検討から同位体認識能の発現機構解明を推進していく予定である。また,水に対して極めて高い安定性をもつSPCであるELM-31bについても,同位体認識能を発現する可能性があることから同時に検討を進めている。高輝度放射光施設SPring-8におけるin situ XRD測定により,Ca錯体は,non-guest状態,H2O吸着状態およびD2O吸着状態で回折パターンが僅かに異なることを見出した。これは,水同位体の相互作用力の差を顕著に表した結果であり,このことからは,同位体認識能に向けた重要な知見が得られると考えられる。
BCS方式による歯列接触モニタの開発と応用

上下顎歯列の過剰な接触は歯痛、頭痛などを初めとする様々の歯科的障害の原因となることが報告されている。本研究はこの問題を解決するために、日常生活中の上下歯列の接触を客観的に観察する装置を開発し、臨床応用を行うことを目的とする。本研究ではその実現のために以下の研究を行う。1)生体内を伝播する音波である骨伝導音(Bone Conduction Sound)を利用した歯列接触モニタを開発し、上下顎歯列の接触状態を連続して記録する方法を確立する。2)日中の上下顎歯列の接触状態の終日測定を行い、咀嚼などにともなう機能的な歯列接触と、それ以外の非機能的な歯列接触の詳細を明らかにする。3)本技術を歯列接触習癖の治療装置として応用する。本年度は歯列接触を検出する骨伝導音の測定記録とともに、前年度に購入した携帯型筋電図測定器ワイヤレスEMGロガーIIを用いて計測した筋電図の同時測定記録を同期して解析することによって、歯列接触と咀嚼筋活動の関係について分析を行った。解析用の数値解析ソフトウェアとしてMATLAB(MathWorks社、米国)を導入し信号分析に取り入れることで、骨伝導信号と筋電図記録を高精度に同期させることとともに、骨伝導音として用いた信号の高精度なフィルタリングが可能となった。これによって会話などの環境音や、咀嚼時に生じる食品の破砕音などの雑音の影響を除去して、骨伝導音のみを高確度で判定することが可能となった。骨信号音と携帯型筋電図測定器の同時測定記録の解析を行った結果、歯列接触の判定に用いる骨伝導音の一部が会話などの環境音や、食事の際に生じる食品の破砕音などによって影響を受ける可能性があることが明らかとなった。またこの影響は本システムを用いて咀嚼時の歯列接触の発現状態を正確に判定するための障害となることが予想された。このような雑音による影響を軽減するためには骨伝導音を他の雑音から区別するフィルタリング処理が必要となる。そこで数値解析ソフトウェアであるMATLABの信号分析機能を用いて、骨伝導音をフィルタリングするための信号処理の条件について検討を行い、高い確度で環境等からの雑音と歯列接触信号を区別することが可能となった。日中活動時の歯列接触の発現とそれに伴う筋活動の評価を目的として、健常者ならびに歯列接触癖を自覚する被験者を対象に、歯列接触とそれに伴う筋電図の測定を行う。健常群、歯列接触癖を自覚する対象者群を被験者として選択し、本装置を用いた日中活動時の歯列接触の評価を行う。問診票と口腔内診査によって被験者を選別し、日常生活時間における歯列接触について調査を行う。この調査では、健常者と歯列接触習癖自覚者の歯列接触の違いと、それに伴う筋活動の特徴を明らかにする。また食事の際に行われる咀嚼の回数の測定は、児童期では食育に、青年期から中年期では肥満の予防に、高齢期においては咀嚼機能の維持など、さまざまな領域において活用されることが期待されている。そこで本装置を食事の際の咀嚼回数を計測する咀嚼カウンターとして応用することについて検討を行う。本年度は5名の被験者を対象にBCS方式による歯列接触測定方法の確立を目的として、歯列接触を判定するために最適な骨伝導音の周波数や波形、音圧について調査を行った。この調査では骨伝導スピーカーより低周波から高周波へ周波数が連続的に変化する信号を下顎骨に伝播し、歯列接触に特異性の高い周波数や波形、音圧の同定を行った。これによって歯列接触を検出する最適な骨伝導信号について検討した。また咬筋筋電図と歯列接触の同時測定を行うことで、歯列接触時の咀嚼筋の活動状態を解析する方法について検討した。またこれによって骨伝導音による歯列接触検出の妥当性の確認を行った。また歯列接触時に骨伝導音の信号音が知覚されることを利用し、聴覚を通じて歯列接触を自覚させるためのオーディオフィードバック装置の開発し、同装置の特許出願を行った(特願2015-243384、咬みしめ検知具及び歯ぎしり治療具並びに筋緊張性頭痛治療具、皆木省吾、西川啓介、松香芳三)。歯列接触を検出するための骨伝導スピーカの設置位置、方法、信号音の設定を検討した結果、高確度で歯列接触の判定が可能となった。また歯列接触と咬筋表面筋電図によって測定した筋活動の同時記録と解析方法を確立することができた。

また骨伝導スピーカーと信号音を調整することによって、歯列接触癖を効果的に防止することの可能なオーディオフィードバック装置の開発することで、その特許出願を行うことが出来た。上下顎歯列の過剰な接触は歯痛、頭痛などを初めとする様々の歯科的障害の原因となることが報告されている。本研究はこの問題を解決するために、日常生活中の上下歯列の接触を客観的に観察する装置を開発し、臨床応用を行うことを目的とする。本研究ではその実現のために以下の研究を行う。1)生体内を伝播する音波である骨伝導音(Bone Conduction Sound)を利用した歯列接触モニタを開発し、上下顎歯列の接触状態を連続して記録する方法を確立する。2)日中の上下顎歯列の接触状態の終日測定を行い、咀嚼などにともなう機能的な歯列接触と、それ以外の非機能的な歯列接触の詳細を明らかにする。3)本技術を歯列接触習癖の治療装置として応用する。本年度は前年度に計測した咬合接触状態と咬筋筋活動の記録を解析するとともに、研究代表者の異動に伴い新たな環境において研究を継続する目的で、携帯型の筋電図測定装置を導入し、研究システムの再構築を行った。導入した筋電計はプレアンプを備えており、これまで使用してきた筋電計に比べて、よりS/N比の良い信号を計測することが可能となった。しかし初期状態では記録容量に限界があったため、メモリ増設を行い長時間測定が可能となるように調整を行った。この携帯型筋電計を使用し、歯列接触モニタと同時測定を行った。さらに記録した筋電図波形と歯列接触モニタからの信号を同期して比較して評価することが可能となるようにソフトウェアの開発を行い、異動後の環境での実験再開に備えた予備的な測定を行った。前年度に測定した計測記録の解析を行ったところ、咬合接触状態と咬筋表面筋電図の活動状態の定量的な比較は可能であったが、同時に筋電信号のS/N比に改善の余地があることが認められた。また研究代表者の異動によって実験システムの再構築が必要になったこともあり、新たに携帯型筋電図測定器としてワイヤレスEMGロガーII(追坂電子機器)を導入した。またこの測定器は比較的短期間の筋活動の測定を目的とした製品であったため、メモリ増設を行い長期間の測定が可能となるよう調整を行った。ついで本装置で記録した筋電図波形と咬合接触信号を同期して比較することを目的として、ソフトウェアを開発し予備的計測を行った。本年度は歯列接触を検出する骨伝導音の測定記録とともに、前年度に購入した携帯型筋電図測定器ワイヤレスEMGロガーIIを用いて計測した筋電図の同時測定記録を同期して解析することによって、歯列接触と咀嚼筋活動の関係について分析を行った。解析用の数値解析ソフトウェアとしてMATLAB(MathWorks社、米国)を導入し信号分析に取り入れることで、骨伝導信号と筋電図記録を高精度に同期させることとともに、骨伝導音として用いた信号の高精度なフィルタリングが可能となった。
ヒトチトクロームP450遺伝子の多型と発癌剤代謝,発癌との関係

肺癌誘発物質の一つであるベンズピレンを活性化、及び解毒化するCYPlAl、GSTlの遺伝子型多型の組み合わせによる肺癌へのリスクがsynergisticに増加することがrare homozygoteで見られることは昨年度に報告した。本年度は主に(1)環境因子との相互作用、(2)遺伝的素因とp53遺伝子の突然変異との関連性、(3)CYPlAlの誘導的発現に関与している転写因子であるAhレセプター(Ahr)やAh receptor nuclear translocator(Arnt)遺伝子の単離を検討した。その結果、(1)肺〓平上皮癌患者85人について遺伝子型と発症までの喫煙量を検討したところ最も感受性の高い遺伝子型の組み合わせであるCYPlAlのC型(又はVal型)とGSTl(-)の患者は約32万本で発癌に至ったのに対し感受性が低いと考えられるA型(又はIle型)とGSTl(+)を遺伝子型として同時にもった患者は約48万本で発癌に至っていた。又、case-control研究より喫煙量ごとの遺伝子型による発癌へのリスクを評価する事ができた。(2)高感受性型のC型を持つ患者ほど肺癌の標的遺伝子の一つと考えられるp53遺伝子の変異が癌組織中に高頻度で観察された。又、Germ lineのp53遺伝子多型(codon 72)も弱いながらも薬物代謝酵素遺伝子とは独立した危険因子であることも明らかになった。(3)単離したAhr、Arnt遺伝子の遺伝情報よりRT-PCR法を利用してmRNAの組織内分布、及び発現量の個人差を検討した。これらの遺伝子は共にさまざまな組織で発現しており、特に肺で顕著であった。又、発現量の個人差も観察された。
不安定成層大気中の大規模渦構造の前線付近での挙動に関する流体力学的研究

[目的]前線付近での高温湿潤気団の内部構造の急激な変化を風洞実験、野外観測から明らかにし、これを説明できる数値モデルとして、高次の乱流輸送方程式に基づいた数値モデルの構築を行う。[室内実験]大型拡散風洞内床面上に、不安定成層状態の乱流境界層を形成させ、さらにその下流で下面を冷却して前線(温暖前線)を形成させ、その付近での不安定成層内部の乱流構造の変化を追跡した。さらに、この変化に伴って起きるトレ-サの拡散機構の変化を調べた。その結果、前線付近では乱流運動が活発化し、それに伴って乱流拡散も活発化し、さらに乱流構造自体が著しく変形することを示した。これは不安定成層内の大規模乱流渦が安定成層の上面をスリップする際に局所的に強い上昇流、下降流が形成されるためであることを示した。[気流の数値モデル]乱流モデルとして、乱流エネルギ-(k)および乱流エネルギ-消散速度(ε)、温度変動強度およびそのディストラクション速度に対する4つの偏微分方程式と、運動量、熱の乱流フラックス方程式の局所平衡仮定から得られる代数方程式からなる、アルジェブライック・ストレスモデルを構築した。このモデルと従来モデル(混合距離理論、kーεモデル)を用いた数値シミュレ-ション結果の比較から、急変する気流の予測には混合距離理論はもはや適用できないこと、乱流構造の変化を含めた予測には本モデルが優れていることを示した。[観測]前線付近の上昇、下降気流の測定法としてノンリフトバル-ンの追尾手法を確立した。一方、昭和62年度から平成元年度、九州北部を中心に酸性雨、ガス状、粒子状汚染物質の動態を観測した。昭和62ー63年度には集中豪雨観測と同時に行い、その一部を分担した。これにより、海上を渡る大気汚染の長距離輸送、火山起源のSO_2(その排出量は日本全域の人為排出量の1/2)およびHCIの変質、それによる酸性雨の生成過程を明らかにした。
なぜドイツ人俘虜は第九を初演できたのか？ドイツ租借時代の青島の音楽活動について

ベートーベンの交響曲第九番の日本初演は、1918年ドイツ人俘虜によって,坂東俘虜収容所で行われた。本研究では、この初演を検討する前提として、ドイツの租借地時代の青島における音楽活動を当時青島で発行されていたドイツ語新聞『青島新報』、『徳華彙報』等を主な資料として考察したものである。本研究により、租借時代の青島では、第三海兵大隊軍楽隊を中心とするさまざまな軍楽隊や芸術科学協会等によって、極めて高度な定期演奏会や多彩なコンサートが年間を通じて開催され、当時の市民や軍関係者が本国ドイツにいるのと同じような文化生活(特に音楽)を営んでいたことが明らかにされた。本研究は、ドイツ人の文化的特性に帰せられがちな第一次世界大戦後の日本国内のドイツ人俘虜収容所における音楽活動を脱神話化し、収容所内での高度の音楽活動を可能にした前提条件であるドイツ租借地時代の青島の文化活動の実際を明らかにするものである。この目的のため、俘虜たちが渡日前に居住していたドイツ租借地時代の中国・青島における文化活動、特に音楽活動を当時の史料(官報、新聞等)をもとにまとめるとともに、その背景にあった租借地におけるドイツ帝国政府及び海軍・総督府の文化政策全体及び文化交流の実態について、当時の史料(海軍・総督府関係資料:ドイツ公文書館軍事部門所蔵等)に基づき検討しようとするものである。次に、ドイツ・フライブルクにあるドイツ公文書館軍事部門に所蔵されている青島総督府関連文書の調査・資料収集を行った。今回は、総督Truppelおよびvon DiederichsのNachlass、Bestand Reichsmarineamtの膠州・青島関係分や軍楽隊関係の文書の一部を検索し、資料収集した。軍楽隊関係では、演奏会のガイドラインや行進曲の指定などの知見を得た。金沢大学図書館所蔵の『Tsingtauer Neueste Nachrichten. 19041914』(青島新報)の記事調査は、記載記事が多岐にわたるため、予定より半年分少ない1912年の前半までのデータ入力に終わった。ドイツ・フライブルクにあるドイツ公文書館軍事部門に所蔵されている青島総督府関連文書の調査・資料収集においては、手書き文書の割合が予想よりも多く、読み取りに時間を要したため、予定した史料をすべて検討することができなかった。特に、軍楽隊への予算増額の事情にかかわる史料の発見には今だ至っていない。また、民政・文化政策に関する史料がまとまって綴られていなかったので、検索に予定以上の時間を要したことも研究遅延の理由である。本研究は、ドイツ人の文化的特性に帰せられがちな第一次世界大戦後の日本国内のドイツ人俘虜収容所における音楽活動を脱神話化し、収容所内での高度な音楽活動を可能にした前提条件であるドイツ租借地時代の青島の文化活動の実際を明らかにするものである。この目的のため、俘虜たちが渡日前に居住していたドイツ租借時代の中国・青島における文化活動、特に音楽活動を当時の史料(官報、新聞等)をもとにまとめるとともに、その背景にあった租借地におけるドイツ帝国政府及び海軍・総督府の文化政策と文化交流の実態について、当時の史料(海軍・総督府関係資料:ドイツ公文書館軍事部門所蔵等)に基づき検討しようとするものである。2016年度においては、金沢大学所蔵の『青島新報』(Tsingtauer Neueste Nachrichten)(1913年ー14年)と京都大学に所蔵されている『徳華彙報』(Deutsch-Asiatische Warte,1898-1904)、『山東彙報』(Kiautschou-Post、1908-1912)及び『徳文新報』(Der Ostasiatische Lloyd)(1898-1914)の記事をを調査し、掲載されていた様々な音楽界の予告や批評記事をワード文書に入力した上で、演奏会一覧を作成し、演奏者、会場、演奏プログラム等を分析した。次に、ドイツ・フライブルクにあるドイツ公文書館軍事部門に所蔵されている青島総督府関連文書の調査・資料調査を行い、ドイツ租借地時代の軍楽隊関係の文書を収集・分析した。これらの調査分析の結果を、「ドイツ租借時代の青島における音楽活動について」『ドイツ語文化圏研究』(日本独文学会北陸支部)13(2016年12月)25-40.として発表した。ドイツ・フライブルクにあるドイツ公文書館軍事部門における調査・資料集において、当初想定していた以上の史料が見つかり、その読み取りと分析に時間を要したため、また、ドイツ租借地時代の青島における音楽活動が当初予想呈していた以上の規模のものであることが分かり、音楽活動の実態についての分析が遅れている。これにより、最終報告書の準備が2017年度に伸びることとなった(補助事業期間の延長承認済)。本研究では、この初演を検討する前提として、ドイツの租借地時代の青島における音楽活動を当時青島で発行されていたドイツ語新聞『青島新報』、『徳華彙報』、『山東彙報』および上海で発行されていた『徳文新報』等に掲載されていた演奏会の予告記事、批評記事等を主な資料としつつ、演奏団体,演奏会場,演奏会の種類・演目の三つの視点から考察した。また、ドイツ・フライブルクにあるドイツ連邦公文書館

軍事部門に所蔵されている旧ドイツ海軍の史料をも閲覧し、海軍の軍楽隊の活動や位置づけに関する知見を得た。本研究により、租借時代の青島では、第三海兵大隊軍楽隊を中心とするさまざまな軍楽隊(膠州海軍砲兵軍楽隊や東洋艦隊の旗艦級の軍艦の軍楽隊等)や芸術科学協会および合唱団、来訪した個人の演奏家等によって、軍事パレードの他、極めて高度な冬季シーズンの定期演奏会や夏季のガーデンコンサートや海岸コンサートなど多彩なコンサートが年間を通じて開催され、当時の市民や軍関係者が本国ドイツにいるのと同じような文化生活(特に音楽)を営んでいたことが明らかにされた。そして、この高度な文化生活に親しんだドイツ人たちが第一次世界大戦後に日本各地の俘虜収容所に収監され、各地でさまざまな文化活動を行い、その一環として坂東収容所での第九の初演につながったものと思われるとの結論に至った。ベートーベンの交響曲第九番の日本初演は、1918年ドイツ人俘虜によって,坂東俘虜収容所で行われた。本研究では、この初演を検討する前提として、ドイツの租借地時代の青島における音楽活動を当時青島で発行されていたドイツ語新聞『青島新報』、『徳華彙報』等を主な資料として考察したものである。本研究により、租借時代の青島では、第三海兵大隊軍楽隊を中心とするさまざまな軍楽隊や芸術科学協会等によって、極めて高度な定期演奏会や多彩なコンサートが年間を通じて開催され、当時の市民や軍関係者が本国ドイツにいるのと同じような文化生活(特に音楽)を営んでいたことが明らかにされた。研究計画通り、金沢大学図書館所蔵の『Tsingtauer Neueste Nachrichten. 19041914』の記事を継続して調査する。2016年度にあっては、1912年後半から日本による占領の1914年分までの調査を行う。これによって、同誌掲載の音楽活動関係の記事を網羅的(19041914)に把握することとなる。また、『青島官報』発行以前に官報の代役的な機能を果たしていたとされる『Deutsch-Asiatische Warte(1897-1903)』のマイクロフィルム版を購入し、『青島官報』の発行以前の1897年から1901年までの記事を中心に同趣旨の調査を行う。これによって、『青島新報』及び『青島官報』の記事を含め、租借条約締結以降日本占領まで(1897年から1914年)のドイツ租借地時代の青島の音楽活動の全体像が把握できる予定である。さらに、京都大学に所蔵されている『Der ostasiatische Lloyd』(1898- )の膠州・青島関係分(Nachrichten aus Kiautschou)を調査し、上海、天津、北京等の他の租界地及び中国主要都市における海軍第3海兵大隊軍楽隊に関する記事を検索する。これらは文化プレゼンスを示す、ドイツの植民地文化政策に基づく活動と思われるからである。2016年度においても「ドイツ海軍及びドイツ植民地政策・青島総督府関係書籍」及び「ドイツ公文書館軍事部門所蔵青島総督府関連文書」の分析を継続し、ドイツの青島占領政策における文化政策(特に音楽分野)の方向性(模範的植民地」の文化プレゼンスとしての音楽活動)の確認を行う。これらの調査研究の報告として、研究成果の一部(青島と他の租界地及び中国主要都市における音楽活動:活動の種類、対象、演奏題目、入場料、批評等)を研究発表する。
酸化物量子井戸構造を用いた強相関電子の量子化状態の研究

本研究では、電子論的パラメータを制御した強相関酸化物量子井戸構造を設計・作製し、その量子化状態を角度分解光電子分光(ARPES)により直接観測することで、量子閉じ込めを受けた強相関電子の新奇な振る舞いを明らかにした。具体的には、放射光を用いた偏光依存ARPESにより量子化状態を軌道毎に分離して特定することで、強相関酸化物量子井戸構造で観測された「サブバンドに依存した有効質量増大」や「軌道選択的量子化」現象の起源を明らかにした。また、得られて知見を元に、量子井戸構造を用いた強相関低次元電子状態の設計・制御方針を確立した。本研究では、電子論的パラメータを制御した強相関酸化物量子井戸構造を設計・作製し、その量子化状態を角度分解光電子分光(ARPES)により直接決定することで、量子閉じ込めを受けた強相関電子の新奇な振る舞いを明らかにすることを目的とする。本年度は、SrVO3/SrTiO3量子井戸構造における表面・界面の定在波の反射率を実験的に決定する事を目的として、SrTiO3/SrVO3/SrTiO3(界面ー界面)対称量子井戸構造とSrVO3/SrTiO3(表面ー界面)非対称量子井戸構造を作製し、その量子化状態をARPESにて決定した。その結果、SrVO3/SrTiO3界面において理想的な量子閉じ込めが起こっていることを明らかにした。さらに、界面におけるバンドダイアグラムを決定することにより、理想的な量子閉じ込めが、1.両者のバンドlineup、2.SrTiO3の高い誘電率から生じていることを突き止めた。本研究では、電子論的パラメータを制御した強相関酸化物量子井戸構造を設計・制御し、その量子化状態を角度分解光電子分光(ARPES)により直接設計することで、量子閉じ込めを受けた強相関電子の新奇な振る舞いを明らかにすることを目的としている。そのため、本年度は、下記の2つのテーマを遂行した。○SrVO3/SrTiO3量子井戸構造における量子化状態に特徴的な、「サブバンド(量子数)に依存した有効質量増大効果」について明らかにするために、精密な角度分解光電子分光とそのスペクトル解析を行った。その結果、この異常な質量増強が軌道選択的量子化に伴った電子状態の2次元から擬1次元への変化を反映したものであることを明らかにした。さらに、この軌道選択的量子化の特徴を用いることにより電子ー電子相関の強さを8倍程度まで制御可能であることを示した。○SrVO3/SrTiO3量子井戸構造における量子化状態で観測された「軌道選択的量子化状態」について知見を得るために、偏光依存の角度分解光電子分光装置とビームラインを整備した。本装置を用いて、軌道毎に分離した情報を得ることに成功した。これにより、軌道選択的量子化を軌道選択的に観測することが可能になった。本研究では、電子論的パラメーターを制御した強相関酸化物量子井戸構造を設計・作製し、量子化状態を角度分解光電子分光(ARPES)により直接決定することで、量子閉じ込めを受けた強相関電子の奇妙な振る舞いを明らかにすることを目的としている。そのため、本年度は、下記の3つのテーマを遂行した。○伝導性酸化物SrVO3と酸化物半導体SrTiO3で構成された量子井戸構造においては、伝導層(SrVO3層)を極限まで薄くすると臨界膜厚23 MLで金属からモット絶縁体への転移が見られる。この転移近傍における電子状態をARPESで調べた結果、臨界膜厚近傍においてフェルミ液体から非フェルミ液体へのクロスオーバーが生じていることが明らかになった。○SrVO3薄膜を面方位の異なるSrTiO3(001)面と(110)面に積層することで、面方位の異なる量子井戸を作製し、そのARPES測定を行った。その結果、強相関酸化物量子井戸構造で見られる軌道選択的量子化現象が(001)面と(110)面とで異なった振る舞いを示すことを明らかにした。○巨大磁気抵抗効果を示すLa0.6Sr0.4MnO3薄膜についてARPESを行い、フェルミ準位近傍のバンド構造にキンクが等方的に存在することを明らかにした。また、詳細な解析の結果、電子とヤンテラーフォノンとの強い相互作用がLa0.6Sr0.4MnO3の異常物性解明の鍵であることを明らかにした。また、H27年度5月から新しいビームラインBL2AMUSASHIが稼働し始め、偏光(垂直、水平、右円、左円)を任意に変えたARPES測定が可能になった。これにより、V 3d状態の量子化状態を軌道毎に分離して決定出来るようになった。放射光ビームラインの立ち上げ、およびそれを用いた偏光依存角度分解光電子分光実験はおおむね問題なく遂行されている。ただし、角度分解光電子分光装置に設置するマニュピレータの設計に遅れが生じたため、偏光依存ARPESのテーマに関する遅れが見られる。そのため、基金をH28年度に繰り越し、H28年度も下記の残されたテーマを遂行する予定である。本研究で得た偏光依存ARPESデータが膨大なため、その解析プログラムを整備に時間がかかってしまったため、遅れが生じた部分があるが、想定の範囲内である。本研究では、電子論的パラメーターを制御した強相関酸化物量子井戸構造を設計・作製し、その量子化状態を角度分解光電子分光(ARPES)により直接決定することで、量子閉じ込めを受けた強相関電子の奇妙な振る舞いを明らかにすることを目的としている。

H26年度から偏光(垂直、水平、右円、左円)を切り替え可能なビームラインが稼働し始め、偏光依存のARPES測定が可能になっている。これにより、V 3d状態の量子化状態を軌道毎に分離して決定出来るようになったが、取得された膨大なデータを効率よく整理・解析するために、本年度は測定系と連動した解析プログラムを整備した。具体的には、ARPESデータの解析プログラムの開発、および膜厚依存・偏光依存などのルーチン測定データの解析スキームを構築することで強相関電子の量子化状態の研究速度を向上させた。また、偏光可変ARPES測定用の新型マニュピレータを設計・作製しARPES装置に組み込むことで、広い波数空間の測定が可能な偏光依存ARPES装置を完成させた。本年度は、これらの測定装置を用いて、H27年度に遂行できなかったSrVO3/SrTiO3/SrVO3二重量子井戸構造における量子化状態の干渉についての研究を遂行した。その結果、SrTiO3絶縁バリアー層で隔てられたSrVO3金属量子井戸内の量子化状態がお互いに干渉している様子を軌道毎に分離して観測することに成功した。また、この干渉効果はSrVO3の量子化準位位置とSrTiO3絶縁バリアー層の厚さにより制御できることを見いだした。さらに、これらの実験結果がバンド計算の結果とよい一致を示すこと、つまり量子干渉効果により説明できることを明らかにした。これにより、二重量子井戸構造を用いた強相関電子の波動関数の設計指針を確立した。本研究では、電子論的パラメータを制御した強相関酸化物量子井戸構造を設計・作製し、その量子化状態を角度分解光電子分光(ARPES)により直接観測することで、量子閉じ込めを受けた強相関電子の新奇な振る舞いを明らかにした。具体的には、放射光を用いた偏光依存ARPESにより量子化状態を軌道毎に分離して特定することで、強相関酸化物量子井戸構造で観測された「サブバンドに依存した有効質量増大」や「軌道選択的量子化」現象の起源を明らかにした。また、得られて知見を元に、量子井戸構造を用いた強相関低次元電子状態の設計・制御方針を確立した。実験は問題なく遂行され、放射光ビームライン、角度分解光電子分光装置の調整にも多少の遅れがあるが、想定の範囲内である。本研究に必要な偏光依存ARPESデータを取得することが出来るようになったが、このデータ量が膨大なため、その解析、特に解析プログラムの整備に時間がかかっている。(今後の推進方策)現在、偏光(垂直、水平、右円、左円)を切り替え可能なビームラインが稼働し始め、偏光依存のARPES測定が可能になったため、必要だが膨大なデータが取得されている。このデータを効率よく整理・解析するために、測定系と連動した解析プログラムを整備しつつ、残されたテーマを遂行する。具体的には、ARPESデータの解析プログラムの開発、および膜厚依存・偏光依存などのルーチン測定データの解析スキームを構築することで強相関電子の量子化状態の研究速度を向上させる。これにより、SrVO3/SrTiO3/SrVO3二重量子井戸構造における量子化状態の干渉についての研究を遂行する。また、これらの知見をSrTiO3やKTaO3表面で報告されている量子化状態と比較・検討することで、強相関電子の量子化に関する学理構築を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。酸化物界面物性
水分ストレスを根から地上部へ伝えるペプチドによる長距離シグナル伝達機構の解明

本研究課題では、乾燥ストレス応答に関わり、離れた組織をつなぐ移動性の情報伝達因子の同定とその機能解析を行った。特にアブシジン酸(ABA)合成酵素の発現を制御する低分子ペプチドをスクリーニングした。合成ペプチドを根から吸収させ、葉でのABA合成酵素NCED3の発現を解析した結果、いくつかのCLEペプチドがABA合成酵NCED3の発現を制御することを見いだした。また、このペプチドを根から吸収させると、葉でのABAの蓄積や、それに伴う気孔の閉鎖が誘導されることを明らかにした。また、プロモーターGUS法とin situ hybridization法を用いて、このペプチドは根や葉の維管束柔組織で発現していることを明らかにした。次に、CRISPR/Cas9法を用いてペプチドの遺伝子破壊変異体を作成し、乾燥ストレス条件下での様々な生理応答を解析した。その結果、ペプチド遺伝子破壊変異体では、乾燥ストレス条件下でのNCED3およびABAシグナルのマーカー遺伝子であるLEAやRD29B遺伝子の発現誘導が抑制されていることを明らかにした。さらにABA蓄積の抑制、気孔閉鎖の遅延などが観察され、最終的に乾燥ストレス耐性に弱い表現型を示すことを明らかにした。次にペプチドを葉で受容する受容体の探索を行った。様々な受容体多重変異体を作成し、乾燥ストレス誘導性を示すNCED3の発現を指標にスクリーニングを行った結果、BAM受容体の2重変異体では、NCED3の発現抑制およびABA蓄積量の低下がおこり、乾燥ストレス耐性に弱い表現型を示すことを明らかにした。さらに接木植物を作成し乾燥ストレスおよびペプチド吸収実験を行い、内在性のペプチドが乾燥ストレス依存的に根から地上部へ移動すること、BAM受容体は葉でペプチドを受容し、NCED3の発現、およびその後におこるABA蓄積、気孔の閉鎖を制御していることを明らかにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。根から合成ペプチドを吸収させ、葉でのNCED3遺伝子の発現を調べる系を立ち上げ、複数の低分子ペプチドのスクリーニングを行った。その結果、4つのペプチドが、NCED3遺伝子の発現を上昇させることを明らかにした。次にこれら4つの候補ペプチドについて、気孔の閉鎖に対する生理活性を測定し、候補ペプチド1がABAと同様に、気孔の閉鎖に関わる事を明らかにした。候補ペプチド1は1 nMの低濃度でも、気孔の閉鎖を促すことから、非常に高い生理活性を持つことも明らかにした。次に、本実験のスクリーニング系で同定した候補ペプチド1の、根から葉への移動を確かめるため、安定同位体ラベルした候補ペプチド1を根から吸収させたのち、葉での候補ペプチド1の蓄積をLC-MS/MSを使って測定した。その結果、濃度依存的に候補ペプチド1が葉に蓄積することを明らかにした。またMS/MSスペクトル解析から、このピークが同位体ラベルした候補ペプチド1であることを確かにした。さらに遺伝子発現定量解析の結果から、候補ペプチド1は主に根で発現し、乾燥ストレス条件下では、根でのみ発現量が増加することを明らかにした。さらにCRISPR/Cas9法を用いた候補ペプチド1 mutantを作出し、これら植物体の乾燥ストレスに対する応答性を解析した。その結果、候補ペプチド1 mutantがNCED3遺伝子の発現量や、ABA蓄積量の低下を示すことを明らかにした。また候補ペプチド1 mutantはこれら応答の低下により、気孔の閉鎖が起こらず、水分蒸散量が高く、最終的に乾燥ストレスに弱い表現型を示すことを明らかにした。これらの結果は、候補ペプチド1がNCED3の発現を介したABA応答、乾燥ストレス応答に重要な役割を果たしていることを示す。本年度は、アブシジン酸(ABA)合成酵素の発現を制御する低分子ペプチドをスクリーニングし、目的とする候補ペプチド1を同定することに成功した。また、この候補ペプチド1は、微量な濃度でも、気孔の閉鎖などへの生理応答に影響を与えることから、植物体の水分ストレス応答において重要な役割を担っていることが示唆された。また、質量分析計を用いて、合成ペプチドが根から葉へ移動することも明らかにできたので、候補ペプチド1のような低分子ペプチドが、植物の維管束を使って、地下部と地上部をつなぐ移動性のシグナル伝達物質として機能していることも示唆することができた結果は、重要であると考えている。さらにCRISPR/Cas9法を用いて、候補ペプチドの遺伝子破壊変異体を作製できたことで、一段と本年度の研究解析を加速させることができた。この成果によって、mutantを使って下流遺伝子群の発現や、ABA蓄積量、乾燥ストレスに感受性を示すことを明らかにできたので、本研究課題は、概ね順調に進展していると考えられる。

その結果、ペプチド遺伝子破壊変異体では、乾燥ストレス条件下でのNCED3およびABAシグナルのマーカー遺伝子であるLEAやRD29B遺伝子の発現誘導が抑制されていることを明らかにした。さらにABA蓄積の抑制、気孔閉鎖の遅延などが観察され、最終的に乾燥ストレス耐性に弱い表現型を示すことを明らかにした。次にペプチドを葉で受容する受容体の探索を行った。様々な受容体多重変異体を作成し、乾燥ストレス誘導性を示すNCED3の発現を指標にスクリーニングを行った結果、BAM受容体の2重変異体では、NCED3の発現抑制およびABA蓄積量の低下がおこり、乾燥ストレス耐性に弱い表現型を示すことを明らかにした。さらに接木植物を作成し乾燥ストレスおよびペプチド吸収実験を行い、内在性のペプチドが乾燥ストレス依存的に根から地上部へ移動すること、BAM受容体は葉でペプチドを受容し、NCED3の発現、およびその後におこるABA蓄積、気孔の閉鎖を制御していることを明らかにした。候補ペプチド1はNCED3の発現やABAの蓄積量を制御し、乾燥ストレス応答に関わることを明らかにした。しかし、内在性の候補ペプチド1がストレス依存的に細胞外へ放出されたり、それに伴う根から地上部への移動に関して、より詳細な解析が必要である。次年度は、高感度質量分析計を使い、内在性の候補ペプチド1の検出、および同定を行う。候補ペプチド1は、非常に低分子なタンパク質のため、植物体からの抽出方法や、質量分析計で解析する前段階での精製方法に関して、いくつかの条件を検討する予定である。また候補ペプチド1が伝えるシグナルを受容する因子も存在するはずである。一般的にペプチドは、受容体タンパク質と結合し、そのシグナルを細胞内に伝えると考えられている。次年度には、候補ペプチド1を受容する受容体タンパク質の同定を試みる。また、受容体タンパク質は、リン酸化シグナルを使って、シグナルを細胞内から核へと伝達していると考えられる。候補ペプチド1ー受容体タンパク質が制御する細胞内シグナル伝達系のメカニズムを解明する研究にも着手し、本研究を進めていく予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
節水型用水計画と潅漑スケジューリング

本研究では,畑作における降雨の有効利用と下層土からの上昇水分の積極的な利用を前提とした潅漑スケジューリング手法の検討と,これに対応する節水型の用水計画手法ならびに潅漑システムの操作手法の確立を目的とする。得られた成果の概要はつぎの通りである。1.有効雨量および消費水量の算定:本研究ではTRAM法を適用し,潅漑地区で日々使用される用水量から消費水量を逆算する手法として用いることを着想した。ここで潅漑の時系列は,潅水量と潅水時期の二つの変数の組合せであるので,適当な評価凾数の導入によって,確度の高い消費水量の推定が可能となった。2.土壌水分動態と下層土からの用水補給:二層モデルによる土壌水分動態シミュレーションとクロボク土圃場における現地実験から,下層土から根群層への水分の上昇補給の発生時期とその量を明らかにした。また,この種の問題に対する二層モデルの有効性を検証した。3.蒸散量と蒸発量の分離:作物の水分利用効率を高め,合理的な節水潅漑を行なうためには,作物からの蒸散量と土壌からの蒸発量を分離して把握することが必要である。ここでは,土・作物・大気システムにおけるエネルギー変換と水輸送を説明するための数理モデルを提案し,土壌表面からの蒸発量と作物体からの蒸散量の定量評価を可能にした。4.潅漑スケジューリングとシステム操作:用水利用の実態調査によれば,用水需要の日変動はかなり大きいものである。これに対応するための潅漑システムの操作,とくに圧力調整と流量調整の精度とこれを可能にする調圧システムに対する水理解析を行なった。これらの成果は,ICSS,ASCEおよびASAEに公表した。本研究では,畑作における降雨の有効利用と下層土からの上昇水分の積極的な利用を前提とした潅漑スケジュ-リング手法の検討と,これに対応する節水型の用水計画手法の確立を目的とする。ここで潅漑の時系列は,潅水量と潅水時期の二つの変数の組合せであるので,適当な評価函数の導入によって,確度の高い消費水量の推定が可能となった。2.土壌水分動態と下層土からの用水補給:二層モデルによる土壌水分動態シミュレ-ションとクロボク土圃場における現地実験から,下層土から根群層への水分の上昇補給の発生時期とその量を明らかにした。また,この種の問題に対する2層モデルの有効性を検証した。ここでは,土・作物・大気システムにおけるエネルギ-変換と水輸送を説明するための数理モデルを提案し,土壌表面からの蒸発量と作物体からの蒸散量の定量評価を可能にした。4.潅漑スケジュ-リングとシステム操作:用水利用の実態調査とシミュレ-ションから,潅漑システムの操作に際し,降雨は本来,正確な予測が困難であるにも拘らず,かなり有効化率を大きくとることが可能であることが明らかとなった。本研究では,畑作における降雨の有効利用と下層土からの上昇水分の積極的な利用を前提とした潅漑スケジュ-リング手法の検討と,これに対応する節水型の用水計画手法

ならびに潅漑システムの操作手法の確立を目的とする。得られた成果の概要はつぎの通りである。1.有効雨量および消費水量の算定:本研究ではTRAM法を適用し,潅漑地区で日々使用される用水量から消費水量を逆算する手法として用いることを着想した。ここで潅漑の時系列は,潅水量と潅水時期の二つの変数の組合せであるので,適当な評価凾数の導入によって,確度の高い消費水量の推定が可能となった。2.土壌水分動態と下層土からの用水補給:二層モデルによる土壌水分動態シミュレ-ションとクロボク土圃場における現地実験から,下層土から根群層への水分の上昇補給の発生時期とその量を明らかにした。また,この種の問題に対する二層モデルの有効性を検証した。3.蒸散量と蒸発量の分離:作物の水分利用効率を高め,合理的な節水潅漑を行なうためには,作物からの蒸散量と土壌からの蒸発量を分離して把握することが必要である。ここでは,土・作物・大気システムにおけるエネルギ-変換と水輸送を説明するための数理モデルを提案し,土壌表面からの蒸発量と作物体からの蒸散量の定量評価を可能にした。4.潅漑スケジュ-リングとシステム操作:用水利用の実態調査によれば,用水需要の日変動はかなり大きいものである。これに対応するための潅漑システムの操作,とくに圧力調整と流量調整の精度とこれを可能にする調圧システムに対する水理解析を行なった。本研究では,畑作における降雨の有効利用と下層土からの上昇水分の積極的な利用を前提とした潅漑スケジューリング手法の検討と,これに対応する節水型の用水計画手法ならびに潅漑システムの操作手法の確立を目的とする。2.土壌水分動態と下層土からの用水補給:二層モデルによる土壌水分動態シミュレーションとクロボク土圃場における現地実験から,下層土から根群層への水分の上昇補給の発生時期とその量を明らかにした。ここでは,土・作物・大気システムにおけるエネルギー変換と水輸送を説明するための数理モデルを提案し,土壌表面からの蒸発量と作物体からの蒸散量の定量評価を可能にした。4.潅漑スケジューリングとシステム操作:用水利用の実態調査によれば,用水需要の日変動はかなり大きいものである。これらの成果は,ICSS,ASCEおよびASAEに公表した。