hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
擬似非平衡場としての生体膜：膜上での分子拡散と選択的分子集積

荷電膜間に働く電気二重層斥力はこれまでPoission-Boltzmann方程式を解くことで得られてきており、これとvan der Waals引力の足し合わせにより全ポテンシャルが記述されてきた(DLVO理論)。一方で本研究では、凝集した膜がバルクと共存する場合にはGibbs-Donnan平衡が働くことを指摘し、その元で電気二重層斥力を記述し直した。その結果、DLVO理論では説明できなかった、電解質中の共イオンの価数依存性を説明することができ、また実験で得られた膜間距離を非常によく再現できることが分かった(M. Hishida et al., Phys. Rev. E, 96, 040601(R) (2017).)。本成果により、100年以上にわたって信じられてきた電気二重層斥力の起源を修正することに成功した。これは大変歴史的で重要な成果といえる。現在これらの知見を活かし、制御された膜間での分子拡散の測定を試みている。さらに、膜の水和状態の脂質分子依存性および相依存性をテラヘルツ分光法によって調べた。リン脂質の疎水基の違いによる水和状態の違いは小さいが、相依存性は大きいことが明らかになった。転移点において水和量は不連続に変化し、水の状態も転移的な挙動を示した(論文執筆中)。このことは、脂質膜の相転移に対して水が何らかの関与をしていることを示している。リン脂質膜間での分子拡散を膜間距離に対して調べることを目標に、膜間距離の精密な制御方法の確立を行った。湿度変化による制御や中性の膜を用いた制御は困難であったが、荷電脂質膜の膜間距離が決定される機構を実験および理論から確立することができた。Gibbs-Donnan平衡からイオン分布を計算し、電気二重層斥力を求めることで実験を大変よく再現した。長きにわたって信じられてきた電気二重層力の起源を覆す成果となった。今回、計画通りに研究を達成するためには相対湿度95%以上で湿度制御を正確に行うことが必要であり、またこれは実験的に大変困難であることがわかったため、研究の方法を変えて実験を行う予定である。方策として現在検討中であるのは、リン脂質二重膜の組成を変化させることで水和状態を変化させ、それによって分子拡散がどのように変化するのかを探ることである。現在、テラヘルツ分光法などの分光法をもちいて、いくつかのリン脂質の水和状態の測定を行っており、その結果を検討することで実験に適切なリン脂質を選び出す予定である。今後は本年度確立できた実験方法をもちいて、膜間距離と水中での分子拡散の関係を精査していく。またテラヘルツ分光を用いることで、界面活性剤をふくめた種々の分子系に対して水和状態を測定し、その違いによる拡散の違いについても調べる。現在確立した実験系では塩を添加することで距離を制御しているため、塩が水和にどのように影響するかも調べる予定である。ソフトマター物理学年度末にわずかに予算が残っており試薬の購入に充てる予定であったが、試薬の納入に時間がかかるために、年度内で使用せず次年度に繰り越すことにした。本年度はまず実験系を確立する必要性があったため、比較的シンプルな系で実験を行うことを目指した。そのため、安価な試薬をもちいて実験を行うことがほとんどであり、当初の予定よりも試薬代が抑えられたことが原因である。計画通り、試薬の購入に使用する。今後は種々の試薬を用いて分子依存性を確認していく必要があるため、試薬代に多くを用いる予定である。
骨形成活性を有する新規ペプチドの創生:ペプチドのRANKL結合部位の同定

ReceptoractivatorofNF-〓Bligand(RANKL)は、樹状細胞の分化や破骨細胞の分化および機能を促進するタンパクだが、最近では乳腺の発達や体温調節にいたるまで様々な生理的な役割を持つことが明らかにされてきた。本研究で明らかになった成果は、RANKLに結合するペプチドが骨形成を促進することであり、またその作用メカニズムは骨代謝分野だけでなく、RANKLの生理的な意味を解明するうえで重要な発見となったと考えている。特に重要な発見は、2種類のRANKL結合ペプチドが持つ骨形成活性の差が、RANKL逆シグナルの差として明らかに示せたことである。当初、2種の骨形成促進ペプチドの骨形成誘導能の差は、RANKLの結合部位による差として現れるものと仮定し研究を進めていたが、RANKL結合ペプチドが、100μM以上の高濃度で初めて、骨芽細胞分化促進作用が現れることから、骨芽細胞膜表面上にRANKLの集合体(クラスター)を形成させ、RANKL逆シグナルを入れるスイッチになるという作用メカニズムが示唆される。今後、骨形成活性が強まる最適なRANKL間距離の解明、あるいはRANKLのクラスター化を引き起こさせるリガンドの探索など、治療薬開発に向けてさらなる研究の展開が期待できる。なお、骨形成ペプチドのRANKL逆シグナル活性解析に関しては、研究協力者として東京大学医学部付属病院薬剤部の本間雅先生に加わっていただいた。ここに感謝の意を表します。23年度にはRANKLに結合するW9ペプチドよりさらに強力な骨形成促進ペプチドを見出したことから、24年度はその骨形成促進作用がRANKLの逆シグナルの強さで説明できるかということを検討した。このことが明らかとなれば、2つのペプチドの骨形成促進作用がRANKLを介して(少なくとも1部は)行われていることになり、当初の計画であるRANKLの細胞外ドメインに結合する部位による違いを見出す意味合いが増すことになる。つまり、2つのペプチドの骨形成促進作用がRANKLを介して行われていることが明らかとなれば、そのシグナルの違いが、RANKLの細胞外ドメインへの結合部位の差で説明できるかを検討する段階に入ることになる。東京大学医学部付属病院薬剤部との共同研究によりこの2つのペプチドの骨形成促進ペプチドがRANKLの逆シグナルを促進することが明らかとなり、さらにそのシグナルの強さが骨形成促進作用の強さと一致することが明らかとなった。つまり、RANKL逆シグナルが強ければ、骨形成促進作用が強いことが明らかとなったのである。また、RANKLとの結合親和性の差でRANKL逆シグナルの入り方が異なるのかどうか検討した結果、W9ペプチドとRANKLとの結合親和性と新規RANKL結合ペプチドとRANKLとの結合親和性はほぼ同じであり、骨形成促進作用の強さあるいはRANKL逆シグナルの強度はペプチドのRANKL結合親和性からでは説明できないことが明らかとなった。これらの知見から、今後は、RANKL結合部位と骨形成促進作用との関連を調べていく研究の方向性が与えられた。さらに、RANKL結合ペプチドのC端をNH2に修飾しないと骨形成活性が発揮されないことが明らかとなり、C末修飾によりRANKL結合部位がどの程度変化するのか、親和性への影響はどの程度あるかなど、今後検討すべき課題を与えられた。本研究は、骨芽細胞上に発現するRANKL分子と結合する骨形成促進ペプチドと骨形成促進しないペプチドとの結晶構造解析情報を比較検討する事により、骨形成を促進するRANKL上の特異的ペプチド結合部位を見出し、その部位より新規ペプチドの設計およびその骨形成促進能力を評価するという研究である。骨形成促進するペプチドと骨形成促進しないペプチドは、同じ9つのアミノ酸から構成されるW9ペプチドを異なる溶媒にとかしたものを研究を開始した当初は用いていた。溶媒をアルカリ性にしたペプチド(pH12)は骨形成が促進され、中性に近い溶媒を用いたペプチドは骨形成を促進しなかったため、結晶構造解析に先立ち、まずNMR(核磁気共鳴)を用いてペプチドの状態を解析した。骨形成促進するペプチドの分子凝集しており、逆に骨形成を促進しないペプチド分子は逆に凝集していないということが明らかとなった。

この凝集しているという結果の解釈は、目に見える凝集反応ではないが、何らかの分子の塊構造が骨芽細胞上のRANKL同士の橋渡し構造を作り、逆シグナルを入れたのではないかという解釈もできるが、結論的に、ペプチドの溶かし方によって骨形成促進する理由は、NMR解析ではみつからなかった。同時に進めていたスクリーニングテストにより、9つのアミノ酸で構成されるW9ペプチドよりも11のアミノ酸で構成されるOP3-4ペプチドの方が、同じ環状ペプチドでありながら、in vitroにおける骨芽細胞分化促進能および頭頂骨骨欠損モデルにおける骨新生能の両方において2倍の骨形成促進作用を有することを発見した。この両者ともRANKL分子に結合することから、このW9ペプチドとOP3-4ペプチドとの骨形成能力の差をRANKLとの結合部位の差として説明できるのではないかという仮説を立てた。当初予定していた骨形成促進ペプチドと骨形成を促進しないペプチドの差が、同じペプチドの異なる溶かし方によっており、NMR解析の結果から、骨形成促進するペプチドが凝集しており、骨形成を促進しないペプチドが凝集していないという結果となり、RANKLとの結合状態により骨形成促進能が変化するという仮説が正しいかどうか説明できない状態となったため。(ここでいう、凝集とは、目に見える凝集ではなく、分子密度が高く折り重なっているという状態を示している。)研究実績の概要にも示したが、W9ペプチドよりも骨形成促進能を有するOP3-4ペプチドを発見し、この二つのペプチドが双方ともにRANKLに結合することから、W9ペプチドとOP3-4ペプチドとの骨形成能力の差をRANKLとの結合部位の差として説明できるかをまず、NMRを用いた解析により行う予定である。そのためには、リコンビナントヒトRANKLを14Nを用いたタンパク発現系を構築し、RANKLとペプチドとの結合状態を検討、その後、結晶構造解析まで持っていく予定である。ペプチドの合成費用、14Nを用いたリコンビナントヒトRANKLの合成および精製、連携研究者の大阪大学の中川敦史教授や研究協力者の池上貴久教授との打ち合わせ旅費、およびSpring8までの旅費、学会発表旅費など消耗品と旅費に主に使用する。
全地球複合系の波動計算

地震計測技術の進展と供に固体地球,海洋に加え大気まで含んだ全地球系でなければ説明の付かない現象が報告されるようになってきた.そうした現象には常時自由振動,地震に伴う電離圏全電子数変動,地震に伴う音波などがある.本研究は大気を含んだ全地球のモード計算を行ないモードの重ね合わせ法で全地球地震波動場の波形計算を可能にした.計算結果は観測された現象を良く再現する地震計測技術の進展と供に固体地球,海洋に加え大気まで含んだ全地球系でなければ説明の付かない現象が報告されるようになってきた.そうした現象には常時自由振動,地震に伴う電離圏全電子数変動,地震に伴う音波などがある.本研究は大気を含んだ全地球のモード計算を行ないモードの重ね合わせ法で全地球地震波動場の波形計算を可能にした.計算結果は観測された現象を良く再現する本研究課題は固体地球、海洋、大気を含めた全地球複合系の波動場計算を目指したものである。平成18年度の計画は(1)全地球複合系における種々のモード計算、(2)計算したモードをモード重ね合わせ法で波動場にするプログラムの開発を行った。(1)に関してはこの研究課題の準備段階で開発した新しいモード計算法で行った。この方法は固体地球の非弾性効果や大気上部での波動場の放射境界条件を取り入れたもので、複素数となるモードの固有周波数を安定かつ効率的に計算する方法である。この計算法を著した論文はGeophysical Journal Internationalに掲載された。モード種として手始めに伸び縮みモードの基本モード(Rayleigh mode)と海洋重力波であるTsunami modeについて計算した。それぞれ、angular degreeが10000まで計算した。Angular degreeが大きなモードは水平方向の波長の短いモードであるが、表面付近にエネルギーが集中するモードである。このため、粗いグリッドでは精度が出ない場合もあるので、計算結果の精度に応じて自動的にグリッドを細かくする工夫を行った。(2)の計算法に関してはダブルカップル点震源に対して励起される波動場を重ね合わせ法によって計算するプログラムを作成し、実際に波形を計算した。計算コードが正しく行っていることを確認するために、大気中の爆発源に対するRayleigh波を計算した過去の文献と照合し、振幅、波形の形とも合っていることを確認した。そこで、スマトラ巨大地震およびピナツボ噴火を模した単純化した震源に関してRayleigh波、Tsunami波を固体地球から大気上層迄をモード重ね法で計算した。Rayleigh波の大気中の伝播は上方に音速で伝播し、Tsunami波の大気成分は大気重力波として振る舞う結果を得た。これらの結果は2006年のAmerical Geophysical Unionの秋季後援会で報告した。本課題研究は固体地球,海洋,大気までを含めた全地球複合系の波動計算を目指したものである.平成19年度は前年度に構築した波動計算法の応用にあたった.特に,10年前に発見された常時地球自由振動の励起機構と大地震に伴って発生する電離圏全電子数密度(TEC)の変動に関して理論計算を行った.常時自由振動は大気音波モードと水平波数と周波数が重なる伸び縮みモードで顕著に振幅が大きい.それ故その励起は大気中で生じていると考えられる.固体モードの固有関数は地表面(海面)以深では大気の有無に関わらず同じと言える.そのため振幅の増大を説明するには大気中に励起擾乱を置かなければ説明できない.そこで,大気圧変動による地表面への力の働きに加え地面直上に体積的な圧力源としての効果も加えた.結果は大気音波モードと重なるモードの振幅の増大だけでなく,その前後のモードの振幅のパターンもうまく説明できるものであることが分かった.しかし地表面への面力と体積的な圧力源という2つの項として力源を表現することに対し明確な理由付けを与えることができなかった.だが観測を良く説明する二つの項の重ね合わせの符号のあり方を検討しているうちに地面直上ではなく,高さ1kmほどにランダムな力源を分布させることで同じ効果を得ることに気づいた.非常にシンプルな解であり,常時自由振動の大気励起説を後押しする結果であった.この成果は二つの国際学会(ICTCA, ITW)で報告し,現在投稿準備中である.また,地震に伴う電離圏全電子密度変動に関する波動的考察は地球惑星科学連合大会にて報告する.平成20年度は昨年度までに作成したモードの重ね合わせ法を用いて実際に波形計算をおこなった。計算対象としたモードは周期10秒以上の(大気を含む)固体モードの伸び縮み基本振動(レイリーモード)と周期10秒以上の音波モード(固体地球を含む)の1,347,924個のモード(マルチプレット)である。計算法の応用として1994年北海道東方沖地震の際に見られた電離圏全電子数(TEC)変動と2008年6月の宮城内陸地震の際に房総半島の夷隅CTBTOインフラサウンド観測点で記録された音波を計算対象とした。周期10秒以上であるが固体地球から高層大気まで含んだ地震波および地震音波のグローバルな計算は世界初である。日置らは北海道東方沖地震で見かけ速度4km/sと約1km/sのTEC変動を報告している。今回、レイリーモードと音波モードの両方を入れて高度100kmから300kmの範囲に着目して地震波形を計算した。結果は見かけ速度4km/sのTEC変動はレイリーモード即ちレイリー波の大気成分であること、見かけ速度1km/sの変動は熱圏内に折り返し点を持つ長周期音波に対応することが分かった。

各高度の圧力変動がそのままTEC変動である訳ではないため細部を詰めて行く必要がある。一方、宮城内陸地震の音波記録であるが、観測点夷隅はちょうど震源から上空に伝わった音波が再び地上に戻る地点のやや震源よりに位置する(シャドウゾーン端)。そのため長周期の音波波形は中低層大気に捕獲されたチャネル音波と戻って来た音波の長周期成分の染み出しが重なったものである。今回、宮城内陸地震の震源を9つの破壊領域に区分けし破壊のdirectivityも考慮した計算をおこなった。その結果、合成波形は観測音波の長周期成分を非常によく再現することが分かった。但し微弱であるが音波観測にはレーリー波も見られるがレイリー波と音波の到着時刻差は観測と理論計算では若干の違いが見られた。この違いは大気モデルの違い特に東西風の影響が強いと思われる。東西風の波形への影響は今後の課題である。
ニワトリ栓球由来細胞増殖因子の遺伝子解析

本研究では、ニワトリ栓球由来細胞増殖因子の遺伝子クローニングを目的に(1)細胞増殖活性を阻害する単クローン抗体の選抜(2)抗体スクリーニング法を用いた増殖因子遺伝子のクローニングを試みた。増殖因子を複数含有することが示唆されているニワトリ栓球無血清培養上清(TSP)を免疫原に作出した約400のマウスハイブリドーマクローンの培養上清を用いて、Vero細胞及びニワトリ胚線維芽細胞(CEF)に対するTSPの増殖活性阻害試験を行ったが、阻害活性を示すクローンの選抜はできなかった。TSP中には多種多様な増殖因子が存在するものと考えられ、1種類の増殖因子の活性を阻害しても全体の増殖活性の阻害を検出することが困難であると考えられた。そこで、TSPをゲル濾過により部分精製し、得られた分画の増殖活性をCEF及びVero細胞を用いて測定した。その結果、細胞種で異なる分画に増殖活性のピークが検出された。現在この分画を用い抗体による阻害活性を測定中であり、既に数種の阻害活性を有するクローンを選抜している。今後これらのクローンから得られる単クローン抗体を用いた抗体スクリーニングを計画している。また、既知の血小板由来増殖因子であるHGFおよびPDGFの遺伝子発現をこれらの増殖因子塩基配列をもとにPCRプライマーを合成し、栓球RNAを用いたRT-PCRを行った。その結果、HGFプライマーを用いたRT-PCRでは、HGF like proteinをコードする遺伝子断片2種とPDGFプライマーを用いた場合ではPDGFA鎖と相同性を持つ4種の遺伝子断片が得られた。今後、上記阻害抗体および遺伝子断片を用いて栓球cDNAライブラリーから栓球由来増殖因子の遺伝子クローニング進め、遅れている鳥類の増殖因子の研究に情報を提供したいと考えている。
多次元生体情報の同時記録解析手技の開発:統合的脳理解への基盤技術

[課題名]多次元生体情報の同時記録解析手技の開発:統合的脳理解への基盤技術【目的】本研究課題は、霊長類の高次認知脳機能を明らかにするために、従来の手法を発展させ、脳の広範囲の部位からの慢性的な神経細胞活動を記録することと、同時にモーションキャプチャの技術を用いることで、実験動物に自由な運動を許しつつ詳細な運動情報を記録する事を目的とした。【実績と成果】神経細胞活動の広範囲からの慢性記録に関しては、前頭前野、運動前野、一次運動野、頭頂連合野からの同時記録を行い、それぞれの領野から多くの単一神経細胞活動を分離、記録することが出来た。神経細胞活動は、慢性的に留置された電極により、2ヶ月から4ヶ月間記録が可能であり、この技術はブレインマシーンインターフェイスに応用することも可能であると考えられる。また、行動記録に関しても、モーションキャプチャ記録に関する様々な問題点を解消し、安定して実験動物の動作を記録することが出来るようになった。本課題の最も重要な点は、この二つの基盤技術を融合し同期させることにあった。それに関して研究代表者は二つの手法を開発し、どちらも有効であることが確認できた。さらに、この二つの統合技術から得られたデータを統合的に視覚的に解析する全く新しい解析手法も開発し、これからの応用が期待される。【まとめ】研究代表者によって提案された本研究課題は初期の目的を十分に達成し、本基盤技術の開発により、神経科学界への多大な貢献に寄与したと考えられる。
学生の専門職間連携能力の発展を促進するIPEプログラムの実装に有用な学習理論開発

本年度の計画は、「研究1:千葉大学IPEにおける学生のIPS発展状況の検証とそれに影響した学習体験の明確化」および「研究2:IPSステージ3のIPI尺度の開発」に向けて研究準備を行った。研究分担者によるリサーチミーティングを不定期であるが開催し、研究計画の練り直しを行った。研究1に関しては、すでにパイロットスタディとして、平成16年度医学部・看護学部・薬学部入学生に対して行った「Step1」の教育プログラム終了後の最終レポートをデータとして、Khaliliらの開発したIPS枠組みを理論的枠組みとして、質的分析を終えている。この分析の結果、IPE学習の初期段階においても、IPSのステージ13までの各段階における学びが抽出できることが分かった。今後、学習段階がStep14まで各段階ごとに上がるそれぞれの段階でIPSがどのように発展しているか確認する必要を認識した。そのため、まず今年度は理論的サンプリングをするためにデータの整理を行い、分析対象データを絞り込んだ。研究分担者の酒井らが開発した専門職連携能力自己評価尺度(CICS29)の卒業時得点をベースデータとし、CICS29の得点と性別および学部による層化抽出を行い、分析対象学生を絞ることとした。この対象学生の、IPEの各Step(14)の最終レポートを分析データとして、さらに質的分析を行っているところである。研究2に関しては、IPSフレームワークの作成者であるKhaliliの研究チームメンバーであるカナダのGillan KingらがすでにInterprofessional Socialization and Valuing Scaleを開発しているため、その尺度に関する情報収集を行い、翻訳の可否について確認をとった。今後、この尺度の使用目的や日本語版作成の可能性を検討していく予定である平成30年度から平成32年度までの期間で、「研究1:千葉大学IPEにおける学生のIPS発展状況の検証とそれに影響した学習体験の明確化」および「研究2:IPSステージ3のIPI尺度の開発」を完了する計画にしている。初年度として予定通り、「研究1:千葉大学IPEにおける学生のIPS発展状況の検証とそれに影響した学習体験の明確化」に関しては、上記の通り質的分析を開始でき、「研究2:IPSステージ3のIPI尺度の開発」に関しては、尺度の日本語版作成に向けて準備が進んだため順調な進展をしていると認識している。計画通り、研究1、研究2を遂行していく。質的分析は時間を要する上に、妥当性や信頼性を確保していくプロセスが必要であるため、慎重に取り組んでいきたい。また、海外で開発された尺度の日本語版作成に関してはCOSMINガイドラインに沿いながら、こちらも慎重に進展させていく予定である。研究補助者の雇用を計画していたが、研究代表者および研究分担者の業務により遂行できたため雇用しなかった。また、情報収集のためのニュージーランドでの学会参加を計画していたが、本務のため実施できず、情報収集は国内学会のみとなった。

次年度は、研究1については、質的分析を進めていくための研究協力者の雇用費、研究2については、日本語版尺度の作成のための調査費用、さらに研究1・2両方に関して研究会議開催費、情報収集のための旅費として使用する計画である。
日本的畜産文化成立過程の動物考古学的研究

最終年度はこれまでの分析で得られたデータを整理し、古墳時代から中世にかけての馬の生産と利用方法について検討を加えた。また、青森県内の古代から中世の遺跡出土馬についても追加分析をおこなった。検討の結果、以下の点で遺跡間に差異があることが明らかになった。第一に年齢構成の差である。青森県域ではこれまでに明らかになっていた中世城館遺跡に加え、古代においても幼齢個体の割合が高い傾向が明らかになった。これは病気などの理由により幼齢時に死亡する割合の高さを示しており、生産地の特徴であると考えられる。次に、古病理学的検討の結果も遺跡間で差が見られた。具体的には乗用の証拠である下顎臼歯のハミ痕の認定率と、中手足骨のストレスマーカーの発達度合いである。中世の3地域では、鎌倉の中世馬がもっともハミ痕で、中手足骨のストレスマーカーは軽微であった。逆に、茨城県の製塩遺跡出土馬ではハミ痕は少なく、ストレスマーカーは顕著であった。青森県の中世城館は両者の中間的な様相を示した。以上は鎌倉が軍馬=乗用を主体としており、製塩遺跡が駄馬=曳馬を主体としていたことを示唆する。青森中世城館の様相は用途の異なる馬が混在していたか、同じ馬が異なる使われ方をされていたことを示唆する。体高の面でも鎌倉、青森、茨城の順でより小型となっており、軍用・乗用と荷駄用で適した大きさに差があったと推測される。以上の遺跡は遺跡コンテクストから用途が比較的明確な例であり、今後他遺跡出土馬の用途を古病理から検討する際の基準となり得るデータが得られた。本研究は牛馬遺体の動物考古学的分析により、日本列島における牛馬利用の受容から日本的な変容までを東アジアとの関係において解明することを目的としている。初年度は列島内における牛馬利用の実態を研究する上で良好な標本群を有する遺跡出土資料の分析を重点的におこなった。分析の結果、牛馬比については東日本では中世以降牛が減少するという従来の見方がさらに裏付けられた。特に中世鎌倉では馬の利用頻度が高い。古墳時代は若齢馬が、中世馬は壮齢馬が主体となるという年齢構成の時代差も確認された。古墳時代は古墳に殉葬・供儀された馬が中心で、中世馬は戦死や寿命による死が主であるのがその理由と考えられる。鎌倉の馬は年齢構成に加えて、体高がまとまることや、骨に見られる使役の痕跡が軽微であること、ハミ痕が明瞭なことなどから、軍馬としての性格が考えられる。牛は調査例が少ないが、鎌倉の牛は全般に高齢であった。古代の牛は若齢が目立つ傾向にあり、牛肉食の流行がその背景にあると考えているが、中世には肉食の風習が廃れ、老齢まで使役される傾向にあったのが高齢化の背景にあると推測される。また、山梨県内の古墳時代中世馬を対象として炭素同位体比による食性分析をおこなった。その結果、古代遺跡では加齢とともにC4植物の給餌割合が増加する例があり、中世遺跡ではC4植物の割合が一貫して高い例がみられた。時代や地域によって給餌様式に変化があり、雑穀の重要性が異なっていたと推測される。これは、農法の変化とも関わると推測され、農業・畜産文化複合の成立と発展過程を検討する上で注目される。以上のように、東日本という枠の中ではあるが、牛馬の飼育比率や埋葬、肉食習慣、給餌様式などにおいて遺跡による変異や時代差があることが見えてきた点が今年度の成果であり、今後さらに詳細な検討を重ねていく予定である。国内については当初計画していた古墳時代から中世までの各時代の分析に着手することができた。しかし、古代の良好な資料を含む遺跡が含まれておらず、特に牛がまとまって出土した遺跡が調査できていない。また、研究のもう一つの柱である東アジア他地域の牛馬遺体との比較は業務との関係から日程調整がうまくいかなかった。今年度は、各時代、遺跡ごとの馬の利用法をさらに解明するために、青森、千葉、神奈川、山梨、長野県などから出土した牛馬遺体の分析をおこなった。千葉県の古代遺跡では馬の年齢が若齢に偏ることが明らかになった。これまでの所見通り、一定の年齢での選別、屠殺を示唆すると同時に、水辺の遺構で祭祀遺物を伴うことから、祭祀に伴う屠殺も考慮する必要がある。以上の年齢構成、体高といった従来の分析項目に加え、遺存良好な中世の標本について古病理学的な検討をおこなった。その結果、中世都市鎌倉で使役された馬や、東北の中世城館から出土した馬には、過重な負担を示すストレス・マーカーが全般に軽微であった。また、鎌倉においては騎乗を示す臼歯のハミ痕も顕著であった。以上は主に軍馬として利用されたことを示唆すると考えられた。上記の動物考古学的分析に加え、研究協力者と協働し化学分析もおこなった。まず、昨年度に引き続き、馬の食性・給餌様式について検討を進めるために、炭素同位体分析用の試料を追加採取し、分析を継続している。次に、牛の利用についても、新たに土器胎土内の残存脂質分析を計画した。牛を多産した古代遺跡から出土した土器から試料を採取し、研究協力者に依頼して分析を継続中である。

馬の古病理、牛馬利用の変遷、馬の給餌様式については、それぞれ国際学会での発表、研究雑誌への投稿などをおこなった。馬については昨年度の課題であった古墳、古代を含む各時代について、より広域から資料の分析成果が蓄積されつつある。牛については土器の脂質分析を通じた利用法の解明という新たな手法に着手できたものの、中心となるべき遺体の分析について、良好な遺跡に恵まれていない。良好な遺跡、資料群の探索と分析手法の確立が必要である。今年度は馬の利用方法についてさらに検討を進めるために、引き続き青森県内の中世城館や茨城県の中近世の製塩遺跡から出土した馬遺体の年齢構成や古病理について調査をおこなった。その結果、青森の中世城館2遺跡では幼齢馬の比率が高いことが明らかになった。こうした事例は他の時期、地域では未確認であり、館内における飼育を示すと推定された。古病理学的な研究に関しては、これまで実施した鎌倉出土の集団や本年度に観察した青森中世城館に比べ、茨城県の製塩遺跡出土馬でストレス・マーカーがより顕著であり、体高もより小さかった。これは前者が主に軍馬、乗馬用であるのに対し、後者が主に駄馬として利用されたことを示すと考えられた。以上の遺跡は遺跡コンテクストから用途が比較的明確な例であり、今後他遺跡出土馬の用途を古病理から検討する際の基準となり得るデータが得られた。列島への渡来初期の馬の利用法を探るために古墳時代の馬産地として重要な長野県飯田地方においても出土遺跡の踏査と標本の観察をおこなった。また、比較検討のために、帝京大学シルクロード学術調査団の協力を得て、キルギス共和国アク・ベシム遺跡出土馬の年齢構成、体高、古病理を調査すると共に、現在の馬の管理方法についても聞き取り調査をおこなった。その結果についても今後国内遺跡出土馬と比較をおこなっていく予定である。今年度より講義の新規開講や学内委員就任など教育、管理運営に関わる他業務が多忙となり、当初予定予定していた調査を十分におこなうことができなかった。同じ理由により報告書作成のためのデータ整理など人的体制を十分に整えられなかったため、整理作業にも遅れが出てしまった。最終年度はこれまでの分析で得られたデータを整理し、古墳時代から中世にかけての馬の生産と利用方法について検討を加えた。また、青森県内の古代から中世の遺跡出土馬についても追加分析をおこなった。検討の結果、以下の点で遺跡間に差異があることが明らかになった。第一に年齢構成の差である。青森県域ではこれまでに明らかになっていた中世城館遺跡に加え、古代においても幼齢個体の割合が高い傾向が明らかになった。これは病気などの理由により幼齢時に死亡する割合の高さを示しており、生産地の特徴であると考えられる。次に、古病理学的検討の結果も遺跡間で差が見られた。具体的には乗用の証拠である下顎臼歯のハミ痕の認定率と、中手足骨のストレスマーカーの発達度合いである。中世の3地域では、鎌倉の中世馬がもっともハミ痕で、中手足骨のストレスマーカーは軽微であった。逆に、茨城県の製塩遺跡出土馬ではハミ痕は少なく、ストレスマーカーは顕著であった。青森県の中世城館は両者の中間的な様相を示した。以上は鎌倉が軍馬=乗用を主体としており、製塩遺跡が駄馬=曳馬を主体としていたことを示唆する。青森中世城館の様相は用途の異なる馬が混在していたか、同じ馬が異なる使われ方をされていたことを示唆する。
海氷消長過程における大気-海氷-海洋-生態系システムモデル化のため実験研究

冬季に海氷が生成され発達する北海道のサロマ湖を、氷縁域、薄い海氷域のモデル実験フィールドとして、海氷が生成する12月から融解が始まる3月まで現場実験観測を集中的に実施した。1997年12月から1998年3月の冬は3箇年の研究計画の3年度であり、初年度、2年度にできなかった実験観測を集中的に実施した。またモデル作成に必要な基礎データを収集した。(1)海氷の生成から融解に至る過程での大気-海氷間の気象パラメータの収集、(2)海氷消長過程における海氷内部構造、特にブライン・チャンネルを中心にした物理構造の変遷、温度センサーによる海氷中、海氷下海洋境界層の温度分布の季節変動の測定、照度センサーによる海氷上、中、下の光環境の季節変動の測定、(3)温度・塩分センサー付3次元電磁流速計を繋留しての海氷生成前から融解後までの海氷消長過程における海洋構造の季節変動、海氷-海洋間の運動量、熱、塩フラックスの交換過程の把握、(4)海氷の消長とブラインの排出機構、(5)アイス・アルジ-の分布や離脱量の消長とその生物・化学組成の把握、(6)セジメント・トラップを用いてのアイス・アルジ-、動物プランクトン、沈降粒子物質フラックスの日周、潮汐、季節変化を把握するための現場実験観測を行なった。今冬のサロマ湖海氷上の現場実験観測は修了したが、データ解析は現在進行中である。また、セジメント・トラップと3次元電磁流速計は現在まだ繋留中であり、4月上旬の海氷融解、崩壊後に回収の予定である。冬季に海氷が生成され発達する北海道のサロマ湖及び北海道オホーツク海沿岸を、氷縁域、薄い海氷域のモデル実験フィールドとして、海氷が生成する12月から融解が始まる3月まで現場実験観測を集中的に実施した。1995年12月から1996年3月の冬は3箇年の研究計画の初年度であり、海氷の生成・発達・融解に至る海氷消長過程における海氷を通しての物理、生物現象の把握を念頭に置いたうえで、個別過程での基礎データの収集を行なった。(1)海氷の生成から融解に至る過程での大気-海氷間の日射、熱、運動量等のエネルギー・フラックス交換過程の把握、(2)海氷消長過程における海氷内部構造、特にブライン・チャンネルを中心にした物理構造の変遷、(3)温度・塩分センサー付3次元電磁流速計を繋留しての海氷生成前から融解後までの海氷消長過程における海洋構造の季節変動、海氷-海洋間の運動量、熱、塩分フラックスの交換過程の把握、(4)海氷の消長とブラインの排出機構、(5)アイス・アルジ-の分布や離脱量の消長とその生物・化学組成の把握、(6)セジメント・トラップを用いてのアイス・アルジ-、動物プランクトン、沈降粒子物質フラックスの日周、潮汐、季節変化の把握等を行なった。今冬のサロマ湖海氷上の現場実験観測は終了したが、データ解析は現在進行中である。また、セジメント・トラップと3次元電磁流速計は現在まだ繋留中であり、4月中旬の海氷融解、崩壊後に回収の予定である。1996年12月から1997年3月の冬は3箇年の研究計画の2年度であり、初年度に続き海氷の生成・発達・融解に至る海氷消長過程における海氷を通しての物理、生物現象の把握を念頭に置いたうえで、個別過程での基礎データの収集を行なった。(1)海氷の生成から融解に至る過程での大気-海氷間の日射、熱、運動量等のエネルギー・フラックス交換過程の把握、(2)海氷消長過程における海氷内部構造、特にブライン・チャンネルを中心にした物理構造の変遷、温度センサーによる海氷中、海氷下海洋境界層の温度分布の季節変動の測定、照度センサーによる海氷上、中、下の光環境の季節変動の測定、(3)温度・塩分センサー付3次元電磁流速計を繋留しての海氷生成前から融解後までの海氷消長過程における海洋構造の季節変動、海氷-海洋間の運動量、熱、塩フラックスの交換過程の把握、(4)海氷の消長とブラインの排出機構、(5)アイス・アルジ-の分布や離脱量の消長とその生物・化学組成の把握、(6)セジメント・トラップを用いてのアイス・アルジ-、動物プランクトン、沈降粒子物質フラックスの日周、潮汐、季節変化を把握するための現場実験観測を行なった。

(1)海氷の生成から融解に至る過程での大気-海氷間の気象パラメータの収集、(2)海氷消長過程における海氷内部構造、特にブライン・チャンネルを中心にした物理構造の変遷、温度センサーによる海氷中、海氷下海洋境界層の温度分布の季節変動の測定、照度センサーによる海氷上、中、下の光環境の季節変動の測定、(3)温度・塩分センサー付3次元電磁流速計を繋留しての海氷生成前から融解後までの海氷消長過程における海洋構造の季節変動、海氷-海洋間の運動量、熱、塩フラックスの交換過程の把握、(4)海氷の消長とブラインの排出機構、(5)アイス・アルジ-の分布や離脱量の消長とその生物・化学組成の把握、(6)セジメント・トラップを用いてのアイス・アルジ-、動物プランクトン、沈降粒子物質フラックスの日周、潮汐、季節変化を把握するための現場実験観測を行なった。今冬のサロマ湖海氷上の現場実験観測は修了したが、データ解析は現在進行中である。また、セジメント・トラップと3次元電磁流速計は現在まだ繋留中であり、4月上旬の海氷融解、崩壊後に回収の予定である。
鉄骨鉄筋コンクリート造立体架構の弾塑性挙動に関する実験的研究

本研究は鉄骨鉄筋コンクリート(SRC)造立体架構に一定軸力と繰返し2軸曲げせん断力を加える実験と解析を行って架構の弾塑性挙動を把握し、SRC立体架構の合理的耐震性能評価法を得ようとするもので、柱はり接合部を強く設計した柱崩壊型架構、接合部を柱より弱くした弱パネル型の両者について、最大耐力・変形能力に及ぼす立体載荷の影響を調べ、SRC立体架構の終局限界耐力・変形の評価法を確立することを目的としている。試験体はH形鉄骨(柱:2-H-148×30×6×9、はり:Hー180×50×6×9)および主筋4本を内蔵するSRC造部材を用いて製作した、柱と2方向はりから成る立体架構で、実際の骨組の中柱周辺の柱はり集合体を想定している。試験体にはまず一定鉛直力が柱頭に100トン油圧ジャッキで、また一方向のはり先端に長期荷重に相当する一定せん断力が載荷された後、直交方向はり先端に地震荷重に相当する繰返しせん断力が5トンスクリュージャッキによって載荷されている。実験変数として、柱鉛直力の降伏軸力に対する比(0.2、0.4)および長期荷重によるはり端せん断力の大きさとパターン(立体載荷と平面載荷)と崩壊形式(柱崩壊型と弱パネル型)をとった。実験の結果、柱崩壊型では(1)各試験体とも柱がくの字形に変形して、P△効果による耐力劣化が激しく、軸力を支持できなくなって最終状態に至ること、(2)立体的載荷では状態にある試験体では上下層柱端に損傷が分散するのに対し、平面載荷下層柱の柱頭に損傷が集中すること、(3)2軸曲げ載荷は変形能力を減少させるが耐力は上昇すること、弱パネル型では(4)鉄骨パネルは大きな塑性ひずみを受けるが、コンクリートの損傷はあまり観察されず、直交ばりの効果が大きいこと、(5)履歴ループは安定した紡錘型で、繰返し載荷による劣化やP△効果による耐力低下は、柱崩壊型に比べてそれほど顕著でないこと、などの新しい知見が得られた。本研究は鉄骨鉄筋コンクリート(SRC)造立体架構に一定軸力と繰返し2軸曲げせん断を加える実験と解析を行って架構の弾塑性挙動を把握し, SRC立体架構の合理的耐震性能評価法を得ようとするもので,柱はり接合部を強く設計した柱崩壊型架構,接合部を柱より弱くした弱パネル型架構の両者について最大耐力・変形能力に及ぼす2軸曲げの影響を調べ,SRC立体架構の終局限界耐力・変形の評価法を確立することを目的としている.本年度はこのうち柱崩壊型を対象とした.試験体はH形鉄骨(柱:2Hー148×30×6×9,はり:Hー180×50×6×9)および主筋4本を内蔵するSRC造部材を用いて製作した,柱と2方向はりから成る立体架構で,実際の骨組の中柱周辺の柱はり集合材を想定している.試験体には先ず一定鉛直力が柱頭に100トン油圧ジャッキで,また一方向のはり先端の長期荷重に相当する一定せん断力が載荷された後,直交方向はり先端に地震荷重に相当する繰返しせん断力が載荷され,載荷の各段階で各部材および接合部パネルのひずみおよび変形が測定されている.

はり端せん断力は5トンスクリュージャッキによって載荷され,繰返し加力並びにデータの測定・集録はジャッキ・システム,データアクイジション・コントローラおよびパソコンによって半自動的に行われている.実験変数として本年度は,柱に加える鉛直力の柱降状軸力に対する比(=0.2,0.4)および長期荷重によるはり端モーメントの長期許容曲げモーメントの比(=0.5,1.0)を選んでいる.従来行なわれた平面的な十字形架構に比べると,(1)繰返し加力による耐力劣化が平面架構より大きくエネルギ収吸能力も悪くなること,(2)繰返し曲げせん断による柱のxー構面内変形の進行とともに,2軸曲げの影響で,一定曲げを受けるyー構面内変形も徐々に進行すること,(3)直交ばりによって接合部パネルの変形が抑制されること,などが本年度得られた主な知見である.本研究は鉄骨鉄筋コンクリート(SRC)造立体架構に一定軸力と繰返し2軸曲げせん断を加える実験と解析を行って架構の弾塑性挙動を把握し、SRC立体架構の合理的耐震性能評価を得ようとするもので、柱はり接合部を強く設計した柱崩壊型架構、接合部を柱より弱くした弱パネル型架構の両者について最大耐力・変形能力に及ぼす2軸曲げの影響を調べ、SRC立体架構の終局限界耐力・変形の評価法を確立することを目的としている。本年度はこのうち弱パネル型を対象とした。試験体はH形鉄骨(柱:2Hー148×30×6×9、はり:Hー180×50×6×9)および主筋4本を内蔵するSRC造部材を用いて製作した、柱と2方向はりから成る立体架構で、実際の骨組の中柱周辺の柱はり集合体を想定している。試験体にはまず一定鉛直力が柱頭に100トン油圧ジャッキで、また一方向のはり先端に長期荷重に相当する一定せん断力が載荷された後、直交方向はり先端に地震荷重に相当する繰返しせん断力が5tスクリュージャッキによって載荷され、載荷の各段階で各部材および接合部パネルのひずみおよび変形が、データアクィジション・コントローラおよびパソコンによって半自動的に測定されている。実験変数として本年度は、柱鉛直力の降伏軸力に対する比(0.2,0.4)および長期荷重によるはり端せん断力の大きさとパターン(立体載荷と平面載荷)をとった。実験の結果(1)鉄骨の接合部パネルは大きな塑性ひずみを受けるが、コンクリートの損傷はあまり観察されず、直交ばりの拘束効果が大きいこと、(2)弱パネル型の復元力の示す履歴ループは紡鐘型の安定したループで、繰返し載荷による劣化やPΔモーメントによる耐力低下は、柱崩壊型に比べてそれほど顕著でないこと、(3)柱崩壊型に見られたくの字形変形は見られず、変形は左右対称に生じること、などの新しい観察が得られた。
ごみ溶融スラグの環境安全性評価試験としての簡易型拡散溶出試験法の開発

ごみ溶融スラグは路盤材など粒状のまま利用される場合や、コンクリート骨材など材料として成型後に利用される場合が想定される。拡散溶出試験はこれらの利用状況に応じてスラグからの溶出成分の環境影響を評価できるが、試験に2ヶ月程度を要するという問題がある。そこで本研究では拡散溶出試験の試験期間の短縮を目標として、溶出挙動に影響を与える因子の検討を行った。試料はごみ溶融スラグを粒状のまま用いたものと、スラグをセメントと混合し作成したモルタルの2種類を用いた。その結果、温度と攪拌の影響についてはスラグとモルタルで異なった。スラグの場合、拡散傾向を示した元素については攪拌有り・高温側で、また、拡散傾向を示さなかった元素は攪拌有り・低温側で溶出が促進された。モルタルの場合、攪拌による影響は小さく、恒温側で溶出が促進された。温度影響については、拡散傾向を示した元素について、有効拡散係数と絶対温度の逆数の関係から整理した。次に、溶媒量と浸漬時間の影響を検討した結果、これらの条件を変更することにより、飽和溶解度の影響を受け溶出が制限されるかどうかについて確認できることがわかった。ただし、溶媒量を増やすと溶液濃度が低下するため、重金属などの微量成分の測定が困難となった。以上の結果を踏まえて、試験期間の短縮のための最終条件を決定した。具体的には、25°C、スターラー撹拌、試験期間は8日間とした。この条件と、通常行われる2ヶ月間の試験結果との比較を行った結果、拡散律速挙動を示す元素の場合には、長期的な累積溶出量予測値の差異は±15%程度であることを確認した。ただし、微量成分の定量下限以下の問題や、沈殿・吸着などの問題から、拡散律速挙動を確認できる元素はごく一部であった。そこで易溶性塩類の拡散係数をベースに、難溶性成分の挙動を簡易予測する解析法の開発が課題として挙げられる。拡散溶出試験はこれらの利用状況に応じてスラグからの溶出成分の環境影響を評価できるが、試験に多大な時間を必要とする問題点がある。そこで本研究では拡散溶出試験の試験期間の短縮を目標として、今年度は試験における温度と撹拌強度の影響について検討を行った。試験には粒径12mmのスラグとそのスラグを細骨材としたモルタルを用いた。その結果、温度と攪拌強度の影響は、スラグとモルタルで異なる傾向にあることがわかった。スラグの場合、撹拌強度500rpmのものが150rpmまたは撹拌無しの条件よりも溶出濃度が高くなる元素が多く見られ、温度は30°C、60°Cよりも5°Cの条件で溶出濃度の高い場合が多い結果となった。モルタルの場合、撹拌強度による違いはほとんどみられず、温度は60°Cで最も高くなる傾向が確認された。このように試料の種類によって最適条件が異なるため、溶出を促進するための最適条件を決定することは困難と思われる。このような差異が現れた要因として沈殿生成などが考えられるため、溶媒量を変更した試験を実施する必要がある。また、溶出フラックスの変化から溶出機構が拡散律速かどうかを判定する場合には、現状56日間または64日間としている試験期間を14日間程度に短縮しても十分であることが予想され、簡易判定法としての試験期間短縮は実現可能であることが示唆された。そこでキレートディスクを用いた重金属濃縮を検討中である。以上の結果を踏まえると、試料を複数個用いて溶媒量と浸漬時間を適切に条件設定すれば、短期間での評価は十分可能であると予想され、その評価手法を提示することが課題である。合わせて、表面吸着や沈殿生成しやすい重金属類の合理的な評価方法を提示する必要がある。

拡散溶出試験はこれらの利用状況に応じてスラグからの溶出成分の環境影響を評価できるが、試験に2ヶ月程度を要するという問題がある。そこで本研究では拡散溶出試験の試験期間の短縮を目標として、溶出挙動に影響を与える因子の検討を行った。試料はごみ溶融スラグを粒状のまま用いたものと、スラグをセメントと混合し作成したモルタルの2種類を用いた。その結果、温度と攪拌の影響についてはスラグとモルタルで異なった。スラグの場合、拡散傾向を示した元素については攪拌有り・高温側で、また、拡散傾向を示さなかった元素は攪拌有り・低温側で溶出が促進された。モルタルの場合、攪拌による影響は小さく、恒温側で溶出が促進された。温度影響については、拡散傾向を示した元素について、有効拡散係数と絶対温度の逆数の関係から整理した。次に、溶媒量と浸漬時間の影響を検討した結果、これらの条件を変更することにより、飽和溶解度の影響を受け溶出が制限されるかどうかについて確認できることがわかった。ただし、溶媒量を増やすと溶液濃度が低下するため、重金属などの微量成分の測定が困難となった。以上の結果を踏まえて、試験期間の短縮のための最終条件を決定した。具体的には、25°C、スターラー撹拌、試験期間は8日間とした。この条件と、通常行われる2ヶ月間の試験結果との比較を行った結果、拡散律速挙動を示す元素の場合には、長期的な累積溶出量予測値の差異は±15%程度であることを確認した。ただし、微量成分の定量下限以下の問題や、沈殿・吸着などの問題から、拡散律速挙動を確認できる元素はごく一部であった。そこで易溶性塩類の拡散係数をベースに、難溶性成分の挙動を簡易予測する解析法の開発が課題として挙げられる。
水生植物タヌキモ類の繁殖特性と進化

水生植物は陸上の植物に比べると無性繁殖への依存性が強く、特に浮遊性の水生植物では植物体が断片化することによるラメット数の増加や、水鳥による長距離散布が集団の維持に大きな役割を果たしている。昨年度までの研究によって、浮遊性の水生植物タヌキモはイヌタヌキモとオオタヌキモの雑種第一代であり、有性繁殖能力は完全に失われているものの、広い範囲に、かつ両親種とは異なる生育地に分布していることが明らかとなった(Kameyama et al.2005)。本年度は、タヌキモがどのように形成され、集団を維持しているのかを明らかにするため、北海道苫小牧市と青森県津軽平野の計33の湖沼からタヌキモ類を採取し、AFLP分析をおこなった。その結果、1)タヌキモ類3種の各集団は大部分が単一のクローンで形成されていること、2)各クローンは複数の集団に認められ、特に津軽平野のタヌキモ5集団は全て単一のクローンであり、同一のクローンが苫小牧市にも分布していること、などが明らかになった。また、親種であるイヌタヌキモとオオタヌキモは完全に異所的に分布しており、両者の遺伝子型をどのように組み合わせても現存するF1雑種、タヌキモの遺伝子型を得ることはできなかった。これらの結果から、1)タヌキモは気候変動が激しかった時代、本来は異なる環境に生育するイヌタヌキモとオオタヌキモが偶然出会ったことで形成され、2)殖芽や切れ藻による無性繁殖によって生き残ってきた、と考えられる。不稔のタヌキモが長期間に渡って集団を維持している背景には、雑種強勢による旺盛な無性繁殖能力、水鳥による長距離散布、交雑による新たな環境への適応、などが関与しているものと推察された。水生植物であるタヌキモ類では,雄性不稔や自家受粉など有性生殖の退行現象が起きている.本研究の目的は,タヌキモ類の様々な繁殖特性がどのように形成され,集団の遺伝構造を変化させているのかを解明することである.本年度はタヌキモ,イヌタヌキモ,オオタヌキモを対象として,葉緑体DNAと核DNAの解析をおこなった.タヌキモは形態的な変異が大きく,各地で不稔現象が報告されている.葉緑体DNAのシーケンスの結果,イヌタヌキモとオオタヌキモは一塩基の置換と計8塩基の挿入・欠失によって識別されたが,タヌキモを特徴づける配列は存在しなかった.核DNAにおいても,イヌタヌキモとオオタヌキモは明瞭に二分されたが,タヌキモに特異的な配列は存在しなかった.更に,葉緑体,核ともにイヌタヌキモ型を持つもの(type1),葉緑体はイヌタヌキモ型だが核に重複が認められたもの(type2),葉緑体はオオタヌキモ型で核はイヌタヌキモ型のもの(type3),葉緑体はオオタヌキモ型で核に重複が認められたもの(type4),葉緑体と核ともにオオタヌキモ型のもの(type5)の計5タイプが存在していた.タヌキモと判断された個体は全てtype2-4であり,タヌキモはイヌタヌキモ(type1)とオオタヌキモ(type5)の雑種であることが明らかになった.また,雑種第一代と思われる遺伝子型(type2,4)に加えて,type4同士の交配あるいはイヌタヌキモとの戻し交配と思われる遺伝子型(type3)も確認された.浮遊性の水生植物であるタヌキモ類は,有性生殖能力を失ったとしても水鳥による長距離散布と旺盛な無性繁殖能力によって分布を拡大することが出来る.雑種であるタヌキモがイヌタヌキモ,オオタヌキモと比較して極めて広い分布域を持っているのは,このような水草の生態的特性を反映したものと考えられる.日本に生育するタヌキモ類,3グループ(タヌキモ,イヌタヌキモ,オオタヌキモ)のうち,タヌキモは種子が出来ない不稔集団とされている.本研究の目的は,タヌキモにおける不稔現象の原因を明らかにすると共に,タヌキモ集団の形成および維持機構を解明することである.本年度は,花による形態分類,交配実験,葉緑体DNA分析,AFLP分析をおこない,以下の事実を明らかにした.1)不稔グループであるタヌキモはイヌタヌキモとオオタヌキモの雑種である.2)雑種であるタヌキモの形成は種子親としてイヌタヌキモ,花粉親としてオオタヌキモの場合が圧倒的に多く,その組み合わせは内的な交配親和性によって決まっている.3)解析したほぼ全てのタヌキモ集団は雑種第一代であり,戻し交配は起きていない.4)雑種起源にも関わらず,タヌキモの遺伝子型は集団ごとに異なっており,極めて多様である.オオタヌキモとイヌタヌキモの生育適地は明らかに異なり,前者は泥炭湿地,後者は溜め池などの人工的環境に分布している.

タヌキモはその中間的なハビタットに広く分布していることから,親種の形質を受け継ぎ,広範な適応能力を獲得したとも考えられる.また,浮遊性の水生植物であるタヌキモ類は,水鳥による長距離散布が可能であると共に,無性生殖によって短時間で生育適地を占有することができる.雑種第一代と考えられるタヌキモが,湖沼ごとに多様な遺伝子型を示し,広い分布域を持っているのは,このような生態的特徴を反映したものといえる.しかし,タヌキモ,イヌタヌキモ,オオタヌキモが同時に分布している場所は確認されておらず,どのような環境でタヌキモが形成され,分散,定着しているのかについては今後の課題である.水生植物は陸上の植物に比べると無性繁殖への依存性が強く、特に浮遊性の水生植物では植物体が断片化することによるラメット数の増加や、水鳥による長距離散布が集団の維持に大きな役割を果たしている。昨年度までの研究によって、浮遊性の水生植物タヌキモはイヌタヌキモとオオタヌキモの雑種第一代であり、有性繁殖能力は完全に失われているものの、広い範囲に、かつ両親種とは異なる生育地に分布していることが明らかとなった(Kameyama et al.2005)。本年度は、タヌキモがどのように形成され、集団を維持しているのかを明らかにするため、北海道苫小牧市と青森県津軽平野の計33の湖沼からタヌキモ類を採取し、AFLP分析をおこなった。その結果、1)タヌキモ類3種の各集団は大部分が単一のクローンで形成されていること、2)各クローンは複数の集団に認められ、特に津軽平野のタヌキモ5集団は全て単一のクローンであり、同一のクローンが苫小牧市にも分布していること、などが明らかになった。また、親種であるイヌタヌキモとオオタヌキモは完全に異所的に分布しており、両者の遺伝子型をどのように組み合わせても現存するF1雑種、タヌキモの遺伝子型を得ることはできなかった。これらの結果から、1)タヌキモは気候変動が激しかった時代、本来は異なる環境に生育するイヌタヌキモとオオタヌキモが偶然出会ったことで形成され、2)殖芽や切れ藻による無性繁殖によって生き残ってきた、と考えられる。不稔のタヌキモが長期間に渡って集団を維持している背景には、雑種強勢による旺盛な無性繁殖能力、水鳥による長距離散布、交雑による新たな環境への適応、などが関与しているものと推察された。