hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
温帯落葉果樹休眠芽の代謝制御―低温シグナルの機能に関する研究

休眠期の低温が不足した際の、落葉果樹の開花異常や芽の壊死などの発生機構を明らかにするため、ニホンナシの花芽の休眠期における温度条件が代謝などに及ぼす影響についてメタボローム解析や遺伝子解析、植物ホルモン分析を行った。その結果、自発休眠期の低温遭遇時間が短い場合や他発休眠期の変温条件は、芽の壊死、植物ホルモン量、アミノ酸や糖などに代謝を変化させることが示された。また、休眠打破剤のシアナミド処理は、花芽の代謝に影響した。さらに、休眠関連遺伝子であるDAM遺伝子や、植物ホルモン関連遺伝子の発現にも変温条件が影響していた。以上より、休眠期の温度条件は芽の多くの代謝に影響することが明らかになった。温暖化や異常気象により引き起こされる果樹の発芽異常のメカニズムの解明を行い、果樹の休眠打破に必要な低温の役割について明らかにするために、ニホンナシの休眠芽中の代謝に対する低温の影響について、主として生理生化学的解析を試みた。まず、ニホンナシ`幸水'の長果枝を採取し水に活けたものを、異なる25°Cの恒温インキュベーター中に静置し、それぞれ萌芽に必要な日数を調べ、萌芽に対する低温蓄積の影響を比較した。その結果、低温蓄積量が同じであっても花芽に対する影響は、遭遇温度により異なることが明らかになり、その際の糖代謝への影響について各種酵素活性を比較したところ、温度による影響が認められることが示された。また、低温不足の花芽の休眠打破を促進することが知られているシアナミド、および花芽への影響が明確でない硝酸カリウム処理を行い、それぞれが糖代謝に及ぼす影響を明らかにした。さらに、低温遭遇量の異なる花芽における植物ホルモンの生合成・代謝遺伝子の制御についても解析するため、LC-MS/MSを用いたジベレリンおよびアブシシン酸の定量方法について検討を行った。その結果、芽内ジベレリン量には明らかな変動の傾向が認められなかったが、アブシジン酸については、開花前に著しく減少していた。近年顕在化してきている気候温暖化などにより、冬期の低温不足が発生し、ニホンナシやリンゴなどの重要な果樹の開花に影響する要因について、解明することは、園芸学、および農学的に、低温の影響に関する詳細な知見は、大変重要であると考えられる。ニホンナシの休眠芽における糖代謝の変化を中心に解析を行った。1.異なる低温遭遇条件におかれた花芽における糖代謝、2.低温遭遇量が不足した花芽に対するシアナミド処理が芽と枝の糖代謝に対する影響、3.休眠芽の糖代謝に対するジベレリン処理の影響、について調査した。花芽における植物ホルモン量についてUPLC-MSを用いて分析した結果、低温条件によりホルモン量が異なること、糖含量が芽および枝において異なることが明らかになった。さらに、休眠打破に必要な低温遭遇量が異なるモモの休眠芽に対するシアナミド処理の影響について調査を行った。その結果、異なる低温量に遭遇した芽(葉芽)の萌芽は、低温の量だけでなく、遭遇時間や、温度条件により異なっており、加温された際の代謝や、シアナミド剤に対する反応、ジベレリン等の植物ホルモン代謝に違いが生じることが明らかになった。低温遭遇と芽の発芽、および芽の壊死について、特に温度条件の代謝に対する影響に注目して研究を行った。特に、低温遭遇中の高温条件が休眠芽や休眠枝の糖代謝に及ぼす影響について糖代謝関連酵素活性を含めて検討した。1.ニホンナシの花芽を自発休眠の打破に不十分な低温に遭遇させる際に、温度条件を変えた際の糖を中心とした代謝産物の解析を行った。その結果、高温と低温に周期的に遭遇させた際には、花芽および枝中のスクロース含量が高くなることが明らかになり、デンプン量や他の糖代謝にも変化が認められ、このことが萌芽に影響することが示された。糖代謝関連酵素であるスクロース合成酵素や、酸性インベルターゼなどの酵素活性を測定したところ、変温条件により、活性に変化が認められ、温度が酵素活性の増加に関わることが示唆された。また、植物ホルモンであるジベレリンおよびアブシシン酸量について定量を行った。2.周期的な温度の変動について、100CHごとに一定期間高温に遭遇させる処理を行い花芽の萌芽等について調べたところ、変温条件により萌芽時期には違いが認められなかったが、低温遭遇の途中においても芽の壊死が増加していた。それに対して、低温条件が維持される露地で栽培した芽では壊死は見られなかった。このことから、低温遭遇中の高温は、小花の壊死を引き起こし、萌芽の際の小花数の低下につながることが明らかになった。今後は、このような高温条件に遭遇した芽の中の代謝の変化を調べ、休眠関連遺伝子の発現を調べる計画である。代謝物の分析としてメタボローム解析を行うが、予備実験に時間を要したため本実験の開始が遅れたため、解析が完了していない。1.自発休眠導入期の花芽における植物ホルモン量をLC-MS/MSを用いて分析した結果、低温蓄積に伴い、統計的に有意ではないものの、ABAの増加、GA1、GA19、GA20の増加、GA8の減少およびIAAの増加が認められた。低温遭遇時に一時的な温度上昇を行う変温処理を行った際には、GA1、GA20、IAAの増加とGA8の減少とが抑制されていた。2.休眠芽の自発休眠期における低温蓄積と植物ホルモン関連遺伝子や休眠関連のMADS遺伝子について発現解析を行った結果、発現量が異なる傾向が認められた。

すなわち、Dormancy-Associated MADS-Box (DAM)遺伝子であるPpMADS13-1、およびPpMADS13-2の発現は300CHの低温蓄積時に増加しており、600CHでは低下していた。また、ABA生合成酵素のNCEDや、ABA代謝酵素遺伝子のCYP707Aも低温遭遇期に増加していた。さらに、IAA合成に関わるYUC7遺伝子や、GA代謝に関わる遺伝子発現に違いが認められた。これらの遺伝子発現は、変温処理を行った際には、発現量が恒温区と異なっており、そのことが、植物ホルモン量の変化となり、休眠打破が遅延することが示唆された。3.他発休眠期のニホンナシ花芽にシアナミド処理を行った際の植物ホルモン量を行った結果、休眠打破がシアナミド処理を行い萌芽が促進された芽において、GA4の一時的な増加が認められた。また、サイトカイニンであるトランスゼアチン量が処理を行っていない対照区で増加していたのに対し、シアナミド処理区では増加が認められなかった。休眠期の低温が不足した際の、落葉果樹の開花異常や芽の壊死などの発生機構を明らかにするため、ニホンナシの花芽の休眠期における温度条件が代謝などに及ぼす影響についてメタボローム解析や遺伝子解析、植物ホルモン分析を行った。その結果、自発休眠期の低温遭遇時間が短い場合や他発休眠期の変温条件は、芽の壊死、植物ホルモン量、アミノ酸や糖などに代謝を変化させることが示された。また、休眠打破剤のシアナミド処理は、花芽の代謝に影響した。さらに、休眠関連遺伝子であるDAM遺伝子や、植物ホルモン関連遺伝子の発現にも変温条件が影響していた。以上より、休眠期の温度条件は芽の多くの代謝に影響することが明らかになった。現在までに計画している実験の予備的な実験を行い、概ね結果が得られているが、代謝に関する実験については、材料などの問題があり、追加実験が必要である。今後は、主に糖代謝などの基本的な代謝に関与する遺伝子発現、および休眠関連遺伝子の発現について解析を行い、メタボローム解析の結果と合わせて考察する。特に、糖代謝関連酵素、植物ホルモン合成酵素関連については、詳細に検討する。窒素代謝やレドックス関連の遺伝子発現については、メタボローム解析の結果を確認した後に進めることとする。課題としては、1年に1回の実験が多く、繰り返しや実験区を増やすことが難しく、多くの要因が関与した材料になるため、他の年度の研究結果との比較が難しいことが挙げられる。29年度が最終年度であるため、記入しない。果樹園芸学今年度は、代謝および休眠関連の遺伝子発現について解析する。また、芽の呼吸活性の変化について調べるとともに、レドックス関連の遺伝子発現の変化について解析する。それぞれ異なる低温遭遇条件を設定し、低温の影響について網羅的な代謝変動も含めて解析を行う。当初予定していた花芽の呼吸活性が、機器の不具合等により詳細に調べることができなかったことから、呼吸代謝については、達成度があまり高くはない。また、植物ホルモンのGCーMSについては、条件検討を行うなどして、安定した値が得られるようになった。今回は、材料の関係もあり、多くの実験区を設けることができなかったが、今後、望ましい実験区をもうけることができる材料の準備を行い、進めてゆくことで、分析に必要な量のサンプルを得ることができると考えられる。以上のことから、概ね順調に進んでいると考えられる。
ビオチン化RNAプロ-ブを用いた高感度DNA指紋法の開発

DNA多型現象を利用した個人識別や親子鑑定は1985年Jeffreysらが報告して以来、わが国でも広く応用されるようになった。ミニサテライトDNAをプロ-ブとして、サザンハイブリダイゼ-ションを行うといわゆるDNAフィンガ-プリントと呼ばれている個人特異的なバンドパタ-ンが現れるので、これを個人識別や親子鑑定に利用するというものである。プロ-ブの標識方法としては放射性同位元素が一般的であるが、取り扱いや使用期限などの制約があり不便な点が多いので、我々はビオチン化標識プロ-ブの使用を検討した。放射性同位元素による標識法に比べて汚染の心配や被曝の危険が無く、一度作製したプロ-ブは長期間にわたって活性を保持しているから、頻繁に標識する必要がないので便利である。しかし、検出感度の点でやや劣ると言われている。我々はJeffreysが開発したミニサテライトプロ-ブ"Myo"にSP6システムを用いて標識することにした。これはビオチン化UTPを取り込ませてRNAプロ-ブを合成し、サザンハイブリダイゼ-ション後、アルカリホスファタ-ゼ標識アビジンで検出するというものである。しかし、この方法では明瞭なフィンガ-プリントを得ることが出来なかった。感度の高いプロ-ブを作製することが極めて因難であった。感度を高めるために、ABCシステムの利用を検討している最中にビオチン化UTPの販売が中止になったので、ビオチン化標識オリゴヌクレオチドプロ-ブを用いる方法に変更した。"Myo"の繰り返し単位である33塩基対を合成し、5'末端にビオチンを結合したプロ-ブを用いた。得られたフィンガ-プリントは放射性同位元素を用いたプロ-ブの場合と同等であり、日常検査に応用できるものであった。現在では種々の非放射性プロ-ブの使用が可能であり、手軽にDNAフィンガ-プリントが実施出来る状況になってきている。本年度はプロ-ブであるMyo-DNAの精製と、SP6RNAポリメラ-ゼによるビオチン標識プロ-ブの作成を主たる目的として実験した。新潟大学から分与されたMyo-DNAを含むプラスミドの増幅はHB101株の大腸菌で行なった。制限酵素EcoRIとBamHIで消化することによりプラスミドからMyo-DNAの切り出しを行なった。切り出されたMyoはゲル電気泳動でサイズマ-カ-との比較から約450bpであり15回のくり返し配列を有するDNAと推定された。Myoのゲルからの回収はDNAセルを用いて行なった。回収率は約70%であり電気泳動により単一のbandであることが確認された。精製されたMyoをpsp65ベクタ-にT4DNAリガ-ゼを用いて挿入し、上記と同様に大腸菌内で増幅した。プラスミドを塩化セシウムの密度勾配超遠心で精製し、BamHIで消化してinearにした。ビオチン化UTPを含む塩基とポリメラ-ゼでRNAプロ-ブを合成した。RNAプロ-ブをBlue Geneで検出すると強陽性でありプロ-ブとして使えるものと思われた。しかし親子鑑定試料を用いてサザントランスファ-して検出を試みたがbandは検出されず感度の点でさらに検討する必要があると判断された。一方、RI標識したMyoプロ-ブによるDNA指紋は鑑定に使用し得るbandが検出された。DNA指紋の良否に大きな比重を占めるものとしてトランスファ-に使われるメンブレンがあげられる。ナイロンメンブレンの中でもHybond-N^+は従来使用していたGene Screen plusやNytran-Nより高成績であることが判明した。

従って今後はHybond-N^+を用いてトランスファ-し、RNAプロ-ブを試す予定である。DNAフィンガ-プリントを実施する場合のプロ-ブの標識方法としては、放射性同位元素を用いるのが一般的であるが、取り扱いや使用期限などの制約があり不便な点が多いので、我々はビオチン化標識プロ-ブの使用を検討してきた。Jeffreysらが開発したミニサテライトプロ-ブ"Myo"にSP6システムを用いてビオチン化UTPを取り込ませたRNAプロ-ブを合成した。このプロ-ブでサザンハイブリダイゼ-ションを行った後に、アルカリホスファタ-ゼ標識ストレプトアビジンを反応させ、発色試薬の基質を加えてバンドを検出した。しかしこの方法では明瞭なフィンガ-プリントを得ることはできなかった。スメア状の発色は認めるが、明らかにバンドと思われるものは一本か二本しかなく実際の検査に使えるものではなかった。その理由として、感度が不十分だと考え、ABCキットを用いて感度を上げることを試みた。しかしバックグラウンドの増加が見られただけで改善にはならなかった。洗浄条件その他の検討を重ねたが明瞭なバンドを検出するに至らず、そのうちにビオチン化UTPの販売が中止になりビオチン化RNAプロ-ブの使用を断念した。そこで我々はビオチン化オリゴヌクレオチドプロ-ブを用いる方法を試みた。"Myo"の33塩基の繰り返し単位を固相アミダイト法によりDNAシンセサイザ-で合成し、5'末端にヘキシルアミンを介してビオチンを導入したものをプロ-ブした。緩い条件で洗浄し検出キットを用いて発色した。これにより明瞭なフィンガ-プリントが得られ、放射性同位元素で標識した場合と同等のバンドが検出された。数家族のDNAフィンガ-プリントを行い,親子鑑定が可能であることを確認した。現在ではビオチン以外にも非放射性プロ-ブを用いて高感度の分析が可能であり、DNAフィンガ-プリント法は、一般的な方法として広く応用されるものと思われる。
α-ジストログリカン糖鎖の発現からみた前立腺癌の臨床病理学的研究

本研究ではα-ジストログリカン(α-DG)の機能に重要なコア蛋白の糖鎖修飾(α-DG糖鎖)に着目し、ヒト前立腺癌におけるα-DG糖鎖の変化とその意義を検討した。結果、1)ヒト前立腺癌ではα-DGコア蛋白とα-DG糖鎖の両者とも減少するが、糖鎖の減少がより高度である、2)α-DG糖鎖の減少はGleasonパターンと逆相関し、より浸潤性の増殖パターンの腫瘍ほどα-DG糖鎖の減少が大きい、3)α-DG糖鎖は正常では前立腺腺管の基底細胞の基底側に存在しラミニンと共局在するが、癌ではこれが消失することを示した。前立腺癌ではα-ジストログリカン(α-DG)発現の減少と悪性度との関連が報告されているが、その減少程度は個々の腫瘍により様々である。α-DGはコア蛋白が高度に糖鎖修飾されており、この糖鎖(α-DG糖鎖)がα-DGとしての機能発現に重要である。これまでに、ヒト前立腺癌におけるα-DG糖鎖発現の解析はほとんどなされていない。一方、実験的にはin vitroおよびin vivo(マウス)のレベルで、α-DGコア蛋白の発現が保持されていても糖鎖修飾の低下によりα-DGの機能が低下することが示されている。そこで、ヒト前立腺癌におけるα-DG糖鎖の発現とその意義について明らかにするため、ヒト前立腺癌組織を用い、病理組織学的、免疫組織化学的に解析を行った。1) α-DG糖鎖発現の解析:様々なGleasonパターンの前立腺癌を対象として、免疫組織化学的にα-DGコア蛋白と糖鎖それぞれの発現を検討した。α-DGコア蛋白は非腫瘍性腺管の殆どと癌の多くに陽性像を認めた。一方、α-DG糖鎖は非腫瘍性腺管の殆どが陽性だが癌は部分的に陽性を示した。癌では全く陰性の部分もあり、124/146例(84.9%)で発現減少を認めた。α-DGコア蛋白、α-DG糖鎖の両者とも、癌では陽性部分が減少するが、コア蛋白の減少と比較すると糖鎖の減少の方がより明瞭であった。2) α-DG糖鎖の発現と前立腺癌の組織学的グレード(Gleasonパターン)との関連の解析:統計学的に解析した。α-DG糖鎖の減少はGleasonパターンと逆相関がみられた。すなわち、より浸潤性の増殖パターンを示す腫瘍ほど、α-DG糖鎖の減少程度が大きいことがわかった。以上から、前立腺癌ではα-DG糖鎖の減少は、高いGleasonパターンで表現されるような、より浸潤性の増殖様式に寄与する可能性が考えられた。前年度までの研究で、1)ヒト前立腺癌ではα-DGコア蛋白とα-DG糖鎖の両者とも減少するが、コア蛋白の減少と比較して糖鎖の減少がより高度である、2)α-DG糖鎖の減少はGleasonパターンと逆相関し、より浸潤性の増殖パターンを示す腫瘍ほどα-DG糖鎖の減少程度が大きいこと、を見いだした。これらの結果をうけ、今年度はα-DG糖鎖発現の制御に関わる因子の検討を行った。ヒト前立腺癌組織のパラフィン切片を用いて、α-DG糖鎖の発現に必要な糖転移酵素LARGEとβ3GlcNAcT-1の発現と局在をRT-PCR法およびin situハイブリダイゼーション(ISH)法で検討した。1)RT-PCR;癌および非癌の検体の両者とも、LARGEとβ3GlcNAcT-1のmRNA発現が認められた。両者の間に明瞭な差はみられなかった。2)ISH法:β3GlcNAcT-1の発現は癌組織では陰性で、非癌組織では陽性であった。RT-PCRでは癌の検体におけるMRNA発現は検体に含まれる非癌組織に由来する可能性があり、癌でmRNA発現が保たれていることの証拠ではないことを考えると、ISH法の結果より、癌ではα-DG糖鎖の発現に必要な糖転移酵素β3GlcNAcT-1の発現が低下していることが示された。前立腺癌ではα-ジストログリカン(α-DG)発現の減少と悪性度との関連が報告されている。

α-DGはコア蛋白が高度に糖鎖修飾されており、この糖鎖(α-DG糖鎖)がα-DGとしての機能発現に重要である。実験的にはα-DG糖鎖の減少によりα-DG機能が低下することがin vitroおよびin vivo(マウス)のレベルで示されているが、ヒト前立腺癌でのα-DG糖鎖発現の解析はほとんどなされていない。前年度までに、1)ヒト前立腺癌ではα-DGコア蛋白とα-DG糖鎖の両者とも減少するが、コア蛋白の減少と比較して糖鎖の減少がより高度である、2)α-DG糖鎖の減少はGleasonパターンと逆相関し、より浸潤性の増殖パターンを示す腫瘍ほどα-DG糖鎖の減少程度が大きいこと、を見いだし報告した。この制御機構を調べるため、ヒト前立腺癌の組織切片を用いてα-DG糖鎖発現に必要な糖転移酵素LARGEとβ3GlcNAcT-1の発現を検討し、ISH法にて癌におけるβ3GlcNAcT-1の発現低下を認めた。しかしながら、RT-PCR法では癌と非癌の両者でLARGEとβ3GlcNAcT-1のmRNA発現がみられ、癌と非癌の間に差はみられなかった。今年度は引き続きα-DG糖鎖発現の制御について、検体や部位を変更し検討を試みたが、LARGEとβ3GlcNAcT-1の発現については前年度までの結果と同様であった。一方、ヒト前立腺癌組織におけるα-DG糖鎖発現について、部位による違いに着目して免疫組織化学的に詳細に再検討した結果、癌組織内のある特定の部位に一致して特徴的な変化を認めた。この部位に関してはα-DG糖鎖発現が背景の癌組織と異なる症例が約40%程度存在しており、癌細胞と微小環境との関連の上で興味深い。これについては今後さらに研究を進めていく予定である。ヒト前立腺癌におけるα-DG糖鎖の発現の変化が癌のグレードと関連があることを見いだした点において、当初の目的の主要な部分を達成したと考えられる。現在、これまでに報告されているin vitroのデータと比較するためのヒト組織におけるデータを得るため、そのメカニズムの検索を行っているところである。24年度が最終年度であるため、記入しない。α-DG糖鎖の発現変化のメカニズムについて、ISHによる一部の解析が終了したところであるが、組織切片上の部位を限定してRT-PCRによる検索を行い、その発現量について再検討する。これとともに、組織内でα-DG糖鎖発現の変化が癌のグレードを最もよく反映する部分(すなわち組織評価に際して注目すべき部分)の抽出を目的として、α-DG糖鎖の発現変化、特にその局在を免疫組織化学的に再評価し、これを診断に応用できるかを検討する。また、全体の傾向とは異なる発現変化を示す例について、その組織学的特徴につき検討し、次の研究につなげたい。
微動計測にもとづく広域都市圏の地震入力評価法の確立

1.研究の目的・方法:広域都市圏の地震防災の出発点は都市域内の揺れの強さの分布を、広域、高密度、かつ高精度に事前に把握することである。従来よりの深層ボーリング・弾性波探査等の大がかりな方法に替わる実効性の高い長周期微動を利用した方法がある。この方法は簡便で多点調査を容易に実行できる反面、その結果から地震時の地盤増幅度特性の解釈に高度の専門性を要求するため、調査法の一般化・普及性を展開しにくい側面を残していた。本研究は上記の点に着目し、微動観測・処理・解釈に至る部分の一般化を目指して、2ヶ年計画で調査研究を実施した。フィールドを広域都市圏でかつ地震危険度の高い米国・ロサンゼルスと本研究グループの研究の蓄積のある札幌都市圏にとり現地観測を通じて研究を進めた。2.平成4年度:初年度はロサンゼルス都市圏における微動観測を中心に次の項目について研究を進めた。(1)文献調査:ロサンゼルスは深さ数Kmに及ぶ堆積盆地上に立地しており、1971年サンフェルナンド地震、1987年ウイッティア地震の際多数の強震記録が得られ、長周期の卓越が地盤構造との関係で議論されているので、それらの文献調査を実施した。(2)微動観測:70Km四方の範囲を対象として微動の観測を150点で行った。ラップトップ計算機に内蔵した12bitA/Dを介して直接ディジタル収録する方式をとった。観測は、3観測班によって移動観測を行ない、その間岩盤サイトの固定観測点では1時間ごとに連続観測を行なった。観測期間は8月4日10日の7日間である。(3)地震観測:同じシステムによる地震観測も行なった。観測は岩盤上の固定点(REF)と堆積地盤上の南加大学(USC)の構内の2ヵ所で微動の連続観測と併せ12日19日に行なった。この期間2組の地震記録を得ることができた。地盤上(USC)では継続時間も長く長周期が卓越しておりスペクトルで数倍の違いがみられた。(4)微動記録の解析:観測記録のスペクトル解析を行った。比較観測点を北端の岩盤サイト(REF)に設け連続観測を行っているので、この点のスペクトルを分母に各点のスペクトル比を求めた。さらに、周期帯域別にスペクトル比の幾何平均を求めた。さらに周期別に振幅比を地図上にプロットしコンタ表示した。このようにして求めた「岩盤サイトに対する微動のスペクトル比のコンタマップ」は地盤の増幅特性を表すものと解釈でき、微動観測の有効な工学的利用方法であると考えられる。3.平成5年度:前年度のロサンゼルスにおける観測結果の解析を進め、地震入力評価法の確立のため微動の現場観測法から解析、評価に至るプロセスの一般化を図った。これを進めるため、米国の分担者1名を招へいし、札幌都市圏における微動の補助的な観測を実施するとともに評価法確立のための議論を行った。(1)ロサンゼルス都市圏をモデルとした地震入力評価:前年度の初期モデルを出発点とし微動による結果で内外挿し、浅層深層地盤の3次元構造を求めた。さらに、これをもとに高密度の地震入力評価を具体的に行った。(2)微動計測法の確立:前年度の観測で指摘された野外観測の問題点を含め、観測計画の立案から実施に至る一連のプロセスのシステム化を図る目的で札幌および近郊において補助的な観測を実施した。観測は8月12日15日に札幌都市圏を横断、縦断する4測線で実施し、現場観測法の問題点の改善を図った。また、得られた結果を既往の調査結果と比較する事で解析上の問題点の改善、解析方法の一般化を図った。(3)入力評価法の確立:地震入力評価の手順を再整理し、これまでの成果も併せ、一般化を図り、最終的に汎用性の高い入力評価法の提案を行った。

観測期間は8月4日10日の7日間である。(3)地震観測:同じシステムによる地震観測も行なった。観測は岩盤上の固定点(REF)と堆積地盤上の南加大学(USC)の構内の2ヵ所で微動の連続観測と併せ12日19日に行なった。この期間2組の地震記録を得ることができた。地盤上(USC)では継続時間も長く長周期が卓越しておりスペクトルで数倍の違いがみられた。(4)微動記録の解析:観測記録のスペクトル解析を行った。比較観測点を北端の岩盤サイト(REF)に設け連続観測を行っているので、この点のスペクトルを分母に各点のスペクトル比を求めた。さらに、周期帯域別にスペクトル比の幾何平均を求めた。さらに周期別に振幅比を地図上にプロットしコンタ表示した。このようにして求めた「岩盤サイトに対する微動のスペクトル比のコンタマップ」は地盤の増幅特性を表すものと解釈でき、微動観測の有効な工学的利用方法であると考えられる。3.平成5年度:前年度のロサンゼルスにおける観測結果の解析を進め、地震入力評価法の確立のため微動の現場観測法から解析、評価に至るプロセスの一般化を図った。これを進めるため、米国の分担者1名を招へいし、札幌都市圏における微動の補助的な観測を実施するとともに評価法確立のための議論を行った。(1)ロサンゼルス都市圏をモデルとした地震入力評価:前年度の初期モデルを出発点とし微動による結果で内外挿し、浅層深層地盤の3次元構造を求めた。さらに、これをもとに高密度の地震入力評価を具体的に行った。(2)微動計測法の確立:前年度の観測で指摘された野外観測の問題点を含め、観測計画の立案から実施に至る一連のプロセスのシステム化を図る目的で札幌および近郊において補助的な観測を実施した。観測は8月12日15日に札幌都市圏を横断、縦断する4測線で実施し、現場観測法の問題点の改善を図った。また、得られた結果を既往の調査結果と比較する事で解析上の問題点の改善、解析方法の一般化を図った。(3)入力評価法の確立:地震入力評価の手順を再整理し、これまでの成果も併せ、一般化を図り、最終的に汎用性の高い入力評価法の提案を行った。広域都市圏の地震入力事前評価法の確立を目的にロサンゼルス都市圏において長周期の微動観測を行った。文献調査:ロサンゼルスは深さ数Kmに及ぶ堆積盆地上に立地しており。1971年サンフェルナンド地震、1987年ウイッティア地震の際多数の強震記録が得られ、長周期の卓越が地盤構造との関係で議論されているので、それらの文献調査から開始した。微動観測:70Km四方の範囲を対象として微動の観測を150点で行った。ラップトップ計算機に内蔵した12bitA/Dを介して直接ディジタル収録する方式をとった。観測は、3観測班によって移動観測を行ない、その間岩盤サイトの固定観測点では1時間ごとに連続観測を行った。現地の交通事情を勘案し観測は早朝に開始し午後のラッシュの始まる前に終えるようにした。地震観測:同じシステムによる地震観測も行った。観測は岩盤上の固定点(REF)と堆積地盤上の南加大学(USC)の構内の2ヶ所で微動の連続観測と併せ12日19日に行なった。微動記録の解析:観測記録のスペクトル解析を行った。
マウス肝線維化を抑制する新規インテグリン抗体作用機序解明と治療応用に向けた研究

世界に先駆け作製したインテグリンα8β1阻害抗体(特願2011-537260)は、マウス肝の実験で明瞭な抗線維化作用を示した。引き続き、インテグリンα8β1について、TGF-βの弱い活性化、星細胞の活性化に伴う発現、筋線維芽細胞分化を誘導することを見い出した(萌芽研究)。本研究では、医薬への展開の適否を判断するため、1)肺および腎線維化モデルマウスにおけるα8阻害抗体YZ3投与による抑制、2)ヒト肝炎・肝硬変組織におけるα8発現、3)線維芽細胞特異的α8KOマウスの線維化抵抗性、4)抗体のエピトープマッピングの4項目を観察し、有力な医薬シーズであることを確認した。初のインテグリンα8β1阻害抗体(特願2011-537260)は、マウスの実験で明瞭な抗線維化作用を示した。肝の胆管結紮と四塩化炭素投与の二つのモデルに加え、肺のブレオマイシン投与モデルでも効果を認め(特願2012-75147)臓器の壁を越えた。そこで本抗体が作用する対象を、各臓器共通で線維化の基本部分に働く細胞と考え、抗体と「筋線維芽細胞」の関連を検討した。α8鎖は前駆細胞にはなかったが筋線維芽細胞には出現し、またα8β1由来シグナルは筋線維芽細胞に向かう分化を促進した。本研究では次の4点を期間内に完了し、医薬への展開の適否を判断計画である。1)分化促進の機序解明(TGFβとの関連)、2)臓器を問わない効果の確認(腎)、3) α8鎖KOマウスの線維化抵抗性、4)ヒトの線維化に外挿できるか(臨床検体の検討)。このうち平成26年度は、まずα8の作用にTGF-βがどの程度関与しているかを知るために、3-Dゲルでのバイオアッセイを試みたが、特に通常のアッセイとの差は見られなかった。次にα8のシグナル経路を具体化するため、種々のインヒビターを用いてシグナルの変化を検討したところ、PI3 kinase阻害剤により筋線維芽細胞への誘導が抑えられた。また、腎繊維化モデルを作成し抗体の作用を観察したところ、肝や肺と同じく抑制が見られた。さらに、これまで動物実験でみられたα8のprofibrotic作用が、ヒトの病態でも生じているかを観察するため、摘出肝におけるα8の発現を確認したところ、遺伝子レベル、蛋白レベルともに正常肝に比べ、肝炎、肝硬変において上昇していることが認められた。我々が世界に先駆けて作製したインテグリンα8β1阻害抗体(特願2011-537260)は、マウスの実験で明瞭な抗線維化作用を示した。そこで本抗体の作用対象は各臓器共通で、線維化の基本部分に働く細胞と考え、抗体と「筋線維芽細胞」の関連を検討した。それらのことを踏まえて本研究では、医薬への展開の適否を判断すこれまでに、1)分化促進の機序、2)臓器を問わない効果、3)ヒトの線維化に外挿できるかを確認した。まず、インテグリンα8β1のTGFβ活性化について検討したところ、活性化は認められるものの、αvβ6の活性化作用に比べるとその程度は弱く、TGFβの関連は強くないように考えられた。また、肝臓、肺につづき腎臓の線維化との関連を検討したところ、腎臓の尿管結紮モデルにおいてをα8β1抗体が線維化を抑制することを認めた。さらに、ヒトの線維化肝におけるα8鎖の発現を観察したところ、正常肝に比べ線維化肝で遺伝子レベル、蛋白レベルともに発現亢進していることを認めた。これらの結果は、α8β1阻害が組織線維化の抑制に有用であることを示しており、α8β1抗体は医薬として開発するにふさわしいと考えられる。最終年にはα8鎖の遺伝子改変マウスを用いてさらに検討を進める。当初の目的通り、人線維化組織におけるα8の発現変化、腎の線維化に対する効果の2点が確認できた。本研究では、医薬への展開の適否を判断する。これまでに、1)分化促進の機序、2)臓器を問わない効果、3)ヒトの線維化に外挿できるか、4)インテグリンα8β1のTGFβ活性化、5)腎臓の線維化との関連を明らかにした。本年はインテグリンα8鎖を除去した場合、線維化が生じにくくなるかをマウスを用いて検討した。α8はglobalに除去した場合、腎の発生が障害され致死的になるため、線維芽細胞のα8鎖だけを除去するように、PDGFRβプロモーター下にCreを発現するマウスとITGA8flox/floxマウスを交配した。

そのマウスに、四塩化炭素により肝臓の線維化を誘導したところ、予想に反して線維化は障害されず通常どおり生じた。つまり、インテグリンα8β1が発現されてなくとも線維化は生じ、α8β1が線維化にとって必須ではないことを示していた。この理由について、線維芽細胞には複数のインテグリンが発現しており、発生時からずっとα8β1が機能しない状態で発達した肝臓では、その機能が他のインテグリンにより代償されるのではないかと考えた。そこで次に、成長するまでα8を保持し、タモキシフェン投与によりα8の発現を失うマウスを作製し、α8発現喪失直後に四塩化炭素を投与することを計画している。世界に先駆け作製したインテグリンα8β1阻害抗体(特願2011-537260)は、マウス肝の実験で明瞭な抗線維化作用を示した。引き続き、インテグリンα8β1について、TGF-βの弱い活性化、星細胞の活性化に伴う発現、筋線維芽細胞分化を誘導することを見い出した(萌芽研究)。本研究では、医薬への展開の適否を判断するため、1)肺および腎線維化モデルマウスにおけるα8阻害抗体YZ3投与による抑制、2)ヒト肝炎・肝硬変組織におけるα8発現、3)線維芽細胞特異的α8KOマウスの線維化抵抗性、4)抗体のエピトープマッピングの4項目を観察し、有力な医薬シーズであることを確認した。研究実績の概要の項に示したように、計画した項目について順調に結果が得られている。特に臨床検体約50例において発現亢進が確認できたことは重要な成果と思われる。α8鎖は線維化に重要な役割を果たしているため、同分子のノックアウトマウスにおいては線維化が惹起されない、あるいは程度が抑制されることを確かめる。28年度が最終年度であるため、記入しない。内科学、分子病態学平成27年度以降は、実験動物においてα8β1を欠損させる事によって線維化が抑制できるかを確かめる。インテグリンα8鎖遺伝子(Itga8)KOマウスは致死的で実験に使えない。そのためコンディショナルKO作製用に、Itga8 flox/floxマウスを既に入手し動物施設で飼育している。星細胞のItga8発現を消失させる交配相手として、Pdgfrβ-Creマウスが効率と特異性に優れる事が最近示されており、これを作出あるいは入手して交配する。得られたマウスに線維化を誘導すると筋線維芽細胞の分化が十分でないため線維化の軽減が予測される。肝線維化を既述の二つの方法で誘導し程度を解析する。また、星細胞のα8鎖が消失するこのマウスでは、肺と腎の星細胞相当細胞(血管傍細胞)でもα8が消失し、肺と腎においてもこれらが筋線維芽細胞の主要前駆細胞であれば肝同様に線維化形成に障害が生じる。そのため、肺(ブレオマイシン投与)と腎(尿管結紮)の線維化も、このコンディショナルKOマウスに誘導し程度を評価する。また、線維化では悪役とされる筋線維芽細胞は、出現を抑えると創傷治癒が障害される。そこで、皮膚創傷治癒実験をこのマウスで行う。また、申請者らは線維化組織におけるα8の発現増加を免疫染色で確認した。重要な点であるためさらに説得力ある明瞭な結果を得るべく、α8遺伝子の下流にレポーター蛍光色素遺伝子を組み込んだTgマウスを作製、肝の線維化を誘導し蛍光を確認する。次年度使用額は6,402円で、平成26年度助成金の0.2 %であり全体の計画の中では端数と言えるものである。研究の実態としては26年度で区切りがつき、27年度から新たな研究がスタートするわけではなく、また次年度に持ち込みも可ともことであったため、実験に対し必要性の低いものを購入して残額を消費することなどせず、必要度の高いものに限って購入した。
ICTを活用した美術教育の研究-不登校対策とユビキタス社会へ向けての実践-

ICTを活用した美術教育の可能性についての実践研究を行った。主として、学校に登校できない児童・生徒(不登校生)に対するICT活用の美術教育用の教材開発、授業実践である。研究期間において37回の授業(内、インターネットによる授業10回)を行っている。授業内容は、陶芸制作(8回)、絵画制作(15回)、版画制作(6回)、デザイン制作(1回)、彫刻制作(1回)、アニメーション制作(4回)、作品鑑賞会(2回)を行った。ICTの活用を美術教育に対応させる研究として行っている。現代社会の生活の中でパソコン活用を含め、映像メディアを活用した機器の扱いは広く、利用されている。本研究では、インターネットを活用した、美術の授業を考え、今日の学校教育の重要な問題である不登校についての対応を行っている。地域の教育委員会(熊本県山鹿市)と共同で不登校との対応を考え、e-ラーニングによる美術の授業を行った。授業内容のコンテンツは、ネット上で見て、作品制作が可能なように作成し、さらにテレビ電話を使い、毎時間授業の様子、種々の対話、作品鑑賞などを行った。今年度は、主に、中学校用の授業コンテンツ(熊本大学附属中学校の協力)を作成し、e-ラーニングに対応できうるような改良を重ね、不登校への対応、実施をおこなった。具体的実践として、4月から11月にかけて不登校支援室等(熊本県山鹿市)にて事前調査、教材開発・改良、現地での対面授業を行った。12月から3月にかけて、毎月、山鹿市と熊本大学をネットで結びe-ラーニングによる美術の授業を行った。授業用具・材料については、現地にあらかじめ郵送し、現地では現地の職員と不登校生徒が待機、大学では、教員が待機(場合によっては学生も含む)、定時にお互いネット上でテレビ電話で対話をしながら、コンテンツを見ながら授業を進めていくことを行った。ICTの可能性と美術教育、不登校への対応を重ね、学校に行けない生徒にも、その生徒に応じた場、時間での授業の展開と、美術を通じた情感の育みを目的とし、実践を行った。ICTの活用を美術教育に役立てる一つの取組として行っている。本研究では、インターネットを中心にICTの活用を考え、美術教育による不登校問題に対する対応研究を行っている。各地域の教育委員会(熊本県山鹿市、水俣市、熊本市等)と協力して取組を続けている。授業の中でパソコン・プロジェクター等の活用に取り組み、コンテンツの開発改良を手がけ、またe-ラーニングを行った。今年度は主に小学生でも取り組める授業内容を研究し、熊本大学教育学部附属小学校の授業を参考に教科書に則った内容を検討し、不登校児への対応・実践を行った。具体的実践活動として4月から7月まで熊本県内の適応指導教室(熊本市適応指導教室フレンドリー、山鹿市教育委員会オアシスクラブ、菊池市適応指導教室、水俣市適応指導教室あじさい教室、八代市教育委員会適応指導教室くま川教室)を訪問調査し、3月まで可能な箇所で授業実践を行った(19回)。大学と遠距離である山鹿市とはテレビ電話による画面を介したインターネット授業を中心に、文字伝達によるインターネットチャット授業も試みを繰り返している。授業内容は、粘土を使った陶芸作品制作、彫刻作品制作、絵画制作(水彩画、水墨画、版画、色鉛筆画)、デザイン(レタリング、ポスター制作)、アニメーション制作を行った。インターネットを使った作品鑑賞会(彫刻、デザイン、絵画、アニメーション作品)を行い、学校に行けない中学生や小学生とその場に応じた授業展開の中で、情操を育む美術の実践活動を年間を通して行った。ICTを美術教育に積極的に取り入れ活用する研究として行ってきた。今年度は、前年度までに行ってきた研究実践の現場定着と、発展的応用をはかることで活用の幅を広げることを行った。これまで深刻な教育問題である不登校についてICT活用による美術教育での対応を進めた。内容はインターネットによるテレビ電話授業をはじめ、現場での対面授業でのICT活用による短時間完結の授業実践を行い、さらにそれらをもとにした、教育現場(中学校)での対応をはかった。今年度は熊本市適応指導教室で5回(実施日:平成20年5月15日、7月17日、10月9日、12月4日、平成21年3月5日)、山鹿市適応指導教室で6回(実施日:平成20年5月29日、7月10日、10月14日、12月15日、平成21年2月12日、3月12日)、水俣市適応指導教室で2回(平成20年5月22日、10月30日)の実施と、それら実践を基に、中学校現場でのテレビ電話授業を企画し、熊本市立桜山中学校美術教室と熊本大学教育学部絵画研究室をインターネットで結び、テレビ電話授業を行った(実施日:平成20年12月17日)。授業内容は、適応指導教室において陶芸、スケッチ、水墨画、版画、アニメーションに関する授業をそれぞれ行った。桜山中学校とは、テレビ電話による水墨画の授業を行った。

授業実践にいたるまで、事前に打ち合わせを重ね、現場での授業内容の調整・改良、ICT環境の整備・確認に伴う授業準備を行い、実施している。これら一連の実践研究は不登校生への対応とともに、授業現場への対応も含めて、ICTの有効な活用の可能性を探る実績となった。
バイリンガルの言語切り替えと第二言語産出のメカニズムに関する研究

幼児から学童のバイリンガル発達と言語の切り替えに関して、認知の発達およびCALPの観点から興味深い収穫が得られた。また、第二言語の産出に関しては、複言語主義の理念にもとづき、「異文化間伝達能力」としてモデル化した。本年度は,3年間の研究課題の初年度として、主に、理論的な基礎固めと生のデータを収集することに努めた。(1)文献研究を通じて、また.学会発表やイギリスの研究者との交流を通して、コード・スイッチングに関連した諸問題やplurilingualism(複言語主義)という新しい概念に関して理解を深めることができた。とりわけ、「複言語主義」という考え方は、ヨーロッパだけにとどまらず、日本の英語教育にとっても有益な指針となることが確認できた。(2)バイリンガルの二言語切り替えに関して、調査協力も得ながら、幅広く生のデータを収集した。そこでは、興味深い社会的、心理的条件を観察することができた。岡(1995)の枠組みをもとに分類三分析し、「文化文法の切り替え」としてその枠組みを精密化していきたい。(3)第二言語学習者の「文化的意訳」(L1')のプロセスに関して、Oka(2006)のモデルをもとに,さらにふくらませるべく日本人英語学習者からのデータ収集に取り組んだ。多大で多様なL1'の事例をどのように類型化し、効果的な指導に結びつけることができるのか、今後検討を進め具体化していきたい。これらのプロジェクトを通じて、異文化間伝達能力(Intercultural communicative competence)の仕組みについて、その中身が少しずつ明らかにできつつある。つまり、異文化間コミュニケーションに関して、これまで言語操作だけに限定されがちであった見方から、f総合性」と「相対性」がキーワードになるというダイナミックなとらえ方が生まれてきた。本科研の2年目として、当初の研究実施計画に沿って研究を進めていった。その結果、次のような実績があがった。(1)バイリンガルの言語切り替え(code-switching)に関して、広くデータの収集につとめるとともに、集まった資料の整理と分析に取り組んだ。切り替えのメカニズムに関し語用論的動機の解明に迫るため、社会的要因と心理的要因に分類し、さらに細区分していった。と同時に、それらの要因の絡み合いにも注目した。(2)バイリンガルの二言語発達に関して、日・英語バイリンガルの詳細な記録データを入手し、その記述と分析に着手した。単語や文レベルをこえて、小学校の中学年からの認知的発達との関連における言語発達に関しては、世界的に未だ研究が十分ではないので、談話レベルでの新しい分析の枠組みに関して検討を加えた。とくに、バイリンガルの言語使用の二つのレベル(BICSとCALP)の実態とその発達過程に焦点を合わせた。(3)小学校の英語教育や中等学校のバイリンガル教育の観察を通して、子供たちの中に第二言語がどのように発達し、産出能力に結びついていくのかを調査した。また、アメリカの学会出張では、第二言語習得研究に関して最新の知見に触れることができ、意義深いものであった。とりわけ、最近脚光を浴びてきたCLIL(Content and Language Integrated Learning)は、バイリンガル研究と外国語教育の接点として、これからの日本の英語教育のあり方を考える上で大きな可能性を秘めていることを確認した。本科研の3年目の最終年度として、これまでの研究をさらに推進し、当初の目的に沿ってそれらを分析し、まとめた。その結果として得られた実績は、次の3点にまとめることができる。(1)バイリンガルの二言語発達に関して、新たに日・独語バイリンガルの発達に関してもフィールドワークし、その記述と分析に取り組んだ。幼児の認知的な成長と相関して興味深い発見が多々あった。また、日・英語のバイリンガルの書きことばの資料の分析にもとづき,小学校中学年以降のCALP(学習言語能力)の発達という観点から考察を加えた。(2)バイリンガルの言語切り替え(code-switching)に関して、新しく収集したデータも加え、その整理と分析に取り組んだ。コード・スイッチングの語用論的動機を解明するため、社会的要因と心理的要因に分類したが、とりわけ興味深い視点は、それらの要因の絡み合いと「文化文法の切り替え」であった。(3)バイリンガル教育の実態を観察し、子供たちの中に第二言語がどのように発達し、産出能力に結びついていくのかを調査した。日本の英語教育のあり方を考える上で、CEFR(ヨーロッパ共通参照枠)の提唱するplurilingualism(複言語主義)の理念、それを達成するアプローチとしてCLIL(Content and Language Integrated Learning)に注目した。産出能力に関しては、インタラクティブな「異文化間伝達能力」としてモデル化した。
資源循環型および自給飼料多給型肉用牛生産システムのＬＣＡ

周年放牧肥育、粗飼料のみの飼養(北里八雲牛:有機・非有機)および粗飼料多給肥育をともなう肉用牛生産システムを対象に環境影響評価を行い、慣行システムと比較した。周年放牧肥育による枝肉重量あたりの温室効果ガス排出量、酸性化ポテンシャル、富栄養化ポテンシャルおよびエネルギー消費は、慣行の値を8-53%下回った。北里八雲牛は有機・非有機ともに、慣行と比較して酸性化および富栄養化ポテンシャル、エネルギー消費が大幅に低減されていたが、非有機では温室効果ガス排出量が慣行を上回っていた。粗飼料多給肥育における増体量あたりの環境影響は、慣行肥育システムと比較して、概ね低減されていた。北里八雲牛、飼料自給率100%肥育、粗飼料多給肥育および放牧仕上げ肥育のシステムについて環境影響評価あるいはそれに向けた解析を行った。北里八雲牛および飼料自給率100%肥育については、新たな実験データ(牛の体重変動、採食量、草地管理など)を取得した。有機的管理を徹した八雲牧場における全草地の栽培管理(堆肥施用量、収穫量、追播面積)と牧場全体の肉牛飼養頭数、出荷頭数(体重、頭数)および生産された牧草の成分分析値を、2008年から2013年まで年ごとに整理した。また、八雲牧場における飼料生産についての環境影響評価を1976年から年ごとに行うため、データ整理および解析を行った。飼料自給率100%肥育(周年放牧肥育)については、次の通りに解析結果を示した。褐毛和種去勢牛の周年放牧肥育および舎飼システムでの慣行肥育について、LCAの手法による環境影響評価を行った。放牧地はイタリアンライグラス草地(秋春)およびパリセードグラス草地(夏)であり、補助飼料として主にコーンサイレージが給与された。放牧地には化成肥料が施用された。機能単位は増体1 kgとした。両システムにおける、飼料生産・輸送、糞尿およびその処理、消化管活動、家畜管理に投入される資源と発生するCH4、CO2、N2O、NH3、NO2、NOx、SO2およびSOxの量を計算した。これを基に、地球温暖化(GWP)、酸性化ポテンシャル(AP)、富栄養化ポテンシャル(EP)およびエネルギー消費に関するインパクト評価を行うとともに、LIME2(日本版被害算定型影響評価手法)による統合化を行った。周年放牧肥育における環境影響は、慣行肥育での値を、GWP、AP、EP、エネルギー消費およびLIME2でそれぞれ32%、68%、52%、54%および76%下回ると推定された。この環境影響の低減は、飼料輸送量の大幅な削減に起因していた。八雲牧場、飼料自給率100%肥育、粗飼料多給肥育の肉用牛生産システムについて環境影響評価あるいはそれに向けた解析を行った。八雲牧場の肉用牛生産について、新たなデータを取得するとともに、全草地の栽培管理や牧場全体の肉用牛飼養頭数、出荷データおよび生産された牧草の成分分析値を整理した。飼料自給率100%肥育では、周年放牧肥育試験を実施し、放牧牛の体重や採食量、草地管理などの新たなデータを取得した。八雲牧場における牧草生産に係る温室効果ガス(GHG)排出量およびエネルギー消費を1980年から2013年までの各年で解析した。収穫したTDN 1 tあたりのGHG排出量は、有機畜産導入(2005年)前後それぞれの平均で464および265 kg CO2eqであった。エネルギー消費は有機畜産導入前後の平均値でそれぞれ8123および2065 MJであった。このように、有機畜産の導入で採草生産に係るGHG排出量およびエネルギー消費が大幅に低減されることが明らかとなった。粗飼料多給肥育システムについて環境影響評価を行い、次の結果を得た。粗飼料多給肥育システムにおける増体量あたりの環境影響は、慣行肥育システムと比較して、GHG排出量、酸性化ポテンシャル(AP)、富栄養化ポテンシャル(EP)、エネルギー消費およびLIME2(日本版被害算定型影響評価手法)のEco-indexでそれぞれ±0、ー28、ー24、ー12およびー27%であり、概ね低減されていた。褐毛和種牛繁殖システムの環境影響評価を行い、飼料自給率100%肥育の環境影響評価結果と統合することにより、枝肉重量当たりの環境影響を評価した。その結果、飼料自給率100%肥育における枝肉重量当たりの環境影響は慣行肥育と比較して、GHG排出量、AP、EP、エネルギー消費およびEco-indexの順に14.9、40.3、27.3、36.0および45.8%下回ると評価された。八雲牧場における短角系(日本短角種および雑種)去勢雄牛(以降、八雲牛)の生産システムについて、2005年の有機管理導入の前後を対象にデータを整理し、それぞれに関する枝肉重量を機能単位としたLCA分析を行った。同様に、慣行法による肉用牛生産システムについても環境影響評価を行い、これらの結果を比較した。周年放牧肥育(飼料自給率100%肥育)については、昨年度までに枝肉重量を機能単位とした環境影響評価を完了していたが、解析の過程で用いる文献を入れ替えて再計算を行った。有機管理導入前後の八雲牛生産の過程で発生する二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素、アンモニア、二酸化窒素、窒素酸化物、二酸化硫黄、硫黄酸化物の排出量およびエネルギー消費量を計算した。

この結果を用いて、枝肉重量あたりの地球温暖化、酸性化、富栄養化およびエネルギー消費に対する寄与を評価した。出荷体重がほぼ同等である慣行の褐毛和種去勢雄牛生産システムについても同様の解析を行い、比較対象とした。枝肉重量あたりの地球温暖化係数は八雲牛(非有機)<慣行<八雲牛(有機)であったが、これらの差はわずかであった。同様に、酸性化および富栄養化ポテンシャルは八雲牛(非有機)<八雲牛(有機)<慣行であり、エネルギー消費は八雲牛(有機)<八雲牛(非有機)<慣行であった。このように、自給粗飼料により牛群を飼養する八雲牧場では慣行と比較して、酸性化ポテンシャル、富栄養化ポテンシャルおよびエネルギー消費が削減されていた。一方、有機管理への転換によりエネルギー消費がさらに大幅削減されていたが、地球温暖化係数、酸性化および富栄養化ポテンシャルはやや上昇していた。周年放牧肥育による褐毛和種去勢雄牛生産システムについても上記と同様の解析を行った。周年放牧肥育は慣行と比較してすべての項目で環境影響が低減されていた。本年度は、肉用牛生産システムのLCA手法を用いた環境影響評価について、研究全体のとりまとめを行う予定であった。本研究の最終目標は「各肉用牛生産システムにおける枝肉重量あたりの環境影響評価結果を示すこと」であったが、上記の「研究実績の概要」で示した通り、これまでに予定していた解析はほぼ完了している。また、日本草地学会大会においてこれに関連する研究成果を口頭にて発表した(演題:北里八雲牛の環境影響評価)。このように、研究計画で示した工程をほぼ計画通りに行っており、進捗状況はおおむね順調といえる。すでに学会で発表した研究成果について、論文投稿の準備を進めている。この過程において、LCAの解析における引用文献などの見直しを行ったが、これに想定以上の時間を費やした。そのため、投稿を次年度に先送りすることとした。周年放牧肥育および八雲牧場における肉用牛生産に関する環境影響評価結果について、下記の通りとりまとめ、公表した。褐毛和種去勢雄牛生産システムへの周年放牧肥育技術導入による環境影響低減の効果を検証した。周年放牧肥育および慣行の舎飼肥育による肉用牛生産の環境影響評価を行い、比較した。周年放牧肥育で生産された枝肉の重量あたりの環境影響は、慣行肥育での値を温室効果ガス(GHG)排出量、酸性化・富栄養化ポテンシャルおよびエネルギー消費のそれぞれについて8、53、47および36%下回った。全ての評価項目において飼料輸送プロセスでの環境影響低減による寄与が最も大きかった。有機的管理導入前後(以下、非有機および有機)の八雲牧場における肉用牛繁殖・肥育一貫生産および慣行法による繁殖・肥育の環境影響評価を行い、これらの結果を比較した。自家産牧草のみの給与で生産を行う八雲牧場では、有機的管理導入前後ともに、慣行と比較して枝肉重量あたりの酸性化・富栄養化ポテンシャル、エネルギー消費が大幅に低減されることが明らかとなった。一方、非有機ではGHG排出量が慣行を上回っていたが、有機ではGHG排出量が慣行をやや下回るとともに、さらにエネルギー消費が低減されていた。このように、八雲牧場における有機的管理導入は、環境影響の面から好ましいことが示された。上記で評価したシステムについて、既報の粗飼料多給型の肉用牛専門の生産に関する環境影響評価結果と比較したところ、次の結果を得た: