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日韓自由貿易協定(FTA)が農業生産性に及ぼす影響に関する計量経済学的研究

平成18年度は平成17年度の研究実績に関連し、農業生産と密接な関連性を有する総合農協の生産性に対する経済収束分析を試みた。その結果、平成18年度の研究実績では以下のような知見が得られ、平成19年度は下記のような計画で研究を進めていく予定である。1.稲作地帯の総合農協における生産性の経済収束分析1982年-1991年における北海道稲作地帯の総合農協(以下、稲作農協という)を対象として総合生産性(TFP)が時系列的に収束しているか否かを明らかにするため、4種類のパネル単位根検定を行った結果、いずれの検定でも稲作農協の相対的生産性は単位根を持つ(=非定常である)という帰無仮説が棄却された。よって、稲作農協の生産性は収束、すなわち生産性の農協間格差は縮小傾向にあることが明らかとなった。この結果は稲作生産性の格差縮小と稲作農協の生産性の格差縮小との関連性、稲作農協における広域合併の進展が示唆されたものであると考えられる。2.平成19年度の計画平成19年度は平成17年度と平成18年度の実績を踏まえて、以下の研究を計画している。(1)減反開始期以前を分析対象に含め、わが国稲作生産性変化を計測する。さらに減反以前と減反以降の生産性成長率を比較し、その要因を明らかにする。(2)平成18年度に韓国米生産費データを入手した。19年度は牛乳生産費データを入手し、わが国の農業生産性と比較すべく、韓国の稲作生産性と酪農生産性を分析する。(3)平成18年度は稲作農協の経済収束分析を行ったため、19年度は酪農地帯の総合農協を対象とした経済収束分析を行う。(4)日韓FTAについてGTAPモデルを適用したシミュレーション分析を行う。本研究の目的は、日韓FTA締結が両国の農業生産性への影響を計量経済学的に明らかにすることである。平成18年度までの研究結果を踏まえ、平成19年度の研究は以下の知見が得られた。1.酪農地帯の総合農協における生産性の経済収束分析1982年-1991年における北海道酪農地帯の総合農協(以下、酪農協という)を対象として総合生産性(TFP)が時系列的に収束しているか否かを明らかにするため、4種類のパネル単位根検定を行った。その結果、いずれの検定でも酪農協の相対的生産性は単位根を持つという帰無仮説が棄却されなかった。よって、酪農協の生産性格差は縮小傾向にないことが明らかとなった。2.わが国稲作生産性変化における減反以前と減反以降の比較分析わが国稲作生産性において、減反以前は技術進歩が相対的に高く、キャッチ・アップ効果は低下していた。減反以降は技術進歩が相対的に低く、キャッチ・アップ効果は上昇していた。両期間の比較から、将来わが国稲作は技術進歩とキャッチ・アップ効果がともに停滞し、生産性の伸びがゼロとなる可能性が示された。3.日韓FTAにおけるGTAPモデルを適用したシミュレーション分析日韓FTAにより農産物貿易が完全に自由化された場合、日韓両国合計の農業生産によって発生する環境負荷(余剰窒素)は増大することが明らかとなった。
画像解析手法を用いた粒子移動量測定技術の開発と破砕性材料の支持力発現メカニズム

本研究は、土の破砕性の程度が、調査設計のような工学的な検討においてどのような意味を持つかを明確にするという観点から、2年間で下記の点について研究を行うものである。(1)画像解析を用いた子の移動を捉えることが可能な測定方法の確立(2)(1)の土質試験への適用と局所変形の取得(3)(1)の室内小型模型支持力試験への適用と局所変形の取得(4)(2)や(3)で得られた結果を踏まえた土の破砕性と局所変形性状に対する分析平成17年度に得られた結果は以下のようになる。(1)画像解析を用いた粒子の移動が可能な測定システム(PIV)の確立することが出来た。(2)(1)を三軸圧縮試験への適用し、三次元計測を可能にできた。その結果、せん断層の局所的な体積ひずみの経時変化を求め,宇部まさ土のせん断層は,応力のピークから残留状態に至る過程で圧縮を伴いながらせん断されていることが明らかとなった.さらに,せん断層の角度を平面ひずみ圧縮試験から得られるその角度と比較したところ,平面ひずみよりも低い角度でせん断層が形成されることが明らかとなり,最大応力傾角面と伸び縮みしない方向の角度の差で正規化されたせん断層の角度は,材料の供試体幅に対する粒子径の大きさに加えて,圧縮性に依存することが示唆された。(3)各種の地盤材料に対して,支持力試験を行い,地盤変形の定量化,支持力特性と材料特性との比較を行った.その結果、(1)PIV手法を用いて,各材料の進行性破壊の評価が可能となり,本研究で用いた材料の中では豊浦砂が最も進行性破壊の程度が大きいものとなった.(2)材料の限界圧力と支持力挙動および地盤の破壊形態に関連性があることが推察された.つまり,フーチング直下の土要素が膨張傾向を示す場合,全般せん断破壊となり,これに対して,フーチング直下の土要素が収縮傾向を示す場合,局所せん断破壊となると推察された.本研究は、土の破砕性の程度が、調査設計のような工学的な検討においてどのような意味を持つかを明確にするという観点から、2年間で下記の点について研究を行うものである。(1)画像解析を用いた子の移動を捉えることが可能な測定方法の確立(2)(1)の土質試験への適用と局所変形の取得(3)(1)の室内小型模型支持力試験への適用と局所変形の取得(4)(2)や(3)で得られた結果を踏まえた土の破砕性と局所変形性状に対する分析平成16年度は、上記のうちの(1)-(3)について検討をおこなった。その結果、以下のような成果をえた。(1)画像解析を用いた粒子の移動が可能な測定システム(PIV)の確立(2)(1)の浸透模型実験、一軸圧縮試験、三軸圧縮試験への適用(3)遠心模型支持力試験へのPIVシステムの適用これらについて、来年度は精度の向上を、ハードウェアおよびソフトウェアの両面から模索するとともに、小型模型実験への適用により、支持力発現メカニズムの理解に役立てたい。(1)画像解析を用いた子の移動を捉えることが可能な測定方法の確立

(2)(1)の土質試験への適用と局所変形の取得(3)(1)の室内小型模型支持力試験への適用と局所変形の取得(4)(2)や(3)で得られた結果を踏まえた土の破砕性と局所変形性状に対する分析平成17年度に得られた結果は以下のようになる。(1)画像解析を用いた粒子の移動が可能な測定システム(PIV)の確立することが出来た。(2)(1)を三軸圧縮試験への適用し、三次元計測を可能にできた。その結果、せん断層の局所的な体積ひずみの経時変化を求め,宇部まさ土のせん断層は,応力のピークから残留状態に至る過程で圧縮を伴いながらせん断されていることが明らかとなった.さらに,せん断層の角度を平面ひずみ圧縮試験から得られるその角度と比較したところ,平面ひずみよりも低い角度でせん断層が形成されることが明らかとなり,最大応力傾角面と伸び縮みしない方向の角度の差で正規化されたせん断層の角度は,材料の供試体幅に対する粒子径の大きさに加えて,圧縮性に依存することが示唆された。(3)各種の地盤材料に対して,支持力試験を行い,地盤変形の定量化,支持力特性と材料特性との比較を行った.その結果、(1)PIV手法を用いて,各材料の進行性破壊の評価が可能となり,本研究で用いた材料の中では豊浦砂が最も進行性破壊の程度が大きいものとなった.(2)材料の限界圧力と支持力挙動および地盤の破壊形態に関連性があることが推察された.つまり,フーチング直下の土要素が膨張傾向を示す場合,全般せん断破壊となり,これに対して,フーチング直下の土要素が収縮傾向を示す場合,局所せん断破壊となると推察された.
ピンホールコリメーターを用いた超高解像力単光子放射型断層像撮像装置(SPECT)の開発

近年SPECT装置の性能向上は著しいが、それでも解像力810mm程度である。放射性同位元素標識化合物の開発や病態モデルの実験においては小動物を用いるため、解像力2mm以下の断層像を得る必要があり、今回、ピンホールコリメータを用いたSPECT装置の開発を検討した。初年度にはピンホールコリメータによるSPECT再構成と画像表示のプログラムを作成し、孔径、回転半径など種々の条件下におけるコンピュータシミュレーションを行い、それぞれの感度、分解能を推定した。次いで、既設の検出器固定型のガンマカメラに簡易型の実験用ピンホールコリメータを着け、数種のTc-99m水溶液ファントムを用いて手動のスキャニングによる予備実験を行った。これよりほぼシミュレーションと同等の結果(分解能:2mm)を得た。最終年度には臨床用の4検出器回転型カメラに4個のピンホールコリメータを装着し、ファントムおよび小動物のSPECT像を得て、本装置の性能を評価した。1mmの孔径で、回転中心カメラ検出面、ピンホール間の距離がそれぞれ180mm、50mmの場合、1.65mmの解像力、116cps/kBq/mlの感度を得た。ラットの脳および心筋のTc-99m-血流トレーサを用いた実験でも鮮明な脳血流分布、左室心筋血流分布が描出された。また脳の神経伝達物質(benzodiazepine)の受容体トレーサ(I-123-Iomazenile)による動態SPECT測定においては局所ごとの時間放射能曲線が観察できた。ピンホールコリメータを用いた本SPECT装置は小動物における放射性化合物の局所臓器分布を測定することができ、今後、新しい放射性医薬品の開発、また種々の病態モデルの研究に大いに貢献できると思われる。従来のSPECT装置の解像力は820mm程度であり、標識化合物の微細な生体内分布は検出できない。人体、犬、などの比較的大きな動物が対象の場合はその程度でよいが、マウス、ラットの小動物では使用できず、特に1cm程度の脳を分解することは無理である。今日、種々のRI標識物質の開発においては小動物を用いるため、解像力2mm以下のSPECT装置が必要となってくる。そのためにはガンマカメラにピンホール型のコリメーターを用いる以外に方法はないと考え、試作機の製作を試みた。まずピンホールコリメータによるSPECT再構成と画像表示の計算機プログラムを作成し、孔径、回転半径など種々の条件下におけるコンピュータシミュレーション実験を行い、それぞれの感度、分解能を推定した。次いで、既設の検出器固定型のガンマカメラに簡易型の実験用ピンホールコリメータを着け、Tc-99mの線線源を用いて手動のスキャニング(回転)による予備実験を行った。これよりほぼシミュレーションと同等の結果(孔径1mm,回転中心ーピンホール5cmでの分解能:2mm)を得た。またラットにTc-99m標識の脳血流製剤を投与して、脳血流像を撮像し、鮮明な断層像を得た。問題点としては、実際の小動物実験では投与できる標識化合物の放射能量の制限から、感度が少し低くく、解像力を犠牲にしても孔径を現在の1mmより大きくしなければならないかも知れない。いずれにしても、今後SPECT専用機にこのようなピンホールコリメータを装着すれば、完全に実用できるものと思われる。そして解像力2mm程度のSPECT装置が開発できれば、新しい放射性化合物、特に、脳の血流、エネルギー代謝や神経伝達物質、およびその受容体に関するトレーサーの開発に寄与できるものと考える。

従来のSPECT装置の解像力は820mm程度であるが、種々のRI標識物質の開発においては小動物を用いるため、解像力2mm以下の断層像を得る必要があり、ピンホールコリメーターを用たSPECT装置の試作を試みた。初年度にはピンホールコリメータによるSPECT再構成と画像表示の計算機プログラムを作成し、孔径、回転半径など種々の条件下におけるコンピュータシミュレーション実験を行い、それぞれの感度、分解能を推定した。次いで、既設の検出器固定型のガンマカメラに簡易型の実験用ピンホールコリメータを着け、Tc-99mの線線源を用いて手動のスキャニング(回転)による予備実験を行った。これよりほぼシミュレーションと同等の結果(分解能:2mm)を得た。最終年度(2年目)には臨床用の2検出器回転型カメラに4個のピンホールコリメータを装着し、フアントムおよび小動物のSPECT像を得て、本装置の性能を評価した。1mmの孔径で、回転中心とカメラ検出面、ピンホール間の距離がそれぞれ180mm、50mmの場合、1.65mmの解像力、4.3kcps/muCi/mlの感度を得た。ラットの脳および心筋のTc-99m-血流トレーサを用いた実験では鮮明な脳血流分布、左室心筋壁の断層像を得た。また脳の神経伝達物質(bcnzodiazcpine)の受容体トレーによる動態SPECT測定においても灰白質と基底核との間には明らかに異なる時間放射能曲線が観察できた。本SPECT装置は小動物における放射性化合物の局所臓器分布を測定することができ、今後、新しい放射性医薬品の開発、また種々の病態モデルの研究に大いに貢献できると思われる。
フリーラジカルによる心筋障害に対する生体内防御機構の解明

ラット潅流心臓を用いて、hydrogen peroxide(H_2O_2)に対する低酸素潅流の心筋保護効果に、アデノシンA_1受容体およびATP感受性Kチャネルの活性化が関与しているか否かを検討した。実験は摘出心臓をLangendorff式に定流量潅流し、電気刺激により心拍数を一定にして行った。潅流液は95%O_2あるいは20%O_2で飽和し、それぞれ高酸素潅流液(_pO_2=550mmHg)、低酸素潅流液(_pO_2=150mmHg)とした。20分間の高酸素潅流の後、引き続き高酸素潅流を行う群(高酸素潅流群)と低酸素潅流を行う群(低酸素潅流群)に分けた。これらの群で高酸素潅流または低酸素潅流を5分間行った後、両群とも再び高酸素潅流を30分間行った。低酸素潅流群では、低酸素開始1分後より3分間H_2O_2600μMを投与し、高酸素潅流群においても同様のプロトコールでH_2O_2を投与した。高酸素潅流群にH_2O_2を投与すると、左心室内のdeveloped pressureの低下とend diastolic pressureの上昇(心機能障害)、ならびに組織中ATP含量の低下(エネルギー代謝障害)が認められた。それに比較し、低酸素潅流時にH_2O_2を投与した群の心機能障害やエネルギー代謝障害は著しく軽度であった。これらの低酸素潅流による心筋障害抑制効果は、アデノシンA_1、A_2受容体の拮抗薬である8-phenyltheophylline(8-PT)5μM,アデノシンA_1受容体の拮抗薬である1,3-dipropyl-8-cyclopentylxanthine(DPCPX)0.1μM、およびATP感受性Kチャネルの抑制薬であるglyburide(Gly)5μMによって減弱した。しかし、8-PT,DPCPXおよびGlyは、H_2O_2非投与低酸素潅流心臓の心機能やエネルギー代謝に対して影響を及ぼさなかった。以上の結果から、H_2O_2による心筋障害に対する低酸素潅流の保護効果には、少なくともアデノシンA_1受容体およびATP感受性Kチャネルの活性化が関与することが示唆された。
抗狂犬病ヒト型単クローン抗体カクテルのアジアにおけるフィールドトライアル

狂犬病は狂犬病動物から咬まれることでウイルス感染が成立する致死性のウイルス性脳炎で、多くの発展途上国において重大な公衆衛生問題である。重度の曝露を受けた場合には、ワクチンと同時にヒトもしくはウマグロブリン製剤の投与が必須であるが、その供給に限界があること、副作用の危険性や高いコストなどが浸淫国では問題である。今回、グロブリン製剤に代替可能な2種類(No.254と4D4)の新たなヒト型単クローン抗体を、ワクチン接種過免疫ドナーからEBウイルストランスフォーメーション法により樹立した。No.254はサブクラスがIgG3であり、固定毒のCVS株、ERA株、HEP-Flury株、西ヶ原株を効果的に中和した。さらに耐性変異株のG蛋白推定アミノ酸配列解析ではAntigenic site IIに位置する非常に保存性の高いアミノ酸(Lys198)が変異していた。No.254のCVS株に対する50%フォーカス抑制率は68 ng/ml、解離平衡定数は3.7x10^<-7>Mで補体活性能を有していた。またNo.254はin vivoマウスチャレンジ試験で効果的な中和活性を示した。他方4D4は、サブクラスがIgMでCVS株と西ヶ原株を中和した。4D4に対する耐性変異株の推定アミノ酸配列は、親株と比較するとAla242が変異しており、神経病毒性に関与する新規の認識部位が予想された。これら狂犬病ウイルスに対するヒト型単クローンは、将来アジアなどでの曝露後治療に使用できることが期待された。狂犬病は致死率100%の人獣共通ウイルス感染症である。現在で50,000人近くが全世界で死亡しているとされ、95%以上はアジアに集中している。特にインド、東南アジアなどが多くを占める。日本国内では既に50年近く国内発生は無いが、昨年36年ぶりの輸入例が報告され今後の再興が懸念される。本研究はEBウイルストランスフォーメーション法を基礎に作成された、ウイルス中和活性を有するヒト型抗狂犬病単クローン抗体のカクテル製剤を、世界中の狂犬病犠牲者の曝露後治療に使用することを最終的な目的とする。このため最大の侵淫地であるアジアにおける曝露後治療の現状把握、特に現在使用されている血清由来グロブリン製剤の需給状況の調査を行う。同時に狂犬病ウイルス中和活性を有する複数のヒト型単クローン抗体を単離、精製、大量培養し、臨床での使用に準じたクオリティーまで高める。最終的に抗狂犬病グロブリンの入手が困難で、曝露後治療の恩恵にあずかれない、主にアジアの狂犬病侵淫国犠牲者への国際標準治療体制作りを行う。今年度は以下の3点の結果が得られた。(1)狂犬病ワクチン接種ボランティアのリンパ球を用いて、EBVトランスフォーメーション法により5,152クローンの中から迅速フォーカス抑制法によるウイルス中和試験で、2種類のヒト型抗狂犬病モノクロナル抗体が樹立された。1種類(No.254)はIgG3で、他方(4-D4)はIgMであった。いずれの抗体もCHO細胞を用いた大量培養系での回収が可能であり、狂犬病ウイルス実験室株(CVS,ERA,HEP株)を位in vitroで効果的に中和することができた。現在、これらが認識するウイルス表面G蛋白のエピトープマッピングを行っている。これらの抗体は将来、現在世界的に供給が不足している狂犬病曝露後治療に用いるグロブリン製剤としての利用が期待される。今後、感染モデル動物を用いてin vivoでの効果を評価し、ヒトへの臨床応用に向けた展開を行っていく。(2)狂犬病侵淫地での媒介動物(主にイヌ)の実験室診断をより迅速に行うために、イムノクロマト法を用いた2種類(1型と2型)の抗原迅速診断アッセイキットの開発を行った。

1型は同一のモノクロナル抗体を用いた金コロイド標識による抗原検出系で、脳乳剤中のウイルス抗原を鋭敏度95.5%、特異度92.8%で検出できた。一方、2型キットでは鋭敏度93.2%、特異度100%の検出力であった。このキットにより安価、短時間(15分)で狂犬病の診断をフィールドで行うことが可能になり、狂犬病の侵淫状況の調査に多大な貢献をすることが期待される。(3)アジアにおける狂犬病曝露後治療の現状について、バンコクのタイ赤十字協会とともに、作成されたヒト型抗体製剤の臨床応用に向けた基盤整備(需要の推計、生産体制の確保など)について検討を行った。今後アジアにおける狂犬病研究。予防・治療の先進国であるタイと連携を深めながらヒト型抗体の臨床応用に向けた取り組みを進める。昨年度に狂犬病ワクチン接種ボランティアのリンパ球を用いて、EBVトランスフォーメーション法により樹立された、2種類のヒト型抗狂犬病モノクローナル抗体の性状解析が行われた。No.254抗体(サブクラスIgG3)は、狂犬病ウイルスCVS株に対する中和能力はして47.54IU/ml(79.3IU/mg),IgG1に変換したものは108.23IU/ml(54.1IU/mg)の中和能力を有した。もう一方のNo.4-D4抗体(IgM)の中和能力は0.5IU/mlであった。またこれらの抗体は狂犬病ウイルスERA株(弱毒株),HEP-Flury株、西ヶ原株(強毒株)、1088株(野外株)を効果的に中和することができた。両抗体の認識する狂犬病ウイルスG蛋白のエピトープは、No.254抗体ではサイトIIに,また4D4抗体はサイトIとサイトIVの間に位置していた。CVS株(100FFU/wellの感染力のウイルス)に対する50%FRを示す濃度は,No.254抗体では0.32ug/ml,No.4D4抗体では15.05ng/mlであった。マウス感染阻止試験では,CVS脳乳剤のみを脳内接種した群は,接種6日後から生存率が下がり,接種11日目には全滅した。一方,No.254抗体1IUとCVSの混合液を接種した群では,接種14日目を過ぎても,生存率50%を維持した。これらの結果からNo.254(IgG1)はin vitroとin vivoのどちらにおいても,狂犬病ウイルスに対して十分な中和活性があることが示された。しかし,No 4D4については,in vitroではその活性が確認されたものの,in vivoにおいては,その活性が反映されなかった。この結果については,250LD_<50>のウイルス力値を十分中和できるNo.4D4の抗体濃度を確保することが今後の課題である。来年度はさらに新たな中和エピトープを認識する複数の種類のモノクローナル抗体を確立し、これまでのものとカクテル化することでヒトのグロブリン製剤に匹敵する中和活性を有する抗体製剤の作成を目指す。狂犬病ワクチン接種による過免疫ボランティアのリンパ球から,EBウイルストランスフォーメーション法により中和活性を有する抗狂犬病ヒト型単クローン抗体(MAb)を樹立することに成功し,その性状解析を行った。EBVトランスフォーマントの上清1,824wellをウイルス中和試験(RFFIT法)により狂犬病ウイルスCVS株に対する中和活性でスクリーニングし,最終的に2種類のヒト型MAb(No.254とNo.4D4)を確立することができた。その後,抗体産生免疫グロブリン遺伝子をCHO細胞に導入し,抗体産生能力を安定化させた。
脳内酸化ストレス疾患に対する水素分子の神経保護作用

昨年度は、パーキンソン病モデル動物(MPTP投与マウス)に、水素分子を含有する飲用水(水素含有水)をMPTP投与前にあらかじめ飲水させると、MPTP投与によるtyrosine hydroxylase(TH)陽性ドーパミン作動性神経細胞の脱落が抑制されることを明らかとした。本年度は、水素分子による神経保護作用メカニズムの解明を主目的とし、昨年度明らかにしたheat shock protein 72発現増加および発現制御機構の詳細な検討を行った。また、こうしたhsp発現量変化が神経保護作用と繋がっているか否かを検討した。その結果、次のような事を明らかにした。(1)Hsp72は、線条体ではMPTP投与後に水素含有水飲水群で増加したのに対し、黒質ではMPTP投与の有無に関わらず水素含有水飲水群で増加した。(2)黒質において、Hsp72はTH陽性ドーパミン神経細胞の細胞体に発現が認められた。(3)他のHspファミリーのうち、Hsp90は水素含有水飲水群で減少したが、Hsp27は増減がなかった。このとき、Hsp72発現誘導に関与する転写因子HSF1は核内タンパク量が顕著に増大していた。(4)一連のHsp発現量が増加する、heat shock responseを抑制する薬剤といわれるquercetinを投与したマウスでは、水素含有水によるHsp72発現上昇は見られず、神経保護作用も認められなくなった。以上の研究結果より、水素含有水はheat shock responseを介して神経保護作用を示すことが示唆された。昨年度の結果と合わせると、水素含有水をあらかじめ7日間飲水することによって、ドーパミン含有神経細胞のHsp72発現量が増加し、MPTPによる神経細胞脱落に対して抵抗性をもたらすことが明らかとなった。本研究結果はこれまでの水素分子による酸素ラジカルへの直接作用に基づく抗酸化作用とは一線を画し、水素分子が新たな細胞保護メカニズムを持つことを提唱するものである。また水素分子含有飲用水によって神経変性を未然に防ぐという点は、予防医学の見地からも、将来の臨床応用を期するに値する研究結果であると言える。研究概要:本研究は、パーキンソン病モデルマウスとして汎用されるMPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine)モデルを使用し、酸化ストレス疾患の一つであるパーキンソン病の病態において水素がどのようにして神経保護作用をもつのか、分子レベルで明らかにすることを目的とする。本モデルマウスに対し、飽和水素含有水(水素水)を前もって飲用することによって神経細胞の脱落がおよそ70%から40%に改善され、脳内グリア細胞の形態学的変化を伴う顕著な活性化が抑制されることが明らかになった。また、水素水飲用による神経保護作用はMPTP投与2日後ですでに認められたのに対し、グリア細胞の活性化については、顕著な抑制作用を示すことはなかった。さらに、水素水の神経保護作用は、7日間の継続的な飲水期間を必要とすること、その作用は3日程度しか持続性を持たないことが明らかになった。MPTP投与24時間後に水素水飲用群においてのみheat shock protein 70 (Hsp70)発現増加が見られたことから、水素によるMPTP耐性の分子基盤として、線条体におけるHsp70の発現増加が明らかとなった。本研究の意義と重要性:当初、水素含有水による神経保護作用は、抗酸化酵素群を誘導する転写因子の一つであるNrf2によるものだと考えていた。ところがNrf2を良好に誘導する細胞として知られるアストロサイトの活性化が、水素水の神経保護作用が認められる時間帯より後でしか見られないことや、神経変性に関与するミクログリアの活性化にも影響がなかったことを踏まえると、神経細胞自身でNrf2と異なる何らかの変化が保護作用に繋がったと考えられる。そこで、神経保護作用をもつ様々な分子の中でHsp70に注目した。本研究は、水素の神経保護作用には、水素の抗酸化作用に加え、Hsp70発現という全く新規のメカニズムが関与することを示唆し、水素による神経保護作用のメカニズム解明に大いに貢献すると考えられる。

以上の研究結果より、水素含有水はheat shock responseを介して神経保護作用を示すことが示唆された。昨年度の結果と合わせると、水素含有水をあらかじめ7日間飲水することによって、ドーパミン含有神経細胞のHsp72発現量が増加し、MPTPによる神経細胞脱落に対して抵抗性をもたらすことが明らかとなった。本研究結果はこれまでの水素分子による酸素ラジカルへの直接作用に基づく抗酸化作用とは一線を画し、水素分子が新たな細胞保護メカニズムを持つことを提唱するものである。また水素分子含有飲用水によって神経変性を未然に防ぐという点は、予防医学の見地からも、将来の臨床応用を期するに値する研究結果であると言える。
悪性黒色腫におけるインターロイキン2受容体発現の意義に関する研究

当科において過去2年間に得られた手術標本(原発巣14例、転移巣14例の計28例)を用い、IL-2R(interleukin-2 receptor)の発現を免疫組織化学的に検討した。原発巣においては0.7%、転移巣においては6.7%の腫瘍細胞が陽性で、転移巣で発現が高かった(P〈0.05)。又、陽性細胞と陰性細胞が混在し、heterogeneityが認められた。この意義を明らかにするため、培養黒色腫細胞(SK-MEL 118,MM96E,A2054)におけるIL-2Rの発現をFACSを用いて検討した。SK-MEL118で約30%、MM96Eで約10%の細胞がIL-2R陽性。A2054は発現せず、細胞毎に発現の程度は異なっていた。この事実はin vivoにおけるheterogeneityを反映するものと考えた。正常リンパ球ではIL-2処理により細胞接着分子発現、細胞増殖能が調節されている。培養黒色腫におけるIL-2処理の影響を検討した。IL-2(100IU/ml,24時間)処理後、培養黒色腫細胞におけるICAM-1(intercellular adhesion molecule-1)、IL-2R,HLA-DRの発現をFACSにて検討したが、今回用いた細胞ではこれらの分子の発現は変化しなかった。次に^3H-TdRを用い、IL-2の黒色腫増殖能に与える影響を調べた。SK-MEL118はIL-2の濃度依存性に取り込みが増加し、MM96Eでは逆に取り込みが減少した。A2054では取り込みが変化しなかった。従って、IL-2Rを介し黒色腫細胞の増殖が調整されている可能性が示唆された。近年、欧米においてIL-2Rを用いたchemo-immunotherapyが悪性黒色腫患者に対し行われているが、この治療により増殖が促進される黒色腫細胞が存在している可能性がある。黒色腫患者にIL-2R用いた免疫化学療法を行う場合、IL-2R発現の有無を確認する必要があることが明かになった(以上の結果に関しては現在投稿中)。
青森県津軽方言の自然談話コーパス構築と総合的記述研究

第3年度目は、研究課題である総合的記述研究の基礎となる文法概説を執筆した。学会発表や論文発表といった活動こそ活発ではなかったものの、文法概説は2018年に言語学の専門書を多く出版しているDe Gruyter Mouton社から出版予定の、Handbooks of Japanese Language and Linguisticsに掲載されることが決定している(原稿受理済)。同書には日本諸語・諸方言の専門家が執筆陣として参加している。日本の方言学の知見を海外向けに発信する同書に本研究の一部が掲載されることは有意義であると考える。さらに、自然談話コーパスに用いる談話データを収集する目的で、青森県青森市および弘前市において自然談話観察、文献収集、面接調査による用例採取を頻繁に行った。結果として、自然談話観察では高齢層の話者において今や稀である、方言の敬語が使用されていることを確認した。これに加えて、昔の暮らしぶりなど民俗学的にも重要な談話を採取した。文献調査では、現在は殆ど用いられない敬意の高い敬語の使用例と、類型方言論的にも珍しい、7つもある対格(目的語)標識の使い分けのデータ、方言に特異な文末詞のデータを多数得た。津軽方言における対格標識は7つ「φ(無助詞)、バ、オ、トバ、ト、ゴト、ゴトバ」、仮に重複する部分を考慮して分析的に考えても5つは対格として認められる。これほど多様な対格形式は管見では他の方言には見られず、本研究を遂行する中で初めてみとめられた事実である。面接調査においては、約600語の基礎語彙と約300語の民俗語彙、約300本の動詞活用に関わる例文を得た。以上の調査・研究の成果をまとめ、博士論文を現在執筆中である。28年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画に基づき、津軽地方の各地域で調査を行った。一部の地域では協力を取り付けていた話者の都合が変わり協力が得られなくなり、代わりの協力者を探す必要が生じた。このため計画の達成に当初よりも月日を要したが、計画していた調査を実施し、人称代名詞や文末表現、動詞の体系、自発接尾辞に関するデータを得た。調査で得た結果を基に自発接尾辞の「サル」に関する研究を進め、進捗報告として2014年の日本言語学会秋季大会にて口頭発表を行った。具体的には、この自発接尾辞は接合する動詞の結合価を減らして一つにする(自動詞化する)はたらきをもち、意味的には自発、可能、一種の受身、尊敬などを表す。同様の接辞は津軽方言以外にも北海道や東北など東日本に広く存在し、語彙的なレベルでは九州地方にも同様の形式が見られる。本研究では、津軽地方内部での自発接辞「サル」の用法の異なりを明らかにした。中でも、津軽地方の北端にある今別町(いまべつまち)では、他の地域の津軽方言では見られなかった使役受身の用法があることを本研究で初めて指摘した。そして、この用法が「サル」の由来を解明する手がかりであると考え、「サル」がかつて京阪地方で用いられた中古の日本の標準語である中央語の形式に起源をもつ可能性を提案した。本研究は津軽方言の動詞体系および自発接尾辞をはじめとする動詞周辺の文法項目を追究し、最終的な研究目的である津軽方言の文法記述、文法概要の執筆の根幹部分を担うものである。さらに、自発接尾辞のはたらきに類した動詞の結合価の減少という現象は、動詞の結合価増加という反対の現象とともに、日本の方言だけでなく世界の言語にも一定の地域的分布傾向をもちながら散在して確認される現象であり、実際に国立国語研究所でもプロジェクトが運営されている。方言学的研究のみならず、一般言語学的研究にも本研究は貢献しうる。初年度において、当初調査に協力してくださる予定だった話者の方に都合の変化があり、ご協力いただけなくなった。このため新たに協力者を探す必要が生じた。新しい調査協力者の津軽方言母語話者を確保するまでに予定外の月日を費やすこととなり、計画よりはやや遅れることになった。研究計画に基づきながら、本年度は主に青森県青森市と東津軽郡今別町(いまべつまち)にて、高年層の話者にご協力いただいて臨地調査を行った。具体的な調査手法は、共通語による例文を話者の母方言に翻訳していただく例文翻訳式、目的の文法項目に関して質問をして狙いの回答を得ようとするエリシテーション、および自然談話の観察である。青森市出身の中年層と若年層の話者にも選択式のアンケート調査を行った。さらに、現在の話者からは得にくい情報を補うために、30年ほど前に採集された津軽方言で語られた昔話の文献も調査した。調査の結果、名詞、動詞の活用、時制の体系、格助詞・終助詞の用法、待遇表現、自発(「つい泣いてしまう」など)を表す接辞、主格と対格の標示(津軽方言では主格も対格も基本的には助詞無しで表されるが、対格は有形の助詞のバリエーションに富む)に関するデータを得た。調査の運営状況と得られた結果は当初の計画を概ね達成している。これらの調査結果は、研究目的である青森県津軽方言の総合的文法記述の大枠を担うものである。調査結果に基づいて研究した成果の一部を、前年度の成果と併せて2015年5月の文化庁委託事業報告会にて発表した。

さらに研究目的である総合的文法記述の根幹となる文法概要が、国立国語研究所が主宰してDe Gryuter Mouton社から出版するHandbooks of Japanese Language and Linguistics I: Japanese Dialectsに掲載されることが決定している。先に挙げた調査結果の中でも、格標示については2年目に研究会に参加したことで重要な着想を得ることができた。以上の調査結果、研究成果と併せて博士論文の構想として具体化しつつあり、執筆中の博士論文にて中心的なテーマとして扱う予定である。当初の研究計画を概ね達成していると言え、研究の成果が文法概要(研究目的である総合的記述の核心部分)として出版物に掲載が決定しているため。第3年度目は、研究課題である総合的記述研究の基礎となる文法概説を執筆した。学会発表や論文発表といった活動こそ活発ではなかったものの、文法概説は2018年に言語学の専門書を多く出版しているDe Gruyter Mouton社から出版予定の、Handbooks of Japanese Language and Linguisticsに掲載されることが決定している(原稿受理済)。同書には日本諸語・諸方言の専門家が執筆陣として参加している。日本の方言学の知見を海外向けに発信する同書に本研究の一部が掲載されることは有意義であると考える。さらに、自然談話コーパスに用いる談話データを収集する目的で、青森県青森市および弘前市において自然談話観察、文献収集、面接調査による用例採取を頻繁に行った。結果として、自然談話観察では高齢層の話者において今や稀である、方言の敬語が使用されていることを確認した。これに加えて、昔の暮らしぶりなど民俗学的にも重要な談話を採取した。文献調査では、現在は殆ど用いられない敬意の高い敬語の使用例と、類型方言論的にも珍しい、7つもある対格(目的語)標識の使い分けのデータ、方言に特異な文末詞のデータを多数得た。津軽方言における対格標識は7つ「φ(無助詞)、バ、オ、トバ、ト、ゴト、ゴトバ」、仮に重複する部分を考慮して分析的に考えても5つは対格として認められる。これほど多様な対格形式は管見では他の方言には見られず、本研究を遂行する中で初めてみとめられた事実である。面接調査においては、約600語の基礎語彙と約300語の民俗語彙、約300本の動詞活用に関わる例文を得た。以上の調査・研究の成果をまとめ、博士論文を現在執筆中である。計画に比して時間的に遅れは生じたが、調査内容自体は当初の計画を概ね達成していると言える。よって今後は得られたデータを精査・整理し、今後の追加調査が必要な部分を洗い出し、体系的記述に必要なデータを揃えて文法概要の大筋を執筆することで研究を推進する。1年目と2年目に得られた調査結果および研究成果を整理することで、論文執筆に備えてデータの情報検索の効率を上げる。整理された結果を見直し、最終的な追加調査の必要な部分を確認して本年度の調査計画を修正し、研究の方針を立てる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
乳幼児期の学びの質を維持・向上させるカリキュラムマネジメントの開発に関する研究

本研究は、保育・幼児教育で大きな課題となっている保育の質を維持・向上するためには、保育者が自分の実践を通じて学びを促進できる機能的システムが肝要となるのではないかという問いから出発する。そのうえで、子どもの学びのみならず保育者の学びを促進していくと考えられるスウェーデンの保育評価実践手法「ペダゴジカル・ドキュメンテーション」を念頭にして、個々の子どもの学びと成長を記録するのに加えて、保護者や保育者など子どもとかかわる大人の学びを促進し、持続的に実践を発展させていくようなカリキュラムマネジメントの手法を調査研究するものである。
ＮＳＡＩＤの作用分子機構の解明とその創薬応用

(1)DNAチップを用いて、対象既存薬NSAIDsにより発現が変化する遺伝子を解析した。その結果、熱ショックタンパク質関連の遺伝子の発現を変化させる一連のNSAIDを同定した。特に興味深い結果として、カルボン酸系のNSAIDsにおいてHSP25及びHSP27の発現を大きく変化させることを見出した。(2)標的遺伝子の網羅的解析から優れた抗炎症作用を示し、かつ、細胞毒性の弱いNSAIDを同定したが、動物レベルでは期待された効果が得られなかった。そこで、同定したNSAIDの誘導体を合成したところ、胃潰瘍副作用の少ない新規化合物を見出した。NSAIDの作用に関しては我々は、アポトーシス誘導能を持つ転写因子CHOP、熱ショック蛋白質(HSP)、小胞体シャペロン(GRP78など)、ヘムオキシゲナーゼ(HO-1)などの発現がNSAIDsにより誘導されることから、NSAIDsが持つ多彩な薬理作用についても様々な遺伝子の発現が誘導されていることを示唆した。そこで、NSAIDsによる遺伝子発現変化が、NSAIDsの多彩な薬理作用にどのように関与しているかを調べた。具体的には、これまでに我々が確立してきたそれぞれの薬理作用に関するアッセイシステムを用いて、抗癌作用と抗アルツハイマー作用に関する遺伝子の発現変化を調べた。その結果、抗癌作用に関してはNSAIDsによるアポトーシス誘導と足場非依存的増殖の抑制において特異的に発現する遺伝子を見出した。一方、抗アルツハイマー作用に関してはβアミロイドの産生とβアミロイドによる神経細胞死において特異的に発現する遺伝子を見出した。DNAチップ解析等により決定したターゲット遺伝子の発現変化作用が強いものを、我々が構築しているNSAIDs既存薬ライブラリー(128種)の中から抽出した。さらに、発現変化に必要な絶対的な濃度だけでなく、細胞毒性に比べより低い濃度で発現変化させる化合物を厳選した。選択したNSAIDについては、マウスに投与しターゲット遺伝子の発現変化を調べ、胃潰瘍副作用の少ない既存NSAIDs、抗炎症・抗癌・抗アルツハイマー作用の強いNSAIDs既存薬を同定した。(1)NSAIDs依存に発現が変化する遺伝子を網羅的に同定する我々が胃粘膜細胞を用いて行った、インドメタシンにより発現が変化する遺伝子のDNAチップ解析(約4000のヒト遺伝子を含むDNAチップを使用)は、NSAIDsの作用機構の解明に大変有用であった。そこでヒトの全遺伝子を含むDNAチップを用いて、また種々のNSAIDs(インドメタシン、抗癌作用の強いセレコキシブ、抗アルツハイマー作用の強いイブプロフェン)を用いて、さらに種々の細胞(胃粘膜細胞、神経細胞、癌細胞)を用いて、より大規模にNSAIDs依存に発現が変化する遺伝子の網羅的同定を行った。発現変化が確認された遺伝子の中から、過去の文献等の情報を基に、NSAIDsの薬理作用(抗炎症・抗癌・抗アルツハイマー作用、胃潰瘍副作用)に関与している可能性が高いものを選び、(2)の研究の対象とした。(2)NSAIDsによる遺伝子発現変化が、NSAIDsの多彩な薬理作用にどのように関与しているかを明らかにする我々がこれまでに確立してきたそれぞれの薬理作用に関するアッセイシステムを用いて、まず細胞レベルで検討した。抗癌作用に関しては癌細胞を用いた、NSAIDsによるアポトーシス誘導・足場非依存的増殖の抑制・浸潤抑制・運動性抑制などのアッセイシステムを用いた。同様な方法でNSAIDsによる各遺伝子の発現変化が、NSAIDsの抗炎症・抗アルツハイマー作用、胃潰瘍副作用にどのように関与しているのかを検討した。上述のように、NSAIDs依存に発現が変化する遺伝子を網羅的に同定する研究に関しては、ヒトの全遺伝子を含むDNAチップを用いて、また種々のNSAIDs(インドメタシン、抗癌作用の強いセレコキシブ、抗アルツハイマー作用の強いイブプロフェン)を用いて、さらに種々の細胞(胃粘膜細胞、神経細胞、癌細胞)を用いて、より大規模にNSAIDs依存に発現が変化する遺伝子の網羅的同定を行った。また、NSAIDsによる遺伝子発現変化が、NSAIDsの多彩な薬理作用にどのように関与しているかを明らかにする研究に関しては、癌作用に関しては癌細胞を用いた、NSAIDsによるアポトーシス誘導・足場非依存的増殖の抑制・浸潤抑制・運動性抑制などのアッセイシステムを用いた。このように、申請時の研究計画に沿って研究は順調に進んでいる。NSAIDs既存薬ライブラリーから、ターゲット遺伝子の発現変化作用が強いもの(あるいは弱いもの)を選択する:我々は、既存のNSAIDs(約100種)からなるNSAIDs既存薬ライブラリーを構築している。そこでこのライブラリーから、既に同定しているターゲット遺伝子(HO-1・CHOP・TJ遺伝子・小胞体シャペロン・HSP)、及び(2)の研究で決定したターゲット遺伝子の発現変化作用が強い(あるいは弱い)ものを選択する。

その際、発現変化に必要な絶対的な濃度だけでなく、他の作用(例えば細胞毒性)に比べより低い濃度で発現変化させるという観点からも化合物の選択を行う。尚、それぞれの遺伝子のプロモーターの下流にルシフェラーゼ遺伝子を挿入したレポータープラスミドを用いたレポーターアッセイで一次スクリーニングを、各タンパク質の誘導をイムノブロット法で調べる方法で二次スクリーニングを行う予定である。次に、NSAIDを動物に投与しターゲット遺伝子の発現変化を調べる。最終的には、NSAIDの種々の薬理作用を動物実験で検討し、胃潰瘍副作用の少ない既存NSAIDs、抗炎症・抗癌・抗アルツハイマー作用の強いNSAIDs既存薬を同定する。選択した既存NSAIDの誘導体を合成し、より有用なNSAIDsを選択する;上の研究で選択した既存NSAIDsの周辺化合物の合成を行う。その際、明確な合成戦略を立てて系統的に合成を行う。例えば胃潰瘍副作用の少ないNSAIDの場合、膜傷害性が少ないNSAIDを得るために、NSAIDと膜との相互作用をシミュレーションし合成戦略を立てた結果、高い確率で膜傷害性の少ないNSAIDを得ることが出来た。そこでターゲットする分子(転写因子など)の高次構造が解明されている場合は、MOEを用いたドッキングシミュレーションを行い誘導体の合成戦略を練る。該当なし
口腔内外の環境変化が咀嚼筋活動に与える影響に関する研究-終日筋電図を活用して

今回、咬合高径の増大および臼歯咬合接触の有無が咬筋活動に与える影響について知るために、以下の方法で調査検討した。咀嚼機能に特に問題の無い成人男子10名を被験者として、条件A(前歯部咬合挙上板装着時)と、条件F(全歯列接触型咬合挙上板装着時)、および条件C(何も装置を装着しない状態)の3条件下における終日の咬筋筋電図を、「終日筋電図採得分析システム」を用いて記録した。筋電図採得に先立ち、最大咬みしめを各被験者に行なわせ、それぞれの最大電位の、1/16(レベル1)、1/4(レベル2)、1/2(レベル3)及び3/4(レベル4)の各電位をスライスレベルとした。そしてそれぞれのレベルを越える波形に関して、その時間と回数について集計を行ない、二元配置分散分析及びt検定による有意差検定を行なった。得られた結果は次の様であった。1.覚醒時、睡眠時、終日の全レベルにおいて筋活動時間、回数ともに個体差が大きく、被験者の平均値に対する標準偏差はレベル1、2、3、4とレベルが大きくなるに従って大きくなっていた。2.レベル1においてのみ、覚醒時、睡眠時、終日のすべてにおいて、被験者間に有意差が認められた。3.睡眠時レベル1における筋活動時間は、条件Cに対して条件A、Fで有意に減少していた。4.睡眠時のレベル2、3においては、被験者間に有意差は認められず、筋活動時間、回数ともに条件Cに対して条件A、Fで有意に減少しており、回数の減少よりも時間の減少の割合のほうが大きかった。5.レベル4においては、被験者間、条件間ともに有意差は認められなかった。6.覚醒時、睡眠時、終日の全レベルにおいて、条件AとFの筋活動に有意差は認められなかった。以上より、装置装着により顎間距離を増大させると、睡眠時の咬筋筋活動が有意に減少することが示された。咀嚼筋の活動、すなわち「咬む」という機能と顎顔面形態には強い関連があるといわれており、咀嚼筋活動が変化すれば顎顔面形態も変化すると考えられる。研究代表者らが考案開発した、「終日筋電図」を活用して、口腔内外の環境変化が咀嚼筋活動に及ぼす影響について調査するものである。今年度は咬合挙上板を装着したときの咬筋活動の変化を調査した。挙上板無装着(無装着)、前歯部咬合挙上板装着(前歯部型)、全歯接触型咬合挙上板装着(全歯型)の3つの状態を作り、咬筋活動の相違を調査した。なお、全歯部型、無装着では、咬筋の生理的な範囲での強いかみしめが可能であるが、前歯部型では、前歯のみが咬合接触するため強いかみしめは困難となる。同一人で3つの状態での咬筋活動の変化は以下のようであった。1.終日では、前歯部型、全歯型、無装着の順に活動量が多かった。2.睡眠時では、全歯型、無装着、前歯部型の順に活動量が多かった。以上の結果は、終日では会話等の日常的な動作が装置によって妨げられるのはもちろんであるが、無意識的にも筋活動が低下したことを示したものと考えられる。一方、睡眠時では、前歯部型では下顎前歯のみの咬合接触が可能となるため強いかみしめが困難となり、睡眠時に生理的に要求される筋活動量を咬む回数で補ったものと考えられる。

今後、より多くの被験者を対象とし、さらに詳細なデータ解析を行うことにしている。歯の咬合接触と咬合高径との関係、装置と違和感の関係、前歯部型、全歯型の相違の関係等を明らかにしたいと考えている。今回、咬合高径の増大および臼歯咬合接触の有無が咬筋活動に与える影響について知るために、以下の方法で調査検討した。咀嚼機能に特に問題の無い成人男子10名を被験者として、条件A(前歯部咬合挙上板装着時)と、条件F(全歯列接触型咬合挙上板装着時)、および条件C(何も装置を装着しない状態)の3条件下における終日の咬筋筋電図を、「終日筋電図採得分析システム」を用いて記録した。筋電図採得に先立ち、最大咬みしめを各被験者に行なわせ、それぞれの最大電位の、1/16(レベル1)、1/4(レベル2)、1/2(レベル3)及び3/4(レベル4)の各電位をスライスレベルとした。そしてそれぞれのレベルを越える波形に関して、その時間と回数について集計を行ない、二元配置分散分析及びt検定による有意差検定を行なった。得られた結果は次の様であった。1.覚醒時、睡眠時、終日の全レベルにおいて筋活動時間、回数ともに個体差が大きく、被験者の平均値に対する標準偏差はレベル1、2、3、4とレベルが大きくなるに従って大きくなっていた。2.レベル1においてのみ、覚醒時、睡眠時、終日のすべてにおいて、被験者間に有意差が認められた。3.睡眠時レベル1における筋活動時間は、条件Cに対して条件A、Fで有意に減少していた。4.睡眠時のレベル2、3においては、被験者間に有意差は認められず、筋活動時間、回数ともに条件Cに対して条件A、Fで有意に減少しており、回数の減少よりも時間の減少の割合のほうが大きかった。5.レベル4においては、被験者間、条件間ともに有意差は認められなかった。6.覚醒時、睡眠時、終日の全レベルにおいて、条件AとFの筋活動に有意差は認められなかった。以上より、装置装着により顎間距離を増大させると、睡眠時の咬筋筋活動が有意に減少することが示された。
シベリア雪氷圏エネルギー・水循環

これまで3年間の主な研究成果は以下のとおりである。(1)ツンドラ帯のティクシ観測点については、1997年夏期以降、2002年春期までの水文気象データ(AWS,フラックス観測、流域水文)が集積した。また、ヤクーツク付近の森林・草地の観測点については2000年以降の2年間の水文気象データが集積した。このような長期間にわたったツンドラ域で水循環を議論できる水文気象データセットの作成はアラスカ北部を除き世界で始めてである。(2)北極海沿岸のツンドラの観測点については以下の結果が得られた。(a)蒸発量の特性の解明がツンドラ地域の水循環の特性を解明する最重要な過程である。この蒸発量が4年間について6-8月3ヶ月間で110-165mmと見積もることができ、以下のことがわかった。夏期蒸発量の季節変化・年々変化は、それぞれの時間スケールでの日射量に相関が強い。これは、凍土融解深が薄く、全体に土壌表層が湿潤であることに起因する。(地表面直下の4年の最小の土壌水分量は30%であった)ただし、毎年の日射量と降水量(これが夏期期間中の土壌水分を湿潤にする要因)が反比例するため、蒸発量の変化幅は押さえられる。北米大陸で得られている結果と比較的近い値をとることが分かった。(b)ティクシのような沿岸ツンドラの水熱交換の顕熱・潜熱項は、北および南から来る気団の性質が異なるため、風向依存性がある。(c)ツンドラ流域での流域規模の水・熱循環モデルの構築が進み、ほぼ完成に達した。(3)ヤクーツク北西の平地タイガ観測点では森林と草地(アラス)の比較観測を解析を進め、以下の結果を得た。(a)からまつ森林では、森林の年齢によらず(立木密度、樹林項、生理特性が異なる)水熱交換の絶対値は近い値であった。(b)この地域に存在する草地は、人為起源・自然起源で形成されるが、草地形成後の年代によって水熱交換の特性が異なる。形成されてから期間の短い草地は、森林に比べ蒸発量が多く、顕熱量は少ない。期間の長く、一般的に規模の大きい草地は、アルベドが高く蒸発量も顕熱量も少ない。アラスの形成史に描かれている概念図と矛盾しない結果を得た。(c)草地、森林に適応できる一次元水熱交換モデルの検証と改良が夏期データを基になされ、この地域の領域フラックス推算の基礎ができた。平成12年度は、以前から設置してある観測網を基に、陸域水循環の有人通年観測を実施し、また寒冷圏条件下でのモデル検証・駆動実験も併せて行った。当初予定した計画は順調に進み、成果が得られつつある。

ツンドラ(ティクシ)については、現地に測器を輸送するとともに計10名が参加し6月から9月まで観測が実施された。2地点での気象観測・詳細な蒸発量測定、観測グリッドを利用しての地中構造の観測、ヘリコプターによる積雪分布・放射特性・地表面温度観測等を実施し、水文・気象の季節変化に関する系統的なデータセットを取得した。草地観測点であるアラス(ヤクーツク付近のティングルー)の予察を5月に行い、9月に測器を移動し、一部(土壌関係)の測器を草地に設置し、平成12年度の観測準備を行った。モデルについては、取得データをもとに水熱交換の一次元モデルを駆動し、応用性の検討を開始した。またRAMS領域モデルを用いて、夏期の現象についての応用性の検討を開始したが、降水パターンの再現性に問題が見られた。陸域水循環モデルについては数種のモデルを改良・結合した総合的モデルの作成を開始した。本年得られた新たな知見は以下の通りである。(1)ティクシは他ツンドラ地域より蒸発量が少ない。(2)冬期の積雪分布が夏期流出量や斜面別蒸発量を強く制御する。(3)ツンドラの融解深分布を見ると土壌水分が多いほど深く、他の地域と傾向が異なる。また、本研究計画の別課題である名古屋大学班(研究代表者:福嶌義宏)との合同ワークショップを2回開催し、永久凍土帯での水・エネルギー循環の課題、問題点と今後の推進事項を整理した。また、11月にはカナダのGEWEX計画であるMAGSグループとの合同ワークショップに分担者を派遣し、異なる大陸での酷似した気候環境地域での現象を比較対照することを通じて本研究における方向性を再検討した。平成12年度は11年度に引き続き、ツンドラ帯に以前から設置してある観測網を基に、陸域水・エネルギー循環の有人観測を実施するととともに、アラス地区における水循環の観測も実施した。さらにツンドラ・森林帯のモデル構築のための検証・駆動実験を併せて行った。ツンドラでは融雪期から無雪期にかけて日本人3人およびロシア人4人が滞在し、積雪・融雪現象を中心に現地観測を行い、他の時期については、自動気象観測およびロシア人への委託観測によりデータを確保した。アラス地区では、4月から5月にかけて測器を設置し、夏期に日本人が交代で滞在し観測を実施した。その結果、両地区で通年にわたり陸域での水熱交換の良好なデータセットを所得することができた。これらの観測とモデル研究を通じて、新たに以下のことが分かった。(1)ツンドラ帯のティクシについては4年間の気候の異なる年の夏期水循環の状態のデータが得られ、この地域は年々変動が大きいことが分かった。(2)夏期の降雨流出応答を解析し、遅れ時間や流出率は出水毎に様々に異なり、活動層厚の増加に伴う変化は見られなかった。(3)ツンドラ水熱循環モデルの構築を開始し、一定程度の成果は見られたが、平成13年度に各種パラメター値の確認が必要であることが示された。(4)アラス地区の陸面水熱交換については、草地と森林で放射量はほとんど差が無いが、蒸発量は一定程度、顕熱にいたっては非常に大きな違いがあることが分かった。地表面状態の違いが、大気への影響を大きく制御することが分かった。(5)1次元の植生・積雪・土壌モデルを開発、改良して、シベリアすることに成功した。(6)積雪のある森林域の分光反射特性と降雪遮断の特性が明らかになった。研究期間中、10月と3月の2回、札幌と東京にて研究集会を持ち結果及び成果をとりまとめた。平成13年度には、前年に引き続きレナ川流域雪氷圏における水循環の年々変動を把握するための現地観測、平成11年度以降取得したデータの解析、モデル構築を行った。現地観測は、レナ川中流部のヤクーツク北東のアラス地帯、下流部のティクシで行い、順調に通年のデータが取得された。