hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カルシウム/カルモジュリンによる膵B細胞死の機序の解明と制御

本申請研究では、膵B細胞特異的カルモジュリン過剰発現トランスジェニックマウスを用いて、この動物が糖尿病になる過程において起こる膵B細胞死のメカニズムの解明を試みた。その結果、本トランスジェニックマウスでは、生後の早い時期から膵B細胞にアポトーシスが起きていることを明らかにした。さらに、この変化は抗糖尿病薬であるスルフォニル尿素によって誘発された。すなわち、この薬物がATP感受性カリウムチャネルを閉鎖することによって起きるCa^<2+>流入により、膵B細胞に細胞死が誘導されることが示されたのである。換言すれば、膵B細胞の最も重要な機能であるインスリン分泌にとって中心的なメッセンジャーであるCa^<2+>は、同時に細胞死という最も過酷な運命の担い手ともなりうるのである。研究代表者である仁木は、研究分担者の千田とともにこの膵B細胞死の制御を試み、一酸化窒素(NO)の阻害剤であるL-NAMEによって、このトランスジェニックマウスにおける高血糖の発症が遅れることを明らかにした。しかし、NO合成の阻害による高血糖発症の遅延は部分的にしか起こらず、他の原因の存在が示唆された。膵B細胞特異的カルモジュリン過剰発現マウスでは、膵B細胞死以外にグルコース依存性のインスリン分泌も障害されていることが示され、糖尿病状態によってもたらされる膵B細胞の疲弊を検討するに好適なモデルであると位置づけした。本研究課題の第1年目では、膵B細胞特異的カルモジュリン過剰発現トランスジェニックマウスの糖尿病モデルとしての評価と、その膵島における膵B細胞死の機構解明に成果が見られた。膵島において約2倍のカルモジュリンを発現するこのトランスジェニックマウスでは生後早い段階から低インスリン血症を伴う高血糖が見られ、過食、尿量および尿糖の著増を伴う典型的な糖尿病状態を長期間にわたって示す。膵島では免疫学的な機序を介さない膵B細胞選択的な脱落が観察された。今年度の研究で、この高血糖の発症に先立って膵B細胞にアポトーシスが起こることが光顕および超微形態学的に証明された。膵B細胞のアポトーシスがこのモデル動物の膵組織切片中に見いだされる確率は極めて低いが、経口血糖降下剤であるトルブタミドの投与によってアポトースが増悪することがわかった。細胞外のCa^<2+>流入によってインスリン分泌を増やし血糖降下をもたらすトルブタミドが膵B細胞のアポトーシスを惹起するという実験結果は、膵B細胞をターゲットとしインスリン分泌を促進することに焦点をあてて行なわれてきた2型糖尿病における治療の問題点を指摘する重要な知見である。また、このモデルマウスと近交系マウスとのF1を作成し糖尿病発症の時期を検討したが、発症は早くなる傾向にあった。私たちはこれまでの研究で、インスリン分泌過程における開口放出以前のステップが細胞外Ca^<2+>の流入に依存せず調節されていることを示してきた。そこで、本モデル動物における糖尿病の発症を遅延させるには、開口放出上流の分泌段階を活性化する薬理学的および生理学的な物質を用いて膵B細胞のカルシウム負荷を最小限に留め、この細胞を庇護する可能性を検討中である。

研究代表者である仁木は、研究分担者の千田とともにこの膵B細胞死の制御を試み、一酸化窒素(NO)の阻害剤であるL-NAMEによって、このトランスジェニックマウスにおける高血糖の発症が遅れることを明らかにした。しかし、NO合成の阻害による高血糖発症の遅延は部分的にしか起こらず、他の原因の存在が示唆された。膵B細胞特異的カルモジュリン過剰発現マウスでは、膵B細胞死以外にグルコース依存性のインスリン分泌も障害されていることが示され、糖尿病状態によってもたらされる膵B細胞の疲弊を検討するに好適なモデルであると位置づけした。
ニュートリノ質量分光に向けた高次ＱＥＤ過程制御方法の研究

Xe原子励起用光源を開発した。Xe原子の第一励起状態は約40 msという長い寿命を持っており、準安定状態といえる。そのような準安定状態のXe原子を高効率で生成するためには高強度かつ狭線幅なパルスレーザーが必要であるため、基底状態と準安定状態間のエネルギー差の半分に相当する298 nmのパルスレーザーを製作した。Xe原子準安定状態への励起の確認および励起数絶対値の測定のために、イオン化電子測定と蛍光観測を行う必要があった。そのため、イオン化電子測定のためにワイアーチャンバーを、蛍光観測のためにプローブレーザーとPMTを使ったポンププローブ型の蛍光観測装置を製作した。蛍光観測のためにプローブ光として823nmの狭線幅半導体レーザーを製作した。298nmパルス光によって生成した準安定状態Xe原子にプローブ光を照射し、一旦上の準位に励起した後に第二励起状態に脱励起する際の波長895nm蛍光の光子数をPMTによりカウントした。S/N比を向上させるためにPMT信号波形を整形するパルスシェイパーを製作した。開発した励起光源と検出器を用いて、Xe原子を準安定状態に励起したことを確認し、励起数の絶対値の測定を行った。励起を試みた当初は、レーザー電場によるシュタルクシフトやXeガス圧による圧力広がりなどの不定性が存在していたため、準安定状態への励起が確実に達成できたことを確認することが難しかった。そこで高感度のワイアーチェンバーを用いて、レーザー強度を弱め、ガス圧を低くするなど不定性を排除した条件での298nm2光子励起を試み、成功した。しかし、アバランシェ増幅を伴うイオン化電子観測では、励起数絶対値を推定することが難しかった。その後、励起数絶対値の確認のためより信頼性の高い手法であるプローブ光を用いた蛍光観測を行い、励起数絶対値を測定した。本研究申請時から採択に至るまでの期間中と1年目の目標は以下の通りであった:1励起光源開発(申請時点から採用までの期間)2イオン化電子測定,蛍光観測のための検出器開発32光子共鳴励起観測と励起絶対値の測定目標1, 2については達成した。目標3についても概ね達成したが、2光子共鳴励起絶対値の測定値の精度はオーダー程度であるため、今後改善の余地がある。これまでの実験の信頼性の評価としてXe原子の2光子共鳴励起絶対値の測定値と理論計算結果を突き合わせて矛盾がないことを確認する。その後、準安定状態にあるXe原子にトリガー光355nmを照射し、マクロコヒーレント増幅により2光子放出過程を誘起し観測する。増幅率から原子コヒーレンスを見積もり、3光子放出過程増幅に必要な実験構成をデザインする。

その後、準安定状態にあるXe原子にトリガー光355nmを照射し、マクロコヒーレント増幅により2光子放出過程を誘起し観測する。増幅率から原子コヒーレンスを見積もり、3光子放出過程増幅に必要な実験構成をデザインする。
大規模施設のユニット化・サテライト化に対応した調理システムとその厨房計画

行動観察調査に基づきユニット調理の効果を調査した結果、調理職員の見守りの可能な時間が多く発生することが把握され、調理のみならず入居者の"見守り"効果がユニット調理にあることを見出した。また、施設種別を超えた159件のアンケート結果から、利用者の「買い物」への参加については、「委託せず」よりも「厨房運営委託」「給食委託」になると「買い物」への参加頻度が少なくなること。調理職員が利用者の食事場面や食事介護の様子を確認する頻度についても、「ほとんど見に来ない」「月1回程度」は、「厨房運営委託」「給食委託」が多くを占め、介護現場と連携できていない実態など、調理方法が高齢者施設における生活やケアの質にも影響する事実を明らかにした。2002年に個室・ユニット型特別養護老人ホームが制度化され,ユニットで調理を行う施設が現れ始めたが,圧倒的多数の特養では,セントラルキッチンで大量調理された食事を一斉に食するという「食」の提供方式が続けられている。そこで,本研究では,先駆的に「ユニット調理」の効果の検証を研究目的として,「個室,ユニット型」特養(定員60名,6ユニット)1事例を調査対象とし,2ユニットで,両リビングのビデオ撮影による定点観察と,1日14時間の調理職員の行動観察調査を行った。その結果,1)介護職員がリビングに滞在する時間は,一人当たり3時間19分(8時間勤務に換算)に対し,調理職員のリビングへの滞在は,2名合計で10時間8分リビングであった。このことから,介護職員よりも調理員のリビング滞在時間が多いことが把握された。2)次に,時間帯ごとの見守り可能時間を,メイン調理ユニットとサブ調理ユニットで比較し,介護職員のリビング不在時間帯の中で,調理職員による入居者への見守りが可能な時間が何分発生したのか,その時リビングに在室していた入居者数を併せて分析した結果,調理しないユニットでは,調理員の滞在がわずかであったのに対して,メイン調理ユニットでは,調理が行われるため,調理職員の見守りの可能な時間が多く発生することが把握された。以上2点から,"見守り"の役割がユニット調理にあることが見出された。なお,調査対象とした特養では,職員配置から2ユニットのうちの片方でユニット調理を実施し,もう一方のユニットでは,簡単な盛り付け等に留まっていた。効果を双方のユニットにもたらすためには,交互のユニットで調理するなどの工夫が必要である点が課題として見出された。「食」はお年寄りの最大の楽しみであり、厨房やキッチンの計画は、生活の質、介護や見守りにも影響する重要な要素である。今年度は、大阪市・大阪府の介護職員を対象としたアンケート調査を実施し、合計159箇所の施設種別から回答を得た。その結果、1)利用者の「買い物」への参加については、「委託せず」よりも「厨房運営委託」「給食委託」になると「買い物」への参加頻度が少なくなること。2)調理職員が利用者の食事場面や食事介護の様子を確認する頻度についても、「ほとんど見に来ない」「月1回程度」は、「厨房運営委託」「給食委託」が多くを占め、介護現場と連携できていない実態が把握される。3)「メニューの決定」、「ごはん」「みそ汁」「おかず」「盛り付け」といった行為についても、「利用者が参加する」と回答した多くが「委託せず」であった。4)「きざみ食」を用意する場所についても、利用者のその日の様子を確認しながらきざみ具合を調整できる現場キッチンでの実施は、「委託せず」が多く、「厨房運営委託」「給食委託」では、顔をみずに実施している割合が多いことが確認された。5)職員が利用者と同じ食卓を囲むと答えた事業所は、「委託せず」が「厨房運営委託」「給食委託」を上回るなど、生活やケアの質にも影響することが把握された。
網膜血管新生に対する時計遺伝子の関与と、VEGF関連眼疾患予防への応用

多くの遺伝子の発現には、約24時間を1周期とする変動(概日リズム)が認められ、そのリズムは「時計遺伝子」と呼ばれる約20種類の転写因子群によって制御されている。近年、免疫機構をはじめとする生体防御や異物排泄に関与する遺伝子の多くが、時計遺伝子の制御下にあり、その発現に概日リズムが認められることが明らかになってきている。また、時計遺伝子の改変動物では、生体防御機構の破綻にともない、ガンや肥満・高血圧といった多くの疾患の発症頻度・重症度が高まることが示されている。本研究の目的は、網膜内のVEGF発現が時計遺伝子によって制御されているか否かを明らかにし、不規則な生活に伴い生じる「概日リズム異常」がVEGF関連眼疾患の発症リスクを高める要因となる可能性を示すことである。まずはじめに、VEGF関連眼疾患のモデルマウスとしてOxygen-induced retinopathy (OIR)マウスを作成した。その結果、OIRマウスの網膜において既報と一致してVEGFの発現が一過性に上昇することが確認できた。また、OIRマウスの網膜における時計遺伝子の発現を評価したところ、DEC2の発現がVEGFと同じタイミングで一過性に上昇することが明らかになった。そこで、網膜におけるVEGF産生細胞の1種であるミュラー細胞の株化細胞MIO-M1にDEC2に対するsiRNAを導入した結果、VEGFの発現が有意に抑制された。また、DEC2に対するsiRNAを導入したMIO-M1細胞ではVEGFの転写を促進する転写因子HIF1αの発現が有意に抑制されていた。これらの結果からDEC2は網膜においてHIF1αの細胞内蓄積量の増加に寄与することでVEGFの発現上昇を引き起こすと考えられる。すなわち、VEGF関連眼疾患の発症に時計遺伝子の発現変容が関わる可能性が示された。網膜VEGFの発現制御に関与する時計遺伝子を同定することができたため。また、DEC2がMIO-M1細胞においてHIF1αの細胞内蓄積量を増加させるという新たな知見も得ることができているため。今後は、DEC2が網膜(特にミュラー細胞)におけるHIF1αの細胞内蓄積量を増加させるメカニズムを明らかにする。その足掛かりとして、DEC2を強制発現もしくはノックダウンしたMIO-M1細胞に対して翻訳阻害薬シクロヘキシミドを曝露し、HIF1αタンパク質の安定性・分解速度を測定する。そのために、VEGF関連眼疾患のモデルマウスおよび培養細胞を用い実験を行う。まずはじめに、VEGF関連眼疾患のモデルマウスとしてOxygen-induced retinopathy (OIR)マウスを作成することとした。OIRマウスは、既報に従い、新生児マウスを75%酸素条件下で5日間飼育し、その後通常酸素条件下に戻すことで相対的な低酸素環境とすることで作成した。また、OIRマウスの網膜における時計遺伝子の発現を評価したところ、VEGFと同じタイミングで一過性に発現が上昇する遺伝子が見つかった。この時計遺伝子は、がん細胞におけるVEGFの発現制御に関わると報告されているため、網膜においてもVEGFの発現制御に何らかの影響をおよぼしている可能性が考えられる。その詳細については現在解析中である。新生児マウスを相対的な低酸素環境に置くことで網膜におけるVEGFの発現を上昇させるOxygen-induced retinopathy (OIR)マウスを作成した。OIRマウスの網膜において発現が変化する時計遺伝子を見出すことができた。

そこで、網膜におけるVEGF産生細胞の1種であるミュラー細胞の株化細胞MIO-M1にDEC2に対するsiRNAを導入した結果、VEGFの発現が有意に抑制された。また、DEC2に対するsiRNAを導入したMIO-M1細胞ではVEGFの転写を促進する転写因子HIF1αの発現が有意に抑制されていた。これらの結果からDEC2は網膜においてHIF1αの細胞内蓄積量の増加に寄与することでVEGFの発現上昇を引き起こすと考えられる。すなわち、VEGF関連眼疾患の発症に時計遺伝子の発現変容が関わる可能性が示された。網膜VEGFの発現制御に関与する時計遺伝子を同定することができたため。また、DEC2がMIO-M1細胞においてHIF1αの細胞内蓄積量を増加させるという新たな知見も得ることができているため。今回見出した時計遺伝子のVEGF発現変化におよぼす影響を明らかにする。実験には網膜におけるVEGF産生細胞の一種であるミュラー細胞の株化細胞MIO-M1を用いる。今後は、DEC2が網膜(特にミュラー細胞)におけるHIF1αの細胞内蓄積量を増加させるメカニズムを明らかにする。その足掛かりとして、DEC2を強制発現もしくはノックダウンしたMIO-M1細胞に対して翻訳阻害薬シクロヘキシミドを曝露し、HIF1αタンパク質の安定性・分解速度を測定する。平成29年度末に参加した学会の旅費・参加費を支払う予定だったが、処理が遅れたため未使用額が生じた。所属機関変更に伴い残金が生じた。変更後の所属機関へ輸送する物品の数を減らすために消耗品の購入を減らした。次年度は本年度の残金を当初購入予定だった消耗品の購入に充てる。
北陸・飛騨地域の伝統的文化・自然資源の観光的価値に関する研究

中国人観光客の誘致促進という観点から北陸・飛騨地域の伝統的文化や自然資源の観光的価値を再評価し、その保全と活用のあり方を考察することを目的とした。目的にしたがい、東アジア諸国の観光政策と観光動向の把握、わが国の国際観光政策の展開と訪日外国人観光客の動向及び地域の課題の把握、北陸・飛騨地域の観光資源・観光施設に対する中国人観光客のニーズと評価の把握、中国人観光客に対する地域の対応のあり方の考察、ならびに北陸・飛騨地域の観光資源の現状と保全のあり方の考察を研究課題とした。高橋:富山国際大学中国人留学生および富山県内居住中国人中年女性による北陸・飛騨地域の観光資源評価調査、北陸・飛騨地域の観光資源の保全および利用状況の実態調査、地域資源の観光的価値認識プロセスの調査を実施するとともに、東日本大震災後の地域資源に対する人々の意識についてまとめた。佐藤:富山県五箇山において、外部との連携活動による遺産の保全と活用に関する聞き取り調査を行った。また、五箇山の遺産の保全と活用の在り方を検討するにあたり、比較研究のために平泉において行政への聞き取り調査を行った。浦山:沖縄における地域環境改善や観光資源としても再認識されつつある「村抱護」林に着目し、北陸の屋敷林の地域内発的認識への応用を模索した。また伝統的文化理解の景観的価値に関し、韓国・鎮安市近郊の馬耳山を中心とした「宇宙軸としての山と集落」との空間構成的関連に観光的価値を見出す調査を行い、「馬耳山コスモロジー」構想を進めた。成澤:観光価値やSIT(特定目的旅行)に関する基本文献の整理および先行研究の調査を行うとともに、中国における休暇制度や旅行許可制度の改革による中国人の観光動向を調査した。また、富山県立山町をターゲットとする観光客誘致に向けて具体的な活動計画を策定した。湯:中国人の北陸・飛騨地域の観光資源評価調査を実施するとともに、富山を訪れた中国人観光客の属性、特徴、観光ニーズと観光資源および施設に対する関心度、満足度等について現地調査を行った。また、観光による異文化理解と交流についての考察を行った。高橋は、富山県と岐阜県の観光資源および観光施設に対する中国人留学生の評価の検討及び考察を行い、留学生の出身地と観光資源や観光施設に対する評価との間に相関はみられないこと、観光資源及び観光施設に対し男女共に概ね同様の評価を行っていること等を明らかにした。また、戦前から現在まで、研究者による観光対象・観光資源・観光施設の定義と分類について整理・検討し、観光資源という用語の定義、観光資源の分類に含める事物の内容、観光施設に含める施設の内容は研究者により異なることを明らかにし、わかりやすい概念規定の必要性を問題提起した。成澤は、東アジア諸国の国別観光状況を分析し、経済力・労働者保護政策・観光政策・レジャー意識度といった指標が当該国の出国率・入国率に結実することを明らかにした。また、日本において海外観光旅行自由化後50年を経て成熟化が徐々に進行していることを確認し、後進の韓国・台湾・タイでも確実に成熟化の道を辿るであろうことを推測した。一方、ニセコ地域での長期の観察をもとに、地方のリゾートが国際化していく構造を取り纏めた。佐藤は、平泉での地元の観光業者や行政への聞き取り調査、五箇山での地域住民や観光協会への聞き取り調査を行った。平泉では、観光の現状と観光振興の在り方に関して調査を行い、平泉が抱える課題を整理した。五箇山では、カヤ場の保全や再利用の状況の把握や今後五箇山に必要な施設等について検討した。浦山は、一地方に立つ建物の観光資源的価値を見出すため、「建築家・大江宏設計の`入善町民会館'が地域建築に与えた影響に関する研究」を行った。湯は、わが国を訪れる中国人観光客の最近の動向、富山を訪れた中国人観光客の現状を把握するとともに、中国人観光客へのアンケート調査を行い、富山を訪れた中国人観光客の状況を分析した上で、富山・北陸地域に中国人観光客を誘致するための方策について考察を行った。研究メンバー全員で、7月に情報交換と今後の研究方向についての会議、6月に富山国際大学客員教授・藤井一二氏を招いた研究会(「渤海交流と能登・金沢」)、8月に元富山県大連事務所・長嶋倉清吾氏を招いた研究会(「遼寧省と富山・北陸の観光の現状と今後のあり方について」)、11月に中国大連市の遼寧師範大学で招待講演及び瀋陽市の歴史的文化資源保全の現状調査を実施した。個人別には、研究代表者の高橋は、9月に北海道富良野市役所ヒアリング、岐阜県郡上市役所ヒアリング、10月に福井県南越前市教育委員会ヒアリング、12月に福井県南越前市の今庄旅籠塾理事長高嶋秀夫氏ヒアリング、2月に香川県直島町現地調査、3月に福井県坂井市・観光事業者ヒアリング、岐阜県高山市役所ヒアリングを実施した。成澤は、9月に北海道倶知安町「ニセコプロモーションボード」ヒアリング、12月に岐阜県高山市・上三之町町並保存会・大野会長ヒアリング、2月に岐阜県白川村役場ヒアリング、岐阜県高山市役所ヒアリングを実施した。

佐藤は、7月に五箇山・白川郷で「結い」の現状に関する聞き取り調査、10月に富山市八尾で「観光ガイドの在り方」に関する調査、11月に五箇山で「カヤ場」保全のためのシンポジュームに参加、1月に五箇山相倉集落で「民宿の現状について」の調査を実施した。浦山は、9月に香川県にみる環境文化資源の先行事例調査、9月に与論島城集落を事例とした地元NPO法人との歴史的文化・自然資源の観光的価値づけに関する集落基礎データー収集手法に関する調査、9月に香港・中国広東省の歴史的伝統集落における環境文化・人工的自然資源の再評価と観光的意味づけ・価値化に関する調査を実施した。湯は、9月に中国の研究者と富山県及び石川県などの観光地を視察し、10月に中国人留学生と県内観光地を調査した。高橋:北陸・飛騨地域における中国人観光客の動向と地域の対応状況、同地域の観光資源に対する中国人観光客(中国人留学生および富山県内在住の中国人中年女性)の評価、同地域の観光資源の保全および利用状況、地域資源の観光的価値認識プロセス、および中国人観光客が訪問する北海道、山梨県など全国各地の取り組みに関する調査が着実に進展している。佐藤:外部との連携活動による遺産の保全と活用に関して、富山県五箇山や岩手県平泉で継続的に調査を実施し、またその成果の一部を総合観光学会で発表した。浦山:観光における環境資源を見出す行為は、「認識・意味づけ・価値化」のプロセスが重要である。北陸・飛騨における環境資源の価値化には多方面にわたるアプローチが必要であろう。そのためには、各自が研究で培ったフィールドをもとに当地においても地域の認識を踏まえつつ意味付けする作業が必要になる。現在はその段階である。成澤:概ね順調に進展しているが、基本文献の整理や先行研究の調査に比較して、旅行会社への聴き取り調査が十分に進んでいない。湯:北陸・飛騨地域の観光資源に対する中国人観光客の評価および中国人観光客の異文化理解についての研究が着実に進展し、研究結果を論文にまとめ発表している。高橋は、北海道での現地調査及び文献・新聞記事調査により、わが国訪問する中国人観光客の動向と観光ニーズ及び日本側の対応の問題点と課題を把握することができた。さらに、北陸・飛騨地域の自治体・観光事業者・住民団体へのヒアリング及び現地調査並びに文献調査により、当該地域における中国人観光客の実態、地域側の対応の現状と課題、及び観光資源の保全と利用の現状と課題を把握することができた。また、香川県直島の現地調査により、アートと結びつけた地域資源の価値づけの方法と外国人観光客の動向を把握することができた。成澤は、文献研究によりアジア各国での観光の進展状況と現状を把握するとともに、中国の観光渡航制限緩和の進展状況、及び勤労者の労働環境、特に有給休暇付与の進展経緯について整理することができた。また、中国人観光客の観光動向の実態と課題を知ることができた。佐藤は、五箇山・白川郷での現地調査及び文献資料により、合掌造り集落を保全するための「結い」の変遷ならびに現状について把握することができた。また、五箇山地域全体を活性化するための問題点と課題を把握することができた。
シェアストレスが胎児期静脈化決定因子に与える影響

本研究では、胎生期の血管分化で決定的な役割を果たす胎生期静脈化決定因子Eph-B4に対して、シェアストレスが与える影響を検討した。マウスEph-B4を遺伝子導入したヒト臍帯静脈内皮細胞をスライドグラス上で培養し、層流培養装置内で各種シェアストレス条件下に刺激をしたところ、おおよそ95%以上の細胞が観察前に脱落してしまい、実験に十分なモデルが確立出来なかった。そこで実臨床で採取されるヒト大伏在静脈を用いて同様の実験を行ったところ、24時間以内の組織生存状況は良好であったが、ヒトEphB4に対する抗体の信頼性が乏しく、遺憾ながら研究期間内に目的とする研究成果を得られていない。本研究では血流によるシェアストレスが胎生期静脈化決定因子Eph-B4に対して与える影響を検討している。Eph-B4に関与する修飾分子や下流シグナルの観察を行い、将来的には血管病態を標的とした分子治療、特に静脈グラフトの壁肥厚抑制への応用を目指す。本研究はその前段階におけるin vitro系での分子メカニズム解析に位置づけられる。これにより静脈壁肥厚に対する効果的で選択性の高い静脈グラフト遺伝子治療への応用を目標とする。当初の実験計画で予定していたHUVECに対するプラスミドDNA(HA tagged-pShuttle IRES hrGFP2 Eph-B4)の導入実験では、スライドグラス上での細胞接着脆弱化が判明し、in vitroシェアストレス刺激により95%以上の細胞が脱落する結果となってしまった。また各種血管内皮細胞でも同様の検討を行なったが、実験に耐え得る導入効率を得られないなどの問題が生じる事となり、大幅な実験系の変更を余儀なくされた。現在は実際の冠動脈バイパス術で採取されるヒト大伏在静脈を一部使用し、これに動静脈それぞれのシェアストレス条件を加えたin vitro組織培養系を用いて研究を継続している。現在までに24時間の培養時間を経ても血管内皮細胞は十分なViabilityを持って十分数が残存しており、また血管内皮特異的NO合成酵素のリン酸化誘導についても確認している。しかしながらReal tme RT-PCR法によりEphB4の発現は認めているものの、anti-human Eph-B4抗体が効果的に働かない為に、Eph-B4下流シグナルの賦活化検討に難渋している。そこで過去に実績のあるHA-tagged mouse EphB4配列をpBApoCMVベクターに載せ替えてプラスミドのサイズダウンを行い伏在静脈への導入を進めている。Eph-B4に関与する修飾分子や下流シグナルの観察を行い、将来的には血管病体を標的とした分子治療、特に静脈グラフトの壁肥厚制御への応用を目指す。これにより静脈壁肥厚に対する効果的で選択制の高い静脈グラフト遺伝子治療への応用を目標とする。当初の実験計画で予定していたHUVECへのpcDNA(HA tagged-pShuttle IRES hrGFP mEph-B4)の導入実験では、層流環境に暴露するためにスライドグラス上で培養したHUVECの接着脆弱化が明らかとなり、in vitroシェアストレス刺激により95%以上の細胞が脱落する結果となった。また各種血管内非細胞においても同様の結果となり、実験の信頼性を十分確立するに至らなかった。一方で実際の手術現場において採取される大伏在静脈グラフトについて、余剰となった材料を使用して、これに動静脈それぞれのシェアストレス条件を加えたバイオリアクター環境下in vitro実験系を用いて検討したところ、少なくとも24時間以内の培養環境下で十分なViabilityを持った血管内皮細胞が生存しており、同材料を用いてEph-B4の動態検討を試みた。Eph-B4の発現そのものはReal time RT-PCRにて確認できたが、ヒトEph-B4に対する各種抗体の信頼性が乏しく、信頼に足る結果を得る事が出来なかった。この問題を解決するために、過去に実績のあるHA-tagged mouse EphB4配列をpBApoCMVベクターに載せ替えて大伏在静脈にElectroporation法により導入を試みたが、依然として満足いく導入効率を得られていない。Eph-B4に関与する修飾分子や下流シグナルの観察を行い、将来的には血管病態を標的とした分子治療、特に静脈グラフトの壁肥厚制御への応用を目指す。

本年度の実施計画では、以前の研究で作成したHA tagged Eph-B4プラスミドDNA (pcEph-B4-HA)を血管内皮細胞の培養系へ導入し、シェアストレス刺激による形態学的変化や各種タンパクのリン酸化を観察する予定であった。フィブロネクチンコーティングしたスライドグラス上で継代培養し、細胞がコンフルエントになった時点で層流培養装置に移し、細胞に各種条件でシェアストレス刺激を加えた。しかし、HUVECを用いた実験ではプラスミドの導入後における細胞接着の脆弱化が認められ、シェアストレス刺激により細胞がほぼ全てはがれ落ちてしまう結果となった。またMLECを用いたところ、実験に耐え得る十分なプラスミド導入効率が得られなかった。そこで現在は一部計画を変更して研究を進行している。具体的には冠動脈バイパス手術で採取されるヒトの大伏在静脈を一部用いて、これをシェアストレス刺激下に培養し下流シグナル伝達系やパラクライン、オートクライン機能の解析を開始している。現在までに層流刺激下での組織培養において静脈内皮細胞が脱落せず十分数が残存し、この細胞にEph-B4が発現している事を確認した。また血管内皮特異的NO合成酵素のリン酸化誘導を確認し、研究主旨に概ね沿った類似モデルの確立に至った。抗ヒトEphB4抗体の信頼性に問題があり、現状計画の維持による実験は困難であると考えている。特にEph-B4自体のリン酸化や修飾タンパク検索に必要となる免疫沈降については絶望的な状況である。そこで現在はpShuttleIRESGFPベクターからpBApoCMVベクターへのサイズダウンを行い、Electlopration法による伏在静脈組織内への遺伝子導入を進めている。これによりこれまでの研究で実績のある抗HA抗体や抗リン酸化チロシン抗体等を使用する事ができる。本プラスミドはCOS細胞上での発現と機能を確認しており、またElectlopration法については当研究室で実験が進んでいるため、実験モデルの確立は十分に期待できるものと考えている。in vitro層流刺激におけるHUVECの大量脱落や、接着性の良い細胞でのプラスミド導入不良により初期に計画していた実験モデルを断念せざるを得ない状況となった点が、研究達成の遅延に対する最も重大な理由と考えている。しかし臨床材料であるヒト組織を用いて類似した実験モデルを確立した事により、in vitroモデルの挫折を打開した。また近年我々の研究室では静脈組織に直接electroporation法によるplasmid DNA導入を行なっており、本研究へ応用できる可能性が高い。これにより当初の計画で列記した本研究の評価項目について十分に検討することが可能になると考えている。現状で当初の実験計画より遅れが出ているものの、幸いヒト伏在静脈を用いたモデルについては十分に実用可能な結果が出ている。当該年度の実験により免疫染色により血管内皮細胞が十分残存しており、Cleaved Caspase-3やCleaved PARP抗体を用いたWestern blottingにより組織Viabilityが確認された。またEph-B4やEphrin-
山地丘陵域における景観・水文・地形環境に関する比較研究

山地丘陵域に位置する複数の流域で流出特性と環境条件との関係を解析するため,流域の水文・地形・景観環境に関わる空間データセットを地理情報システム上に構築する作業を進めた.以下に具体的な進捗状況を示す.1)水文データ:関東・中部地方を対象に,国土交通省(旧建設省)が公表している多目的ダム管理年報の1992(平成4)年,1982(昭和57)年の印刷資料から,ダム流域の流入量,降水量データ(日単位)のデジタル化を行った.また,ダム地点の経緯度座標を国土庁の国土数値情報「ダム(W01-07P)」から取得し,フォーマット変換を行って地理情報システム上のポイントデータセットとして整備した.2)地形データ:国土地理院の数値地図50mメッシュ(標高)のポイントデータを補間してUTM座標系のグリッドデータを作成した.さらに,1)で作成したダム地点のポイントデータを重ね合わせ,各流域の抽出を行う作業に着手した.3)景観データ:対象地域・時期をカバーし雲量の少ない良質なLandsatTMデータを,地球観測情報システムWWWサービスを用いて検索し購入した.また,土地被覆分類方法について既存研究のレビューを行った結果,季節や地域の異なる複数のデータを同一情報空間で解析することが可能な,藤原他(1996)のパターン展開法が有効と思われたので,適用にむけて検討を進めている.なお,研究の計画段階では,各流域で少なくとも春・秋二時期の人工衛星データを整備する予定であったが,研究者向けの低価格提供が昨年度で廃止されたため,当初の予定よりも整備内容を縮小せざるを得なかった.しかし,今年度から国土庁の国土数値情報がダウンロード可能になったので,土地利用メッシュデータを補完的に利用している.山地丘陵域に位置する複数の流域で流出特性と環境条件との関係を解析するため,流域の水文・地形・景観環境に関わる空間データセットを地理情報システム上に構築する作業を進めた.以下に具体的な進捗状況を示す.1)水文データ:関東・中部地方を対象に,国土交通省(旧建設省)が公表している多目的ダム管理年報の1992(平成4)年,1982(昭和57)年の印刷資料から,ダム流域の流入量,降水量データ(日単位)のデジタル化を行った.また,ダム地点の経緯度座標を国土庁の国土数値情報「ダム(W01-07P)」から取得し,フォーマット変換を行って地理情報システム上のポイントデータセットとして整備した.2)地形データ:国土地理院の数値地図50mメッシュ(標高)のポイントデータを補間してUTM座標系のグリッドデータを作成した.さらに,1)で作成したダム地点のポイントデータを重ね合わせ,各流域の抽出を行う作業に着手した.3)景観データ:対象地域・時期をカバーし雲量の少ない良質なLandsatTMデータを,地球観測情報システムWWWサービスを用いて検索し購入した.また,土地被覆分類方法について既存研究のレビューを行った結果,季節や地域の異なる複数のデータを同一情報空間で解析することが可能な,藤原他(1996)のパターン展開法が有効と思われたので,適用にむけて検討を進めている.なお,研究の計画段階では,各流域で少なくとも春・秋二時期の人工衛星データを整備する予定であったが,研究者向けの低価格提供が昨年度で廃止されたため,当初の予定よりも整備内容を縮小せざるを得なかった.しかし,今年度から国土庁の国土数値情報がダウンロード可能になったので,土地利用メッシュデータを補完的に利用している.
光合成組織の光シグナル伝達に関わる制御蛋白質の研究

「目的」植物は光をエネルギーとして利用しているだけではなく、シグナルとしても利用している。植物に当たる光の質、量などに応答して、光合成組織を発達さえ、維持して植物は生存している。私は光に応答して発現し、YPT/rabタンパク質に属する低分子量Gタンパク質を最初に見つけたので、このタンパク質の機能を明らかにすれば、植物の光応答の仕組の一部を解明出来ると考えている。今年度の研究の目的はpra3となずけた低分子量Gタンパク質が、いつ、どこで、どれだけタンパク質として発現しているか調べることである。「結果.考察」(1)暗所生育6日実生の根、茎、及び頂芽から、RNAを単離し、pra3転写産物の有無を調べたところ、茎に多く発現していた。茎での発現量は24時間光を照射すると減少した。pra3転写産物は根及び茎にも少し発現していた。(2)モノクローナル抗体を用いて(1)と同様なことをWestern blottingで調べたところ、ほぼ同じ様な結果を得た。(3)pra3タンパク質が可溶性画分または膜画分にあるか調べたところ、両者に分布していた。(4)pra3タンパク質の光照射による消長を調べたところ、15時間後に半減した。(5)pra3タンパク質の茎の各節間での存否を調べたところ、すべてに存在した。しかしその量は若い組織に多かった。全タンパク質量の0.006%存在した。以上の様に、pra3タンパク質は、若い細胞で、暗所生育時に茎で最も多く発現していた。YPT/rabタンパク質は小胞輸送の分子スイッチであるので、pra3タンパク質はこれらの条件下で最も盛んに起こる小胞輸送に関与していることを示している。形質転換植物を用いた解析、及びpra3タンパク質と相互作用する分子の正体を示すことが、今後の重要な研究の方向である。
相対論的非平衡統計力学に基づく量子重力理論の構築の研究

【ランダムネスからの時空の創発と量子重力理論】本研究の目的は、非平衡統計力学に基づき「重力を量子力学的に記述する枠組み」を構築することであるが、理論物理学では長い間、量子力学の原理そのものがランダムネスに由来しているのではないかという期待がある。私は昨年度の研究で、マルコフ連鎖の配位空間に対し「配位間の遷移の難しさを定量的に記述する距離」を導入することに成功した。そこで今年度は、この距離を用いて量子重力理論の定式化が行えるか調べるため、行列模型の距離を解析し、行列の固有値を時空の座標とみなすことで時空の計量がどのように創発されるかを調べた。必要な枠組みはほぼ完成したので、2019年度に本格的に具体的計算を始める予定である。複素作用に対するモンテカルロ計算は、自由度が大きい場合、符号問題のために正確な数値結果を得ることが難しくなる。そこで我々は2017年に符号問題の新しい解決法としてパラレルテンパリング(レプリカ交換法)を用いた「tempered Lefschetz thimble法」(TLT法)を提唱し、簡単だが非自明ないくつかの例に対してこのアルゴリズムがすべて正しく機能することを示した。今年度はこのアルゴリズムを量子スピン系の量子モンテカルロ計算に適用し、とくにハバード模型の物理量が正しく計算できて解析的結果と一致することを示した。これは符号問題のために絶望的に難しいと考えられていたハバード模型の数値計算に初めて成功した例となっている。なお、アルゴリズム内のパラメーターをいくつかチューニングする際に、上述の距離を用いることで、チューニングが幾何学的な方法で極めて簡単に行えることも示した。「非平衡統計力学から重力が創発する」という機構の例として、確率過程に対して我々が導入した距離を行列模型に応用することで、時空の量子的幾何学を実際にランダムネスから創発させる研究が進んだ。さらに、実際のモンテカルロ計算においても、この距離をモンテカルロ計算内の確率過程に適用することで、アルゴリズムをより効率的にチューニングできることを示した。このことは、我々の導入した幾何学が実用性も伴うことを示しており、この幾何学が単なる抽象論以上の実態を持っていることを示していると考えている。「相対論非平衡統計力学に基づく量子重力理論の構築」に向け、上述の距離の定義をマルコフ連鎖モンテカルロだけでなく一般の非平衡系にまで拡大する予定である。また、系に現れるパラメーターを距離が最小となるように最適化する際、最適なパラメーターを決定する方程式とEinstein方程式との関係を調べることを計画している。【膜の量子論】超弦理論の一形態であるM理論は「膜」を基本的力学自由度とし、膜の運動は時空中でランダム体積を作る。我々は、膜のランダム体積を3角形とヒンジの組み合わせとして記述する「triangle-hinge(TH)模型」を提唱した。これは行列を力学変数とするため、連続極限の取り方などが解析的に決定できる可能性がある。今年度はTH模型の一番簡単な場合について数値計算を行い、3次相転移点が存在することを確認した。なお、配位を4面体分割に制限するには、複素係数の作用を扱う必要が出てくるが、これに伴う「符号問題」は、次の研究により解決した。【符号問題とLefschetz thimbleとparallel tempering】一般に複素作用の数値計算では、近接した配位のボルツマン因子が熱力学極限で激しく相殺するため、正確な数値結果を得るには膨大な計算量が必要となる。この「符号問題」の解決法として、経路積分の積分領域を複数のLefschetz thimbleのセットに置き換える方法が提案された。しかしこの手法では、異なるLefschetz thimble間に大きなポテンシャル障壁が存在するため、実際のモンテカルロ計算では正しいサンプリングが行えないという別の困難が生じる。我々は積分領域の変形パラメーターを焼き戻しパラメーターとするアルゴリズムを新たに提唱し、実際に機能することをいくつかの具体例で確認した。これは「符号問題」と「thimble間の移動が困難な問題」を同時に解決する初のアルゴリズムであり、汎用性も高い。【定常非平衡熱力学とブラックホール】質量の異なるブラックホールをトーラス上の力学的平衡な位置に置いた時の重力解を構成し、その定常非平衡熱力学的性質を調べた。とくにこの重力解が、以前に我々が与えたエントロピー汎関数を用いて簡明に記述できる可能性を調べた。◆膜の量子論我々が導入した「triangle-hinge(TH)模型」に対して数値計算を行い、3次相転移点の存在を確認した。これにより、量子重力理論をTH模型を用いた膜の量子論として定義できる可能性が高まったため。また、複素数値の作用を用いた数値計算における符号問題に対しても、必要なすべてのLefschetz thimbleからの寄与が取り入れられるアルゴリズムを開発し、その結果、TH模型における配位を4面体分割に制限するために作用を複素数値にした場合でも、数値計算が遂行できる目途が立ったため。◆定常非平衡統計熱力学とブラックホール一般相対論の解をエントロピー汎関数を用いて解釈する方法論が進展し、これにより定常平衡に相当しない重力解に対しても非平衡統計熱力学による解析が可能となることが分かってきたため。【モンテカルロ法における配位間の距離と量子重力】与えられた分布関数に対する期待値を数値的に評価する際、マルコフ連鎖モンテカルロ法では、目的の分布関数に緩和するような確率過程を考える。ところが配位間に高いポテンシャル障壁が存在する場合には、異なるモード間の遷移確率はほとんど0となり、平衡分布に到達するまでに長い時間がかかってしまう。

我々は配位間の遷移の難しさを定量的に表す距離を定義することに初めて成功し、いくつかの系について距離を具体的に計算した。とくに、配位空間を拡大することで緩和を速めるsimulated tempering法について距離を数値的に計算し、配位間の距離が最小とするようにパラメーターを最適化したときに、拡大された配位空間が反ド・ジッター空間の幾何を持つことを示した。さらに配位空間自身が実際の時空とみなせるような統計系(例えば行列模型など)を考えれば、時空の幾何学がrandomnessの結果と現れたと考えることができ、これは非平衡統計力学から重力が創発する初めての例となっている。複素作用に対するモンテカルロ計算で正確な数値結果を得るためには、低温極限や熱力学的極限などでは膨大な計算量が必要となる。この「符号問題」の解決法として、我々は、「積分領域をグラディエント・フローにより変形し、さらにそのフローの時間を焼き戻しパラメーターととるアルゴリズム」を新たに提唱した。これは「符号問題」と「thimble間の移動が困難な問題」を同時に解決する初のアルゴリズムであり、汎用性も高い。2017年度はとくに、ランダム体積行列模型とHubbard模型に対して我々のアルゴリズムがきちんと機能することを確認した。より詳細な解析は2018年度に行う予定である。【モンテカルロ法における配位間の距離と量子重力】「非平衡熱力学から重力が創発する」という機構を一つ提示することができた。今のところ、扱っている非平衡系は確率過程による緩和過程に限定されているが、今後より一般の非平衡系を考えることで、当初の目的である「相対論非平衡統計力学に基づく量子重力理論の構築」が実現可能になっていくと考えている。【ランダムネスからの時空の創発と量子重力理論】本研究の目的は、非平衡統計力学に基づき「重力を量子力学的に記述する枠組み」を構築することであるが、理論物理学では長い間、量子力学の原理そのものがランダムネスに由来しているのではないかという期待がある。私は昨年度の研究で、マルコフ連鎖の配位空間に対し「配位間の遷移の難しさを定量的に記述する距離」を導入することに成功した。そこで今年度は、この距離を用いて量子重力理論の定式化が行えるか調べるため、行列模型の距離を解析し、行列の固有値を時空の座標とみなすことで時空の計量がどのように創発されるかを調べた。必要な枠組みはほぼ完成したので、2019年度に本格的に具体的計算を始める予定である。複素作用に対するモンテカルロ計算は、自由度が大きい場合、符号問題のために正確な数値結果を得ることが難しくなる。そこで我々は2017年に符号問題の新しい解決法としてパラレルテンパリング(レプリカ交換法)を用いた「tempered Lefschetz thimble法」(TLT法)を提唱し、簡単だが非自明ないくつかの例に対してこのアルゴリズムがすべて正しく機能することを示した。
アデノシンA2a受容体の欠損は、なぜREM睡眠期の血圧・心拍数を上昇させるのか?

我々は、アデノシンA2A受容体ノックアウトマウスにおいて、野生型では見られない血圧・心拍数のレム睡眠期に特異的な増加が見られることを見出し、2005年に報告した(巻末に添付)。本研究は、アデノシンA2A受容体とレム睡眠期の循環動態の関連性をさらに詳細に検討することを目的とした。マウスを用いた投与実験などから得られた結果は下記のごとくである。1)アデノシン受容体の非選択的阻害剤であるカフェインの投与では、覚醒期・睡眠期を通して、血圧・心拍数に有意な影響を与えなかった。2)アデノシンA1受容体阻害薬(CPT)、A2A受容体阻害薬(SCH58261)、いずれの経口投与によっても、レム睡眠期の血圧・心拍数変動に影響を与えなかった。3)アデノシンA1受容体阻害薬はマウスの不安行動を増強したが、A2A受容体阻害薬は増強しなかった。4)レム睡眠期においては、呼吸のリズムが乱れ無呼吸が発生するが、一過性の血圧上昇には無呼吸が先行して発生しており、呼吸賦活剤であるacetazolamideの投与によって、血圧上昇が抑制された。アデノシン受容体に関わる薬物投与は、マウスの血圧・心拍数に影響を与えなかった。このことは、アデノシン受容体の血圧・心拍数調節における役割が大きくないことを示している。アデノシンA2A受容体ノックアウトマウスに見られた結果は、「受容体が存在しないこと」以外の原因によって引き起こされた可能性を示唆している。今回の報告では、結局、なぜアデノシンA2A受容体ノックアウトマウスにおいて、レム睡眠の血圧・心拍数が上昇するのか、という問いには答えられなかった。しかし、レム睡眠期の血圧変動が呼吸と密接に関連していることが新たに確認できたので、今後は、アデノシン受容体と呼吸機能についても検討していく必要がある。血圧・心拍数の解析に先立てて、循環調節や睡眠に強く影響を及ぼす情動・運動について解析を行なった。アデノシンA2Aレセプタ遮断薬であるSCH58261、およびA1レセプタ遮断薬であるCPTを用いて、マウスの不安・バランスとアデノシンレセプタとの関連性を観察した。不安の評価には高架式十字迷路を用い、バランスの評価にはrota rodを用いた。各遮断薬を腹腔内投与した30分後に、各行動試験を行なった。その結果、A2Aレセプタの遮断は自発行動量を増加させたが、高架式十字迷路には影響を及ぼさなかった。rota rodへの影響も観察されなかった。一方、A1レセプタの遮断は、自発行動量は変化させなかったが、高架式十字迷路において不安尺度を上げ、また、rota rodの成績を悪化させた。これらの結果から、A1レセプタは、不安やバランスに関与しているが、A2Aレセプタの関与は小さいと考えられた。A2Aレセプタ欠損によるREM睡眠期の血圧・心拍数上昇には、情動や姿勢制御機構ではなく、自発運動量に関わる機構と連動している可能性がある。一方、血圧と強い関連性をもつ呼吸機能を見るために、睡眠と呼吸のモニタを同時にできるシステムを構築した。圧変化によって呼吸をモニタする方法を採用した。呼吸モニタ用チャンバーにマウスを入れ、睡眠判定の指標となる脳波と筋電図を無線システムで記録するようにした。これによって、呼吸も睡眠もかなり安定的に記録できるようになった。アデノシンA2Aレセプタノックアウトマウスと野生型マウスの両方に、REM睡眠期に限局した無呼吸が観察された。

その頻度には、これまでのところ、群間に差は見出せない。REM睡眠期の血圧・心拍数変動の違いに、呼吸機能は関わっていない可能性が示唆された。REM睡眠期の自律動態は非常に特異的で、血圧・心拍数など大きな変動を示し、無呼吸も発生しやすい。我々は、平成15-16年度の科学研究費補助金によって、アデノシンA2a受容体欠損マウスが、野生型では見られない、REM睡眠期における血圧・心拍数の有意な上昇を示すことを明らかにした(Neuropsychopharmacology 2005)。これは、アデノシンA2a受容体がREM睡眠期の循環動態に密接に関わることを示している。また、昨年度の本研究において、不安行動に関しては、A2Aではなく、A1レセプタが関与していることを明らかにした。今年度、本研究においては、これまでの研究を発展させ、なぜアデノシンA2a受容体が欠損すると、REM睡眠期に限定した血圧・心拍数の上昇を引き起こすのか、そのメカニズムの解明を目的とした。まず、カフェインの慢性投与の影響を見た。カフェインは、非選択的アデノシン受容体のアンタゴニストである。C57BLマウスに血圧の送信器、脳波および筋電図測定用の電極をそれぞれ植え込み、回復後、睡眠と血圧との同時測定を長期におこなった。途中、給水びんの水にカフェイン(500mg/litter)を混入させ、その前後での変化を観察した。その結果、レム睡眠期の血圧上昇はほとんど観察されず、効果は見られなかった。さらに、アデノシンA2a受容体の選択的アンタゴニストであるSCH58261をDMSOに溶かして腹腔内ないしは脳内に注射し、その効果を観察した。これについても、何種類か、濃度を変化させて投与したが明瞭な変化は見られなかった。以上の結果は、アデノシンA2a受容体は、直接レム睡眠期の血圧・心拍数の変動に関わっているのではない可能性を示唆している。アデノシンA2a受容体アンタゴニストの投与は、不安状態を増悪させない。アデノシンA2a受容体欠損マウスが強い不安を示すことから、アデノシンA2a受容体欠損マウスと、アデノシンA2a受容体アンタゴニストの投与された状態とは、異なった状態にあることが分かる。今後、この差異を手がかりに検討を進めていく必要がある。
ヨシ植生による環境(水・土壌)浄化と底泥の脱水・固化に関する研究

ヨシ植生には、ヘドロ地盤の脱水・固化にかかわって、次のような特徴を有することが明らかとなった。(1)ヨシは蒸散能(吸水力)が強く、土壌水及び地下水を土壌内部から汲み出す作用を有している。(2)ヨシの地下茎は、経年的な地下水位の低下と共に、ヘドロ地盤の表層部から深層部に侵入する。そして、その侵入深度は地下1mを越える。(3)水平地下茎の下部から発生する根の直径は2mm6.5mmで、長さは約10100cmである。(4)垂直地下茎の節及び地上茎の基部から発生する根は分岐して密なル-トマットを形成する。(5)ヨシの地下茎は水みちをつくり、ヘドロ地盤の排水性を良好にする。(6)ヨシは耐湿性が強く、底湿地に群生し、純生産量が多い。(7)ヨシは地上部に対して、地下部〔地下茎(根)〕の割合が高い。しかも、これらの地下部はヘドロ地盤の支持力を高める。これらのヨシ植生の特徴をうまく利用することによって、ヘドロ地盤の表層部から深層部までを脱水固化させ、かつ土壌改良を促進することができる。とくに、(1)体比重は乾燥が進むにつれて、次第に不可逆的に増加するが、これに伴って保水量が減少する。(2)体比重が約0.35g/cm^3から約0.6g/cm^3の範囲では、体比重は自然含水量と指標硬度に対して、それぞれほぼ直線関係にある。(3)この直線関係はヨシ群落地と牧草地とではほぼ同じである。等が明らかとなった。一方、ヨシ地上部のN,P及びKの含有量は7月上旬に最大となるから、この時期にヨシを収穫して、N,P及びKを系外に除去することができる。更に、ヨシ植生は土壌中の各種有機物を積極的に系外へ放出する作用を有し、そのため土壌中での有機態炭素のCO_2やCH_4への無機化反応を促進する。それゆえ、ヨシ植生は無機栄養物の浄化のみならず有機汚濁物質の土壌からの浄化にも貢献しているといえる。つまり、ヨシ植生は栄養塩類の吸収・溶脱、有害物質の除去、有機物の分解等に寄与している。等が明らかとなった。1.ラインメータにおけるヨシの生育状況について;ヨシの草丈は4月下旬から6月上旬までに急激に伸びて、8月上旬の出穂期までに斬増する。ヨシの葉面積指数は8月上旬に最大12.5となり、その後、斬減する。乾物重は4月下旬から9月まで増大し、その後、葉が落ちた分だけ若干減少する。2.ヨシ植生区と裸地区における土中水分の相違について;ヨシ植生区と裸地区において、pH値が1.7以上とpH値が2.7以上の出現日数で比較すると、ヨシ植生区では深層部に地下水位の出現頻度が集中し、これに対して、裸地区では表層付近に地下水位の出現頻度が集中していた。3.ヨシに含まれる養分(Na、Ca、Mg、Fe、Mn、P、NK)含有率の季節変化について;N、PおよびKのヨシの含有率は若い植物体で高く、成長するにしたがって、減少した。