hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
霊長類の自然集団に注目した感覚関連遺伝子の多様性の探索と適応進化の検証

霊長類の色覚と味覚の進化に関して次の成果を得た。クモザル亜科はL/Mオプシンアレルの変異により採食果実検出能を独自に向上させた。均質な3色型色覚とされるホエザル属は実は色覚多型を獲得していた。野生オマキザルをモデルとして遠距離採食果実検出における3色型色覚の有利性を示した。一方野生オマキザル集団26年間の観察記録と照合して3色型色覚と2色型色覚の適応度に差がないことを示した。メガネザルL/Mオプシンの遺伝子解析から3色型色覚の起源が薄明時活動性にある可能性を提唱した。霊長類種間で苦味受容体のリガンド感受性差があることを示した。チンパンジーに苦味受容体の地域差があることを示した。コスタリカ共和国グアナカステ自然保護区サンタロサ地区において、ヒトと同様な恒常的3色型覚をするとされる新世界ザルのホエザルと2色型と3色型の多型的色覚を有する新世界ザルのオマキザル及びクモザルから糞サンプルを収集した。また、乾季においてオマキザルの採食する果実を収集した。糞サンプルからはDNAを抽出し、赤-緑オプシン遺伝子のエクソン3及び5のPCR増幅と一部の塩基配列決定を行なった。味覚受容体の味覚受容体TAS2R1、TAS2R4、TAS2R40についてシロガオオマキザル4群、チュウベイクモザル1群、マントホエザル4群、グアテマラホエザル3群に対し総計1144run(約0.6Mb)の集団塩基配列データを収集した。ホエザルの集団サンプルからは赤-緑オプシンのエクソン5において赤型と緑型のハイブリッド型を見いだし、恒常的3色型色覚とされるホエザルに色覚多型がある可能性を示した。一方、本研究のサンプルの大部分が糞DNAであることの利点を活かし、本研究と密接に関係する野生霊長類の食生態の解明に資するために、腸内細菌叢の分類同定を16SリボソーマルRNA遺伝子を標的として行なうことにした。ホエザルの糞サンプルを用いて腸内細菌叢の解析に向けて、糞DNAの保存法、抽出精製法等の実験条件の検討のためのパイロットスタディとして4サンプルの検討を行なった。さらに今後フィールドサンプリングでは回避し難い土壌や降下物の混入や昆虫接触の影響を評価するパイロットスタディが必要とされる。1.サンプル収集:昨年度に引き続きコスタリカのサンタロサ国立公園からオマキザルとクモザルの糞サンプルを収集した。2.遺伝子及び化学分析:これらのサンプルからDNAを抽出した。赤-緑オプシン遺伝子、苦味受容体TAS2R1、4、9、16、40、42及び偽遺伝子pTAS2R60、中立対照としてeta-globin pseudogene、von Willebrand factor intron11、transferrin intron 5、beta-2-microglobulin precursor introns2&3、blue opsin intron 4、ZFY intron 7、ミトコンドリアDループの集団配列決定を行なった。その結果、新世界ザルのTAS2R1はリガンド結合部位のアミノ酸がヒトと異なっており、リガンドがヒトと異なる可能性があること、ヒトとチンパンジーのTAS2R遺伝子群は機能制約が緩んでいると考えられているのに対し、新世界ザルでは機能制約が強いこと、オマキザルのTAS2R1とTAS2R16は群れ間で顕著な集団分化を示し、地域適応的な自然選択を受けている可能性があることを示した。また、香気成分分析に関しては313種類の化合物を検出し、成熟と未成熟の間で香気成分種類数に差が大きい果実ほどよく匂いが嗅がれる傾向があることを示した。これらのことから多型的色覚の新世界ザルは恒常的3色型の狭鼻猿類より味覚や嗅覚により依存している可能性が考えられる。3.ホエザル赤-緑オプシンのハイブリッド遺伝子について再構成実験を行ない、それらの吸収波長が赤と緑オプシンの中間にあることを確認した。霊長類の色覚に関しては次の成果を得た。1) L/Mオプシン遺伝子のアレル多型による色覚多様性が顕著な新世界ザル類の中で、クモザル亜科が独自にアレルの消長・獲得を経験し、他の脊椎動物に見られないアミノ酸変異によりアレルの波長感受性の分化を達成したこと、それにより採食果実と背景葉の弁別が向上していることを明らかにした。2)分化したL/Mオプシンの遺伝子重複を新世界ザル類で唯一経験し、均質な3色型色覚を獲得したと考えられてきたホエザル属に対し、2種の野生群調査を行い両種ともL-

Mハイブリッド遺伝子の獲得により独自の色覚多型を生じていることを明らかにした。3)多型色覚を示す典型的新世界ザルのオマキザル野生群におけるL/Mオプシンアレル波長感受特性と採食果実の分光特性から、3色型色覚が2色型色覚より遠距離からより多くの果実種を検出でき、それが食資源競合性の高い小木においても顕著であることを示した。4)オマキザル野生群の26年におよぶ観察データから、出生率と生存率において3色型色覚が2色型色覚に優っていないことを示した。これらの成果は霊長類の色覚進化の理解に大きく貢献する。味覚に関しては次の成果を得た。色覚と食性の大きく異なる新世界ザル類の間で苦味受容体TAS2R1とTAS2R4のリガンドに対する反応強度と感度をヘテロ培養細胞系カルシウムアッセイで調べた。TAS2R1の樟脳に対する感度は夜行性のヨザルが最も高かった。一方TAS2R4のコルヒチンに対する感度は恒常的3色型色覚ホエザルが他よりも有意に低いが、反応強度は多型色覚のマーモセットが他より有意に高かった。これらから、新世界ザル種間で苦味感覚に違いがあることが示唆された。しかし、色覚や食性との関連を含め、他の受容体も含めたさらなる研究が求められる。これらの他、色覚のモデル生物であるゼブラフィッシュから網膜発生の基盤的な知見を得た。メガネザル3種(ボルネオメガネザルTarsius bancanus、フィリピンメガネザルT. syrichta、スラウェシメガネザルT. tarsier)のL/Mオプシン遺伝子を単離した。近縁なボルネオメガネザルとフィリピンメガネザルはそれぞれMタイプ、Lタイプと異なるのに対し、それらの外系統となるスラウェシメガネザルはLタイプであった。イントロンとエクソン同義塩基サイトによる遺伝子系統関係は種の系統関係と一致したのに対し、エクソン非同義塩基サイトによる遺伝子系統樹では同じLタイプのフィリピンメガネザルとスラウェシメガネザルがより近縁でMタイプのボルネオメガネザルは外系統となった。このことはそれら3種の共通祖先でLとMタイプが種内多型として存在したことを支持しており、したがって新世界ザルと類似して3色型色覚が一部のメスに現れる多型色覚であったことを支持している。さらにこのことはそれらが昼行性あるいは昼夜行性であったことを支持している。一方、メガネザルの共通祖先は化石証拠からすでに巨眼であったことが知られており、このことはそれらが夜行性であったことを支持している。一見相矛盾するこれらの結果は3色型色覚が昼行性になってから進化したのではなく、霊長類の祖先が完全な夜行性活動性でなく、桿体と錐体の両方が機能しうる薄明時活動性であり、そこで3色型色覚も進化した可能性を示唆している。オプシン、苦味受容体、中立対照とも集団配列決定を進展させ、果実の香気物質について一定の分析結果を得た。25年度が最終年度であるため、記入しない。主要な研究対象と予定していた新世界ザルに加え、原猿類であるメガネザルの祖先種に3色型色覚を含む色覚多型があった可能性を示すことができた。新世界ザルであるオマキザルとクモザルの苦味受容体遺伝子TAS2R1について、それぞれのアミノ酸レベルの多型に対し受容体再構成を行ないカルシウムイメージングを実施した。確定的結果は得られていないが、ヒトで示された苦味物質に対する感受性がヒトとは異なることが示唆された。当初の予定に従って研究を継続する。
凍結処理膝蓋腱の力学的特性に及ぼす除負荷の効果の発現機序に関する超微構造学的解析

1.凍結処理が膝蓋腱の力学的特性および超微構造に及ぼす効果(1)凍結処理は3週以後に膝蓋腱の引っ張り強度およびtangent modulusを徐々に低下させた。しかしそれは膝蓋腱の断面積を増加させたため、最大破断荷重の低下は最小であった。(2)凍結処理は3週では膝蓋腱の超微構造に有意の効果を与えていなかった。しかし6週では、90nm以下の直径を有するコラゲン線維の数を有意に増加させ、直径に関するヒストグラムを2峰性から単峰性へ変化させた。2.除負荷が凍結処理膝蓋腱の力学的および超微構造に与える効果(1)除負荷は凍結処理膝蓋腱の引っ張り強度およびtangent modulusを1週以内に著明に低下させた。断面積を増加させたが、最大荷重は著明に低下した。この変化は生きた細胞の非存在下に起っていた。除負荷の効果は、除負荷の程度に依存していた。(2)除負荷は3週以内に360nm以上の直径を持つ太いコラゲン線維の数を増加させたが、全体としてはコラゲン線維の総数、およびコラゲン線維が腱の断面積中に占める割合を有意に低下させた。3.除負荷が凍結処理膝蓋腱に与える効果の作用機序除負荷は細胞の活動とは独立に、直接膝蓋腱のマトリックスに作用する。コラゲン線維の数の減少、各コラゲン線維間の摩擦力の低下、およびコラゲン線維そのものの引っ張り強度の低下、などが腱全体の引っ張り強度低下の原因と考えられる。成熟家兎20羽(3.4±0.2kg)の右膝蓋腱を、液体窒素によるin situ凍結処理法を用いて線維芽細胞を死滅させた後、生食で解凍し20羽ずつ2群に分けた。第1群では膝蓋骨と脛骨結節間に鋼線をかけ膝蓋腱を弛緩させる方法で完全除負荷を行った(凍結除負荷群)。第2群では同様の手術を加えたが、除負荷の操作を行わなかった(凍結群)。術語3、6週で各群とも5羽ずつ屠殺した。5羽の左膝蓋腱に対しては屠殺時に液体窒素による凍結処理を行い、sham群の0週とした。残りの左膝蓋腱は何の処理も加えず、これをコントロールとした。膝蓋腱の中1/3を取り出し、長軸方向で三等分し、さらに各部分を表皮側と関節側に二分して計6個のブロックにした。各切片の中央で横断面の超薄切片を作製した。酢酸ウラニル-クエン酸鉛染色した超薄切片を透過電子顕微鏡にて観察し、超微構造学的解析を行った。定量化のためコンピュータ画像解析を用いて、切片の1μm^2の断面積内に占めるコラーゲンフィブリルの直径、数、面積占有率(%CF)などを求めた。6週間の観察で、凍結処理は%CFには変化を与えないが(表1),900nm以下の細い直径のフィブリルの比率を増加させることが判明した。また凍結膝蓋腱に対する除負荷は直径が360nm以上径の太いフィブリルを出現させるものの,直径が90nm以下の細いフィブリルの数を著しく減少させることで,全体としては単位面積当りのフィブリルの数と%CFを低下させることが明らかにされた(表1).1.研究の目的は正常な膝蓋腱の微細および超微構造に対する凍結処理の効果,および凍結処理膝蓋腱の微細および超微構造に対する除負荷の効果を明らかにすることである。2.control標本において,フィブリルの直径は30360nmに分布していた。ヒストグラムは2峰性を呈した。Shamグループにおいてはtime-zeroと3週においては結果はcontrolと同様であった。しかし6週においては90nmより小さな直径を持つ細いコラーゲンフィブリルの数が増加した。そしてヒストグラムは単峰性を呈した。3週の除負荷グループでは細いコラーゲン線維の数が減少した。

そして360nm以上の直径を持つ太いコラーゲン線維が出現した。この時ヒストグラムは2峰性を呈した。6週では3週で見られた特徴がより鮮明になった。どの観察時期においても除負荷群とSham群の間には有意差が存在した(p<0.01)。3.本研究は凍結処理と除負荷が膝蓋腱の光学顕微鏡レベルの構造および超微構造に強い影響を与えることを示した。凍結処理は1視野全体に対する膠原線維の面積の総和の比率(%CF)には影響を与えなかった。しかし6週において90nmより細いコラーゲン線維の数を増加させた。凍結処理を受けた膝蓋腱に対する除負荷の効果に関しては除負荷は線維束内に空胞を発生させ,そして%FBを低下させた。加えて除負荷がコラーゲン線維の数を減少させさらに%CFも減少させた。しかし除負荷は正常ではみられない360nm以上の直径を持つ太いコラーゲン線維を発生させることが注目された。これらの観察結果は凍結処理あるいは除負荷を受けた膝蓋腱による引っ張り強度の低下の理由を考えるに当たって有用な情報を提供した。すなわち断面積におけるコラーゲン線維の面積分率の低下あるいは量的な低下あるいはコラーゲン線維の中に各線維内における分子間摩擦力の低下などが引っ張り強度を低下させる原因になっていると考えられた。
近代移行期、蝦夷地・北海道分領支配に関する歴史情報の復元的研究

本研究は、北海道の歴史的経験と深く関わる二度の分領支配と関わって、全国の大名家のアーカイブズのなかに残された、近代移行期の北海道の歴史情報の収集・組織化を目指すものである。幕末明治期の北海道では、多くの人の移動にともない、前近代の北海道の記録が東北に、前近代の諸藩・領主の記録が北海道に持ち込まれるなどの事態を惹起した。明治維新前後の蝦夷地・北海道の分領支配との関わりのなかで分断状況にあるアーカイブズを、分領支配という歴史的経験によって結ばれた両地域の共有の歴史遺産として、整理・保存・研究・活用の途を目指すことが、本研究の目的である。
グラフェンを用いた酵素反応の計測とその応用

本研究では、グラフェンの特性を利用した生化学研究のための新たなプラットフォーム"Lab on a graphene"構想の第一歩として、グラフェントランジスタ表面のセンシング領域がデバイ長の範囲内にとどまるという問題を解消するため、「酵素反応産物による電気的な生体分子検出」と「反応系のマイクロメートルスケールへの封じ込め」を用いたバイオセンシング技術を開発した。グラフェン上に酵素分子ウレアーゼを捕捉して反応産物を検出することに成功し、また捕捉した病原体を酵素反応産物を指標に検出することにも成功した。本法により、デバイ遮蔽による限界を超えた高感度なバイオセンシングが可能であることが実証された。バイオデバイス
疎シュタイナー三重系および関連する組合せ構造の性質とその存在の解明

昨年度に引き続き、組合せデザイン論および極値集合論において長年未解決であるr-sparse予想において存在が予想されている特殊なシュタイナー三重系(以下STSと呼ぶ)の存在性を調べるとともに、関連する組合せ構造がもつ情報科学への新しい応用に関して研究成果を得た。これまで様々な研究者により、反復復号を行う際のLDPC符号がもつ誤り訂正能力や、消失耐性符号の消失復旧能力は、符号内部に現れる特殊な組合せ構造と強い関連があることが指摘されていた。STSにおけるr-sparse性も符号と関連ずる特殊な内部構造の代表例である。本研究ではアリゾナ州立大学計算機科学科のColbourn教授と共同で、STSの結合行列をLDPC符号の検査行列に利用する際に問題となる、stopping setと呼ばれる内部構造の大きさについて調べた。ここでは、組合せデザイン論において回避問題と呼ばれる問題の、これまでにない新しい一般的解決法のひとつを発見することを通して、自明でないSTSが必ずもつstopping setの大きさについて上限式を与えた。また内部に存在する最小のstopping setが比較的大きな場合について、確率的手法を用いることで、部分的STSの最大ブロック数に対する下限を導いた。これらの成果により、どのような三重系をLDPC符号に用いるかについて検討ずる際のひとつの指針を与えたほか、三重系における回避問題おいても進展がみられた。さらに我々は、Vermont大学計算機科学科のLing教授と共同で、集積回路などに対するスキャンテストに利用される、X-符号について組合せ論的な視点から研究を行つた。X-符号と、疎構造に代表される特殊な内部構造との間の関係について、我々は昨年度に得た符号語数の上限式を改良するとともに、新たにtranslation-free systemという概念を導入することで、畳み込み式圧縮回路の理論的構成法を与えた。組合せデザイン論および極値集合論において長年未解決であるr-sparse予想の中で、その存在が予想されている特殊なシュタイナー三重系(以下STS)の存在性を調べ、またそこから得られた知見を通し、情報科学および計算機科学での研究成果を得た。上述の予想はr-sparseという性質を持つSTSが、自明な必要条件を満たす十分大きな頂点集合上で、3より大きい任意の自然数rに対していつでも存在すると予想している。私や他の研究者の成果により、これまでに5以下のrに対しては、ほとんど全ての場合でr-sparse STSの存在が確認されていた。また6-sparse STSの存在も部分的に知られていた。これに対し今年度の研究では、可換群が頂点の上に正則に作用するSTSに対しては、13以上の任意の整数rにおいてr-sparse予想が成り立たないことを証明した。またいくつかの類似した有限群の作用においても同様の結果を導いた。これらの結果により、rsparse STSの存在性とその自己同型群を繋げる研究成果が得られた。またr-sparse STSおよび類似の性質を持つ組合せ構造は、集積回路に代表されるデジタル回路に対するスキャンテストのための、テスト回路設計に有用であることを見出し、現在研究成果を取りまとめている。このほかSTSの自己同型群は自己補グラフの三角形分割問題にも関係しており、特にこの分割問題はhalvableという性質をもつSTSの存在問題と等価であることが知られていた。今回、halvable STSを含む一般のhalvableシュタイナー2-デザインの存在性を、ブロックの大きさが5以下あるいはメルセンヌ素数の場合において漸近的に証明した。さらにこれら有限群の推移的作用を調べる中で、周波数ホッピング系列を使ったスペクトラム拡散通信や、符号の同期において有用な組合せ構造の構成法を新たに発見した。
ユーラシア中央部・南部でのヒグマ多様性変遷の探求と北海道ヒグマ三系統の起源解明

申請者らおよび海外研究者の従来のミトコンドリアDNA分子系統研究により、旧大陸と新大陸を含む北半球のヒグマには、複数の遺伝的系統が局所的または広範囲に分布することが明らかにされている。本研究では、北海道のヒグマ集団とユーラシア大陸のヒグマ集団とを比較しながら古代DNA解析を含めた分子系統地理的解析を行い、北海道のヒグマ集団で見出された3つの遺伝的系統の渡来ルートと起源を解明することを目的とした。これまでのミトコンドリアDNAのAPLP分析により、道東系列の同系列がユーラシア大陸内のコーカサス地方およびアルタイ山脈周辺に分布していること、さらに、サハリンには道央-道北系列とは異なるが近縁な系列が分布することが申請者らの分析結果から示されている。そこで、本年は特にユーラシア大陸の古代ヒグマについて道南系列の有無に着目して解析を進めたが,現在までに道南系列は見つかっていない。ユーラシア大陸北部には、東欧から西アラスカに分布する系列が古代ヒグマにおいても見出された。一方、バルカン半島はヒグマのミトコンドリアDNAの西欧系列と東欧系列の境界線と考えられてきたが、種保全のために,東欧系列をも個体を人工的にバルカン半島南部へ移入したことが記録されている.元来の自然分布を調べるために、ブルガリアの古代ヒグマについて分析したところ、西欧系列のみが見つかった。これは、バルカン半島南部に位置するブルガリアが西欧系列の分布域であることを示すものと考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。バルカン半島に位置するブルガリアにおける古代ヒグマの系統的位置を明らかにするするため、ブルガリア国立自然史博物館およびトラキア大学農学部を訪問し、先方の海外共同研究者とともに古い毛皮標本、および洞窟や遺跡からの出土骨の標本調査を行った。各研究機関に種々の状態の古代ヒグマ標本が保管されていることがわかった。すでに代表者らが現生のアジア産ヒグマのミトコンドリア全ゲノム遺伝情報を用いて開発し公表したamplified product length polymorphism (APLP)法を用いて、ブルガリアのヒグマ出土骨DNAについてマルチプレックス遺伝子増幅法(PCR)を試みた。その際に、適切な反応条件を調整することにより、効率的なPCR増幅を行うことが可能となった。その結果、ブルガリア集団に特異的な複数の単一塩基多型サイト(SNP)を検出し、アジア産ヒグマの遺伝情報との違いを見出すことができた。現在のところ、ブルガリアの古代ヒグマには、同じ系列のミトコンドリアDNAハプログループが検出されている。APLP法に加え、従来のミトコンドリアDNAコントロール領域のPCRダイレクトシーケンス法による解析も同時並行で進めているが、分析成功率はAPLP法の方が良好であることが判明した。さらに、ユーラシア南部であるイランにあるペルシャ野生動物遺産財団の野生動物専門員を招聘し、イランにおけるヒグマを含む野生動物の多様性について研究打ち合わせを行った。イランにおけるヒグマの分布状況を把握することができた。ゲノムDNA分析は現在準備中であり、核DNA(常染色体、Y染色体)の複数の遺伝子に着目した分子系統解析も盛り込む予定である。本研究の目的は、これまでヒグマの系統地理的特徴が十分に解明されていないユーラシア中央部・南部・バルカン半島等におけるヒグマを対象としてその分子系統地理学的特徴を調査分析することである。さらに、北海道に見られる3系統のヒグマの起源を解明するも目標である。本年度は、母系遺伝するミトコンドリアDNAの系統地理的特徴と父系遺伝するY染色体DNAの分子系統地理的特徴に着目して研究を進めた。その成果として、バルカン半島に位置するブルガリアにおける古代ヒグマについて、ミトコンドリアDNAのAPLP法(amplified product length polymorphism)を適用したところ、ユーラシアのヒグマハプログループの西系統に分類されることが明らかとなった。さらに、ミトコンドリアDNAコントロール領域の部分配列について、遺伝子増幅(PCR)産物ダイレクトシーケンス法によって決定し分子系統関係を解析したところ、現在のバルカン半島に分布するヒグマ系列と同系列であった。さらに古代ヒグマにおいて塩基配列の多型を見出した。また、父系遺伝子から北海道ヒグマの起源を探求するため、Y染色体DNA塩基配列に基づいた分子系統解析を行ったところ、北海道のヒグマ集団とユーラシア大陸ヒグマ集団との間に遺伝的分化があることが見出された。しかし、北海道内での地域変異は小さいものであった。これはオスの広い行動範囲に起因するものであり、母系遺伝するミトコンドリアDNAの分子系統地理学的特徴とは異なっていた。以上の成果は現在、投稿論文としてまとめているところである。本年度はヒグマY染色体DNAの分子系統学的解析の成果をまとめることができたため、現在、投稿準備中である。申請者らおよび海外研究者の研究により、北海道を含む全世界のヒグマには少なくとも3つの遺伝的系統が分布することが明らかになっている。特に、北海道の3系統の起源を解明するには、広くユーラシア大陸のヒグマ進化を解明し、北米ヒグマとの比較解析することが重要である。北海道およびユーラシア大陸のヒグマについて、ミトコンドリアDNAに加え核DNA遺伝子を行い、その集団構造の変遷と移動の歴史を明らかにする。以上の成果を統合し、ユーラシアでのヒグマ進化の起源地域を明らかにし、さらに、北海道ヒグマで見出された3つの遺伝的系統の渡来ルートと起源を解明することを目的とする。本年度は、サハリンのヒグマ出土骨について、ミトコンドリアDNAの古代DNA分析を行った。

サハリンの古代ヒグマについて申請者らが以前に開発したAPLP法を用いて解析したところ、すべての個体がユーラシア大陸の東ヨーロッパ系統に含まれていた.現在、北海道に分布しているヒグマ集団の祖先は、サハリンを経由して北海道に渡ってきたと考えられるが、分析したサハリンの古代ヒグマからは北海道に分布するミトコンドリアDNA系統(特に、東ヨーロッパ系統に近い道北-道央系列)をもつ個体は見つからなかった。この結果は、現在サハリンに分布するヒグマ集団の祖先が北海道集団の祖先とは別々に大陸から移動してきた、または、サハリンという島の中で長期間隔離されたことを示唆している。サハリンで見つかったミトコンドリアDNA系統は、ユーラシア大陸から西アラスカにかけて広く分布しており、最終氷期以前にベーリング陸橋を経て北米に移動したと推測されている。北海道の道北-道央系列の遺伝的分化があらためて確認された。海外共同研究として古代DNA分析を導入したヒグマの系統地理が進んでいる。また、ヒグマY染色体DNAデータを投稿論文として発表することができた。申請者らおよび海外研究者の従来のミトコンドリアDNA分子系統研究により、旧大陸と新大陸を含む北半球のヒグマには、複数の遺伝的系統が局所的または広範囲に分布することが明らかにされている。本研究では、北海道のヒグマ集団とユーラシア大陸のヒグマ集団とを比較しながら古代DNA解析を含めた分子系統地理的解析を行い、北海道のヒグマ集団で見出された3つの遺伝的系統の渡来ルートと起源を解明することを目的とした。これまでのミトコンドリアDNAのAPLP分析により、道東系列の同系列がユーラシア大陸内のコーカサス地方およびアルタイ山脈周辺に分布していること、さらに、サハリンには道央-道北系列とは異なるが近縁な系列が分布することが申請者らの分析結果から示されている。そこで、本年は特にユーラシア大陸の古代ヒグマについて道南系列の有無に着目して解析を進めたが,現在までに道南系列は見つかっていない。ユーラシア大陸北部には、東欧から西アラスカに分布する系列が古代ヒグマにおいても見出された。一方、バルカン半島はヒグマのミトコンドリアDNAの西欧系列と東欧系列の境界線と考えられてきたが、種保全のために,東欧系列をも個体を人工的にバルカン半島南部へ移入したことが記録されている.元来の自然分布を調べるために、ブルガリアの古代ヒグマについて分析したところ、西欧系列のみが見つかった。これは、バルカン半島南部に位置するブルガリアが西欧系列の分布域であることを示すものと考えられる。研究はほぼ計画通りに進んでいるが、ゲノムDNA分析は現在準備中であり、核DNA(常染色体、Y染色体)の複数の遺伝子に着目した分子系統解析も盛り込む計画である。また、現生の西欧州ヒグマのミトコンドリアDNA情報がデータベースで公開された際には、ユーラシア全体のヒグマを対象として単一塩基多型を検出できるAPLP法を開発し、詳細な分析を進める。
Claudin類似4回膜貫通タンパク質Euglena-IP39の構造および機能解析

昨年度より検討中であったIP39の重合により形成される逆平行2重鎖の間をIP39のどの部位が結合を担っているか、この点から解析が始まった。IP39はチロシンがリン酸化修飾を受けることが知られているが、チロシンは細胞内C末鎖にのみ存在する。そこで抗リン酸化チロシン抗体からFab部位を精製してIP39の2次元結晶に作用させて解析を行い、立体構造情報の収集に努めた。Fabが結合した3次元構造は、重合鎖2列の間隙の箇所のみの電子密度が極端に低下しており、他の構造に顕著な変化が見られなかった。これは重合鎖同士を結合する部位にFabが作用したために、構造が不安定になったためと考えられる。つまり、IP39は細胞内C末鎖を介して相互作用する可能性を示唆している。これまで得られていた構造情報にもデータ収集を重ねることで、この3量体内でIP39が非対称性に配向していることが判明した。1分子と他の2分子は脂質膜中における配向が異なっており、1分子が脂質膜に対して垂直方向軸を回転軸に1800向きを変えて、他の2分子に配向していることが分かった。この構造様式には3量体における相互作用が3種存在する事をしめしており、先述のC末鎖同士の相互作用を含めて、IP39単分子は4種の分子間相互作用を構築できることを示唆している。これらのmulti-interactionがミドリムシ細胞膜表面に見られるIP39の天然性の線状重合鎖構築に寄与していると考えられる。IP39に見られる分子の並び方は、claudinが構築するTJs-strandの重合様式を示唆している可能性があり、今後のclaudinの機能および構造解析において重要な知見、テンプレートとなると思われる。本研究結果がNature communicationsに発表された。タイトジャンクションが形成するストランドの分子構築を、クローディン類似蛋白質であるIP-39で示した。ストランド構造の構造解析はこれまでになく、重要な知見が得られた。今後は、解像度の向上などを目指して行きたい。昨年度当初、精製したIP39を用いて明確な回折点を示す2次元結晶を得ることが出来た。より高分解能な解析を行える極低温電子顕微鏡を用いた観察へと進むためには、長期の観察、解析に耐え得る、それまで以上の良質な結晶を再現性良く作製できることが求められる。そこで精製条件、結晶化条件のより詳細な検討を行うことで、再現性の良いかつ良質な結晶を作製することが出来るようになった。作製した結晶を用いて極低温電子顕微鏡で高分解能解析を行ったところ、IP39は基本の最小ユニットが三量体で存在し、さらに再構成脂質膜中において細胞内側、または外側を同じ向きにして埋め込まれながら1次元方向に配列する、いわゆるタイトジャンクションに見られるstrandの様な配列を形成していることが分かった。これまでに再構成膜中でこの様な形態を示す膜タンパク質の報告はなく、全く新規の重合様式を示すタンパク質である。また、あるclaudin分子が取り易い最小ユニットも三量体であることも本研究にて確認しており、さらにタイトジャンクション中の1本のstrandの幅と、IP39のstrandの幅も大体等しいことから、IP39の立体構造解析がclaudinの構造学的知見を世界で始めて与える研究に成りえる可能性が高い。また、現在陰イオン交換カラムから精製する際に、異なるリン酸化状態を持つIP39が回収できており、IP39のリン酸化状態と結晶性の間に密接な関係が存在することが分かってきた。Claudinにおいても、様々なsubtypeでリン酸化とバリア機能制御の相関が報告されているため、IP39のリン酸化状態と構造、および機能の関係は非常に興味深い点である。

当初の研究計画通り、良質な結晶を再現性良く作製できるようになった。また極低温電子顕微鏡による観察、解析を経てIP39の多量体状態が判明した。タイトジャンクションが形成するストランドの分子構築を、クローディン類似蛋白質であるIP-39で示した。ストランド構造の構造解析はこれまでになく、重要な知見が得られた。今後はIP39のリン酸化が分子間相互作用にどのような影響を与えているのかをリン酸化抗体を付加した結晶を作製し、極低温電子顕微鏡を用いて観察し、その機能について議論を重ねていく。抗体はIP39に対して、かなり大きく分子間相互作用に働く領域に結合する可能性があるために、結晶を壊さない程度の濃度、抗体の種類やパパイン処理などをすることで分子サイズを調節する必要があると思われる。また、分子間相互作用の領域を特定していく為に、リン酸化部位を含めたアミノ酸置換をしたIP39を作製、安定発現細胞株にて精製して結晶解析を試みる。今後は、解像度の向上などを目指して行きたい。
液体Siナノインプリントによる近赤外線センサの創製

私たちは独自に開発した「液体シリコン(Si)」を用いた「ナノインプリント法」によりSi面内に調微細構造をデザインし、その上に金(Au)を蒸着するだけで近赤外光を効率よく吸収する「光アンテナ」機能が出現する事を見出した。この「光アンテナ」はSi/Au界面を持ち、光エネルギーをそのショットキー接合界面で光電流に変換し得る機能を有している。本年度は「液体Si」のナノインプリト加工時に主役となる物理挙動、「液体Si→固体Si」変換過程の解明に取り組んだ。この変換過程ではSiのネットワーク化の起点となる活性種の同定と反応ルートの推定が必要となる。そこで時間分解過渡吸収分光法により、液体材料の中に短時間に出現するラジカル種を測定し、その固体化反応機構の一端を明らかにした。シリルとシリレンの働きに着目をしたところ、液体Si内のSi-Siのネットワーク化(固体化)の起点にはシリレンが重要な役割を果たすこと、更にそれだけでなく液体Si材料の安定性、得られる薄膜の機械特性や膜密度等にも影響を及ぼすことが明らかとなった。具体的にはシリレン濃度が高いと液体Si→固体Siへの固化速度が加速し、表面モルフォロジーと膜密度が低下した。またシリレンの種類は複数存在していることが示唆される結果を得ており、液体Siの固体化機構が複雑である事が明らかとなった。それら結果を踏まえ、来年度はシリレンの濃度や発生タイミング、反応機構に着目をして液体Siの物性解析とナノインプリント特性の相関を明らかにする。今まで謎に包まれていた液体Siの固体化過程の反応機構の解析に取り組み、それがインクの安定性や塗膜の均質性に強い影響を与える事を明らかにした。特に固体化の起点になるのがシリレンである事、さらに複数のシリレンとそれに応じた複数の反応ルートを持つことを明らかに出来た事は、液体Siの固体化の反応機構を考える上では極めて貴重な情報である。更に過渡吸収スペクトル測定によって材料劣化が発生することを明らかにし、より好ましい実験条件環境への移行を進めた。シリレンの反応ルートが全て明らかになっていないが、装置や測定条件の改善により、次年度の実験の中でシリレンを介した固体化反応の詳細が明らかになってゆくと考えている。時間分解過渡吸収分光法は、液体Si中に発生するシリレンの解析にとても強力なツールであったが、ポンプ光によって材料自身が劣化してしまう課題が明らかとなった。今年度は昨年度の取組みを更に発展させ、液体Siの固体化機構に及ぼすシリレンの役割を深く理解する事を目指す。特に時間分解過渡吸収分光法では装置面での改善を図り、測定時の光劣化を最小限に抑える工夫をする。具体的には浜松ホトニクス社製の装置の機能に着目し、多波長同時計測による一括測定に取り組む。これにより1回測定で全波長の分光測定が可能となり、材料の劣化に邪魔されない分光測定結果を得ることができる。

この「光アンテナ」はSi/Au界面を持ち、光エネルギーをそのショットキー接合界面で光電流に変換し得る機能を有している。本年度は「液体Si」のナノインプリト加工時に主役となる物理挙動、「液体Si→固体Si」変換過程の解明に取り組むために研究補助員を雇用した。そして過渡吸収分光測定法を用いて液体Si内で固体化の起点となる活性種の評価解析を進めた。シリルとシリレンの働きに着目をしたところ、液体Si内のSi-Siのネットワーク化(固体化)の起点にはシリレンが重要な役割を果たすこと、更にそれだけでなく液体Si材料の安定性、得られる薄膜の機械特性や膜密度等にも影響を及ぼすことが明らかとなった。具体的にはシリレン濃度が高いと液体Si→固体Siへの固化速度が加速し、表面モルフォロジーと膜密度が低下した。またシリレンの種類は複数存在していることが示唆される結果を得ており、液体Siの固体化機構が複雑である事が明らかとなった。それら結果を踏まえ、来年度はシリレンの濃度や発生タイミング、反応機構に着目をして液体Siの物性解析とナノインプリント特性の相関を明らかにする。今まで謎に包まれていた液体Siの固体化過程の反応機構の解析に取り組み、それがインクの安定性や塗膜の均質性に強い影響を与える事を明らかにした。特に固体化の起点になるのがシリレンである事、さらに複数のシリレンとそれに応じた複数の反応ルートを持つことを明らかに出来た事は、液体Siの固体化の反応機構を考える上では極めて貴重な情報である。更に過渡吸収スペクトル測定によって材料劣化が発生することを明らかにし、より好ましい実験条件環境への移行を進めた。シリレンの反応ルートが全て明らかになっていないが、装置や測定条件の改善により、次年度の実験の中でシリレンを介した固体化反応の詳細が明らかになってゆくと考えている。時間分解過渡吸収分光法は、液体Si中に発生するシリレンの解析にとても強力なツールであったが、ポンプ光によって材料自身が劣化してしまう課題が明らかとなった。今年度は昨年度の取組みを更に発展させ、液体Siの固体化機構に及ぼすシリレンの役割を深く理解する事を目指す。特に時間分解過渡吸収分光法では装置面での改善を図り、測定時の光劣化を最小限に抑える工夫をする。具体的には浜松ホトニクス社製の装置の機能に着目し、多波長同時計測による一括測定に取り組む。これにより1回測定で全波長の分光測定が可能となり、材料の劣化に邪魔されない分光測定結果を得ることができる。
新生児神経細胞の脆弱性におけるスーパーオキシドジスムターゼの重要性についての研究

新生仔脳に2時間の一過性脳虚血を加え、組織学的障害の部位差を検討したところ、虚血側すなわち右側の障害の範囲は、大脳新皮質で約85%、線状体で約80%、海馬で約60%、視床で約50%であった。他の部位では障害は軽度ないしは認められなかった。最も障害が広範囲に及んだ大脳新皮質では、早期から頭頂葉の第3層を中心に層状の神経細胞壊死がみられた。次に墨汁潅流標本により、2時間の一過性脳虚血後の血流回復過程を調べたところ、血流の回復過程に部位差が認められた。すなわち、他の部位では血流が早期に回復しているのに、大脳新皮質の前頭葉、頭頂葉では再潅流30分後でもまだ血流が回復していなかった。最も血流の回復が遅れたのは、頭頂葉第3層付近で、再潅流1時間後でもまだ回復していなかった。再潅流2時間後にすべての部位で血流が回復した。さらに免疫組織化学的染色により、2時間の一過性脳虚血中ないし虚血後の内因性Manganese-superoxide dismutase(以下Mn-SOD)の分布を観察したところ、虚血開始後、大脳新皮質で一過性にMn-SODの染色性が低下した。すなわち、虚血開始1時間後より第3層付近で層状に低下し、2時間虚血後の再潅流4時間後では全層で低下した。この変化はこの部位でみられた神経細胞壊死より先行していた。以上より、組織学的障害が最も広範囲であった大脳新皮質の脆弱性については、虚血後の血流の回復の遅れと内因性Mn-SODの一過性の減少が関与していることが示唆された。また、最もMn-SODが減少する再潅流4時間後にはすでに血流が回復していることから、この時期にMn-SODを投与すれば、Mn-SODは脳の各部位に到達し、特に大脳新皮質の障害が軽減できる可能性が示唆された。
低分子-高分子ハイブリッドナノ集積体の構築による光変換機能の発現

自己集合を利用する機能性ナノ積層体の構築は高効率光変換技術の開発のために有力な方法である。本研究では、水面展開ならびに交互吸着を活用した自己集合による低分子-高分子ハイブリッド超薄膜を作製し、光非線形光学効果の発現ならびに光電気変換に結びつく成果を得た。1.交互吸着による薄膜と光非線形光学効果の発現ポリカチオンと光第二高調波発生(SHG)機能を持つアニオン性との静電相互作用に基づく交互吸着薄膜を作製した。作製した薄膜に1064nmのパルスレーザーを照射すると、532nmの第二高調波が観測された。スルホン酸基の数がことなるいくつかの色素について検討した結果、スルホン酸基の少ない色素の方が吸着量は多く、SHG強度も強かった。一方、SHGの耐熱性について比較すると、スルホン酸基の多い色素からなる交互吸着薄膜の方が耐熱性に優れていることが明らかとなった。2.水面展開法による超薄膜と光応答ポリメチルメタクリレートと疎水性ビオローゲンとの混合溶液を水面上に展開すると、溶媒が除去し、水面上に超薄膜が形成した。この膜をルテニウム錯体、犠牲試薬を含む水溶液に浸して光を照射すると、膜内に固定化されたビオローゲンの一電子還元体が生成することが明らかとなった。さらにこの膜を電極に貼り付けてサイクリックボルタンメトリーを行うと、ビオローゲンの酸化還元波が観測された。これらの結果は、作製した膜が原理的に光電変換機能を発現しうることを意味し、大面積の湿式光電池が構成できることを示す成果である。
在宅高齢者への睡眠に関する保健指導は十分になされているであろうか-加齢が睡眠に及ぼす影響を踏まえて-

【目的】在宅健常高齢者の睡眠覚醒リズムの実態を明らかにすることと、都市部の保健婦がどのように高齢者に対する「生活と睡眠に関する保健指導」を行っているかの実態と意識を調査し、高齢者の睡眠の実態を踏まえて保健指導の課題の示唆を得ることである。【高齢者の実態】『方法』都内の在宅女性健常高齢者60か92歳76名を対象に、1週間の睡眠日誌と日常生活などについて訪問面接をおこない、さらに同意を得られた42名に光り検知器付き活動計アクティラムにて58日間睡眠覚醒リズムの測定を行った。『結果』1.女性高齢者の1週間の睡眠パターンは、起床時刻は日曜日が最も遅く、就寝時刻および就床時刻は、曜日の差が認められなかった。(筆者の先行研究では、同地域に在住する男性高齢者は、ウイークエンドエフェクトが見られた。)2.活動計で測定された活動量のmesorとamplitudeは、80歳代でも急激な活動量の低下が認められなかった。(男性高齢者では、80歳以上は80歳未満に比べ有意に低下していた。)3.活動量の多い群は地域の世話役や商いをしている人々であり、活動量の少ない群は多くの時間を家庭の中で過ごしている人々であった。【保健婦の実態】『方法』東京都保健所及び特別区の保健福祉分野に勤務する保健婦95施設162名(回収率58.2%)を対象に質問紙を用いて留め置き郵送法にて、平成11年1月に行った。『結果』1.睡眠に関する相談を受けたことのある保健婦は91%であり、ライフサイクル別にみると高齢者が77%と多く、相談内容は、痴呆患者の睡眠65%、睡眠薬63%、さらに高齢者の睡眠の質に関するものである。2.睡眠に関する一般相談窓口の役割を担いたいと73%の保健婦が思っているが、情報が乏しく知識が不十分であると感じ、研修や情報提供の整備、必要時には専門機関に相談できるようなシステム作りを求めている。高齢者にとっての適切なライフスタイルの在り方への示唆を得るための予備研究として、これまで在宅男性高齢者の睡眠覚醒リズムの実態を調べてきた.今回は女性在宅健常高齢者の睡眠覚醒パターンについて調べた.【対象と方法】対象は、都内中心区に住む本調査に賛同が得られた65歳以上の在宅で元気に暮らしている女性である.122人中、有効数104(85%)、6592歳(平均75.71±6.14歳)である.調査方法は、1週間連続で記入する睡眠日誌により睡眠時間、就寝・起床時刻、中途覚醒回数、NAPを自記式留置法で調査した.その間、健康状態や生活背景を訪問面接により聞き取りをおこなった.調査期間は、1997年4月1998年1月である.加えて、米国A.M.I.社製光検知器付アクティラムにて58日間、睡眠覚醒リズムの測定をおこなった.1997年5月1998年2月現在17名実施し、15名の有効データを得ている.【結果】対象の生活背景は、同居者のいる人が104名中60人(58%)、仕事をしていると答えた人が20人(19%)である.老研式活動能力指標は殆どが10点以上(平均11.94±1.81点)で問題なく、Zungの自己評価尺度も正常範囲(平均29.7±6.5)である.

睡眠薬を服用している人は17人(16%)である.就寝時刻は平日の平気が22時28分、土曜日が22時39分、日曜日が22時28分である.起床時刻は、平日の平均が6時33分、土曜日が6時44分、日曜日が6時53分である.就床時間は、平日の平均が8時間8分、土曜日が8時間19分、日曜日が8時間7分である.睡眠の主観的評価として睡眠になんらかの不満をもつ人(不満群)、不満がない人(非不満群)に分けてみると、不満群20名(19%)、非不満群84名(80%)であった.1週間の睡眠経過では起床時刻は日曜日がもっとも遅くなっていた.就寝時刻、就寝時間は曜日の差は見られなかった.在宅女性健常高齢者の睡眠覚醒リズムを活動計を用いて平成9年度に引き続き測定し、例数を増やして検討を加えた。同意を得た32名の被験者に行い、30例の有効データを得た。1997年4月より1999年1月までに睡眠覚醒リズムの測定を行った有効数42例について報告する。年齢は、60歳より92歳(平均73.88±7.64歳)である。調査方法は、1週間連続で記入する睡眠日誌を自記式留置法で実施し、その間健康状態や生活背景を訪問面接により聞き取りをした。加えて、米国A.M.I.社製光検知器付アクティラムにて58日間睡眠覚醒リズムの測定を行った。睡眠覚醒リズムの活動量のMesorは11.3±3.3であり、Amplitudeは9.9±3.0、Acrophaseは13時12分±2時29分であった。女性高齢者のMesorは加齢に伴って減少する傾向にあり、Amplitudeは有意に減少していた。覚醒時の活動量が多い群(15400以上)と少ない群に分け比較検討した。活動量が多い群のSUMACTは19336.0±2778、少ない群は11714.2±3310であった。年齢は活動量の多い群は、72.5±8.1歳、少ない群は75.2±7.1歳である。活動量の多い群は、地域の民生委員や町会・老人会の世話役や商い辱の仕事をしている人々である。少ない群は、仕事や役割を持っているが、多くは家庭などの生活が中心である。睡眠に関する保健婦マニュアル作成のための事前調査として、自治体で働く保健婦がどのような睡眠に関する相談を受け、どんな情報を必要としているかを調べた。対象は、特別区および東京都132施設275人へ郵送質問紙法にて調査依頼し、162名(回収率58.9%)の有効回答をえた。調査期間は、1998年12月25日より1999年1月15日である。平均年齢35.4±8.94歳、平均保健婦歴9.97±8.45年である。ほとんどの保健婦が今までに睡眠に関する相談を受けていたが、97%の保健婦が相談で困ったことがあったと述べている。【目的】保健婦が行っている高齢者への睡眠に関する保健指導の実態と保健婦の意識を明らかにすることを目的に調査を実施した。【対象と方法】対象は、東京都保健所及び特別区の保健福祉分野に勤務する保健婦95施設162人(回収率58.2%)である。質問紙を用いて留め置き郵送法により、平成11年1月に行った。【結果】(1)保健婦の年齢は、2358歳平均35.4歳。保健婦歴は、135年、平均10年である。(2)睡眠に関する相談を受けたことがある保健婦は91%であった。中高年の相談件数は、昨年に比べ増加したとする人が23%であった。ライフサイクル別にみると高齢者が77%と多く、疾患別では老人精神と一般精神が多かった。(3)相談内容は、痴呆患者の睡眠65%、睡眠薬63%であり、さらに、高齢者の睡眠の質に関する内容である。
マングローブ帯の劣化に伴う熱帯泥炭地海岸侵食と新規代替干潟生態系の形成過程の解明

インドネシアブンカリス島において現地調査を通じて泥炭地崩壊現象を熱帯泥炭地としては世界で初めて観測した.また,泥炭地の浸食速度がリアウ州で年間160haに上ることを確認した.泥炭地崩壊現象についてはそのコントロールが地下水位の管理に大きく依存することを明らかにし,その対処方策を提案した.泥炭地崩壊によって海域に流出したデブリは一部が海岸に砂州を作るなどしてマングローブを形成し,泥炭がマングローブの地盤内に閉じ込められて炭素が貯留されることを明らかにした.新規に形成されたマングローブによって貯留された炭素は新規光合成分で2500tC/km2/年と推定された.近年海岸浸食が著しいインドネシア国リアウ州ブンカリス島北岸を対象に,泥炭地が直接波浪に暴露される場合における泥炭地の浸食・再堆積・泥炭干潟上の植物生態系の変化を予測することを目的とする.本研究では緊急性の高い1)海岸泥炭崩壊の実態解明,2)地下水位の低下に伴う泥炭地盤から発生する二酸化炭素発生量の推定,3)懸濁態泥炭の輸送・再懸濁・沈降モデルの確立および数値計算による干潟地形形成速度の解明,4)新たに生じた泥炭干潟の植物生態系の実態調査を行うことを目的としている.平成26年度においては1),2),3)の一部を行った.1),2)について,泥炭地崩壊が頻繁に発生している泥炭地において継続的な地形測量と地下水位の連続測定を行い,泥炭崩壊が発生した時期を特定した.泥炭地崩壊は降雨が継続的にあって地下水位が高いときに発生していた.崩壊して海に流出した泥炭をCO2に換算すると,この地域で泥炭の分解により一年間に発生するCO2の400ha分に相当することが明らかになった. 3)について,今までその実態が不明であった泥炭質の懸濁物質についてその濃度分布やフラックスについて現地調査を行った結果,100%有機物である泥炭もその懸濁物質は沈降,再懸濁しており,通常の底泥と同様の特性を示した.また,現地および室内実験により泥炭の限界せん断応力についても知見を得,それが一般の粘着性底泥とそれほど異ならない結果となった.泥炭の堆積が著しい地点において8時間の連続観測を行ったところ,下げ潮時には鉛直一次元モデルで懸濁物質量および懸濁態泥炭量をモデル化できたが,上げ潮時には移流成分が卓越し,高濃度の泥炭が現場を通過することが明らかになった.リアウ大学,ブンカリス高専の研究者を交えたミーティングを3回実施し,より研究協力関係を密にすることができた.泥炭地盤崩壊が頻繁に発生しているインドネシアブンカリス島において継続的な地形測量と地下水位の連続測定を行い,泥炭地盤崩壊が発生した時期を推定した.また,現地における土質試験及び泥炭サンプル採取,泥炭地崩壊地点の地下水再現計算結果から2014年12月と2015年1月の泥炭地盤の安全率計算を行った.その結果,現地の地形測量結果や現地の降雨データ,地下水位連続測定結果から泥炭地盤崩壊は乾季である3月9月では発生しておらず,雨期である10月2月に発生する可能性が高いことが分かった.また,安全率計算の結果から内陸部の安全率は水位標高9mの場合安全率1.8と低い値を示していたが,水位の低下と共に安全率の上昇が見られた.このことから,水位標高を8m前後に抑えることによって泥炭地崩壊の危険性を低下させる事が出来ると考えられる.一方で,泥炭火災を防ぐためには地下水位を地表面から40cm以下に保つ必要があり,最低の水位は地表面から40cm程度にする必要がある.よって,乾季には火災に対して,雨季には地盤崩壊に対して適切な水位管理が重要になると考えられる.新規に形成された泥炭干潟の泥炭採取の結果,まず泥炭の砂州が形成され,その内側にラグーンが形成されてマングローブが生育することが分かった.炭素年代測定の結果,砂州の表層の泥炭は約3000年前のものであり,別の場所から輸送されてきた泥炭であることが明らかになったが,マングローブの表層土壌は現代の炭素年代を示した.また,未崩壊の泥炭地と泥炭干潟を対象に,泥炭の腐植化度を調べることで泥炭の分解が発生しているのかどうか調べた.マングローブ域の表層ではきわめて大きな腐植化度を示し,分解することを示していた.泥炭砂州部の泥炭は未崩壊の泥炭地に比べて約2倍の腐植化度を示しており,海洋を浮遊することで分解が進行していることが分かった.泥炭の崩壊理由が定量的に示され,泥炭地の保全に役立つ知見が得られたとともに泥炭干潟のマングローブの植生調査もほぼ予定通りに終了している.ただし懸濁物質の流動の数値モデル化は未達成である.2014年からリアウ州ブンカリス島にて研究を継続中である.その結果,次に示す事実が明らかになってきた.1.リアウ州の泥炭地の海岸浸食は研究対象としたブンカリス島のみならず,リアウ州の他の島々でも発生しており,陸域から海域への泥炭デブリの水平輸送をもたらしている.2.泥炭地の海岸浸食は単なる波による浸食ではなく,内部からの崩壊現象(ボグバースト現象)も関与している.3.泥炭地の崩壊は地下水の上昇によって引き起こされており,地下水位の制御によって崩壊を抑止できる可能性がある.

4.崩壊した泥炭の一部は潮流により輸送されて再堆積し,砂嘴を形成して内部に干潟を形成しており,マングローブが成立している.これらの研究成果については目下ジャーナルに投稿中である.Page et al.(2002)の研究を契機として泥炭地では生物的酸化が盛んに研究されているが,泥炭地の海岸浸食については殆ど注目されておらず,泥炭の水平輸送に言及した研究は世界的に見ても珍しい.泥炭を河川流域に有するヨーロッパでは斜面における泥炭の崩壊現象(peat slides)は古くから良く知られている(A.P.Dykes and Jeff Warburton, 2007).しかし,泥炭地が海岸となって直接波浪に暴露されることは熱帯泥炭地の形成過程の上で考えられなかったため,海岸での熱帯泥炭地の崩壊現象については申請者らだけが注目しており国際的に研究が全く進んでいない.2016年に開催された15th International Peat Congressでは申請者の発表は海外の研究者から注目を集めた.今後もリアウ大学・ブンカリス高専との共同研究を継続してゆく予定である.インドネシアブンカリス島において現地調査を通じて泥炭地崩壊現象を熱帯泥炭地としては世界で初めて観測した.また,泥炭地の浸食速度がリアウ州で年間160haに上ることを確認した.泥炭地崩壊現象についてはそのコントロールが地下水位の管理に大きく依存することを明らかにし,その対処方策を提案した.泥炭地崩壊によって海域に流出したデブリは一部が海岸に砂州を作るなどしてマングローブを形成し,泥炭がマングローブの地盤内に閉じ込められて炭素が貯留されることを明らかにした.新規に形成されたマングローブによって貯留された炭素は新規光合成分で2500tC/km2/年と推定された.計画していた事項のうち1)海岸泥炭崩壊の実態解明,2)地下水位の低下に伴う泥炭地盤から発生する二酸化炭素発生量の推定,3)懸濁態泥炭の輸送・再懸濁・沈降モデルの確立および数値計算による干潟地形形成速度の解明の一部まで研究が進展している.平成28年度はこれまでのデータのとりまとめ,気象データのとりまとめに注力し,泥炭干潟内部の環境により焦点を移して取り組んでゆく予定である.また,新規予算の獲得および論文発表に注力する.28年度が最終年度であるため、記入しない。地盤工学,海岸工学,環境工学現在,活発に地形変化が進行しているためその詳細な地形変化をドローンやGPS等を用いて明らかにするとともに,今後は最新の高精度な衛星画像により地形変化を捉える.また,植生調査の予備調査を実施し,新規な生態系を解明するための足掛かりとする.炭素年代分析の時期が次年度にずれ込んだため28年度が最終年度であるため、記入しない。本来であれば2015年3月に研究代表者と共同研究者がブンカリス等に出向く必要があったが,都合がつかなかったため延期した.炭素年代分析に使用したい.28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年8月に共同研究者と研究代表者が渡航予定であるため,そこで使用する.28年度が最終年度であるため、記入しない。