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日本的管理会計の変容に関する理論的・実証的研究

本研究では「日本的管理会計」を広義のマネジメント・コントロールの枠組みから分析し、その構成内容を会計的コントロールと非会計的コントロールの組合せ(パッケージ)としてアプローチする。日本企業の管理会計について調査し、その実態の理解と変容のメカニズムについてあきらかにする。管理会計論研究は、従来、会計を中心とした公式な諸制度を中心に考察されてきた。近年の傾向として、マネジメント・コントロールを組織文化や経営理念などを含んだ多様なコントロール手段の集合体として考える立場が注目されている。日本企業における組織慣行というコンテクストのなかで、どのような管理会計を構築すべきかについての理論構築を目指す。当該研究では、「日本的管理会計」を会計的コントロールと非会計的コントロールの組合せ(パッケージ)という観点から調査し、その実態の理解と変容のメカニズムについて、明らかにすることを意図している。業績管理会計論研究は、従来、財務的業績測定尺度、企業予算システムなどに代表される、会計を中心とした公式な諸制度を中心に考察がなされてきた。最近の傾向として、組織文化や経営理念など多様なコントロール手段の集合体として考えるアプローチ(コントロール・パッケージ論)が注目されている。コントロール・パッケージという枠組みを用いて、日本企業における組織慣行のなかで、総体としてどのような管理会計を構築すべきかについての理論構築を目指す。本研究の目的を果たすために、(1)関連領域についての包括的な文献調査と(2)日系企業へのヒアリング調査を並行して実施した。本研究の意義は、管理会計システムを単独で機能するものとしてはとらえず、コントロール・パッケージの部分集合であるというアプローチを採用している点に求められる。多様なコントロール要素に着目し、トータルとしての経営システムのなかでの管理会計の役割や他のコントロール要素との関係についての知見を深めるために、組織編成、組織文化、人事制度などの文献を整理し、業績管理会計システムと関連づけた。文献研究によって明らかになった疑問点や問題点をさらに明確にするために、複数の企業に対して集中的なヒアリング調査を実施した。上記の成果をふまえて、実務家を交えた研究会での報告、学会報告などを行うとともに、論文を公刊した。このことによって、暫定的に構築された理論モデルの検証と理論モデルの改善がもたらされた。「既定の業務ルーティンの枠の中で、所与としてあたえられた経営戦略を効率的に実行するための情報を作成し、提供する」というのが、これまでの管理会計に対する役割期待であった。環境変動が激しく、競争が厳しい状況では、伝統的な役割に加えて、戦略の策定、業務ルーティンの更新など、従来にない役割が追加されるようになった。経営資源との関連でいえば、伝統的な管理会計の役割が資源の効果的な利用(exploitation)であったのに対して、現代の管理会計およびそれを包含するマネジメントコンロールでは、経営資源の探索・取得(exploration)も同時に実施することが求められている。期待される役割が拡張したと解釈できる。具体的には、戦略機会の探索を促進するインターラクティブ・コントロールや業務ルーティンを継続的に見直すための仕組みであるイネーブリングコントロールが概念化されるとともに、各種のコントロール手段を含んだパッケージとしてのマネジメント・コントロールの設計・運用が注目されるに至っている。本研究では、日本企業の組織慣行を前提に、どのようなコントロールパッケージが構築され、そのなかで管理会計はいかなる役割を果たしているかという問題意識のもと、実態の解明と理論的な考察を試みた。本研究の目的を果たすための具体的な研究方法としては、関連領域に対する文献調査を実施するとともに複数の企業へのヒアリング調査を継続的に行ってきた。最終年度である今年度は、これまでの研究成果を論文または研究報告として公表するとともに、組織変化という現象をとりあげ、環境変化に組織が適用しようとする状況下でのマネジメント・コントロールの役割(組織変革局面での貢献)についても検討した。本研究では、「日本的管理会計」の特徴・性格を解明することを意図している。本研究の採用するアプローチの長所は、管理会計システムを、様々なコントロール手段から構成されるコントロール・パッケージの構成要素であると位置づけ、管理会計を中核とする会計的コントロール手段と組織文化や組織構造、人事制度、社内規則といった非会計的コントロール手段との相互作用に着目したことである。Anthony(1965)によるマネジメント・コントロールの研究以降、業績管理会計論研究およびマネジメント・コントロール論は、各種の業績測定尺度、予算管理システムなど、会計を中心とした公式な諸制度を中心に考察がなされてきた。今回採用したようなコントロール・パッケージの全体に着目するアプローチを通じて、日系企業の管理会計実務の実態解明やその問題点の抽出、その変容のメカニズムについての理解が促進されると期待される。本研究の貢献としては以下の2点が想定されている。1つは、会計を中心とした従来のマネジメント・コントロール理論を非会計的なコントロール手段も含めた、コントロール・パッケージ全体を包含するより説明能力の高い理論へと拡張することである。

2011年度の成果としては、戦略立案のプロセスを取り上げ、コントロール・パッケージ論に関連する文献を整理・体系化し、伝統的な業績管理会計論との差異を明確にした上で、要素間を網羅したフレームワークを構築することに努めた。貢献の2つ目は、リサーチ・サイトとして日系企業を取り上げることで、伝統的なテキストでは必ずしも完全には説明ができなかった日系企業のマネジメント・コントロールの実態をコントロール・パッケージという観点から、分析し、その有効性を評価することである。2011年度の成果としては、複数の企業に対してヒアリング調査を実施し、理論の妥当性を継続的に検証することに尽力した。本研究では、最終的なアウトプットとしては、既存研究の成果にもとづいた、実践的な理論の構築を目指している。これまでの成果として評価できる点は、少なくとも、問題領域の整理、留意点の網羅・検討、事例の収集とその分析はクリアできたことである。課題としてあげられるのは、組織間管理会計の領域についての検討が手つかずになっていることである。成果物の作成という面では、複数の中間成果物の公刊も実行でき、リサーチサイトとの関係構築も順調に推移している。以上の要因を総合的に評価すると、概ね順調に、当初の計画通りに進捗していると判断される。本研究の目的を果たすために、2011年度においては、包括的な文献調査と日系企業へのヒアリング調査を並行して実施するという2つの課題の達成が予定されていた。文献調査に関しては、管理会計、マネジメント・コントロールに関する学術的文献のうち、コントロール手段の多様化に関する研究、コントロール・パッケージの視点からの研究についてはある程度、網羅的に収集し、体系的に整理することができた。また、ヒアリング調査については、複数の企業の経営計画策定プロセスについて集中的に聞き取り調査をする機会を得ることができた。以上のことから、上記の2つの課題に関しては、概ね順調に達成できたと評価している。また、上記の情報収集の成果をふまえて、理論構築作業を行い、3編の論文と日本原価計算研究学会での学会報告として、その中間的な成果を公表することができた。情報収集が順調に推移したのに対してに成果報告が不十分なのが、次年度以降の改善点である。本研究では、伝統的に重視されてきた会計コントロールに加えて、非会計コントロールをも包含したパッケージとしてのマネジメント・コントロール・システムの理論研究の体系化と理論の妥当性の検証を目指している。そのためには、引き続き(1)マネジメント・コントロール研究の動向およびそれに関連する隣接諸分野の研究を収集し、理論を精緻化すること、(2)日系企業のマネジメント・コントロールの実態をコントロール・パッケージという観点から、観察・情報収集し、分析し、その有効性を評価することは、重要な課題となる。
1600年前後のローマ美術と初期キリスト教文化

本研究は、1600年前後に初期キリスト教文化がいかに再評価されたかをあきらかにし、それが聖堂装飾をはじめとする当時のローマの美術活動に主題上・様式上いかに反映されたか、そしてそれが聖年における教皇庁や宗教団体の教義や政策、プロパガンダとどう関係したかを考察し、主要な画家の動向を追いながら、新たなバロック美術の誕生を促したメカニズムを総合的に解明しようとするものである。こうした調査によって、後期マニエリスムから初期バロックにいたる、イタリア美術史上もっともダイナミックな転換点の美術に、従来と異なる角度から光を当てることができ、また筆者が継続して行ってきたカラヴァッジョ研究にも、裏付けと深みを与えることができた。平成14年度は主として教皇庁における反宗教改革期の美術政策について研究を行った。反宗教改革期には、教皇庁の美術が当時の公的な美術様式と認定され、各教団の美術政策や個人の美術嗜好に強く影響していたからである。具体的には、16世紀から17世紀にかけての教皇権が、当時の欧米の歴史情勢の中でどのような政治的・社会的位置をしめていたのか、またそれが公的な聖庁であるヴァチカン宮殿と一族の居城であるパラッツォの美術装飾にどのように反映しているかについて調査した。平成15年度は、反宗教改革の国際的広がりという視点から、イタリア以外に普及した反宗教改革期の美術様式に注目した。また、わが国の禁教下から今日にいたるまでのいわゆる「隠れキリシタン」の美術については、その聖像(イコン)が存在するにもかかわらず、美術史上の研究対象となったことはほとんどなかった。しかし、キリスト教主題を持つ原図が閉ざされた社会でいかに変容し、異種の図像にいたるかというきわめて興味深い問題を提示しており、長崎県生月島で今も信仰されている聖画(納戸神・御前様)について若干の調査研究を行い、小論文を執筆した。平成16年度は著書『カラヴァッジョ聖性とヴィジョン』をまとめるため、今までに書いた諸論文を点検して書き直す作業に従事した。とくに第二章「1600年前後のローマ画壇とカラヴァッジョ」は、かつて書いた論文をほぼ全画的に書き直し、大幅に加筆してほとんど新しい論文にしてしまった。このように、1600年前後の混沌とした美術の状況と、反宗教改革とキリスト教考古学の流行に鼓舞されて起こった新たな潮流を、カラヴァッジョの革新という座標軸を設定することであきらかにすることができた。今年は主として教皇庁における反宗教改革期の美術政策について研究を行なった。反宗教改革には、教皇庁の美術が当時の公的な美術様式と認定され、各教団の美術政策や個人の美術嗜好に強く影響していたからである。

特に16世紀前半にパウルス3世を輩出したファルネーゼ家は、イエズス会の総本山であるイル・ジェズ聖堂建立を援助するなど、そのパトロネージは反宗教改革期の美術にとってきわめて重要であり、ヴァチカン宮殿らサンタンジェロ城、パラッツォ・ファルネーゼに、ヴァザーリ、サルヴィアーティ、アンニーバレ・カラッチら当時の一流の芸術家を動員したその壁画装飾には、教皇権の聖性と一族の輝かしい歴史の称揚という、本来相容れない要素の双方が巧みに表彰されていることが明らかになった。フランスやスペインといった列強国や新教国に伍すべく教皇権の聖性を強調する一方で、一族のネポディズムを称揚するという二面性は、16世紀後半から17世紀半ばまでの教皇による美術政策の一大特徴といってよく、1600年の聖年事業を大規模に演出したクレメンス8世を経て、17世紀初頭のウルバヌス8世にいたって頂点に達した。こうした考察の一端を、論文「王権のイリュージョン-バロック的装飾と宮殿」(『岩波講座天皇と王権を考える6表徴と芸能』岩波書店、2003年1月刊、69-99頁)にまとめた。今年は、反宗教改革の国際的広がりという視点から、イタリア以外に普及した反宗教改革期の美術様式に注目した。具体的には、16世紀後半から17世紀にかけてイタリアのみならず、イエズス会が世界中に携えて反宗教改革期のキリスト教図像の規範を生み出した『福音書画伝(Evangelicae historiae imagines)』(ヘロニモ・ナダル著、ヴィーリックス兄弟版刻、アントウェルペン、1593年)の完全な復刻版を入手し、その図像伝播について考察した。マテオ・リッチ以降のイエズス会が中国にもたらした同書は、『誦念珠規定』(1624年刊)、『天主降生出像経解』(1637年刊)に結実し、さらにその一部は日本にももたらされたと思われる。中国におけるキリスト教美術についてはほとんど研究されていないが、私はそこにいくつかの問題を見出し、今後の研究課題としたい。また、わが国でもキリスト教容認期、つまり南蛮時代の美術に関しては明治以降、着実な研究の蓄積が見られるが、禁教下から今日にいたるまでのいわゆる「隠れキリシタン」の美術については、その聖像(イコン)が存在するにもかかわらず、美術史上の研究対象となったことはほとんどなかった。しかしこれは、キリスト教主題を持つ原図が閉ざされた社会でいかに変容し、異種の図像にいたるかというきわめて興味深い問題を提示しており、長崎県生月島で今も信仰されている聖画(納戸神・御前様)について若干の調査研究を行い、小論文を執筆した(現在、印刷中)。この問題は今後も検討していきたい。16世紀後半以降のこうした図像東漸については、私が行ってきた今までのバロック美術研究を簡略にまとめて昨年上梓した著書『バロック美術の成立』にもその研究成果の一端を示した。また、本研究の主対象である画家カラヴァッジョについては、彼が独自の様式を開拓する以前の初期様式、つまり反宗教改革期の美術の影響を直截に被っていた若年期の作品を検討すべきだと思い、最初期の作品《果物を剥く少年》について研究した。この作品は多くの模写によって図様は知られるが原作は失われた可能性が強いため、従来あまり研究されてこなかったが、幸いこの作品の模写のうちもっとも原作に近いと思われるプロトタイプが東京の個人蔵にあるため、所蔵者のご好意で実際に詳細な調査をさせていただくことができた。その結果、この東京作品と比肩する優れたバージョンであるローマ個人蔵の作品との相違を明らかにでき、いくつかの新知見を得た。
極限環境耐性動物のゲノム基盤の解析

乾燥耐性・極限環境耐性を持つ動物クマムシについて、その耐性能力のゲノム基盤を明らかにするためにゲノム解読およびトランスクリプトーム解析を行った。まず、昨年度からひきつづきホールゲノムショットガン解析を進め、サンガー法を用いて計951Mbの配列を決定した(16xカバレッジ)。これと並行してフォスミドライブラリのエンドリード解析も行い、55Mbの配列を決定した。合わせて約IGbの配列をもとにPCAPでアセンブルを行った結果、スキャフォールドの総塩基長は58.8Mbとなり、予想ゲノムサイズの98%に相当した。高速シークエンサーを用いて約9Gbの追加解読を行い、現在ハイブリッド解析が進行中である。構築したスキャフォールドをもとに、SNAPを用いてab initio遺伝子予測を行った結果、約15,000個の遺伝子モデルを得た。遺伝子モデルの高精度化と乾燥時の発現変動を調べるために、高速シークエンサーを用いたトランスクリプトーム解析(mRNA-seq)を行った。乾燥時/復帰時の4状態について、それぞれ約3Gbの配列を決定し、得られた配列を上記のゲノム配列にマップすることで、エクソン領域およびスプライスサイトを推定した。これらの情報をもとに遺伝子モデルの構築を進行中である。また、クマムシの転写産物はそれ自体が耐性能力に関わる遺伝子の資源としても有用と考えられる。そこで、mRNA-seq法に加えて、転写産物の機能解析や機能によるスクリーニングに供するために、乾眠状態のクマムシ約2万匹を材料として完全長cDNAライブラリを構築した。これまでに約4万クローンの末端配列を決定し、これらの情報を用いてアノテーションの検証と修正を行っている。ゲノム解析ゲノム概要配列の決定に向けて、ヨコヅナクマムシを大量に飼育・増殖させ、これを材料としてゲノムDNAを調製した。他生物の混入を避けるため、ゲノムDNAの調製直前に2日間の絶食と抗生物質処理を行った。最終的に2万匹超を投入して、ゲノム解読に足る品質のDNAを必要量得た。支援班の協力を得て、このうちの一部を用いてフォスミドライブラリを作成したほか、残りのDNAからショットガンライブラリを作成し、ホールゲノムショットガン解析を開始した。また、ゲノム調製と並行してクマムシの飼育方法の改良を進め、殺菌工程の追加による飼育系の大幅なクリーン化と省力化を行った。完全長cDNA解析乾眠状態のクマムシは無代謝でかつ有機溶媒耐性を持つ特殊な状態である。そこでまず、完全長cDNAライブラリの作成に向けて、小スケールのクマムシサンプルを用いてRNA ligase mediated RACEを行い、乾眠状態のクマムシでもオリゴキャップ法が機能することを確認した。先に行った小スケールのゲノムショットガン解析の配列データを基に、いくつかの動物種で乾燥時に発現上昇することが知られているLate Embryogenesis Abundant(LEA)遺伝子の完全長配列をRACE法により決定した。その結果、3つのLEA_4モチーフを持つ約26kDaの分泌タンパク質をコードしていることが分かった。動物界で細胞外分泌型のLEAが見つかったのは初めての例である。
骨髄由来表皮細胞による表皮再生誘導に関する基礎研究

先天性表皮水疱症マウスにおける剥離表皮が、血流を介して血小板増殖因子受容体α(PDGFRα)陽性骨髄由来細胞を動員していること、動員されたPDGFRα陽性骨髄由来細胞は表皮特異的ケラチン5陽性の角化細胞に分化することが明らかとなった。さらに、PDGFRα陽性骨髄細胞は未分化非造血系細胞で、二光子顕微鏡を用いた観察により骨髄内で骨内膜表面に付着して局在していることが明らかとなった先天性表皮水疱症マウスにおける剥離表皮が、血流を介して血小板増殖因子受容体α(PDGFRα)陽性骨髄由来細胞を動員していること、動員されたPDGFRα陽性骨髄由来細胞は表皮特異的ケラチン5陽性の角化細胞に分化することが明らかとなった。さらに、PDGFRα陽性骨髄細胞は未分化非造血系細胞で、二光子顕微鏡を用いた観察により骨髄内で骨内膜表面に付着して局在していることが明らかとなった1)移植皮膚生着過程における骨髄由来表皮細胞寄与の定量的解析致死量放射線(10Gy)を照射したマウスにgreen fluorescent protein (GFP)トランスジェニックマウス(GFPマウス)由来骨髄細胞をlxl0^5個移植してGFP骨髄移植マウス(GFP-BMTマウス)を作製した。GFP-BMTマウス背部皮膚に表皮水庖症マウス(VII型コラーゲン欠損)皮膚を移植し、その水庖部皮膚再生過程で骨髄由来GFP陽性表皮角化細胞の出現頻度を検討した。その結果、2週間後に再生表皮のおよそ40%がGFP陽性骨髄由来表皮細胞に置換されていた。さらに、移植皮膚基底膜領域に欠損していたVII型コラーゲンが供給されていた。2)骨髄由来表皮細胞形成機序:細胞融合機序の可能性検討これら骨髄由来表皮細胞出現が骨髄細胞の表皮細胞の分化によるものか、あるいは損傷表皮細胞との融合によるものかを明らかにする目的で、雄マウス骨髄を移植した雌マウスに表皮水庖症雌モデルマウス皮膚を移植し、その再生表皮細胞の性染色体をfluorescent in situ hybridization法により解析した。その結果、多数のXY染色体を有する表皮細胞が多数観察されたが、XXXY染色体を持つ細胞は調べ得た限り観察されず、骨髄由来表皮細胞は骨髄細胞の分化によることが明らかとなった。3)骨髄由来表皮幹細胞検討骨髄由来表皮細胞の長期存在を検討した。その結果、皮膚移植半年後にもGFP陽性骨髄由来表皮細胞が存在することが明らかとなった。即ち、骨髄から皮膚に生着した骨髄由来表皮角化細胞は、幹細胞として皮膚の恒常性維持にしている可能性が強く示唆された。平成19年度までの研究により、GFP骨髄移植マウス背部皮膚に移植したVII型コラーゲンノックアウトマウスの剥離表皮再生過程に骨髄由来表皮細胞が寄与することを明らかにした。平成20年度は、骨髄由来表皮細胞の骨髄内起源探索を進めた。具体的には、皮膚抽出液を充填したシリコンチューブをGFP骨髄移植マウス皮下に移植し、7日後に回収してチューブ内遊走した骨髄由来GFP陽性細胞の表面マーカーを探索した。その結果、チューブ内にPDGFRα陽性、CD44陽性細胞(P/44細胞)が多数存在することを見いだした。次いで、GFPマウス骨髄細胞からP/44細胞をFACSにより分離し、野生型マウス骨髄細胞と併せて放射線照射後マウスに移植した。移植骨髄の生着を待って、背部にVII型コラーゲンノックアウトマウス皮膚を移植し、剥離表皮再生過程でGFP陽性P/44骨髄細胞由来表皮細胞の寄与を評価した。その結果、再生表皮内にGFP陽性表皮細胞の存在が確認され、骨髄内のP/44細胞が再生皮膚構成細胞の起源であることが強く示唆された。今年度の研究進展により、これまで生体内での機能が明確にされていなかった骨髄内間葉系幹細胞が、組織損傷時に血中に動員され、末梢循環を介して損傷組織に遊走して組織再生に寄与していることが明らかとなった。平成21年度は、これら骨髄間葉系幹細胞の皮膚への動員メカニズムを解明し、骨髄由来表皮細胞による皮膚再生誘導医療開発の基盤を確立する。平成19年度は、GFP骨髄移植マウス背部皮膚に移植したVII型コラーゲンノックアウトマウスの剥離表皮再生過程に骨髄由来表皮細胞が寄与することを明らかにした。その結果、骨髄内のPDGFRα陽性、CD44陽性細胞(P/44細胞)が表皮細胞への分化能を持つことが明らかとなった。平成21年度は、PDGFRα遺伝子下流にヒストンH2BとGFPの融合遺伝子を挿入したPDGFRα/H2B-GFPマウスから骨髄細胞を採取し、新生仔マウス皮膚抽出液中に含まれる骨髄間葉系細胞-表皮細胞分化誘導活性について、ケラチン5遺伝子発現誘導活性を指標に評価した。その結果、新生仔皮膚抽出液中に、TDGFRα陽性骨髄間葉系幹細胞を表皮細胞へと分化誘導する活性が存在することが明らかとなった。

一方、新生仔マウス皮膚抽出液中のヘパリン結合活性分画をマウス尾静脈に投与することにより、投与12時間後にPDGFRα陽性骨髄細胞が末梢血中に有意に増加することが明らかとなった。さらに、背部皮膚に潰瘍形成した皮膚潰瘍モデルマウスにおいて、新生仔マウス皮膚抽出液、あるいはそのヘパリン結合活性分画を尾静脈より投与することにより、著明な皮膚潰瘍縮小効果を示すことが明らかとなった。
障がい者アスリートのエネルギー必要量推定方法の構築

アスリートは一般人よりも総エネルギー消費量(total energy expenditure、TEE)が高い。また体重や筋肉量を維持するために食事から摂取するエネルギー必要量も多い。一方、肢体不自由者は様々な障がいの種別によりエネルギー代謝機構や筋肉量、神経支配、ホルモンバランスなどが健常者とは異なる可能性が考えられる。肢体不自由のあるアスリートではさらに練習やトレーニングによる身体活動が加わるため、エネルギー必要量を推定することが容易ではない。一般に上下肢欠損や切断、脊髄損傷等の肢体不自由者は健常者よりも基礎代謝量が低いとされているが、そのエビデンスは非常に少ないのが現状である。そこで本研究では肢体不自由のあるアスリートの1二重標識水(DLW)法によるTEE、2基礎代謝量(BMR)および安静時代謝量(REE)、3二重エネルギーX線吸収測定(DXA)法を基準とした体組成の推定値の比較、4TEEとBMRから算出した身体活動レベル(PAL)のデータを取得し、5TEE、BMR、体組成より算出した各指標を多角的に分析することを目的とした。平成30年度は脊髄損傷アスリート男性6名(36±6歳)と、コントロールとして同程度の障がいのある非アスリート男性3名(42±4歳)を調査した。DLW法によるTEEの測定期間は78日とした。BMRとREEの測定値は個人によってばらついており、これは先行研究からも損傷高位や麻痺の完全性に由来すると予測され、その詳細について検討している。DLWによるTEE値はアスリートで2755±692kcal、TEEとBMRから算出したPALは2.04±0.41で、健常アスリートと同程度であることが確認できた。非アスリートは現在分析中である。DXA法による体組成値は、体内に金属のある脊髄損傷者ではその大きさ等に影響を受けるため注意を要することも確認した。今年度は最終的に脊髄損傷のあるアスリート6名、二分脊椎のあるアスリート1名、脊髄損傷のある非アスリート4名の調査を行うことができ、分析を進めている。研究結果は口頭発表1演題を行ったことから、概ね予定どおりであると考えている。今年度実施したプロトコルに基づき、競技団体スタッフとも相談しながら対象者に協力を呼びかけて実施していく。次年度も同程度の人数を対象に調査を進めたい。初年度であり安全性や月経の影響をふまえ、対象者を脊髄の損傷高位の低い男性を中心に募集したため、該当者が制限された。またアスリートの競技スケジュールと、施設および測定者のスケジュールの調整が難しかったこともあった。実施していく中で測定の流れも整ってきたため、次年度はもう少し損傷高位の高いアスリートや女性アスリートも対象としたい。
椎間板基質合成の調節因子とストレス受容の細胞生物学的解析

IGF-1は至適荷重下において椎間板のプロテオグリカン合成促進作用を有するが、本年度の研究成果により椎間板の細胞表面には軟骨細胞より多数のIGF-1受容体を有するとともに、椎間板細胞自らIGF-1を合成、分泌していることが明らかにされ、IGF-1を介した基質代謝調節機構を備えていることが示唆された。1)椎間板細胞におけるIGF-1の自己分泌機構の証明椎間板培養細胞に対してIGF-1のmRNAに対するoligonucleotide probeを用いたIn situ hybridizationを行った。その結果、椎間板細胞核周囲の細胞質および細胞周囲には明らかにIGF-1のmRNAが発現されており、椎間板細胞はIGF-1の合成および自己分泌機構を有していることが確認された。現在、成牛および胎児牛椎間板を用いてIGF-1の自己分泌能と成熟度の関係を検討中である(平成6年度日本整形外科学会基礎学術集会にて発表予定)。2)椎間板細胞におけるIGF-1受容体の検証(A)免疫組織学的染色:新鮮椎間板組織切片および椎間板培養細胞に対してIGF-1受容体のalpfa-subunitに対する家兎polygonalIgG抗体を用いたABC法によりIGF-1受容体を免疫組織学的に初めて証明した。このIGF-1受容体は線維輪に比べて髄核細胞においてより多く染色されること、培養細胞でも細胞の形態が若干異なるもののIGF-1受容体を失っていないことが確認された。(B)Scatchard解析によるIGF-1受容体の特性の解析:胎児牛椎間板と成牛椎間板髄核の培養細胞に対してradiommunoassay(Scatchard解析)を行った結果、椎間板培養細胞には関節軟骨の培養細胞とほぼ類似した親和性をもつ、より多数の受容体(9.25×10^4/成牛椎間板細胞、0.2-1.3×10^4/関節軟骨細胞)を有すること、年齢や成熟度による数と親和性の差異は少ないことが判明した(平成5年度軟骨代謝研究会で発表)。
バセドウ病術後無再発と甲状腺ホルモン完全コントロール両立への道

バセドウ病に対する外科的治療は、抗甲状腺剤、内照射療法に次ぐ治療法である。適応は、抗甲状腺剤使用により重篤な副作用が認められるか、内照射療法ができない症例である。従って外科治療となったバセドウ病患者は、術後再発防止のために術後甲状腺ホルモンは低下症となることが多い。現在、甲状腺低下症に対してはT4製剤の服薬にて対処しているが、バセドウ病患者の自己甲状腺組織の移植において、甲状腺機能低下症を回避できる可能性がある。本研究では、まず、バセドウ病術後患者における、バセドウ原因抗体であるTSH受容体抗体の推移を確認した。我々の施設では、バセドウ病術後は、ほとんどの症例で長期的に甲状腺ホルモン低下症となっていることが確認された。また、TSH receptor抗体の陰性化が18%に認められた。このような症例においては凍結保存している自家甲状腺組織の移植の候補となると考えられる。凍結保存は無血清培地を使用し保存しているが、患者希望および同意が得られて移植に至った症例は現時点では認められない。将来的に患者希望がでてきた場合は、最適な移植により、完全コントロールを試みる。なお、培養系に関しては、数例の保存組織よりviabilityに関しては生存組織が存在することを確認した。培養系および調整系を検討中である。(研究の目的)バセドウ病術後患者の経過観察を甲状腺ホルモンおよびその病因であるTSH受容体抗体の推移から臨床的病態を個々に掌握する。その後、移植必要患者を選定するが、培養細胞のviabilityを各症例で検討し、適切な移植方法や移植量を検討する。(術後患者ホルモンおよびTSH受容体抗体の状態)バセドウ病術後は、ほとんどの症例で長期的に甲状腺ホルモン低下症となっていることが確認された。従って甲状腺ホルモン補充療法が必要となっている。また、TSH receptor抗体の陰性化が約10%に認められた。(培養系)インフォームトコンセントが得られた症例において、手術標本は直ちに無血情であるセルバンカー2にて凍結保存を全例に施行した。数例の保存組織よりviabilityに関しては生存組織が存在することを確認した。培養系および調整系を検射中である。平成20年度は、バセドウ病患者の手術後は、すべての症例で甲状腺機能低下症状態となっている。そのため、TSH受容体抗体が陰性化する症例の増加が期待される。(研究の概要)バセドウ病術後患者の長期観察期間において、TSH受容体抗体の推移による臨床的病態を個々に掌握する。患者組織の培養のより、個々の症例における組織のviabilityを検討する。Viabilityが平均以上の症例において、臨床的にTSH受容体が陰性化した患者に対して、インフォームドコンセント(IC)を取得する。ICが得られた患者に対して、自家移植を施行する。(術後患者ホルモンおよびTSH受容体抗体の状態)バセドウ病術後は、ほとんどの症例で長期的に甲状腺ホルモン低下症となり、TSH receptor抗体の陰性化が約10%に認められた。(組織培養)インフォームトコンセントが得られた症例において、手術標本は直ちに無血清による凍結保存を全例に施行した。培養組織の甲状腺ホルモン産生能に対するコントロール方法については、現在検討中である。その後、移植必要患者を術後のTSH受容体抗体価にて選定するが、同患者における培養細胞のviabilityを検討し、適切な移植方法や移植量を推測する。(培養系)

インフォームトコンセントが得られた症例において、手術標本は直ちに無血清であるセルバンカー2にて凍結保存を全例に施行した。数例の保存組織よりviabilityに関しては生存組織が存在することを確認した。培養系および調整系を検討中である。
除菌成分塩化ベンザルコニウムの低濃度吸入曝露がアレルギーに及ぼす影響

今日、除菌・消臭スプレーは日常的に汎用されている。一方で、除菌・消臭の有効成分である塩化ベンザルコニウムには、アレルギー増悪作用があることが報告されている。また、スプレー式の洗浄剤は、そうでない洗浄剤よりも呼吸器を介して生体内に入り易いことも調べられている。こうしたことから、低濃度であっても使用頻度によっては、アレルギー病態に影響があらわれることが考えられる。本研究では、ミスト状にした低濃度塩化ベンザルコニウムをアトピー性皮膚炎モデル動物に吸入させ、病態が悪化するか検討した。NC/Nga系マウスにダニ抗原を2、3日おきに計8回、皮下投与し、アトピー性皮膚炎を誘発した。同じ期間、ミスト状にした塩化ベンザルコニウム(0.001%、0.01%、0.1%の3濃度)を、チャンバーに入れたマウスに全身曝露した。曝露時間は10分で、これを週に24回、計9回実施した。アトピー性皮膚炎の症状は、最も濃度の低い0.001%で、アトピー性皮膚炎誘発のみを行った群よりも有意に悪化していた。また、アレルギー時に血液中で増加する抗原特異的IgG1抗体価が高く、アトピー性皮膚炎誘発部位の皮下組織中に集積している好酸球数も多かった。皮膚組織中のエオタキシン量も増加していた。エオタキシンは好酸球を呼び寄せる作用を有し、その好酸球は内部の顆粒を放出して組織に炎症を生じさせることから、好酸球性の炎症により症状が悪化したと考えられる。0.1%の曝露では、皮膚症状の増悪はみられなかったが、抗原特異的IgG1抗体価が有意に増加していた。0.01%では、増悪影響はみられなかった。以上の結果から、ミスト状塩化ベンザルコニウムは、マウスのアトピー性皮膚炎症状を増悪すること、その影響は低濃度の方がより強いことが示された。このことは、塩化ベンザルコニウムの曝露量が少なくとも健康被害が生じる可能性を示唆している。当初予定通りモデル動物を作成し、解析も終了した。これまでの研究により、ミスト状塩化ベンザルコニウムの吸入・全身曝露は、アレルギー性喘息およびアトピー性皮膚炎に対し悪影響を及ぼすことがわかった。これらの実験では、成獣マウスに対し、アレルギーの誘発と塩化ベンザルコニウムの曝露を同時期に行い、その影響を検討した。2019年度では、幼若マウスに予め塩化ベンザルコニウムを曝露し、成獣に成長した後にアレルギー性喘息、アトピー性皮膚炎を発症させる実験を行う予定である。これらの実験により、小児期に受けた塩化ベンザルコニウムの曝露が、後のアレルギー病態にどのような影響を及ぼすのか明らかとなる。衛生意識の高まりから、塩化ベンザルコニウムを主成分とする除菌・消臭スプレーを日常的に何度も使うことが多くなっている。しかし、使用過剰による健康影響も危惧されている。本研究では、市販の除菌・消臭スプレー程度以下の濃度の塩化ベンザルコニウムをミスト状にして喘息モデルマウスに吸入させ、喘息病態が悪化するか検討した。BALB/c系マウスにダニ抗原を気管内投与し、アレルギー性気管支喘息を誘発した。併行して、0.1%を上限とし、その1/10(0.01%)、1/100(0.001%)の3濃度の塩化ベンザルコニウムを週に2回、計14回、ネブライザーでミスト状にし、10分間、吸入曝露した。0.01%、0.1%の曝露で、肺組織に多数の好酸球浸潤が観察された。また、気管支肺胞洗浄液中の炎症細胞数をみたところ、最も低濃度の0.001%曝露でも細胞数が有意に増加していた。気管支肺胞洗浄液中の粘液細胞成分(MUC5A)は、0.01%、0.1%の曝露で有意に増加しており、粘液産生が亢進していることがわかった。また、血清中の抗原特異的IgG1量、総IgE量も、ミスト状塩化ベンザルコニウムを曝露した群で高い値を示し、0.1%の曝露で有意に増加していた。以上の結果から、ミスト状塩化ベンザルコニウムを吸入すると、マウスのアレルギー性気管支喘息様病態が増悪することが示された。高濃度の方が強く増悪したが、それより低い濃度でもいくつの指標で悪化が認められた。このことから、塩化ベンザルコニウムを主成分とするスプレー剤の過剰使用は、アレルギー性呼吸器疾患を悪化させる可能性が示唆された。予定していたミスト状塩化ベンザルコニウム曝露がアレルギー性喘息に及ぼす影響について、モデル動物の作成およびその解析を終了した。

同じ期間、ミスト状にした塩化ベンザルコニウム(0.001%、0.01%、0.1%の3濃度)を、チャンバーに入れたマウスに全身曝露した。曝露時間は10分で、これを週に24回、計9回実施した。アトピー性皮膚炎の症状は、最も濃度の低い0.001%で、アトピー性皮膚炎誘発のみを行った群よりも有意に悪化していた。また、アレルギー時に血液中で増加する抗原特異的IgG1抗体価が高く、アトピー性皮膚炎誘発部位の皮下組織中に集積している好酸球数も多かった。皮膚組織中のエオタキシン量も増加していた。エオタキシンは好酸球を呼び寄せる作用を有し、その好酸球は内部の顆粒を放出して組織に炎症を生じさせることから、好酸球性の炎症により症状が悪化したと考えられる。0.1%の曝露では、皮膚症状の増悪はみられなかったが、抗原特異的IgG1抗体価が有意に増加していた。0.01%では、増悪影響はみられなかった。以上の結果から、ミスト状塩化ベンザルコニウムは、マウスのアトピー性皮膚炎症状を増悪すること、その影響は低濃度の方がより強いことが示された。このことは、塩化ベンザルコニウムの曝露量が少なくとも健康被害が生じる可能性を示唆している。当初予定通りモデル動物を作成し、解析も終了した。ミスト状塩化ベンザルコニウムの吸入は、アレルギー性喘息に対し悪影響を及ぼすことがわかったので、次に、アトピー性皮膚炎への影響を調べる予定である。アトピー性皮膚炎は、アレルギー性喘息と同じI型アレルギーであることから、同様に悪化させる可能性があると考えられる。また、小児期のミスト状塩化ベンザルコニウムの曝露が、成長後のアレルギー疾患の誘発や病態に影響するのかについても検討する。これまでの研究により、ミスト状塩化ベンザルコニウムの吸入・全身曝露は、アレルギー性喘息およびアトピー性皮膚炎に対し悪影響を及ぼすことがわかった。これらの実験では、成獣マウスに対し、アレルギーの誘発と塩化ベンザルコニウムの曝露を同時期に行い、その影響を検討した。2019年度では、幼若マウスに予め塩化ベンザルコニウムを曝露し、成獣に成長した後にアレルギー性喘息、アトピー性皮膚炎を発症させる実験を行う予定である。これらの実験により、小児期に受けた塩化ベンザルコニウムの曝露が、後のアレルギー病態にどのような影響を及ぼすのか明らかとなる。物品費が当初計画よりも節約できたため、少額ではあるが、次年度使用額が生じた。次年度の物品購入費とする。
縄文土器に残留する脂質の化学分析

我々はこれまでに土器モデルを用いた脂質の安定性に関する基礎実験を行い、土器内でグリセリドや脂肪酸は分解するが、ステロール類は安定に存在できることを明らかにしてきた。そこで本研究は、同じ遺跡から出土した縄文土器(加曽利E)の浅鉢と深鉢に残存するステロール類の化学分析を行い、土器の用途と残存量との関係や当時の食生活を検討することにした。一見なにも付着していないと思われるすべての土器からステロール類が検出された。環境の影響を受けやすい土器表面(土器を原型のまま抽出した脂質)と、環境から隔離され、外部との接触を断たれていると思われる土器深部(一度脂質抽出した土器を粉砕し、再度抽出した脂質)に分けて分析すると、一般的に土器表面より深部に多く脂質が残留し、脂質が付着後土器深部に浸透し残留していることが明らかになった。従って土器表面を薄く削り落としてからそのまま抽出する従来の方法では多くの脂質が未回収のまま残ることが分かった。総ステロール量を比較すると、浅鉢の場合口縁部と胴部に少なく、底部に多く残留していた。一方深鉢の場合は、口縁部に少なく、胴部と底部に多く残留していた。この結果は食物を盛るとされる浅鉢の底に脂質が溜まり、煮炊きするとされる深い鉢は底部に食物が残ると同時に汁の上の方にも脂質が吸着するとされる考古学的見地を指示している。植物性ステロールとコレステロールの比を取ると、表面と深部、浅鉢と深鉢の間にいずれも統計的な差は認められず、たとえば深鉢で調理した食物を浅鉢に盛ったなど、同じような食物を扱っていたと考えられる。縄文土器から検出された植物性ステロールとコレステロールの比の平均値は現代人が食事から摂取する値と同等であり、縄文人も現代人と変わらない食生活を営んでいたと推測できる。土器に吸着された脂質を分析するに際し、我々はまず吸着した脂質構成成分が環境や時間と共にどのように変化するかの基礎データを収集・分析・考察してきた。これまでの結果を踏まえて、今年度は国基督教大学考古学研究室の協力を得て入手した縄文土器(加曽利E式)の浅鉢と見られる土器片から脂質を抽出し、特に主に動物に含まれるコレステロール及び、植物性のスチグマステロール、カンペステロール、β-シトステロールの残存を調べた。我々はまず外環境による分解や流出、後からの混入などが予測される表面の脂質と、外部から守られ、土器中心部に深く浸透、吸着している脂質(コア)に差があるのではないかと考えた。そこで土器片をまずそのままクロロホルム:メタノール(2:1)でソニケーション抽出し、表面近くの脂質を抽出した後、土器を紛状にして内部に残っている脂質を再度抽出し、土器表面近く(表面)と、土器の中心部(コア)を別々に分析した。脂質は加水分解により生体内のステロール類の多くを占めているステロールエステルをステロールに変換した後TMS化し、GCもしくはGC-MSで定量した。その結果一見なにも付着していないように見える土器片すべてにステロール類が含まれていることが明らかになり、動物性、植物性食物がこれらの浅鉢に入っていたことが示された。特にコア部分には表面の10倍以上のステロール類が含まれている試料もあり、これまで一般的に行われてきた表面のみの分析では抽出しきれない脂質がコアに多量に残留している事が明らかになった。また、表面とコアでは植物性ステロールとコレステロール比が変化していること、さらに植物性ステロール類同士の比も変化していることから、各ステロールによる分解や流出の度合いの差、繰り返し使用するために生じる吸着脂質の種類変動などが分析結果を解析する際、複雑に関与すると予測される。

ステロール類はどの食物にも含まれ、グリセリドや脂肪酸と比べ安定であるため、ステロール分析から古代人の食生活を検討できる可能性がある。そこで平成15年度年度はステロール類を効率よく分析する方法を確立し、縄文土器(加曽利E式)の浅鉢の土器片に残留したステロール類、特に主に動物に含まれるコレステロール及び、植物性のスチグマステロール、カンペステロール、β-シトステロールの残存を調べた。本年度は、昨年度分析した浅鉢と同じ発掘現場から採取した同年代の深鉢の表面(表面)と深部の中心部(深部)に残留するステロール類の分析を行った。考古学的には浅鉢は食物を盛る為に、深鉢は煮炊きをする為に用いられたとされており、土器の用途とステロール類の残存との関連を検討した。浅鉢と深鉢に残存していたステロール類には多くの共通した傾向が認められたが、差違として特に底部の残存量が上げられる。浅鉢底部は他の部位の土器片と異なり、表面回収総ステロールが深部より10倍以上多く残存していた。さらに、土器の他の部位の表面のみを比較しても、口縁部、胴部の平均より25倍以上多く残存し、水漏れ等を防ぐために土器底部に外側から脂質を塗り込めた可能性を示唆している。一方、深鉢の底部は他の部位と同様に表面のステロール残存量が深部より少ないだけでなく、表面と深部を合わせた総ステロール量に対する表面残存量の割合が他の試料に比べ低いのが特徴である。調理などをする際の熱による分解や水を加えることによる浸出作用などの影響が考えられる。我々はこれまでに一見何も付着していないように見える縄文土器表面(土器をそのまま抽出したフラクション)及び深部(脂質を一度抽出した土器を粉砕し、再度抽出したフラクション)にステロール類が残留する事を報告し、縄文土器を構成する粘土マトリックス内に有機物が長い年月、安定に保持される事を明らかにし、ステロール分析から土器の用途や食生活を検討することが可能であることを示してきた。しかし、胎土に有機物が保持される条件は素焼き土器に一般的な現象なのか、あるいは縄文土器のように素材が比較的荒く、厚みのある土器に特有なのかは明らかではない。そこで本年度は時代も胎土組成も異なる岡山県倉敷市酒津周辺の高梁川河床土中から出土した2世紀後半と考えられる酒津式土器片試料1.壷の胴部及び底部、2.甕の胴部及び底部、3.高杯の底部及び器台を対象にステロール類の残留を測定した。その結果、壷表面及び深部からはコレステロール及びカンペステロール、スチグマステロール、β-シトステロール、が検出されたが、甕は表面からほとんど何も検出されず、深部にわずかにβ-シトステロールが確認できるのみであった。高杯は実験前、底部のみに食物由来のステロール類が残留し、器台部には残留していないと予測したが、予想に反し器台部からもステロール類が検出された。これらの結果から、素焼き土器は長い年月を経ても有機物を保持できる事が一般的な現象である事が確認された。一部の土器片表面にはステロール類がほとんど検出できなかった事から、河床の水にさらされていた土器は環境から流入するステロール類が無視できるほど少ないと考えられる。また、化学分析から壷は食物を入れてあった可能性、甕は水などを入れてあった可能性が示唆された。しかし、高杯器台部に有機物が残存していた結果を検討する為には、より多くの試料を分析する等更なる調査が必要である。
有機質肥料の継続施用が水稲の生育と品質ならびに食味に及ぼす影響の生理学的解析

食の安全に対する意識の高まりや持続可能な農業生産という観点から、筑波大学農林技術センターでは水稲栽培において農薬および化学肥料を慣行栽培の50%以下に抑えた減農薬・減化学肥料栽培(特別栽培)に取り組んでいる。特別栽培の継続が水稲の成長、収量および品質に及ぼす影響については未知の点が多いことから、本研究では、有機質肥料の継続施用が水稲(品種:コシヒカリ)の生育および米の品質へ及ぼす影響について化学肥料を主とした栽培(以下、慣行栽培)を対照として比較・検証した。特別栽培(1号圃および2号圃)は有機質肥料を使用し、化学肥料による窒素施用量を0(1号圃)と3.15kg/10a(2号圃)とし、慣行栽培(6号圃)では化学肥料による窒素施用量を5.6kg/10aとした。生育調査として移植後3週間ごとに、草丈、茎数、葉色値を測定した。成熟期に収量および収量構成要素を測定するとともに玄米の外観品質および食味値を測定した。収量は慣行栽培(495g/m^2)に比べて特別栽培(340、324g/m^2)では大きく減収した。収量構成要素を比較すると特別栽培では単位面積当たり籾数が少なく、株当たり穂数と1穂当たり籾数が十分に確保できず収量が少なかったことが明らかであった。玄米外観品質では整粒割合は慣行栽培が特別栽培より高かった。玄米食味値はいずれの圃場でも「良」とされる80以上であったが、玄米タンパク質含有率は特別栽培(1号圃)が最も低く、慣行栽培では高くなった。以上により、特別栽培では、穂数および1穂当たり籾数の低下による籾数不足が減収の主な原因と考えられることから、茎数を確保するとともに1穂籾数を維持するための栽培管理が必要と考えられる。しかし、化学肥料成分を抑えた特別栽培では玄米タンパク質含有率が低く食味値が高いことから、肥培管理では収量の確保とともに食味品質も考慮する必要があることがわかった。
水質浄化用人工湿地におけるＡＮＡＭＭＯＸ活性の分布と影響する要因の解明

嫌気条件下でアンモニウムイオンと亜硝酸イオンから窒素ガスを生じるANAMMOX菌が、アンモニア態と硝酸態窒素を含む浄化槽放流水の浄化用人工湿地に棲息していることを解明した。15N嫌気スラリー培養法で測定した湿地土壌のANAMMOX活性は、表層で最も高く、また流入口からの距離と負の、水分含量、亜硝酸態窒素濃度、ANAMMOX菌のDNAコピー数と正の有意な相関が認められ、基質が常に供給され亜硝酸が蓄積し易い適度な還元条件が必要と考えられた。また、流入口近傍の植生のある常時湛水地点で、常に最も高い活性が観測された。DNAクローン解析の結果、土壌中では浄化槽と異なるアナモックス菌の定着が示唆された。ANAMMOXは、嫌気条件下でアンモニウムイオンと亜硝酸イオンから窒素ガスを生じる独立栄養細菌による反応で、従来の硝化ー脱窒とは異なる新しい窒素除去プロセスである。亜酸化窒素を発生しない、水素供与体の添加不要などの利点から排水処理分野で研究が進んでいる。自然界では、海洋の窒素サイクルにおける重要性が指摘されているものの、陸域生態系特に人工湿地における分布や環境条件の影響は未解明である。本研究では、水質浄化用人工湿地において、活性の湿地内分布と関係する環境要因を解明し、ANAMMOX反応利用のための基礎的知見を得ることを目指す。昨年、アンモニア態窒素と硝酸態窒素を同程度含む浄化槽放流水が流入する表面流型人工湿地において、15N標識スラリー培養法により測定したANAMMOX活性(ポテンシャル)は、表層2cmが最も高いとの結果が得られた。そこで、本年は、流入口からの距離、湛水状況、植生の有無などの環境条件の異なる湿地内7カ所で、表層2cm深の湿地土壌のANAMMOX活性を測定し、水平分布を調査すると共に土壌の水分、強熱減量、KCl抽出形態別窒素濃度などの調査を実施した。その結果、流入口近傍の湛水し易い地点での活性が高く、土壌の含水率、亜硝酸性窒素濃度と有意な相関(Spearman)が認められ、反応基質の連続的な供給や亜硝酸イオンが集積しやすい適度な還元条件が必要と考えられた。また、湛水している地点でも、植生のある地点が無い地点に比べ高い活性を示す傾向も見出された。さらに、活性の最も高い地点および流入水のDNAクローン解析の結果、各々4及び3つのOUT(操作的分類単位)が得られた。これらは、水田、湖沼底泥、湿地などの淡水環境のANAMMOXクローンと98-100%の相同性を示したことから、もともと当該湿地にいたANAMMOX菌が活性を示している可能性が高いと考えられた。亜酸化窒素を発生しない・水素供与体の添加不要などの利点から排水処理分野で研究が進んでいる。自然界では、海洋の窒素循環における重要性が指摘されているものの陸域生態系における研究は少なく、人工湿地のANAMMOX活性の分布や環境条件の影響は未解明である。本研究では、水質浄化用の表面流人工湿地において、活性の湿地内分布とそれを規定する環境要因を解明し、人工湿地でANAMMOX反応を利用するための基礎的知見を得ることを目指す。アンモニア態窒素と硝酸態窒素を同程度含む浄化槽放流水が流入する表面流型人工湿地(約500m2)において、15N標識スラリー培養法により湿地表層土壌のANAMMOX活性を測定したところ、経時的に29N2の生成量の増加が認められ、わずかな活性があると判断される地点が見出された。活性のあった地点の不攪乱土壌ブロックを用いた小型人工湿地(20.5×13.5×6.5Hcm)に、2ヶ月間硝酸アンモニウムを流入させ室内馴養したところ、活性の増加が認められた。小型人工湿地は室内管理及び基質となる硝酸アンモニウムを継続的に供給したので、温度や基質供給などの条件が良好であったためと考えられる。また、土壌の表層部が底部より高いANAMMOX活性を示した。現地の表面流湿地においても深度別の分布を調べたところ、小型人工湿地と同様に、ANAMMOX活性は、表層2cm>25cm深>5cm以深の順となり、表層の方が高い結果が得られた。これは、表面流であるため、酸素や基質の供給が表層部分に限定されたためと考えられる。一方、湿地内のANAMMOX活性の水平分布にも偏在が認められ、植生の分布や湛水の有無などとの関係が示唆される。

亜酸化窒素を発生しない、水素供与体の添加不要などの利点から排水処理分野で研究が進んでいる。自然界では、海洋の窒素サイクルにおける重要性が指摘されているが陸域生態系における研究は少なく、人工湿地のANAMMOX活性の分布や環境条件の影響は未解明である。本研究では、水質浄化用の表面流人工湿地において、活性の湿地内分布とそれを規定する環境要因を解析し、人工湿地でANAMMOX反応を利用するための基礎的知見を得ることを目指す。アンモニア態窒素と硝酸態窒素を同程度含む浄化槽放流水が流入する表面流型人工湿地(約500m2)において、これまでの調査で、15N標識スラリー培養法により測定したANAMMOX活性は、表層2cmが高く、また、環境条件の異なる湿地内7地点での水平分布を調査すると、入り口からの距離、土壌の含水率、亜硝酸性窒素濃度と有意な相関が認められた。湿地土壌よりDNAを抽出し、ANAMMOX菌の16S rRNA遺伝子のコピー数を測定したところ、ANAMMOX活性の分布と概ね同様の傾向が得られ、最もANAMMOX活性の高い地点において最大1.42x1013 (copy/g-DNA)、3.46x108 (copy/g-dry soil)であった。同じように湛水している地点でも、植生のある地点の活性が植生のない地点より高い傾向が見出されことから、マコモの中心から10cm、20cm、40cmの距離の湿地土壌のANAMMOX活性を調べたところ、顕著な差は無かったが、外側の方が高い傾向にあった。根の分布密度(重さ)は内側の方が高く、根量とANAMMOX活性の関係は明瞭でなかった。一般的にマコモの根圏は60cm程度まで分布し、外側の方が若い根が分布している可能性もあるため、今後根の長さ密度や根活性との関係の検討の検討も必要と考えられる。環境農学浄化槽放流水が流入する表面流型人工湿地において、湿地土壌のANAMMOX活性の10cm深までの垂直分布と、表層2cm深の水平分布が明らかとなり、土壌の湛水状況(水分含有率)、亜硝酸性窒素の影響など、当初計画していた通り人工湿地における活性の垂直・水平分布とそれを規定する要因に関する新規な知見を得ることができた。さらに、ANAMMOXのDNAクローン解析の結果、ANAMMOX活性を示す菌の由来に関する情報も得られ、研究は順調に進展している。浄化槽放流水が流入する表面流型人工湿地において、湿地土壌にANAMMOX活性のあることが確認できた。また、ANAMMOX活性の10cm深までの垂直分布について、湿地土壌の非攪乱土壌ブロックを用いた小型のモデル湿地実験と現地湿地調査の両方で、表層土壌の方が高い活性を示すことを明らかにできた。さらに、現地湿地内のサイトにより活性に偏在が認められることを確認し、当初計画していた通り人工湿地における活性の垂直・水平分布に関する新規な知見を得ることができた。加えて、ANAMMOX活性と植生、湛水などの環境条件との関係を示唆するデータも得られており、ANAMMOX活性に影響する環境条件の解明に向け、研究は順調に進展している。ANAMMOXのDNA量(コピー数)の湿地内での分布を明らかにするとともに、湿地内のANAMMOX活性の分布との関係及び脱窒活性や環境要因(酸化還元電位、土壌中の基質となるアンモニウムイオン・亜硝酸イオン濃度、排水の流れ込み状況、植生の影響など)の関係解析を進め、ANAMMOX活性に影響する要因を考察する。