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アリをめぐる三者絶対相利共生系における地理的共進化過程の解明

アリ植物オオバギ属は,東南アジアの湿潤熱帯雨林に限定して分布し,幹内に共生するアリおよびカイガラムシと三者絶対相利共生系を構成している.本研究では共生アリおよびカイガラムシそれぞれについて種分化と多様化の歴史を詳細に明らかにし,共進化の地理的側面を解明した.DNA分子系統解析の結果,両者の多様化がボルネオを中心にここ1-2千万年の間に起こったこと,ボルネオ以外の地域では何度も絶滅が起こり,ボルネオからの移入によって種多様性が維持されてきたこと,両者の氷期レフュジアおよび多様性の中心地はボルネオ北部の北西域の山地帯であることなどが明らかになった.アリ植物オオバギ属は,東南アジアの湿潤熱帯雨林に限定して分布し,幹内に共生するアリおよびカイガラムシと三者絶対相利共生系を構成している.本研究では共生アリおよびカイガラムシそれぞれについて種分化と多様化の歴史を詳細に明らかにし,共進化の地理的側面を解明した.DNA分子系統解析の結果,両者の多様化がボルネオを中心にここ1-2千万年の間に起こったこと,ボルネオ以外の地域では何度も絶滅が起こり,ボルネオからの移入によって種多様性が維持されてきたこと,両者の氷期レフュジアおよび多様性の中心地はボルネオ北部の北西域の山地帯であることなどが明らかになった.1.マカランガ属植物に共生するカイガラムシのmtDNACOI系統樹について,植物との種特異性の高い,祖先的なカイガラムシ系統のサンプルを追加して150サンプルについて解析をおこなった.この結果,カイガラムシは6つの系統に分かれた.マレー半島とボルネオ島のカイガラムシは互いに大きくふたつに分岐し,共生アリの系統樹とその点で一致した.2.それぞれのカイガラムシmtDNA系統の植物・アリに対する種特異性は低く,共種分化仮説は棄却された.また,共生カイガラムシの起源年代(9-11Mya)は共生アリのそれ(16-20Mya)と比べて新しいことが判明した.3.カイガラムシ210サンプルについて核DNAのWingless遺伝子およびEF-1α遺伝子の塩基配列を決定し,核DNA系統樹を作成した.その結果,mtDNAにおいて別系統に属していた同じ形態種のカイガラムシが単系統となり,過去に浸透交雑が起こっていたことが強く示唆された.4.マカランガ共生アリのmtDNACOI系統樹から、その多様性の起源はボルネオ島であり,多くの種が第三紀にスマトラ島を経てマレー半島へと分散したこと,第四紀における氷期のレフュジアはボルネオ島北西部,およびマレー半島とスマトラ島の山岳地帯に存在し,これに対してマレー半島とスマトラ島の低地に分布するアリ集団は,ボトルネックを経て最近個体数と分布の急激な拡大をおこなった形跡があること,などが明らかになった.5.ボルネオ島ランビル国立公園においてサンプリングをおこない,アリとカイガラムシの体表面炭化水素を分析した.アリについては種特異的なプロファイルが認められた.また,植物の乾燥サンプルからDNAを採取し,各種DNAマーカーによるPCRを開始した.1.東南アジアの湿潤熱帯雨林のみに分布するアリ植物オオバギ属の共生アリ17系統について、種分化と多様化の歴史を詳細に明らかにした。分布域全域をカバーする32地点からの433サンプルにもとづくDNA分子系統解析の結果、多様化がボルネオを中心にここ約2000万年の間に起こったこと、ボルネオ以外の地域では何度も絶滅が起こり、ボルネオからの移入によって種多様性が維持されてきたことなどが明らかとなった。2.マレー半島とボルネオ島の13地点から採集した共生カイガラムシ220サンプルのmtDNA分子地理系統樹(COI遺伝子)を作成し、遺伝的多様度、集団サイズおよび個体数変動の歴史をそれぞれ地理的に解析した。その結果、カイガラムシの氷期レフュジアおよび地理的な分散経路は上記のアリの結果と似ており、ともに第三紀にボルネオ島で起源しマレー半島へと分散したこと、両者の氷期レフュジアおよび多様性の中心地はボルネオ北東部の山地帯であることなどが明らかになった。3.ボルネオ島ランビル国立公園においてアリの体表面炭化水素を化学分析した。約40のコロニーから採取したサンプルは、その炭化水素の組成比から大きく8つのグループに分けることができた。この物質は種認識にかかわっている可能性が高く、したがってこれらのグルーピングは種を反映している可能性がある。mtDNA系統とこのグルーピングを比較したところ、一部不一致が見られたことから浸透交雑の可能性が示唆され、今後核DNAを用いた分子系統樹の見直しが必要であることが判明した。(1)アリ植物オオバギ属の共生カイガラムシについてmtDNA系統間の分岐年代の推定から、カイガラムシがオオバギーアリ共生系へ進出した年代が約800万年前であることを明らかにした。この年代はアリとオオバギ植物の共生が始まった時期(約2000万年前)よりも遅いことから、一般的なアリと植物の共進化について従来想定されてきた仮説、すなわち「植物-アリの共生系が起源するにあたって、アリに餌を提供するカイガラムシは必須の存在であり、したがって三者の共生の起源は一致するはずである」が否定される結果となった。しかし、いったん共生カイガラムシが起源して以降は、アリとの間での分化・多様化の時期はおおむね一致していることから、両者が密接な関係をたもちながら同時期に多様化してきたことが示された。

一方、共生カイガラムシー共生アリのmtDNA系統レベルでの特異性は低く、アリ-植物間におけるような緊密な共種分化は検出されなかった。(2)分子地理系統解析の結果、共生カイガラムシは400万年前以降の鮮新世から更新世にかけてボルネオ島とマレー半島の間をくり返し移住したことが判明した。このようなパターンは、共生アリと共通したものである。さらに、ボルネオ北部において共生カイガラムシ系統の多様性がもっとも高いという、これも共生アリと共通の結果を得た。以上のことからボルネオ北部に氷期の避難地(レフュジア)が存在したこと、また間氷期にそこからの分布拡大が複数回おこったことが示された。
レム睡眠行動異常のレビーおよびアミロイドの拡がりを画像で捉える

レビー小体型認知症(DLB)の前駆状態とされるレム睡眠行動異常(RBD)において、MIBG心筋シンチグラフィー(MIBG)とイオフルパンSPECT(DATスキャン)の異常所見の有無、PiB-PETによるアミロイド病理の有無を検討した。その結果から、DLBの超早期診断におけるDATスキャンやMIBGの意義及び、DLBにおけるアミロイド病理の沈着時期の推定を行った。研究期間内で、RBD質問紙(RBDSQ-J)を用いてRBDと診断した患者は21名であった。MIBGはH/M比が2.2以下を異常と判定し、DATスキャンは臨床データを除いた画像所見を、複数の評価者で視察的評価を行い判定した。RBD21例中19例でMIBG、DATスキャンでいずれか、または両方の異常を認めた。DATスキャン、MIBGともに異常を認めた症例が6例、MIBGのみ異常を認めた症例が12例、DATスキャンのみ異常を認めた症例が1例であった。DLBの前駆状態とされるRBD症例においてMIBGやDATスキャンですでに異常を示す症例がほとんどであった。また、RBD症例において、MIBGが異常であった症例が多く、両者の検査を比較すると、αシヌクレイノパチーへのコンバートする可能性を、MIBGの方がより早期に捉えられる可能性が示唆された。また、MIBGで異常所見が得られたRBD例のうち、12例でPiB-PETを施行し、アミロイド沈着の有無をdistribution volume ratio (DVR)を算出して評価した。12例中2例が陽性であった。年齢をマッチさせたDLB群では、11例中8例が陽性で有意に陽性率が高かった。アルツハイマー病では、発症の15年前からアミロイド沈着が始まるとされているが、DLBの前駆状態であるRBDではアミロイド沈着は早期から始まっていない可能性が示唆された。レビー小体型認知症(DLB)の前駆状態とされるレム睡眠行動異常(RBD)17例に対し、1)MIBG心筋シンチグラフィーによる心臓交換神経終末の変性の有無、2)MRIのVoxel-based mophometry(VBM)による背側脳幹萎縮の有無、3)イオフルパンSPECTによる黒質線条体節前ドパミン機能の低下の有無、4)脳血流シンチグラフィーによる視床の血流低下の有無を検討した。それぞれを1)末梢神経、2)脳幹、3)基底核、4)視床のどのレベルにレビー病理が及んでいるかの指標として、DLBの超早期診断におけるMIBG心筋シンチグラフィーやイオフルパンSPECTの意義について検討した。現在までのところ、RBD17例中15例でMIBG心筋シンチグラフィー、イオフルパンSPECTでいずれか、または両方の異常を認めた。イオフルパンSPECT、MIBG心筋シンチグラフィーともに異常を認めた症例が7例、MIBG心筋シンチグラフィーのみ異常を認めた症例が7例、イオフルパンSPECTのみ異常を認めた症例が2例であった。本年度に実施した研究では、DLBの前駆状態とされるRBD症例においてMIBG心筋シンチグラフィーやイオフルパンSPECTですでに異常を示す症例がほとんどであった。また、RBD症例においては、MIBG心筋シンチグラフィーの方がより早期に捉えられる可能性が示唆された。また、17例中9例にPiB-PETを施行したが、9例中集積なしが8例、集積の疑いが1例であった。現在まで17例のレム睡眠行動異常(RBD)の症例が本研究に参加した。参加症例に対し、MIBG心筋シンチグラフィー、イオフルパンSPECT、PiB-PETを施行した。PiB-PET施行例が、9例とやや少ないことより、本研究課題の進捗はやや遅れていると考える。条体節前ドパミン機能の低下の有無、4)脳血流シンチグラフィーによる視床の血流低下の有無を検討した。現在までのところ、RBD18例中16例でMIBG心筋シンチグラフィー、イオフルパンSPECTでいずれか、または両方の異常を認めた。イオフルパンSPECT、MIBG心筋シンチグラフィーともに異常を認めた症例が6例、MIBG心筋シンチグラフィーのみ異常を認めた症例が9例、イオフルパンSPECTのみ異常を認めた症例が1例であった。やはり、RBD症例においては、MIBG心筋シンチグラフィーの方がより早期に捉えられる可能性が示唆された。また、18例中9例にPiB-PETを施行したが、9例中集積なしが8例、集積の疑いが1例であった。1年間の経過観察において、イオフルパンSPECTのみ異常であった症例は、多系統萎縮症を発症した。MIBG心筋シンチグラフィーのみ異常であった9例のうち、1年後のイオフルパンSPECTを6例で施行できたが、うち1例が集積低下した。PiB-PETを施行し陰性であった8例のうち6例で1年後の検査を施行したが、陰性所見であった。現在まで17例のレム睡眠行動異常の症例が本研究に参加した。参加症例に対し、ドパミントランスポーターイメージング、MIBG心筋シンチグラフィー、PiB-PETを施行した。

本年度は、レム睡眠行動異常のみの被験者は増えなかったため、研究目標人数である20名に達しなかった。しかし、目標数までわずかであるためおおむね順調に進展していると考える。レビー小体型認知症(DLB)の前駆状態とされるレム睡眠行動異常(RBD)において、MIBG心筋シンチグラフィー(MIBG)とイオフルパンSPECT(DATスキャン)の異常所見の有無、PiB-PETによるアミロイド病理の有無を検討した。その結果から、DLBの超早期診断におけるDATスキャンやMIBGの意義及び、DLBにおけるアミロイド病理の沈着時期の推定を行った。研究期間内で、RBD質問紙(RBDSQ-J)を用いてRBDと診断した患者は21名であった。MIBGはH/M比が2.2以下を異常と判定し、DATスキャンは臨床データを除いた画像所見を、複数の評価者で視察的評価を行い判定した。RBD21例中19例でMIBG、DATスキャンでいずれか、または両方の異常を認めた。DATスキャン、MIBGともに異常を認めた症例が6例、MIBGのみ異常を認めた症例が12例、DATスキャンのみ異常を認めた症例が1例であった。DLBの前駆状態とされるRBD症例においてMIBGやDATスキャンですでに異常を示す症例がほとんどであった。また、RBD症例において、MIBGが異常であった症例が多く、両者の検査を比較すると、αシヌクレイノパチーへのコンバートする可能性を、MIBGの方がより早期に捉えられる可能性が示唆された。また、MIBGで異常所見が得られたRBD例のうち、12例でPiB-PETを施行し、アミロイド沈着の有無をdistribution volume ratio (DVR)を算出して評価した。12例中2例が陽性であった。年齢をマッチさせたDLB群では、11例中8例が陽性で有意に陽性率が高かった。アルツハイマー病では、発症の15年前からアミロイド沈着が始まるとされているが、DLBの前駆状態であるRBDではアミロイド沈着は早期から始まっていない可能性が示唆された。今後もRBD症例の蓄積に励むとともに、ドパミントランスポーターとMIBG心筋シンチグラフィー、脳血流SPECTをすべての症例で全検査を行えるよう推進し、またPiB-PET施行の依頼を推進していく。国際学会で発表する予定であったのが所用で参加できず、翌年度に参加予定としたため。
難解析性タンパク質リガンドの探索のための新規化合物評価系の構築と応用

腫瘍の転移やHIVの感染に関与するケモカイン受容体CXCR4へ結合する化合物を効率的に探索するためのスクリーニング系を構築した。まず、CXCR4拮抗剤由来の蛍光プローブを作成し、プローブの受容体への結合量をフローサイトメトリーにより定量する方法が有効であることを見出した。また、CXCR4の内因性リガンドであるSDF-1の特定の部位に蛍光標識基を導入したプローブが、CXCR4発現細胞における受容体の局在を指標とする化合物評価系に有用であることを明らかにした。さらに、新しい化合物評価系の実証研究として、CXCR4拮抗剤FC131からの非ペプチド誘導体の創製研究を行った。[新規化合物評価系の構築]膜タンパク質をはじめとする難解析性タンパク質に結合するリガンドを簡便かつ効率的に探索するための生物活性評価系の確立を目的として、化合物のケモカイン受容体CXCR4への結合を非放射化学的な方法で高感度に行うシステムの構築を検討した。まず、酸性アミノ酸からなるペプチドタグ、もしくは、塩基性アミノ酸からなるペプチドタグをそれぞれ受容体N末端側に有する細胞株を構築した。また、コントロールとなる受容体C末端側に蛍光タンパク質を融合した細胞株もあわせて調製した。一方、プローブとなる蛍光標識ペプチド(アゴニスト、アンタゴニスト、αヘリックスペプチド)を化学合成した。ルシフェラーゼ融合SDF-1は、大腸菌による発現を確認したが、発現効率が低く今後の改善に課題を残している。さらに、比較対照となる細胞内シグナル検出系、および、放射標識SDF-1による一般的な結合阻害活性の評価系もあわせて確立した。今後、これらの細胞株およびプローブ類の利用による評価系の構築および最適化を実施する。[新規評価系の実用性検証のためのCXCR4拮抗剤の構造活性相関研究]新しい化合物評価系の実証研究として、CXCR4受容体によるリガンド分子認識様式の解明を指向したFC131からの非ペプチド誘導体の創製研究を行った。FC131のArg-ArgおよびArg-Nalジペプチド部位は、その活性発現に必要な官能基を提供するだけでなく、官能基の適当な配置を実現するための主鎖骨格のコンフォーメーションの調節に寄与している。これらのジペプチドに対応するアルケン型イソスターを化学合成し、FC131に導入した4種類の誘導体を合成した。今後、D-Tyr-Arg部位の構造活性相関に応用可能な新規イソスターの合成と応用を検討する。[新規化合物評価系の構築]平成20年度に引き続き、ケモカイン受容体CXCR4への化合物の結合を非放射化学的な方法により検出する生物活性評価系の構築を検討した。まず、CXCR4拮抗剤由来の蛍光プローブを用い、プローブの受容体への結合量をフローサイトメトリーにより定量する方法を検討し、FC131をはじめとする各種CXCR4リガンドの簡便な活性評価法として有効であることを見出した。また、内因性リガンドSDF-1を修飾した各種蛍光プローブのうち、C末端側に蛍光団を導入した誘導体が非標識体と同等の結合親和性を維持していることを確認し、細胞内における受容体局在を指標とする化合物評価系に有用であることを明らかにした。さらに、コイルドコイルペプチドを用いた受容体標識法により細胞膜表面上のCXCR4を定量し、SDF-1-CXCR4相互作用の検出により化合物を評価する系を確立した。これらにより、従来の放射活性リガンドを用いた系とほぼ同等の高い感度でのスクリーニングが実現可能であることが示唆された。[新規評価系の実用性検証のためのCXCR4拮抗剤の構造活性相関研究]平成20年度に引き続き、CXCR4受容体の分子認識様式の解明を指向したFC131誘導体の構造活性相関研究を展開した。FC131のD-Tyr-Argジペプチド部位のペプチド結合の配向が、CXCR4拮抗活性に重要であるとの知見をもとに、この部位にさまざまな置換様式のアルケン型ジペプチドイソスターを導入した各種誘導体を合成した。活性評価およびNMRスペクトルに基づく構造解析の結果、それぞれのアミノ酸残基の立体配置に加え、Tyrのカルボニル酸素とArgの窒素原子上の置換基の両方が、この部位のコンフォメーション制御に寄与していることを明らかにした。
摩擦実験から推察する海山の沈み込みと地震発生

沈み込みプレート境界面には、プレート間同士がしっかり固着している領域(アスペリティ)と普段から安定的にすべる領域(非アスペリティ)が分布し、特に大地震につながるプレート境界型地震は“アスペリティの破壊によって起きる"と指摘されている。しかし、アスペリティは何が原因で形成されるのか、その実体については推測の域を出ていない。そこで本研究ではアスペリティの形成要因の一つとして考えられている海山の沈み込みに注目し、「海山は地震のアスペリティになり得るのか」を海山や海山周辺物質の摩擦実験をおこない検証する。実験では具体的に「海山がどのような摩擦特性を持つのか、海山以外の物質(例えばプレート境界物質)の摩擦特性とどう違うのか」を詳細に調べ、どんな物質がアスペリティになり、どんな物質がアスペリティにならないのかを探っていく。現在までに、山口県秋吉台にて採取した石灰岩に付随する緑色岩を使用し、回転式摩擦試験機を用いた低速摩擦実験をおこなった。その結果、低速の領域において、緑色岩は速度が上昇するにつれ強度が大きくなる速度強化の性質を示すことが明らかになった。しかしながら、一度滑らせた試料を再度同じ速度で滑らせると、低速領域では1度目(もしくは2度目よりも)強度が大きくなることも明らかになった。この挙動は低速のみに確認され、0.1 mm/sの速度領域に入ると、1度目もそれ以降も強度は変わらないことが明らかになっている。現在、研究目的遂行に向けて、さらに実験を進めている段階である。現在までに、当初予定していた回転式摩擦試験機を用いた摩擦実験をおこない、低速度領域での海山の摩擦特性を検証し、プレート境界断層との強度比較をおこなうことで地震発生や発生時に与える効果を考察している。実験は低速から高速までの低速から高速までの幅広い速度レンジで実施する予定であったが、育児休業取得による本研究計画の一時中断のため、低速度領域での実験にとどまった。今後は本研究課題を推進すべく、引き続き摩擦実験を実施し、海山や海山周辺物質の摩擦特性を詳細に調べることで、海山がどのような摩擦特性を持つのか、海山以外の物質(例えばプレート境界物質)の摩擦特性とどう違うのかを検討していく。実験には回転式摩擦試験機を使用し、今年度得られなかった中速高速領域での摩擦特性を明らかにし、低速から高速をつなぐことで、物質の摩擦強度だけでなく、破壊の伝播に関する見解が得られると考える。また、既に得られた実験試料の組織観察をおこない、解析を進めていく予定である。そこで本年度は、回転式摩擦試験機を用いた低速中速摩擦実験をおこなった。実験には山口県秋吉台にて採取した石灰岩に付随する緑色岩を使用し、中国地震局・地質研究所設置の回転式摩擦試験機を用いた。その結果、海山の基底をなす緑色岩は、沈み込み帯のプレート境界断層よりも大きな摩擦を示し、それゆえにアスペリティになりうる可能性が考えられた。しかしながら、無水・含水の両条件下においてわずかに速度強化の性質を示すことも明らかになった。このことより、海山構成物質である緑色岩は、アスペリティとして働くのではなく、破壊の伝播を止めるバリアのような働きをする可能性が出てきた。現在までに、当初予定していた回転式摩擦試験機を用いた摩擦実験をおこない、低速中速度領域での海山の摩擦特性を検証し、プレート境界断層との強度比較をおこなうことで地震発生や発生時に与える効果を考察している。実験は低速から高速までの低速から高速までの幅広い速度レンジで実施する予定であったが、産前産後の休暇及び育児休業取得による本研究計画の一時中断のため、高速領域を除く低速高速領域での実験にとどまった。

現在までに、山口県秋吉台にて採取した石灰岩に付随する緑色岩を使用し、回転式摩擦試験機を用いた低速摩擦実験をおこなった。その結果、低速の領域において、緑色岩は速度が上昇するにつれ強度が大きくなる速度強化の性質を示すことが明らかになった。しかしながら、一度滑らせた試料を再度同じ速度で滑らせると、低速領域では1度目(もしくは2度目よりも)強度が大きくなることも明らかになった。この挙動は低速のみに確認され、0.1 mm/sの速度領域に入ると、1度目もそれ以降も強度は変わらないことが明らかになっている。現在、研究目的遂行に向けて、さらに実験を進めている段階である。現在までに、当初予定していた回転式摩擦試験機を用いた摩擦実験をおこない、低速度領域での海山の摩擦特性を検証し、プレート境界断層との強度比較をおこなうことで地震発生や発生時に与える効果を考察している。実験は低速から高速までの低速から高速までの幅広い速度レンジで実施する予定であったが、育児休業取得による本研究計画の一時中断のため、低速度領域での実験にとどまった。今後は本研究課題を推進すべく、育児休業終了後、摩擦実験を再開し、海山や海山周辺物質の摩擦特性を詳細に調べることで、海山がどのような摩擦特性を持つのか、海山以外の物質(例えばプレート境界物質)の摩擦特性とどう違うのかを検討していく。それにより、本年度の実験結果で得られた海山が破壊伝播を止めるバリアとなる可能性についても検証が可能となる。実験には回転式摩擦試験機を使用し、今年度得られなかった高速領域での摩擦特性を明らかにし、低速から高速をつなぐことで、物質の摩擦強度だけでなく、破壊の伝播に関する見解が得られると考える。今後は本研究課題を推進すべく、引き続き摩擦実験を実施し、海山や海山周辺物質の摩擦特性を詳細に調べることで、海山がどのような摩擦特性を持つのか、海山以外の物質(例えばプレート境界物質)の摩擦特性とどう違うのかを検討していく。実験には回転式摩擦試験機を使用し、今年度得られなかった中速高速領域での摩擦特性を明らかにし、低速から高速をつなぐことで、物質の摩擦強度だけでなく、破壊の伝播に関する見解が得られると考える。また、既に得られた実験試料の組織観察をおこない、解析を進めていく予定である。産前産後の休暇及び育児休業取得による本研究計画の一時中断のため、今年度使用予定であった助成金の一部を次年度に使用し研究を進めることとした。次年度は回転式摩擦試験機を使用し、今年度得られなかった高速領域での摩擦特性を明らかにし、今年度の結果と合わせて低速から高速をつなぐことで、物質の摩擦強度だけでなく、破壊の伝播に関する見解を得る予定である。また次年度予定していたガス圧式高温高圧変形実験装置での高温高圧実験をおこなうべく、育児休業終了後はそちらの準備にも取り掛かる予定である。これにより摩擦強度の温度依存性や圧力依存性を検証し、現在調べている速度依存性と合わせて議論していく。育児休業の取得により当初の予定していた研究の進捗とは変更が生じ、次年度に繰り越すこととなった。研究遂行に向けて既に研究は再開しており、研究期間の延長も含め次年度以降の予定を再度組み直している。次年度は本研究計画の核となる摩擦実験を引き続き行う予定であり、その準備も進めている。予算は主に実験に必要な消耗品の購入を中心とした実験関連経費及び研究協力者との打ち合わせ等に必要な旅費として使用予定である。
カラマツ林の食葉性昆虫の多様性とパフォーマンスを決定する生態学的プロセス

食葉性昆虫の個体数は一本の木の樹冠内で大きくばらつくことが知られているが、この個体数の変異の実態と原因についてはほとんど研究されていない。本課題では、カラマツを食害する多食性(マイマイガ)と単食性(カラマツハラアカハバチ)の昆虫に注目し、「食葉性昆虫の樹冠内での分布は、葉の質に対する食葉性昆虫の適応的な反応によりもたらされる」という仮説を検証した。マイマイガでは、野外調査と室内実験により5種の針葉樹(カラマツ、アカエゾマツ、トドマツ、キタゴヨウ)における、新葉(当年葉)、旧葉(一年以上経過)、混合葉(新葉と旧葉の両方)に対する選択性と、それらを食べた場合の幼虫の生存と成長を調べた。その結果、マイマイガは、5種の針葉樹のいずれにおいても新葉よりも旧葉を好んで食べた。幼虫の生存率も旧葉を食べた場合の方が高く、マイマイガは質の良い葉を好んで食べることが分かった。ただし、カラマツでは混合葉を与えた場合の生存率がさらに高くなり、新葉、旧葉を単独で食べるよりも両方を食べることの効果が認められた。一方、カラマツハラアカハバチではカラマツの新葉(長枝葉)、旧葉(輪生枝)、混合葉(新葉と旧葉の両方)に対する選択性と、それらを食べた場合の生存率を調べた。その結果、ふ化幼虫は新葉を好んで食べたが、成長すると旧葉を好むようになった。成熟幼虫は新葉よりも旧葉を食べた場合に生存率が高くなり、混合葉ではさらに生存率が高くなった。新葉と旧葉の化学分析の結果、防御物質の量には違いがなかったが、窒素量は旧葉の方が高かった。このことより、従来、針葉樹の葉の質を決める原因として防御物質量の重要性が示されてきたが、カラマツの場合は栄養分である窒素量の方が重要であると考えられた。以上の結果より、カラマツにおける葉の質に対する食葉性昆虫の適応的な反応の実態と、他の針葉樹での反応との違いが明らかになった。本課題では、カラマツを食害する単食性と多食性の昆虫に注目し、「食葉性昆虫の樹冠内での分布は、葉の質と寄生率に対する適応的な反応によりもたらされる」という仮説を検証する。今年度は、カラマツを食害する単食性の種としてカラマツヒラタハバチとカラマツハラアカハバチ、多食性の種としてマイマイガを対象とし、これらの種についての最近の大発生情報を収集した。そして、最近大発生した場所、もしくは来年度大発生しそうな場所へ行き、調査地としての好適性を調査した。その結果、各昆虫種について最低2カ所の調査地を、3050年生のカラマツ林に設定した。また、カラマツの食葉性昆虫についての文献探索を行い、得られた知見をもとに来年度の具体的な野外調査計画を立案した。今年度は、カラマツを食害する単食性の種としてカラマツハラアカハバチ、多食性の種としてマイマイガを対象とした。まず、2ヵ所のカラマツ壮齢林で、カラマツの葉の質の違いに対する幼虫の選択性を調べた。その結果、カラマツハラアカハバチは初期には新しい葉を、その後は古い葉を選択的に摂食した。一方、マイマイガは常に古い葉を選択的に摂食することが明らかとなった。次に、この2種の幼虫を実験室で飼育し、生存率や発育速度等のパフォーマンスを調べた。その結果、カラマツハラアカハバチは同じ齢の葉だけよりも、異なる葉齢の葉をいっしょに与えた場合に発育期間が20-25%短くなった。一方、マイマイガは、新しい葉よりも古い葉を与えた場合に発育期間が10%短くなった。以上の結果から、カラマツにおける葉齢に関係する葉の質の違いの影響は、カナダにおいて他の針葉樹で報告された結果と同程度であることが示された。また、観察された葉齢に対する選択性とパフォーマンスの関係から、これらの幼虫はカラマツの葉の昆虫の餌としての質の変異に対して適応的に行動していることが示唆された。

その結果、マイマイガは、5種の針葉樹のいずれにおいても新葉よりも旧葉を好んで食べた。幼虫の生存率も旧葉を食べた場合の方が高く、マイマイガは質の良い葉を好んで食べることが分かった。ただし、カラマツでは混合葉を与えた場合の生存率がさらに高くなり、新葉、旧葉を単独で食べるよりも両方を食べることの効果が認められた。一方、カラマツハラアカハバチではカラマツの新葉(長枝葉)、旧葉(輪生枝)、混合葉(新葉と旧葉の両方)に対する選択性と、それらを食べた場合の生存率を調べた。その結果、ふ化幼虫は新葉を好んで食べたが、成長すると旧葉を好むようになった。成熟幼虫は新葉よりも旧葉を食べた場合に生存率が高くなり、混合葉ではさらに生存率が高くなった。新葉と旧葉の化学分析の結果、防御物質の量には違いがなかったが、窒素量は旧葉の方が高かった。このことより、従来、針葉樹の葉の質を決める原因として防御物質量の重要性が示されてきたが、カラマツの場合は栄養分である窒素量の方が重要であると考えられた。以上の結果より、カラマツにおける葉の質に対する食葉性昆虫の適応的な反応の実態と、他の針葉樹での反応との違いが明らかになった。
虚血性神経細胞障害に対する免疫抑制剤の保噴効果の解析

本研究では、虚血によって誘導される海馬神経細胞の遅発性神経細胞死と免疫系の活性化に対するFK506およびrapamycinの影響を検討し、その結果から免疫抑制剤の虚血障害に対する治療有用性とそのtherapeutic windowを模索することが目的である。本年度はラット前脳虚血モデルの組織切片について、(1)抗IL-1β・TNF-α・IL-6抗体を用いた免疫組織化学による各サイトカイン発現の経時的変化と薬剤による影響(2)FK506およびrapamycinの虚血保護作用に対する投与時期の検討を行った。その結果、(1)前脳虚血により海馬におけるIL-1β・TNF-α・IL-6の発現が誘導されたが、FK506およびrapamycin全身投与によりその発現に変化を認めなかった。(2)rapamycinは虚血保護作用を示さなかった。FK506は虚血開始前21分前、9分前、虚血開始時、虚血後6分の投与において形態学的に海馬神経細胞の遅発性神経細胞死を抑制した。虚血開始12分後および再灌流後の投与では、保護作用を示さなかった。FK506が虚血開始後の投与によって遅発性神経細胞死を抑制することは、治療法としての有効性を検討する点で重要な結果と考えられる。一方、rapamycinもDNA fragmentationの程度を軽減する可能性があり、その作用の1つに細胞周期制御機能の関与が推測されている。今後は、蛋白量の定量、RNAレベルでの発現の検討を含めて、細胞周期制御の観点からの検討の必要性が考えられる。その結果、(1)rapamycin静脈内投与は、前脳虚血による海馬神経細胞の虚血性変化を形態学的には改善しないが、DNA fragmentationの程度を軽減する可能性があると考えられた。(2)FKBP12は前脳虚血によって発現が誘導されるが、海馬と梨状葉皮質ではその過程が異なることが示唆された。(3)リン酸化P70s6kinaseは海馬および梨状葉皮質に同様に発現し、虚血によって発現部位に差を生じないことが示唆された。
南極海域における、大気場に対する海洋場の季節応答に関する研究

第31・32次日本南極観測隊(19901992)による通年の海洋観測データから、南極沿岸海洋場は、非常に顕著な季節変化をすることが明らかになった。すなわち、南極冬季水の厚さが秋季に最大(約500m)、夏季に最小(300400m)になる。熱塩収支解析によると沿岸域は、秋に非常に大きな負の塩分フラックスがあり、これはローカルなバランス(海氷の融解や降雪)では説明できない。また、一年を通じて上層の一様温度層内は、塩分的には成層している。これらのことから、秋に低塩の水が移流されて上層に蓄積されたと解釈できる。これらの沿岸域での季節変化は大気場の季節サイクルによることを提出した。南極沿岸域は東風が卓越風であるが、これが極域大気循環場の季節変化に伴って夏季に著しく弱まり、秋季に強まる。秋季東風が強まると、沿岸域へのエクマン輸送が増加し、上層の南極冬季水の厚さが増加する。一方、夏季は東風が弱まるので南極冬季水の厚さが減少する。実際に推定される風の応力を計算するとこの機構は定量的にも説明し得る。南極沿岸の海洋場はこれら傾圧的応答の他に順圧的応答も重要であることが、昭和基地の潮位データ解析から示唆された。また、南極沿岸流が大気場の季節変化あるいはシノプティックな変化に対して、顕著な応答をすることが、潮位やアルゴス漂流ブイの解析から示された。さらにNOAAの赤外線映像から導き出した海氷漂流ベクトルのパターンから、この沿岸流は海底地形に強く制御されることが明らかになった。特に、沿岸より張り出した海底のリッヂは海洋・海氷場に大きな影響を与える。
次世代シーケンス技術を活用した子宮肉腫のゲノム病理学的研究

子宮肉腫の遺伝子変異、融合遺伝子を検出するにあたって、次世代シーケンサー(NGS)を活用する。まず、独自の技術を用いて既知の子宮肉腫関連の遺伝子異常を網羅する遺伝子パネルを構築し、約80例の子宮肉腫ホルマリン固定検体を対象にターゲットシーケンスを行う。並行して凍結検体を用いた全ゲノム解析を施行し、新規遺伝子異常の同定を目指す。これらを統合して子宮肉腫のgenomic landscapeを描く。
金属容器中の非接触液体検出手法に関する研究

不透明容器内部の液体の水位を、非接触で観察する手法を提案し、その観察システムと理論の確立、そして、応用に関する研究をおこなった。提案した手法は、容器の表面をフラッシュにより瞬間加熱し、その後の冷却過程の温度変化を赤外線サーモビューアで観察する。フラッシュにより加熱された容器表面の熱が、容器内部の液体と空気へ伝達されるが、その熱伝達係数の違いから、液体と空気部分で表面温度に差が生じ、水位の観察が可能になる。本研究では、当該手法により、金属や樹脂容器内部の液体の水位観察が可能である事を、実験と理論の両面から明らかにした。平成24年度の研究計画を基に、研究実績の概要を報告する。1.平成23年度に作製した実験装置の性能評価と測定実験の実行:平成23年度から平成24年度前半にかけて作製した実験装置の性能評価と、その装置を用いた測定実験を本格的に開始できた。実験装置の評価実験の結果、室温の状況下において、環境温度の変動および繰り返し測定誤差を含めて温度分解能1°C以下で、試料の温度分布計測が可能である事が確認できた。また、測定した2次元温度分布データを1/60秒の間隔で得られる事を確認できた。さらに、専用ソフトウエア用いて、得られた温度分布データをスムーズ解析する手順を確立できた。基礎実験を通して、想定以上の結果が得られたため、実際の事象を測定対象とした実験を進めることができた。2.実験結果と比較しながら計測原理に関しての検討と検証を進める:さまざまな実際の事象を測定対象として実験をおこなうことで、計測原理の検討を進める事ができた。水位観察実験の測定対象は、金属容器、樹脂容器、ゴム容器であり、それらの容器内部の水位を観察できた。また、木片、パウチフィルムの、内部クラック、接着不良を検出することができた。これら種々の観察実験により、統一的な計測原理が確立できると考えていたが、データ解析の結果、当該測定手法の統一的な計測原理は無く、従前から伝熱工学の分野で構築されている、熱伝導、熱伝達、放射伝熱の3つの理論を組み合わせることで、実験および観察結果を説明できる事を見出した。3.実験結果が得られた段階で学会発表をおこなう。また、平成25年度に論文発表が行えるように準備を始める:想定よりも早めに成果が得られたので、応用物理学会の全国大会での発表4件、査読ありの論文掲載1件を成果として発表することができた。計画以上に、学会での発表を数多く行う事ができ、また、研究成果の一部を論文誌に掲載することができた。1.平成25年度の研究実績の概要:平成25年度計画は以下の3項目である。(1)観察手法を確立する為にデータの追加測定をおこなう。(2)当該観察装置による計測理論の確立をおこなう。(3)研究成果を発表し、ホームページに公表する。成果として、(1)当該観察手法を確立する為に必要なデータである、1光源と各種容器内部の水位観察の関係を明らかにする実験をおこない、光源の種類や強度と水位観察の可否について結論を得る事ができた。2観察感度が劣る円筒形容器の水位の観察について検討をおこない、反射フードの導入により観察感度を向上させることができた。(2)計測理論は、平成24年度の研究で目途を付けた理論を各観察実験に適用し、実験結果を説明できる事を確認した。(3)研究成果は3件の投稿論文、4件の国内講演会、ホームページの公開で公表できた。2.3年間の研究実績の概要:交付申請書に記載した研究の目的と実施計画を基にして、研究実績の概要を報告する。本研究の目的は、フラッシュランプによる瞬間加熱と、赤外線検出装置による過渡熱温度観察を組み合わせることで、容器内の液体の非接触観察手法を確立させることである。1年目は観察装置の構築、2年目は各種容器内部の水位の観察、3年目で観察手法と理論を確立させる計画である。3年間を通して滞りなく研究を進める事ができた。その結果、(1)当該手法により金属容器、樹脂容器、紙容器などの各種容器中の水位の観察ができた。(2)水位の観察以外にも本手法により、1木材内部のクラックの検出、2パウチフィルムの接着欠陥の検出が可能であることを明らかにできた。(3)計測理論は伝熱工学で確立している熱伝導、熱伝達、放射伝熱理論を組み合わせることで確立できた。(4)成果は4件の投稿論文、8件の国内講演会、ホームページの公開により公表した。全体的に計画通りに研究を進め、成果を得る事ができた。当初計画を見出しに示しながら研究実績の概要を報告する。1.赤外線検出装置の導入:赤外線検出装置は、当該研究の成果を左右する最も重要な装置である。

赤外線検出装置の主だったメーカー3社(FLIR, Apiste, NEC Avio)の赤外線検出装置のデモを、実際の試料に対して行い、赤外線検出装置の選定を半年かけて実施した。その結果、当該研究に最も適したNEC AvioのR300という赤外線カメラを赤外線検出装置として導入した。この赤外線カメラは、温度の変化を0.05°Cの最小検知温度差で、1/60秒の間隔で検出することが出来るため、当該研究には十分な性能を有すると考えられる。2.急速加熱装置の作製:金属容器の内部の液体量を検出するには、ハイパワーのフラッシュランプによる金属容器の瞬間加熱が必要である。検討実験の結果、当該研究には、プロ用の写真撮影に使われる1KW以上のフラッシュランプが最適という結論を得たので、それを改造することで瞬間加熱装置を作製した。瞬間加熱装置は外部からのトリガ電圧で発光するが、そのトリガ電圧を発生する電子回路等も作製した。3.実験装置の組み立てと簡単な実験を開始する:上記の赤外線検出装置と瞬間加熱装置を組み合わせて、実験装置を組み上げた。そして、次年度から本格的な実験を開始するために、実験装置の性能を把握することを目的として基礎的な実験を実施した。実験の結果、フラッシュランプが発光した後に、瞬間加熱したフラッシュランプの残熱が測定結果に影響を与えるなど、幾つかの課題を見出した。その対策のための実験装置(瞬間加熱装置部分)の設計をおこない、部材の発注、納品、組み立てをおこなった。現在は、その効果を確認している段階である。また、実際に研究実験を始めた時に必要となる、各種金属材料や実験治具の設計を行い、既に納品されている。平成24年度において、達成すべき目標は以下の3つである。1.作製した実験装置の性能評価と実験の実行、2.実験結果と比較しながら計測原理に関しての検討と検証、3.実験結果が得られた段階で学会発表をおこない、また、平成25年度に論文発表が行えるように準備を始める。これらの目標は全て達成することができた。平成23年度に、慎重に選定を進めた赤外線検出装置の性能と機能が、当該研究に最適であることが、年度目標を達成できた要因である。目標1の作製した測定装置の性能評価では、室温環境において、温分解能1°C以下で温度計測を行う事が確認できた。装置の性能を把握できたので、数多くの実験試料を用いて観察実験を実施した。金属容器中の水位の観察では、金属の種類をアルミニウムおよび銅とし、また、その厚みを変えて実験をおこなった。その結果、いずれも水位の観察を行う事ができた。さらに、容器の材質を、エポキシ樹脂やシリコンゴムなど金属以外に変えて実験をおこない、金属容器と同様に水位を観察できた。さらに、木材内部のクラックの観察や、パウチフィルムの接着不良の観察も試み、クラック、そして、接着不良の検出ができた。目標2の計測原理に関しては、上記の種々の実験結果から、全てを説明する統一的な測定理論の構築を検討した。その結果、統一的な測定理論はなく、伝熱工学の分野で確立されている、熱伝導、熱伝達、放射伝熱の3つの理論を組み合わせることで、実験結果を説明できる事を見出した。しかし、これらの原理を実際の現象に適応するには、多くの近似が必要であり、どこまで近似を適用して良いかを確実に把握するには、さらに検証実験が必要である。
原子層制御された固体表面上の光反応

平成8年度はNi(100)表面へのメタン分子の吸着状態を確認すると同時に吸着過程のダイナミクスを検討した。Ni(100)表面に20KでCH_4分子を吸着させ、赤外吸収スペクトルを観察したところ、第1層目の吸着が飽和するまで3本の吸収が観測される(3000cm^<-1>,2884cm^<-1>,1294cm^<-1>)。吸着第1層で見られる3本の吸収から、第1層目のメタン分子の対称性がT_dから少なくともC_<3V>対称へと低下している。メタンの被覆率をさらに増すと、第2層目の吸着メタンによる吸収が3017cm^<-1>と1304cm^<-1>に2本観測され、2層目以上の吸着ではT_d対称が保持されていることがわかる。Pt(111)上ではC_<3V>対称へと変形した吸着第1層のメタンが193nmのレーザー照射によりメチルラジカルへと分解したのに対し、Ni(100)表面上のメタン分子は光分解活性を示さなかった。第1層目の吸着メタンが飽和しているNi(100)表面にXeを吸着させると、C_<3V>対称の吸着メタン分子による吸収がややブロードになると同時にわずかに低波数シフトした(2997cm^<-1>,2884cm^<-1>,1293cm^<-1>)。これらの値はPt(111)上でC_<3V>対称へと変形した吸着第1層のメタンで観測された波数とほぼ一致している。Pt(111)では、吸着メタンの光解離反応の断面積の偏向依存性の測定から、吸着種の直接励起が光解離反応の励起素過程で有ることが示されている。吸着第一層の対称性の低下は基板との相互作用に由来しており吸着状態と直接励起に必要なエネルギーとの相関を知る手がかりとして興味深い。
準安定超伝導粒子による磁気単極子の新型検出器

準安定な超伝導状態にある微粒子は磁場,温度の相図から予想されるように、「磁気的」「熱的」2通りの過程で準安定超伝導状態から常伝導状態へ非可逆的に相転移する。理論的計算によると、粒径2030μmの金属粒子に対しては磁気的な転移が大きく効くのでモノポールの検出に応用できる。また、粒径15μmでは熱的な転移が効くので通常の荷電粒子の検出に使い得る。そこで、まず実際そのように粒子反応物質として使えるかどうか原理確認を行う為に、準安定超伝導状態に関する基礎データを実験的に求める。次いで3cm×3cmの検出器を試作することが2年間にわたる目的であった。前年度では、購入した真空ポンプに自作の圧力調整機構を取り付け、1.54.2Kの間で精度10mKの温度制御を行えるようにした。また超伝導磁石の入荷に伴い磁場掃引用の電源を製作し、この超伝導磁石の磁場分布をはじめとする各種性能の測定を終了した。この超伝導磁石とSQUID磁化測定装置とを組み合わせて超伝導金属微粒子(鉛,錫)の磁場,温度の相図作りに取り掛かった。最終年度の今年は引き続き相図作りを行っている。試料移動機構の振動雑音によってSQUID磁化測定装置が動作不能となるが、最近ようやくその不動作を克服し、データが取れるようになった。相図作りと並行して、小型検出器の製作を進めている。温度,磁場を制御しながら検出器に関する基礎データをとるためのクライオスタットは完成している。後2ヶ月程で、検出器は出来上がる予定。理論面では、半無限の場合のGinzburg-Landau方程式の数値解法を確立し、種々のパラメーターでの準安定超伝導状態の数値計算を終了した。今後実験結果との比較検討を行う。
ビタミンA酸および関連化合物による分化誘導とその作用機作

従来の研究において、レチノイン酸および従来のレチノイドとはまったく異なる構造・科学的性質を有する化学物質の探索を行ない、その結果、一連の安息告酸活導体に強力なレチノイド活性を見いだした。ヒト白血病細胞株の分化を指標とした構造・活性相関の研究をおこない、活性に必要な構造を明らかにした。特に、電子的効果とは無関係に、疎水性基とカルボキシル基を結合する部分の構造は、種々変化に富むことがわかり、新しい構造物質の分子設計に有用な情報がえられた。これらの化合物の構造の一層の修飾を検討中である。作用機構に関しては、作用性の類似性かラステロイドホルモン様のメカニズムを考えていたが、実際、上記白血病細胞からレセプタータンパクを分離して、このレセプターは核に存在と、そのコードするDNAはerb-Aに類似するCRARである。この結果、レチノイドは核においてレセプターを介し、直接に遺伝子の発現をコントロールしていることが確かとなり、最も中心的な役割を果たしている生理活性物質ということになった。これらの知見は食品の機能を考える時に、ビタミンAが最も重要な成分と認識する必要性を示すものである。ひきつづき、この方向で研究を継続するつもりである。
海洋の微生物代謝過程における難分解性溶存有機物の生成機構の解明

海洋の微生物代謝過程における難分解性溶存有機物の生成機構の解明ため、1現場海水中における溶存有機物のサイズ分布、C:N比と分解性との関係、2海洋細菌の増殖過程において蓄積する難分解溶存有機物の特徴を調べた。1.サイズ分布全体の特徴として、高分子→低分子になるほどその存在量が大きくなるという明確な傾向を示した。また、沿岸、外洋表層、中深層の順に、高分子画分の濃度が急激に減少し、相対的に低分子の割合が増加した。これらのことから、高分子DOMはより活発に代謝回転しているのに対し、低分子画分は難分解性DOMの主成分となっていることが示された。またC:N比に関しては、低分子画分中の値に、海域や深度による大きな違いは認められなかったのに対し、高分子画分に対しては、主に沿岸と外洋の間に有意な差が認められた。以上のことから、難分解な低分子DOMは、生産された後、特に大きな変質を受けずに比較的海洋全体に広く分布しているのに対し、高分子DOMはより分解され易い部分が選択的に分解、除去されながら海洋に分布していることが示唆された。一方、現場から得られたDOMのサイズと分解特性の関係に対する推察結果を検証するために、相模湾沿岸表層の試料を用いて、バクテリアによる分解実験を行った。その結果、低分子に比べ高分子ほど分解速度定数が大きくなる傾向を示し、現場から得られた観測結果と一致した。2.グルコースおよび海洋植物プランクトンの細胞外生産DOMを基質として添加した人工海水に対し、東京湾または相模湾沿岸の表層から採取した海水を濾過後、添加し、現場海洋細菌の培養を行った。培養23週間の間に見かけ上分解が遅く培養液中に蓄積する難分解性DOMについて、そのC:N比、サイズ分布を調べた。その結果、培養実験によって得られた難分解DOMは、C:N比が12-20で現場海洋に存在するDOMのC:N比と類似すること、また、海洋に卓越して存在する低分子画分の割合が30-70%を占めることが明らかとなり、海洋に存在すが難分解DOMの生産に細菌群集が深く関与している可能性が示された。本年度は、海洋細菌によって生成された溶存有機物の化学組成の特徴を明らかにするための手法の検討が主目的であり、特に以下の2点について中心に検討を行った。1限外ろ過法による溶存有機物の詳細なサイズスペクトラムの解明現在、一般に使われている分画分子量1,000の限外ろ過膜を使った海水中の溶存有機物のサイズ分画法に加え、分画分子量100,000、30,000、10,000、3,000の限外ろ過膜を連続して使用することにより、より詳細なサイズスペクトラムを得る方法を検討した。試料として海洋細菌が生成する溶存有機物の比較対象となる、現場海水試料を用いた。分画法の検討は白鳳丸のKH01-3次航海における船上において、南太平洋の赤道域から亜寒帯域までの表層および深層海水を用いて行った。現在、これら分画した試料に対し有機炭素及び窒素濃度の測定を進めている段階である。2海洋細菌の増殖に対する基所のC:N比と生成された溶存有幾物のC:N比の比較

当該研究者らによるこれまでの成果により、海洋細菌により生産された溶存有機物は、増殖に使われた基質に比べC:N比が高くなる傾向が明らかとなっている。そこで、増殖に使われた基質と生成した溶存有機物の間のC:N比の関係を調べることにより、海洋細菌が生成する溶存有機物のC:N比をコントロールするメカニズムの解明を試みた。基質のC:N比については、一定濃度のグルコースに対し、硝酸イオンの添加量を変えることにより4段階に調整した。Pに関しては一定濃度(C:P比が一定)を保った。これらの基質が入った人工海水に対し、束京湾表層から採取した海水を濾過後、添加し、現場海洋細菌の培養を行った。培養実験開始後約2週間の間に、7回サンプリングを行い、グルコースと硝酸イオンが消費される過程で生成・蓄積する溶存有機物のC:N比の特徴を調べることを試みた。現在、これらの培養実験試料に対し、有機炭素及び窒素濃度の測定を進めている段階である。海洋における難分解性の溶存有機物(DOM)の生成メカニズムを明らかにするため、その質的特徴を調べた。DOMの大部分が難分解性の特徴を示すことが知られている外洋域中深層水試料、相対的により分解し易いDOMを含む外洋表層水、さらに多くの易分解性DOMが存在する沿岸表層水試料について、DOMのサイズ分布とC : N比を調べその特徴を比較した。沿岸試料は大槌湾、相模湾より、外洋試料は、伊豆八丈島沖及び中部南太平洋、西経160度線上の測点から採取した。予めGF/Fフィルターで濾過した試料に対して、限外ろ過装置を用いて、>100kDa,10-100kDa,1-10kDa,<1kDaの主として4つのサイズに分画を行った。サイズ分布全体の特徴として、高分子→低分子になるほどその存在量が大きくなるという明確な傾向を示した。また、沿岸、外洋表層、中深層の順に、高分子画分の濃度が急激に減少し、相対的に低分子の割合が増加した。これらのことから、高分子DOMはより活発に代謝回転しているのに対し、低分子画分は難分解性DOMの主成分となっていることが示された。またC : N比に関しては、低分子画分中の値に、海域や深度による大きな違いは認められなかったのに対し、高分子画分に対しては、主に沿岸と外洋の間に有意な差が認められた。以上のことから、難分解な低分子DOMは、生産された後、特に大きな変質を受けずに比較的海洋全体に広く分布しているのに対し、高分子DOMはより分解され易い部分が選択的に分解、除去されながら海洋に分布していることが示唆された。現場から得られたDOMのサイズと分解特性の関係に対する推察結果を検証するために、相模湾沿岸表層の試料を用いて、バクテリアによる分解実験を行った。その結果、低分子に比べ高分子ほど分解速度定数が大きくなる傾向を示し、現場から得られた観測結果と一致した。