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狩猟採集社会における定住・移動性と集団の空間的流動性に関する歴史地理学的研究

このような従来の説とは異なるものとして,血縁共住機能を提唱した。また,3月11日の震災により延期となっていた史料調査が実施でき,学術雑誌へ投稿した。世界の狩猟採集社会のなかでは定住性の高い18641869年の東蝦夷地三石場所のアイヌ集落を対象として,定住性の程度と集落の血縁率の関係を分析した。その結果,「集落の存続期間が長くなると血縁率は低くなる」という傾向はとくに認められなかった。また「家の同一集落内滞在期間が長くなると血縁率は低くなる」という傾向もとくに認められなかった。集団の空間的流動性の程度と集落の血縁率の関係を分析した結果,分裂・結合の流動性の程度と集落の血縁率の間にもとくに関係はなかった。これは集団の空間的流動性が,移動する家のみで形成されるのではなく,集落内に定住する家と移動する家の組み合わせで生じており,集団の空間的流動性には血縁共住機能があり集落の血縁率が維持されているためと考えられる。集落の血縁率の変動率(絶対値)は平均24.9%と大きく,その変動は主に集団の空間的流動性に起因していた。多くの場合に集落の血縁率は50%以上に保たれており,血縁率は平均すると73.6%である。この結果は,三石場所のアイヌ集落においては,移動性(あるいは定住性)の程度に関わりなく,集団の空間的流動性によって集落の血縁率は低下しない可能性,つまり国家という枠組みのなかに組み込まれながらも「血縁から地縁へ」という変化は生じない可能性があることを示唆する。また1822年の有珠山噴火によって多数の人々が死亡したが,死亡者数は必ずしも明らかではなかった。分析の結果,死亡者数は少なくとも和人6名,アイヌ72名の計78名であった。死因は,火砕サージだけではなく火砕流本体も関わっていた。噴火時にアブタ集落に居合わせたのは和人7名,アイヌ73名であり,真の死亡率は和人85.7%,アイヌ98.6%であった。火砕流・火砕サージに遭遇したのは,アブタ集落のアイヌの推定人口338人のうち73人ほどである。アイヌの人々の多くは,秋,冬,春の食糧となるサケ(鮭)を漁獲するために,30Km以上も離れたシリベツ川上流域に季節的移動をしており不在であった。そのために生き残ることができたと考えられる。17981801(寛政10享和元)年のエトロフ島におけるアイヌの和名化と風俗改変の空間的・社会的拡散過程を復元した。幕府は二度にわたり蝦夷地を直轄地として、アイヌの人々の文化を和人風に変えようとした。1799年にシャナ集落で始まった文化変容のなかで、和名化は1800年に、風俗改変は1801年にほぼエトロフ島全体に広がった。1801年に会所や番小屋が設置された集落とその周辺地域では和名化率と風俗改変率はより高く、ロシアとの境界に接するエトロフ島北部では低かった。1800年に和名化したのは主に10歳以下の子どもであり、1801年に和名化・風俗改変したのは主に16歳以上の青壮年であった。和名化と風俗改変が生じるかどうかにおいては有力者の動向が下男・下女に影響力をもっていた。幕府関係者は1798年にエトロフ島居住者2名(ルリシビ、イワレ)にはじめて和名を与えた。2名ともにアイヌ社会の自生的な首長層に相当し、いずれも北部に居住していた。1800年5月12月に幕府は新たな役職として、総乙名1名、脇乙名1名、総小使1名、乙名12名、小使2名、土産取15名を任命した。
格子ガスオートマトン法による固体高分子燃料電池内の流動解析

本研究ではメゾレベルから流れを解析する手法である格子ガスオートマトン法を用いて固体高分子形燃料電池(PEFC)内の流れを流体と固体を連成させて計算し,流れが均一になる最適流路形状を求め,その妥当性を実験により検証する。以上の解析と実験によりPEFC内の複雑流れをメゾレベルより解析する有効なツールを提案することを目的とした。平成1314年度の研究から主に以下の3つの成果が得られた。1)PEFC内流動解析を行う格子ガスオートマトンモデルの開発格子ガスオートマトン法を用いて既存のPEFCセパレータ内の流れを計算した。PEFC内の各チャンネルに分配される流量には3倍程度の偏りがあったが、入口・出口の形状を二次曲線形状とすることにより均一化が計れることが分かった。以上より、格子ガスオートマトン法がPEFCの設計計算に有効なツールであることを確認した。2)PEFC内流動を均一にする流路の自動設計手法の開発1)で開発したモデルをさらに改良し、PEFC内の流動を均一化する流路を自動設計する格子ガスオートマトン法を開発した。すなわち、PEFC内で燃料の流速の遅いよどんだ領域には固体壁を追加し,流量の多い流路では固体壁を削るという操作を行い、最適形状の流路を作成する流体・固体の連成モデルを開発した。その結果、各チャンネル間の流量の偏りが3倍程度あった流量比が、最適設計した後には1.1倍程度となり、本モデルがPEFC流路の自動設計に有効であることを確認した。3)流路内に分配される流量の実験との比較2)において自動設計した流路形状を用い差分法との比較計算を行った。その結果格子ガスオートマトン法で予測された流動場とよく一致し、本解析モデルの妥当性が検証された。さらに、単流路のPEFC燃料電池セルを作成して発電試験を行うことで、PEFC内の発電性能を評価する電気化学的モデルを作成することが出来た。本研究はメゾレベルから流れを解析する手法である格子ガスオートマトン法を用いて固体高分子形燃料電池(PEFC)内の流れを流体と固体を連成させて計算し,流れが均一になる最適流路形状を求め,その妥当性を実験により検証する.以上の解析と実験によりPEFC内の複雑流れをメゾレベルより解析する有効なツールを提案することを目的としている。この目標に向かい、平成13年度の研究から主に以下の2つの成果が得られた。1)PEFC内流動解析を行う格子ガスオートマトンモデルの開発格子ガスオートマトン法で擬似的に厚さ方向の壁面の影響を取り扱うことのできる新たなモデルを提案し、本モデルを用いてPEFC内の流れを計算した。提案したモデルの計算結果は差分解とよい一致を示し、PEFC内の流動計算に有効であることが分かった。また、実験からも、格子ガスオートマトン法の解析結果の妥当性を確認した。PEFC内の各チャンネルに分配される流量には3倍程度の偏りがあったが、入口・出口の形状を二次曲線とすることにより均一化が計れることが分かった。すなわち、PEFC内で燃料となる水素・酸素の流速の遅いよどんだ領域には固体壁を追加し,流量の多い流路では固体壁を削るという操作を行い、最適形状の流路を作成する流体・固体の連成モデルを開発した。その結果、自動設計前には、各チャンネル間の流量の偏りが3倍程度あったが、最適設計した流度では偏りが、1.1倍程度となり、本モデルがPEFC流路の自動設計に有効であることを確認した。平成14年度は得られた最適形状の流路を作成し,実験装置に組み込んで発電を行うことで,PEFCの性能評価を行い結果の妥当性を検証する予定である。

その結果、各チャンネル間の流量の偏りが3倍程度あった流量比が、最適設計した後には1.1倍程度となり、本モデルがPEFC流路の自動設計に有効であることを確認した。3)流路内に分配される流量の実験との比較2)において自動設計した流路形状を用い差分法との比較計算を行った。その結果格子ガスオートマトン法で予測された流動場とよく一致し、本解析モデルの妥当性が検証された。さらに、単流路のPEFC燃料電池セルを作成して発電試験を行うことで、PEFC内の発電性能を評価する電気化学的モデルを作成することが出来た。
微粒子の呼吸器内における挙動と生体作用

エアロゾル粒子の分析と性状測定:石炭フライアツシュの粒径密度分離法を開発し、0.4μmまでの粒径分離が可能となり、また組成の均一な各画分を用いて、体液への溶出元素の同定・定量を行うためのイオン交換法を検討した。レーザー光錯乱パルスと誘導結合型高周波プラズマの発光パルスの対応から、粒子径とその元素組成を同時測定するための装置を開発した。金属フュームの凝集体について画像処理法による形態解析を行い、粒子形状と動力学特性の関連について検討した。吸入粒子の呼吸器内の挙動と沈着量計算モデル:エアロゾル粒子の壁面への沈着特性、とくに沈着機構別・粒径別特性について実験的に検討した。肺胞をもつ気道内の気流をシミュレートする模型実験を行い、その気流混合特性について検討した。イヌの呼吸器内の粒子沈着量計算モデルを開発し、他の小動物の計算結果とも合わせて、小動物実験結果のヒトへの外挿について検討した。吸入実験システムの開発と吸入実験:生理的食塩水への溶解度が異なる4種のニッケル化合物粒子を用い、ラットの吸入暴露実験(13ケ月)を行い、その後の各臓器へのニッケルの移行を測定し、化学組成と体内挙動との関連について検討した。食塩核・DOSの単分散粒子発生装置と気中粒子の実時間測定装置からなる吸入実験装置を開発した。二酸化ちっ素と炭素粒子混合物の長期暴露システムによるラットの暴露実験(30ケ月)が進行中である。また、活性炭粒子に結合した。二酸化ちっ素の寄與を検討するために硝酸ナトリウムと塩酸粒子の複合暴露実験を行った。小動物の鼻部暴露実験装置がほぼ完成し、放射性粒子を用いた暴露実験によって、全身暴露法と鼻部暴露法による、体表面汚染あるいは肺次着量の差異等について検討した。
非蜜源作物に対するニホンミツバチによる加害行動の解明

本研究では、ニホンミツバチによるレタス食害度の定量調査及びレタス抽出物に対する選好実験、植物体の含有成分特定のための化学分析を行なう事で、ニホンミツバチにおける新規植物成分利用の意義を解明する。平成30年度は植物の含有成分の特定及び、レタス由来物質に対するニホンミツバチの選好性に関する検証実験を開始した。栃木県茂木町のレタス栽培畑において、秋季に栽培されていたレタス株を採集し、クロロホルムを用いた成分抽出を行なった。次にレタス畑に飛来していた個体を捕獲後、複数個体をビニール袋に入れ、クロロホルム抽出液を滴下したろ紙を呈示して、10分間の行動観察を行なった。ろ紙に近づく行動を示す場合には接近、直接かじる行動を齧りとして評価した。その結果、抽出液を滴下したろ紙への接近行動の割合は非常に高く、さらにろ紙自体を齧る行動が見られた。これにより、レタスに含まれる極性の低い成分がニホンミツバチのワーカーの齧り行動を活性させるものであることが示唆された。さらに、春季(5月)と秋季(10月)において、レタス2品種の株を採集し、部位ごとにクロロホルム抽出した溶液を作成し、レタスに特徴的な含有成分であるラクチュコピクリンに着目して、HPLCをおこなった。その結果、ラクチュコピクリンとその類縁体がレタスサンプルからは確認された。以上の結果から、レタス含有成分であるラクチュコピクリンが、ニホンミツバチのレタスかじり行動の活性に関連性をもつ可能性が示唆された。レタス抽出液に対するニホンミツバチの行動活性を評価する手法の確立が、今年度の実験によっておおむね確立された。併せて、レタスに含有されている成分のHPLCでの抽出方法を確立するとともに、ラクチュコピクリンに加えて、他の含有物質についても定量的なデータの蓄積を進めている。ただし、調査地以外の生息由来のニホンミツバチ個体に対しても実験を行なったが、試行回数が少なく、反応を明瞭には確認することが出来なかったため、新たに複数の生息地由来の個体に対しても、レタス抽出液に対する反応を確認する予定である。今回行なった、レタス成分の抽出方法を用いて、春季・秋季両方のレタス株でのHPLC結果を蓄積する予定である。また、クロロホルム以外の溶媒を用いた抽出液を作成し、野外でのバイオアッセイを行なっていく予定である。本研究では、ニホンミツバチによるレタス食害度の定量調査およびレタス抽出物に対する選好性実験、植物体に含有される成分特定のための化学的分析による研究を行なうことで、ニホンミツバチにおける新たな植物成分利用の意義を解明する。平成29年度は、ニホンミツバチのレタスの利用行動を解明するために、栃木県茂木町のレタス畑において春季(5月)と秋季(10月)に野外調査を行ない、畑周辺の巣からレタスへの出巣個体の飛来時刻と滞在時間、飛来個体数を記録した。その結果、飛来行動が見られるのは秋季のみで、午前10時から飛来数は増加し12時をピークに減少して17時過ぎには飛来しなくなったことが分かった。畑に植えられていた結球タイプ(玉レタス)と非結球タイプ(サニーレタス)の2品種において飛来数を比較したところ、非結球タイプへの飛来個体数の方が多かった。ただし、滞在時間については品種や訪問時刻による差はみられなかった。これにより飛来個体は品種による選好性を示す可能性があることを示唆できた。さらに、植物体に含有されている成分抽出を行なった。まず秋季に採取したレタス株を部位ごとに湿重量を計測し、80°Cの乾燥機で2日間乾燥させた後にデシケーターへ入れ、乾燥重量を計測した。その結果をもとに、次に高速液体クロマトグラフィー(HPLC-DAD及びMS)を用いた化学分析を行なっており、現在、植物含有成分の特定とニホンミツバチ体内におけるレタス由来物質の摂取量を確認している。現在、レタス株内に含有されている成分について、高速液体クロマトグラフィー(HPLC-DAD及びMS)を用いた化学分析を行なっている。平成29年度の研究で分析方法をおおむね確立させており、平成29年秋季採取レタスおよび30年春季採集レタス株間での成分比較を行なうことで、レタス含有成分の季節変動について確認する予定である。また春季のニホンミツバチの巣より出巣個体を採集し、腸内に何らかの植物基質が摂取されていないかを確認する。併せて、出巣個体に対して候補物質を人工的に摂取させる方法も確立しており、この手法を用いてレタス含有成分に対するミツバチ個体の反応を調査する予定である。

これにより、レタスに含まれる極性の低い成分がニホンミツバチのワーカーの齧り行動を活性させるものであることが示唆された。さらに、春季(5月)と秋季(10月)において、レタス2品種の株を採集し、部位ごとにクロロホルム抽出した溶液を作成し、レタスに特徴的な含有成分であるラクチュコピクリンに着目して、HPLCをおこなった。その結果、ラクチュコピクリンとその類縁体がレタスサンプルからは確認された。以上の結果から、レタス含有成分であるラクチュコピクリンが、ニホンミツバチのレタスかじり行動の活性に関連性をもつ可能性が示唆された。レタス抽出液に対するニホンミツバチの行動活性を評価する手法の確立が、今年度の実験によっておおむね確立された。併せて、レタスに含有されている成分のHPLCでの抽出方法を確立するとともに、ラクチュコピクリンに加えて、他の含有物質についても定量的なデータの蓄積を進めている。ただし、調査地以外の生息由来のニホンミツバチ個体に対しても実験を行なったが、試行回数が少なく、反応を明瞭には確認することが出来なかったため、新たに複数の生息地由来の個体に対しても、レタス抽出液に対する反応を確認する予定である。現在、レタスに含有されている成分を分析しているが、これに加えてレタス表面から発せられる揮発成分についても解析する方法を検討している。手法自体はすでに確立しているものを応用するため、解析準備については問題ない。現在、関係する研究機関と実験手順などの調整を行なっている。平成30年度はミツバチ個体の腸内にレタス含有物質が存在するかどうか確認する予定である。今回行なった、レタス成分の抽出方法を用いて、春季・秋季両方のレタス株でのHPLC結果を蓄積する予定である。また、クロロホルム以外の溶媒を用いた抽出液を作成し、野外でのバイオアッセイを行なっていく予定である。今年度は、調査旅費に係る旅費および分析に使用する機材のセッティングに係る費用が想定より低い金額に抑えられたことにより次年度使用額が生じた。ただし次年度は分析用薬品類が当初予定よりも種類が多くなるために、今年度額を次年度の物品費として利用する予定である。また、調査回数を増やすことで解析サンプル量を増やし、精度を上げる。調査旅費や試薬、消耗品などが当初予定よりも低く抑えられたため、次年度使用額が生じる結果となった。研究が順調に進んでいるために、内容の一部を先行して最終年度に論文作成することが可能になった。そのために英文校閲費として追加計上する。
微小流路を利用した迅速平衡と高速ダイナミクスによる高速分離装置の開発

微小流路内における迅速な平衡到達とそれに至るまでの高速なダイナミクスを利用して、連続蒸留装置と抽出・逆抽出器の2種類の分離装置を開発した。連続蒸留装置はプレート型微小流路内に温度分布を設け、効率的な気液接触により迅速に気液平衡に到達することで多段蒸留塔と同等の機能を有する。本デバイスを用いて水ーエタノール系、トルエンー酢酸エチル系の連続蒸留を行い、15cmのサイズで35段相当の蒸留が可能であることを明らかにした。抽出・逆抽出デバイスについては、弁操作を用いた流量制御により水相-油相-水相の3相スラグ流を安定に生成させ、水相中のイオンを油相を介してもう一方の水相に濃縮することに成功した。マイクロチャネルは比表面積が高いことから、迅速な伝熱や物質移動、さらには精密な制御が可能という利点を有しており、迅速混合が可能で、温度制御性が高いマイクロリアクターへの応用が進んでいる。しかし、蒸留デバイスにおいては、高伝熱速度や気液界面席により効率向上が期待されているものの、界面張力が支配的となるため、安定な気液の分離が困難とされている。本研究では微小流路を用いたマイクロ蒸留器を試作し、水-エタノール系についてその性能を検討した。本研究で作成したマイクロ蒸留器は縦7.0 cm、横15.0 cm、高さ1.2 cmで、内部の流路の深さは0.5 1.5 mmである。蒸留器内の温度分布制御は上下表面に設置した加熱器により行った。原料のエタノール水溶液をマイクロ蒸留器に供給し、高温部と低温部の2つの出口から流出する流体を採取し、その組成を屈折計を用いて測定した。2種類のエタノール濃度(20、50wt%)に対し、流量を変更して実験を行ったところ、いずれの濃度・流量においても留出液においてエタノール組成を80wt%まで濃縮することができた。通常のフラッシュ蒸留では20wt%のエタノール水溶液は68wt%程度までしか濃縮できないが、マイクロサイズの流路を用いて効率的に気液接触させたことによって濃縮を進めることができたといえる。この結果はマイクロ流路内において連続蒸留が行われていることを示しており、蒸留塔3段程度に相当する。通常の蒸留塔では一段あたりの高さは160 mm 800 mmであるが、開発したマイクロ蒸留器では33 mm 50 mmと1/3までに縮小することに成功した。マイクロ蒸留器を試作し、その性能をエタノール水溶液の濃縮により評価した。その結果、内部の微小チャネル内において連続蒸留が行われていることを確認するとともに、従来の蒸留塔と比較して一段あたりの長さを1/3以下に縮小できることを示した。以上より、微小チャネル内で気液平衡を迅速に達成すること、蒸留器内に強制的に温度分布を設けて気液平衡状態を連続的に変化させることで効率的な分離が可能であることを明らかにしており、研究項目(1)「高速な気液平衡と気液分離を達成する蒸留装置の開発」について当初の目的を達成した。したがって、本研究課題は概ね順調に進展していると判断できる。2種の異なる水相で油相を挟み込んだ複合スラグ流を用いると、一方の水相から抽出をおこなうと同時に抽出成分をもう一方の水相に逆抽出を行うことが可能である。この時、油相のキャリア成分濃度によらず平衡状態が決まるため、原料相から回収相への抽出が効率的に行える。同様な手法として液膜抽出法があるが、物質移動速度が膜厚に依存するためμmオーダーの薄膜化が必要であり、安定性に問題が生じる。特に放射性金属の抽出などわずかな流出が問題なとるケースでは実用性に堪えない。それに対してスラグ流ではmmオーダーでも循環流により界面が更新されるため物質移動速度が大きく、安定性にも優れている。本研究では、複合スラグ流を安定に作製することを目的に、電磁弁を用いて液供給のON/OFFを機械的に操作して広い操作範囲でスラグ流を作製し、その安定性の評価を行った。各流路・合流部条件について、液の総流量、電磁弁の切替周波数に対して、流れの様子を観察した。操作条件によって流れは1安定なスラグ流、2分裂(水相が分解)、3層流に変化した。電磁弁がない場合は総流量と周波数には線形で相関でき、キャピラリー数Caの範囲が0.0005 < Ca < 0.0011の範囲において安定したスラグ流が生成するのに対し、電磁弁を用いた場合はより広い領域でスラグ流を安定して生成できることを明らかにした。従来法ではスラグの体積は流量とミキサー内径によりほぼ決定されたが、本法では同じ条件でも種々のサイズのスラグを生成を可能とした。この知見をもとに複合スラグ流を作製し、Ceイオンの抽出、逆抽出を行った。滞留時間は16 sとした。滞留時間の不足のため、Ceイオンの回収率は16%であったが、油相に抽出したCeイオンの大部分を逆抽出できていることが確認でき、滞留時間の増加により回収率の向上が見込まれた。

本デバイスを用いて水ーエタノール系、トルエンー酢酸エチル系の連続蒸留を行い、15cmのサイズで35段相当の蒸留が可能であることを明らかにした。抽出・逆抽出デバイスについては、弁操作を用いた流量制御により水相-油相-水相の3相スラグ流を安定に生成させ、水相中のイオンを油相を介してもう一方の水相に濃縮することに成功した。平成29年度は主に研究項目(2)「3相スラグ型液膜分離器の開発」に取り組む。まずは水相1-油相-水相2の3相スラグ流を安定に形成する流路設計と操作法について検討する。液膜分離においては。水相1が原料相、水相2が分離相であるため、両者が合一しないようにスラグ形成をコントロールする必要がある。また、液膜分離後に水相1と水相2を分離して回収しなければならないため、非常にハードルが高い課題といえる。このような流路設計は困難であると判断した場合は、抽出と逆抽出を別個にスラグ流を用いて連続的に行うデバイスの設計に取り組む。分離性能はセリウムの濃縮分離によって評価する。セリウムの抽出・逆抽出挙動は放射性ウランと類似しているため、本検討により開発デバイスが低レベル放射性廃液濃縮に有効か明らかにする。化学工学蒸留デバイスの流路パーツを以前の研究で作成した蒸発濃縮デバイスの流路と共通化したため、予定よりも安価に蒸留デバイスが作成できた。また、次年度の連続液膜抽出デバイスは多種類の流路を新たに作成する必要があり、高額な研究費が予想されるため、約80万円を次年度使用した。次年度使用額の大部分を液膜抽出デバイスの作成に充てる。特に水相ー油相ー水相の3相スラグ流の安定形成に対する流路形状の影響を検討するためには、多くのマイクロ流路を作成して試験する必要がある。このマイクロ流路作成のための3Dプリンタ樹脂(価格約10万/kg ×5kg =約50万)と形成したスラグの挙動を観測のための光センサー(約8万円×4ヶ=約32万円)購入に使用する。
土壌成分や木材の腐朽生成物が関与する塩化ベンザルコニウムの溶脱メカニズムの解明

塩化ベンザルコニウム(BAC)の処理木材からの溶脱メカニズムを解明するため,BACの3種類の同族体(C12, C14, C16)を用いた検討を実施した。土壌を用いたモデル試験により,種類の同族体は土壌中で同程度溶脱することを明らかにし,脱イオン水中を用いた溶脱試験の結果(C12>C14>C16の順で溶脱量が多い)とは異なることを示した。さらに,木材の腐朽生成物,代表的な土壌成分,無機塩などを含む水溶液を用いた溶脱試験を実施し,BACの溶脱に対する影響を明らかにした。以上の結果から,土壌を用いたモデル試験で認められた溶脱の傾向は,土壌中の有機成分の影響による可能性が高いことを明らかにした。土壌を用いたモデル試験により,3種類の同族体は土壌中で同程度溶脱することを明らかにし,脱イオン水中を用いた溶脱試験の結果(C12>C14>C16の順で溶脱量が多い)とは異なることを示した。本研究は塩化ベンザルコニウム(BAC)の溶脱挙動および溶脱に影響を及ぼす因子を明らかにすることを目的とする。本年度はアルキル鎖長の異なるBAC同族体(C12,C14,C16)で処理した木材を用い,土壌中,土壌より抽出した成分または腐朽木材の成分を含む水溶液中での溶脱挙動について検討した。土壌中での溶脱試験の結果,C12とC14の溶脱率には差がなく,C16の溶脱率はこれらよりも低かった。土壌成中の成分を含む水溶液を用いた溶脱試験を行った結果,アルキル鎖長の短いものほど溶脱率が高く(C12>C14>C16),溶脱を評価するために一般的に行われている脱イオン水中での溶脱試験と同様の傾向を示した。

この溶脱率の傾向(C12>C14>C16)は,アルキル鎖長の短いものほど水溶性が高いことで説明できると考えられる。また,これらの結果を比較したところ,アルキル鎖長が長いほど土壌成分により溶脱が促進されることが確認された。一方、腐朽木材の成分を含む溶脱試験の結果では,アルキル鎖長の短いものほど溶脱率が高く(C12>14>C16),土壌中の成分と同様の傾向を示したが,腐朽木材の成分を含む場合の方が溶脱率が高かった。また,脱イオン水中での溶脱試験の結果と比較したところ,溶脱の促進はC14>C16>C12の順で高く,土壌成分を含む場合とは異なる特異な傾向を示した。土壌成分を含む水溶液と腐朽木材の成分を含む水溶液の性状を比較したところ,腐朽木材の成分を含む方が低いpHを示し,また成分量も多く,これらの差が溶脱率および溶脱の促進効果に差をもたらしたと考えられた。土壌中での溶脱試験では試験体に腐朽が認められており,腐朽木材の成分による溶脱の促進がC14に対して最も高かったことが,C12とC14の溶脱率が同程度であったことに影響していると考えられた。前年度の検討では、塩化ベンザルコニウム(BAC)の同族体(C12、C14、C16)を単独で用い、処理した木材の溶脱試験を実施し、溶脱挙動を同族体間で比較することで土壌成分や腐朽生成物の影響を評価した。本年度は3つの同族体を同量含む処理木材を用い、溶脱挙動の同族体問の差異をより直接的に比較することで、土壌成分や腐朽生成物の影響を評価した。土壌中に一定期間設置した処理木材を回収し残存するBACを定量することで溶脱挙動を評価したところ、どの同族体もほぼ同程度溶脱していることが確認された(C12≒C14≒C16)。この傾向は同族体単独で処理した木材を用いた場合と同様であった。また、脱イオン水中での溶脱試験を行った場合も、各同族体単独で処理した場合と同様、C12>C14>Cl6の順に高い溶脱率を示すことが確認された。この同族体間の傾向は土壌中の場合と異なっており、また、各同族体の溶脱率は土壌中よりも低かった。腐朽生成物として腐朽木材の水抽出物を含む水溶液を用いた溶脱試験を行ったところ、脱イオン水の場合よりも溶脱率が高くなり、アルキル鎖が長いほうがより溶脱することが確認された。土壌に含まれる代表的な化合物として、フミン酸ナトリウムを含む水溶液を用いた溶脱試験を行ったところ、脱イオン水中よりも高くなるが、溶脱率を同族体間で比較すると,脱イオン水中とは異なりC12<C14<C16で高くなることが確認された。また、無機塩を含む水溶液を用いた溶脱試験では、溶脱率が高くなるものの、脱イオン水中と同じ傾向(C12>C14>Cl6)であった。以上の点から、土壌中の試験で得られた同族体間の溶脱率の関係(C12≒C14≒C16)は、腐朽生成物や土壌中の有機成分が関与することで、アルキル鎖の長い同族体の溶脱がより促進されることで生じると考えられた。
根の組織構築に関与するphysical morphogenとしての静止中心

根端始原細胞は分裂活性の活発な細胞群とその内部に存在する機能がよくわからない静止中心(Quiescent Center:QC)と呼ばれるDNA合成の不活発な細胞群から構成されている。分裂活性の活発な細胞群の増殖は、根を構成するさまざまな組織(表皮、内皮、中心柱)の、伸長軸に対する対称的構築を伴う。このことは、QCを取り囲んでいる根端始原細胞群が、その細胞の位置する場所によって、その将来の分化の方向性と分裂回数が既に決定されていることを暗示しており、QC自体が根の対称的組織分化を代謝的、物理的に制御している本体である可能性が高い。私は、以上の作業仮説に基づき、これまでに、根端で特異的に発現しているいつくかのタンパク質を同定してきたが、今年度は、特に、QCを含む根端における遺伝子発現におよぼす温度ストレスの影響について検討した。はつかだいこんを短時間の温度ストレス(10°Cあるいは30°C、3時間)下におき、特異的な遺伝子発現の変動を2次元電気泳動で解析した。その結果、根端遺伝子の中には、温度ストレスにより、(1)発現が増加するグループ、(2)減少するグループ、(3)低温処理でのみ発現が誘導されるグループ、(4)高温処理でのみ発現が誘導されるグループ、(5)温度変化の影響を受けないグループが存在することが判明した。また、低温処理後、通常温度にもどし、QCを除く根端の細胞集団が分裂によって更新するような時間培養を続けた根端においても、(3)の変化が持続するタンパク質も存在していた。これらの結果は、根端遺伝子群の温度ストレス応答の多様性を示していると考えられ、QCとの関連性についても興味がもたれる。現在、次のステップとして、今回得られた特異的変動を示すタンパク質群のクローニングを進めている。
抗腫瘍血管療法と免疫療法の併用による癌遺伝子治療

エンドスタチンなどの血管新生阻害因子が単離され、その抗腫瘍効果から、がんの成長が腫瘍組織における血管新生に依存していることが示唆されている。これらの血管新生阻害因子はすでに米国において臨床試験の段階にあるが、動物実験で得られたような良好な結果は、臨床試験において未だに得られていない。一方、がんの免疫療法においては、主に腫瘍特異的なcytotoxic T細胞の誘導を目的に、樹状細胞や様々なサイトカインが試され、一部の腫瘍についてはその臨床効果も報告されている。しかしながら、免疫療法は生来備わっている免疫機構を刺激し抗腫瘍効果を引き出すというものである。この免疫療法に、全身に転移した微小ながんを見つけ出し、それを攻撃・除去することは期待できるとしても、免疫療法のみで局所の腫瘍をも十分に制御することは難しいと思われる。そこで、抗腫瘍血管療法と免疫療法の併用が、相乗的な抗腫瘍効果を発揮するとの仮説を立て、この仮説を主に動物実験を用いて検証した。具体的には、抗腫瘍血管療法としてNK4を発現する組換えアデノウイルスベクター(AdNK4)を、免疫療法として樹状細胞を、それぞれ直接腫瘍内に投与して、その抗腫瘍効果を検討した。まず、マウス大腸がん細胞Colon-26とマウス悪性黒色腫細胞B16-F10をそれぞれシンジェニックなBALB/cマウスとC57Bl/6マウスの側腹部皮下に接種し、皮下腫瘍を形成させた。これらの皮下腫瘍を用いて、AdNK4と樹状細胞の併用による抗腫瘍効果を検討したところ、いずれの腫瘍においても、併用群に有意な抗腫瘍効果が認められた。これらの結果をふまえ、AdNK4と樹状細胞の併用による抗腫瘍効果が、どのようなメカニズムで発揮されているのかを、今後検討していく予定である。
学術連携クラウドのための高性能・高信頼負荷分散技術に関する研究

複数拠点のクラウドを連携させた基盤を構築し,学術コミュニティの研究教育活動に利用することが期待されている.しかし,複数拠点のクラウドにアプリケーションプログラムを適切に割り当てる負荷分散技術は未だ確立されていない.本研究では,複数拠点のクラウドを活用して高性能かつ高信頼な処理を可能とするための負荷分散技術に関する研究を行なった.具体的には,クラウド上でのアプリケーション性能を表すモデルを考案するとともに,アプリケーションの性能の特徴を収集して適切なクラウドを選択するためのシステムを開発した.本研究では,学術連携クラウド上での高性能かつ高信頼な処理を可能とするための負荷分散技術に関する研究を行うことを目的とする.平成24年度は主にクラウド上でのアプリケーション性能モデルに関する研究を進め,クラウド上でのアプリケーション性能評価を行うとともに,アプリケーション性能の予測モデルの構築に着手した.性能評価では初めに,複数のVM群が同一の物理計算機上に集約された場合に起こるアプリケーション性能低下について評価するため,ベンチマークを用いた性能評価を行った.ベンチマークとして学術クラウド上での需要が見込まれるウェブトランザクション,データベース処理,HPCアプリケーションをとりあげ,個々のアプリケーションが実行中に消費する資源量を調査した.次に,これらのアプリケーションを実行するVM群を同一の物理計算機上に集約した場合の性能を評価した.本評価により,アプリケーションの消費資源量とVM集約時の性能低下との関係が明らかになった.次に,クラウド環境上でのアプリケーション実行性能を評価するため,パブリッククラウドおよびプライベートクラウド上での性能測定を行った.ベンチマークには,データ処理を行うためのMapReduceアプリケーションおよびAndroid上での分散処理アプリケーションを用いた.また,これらのクラウドにデータを転送する際の通信時間についても性能測定を行った.本評価により,クラウド環境毎のアプリケーション性能の違いや変動に関する特徴が明らかになった.アプリケーション性能の予測モデルについては,MapReduceアプリケーションの性能評価結果を解析し,アプリケーション実行時に得られる情報からアプリケーション全体の実行時間を予測するためのモデルについて検討を行い,予備評価を行った.本評価より,現状のモデルでは予測結果の精度にやや問題があり,改善の必要性が明らかになった.平成25年度および平成26年度は、平成24年度に引き続きクラウド基盤上でのアプリケーション性能測定実験を進め、クラウド上でのアプリケーション性能モデルに関する検討を行った。また、学術連携クラウドを構成する複数クラウド間の負荷分散に関するユースケースを検討し、負荷分散モデルの検討を行った。クラウド上での性能測定実験では、クラウド上での並列処理フレームワークとして近年注目されているMapReduceアプリケーションに注目し、アプリケーション性能の変動を複数のクラウド基盤上で約3ヶ月に渡り測定した。具体的には、コミュニティクラウド(北海道大学)、パブリッククラウド(Amazon EC2)、研究代表者が所有するPCクラスタ環境上でのアプリケーション性能を比較するとともに、CPUおよびI/O性能に起因する性能変動を分析した。これらの実験の結果、(1)仮想化環境ではI/O性能変動が大きく全体の性能に影響すること、(2)アプリケーション性能変動はデータセンターや時間帯に依存する場合があること、が明らかになり、クラウド上でのアプリケーション性能を予測するための指針を得た。複数クラウド間の負荷分散ユースケースの検討では、複数組織がそれぞれプライベートクラウドを運用し、組織内のクラウド基盤では十分なジョブ実行性能が得られないと判断される場合に、当該ジョブの実行を他組織のクラウド基盤に依頼する場合を想定した。次に、本ユースケースを実現するためのクラウド基盤間の負荷分散モデルおよびソフトウェアアーキテクチャを提案した。本アーキテクチャは、ジョブへの計算資源割り当てを仮想マシン群、物理マシン群(組織内)、クラウド基盤群(複数組織)という3階層に分けて行う点に特徴がある。平成26年度は、平成25年度に検討した学術連携クラウドのユースケースに関する検討結果をもとにして、以下の二つのユースケースにおける負荷分散技術に関する研究を進めた。アプリケーションの特性に応じて最適なクラウド基盤上の計算資源群を選択するためには、クラウド基盤のユーザが実行するアプリケーションの特性を明らかにする必要がある。そのため、本研究では、Googleが公開する自社データセンター上のアプリケーション実行履歴を分析した。具体的には、Googleのデータセンター上で実行された約12,500件のアプリケーション実行履歴を分析し、ユーザ毎のアプリケーションの構成(ジョブ、タスク)、資源利用量(CPU、メモリ)、利用形態(利用時間、セッション時間、セッション間隔、頻度)に関する特性を明らかにした。その結果、Googleデータセンター上のユーザの利用形態にMice and Elephants Phenomenon(ごく一部のユーザがほとんどの資源を利用している状態)が観測されること等が明らかになった。次に本研究では、ハイブリッドクラウド上でローカル環境の計算資源に障害や急激な負荷が発生した場合に、クラウド基盤の計算資源を追加利用するために、ハイブリッドクラウド上でアプリケーション特性に応じた最適な計算資源構成を決定するための性能モデルを提案した。国内外のクラウド基盤から構成される実験環境上での提案モデルの性能検証を行った結果、一定の特性を持つアプリケーションおよびクラウド基盤では、ハイブリッドクラウド上で実行時間を最小にする計算資源構成を予測できること、性能モデルについてはShuffle Phaseに発生する通信時間を精度よく予測することが重要であること等が明らかになった。本研究では、複数拠点のクラウド基盤を連携させた学術連携クラウド上での負荷分散技術に関する研究を行うことを目的としている。平成27年度は、クラウド基盤間の負荷分散を実現するために必要なアプリケーション性能モデルを構築するために、Googleデータセンタのアプリケーションの実行履歴解析、およびクラウド基盤上でのアプリケーション性能評価を実施した。また、クラウド基盤間での負荷分散を実現するためのソフトウェアを開発した。Googleデータセンタのアプリケーション実行履歴解析では、平成26年度までに実施したアプリケーション実行履歴解析の結果に対して、新たに考案したクラスタリング手法を用いた解析を行うことにより、Googleデータセンタ上で実行されたアプリケーション群の資源利用パターンが5種類に分類できることを明らかにした。

学術連携クラウド上での適切な負荷分散を実現するためには、アプリケーションの特徴やクラウド基盤の状態に応じて、拠点間でデータや処理を移送することが必要となる。クラウド基盤上でのアプリケーション性能評価では、学術連携クラウドの複数のユースケース(具体的には、Hadoopクラスタ、Dockerコンテナ、Kubernetesクラスタ)を定義し、性能評価を実施することにより、アプリケーション性能モデル構築のための知見を得た。負荷分散ソフトウェア開発では、複数のパブリッククラウドからユーザのアプリケーションに適したクラウド基盤を選択するためのソフトウェアを開発した。本ソフトウェアは、複数のクラウド基盤上でベンチマークプログラムを実行し、実行結果をデータベースに保存するとともに、これらの結果を用いてユーザの要求する条件を満足するクラウド基盤を選択することが可能である。複数拠点のクラウドを連携させた基盤を構築し,学術コミュニティの研究教育活動に利用することが期待されている.しかし,複数拠点のクラウドにアプリケーションプログラムを適切に割り当てる負荷分散技術は未だ確立されていない.本研究では,複数拠点のクラウドを活用して高性能かつ高信頼な処理を可能とするための負荷分散技術に関する研究を行なった.具体的には,クラウド上でのアプリケーション性能を表すモデルを考案するとともに,アプリケーションの性能の特徴を収集して適切なクラウドを選択するためのシステムを開発した.クラウド上での性能測定実験については、当初は3拠点のクラウド基盤を利用して実験を行ったが、実験結果および学会での成果発表時の議論により、Amazon EC2ではデータセンターによって混雑度が異なること、仮想化環境では仮想マシン(VM)起動のタイミングによって性能変動が異なる可能性があること等が明らかになった。そのため、性能測定実験を重点的に行うこととし、新たにクラウド基盤の拠点(Amazon EC2 N. Virginia Region)を加えるとともに、VM起動タイミングや問題サイズの異なるベンチマーク評価等を行った結果、新たな知見を得ることができた。
シロイヌナズナにおける葉緑体と核のクロストークに関わる遺伝子の解析

本研究では、プラスチドから核への情報伝達経路に関する突然変異体として単離された、アラビドプシスのgun突然変異体を、遺伝学・生理学的に解析し、この情報伝達経路に関わる遺伝子を明らかにしたい。本年度は、次の2つの課題を設定し、研究を進めた。1)gun突然変異体におけるクロロフィル蓄積量の比較gun突然変異体のうち、gun1、gun4およびgun5、ならびにそれらの多重突然変異体について、クロロフィル蓄積量を定量する。また、クロロフィル合成中間体の蓄積量についても測定を行う。2)gun突然変異の遺伝学的解析遺伝学的相互作用が見られるGUN1、GUN4,及びGUN5と、他のGUN遺伝子との相互作用を調べるために、二重突然変異体の同定を進める。また、光形態形成突然変異体との二重突然変異体を作製し、GUN遺伝子とフィトクロム情報伝達系との関係について調べる。3)他のGUN遺伝子のマッピング上述以外のGUN遺伝子のマッピングを進める。特にgun0-10について、ランズバーグ株との掛け合わせを行い、Fl/F2世代の種子を準備する。「結果・考察」1)gun5についてクロロフィル合成中間体の蓄積量についても測定を行ったところ、予備的な結果だが、野生型植物に比べMg-protoIXの蓄積が低下していることが分かった。このため、gun5ではProtoIXからMg-ProtoIXへのステップに異常があると考えられる。並行して進めているGUN5遺伝子のクローニングの結果、GUN5がMg-chelataseのHサブユニットをコードすることがわかり、先の予想が正しいことが証明された。この結果、高等植物においてクロロフィル合成中間体がプラスチドと核の間の情報伝達物質として機能している可能性が強く示唆される。2)、3)については、本年度所属大学の変更のため時間的・設備的制約が生じ、報告すべき進展がなかった。本研究では、プラスチドの機能・分化状態に対応して、核における光合成関連遺伝子(CAB,RBCSなど)の発現調節を行うために重要な働きをしていると考えられる、プラスチドから核への情報伝達経路を明らかにすることが目的である。具体的には、この情報伝達経路に関する突然変異体として単離された、アラビドプシスのgun突然変異体を、遺伝学・生理学的に解析し、この情報伝達経路に関わる遺伝子を明らかにしたい。1.gun4およびgun5突然変異の双葉および本葉の色が、野生型植物よりも黄色いため、クロロフィルなどの色素蓄積量を定量する。2.gun変異体のうち、gun1、gun4およびgun5について、それぞれの二重ならびに三重突然変異体を掛け合わせにより作製し、それらの表現型について検討した。「結果・考察」1.クロロフィル蓄積量を測定したところ、野生型植物に比べ、gun4では約1/5、gun5では約1/3までクロロフィル蓄積量が低下していた。gun1変異体のクロロフィル蓄積量は野生型植物と同等であった。また、gun4 gun5二重突然変異体およびgun1 gun4 gun5三重突然変異体と考えられる個体はアルビノとなり、いずれもクロロフィルの蓄積量は検出限界以下まで低下していた。この結果から、GUN4およびGUN5遺伝子が、クロロフィル合成系と密接な関連をもつと考えられる。また、クロロフィル合成中間体が、「プラスチドファクター」として働く可能性を支持するものである。2.gun1 gun4二重突然変異体およびgun1 gun5二重突然変異体において、gun表現型(葉緑体の分化を抑えても、CAB遺伝子の発現が抑制されない)が相乗的に増強されることが分かった。この結果は、プラスチドから核への情報伝達経路が少なくとも2つ以上存在する事を示唆するものである。
地方金融機関の預貯金構造ー滋賀県の事例

研究課題は「地方金融機関の預貯金構造」で滋賀県の地方銀行、貯蓄銀行、信託会社を対象とするはずであったが、第二次採択となり、かつ本年度に限定されたため、計画のうちすぐ可能な対象として近江信託会社の金銭信託に取り組んだ。具体的には金銭信託帳簿から取引データ(証書番号、委託者名、職業、居住地、委託日、満期日、解約日、委託金額、解約金額など)を全部パソコンにインプットした。かなりの分量になるので、パソコンにより集計、分類するが、昨秋に採択内示があってから着手したので、今やっとインプットが終わった段階にある。これから分析にはいるが、地方銀行の定期預金と異なり、委託金額は概して大口で、委託期間が継続を繰り返して極めて長期に及んでいることが証明可能である。また、委託者には地方の有力資産家はもちろんいるが、近江信託の親銀行というべき百三十三銀行、八幡銀行が超大口委託者として金銭信託集積に力を貸し、地元の多くの信用組合も大口の委託者になっている。これまで金銭信託の具体的内容は全く解明されていなかったから、興味深い結論が出そうである。わが国の定期預金、金銭信託は巨額の投資性資金を集積して、銀行あるいは信託会社の最大の資金源泉を形成しているが、実際には前述のように継続が繰り返されており、通説をはるかに超える長期資金であったことが筆者の研究により実証されつつある。資金所有者の性格、またいかなる投資対象を選択するのか、選択要因が何か(期間、利率、安全性)それを地方金融機関の帳簿から実証しようとするのが本研究である。すでに八幡銀行の定期預金は分析済みであり、今回の近江信託の金銭信託が加わわれば長期資金はとりあえず展望でき、さらに当座、普通預金、貯蓄貯金を引き続いて分析したい。
単位制高等学校の構造と機能に関する実証的研究

本研究では、高校教育改革の中核をなす単位制高校に焦点を合わせて、その構造と機能について理論的・実証的な検討を加えた。単位制高校は、従来の「定時制課程」の立て直し策として位置づけられる場合が多いが、その内実は実に多様である(総合学科をはじめ全日制課程でも導入されつつあるが)。単位制高校は、「保護救済機能」「生涯教育機能」「伝統夜学機能」「進学準備機能」などいくつかの機能を果たしているが、これら社会的諸機能の濃淡は、それぞれの学校の歴史・社会的文脈と個々の学校組織の意思決定によって決定される。とくに、単位制高校の多くは、不登校経験者を窮屈な<学校空間>から解き放つという点で有効に機能している。しかし、単位制高校の生徒と教師を対象にした聴き取り調査の結果によれば、「不登校経験者」の急増によって生徒文化の二極化が生じていることが明らかになった。また、単位制高校の抱えている問題状況は近代社会の<揺らぎ>の縮図でもあり、個別性と共同性をどのように調和させていくかという現代的な課題と通底していることが見いだされた。さらに、不登校現象が近代社会の編成原理(「機械論的自然観」「競争と効率の崇拝」「個人の物象化」等)への<異議申し立て>であるとすれば、単位制高校をめぐる諸問題も個別学校組織の問題として矮小化して捉えるのではなく、教育と社会のあり方そのものへの問題提起として読み取ることの重要性は自ずから明らかである。
リパーゼ超誘導制御機構の解明と高界面活性作用蛋白質の機能解析

ステアリルアルコールの培地への添加は、Ralstonia sp. NT80株のリパーゼ発現だけでなく、感染関連遺伝子群の発現とPHB生産も誘導することを見出した。ステアリルアルコールによる誘導時には分泌蛋白質EliAも同時に分泌されるが、このタンパク質がリパーゼ発現誘導などを促進していることが分った。eliA遺伝子破壊株では培養上清中のステアリルアルコール量の低下が観察されなかったことからも、EliAがステアリルアルコールの認識や取り込みに関与していると予想され、結果としてリパーゼ等の発現誘導を促進していると考えられる。昨年度までに、EliA(P15タンパク質)がステアリルアルコールによるリパーゼ発現誘導を促進していることを見出したが、これを受け、他の誘導剤におけるeliA破壊の影響を検証した。その結果、難溶性高級アルコールを誘導剤として用いた場合では破壊株におけるリパーゼ発現誘導効率の低下が観察されたが、可溶性の誘導剤を用いた場合では野生株と破壊株で誘導効率の差は観察されなかった。この結果と昨年度までに明らかにした事実を併せ、EliAが高級アルコールの認識・取り込みに関与し、結果としてリパーゼの発現誘導を促進していることをFEMS Microbiol. Lett.にて報告した。この論文中で、解読した16S rRNAの配列からこの種がRalstoniaに属していることにも言及している。一方、培養上清におけるプロテオーム解析から、ステアリルアルコール添加時には感染に関与するタンパク質が多数分泌されていることが分かった。また、ステアリルアルコール添加時には、細胞外多糖の生産量向上も観察された。近縁のBurkholderiaやRalstoniaでは感染時に細胞外多糖が生産されることが知られている。一方eliA破壊株では、感染に関与するタンパク質の分泌量低下と、細胞外多糖生産量の低下が観察された。これらの結果から、EliAが感染機会を感知するための機能を有していることが示唆された。リパーゼ遺伝子の転写制御機構解析に関しては、昨年度までに転写因子候補として挙げられていたLipR80-1タンパク質を精製し、これがリパーゼ遺伝子上流域に結合することをEMSAによって確認した。昨年度までにRalstonia sp. NT80株において、感染に関与するタンパク質の分泌量がステアリルアルコールによって増加することを見出していた。そこで今年度は、これらのタンパク質をコードする遺伝子の転写量をモニターし、転写レベルでの発現誘導が起きていることを確認した。これを受け、多くのバクテリアが感染時に構築するバイオフィルム形成量を観察したところ、ステアリルアルコールの培地への添加による有意なバイオフィルム形成量の増加が観察された。このような感染に関わる機構の誘導はeliA破壊株では観察されなかった。近縁にあたるBurkholderiaやRalstoniaでは植物に感染する種が存在することから、NT80株が植物に感染する可能性も考えられる。植物根のワックスにはステアリルアルコールなどの高級アルコールが含まれているため、それらを感知するための機能の一部をEliAが担っている可能性もある。このような結果からもEliAがステアリルアルコールの細胞への認識や取り込みに関与していることが考えられる。実際、培養上清中のステアリルアルコール量をGC/MSで定量したところ、野生株では培養時間の経過とともにステアリルアルコールの減少が観察された一方で、eliA破壊株ではステアリルアルコールの乳化は認められたものの、量的な変化は観察されなかった。その一方で、透過型電子顕微鏡の観察によりステアリルアルコールの培地への添加は微生物が生産するポリエステルであるPHBの合成も誘導することを見出した。また、野生株では培養時間の経過とともにPHB生産量の向上が観察されたが、eliA破壊株ではPHB生産は全く観察されなかった。しかしPHB合成遺伝子の転写誘導は観察されなかったことから、ステアリルアルコールの代謝によってアセチルCoAが蓄積し、これがPHB生産を誘導したと考えられる。研究対象としているPseudomonas sp. NT-80(NT80)は、リパーゼ遺伝子等の一部の配列を除き、塩基配列情報が不明だった。そこで、網羅的解析も含めて可能にするため、NT80ゲノムの全塩基配列の解読を試みた。全てのコンティグ連結には至らなかったが、このゲノム情報を活用し、分泌蛋白質のプロテオーム解析を行った。ステアリルアルコールによる誘導時と非誘導時の培養上清に含まれる蛋白質を比較した結果、P15を含む複数の蛋白質が誘導時特異的に同定された。これらの蛋白質には特殊な蛋白質分泌システムの存在を示唆するものも含まれており、リパーゼ分泌との関連も期待される。P15遺伝子破壊株では、培養上清におけるリパーゼ活性が野生株の1/10程度まで低下することが分かっていたので、リパーゼの転写量、分泌量をそれぞれモニターし、どちらも破壊株で著しく低下していることを確認した。P15遺伝子破壊株ゲノムの別領域にP15

遺伝子を相補した場合、これらの表現型は全て野生株と同等まで回復したことから、P15がステアリルアルコールによるリパーゼ誘導に転写の段階から関与していることが判明した。一方、粗精製P15には油分乳化作用が観察されていたため、精製P15蛋白質の界面活性作用を測定した。界面活性剤であるTween80を2 microM添加した場合、水の表面張力(72 mN/m)が58 mN/mまで低下した。これと比較して、P15蛋白質を同濃度添加した場合、その表面張力は28 mN/mまで低下した。ステアリルアルコールは難溶性であり、徐々に培地中で乳化する。72時間培養した野生株の培養上清は比較的透明であるのに対し、P15遺伝子破壊株の培養上清は白濁したままであった。これらの観察結果から、P15蛋白質がステアリルアルコールの分解、取り込みに関与している可能性が考えられた。申請書では具体的な検討課題として、以下の4点を挙げているが、どの項目においても本年度の研究計画を上回る進展が認められる。1.ステアリルアルコールによるリパーゼ誘導の作用点決定;すでに前年度までの研究で転写誘導が主因であることを明らかにしている。2.リパーゼ誘導に関与する因子の同定;他種リパーゼの転写促進因子であるLipRホモログをNT80ゲノム内で検索し、現在までに2種の破壊株作製に成功、そのうちLipR80-1と名付けたタンパク質の遺伝子破壊株でリパーゼ遺伝子の転写量が低下すること、LipR80-1がリパーゼ遺伝子上流に結合することをin vitroで証明した。3.P15タンパク質のリパーゼ発現誘導への関与解明;P15(EliA)が難溶性高級アルコールの認識・取り込みに関与し、結果としてリパーゼの発現誘導を促進していることを示した。4.P15タンパク質の界面活性作用と機能解析;前年度までに、培養上清から精製したEliAに高い界面活性作用があることを確認している。これに加え、ステアリルアルコールによるリパーゼ誘導時には、培養上清リパーゼの比活性も向上していることを見出した。この結果は、EliA又はその他の因子がリパーゼを活性化させている可能性を示唆している。これをin vitroで証明するための準備として、リパーゼ遺伝子の破壊株取得にも成功しており、この株における培養上清リパーゼ活性が欠損することも確認した。さらに、プロテオーム解析の結果からEliAが感染に関与する可能性も見出されており、予想以上の進度となっている。1.ステアリルアルコールによるリパーゼ誘導の作用点決定;誘導時のリパーゼ転写量を定量PCRでモニターし、非誘導時と比較して200倍もの転写量向上が観察された。分泌効率については、細胞内の転写、翻訳を阻害した状態で誘導剤を添加し、細胞内外のリパーゼ活性及び蛋白質量をモニターしたが、分泌量の向上は認められなかった。転写量、培養上清