hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝的アルゴリズムを用いた地震の破壊過程の超広帯域解析

加速度記録のエンベロープ合わせによる高周波生成過程の推定に遺伝的アルゴリズムを用いる手法を開発した。モデルパラメータは加速度放射強度と破壊時刻である。1995年兵庫県南部地震のシミュレーション記録をデータとして使った解析では,「現世代の上位5%はそのまま次世代の個体として残すという『エリートコース』」を設けることにより良好な観測・合成エンベロープの合いを実現した。シミュレーションでは非線形性の強いパラメータである破壊時刻も非線形性の弱い加速度放射強度と同等の良好さで決定され,この種の解析のネックであった非線形性は克服できたと考えられる。一方,シミュレーションで用いた観測点数(9点)では震源モデルを充分に拘束できなかった。これは手法の欠陥ではなく,破壊時刻と放射強度の両方をモデルパラメータとするにはデータの持つ情報量がやや不足していることを示している。即ち震源モデルを充分に拘束するには多くの震源近傍の観測点が必要であるということが明らかになったということで,高密度の強震観測の重要性を訴える結果である。超広帯域の解析として1994年のノースリッジ地震の解析を行った。残念ながら観測点数が5点と少なかったため破壊時刻をモデルパラメータに含めることができず,線形化してエンベロープインバージョンを行う手法で高周波(5-10Hz)の地震波の生成過程を推定した。Wald et al.(1996)による低周波数帯の解析結果と比較すると,(1)高周波はすべりの大きい領域の周辺部から励起されていること,(2)高周波を励起しているのは断層面上のごく限られた領域であることが明らかになった。(1)のメカニズムは第一義的にはstopping phaseで説明される。また(1)は強震動予測においては対象とする周波数帯にあった震源モデルを用いることの重要性を示唆する。これらは超広帯域の解析が震源の物理の理解と強震動予測のための震源のモデル化に大きな役割を果たすことを示すものである。研究代表者は強震加速度記録をスムージングして得られるエンベロープをデータとしてインバージョンにより震源断層面上の高周波地震波生成過程を推定する手法を既に開発している。しかし,断層面上の各点(実際には震源断層面を分割したメッシュ)の破壊時刻をモデルパラメーターに含める場合,問題の非線型性が強くなり,非線型問題を線型化して繰り返しとくアプローチでは初期モデル依存性が問題となる。この問題を克服するため,線型化の手続きを必要としない遺伝的アルゴリズムを適用し,観測エンベロープを最もよく再現する震源モデルを求めるプログラムを作成した。まず手法のテストのため,1995年兵庫県南部地震のデータセットを使い,仮定した震源モデルに対する合成エンベロープを観測エンベロープとして作成したプログラムを適用し,どの程度真の震源モデルを再現できるかを確認した。その結果,(1)遺伝的アルゴリズムを使ったプログラムにより,エンベロープの合わせ込みは非常に良好に行うことができる。(2)グリーン関数が完璧な問題であることを考慮すると,解の再現性にはやや不満が残る。エンベロープの合わせ込みが非常に良好であるにもかかわらず解の再現性に問題があるという結果は,手法の問題というよりはデータセットの持つ情報量の限界であると考えられる。各メッシュの破壊時刻を既知とし,重み(加速度放射強度)のみをモデルパラメータにして解かせると真の解をよく再現する,という比較実験の結果かもこのことを示唆する。これより各メッシュの破壊時刻を含めた高周波地震波生成過程を精度良く推定するには多くの観測点数,良好な観測点配置を持ったデータセットが不可欠であることが明らかとなった。
生物・環境教育教材として使用可能な脊椎動物由来の培養細胞キットの開発

3ヶ年の成果は以下の4項目に分けられる。<培養細胞キットの開発>:細胞キットの開発のため選択した培養細胞は、魚類由来の株化細胞(サケ科細胞細胞CHSE-sp、コイ科魚類細胞FHM-sp)である。それらは、温血動物由来細胞系にはない、多くの有用な形質をする。各種の試験検討・改良を重ね、最終的には、ほぼ完全な培養細胞キットの開発に成功した。<細胞キットの実践予備試験>:実践研究においては、研究期間中、研究成果の利用試験として、公開実験を開催する、または各地の生物教育研修会の要請に応じる、更に実地の高校生物教育の場等に出向き、実用試験を実施する、など行った。同時に相手方(高校生物教諭や生徒ら)の意見等を参考に改良を行った。また、試験研究機関の研究者からの利用要請も多数寄せられ、同時に各種研究領域で試験的に利用された。<解説書等の編集・作成>:実践利用試験にあわせ文書・テキスト等を作成し、その都度、また幾度かの編集・改訂をなった。更に、研究成果として一般向け雑誌等に、「教育教材としての培養細胞キット」という観点から文書の掲載を行った。<環境教育>その成果を一部学会発表や論文としたが、教育現場への還元としては、双方(我々と利用者)の準備体制が今ひとつ不十分なため、今後の課題と考えられる。しかし、産廃問題地域の高校教諭などから、細胞キットによる環境教育実験系の試み、などの問い合わせを受けている状況にある。各地に於ける実践試験(生物教育の講習・研修会)や成果の紙面掲載は、理科教育関係者からの反響が少なからずあり、本研究の将来的な継続性が必要と考えられる。本研究は、経験や専門性のない者に対し隔壁を示す脊椎動物の培養細胞を、「時、人、場所」を選ばず誰にでも使用できる「培養細胞キット」として開発し、高校・大学等の教育機関における生物教育や環境教育の場で活用することを目的する。本年度における成果実績としては、1「培養細胞キット」の主題細胞CHSE-spの簡便安定な培養法ならびに低温管理法を検討した。その結果、培地中の血清(FBS)濃度は3%、静置浮遊状態ではなるべく低温(例えば1°C)において、状態の良い細胞の供給が可能であった。また、利用者における細胞保存容器は、ポリメチルペンテン等の揆発性材質が適していた。本材質はpHの低下を抑制し安定した細胞状態を与える。これらの知見については、平成11年度日本水産学会春期大会の講演要旨♯1304「誰でも使える魚類細胞:培養細胞キットの開発と静置浮遊/低温培養」に記載した。2)研究協力者(CHSE-sp細胞キットの利用評価者)森真朗、若林明子(東京都環境研基盤研究部)により、CHSE-sp細胞の化学物質に対する基本的感受性が明らかとなった(第33回日本水環境学会講演要旨♯1-G-13-4に内容記載)。3)雑誌「化学と生物」(11月号1998)に本研究の内容を掲載したところ、多数の研究者並びに高校生物教師から細胞利用の要望を受けた。プロトタイプの細胞キットを発送し、その利用状況等をアンケート調査するとともに、生物担当教師の研修会へ講師として出向き、実技指導を行った。本研究は,魚類の培養細胞を利用し、培養細胞学等の専門性のな環境においても利用可能な「培養細胞キット」の開発すること。また実際に、開発中の細胞を教育現場等に導入し、その利点・問題点を洗い出し,実用性のある「細胞キット」並びに利用法を開発する事を目的としている。本年度の実績・概要は以下の通りである。1)前年度に引き続き、キットとして利用するための細胞収容法について検討した。

その結果、新たな細胞保存法(仮称ALPS培養法、詳細は論文参照:誰でも使える動物細胞:魚類の培養細胞キット使用法、化学と生物)を開発した。本方法は、利便性に優れ、下記2)に示すような講習会等でも利用可能な培養形態であることが判明した。また、細胞キットの教材としての利用法についても検討した。(下記2参)。2)H11年11月、高校生物担当教師を対象に、本学において公開実験実習「教育教材としての動物培養細胞:魚類細胞からのアプローチ(誰でも使える培養細胞と教材としての利用法について)」を実施し、実際に評価検討を行った。実習内容は、(1)生細胞の観察と継代培養法:生きてる動物細胞を観察・飼育してみよう。(2)細胞染色標本作制と細胞分裂観察:分裂ステージを追いかけろ。(3)生細胞のミトコンドリア観察。(4)培養細胞の足場依存性実験(結合組織成分の認識):コラーゲンはどこにある。(5)関連試薬の調製/利用法と簡易無菌操作:培養細胞が生きるための最低条件。(6)生体細胞の初代培養:ニジマス胚の培養細胞作成法。(8)バイオアッセイ系としての魚類細胞:培養細胞で毒性評価。(9)魚類と生物教育教材:連続生ある生物学のために(講議)、である。参加教師から本研究成果の評価を受けた。同時に積極的教材支援の要請を受けた。1)前年度において開発した簡便培養法「ALPS培養法」(詳細は論文参照:化学と生物,vol.37No.8,p547-551 1999年)における細胞の性状(増殖と低温保存など)を検討した。その結果、4°Cで保存した細胞は最低1ヶ月間安定して維持される事が明らかになった。また利用者の利便性に大きく貢献する結果となった。2)ALPS培養CHSE-sp細胞を用いて、高校「生物」との関連から、教材として利用可能なアプリケーション例を検討した。高校レベルで実用可能な実験例として、生細胞の動的挙動の観察、基質認識実験、分裂期細胞の染色標本作製などの方法を明らかにした。これらについては、H13年1月に行われた日本生物教育学会(奈良教育大)で口頭発表した(発表題目:生物教材としての培養細胞:魚類細胞によるアプローチ)3)最終年度にあたる本年度は、同時に、教育教材としての実践調査並びに検討、同時に研究成果の公開として、下記のような講習会等(対象は高校生物教諭や生徒)行った。<(1)平成12年度高等学校理科教育研修講座、主催:神奈川県立教育センター、課題名「動物細胞培養の方法とその利用法」>、<(2)平成12年度高等学校産業教育実習助手講習(水産高校助手講習会)、講義題「水産生物教育における培養細胞の利用法」>、<(3)「体験活動を重視した生物学習指導の工夫」研修会、主催:東京都立教育研究所、課題名:培養細胞から見る生命の連続性>、<(4)「ふれあいサイエンス2000」高校生のための公開実験、主催:日本学術振興会、課題名:本当に体は細胞からできている?-培養細胞学による生体の理解->。
非小細胞性肺癌におけるerbB2遺伝子異常解析とその遺伝子異常についての機能解析

1.我々は,erbB受容体ファミリーであるerbB2の非小細胞肺癌における役割についての理解を深めるためにerbB2受容体タンパクの機能解析を行うこととした。2.変異型と野生型の2種類のインサートDNAを発現ベクターに乗せ換え,それらの発現ベクターを培養細胞にTransfectionし作製された変異型と野生型の2種類の肺癌細胞を用いてerbB2受容体タンパクの機能解析を行う予定とした。しかしながら,発現ベクターへの乗せ換えまで到達していない。3.GefitinibとともにLapatinib(erbB1,2を標的とする),CI-1033(erbBl-4すべてを標的とする)などの複数のerbBファミリーを標的とした薬剤を用い,変異型および野生型の肺癌細胞株に対する薬剤感受性をMTT assayにて検討する予定であった。しかしながら,肺癌細胞株に成功せず薬剤感受性は評価できていない。1.我々は、erbB受容体ファミリーであるerbB2の非小細胞肺癌における役割についての理解を深めるためにerbB2遺伝子変異やコピー数の解析だけでなくerbB2受容体タンパクの機能解析を加えて研究を進めることにした。2.外科的切除によって得られた肺癌組織から抽出したGenomic DNAを材料としてAppliedBiosystems 7500Real-Time PCR SystemにてQuantitative Real-Time PCRを施行し、EGFRおよびerbB2遺伝子のコピー数を解析した。これまでに蓄積されたEGFR遺伝子変異の解析データにEGFRおよびerbB2遺伝子のコピー数の解析データを追加して臨床病理学的因子、ゲフィチニブ奏効性、生存などとの相関について検討した。これらの検討の結果については次ページの研究発表に記載されるように論文としてまとめた。3.平成18年度はerbB2遺伝子変異の機能解析を行う準備としてerbB2遺伝子の変異型と野生型の2種類のDNAについてTA cloningを施行し、プラスミドDNAを精製した。平成19年度は変異型と野生型の2種類のインサートDNAを発現ベクターに乗せ換え、それらの発現ベクターを培養細胞にTransfectionし作製された変異型と野生型の2種類の肺癌細胞を用いてerbB2受容体タンパクの機能解析を行う予定である。
中国におけるジャポニカ米消費圏拡大と産地間競争に関する研究

消費者アンケート調査によって、中国西北地域の小麦主食圏及び長江以南のインディカ米主産地においてジャポニカ米消費が増大していることが検証された。他方、黒竜江省における米主産地の農村事例調査から、精米加工企業が高級ブランド化によりその販路を全国的に拡大していることが確認できた。これらのことから、中国の米市場においては、インディカ米消費の減少に対して東北ジャポニカ米の全国的な普及が実証された。計画初年の当年度は、まず、中国における米消費形態の地域特性に関して、米の嗜好特性及び消費者の米の購入形態について、主に消費者アンケート調査からその実態把握を試みた。調査対象の都市は、フフホト市、太原市、石家庄市、青島市、南京市である。アンケート調査の分析はまだ途上にあるが、石家庄市での調査結果から、1日3食の主食頻度ですでに米食が小麦食等よりも多いことが確認された。その背景として、小麦食圏の出身者には、米食圏出身者よりも小麦食志向が強いが、近年、米食嗜好が顕著に増大している。また、今後の米消費量の増大志向も米食圏出身者よりも多い。さらに、子供世代の米食嗜好は親世代よりも浸透しており、このような点から今後、小麦食圏における都市住民の米消費の増大が予想された。第二に、中国国内の主食構成の変化、米飯志向の地域性やその動向ついて、『中国農村住戸調査年鑑』に依拠して統計的把握を試みた。その結果、農村住民の米・小麦等の消費割合から、各省を「米主食圏」や「小麦主食圏」、「混食圏」など5つに分類できた。そして、1991年2006年の米消費の動向から、91年時点ですでに米消費割合の高い米食圏では、所得水準の向上により近年、1人当たりの米消費量を減少させている。これに対して、小麦食圏及び「混食圏」では米の消費を増大させていることが解明できた。第三に、インディカ米消費圏におけるジャポニカ米消費の動向に関して、福州市でスーパーや市場等でのヒアリングとともに、消費者アンケート調査を実施した。インディカ米主食圏の福州市においても中国東北米が浸透しており、粘り嗜好が強まっていることが分かった。また、東北ジャポニカ米の供給主産地である三江平原及び五常市についての実態調査では、省外大都市向けに販路圏を拡大していることが判明した。当年度の研究成果として、以上の新知見を学会発表で明らかにすることができた。計画2年目は、主に初年度の大都市消費地域における米消費構造の分析を継続し、また、米主産地におけるマーケティング戦略と産地開発戦略の実態を分析した。最初に、米主食圏である長江以南の大都市の米消費構造について、都市住民(長沙、南昌、南京、福州)に対するアンケート調査から実態把握を試みた。その結果、まず、所得上昇に伴う食料消費の多様化により、10年前ないし5年前に比べて明らかに米消費の減少傾向が見られる。その傾向の中で、インディカ米産地の長沙、福州、南昌においてもジャポニカ米消費がすでに一定程度、普及していることが分かった。インディカ米産地におけるジャポニカ米消費の拡大は、かつてインディカ米主産地であった江蘇省の省都・南京のアンケートからも確認できる。そのさい、ジャポニカ米志向は、インディカ米産地の消費者における粘り嗜好の強まりと関係しており、長沙及び福州で回答者の6割前後、南昌でも約4割を占めた。このような粘り嗜好やジャポニカ米嗜好の多さから、インディカ米主産地の長江以南において、東北米の市場拡大の可能性が潜在的に大きいという確証が得られた。他方、ジャポニカ米の高級ブランド米産地の黒竜江省五常市で、米の産地マーケティング戦略の動向について実態調査を行った。そこでは、南方のインディカ米消費者を意識した「香り」重視の新品種開発や、現地の精米加工企業における営業・販売圏の全国的拡大の動きが捉えられた。また、江蘇省常熟市の現地調査から、かつてのインディカ米生産から80年代末以降、ジャポニカ米生産の拡大に転換してきたことが分かった。これらの調査結果は、上述の長江以南の大都市住民における東北米消費の普及・拡大傾向と符合している。以上の新知見について、当年度の研究成果として学会発表で明らかにすることができた。計画3年目は、消費者アンケート調査に基づく中国大都市の米消費構造についての分析を継続するとともに、主にジャポニカ米産地の黒竜江省及び江蘇省おける代表的産地の農村事例実態調査から、米の生産構造・規模階層変動や産地マーケティングの展開形態について検討した。まず、成都、貴陽、広州、雲南の住民アンケート調査によって、インディカ米消費圏の大都市において、粘度志向の多さとジャポニカ米消費の浸透が確認できた。これまで3年間の各大都市におけるアンケート調査によって、華北・西部地域の小麦主食圏及び長江以南のインディカ米主食圏においても東北産のジャポニカ米消費が増大していることが、食糧消費面において初めて実証された。

他方、黒竜江省鶏西市の朝鮮族農村を事例に稲作経営の構造変動について実態調査した。雇用機会が少ない労働市場のもとで朝鮮族農民の韓国等への長期出稼ぎが急増し、その高収入による子弟の高学歴化と挙家離村を増大させた。このことが水田農地の流動化を促進し、漢族農民による稲作経営の規模拡大をもたらした。これに対し、繊維産業の発展によって労働市場条件に恵まれている江蘇省常熟市の場合では、稲作農民の通勤兼業化によって農地流動化が進展し、大規模稲作経営が展開していることが解明された。また、米の産地マーケティングの展開形態について、黒竜江省五常市の先進事例調査によれば、有機米生産に特化した産地形成とその販路開拓において、農民専業合作社の展開が政策的支援もあって大きな役割を果たしていることが解明された。さらに、業界大手の精米加工業企業B社に対するヒアリング調査によって、国内全土に黒竜江産米の販売網を拡大しているが、スーパーなどへの精米販売では苦戦しており、収益面では糧食企業向けの籾販売に依存している実態が分かった。以上の新知見について、当年度の研究成果として学会発表で明らかにすることができた。
全ゲノム操作が拓く難培養細菌の遺伝子工学

難培養性細菌(難培養細菌・未培養細菌)と呼ばれる細菌は、培養が不可能もしくは非常に困難な細菌である。難培養性細菌は決して珍しいものではなく、近年のメタゲノム解析などの台頭により、環境中の微生物の99%以上は培養できないことが明らかとなり、これにより新たな微生物像が浮き彫りとなった。これらの難培養性細菌は、その全ゲノム配列を決めることで多くの知見が得られる一方で、遺伝子のノックアウトや過剰発現ができないという技術的な欠陥のため、その遺伝子の機能についての確実な証明はほとんどされていないのが現状である。本研究は、近年開発された「全ゲノム操作技術」を応用することで、難培養細菌の培養および遺伝子操作系の開発を目指し、難培養細菌の持つ多様な機能を解明することを目的とする。これには、全ゲノム操作、全ゲノムクローニング、全ゲノム移植などが可能でかつ培養可能な細菌であるマイコプラズマ(Mycoplasma capricolum)を用いる。本年度は、酵母内におけるゲノム編集を用いた手法を用いた研究を行った。酵母におけるゲノム編集は極めて有用な手法であり、これまで検討していたRecombinase-mediated cassette exchange (RMCE)法や、Tandem repeat coupled with endonuclease cleavage (TREC)法などと共に、非常に有効な手法であった。加えて、酵母においてクローニングしたゲノムのインサートを引き続き検証した。酵母細胞からintactな染色体を抽出し、ここから酵母が本来持っている染色体を除外し、導入したゲノム(YAC)のみが残るように処理を行い、そこから抽出したゲノムDNAを用いて、次世代シーケンスにより配列を確認した。その結果、クローニングした配列は元のゲノム配列とほぼ同じであり、ほとんど変異の無い状態でクローニングができていることが分かった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。まず全ゲノムクローニング用ベクターの精査および検討を行った。酵母において大きなゲノム断片をクローニングするためのYAC(酵母人工染色体)ベクターはいくつか開発されているため(Science 317:632-8, 2007)、これらを改変し、クローニング用ベクターとして検討した。ベクターは、酵母および大腸菌において複製するように設計されており、かつ、酵母においては環状のゲノムとして保持されるように設計されている。加えて、マイコプラズマ内において複製するためのOriC領域を保持させる必要性が生じたため、これをベクターに導入した物を作製した。このベクターを用いたクローニングは、ベクター配列とターゲットとなるゲノム断片とが60 bpほど重複するような「のりしろ」配列を設計すると、酵母の細胞内で相同組換えによるアッセンブルが自然に起こるというTAR (Transformation-Associated Recombination)cloningを応用している(Science 317:632-8, 2007)。本研究ではこの手法に倣ってストラテジーを確立した。「のりしろ」配列は、プライマー合成によって作製した。作製したベクターを用いたクローニングを試みたところ、小さなゲノム断片のクローニングに成功したため、大きなゲノム断片のクローニングを試みた。難培養性細菌の全ゲノムをクローニングするためのベクターのテストを行った。このベクターは、YAC(酵母人工染色体)ベクターに、マイコプラズマ用の耐性マーカーを加え、かつ、マイコプラズマ細胞内での複製に必須なOriC領域を保持したものである。これを用いて大きなゲノム断片のクローニングを行ったところ、酵母においてインサートの入っていない空ベクターが得られる比率が大幅に上昇してしまった。この原因を探るべく様々なテストを行ったところ、OriC領域に存在すると思われる酵母の複製開始点によって、ベクターのみのクローンが多数得られてしまう可能性が示唆された。よって、このOriC領域をまずはベクターから除き、これを用いて大きな断片をクローニングした後にOriC領域を導入するのが効果的であると考えられたため、そのように軌道修正した。全ゲノムをクローニングする系を確立するため、ベクターを新たに開発し、これをテストすることができた。また、マイコプラズマでの複製に必要なOriC領域の導入には、タイミングが重要であることが分かって。本年度は難培養性細菌の全ゲノムをクローニングした。用いたベクターは、YAC(酵母人工染色体)ベクターに、マイコプラズマ用の耐性マーカーを加え、かつ、マイコプラズマ細胞内での複製に必須なOriC領域を保持したものと、OriC領域を持たないものの2種類を作成した。これは、OriC領域に存在すると思われる酵母の複製開始点によって、ベクターのみのクローンが多数得られてしまうという障壁があったため2種類作成した。

次にクローニングした難培養性細菌の全ゲノムを培養可能なマイコプラズマ(M. capricolum)ゲノムへと導入するための手法の改良を試みた。酵母の細胞融合とその後の相同組換えによって融合ゲノムを作成する手法を検討し、これにより研究が進展するであろう端緒をつかんだ。全ゲノムをクローニングする系を確立するため、ベクターを新たに開発し、これをテストすることができた。また、マイコプラズマでの複製に必要なOriC領域の導入には、タイミングが重要であることが分かった。加えて、酵母の細胞融合とその後の相同組換えによって融合ゲノムを作成する手法を確立した。難培養性細菌(難培養細菌・未培養細菌)と呼ばれる細菌は、培養が不可能もしくは非常に困難な細菌である。難培養性細菌は決して珍しいものではなく、近年のメタゲノム解析などの台頭により、環境中の微生物の99%以上は培養できないことが明らかとなり、これにより新たな微生物像が浮き彫りとなった。これらの難培養性細菌は、その全ゲノム配列を決めることで多くの知見が得られる一方で、遺伝子のノックアウトや過剰発現ができないという技術的な欠陥のため、その遺伝子の機能についての確実な証明はほとんどされていないのが現状である。本研究は、近年開発された「全ゲノム操作技術」を応用することで、難培養細菌の培養および遺伝子操作系の開発を目指し、難培養細菌の持つ多様な機能を解明することを目的とする。これには、全ゲノム操作、全ゲノムクローニング、全ゲノム移植などが可能でかつ培養可能な細菌であるマイコプラズマ(Mycoplasma capricolum)を用いる。本年度はまず、酵母内におけるゲノム編集を用いたゲノム融合の手法が明らかとなったため、これを用いた再現実験および追加実験を行った。酵母におけるゲノム編集は極めて有用な手法であり、より簡便に酵母細胞内のDNA配列を編集することができた。加えて、酵母においてクローニングしたゲノムのインサートを検証した。用いたベクターは、YAC(酵母人工染色体)ベクターに、マイコプラズマ用の耐性マーカーを加え、かつ、マイコプラズマ細胞内での複製に必須なOriC領域を保持したものと、OriC領域を持たないものの2種類を作成した。その結果、インサートには変異が少なく、ほぼそのままの形でクローニング出来ていることが分かった。酵母内におけるゲノム編集を用いたゲノム融合の手法を用いることで、より効率的にクローニングしたインサート配列を改変できることが明らかとなった。これまでの手法に加え、より強力な遺伝子改変ツールとして利用可能であると思われた。
腺様嚢胞癌血行性転移機構における-酸化窒素合成酵素の関与と転移抑制の検討-

本研究は、一酸化窒素(NO)およびその合成酵素である一酸化窒素合成酵素(NOS)の腺様嚢胞癌血行性転移との関わりについての検討を目的とし、ヌードマウス可移植性口底腺様嚢胞癌株の高転移能を有する未分化癌(ACCIM)ヌードマウスモデルを用いて、NOS阻害剤や代表的なケモカインレセプターであるCXCR4拮抗薬およびiNOS阻害剤投与による影響を検討した。その結果、NOS阻害剤やCXCR4拮抗薬はアポトーシスを誘導し、腫瘍の血管新生や増殖を阻害すること、さらにCXCR4は転移、iNOSは腫瘍増殖および転移に関連する因子であることが示唆された。腺様嚢胞癌(ACC)は極めて緩徐な発育と著明な浸潤性増殖,早期の血行性転移を示す.ACCは固形癌のなかでも,浸潤・転移において特異な性質をもっており,血行性転移の制御は患者の予後を大きく左右する.一酸化窒素(NO)は腫瘍において,血管新生を含む多岐にわたる局面で生理活性を有するラジカルである.われわれはNOおよびその合成酵素である一酸化窒素合成酵素(NOS)のACC血行性転移との関わりについて検討したいと考えている.(2)腺様嚢胞癌由来の高転移能を有するヌードマウス未分化癌に対するNOS阻害剤の腫瘍抑制効果および転移抑制効果を検討した.上記と同様にNOS阻害剤を用いて比較した.その結果,1400W投与はアポトーシスを誘導し,腫瘍の血管新生や増殖を有意に阻害することを確認した.また,肺転移はみられなかった.さらに,ケモカインレセプターCXCR4を含めた転移抑制効果について検討する予定である.一酸化窒素(NO)は腫瘍において,血管新生を含む多岐にわたる局面で生理活性を有するラジカルである.われわれはNOおよびその合成酵素である一酸化窒素合成酵素(NOS)のACC血行性転移との関わりについて検討したいと考えている.また,ケモカインレセプターCXCR4は癌の転移における細胞の遊走や播種において中心的役割を担っている.そこで,ヌードマウス可移植性口底腺様嚢胞癌株の高転移能を有する未分化癌(ACCIM)ヌードマウスモデルにおけるNOS阻害剤とCXCR4拮抗剤および併用療法の効果について検討した.ACCIMをヌードマウス皮下に移植し,腫瘍径が10mmになった時点で(a)PBS(コントロール),(b)AMD3100(CXCR4拮抗剤),(c)L-NAME(NOS阻害剤),(d)1400W(iNOS阻害剤),(e)AMD3100+L-NAME,(f)AMD3100+1400Wによる腹腔内投与を連日行った.5週目にに投与を中止し,各群9匹のうち5匹を屠殺し,組織を摘出した.その結果,(b), (c), (d), (e)群で腫瘍増殖は(a)群に比較してそれぞれ20,27,54,50,52%抑制された.免疫組織化学染色でが(a)群と比較して(e), (f)群は腫瘍細胞におけるCXCR4, eNOS, iNOSの発現が減少し,TUNEL法ではアポトーシスの増加を認めた.腫瘍間質におけるMVD(微小血管密度)は(a), (b), (c)群に比較して(d), (e), (f)群において有意に減少を認めた.肺転移に関しては(a), (c)群において4/4匹に転移を認め,(b), (d), (e), (f)群には認めなかった.上記の結果より1400WやAMD3100+L-NAMEの併用療法はアポトーシスを誘導し,ACCIMにおける腫瘍の血管新生や増殖を阻害すること,さらにCXCR4は転移,iNosは腫瘍増殖および転移に関連する因子であることが示唆された.一酸化窒素(NO)は腫瘍において,血管新生を含む多岐にわたる局面で生理活性を有するラジカルである.われわれはNOおよびその合成酵素である一酸化窒素合成酵素(NOS)のACC血行性転移との関わりについての検討を目的とした.また,ケモカインレセプターCXCR4は癌の転移における細胞の遊走や播種において中心的役割を担っている.そこで,ヌードマウス可移植性口底腺様嚢胞癌株の高転移能を有する未分化癌(ACCIM)ヌードマウスモデルにおけるNOS阻害剤とCXCR4拮抗剤および併用療法の効果について検討した.ACCIMをヌードマウス皮下に移植し,腫瘍径が10mmになった時点で(a)PBS(コントロール),(b)AMD3100(CXCR4拮抗剤),(c)L-NAME(NOS阻害剤),(d)1400W(iNOS阻害剤),(e)AMD3100+L-NAME,

(f)AMD3100+1400Wによる腹腔内投与を連日行った.5週目に投与を中止し,各群9匹のうち5匹を屠殺し,組織を摘出した.その結果,(b),(c),(d),(e)群で腫瘍増殖は(a)群に比較してそれぞれ20,27,54,50,52%抑制された.免疫組織化学染色が(a)群と比較して(e),(f)群は腫瘍細胞におけるCXCR4,eNOS,iNOSの発現が減少し,TUNEL法ではアポトーシスの増加を認めた.腫瘍間質におけるMVD(微小血管密度)は(a),(b),(c)群に比較して(d),(e),(f)群において有意に減少を認めた.肺転移に関しては(a),(c)群において4/4匹に転移を認め,(b),(d),(e),(f)群には認めなかった.上記の結果より1400WやAMD3100+L-NAMEの併用療法はアポトーシスを誘導し,ACCIMにおける腫瘍の血管新生や増殖を阻害すること,さらにCXCR4は転移,iNOSは腫瘍増殖および転移に関連する因子であることが示唆された.
幾何学的変分問題の研究

1.研究代表者・西川は,リ-マン葉層構造のスペクトル不変量から葉層構造の幾何学的性質がどの程度決定されるかという「スペクトル問題」を研究し,次の結果を得た。(1)まず,閉リ-マン多様体上のリ-マン葉層構造に対し,そのエネルギ-積分に付随するヤコビ作用素から定義される熱核のL^2ートレ-スの漸近展開に注目し,その係数として得られるスペクトル不変量のうち次数の低いものを,多様体の曲率と葉層構造の法束の曲率を用いて具体的に積分表示した。(2)その応用として,リ-マン葉層構造の法束の完全積分可能性や,球面のホップ・ファイバ-束から定義されるリ-マン葉層構造が,スペクトルで完全に決定されることを証明した。2.研究分担者・板東は,アインシュタイン計量への変形問題を研究し,次の結果を得た。(1)アインシュタイン・ケ-ラ-曲面の列がハウスドルフ距離に関してアインシュタイン軌道体へ収束する際に生じる「多様体構造の退化」のメカニズムを調べ,これらがクロンハイマ-の意味でのALE重カインスタントンの巡回商体として現われることを証明した。(2) 2次元複素ユ-フリッド空間の原点のまわり(ただし原点は含まない)で定義された正則ベクトル束に対し,その曲率のL^2ー積分が有限ならば,このベクトル束は原点まで正則ベクトル束として拡張できることを証明した。3.研究分担者・堀畑は,n次元球面への調和写像の存在問題について研究し,対応する非線形発展方程式系の弱解の存在を,近似解に付随して定義される汎関数の最小解の収束性を調べることにより証明し。その解の時間に関する挙動と正則性を調べた。
ゼロエミッションをめざした物質循環プロセスの構築:総括班

本領域では3つ研究班を設け、総括班のステアリングの基に研究を推進した。それらの成果概要は以下の通りである。A-01班:個々の生産プロセスにおける現状の物質フローの解析と、それに基づくゼロエミッション化の検討醤油製造、プラスチック製造、塩化ビニール製造、建設、製紙、メッキ、ワイン製造、製鉄など計12のプロセスについて、それら内外の物質フローを明らかにし、これらプロセスのゼロエミッション化のために、乾留、加圧熱水処理、泡沫分離、急速熱分解法、光触媒再生法、爆砕法、相分離法など12の要素技術を開発した。A-02班:業種を越えた生産プロセスのネットワーク形成によるゼロエミッション化の検討約200事業所への直接アンケートおよびヒアリングを基に、多業種におけるインプット・アウトプットのデータベースおよび産業ネットワークシミュレータが完成した。さらに、未利用物質資源化技術の現状調査を実施し、約600件の技術情報を収集した。A-03班:モデル地域における物質循環を記述する数理モデルの構築とそれを用いたゼロエミッション化の評価と予測産業連関表から地域内の物流量を推算する手法を開発し、これを用いて愛知県等3県の製造業の物質フローを解析した。さらに、愛知県をモデルケースにして経済影響、合意形成、法体系を統合化する地域ゼロエミッション実現手順を提示した。また、総括班では班員のプロフィール、会議記録、成果報告会資料などを発足以来全てホームページに掲載・公開・活用してきた。13年度には成果の一部を学術雑誌(全3号)に査読・編集・掲載した。また、全成果論文集の編集・作成、および一般向けの単行本の編集作業を行った。21世紀に向けて地球に優しく安全で快適な生活を維持できる人間活動および生産活動を創生するためには、環境への排出、すなわちエミッションをできるだけゼロに近づける社会・産業・生産システムが構築されなければならない。わが国における物質の流れと利用量の現状を明らかにした上で、適当な規模の人間活動・生産活動を維持しながら資源・エネルギーの消費量と環境への汚濁負荷をどこまで削減することが可能かを検討し、ゼロエミッションをめざした新たな物質環境プロセスを構築することが必要である。そこで本領域では、A-01班:個々の生産プロセスにおける現状の物質フローの解析と、それに基づくゼロエミッション化の検討、A-02班:業種を越えた生産プロセスのネットワーク形成によるゼロエミッション化の検討、A-03班:モデル地域における物質循環を記述する数理モデルの構築とそれを用いたゼロエミッション化の評価と予測、に関する計画研究を実施するとともに、関連する研究を開始した。本総括班は、本重点領域で行われているすべての研究を統括し、上記の目的を達成するための指針を示すとともに、最終的にさらなる成果が得られ社会に還元されるために、研究者相互の情報の交換、共有等を支援することを開始した。本年度は重点領域発足の初年度であったが、以下のような研究推進のための活動を行った。1.全体会議の開催、2.総括班会議の開催、3.中間発表会の開催、4.最終成果報告会の開催、5.関連研究活動との連携、6.報告書の刊行、7.ホームページの開設と運営21世紀に向けて地球に優しく安全で快適な生活を維持できる人間活動および生産活動を創生するためには、環境への排出、すなわちエミッションをできるだけゼロに近づける社会・産業・生産システムが構築されなければならない。わが国における物質の流れと利用量の現状を明らかにした上で、適当な規模の人間活動・生産活動を維持しながら資源・エネルギーの消費量と環境への汚濁負荷をどこまで削減することが可能かを検討し、ゼロエミッションをめざした新たな物質循環プロセスを構築することが必要である。

そこで本領域では、A-01班:個々の生産プロセスにおける現状の物質フローの解析と、それに基づくゼロエミッション化の検討、A-02班:業種を越えた生産プロセスのネットワーク形成によるゼロエミッション化の検討、A-03班:モデル地域における物質循環を記述する数理モデルの構築とそれを用いたゼロエミッション化の評価と予測、に関する計画研究を実施するとともに、関連する研究を行った。本総括班は、本領域で行われているすべての研究を統括し、上記の目的を達成すための指針を示すとともに、最終的にさらなる成果が得られ社会に還元されるために、研究者相互の情報の交換、共有等を支援することを行った。本年度は本領域の第2年度であったが、以下のような研究推進のための活動を行った。1.全体会議の開催、2.総括班会議の開催、3.中間発表会の開催、4.最終成果報告会の開催、5.関連研究活動との連携、6.報告書の刊行、7.ホームページの改善と運営21世紀に向けて地球に優しく安全で快適な生活を維持できる人間活動および生産活動を創生するためには、環境への排出、すなわちエミッションをできるだけゼロに近づける社会・産業・生産システムが構築されなければならない。わが国における物質の流れと利用量の現状を明らかにした上で、適当な規模の人間活動・生産活動を維持しながら資源・エネルギーの消費量と環境への汚濁負荷をどこまで削減することが可能かを検討し、ゼロエミッションをめざした新たな物質循環プロセスを構築することが必要である。本総括班は、本領域で行われているすべての研究を統括し、上記の目的を達成するための指針を示すとともに、最終的にさらなる成果が得られ社会に還元されるために、研究者相互の情報の交換、共有等を支援することを行った。本年度は本領域の第3年度であったが、以下のような研究推進のための活動を行った。1.全体会議の開催、2.総括班会議の開催、3.中間発表会の開催、4・最終成果報告会の開催、5.関連研究活動との連携、6.報告書の刊行、7.ホームページの改善と運営21世紀に向けて地球に優しく安全で快適な生活を維持できる人間活動および生産活動を創生するためには、環境への排出、すなわちエミッションをできるだけゼロに近づける社会・産業・生産システムが構築されなければならない。
クロストリジウム属細菌の温度依存的な嫌気的バイオフィルム形態変化の制御機構

多くの実環境中の微生物は集団であるバイオフィルムを形成して環境に応答、適応することによって生育している。グラム陽性偏性嫌気性芽胞形成性のウェルシュ菌は病原性を有しており、本菌は芽胞を形成するだけでなく、バイオフィルムを形成することによって種々のストレスに耐性を得ることが明らかとなった。私はこれまでに外界の温度に応答して、本菌のバイオフィルム形態が大きく変化することを見出した。本菌は、環境中の温度(25°C)では細胞外マトリクス(Extracellular polymeric substance; EPS)に富んだ膜状(ペリクル)の疎なバイオフィルムを形成する一方、宿主体内の温度(37°C)では基質表面への付着性を示す密なバイオフィルムを形成する。温度変化とは細菌が動物への感染が成立した際の環境変化と類似しており、ウェルシュ菌バイオフィルムの形態変化は本菌の病原性との深い関連が示唆される。本年度は芽胞形成因子が温度依存的なバイオフィルムマトリクス産生や細胞の付着性を制御することを明らかとし、ここまでの成果をJournal of Bacteriologyに掲載した。つまり、ウェルシュ菌は複数のセンサーキナーゼによって外界の環境を認識し、バイオフィルム形成や胞子形成を制御することが示唆される。以上の成果は日本農芸化学会関東支部会2014年度大会にて口頭発表にて報告を行い、口頭発表優秀賞として評価された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本研究ではウェルシュ菌をクロストリジウム属のモデル細菌として偏性嫌気性細菌である本属細菌のバイオフィルム形成制御機構を解析することを目的としている。本年度は、本菌が形成する嫌気的バイオフィルム構造を共焦点レーザー顕微鏡によって観察する手法を確立するのと同時に、そのバイオフィルム形態が重要な感染シグナルのひとつである温度変化によって大きく変化することを見出した。ウェルシュ菌は37°Cでは基質に付着した密なバイオフィルムを形成する一方で、25°Cでは基質に付着せずに細胞外マトリクスに富んだ疎なバイオフィルムを形成した。走査型電子顕微鏡の結果からも、25°Cでは特異的な細胞外マトリクスの産生が確認された。この温度依存的バイオフィルム形態変化には内生胞子形成に必須な転写因子SpoOAや毒素調節因子CtrAB、グローバル転写リプレッサーであるAbrBが必須であった。これら3種の転写因子はお互いの発現を調節し合っていることから、複雑な転写発現制御ネットワークの存在が示唆された。温度変化によってウェルシュ菌バイオフィルムの基質への付着性が大きく変動していることから、付着に重要なIV型線毛の構成成分であるPilA2に着目し、その発現量とバイオフィルム形態について解析した。pilA遺伝子の発現は25°Cと比較して37°Cで上昇しており、さらに、SpoOA、CtrAB、AbrBといった転写因子によって制御されていた。pilA2遺伝子欠損株を作成し、バイオフィルム形成能を解析したところ、欠損株は基質付着性を失っており、付着型の密なバイオフィルムを形成しなかった。以上の結果より、温度依存的なバイオフィルム形態変化はIV型線毛による付着性が関与しており、また、芽胞形成や毒素産生との関連が示唆された。クロストリジウム属細菌が形成する嫌気的条件下でのバイオフィルム観察条件を確立した。さらにウェルシュ菌の温度依存的なバイオフィルム形態変化に必要な因子を同定し、本年度の目的は達成された。本年度ではバイオフィルム形態変化に必要な転写因子CtrAB, SpoOA, AbrBを同定した。今後はそれらの転写因子のターゲット遺伝子をマイクロアレイ等の網羅的解析を用いて同定し、さらにそれらターゲット遺伝子の変異株を作成することによって、本菌の温度応答性バイオフィルム形態変化の詳細を明らかにする予定である。
文脈を考慮したコード補完の実装の系統的導出に関する研究

平成29年度に、コード補完の基本的な場合として、LR構文解析に基づいて構文および識別子の補完を行う方式を考案、実装し、ACM SIGPLAN 2018 Workshop on Partial Evaluation and Program Manipulation(PEPM2018)において発表した。この研究においては、カーソル位置より前の部分は完全にプログラムが記述されているという前提を置き、この前提のもとで、カーソル部分より後ろの部分に来うる構文の候補を提示するという問題設定とした。その際、補完候補は、構文のうち不明な部分を穴とする文脈の形とし、後置と前置の2種類の文脈を用いた。これらの文脈を構文定義から導出するアルゴリズムをPEPM2018の発表では与えていなかった。そこで平成30年度は、このアルゴリズムを考案し、論文を国際会議PADL2019、国内会議PPL2019へ投稿した。しかしアルゴリズムに不備があり、論文は採録に至らなかった。平成30年度に行った研究の意義は、テキストベースでの、文脈を考慮した構文補完システムの実装を一部機械化することにある。従来から研究されている構造エディタでなくテキストベースのエディタを対象とするのは、構造エディタではプログラマのプログラム編集の自由度が低く、実際に使うプログラマが少ないからである。テキストベースの開発環境は、EmacsやEclipse等において多くの環境が広く用いられているが、これらは補完機能の仕様が明示されていない。平成30年度の研究は、どのような編集が開発環境において行われるか明確に把握したいプログラマにとって意味のある開発環境を提供する上での1つの過程である。研究実績の概要に記した通り、平成30年度に書いた論文中のアルゴリズムに不備があった。そのため、会議での発表に至らず、当初の想定より遅れた。平成31年度は、平成30年度に考案したアルゴリズムの不備を直し、論文を国内外の会議へ投稿する。その上で開発したコード補完システムをインターネット上で無償で公開する。平成28年度は、コード補完の単純な場合として、構文に関する文脈を考慮したキーワードの補完をyaccの誤り回復機能に基づいて行うことを試みた。入力中の構文が不完全なソースコードに対応するため、YaccによるLR構文解析の誤り回復機能を用いることとし、キーワード補完機能の実装を仕様から系統的に導出する手法を考案し実装した。この成果は情報処理学会第109回プログラミング研究発表会において発表した。本手法においては、カーソル位置の(入力途中の)キーワードの字句を識別するため、入力途中であることを示す字句を字句解析および構文解析の仕様記述に追加する。構文解析を行うので、補完候補計算において構文に関する文脈が考慮される。実装の導出はByaccという構文解析器生成系のソースコードを用いて行った。Yaccの構文規則記述およびユーザが指定した補完対象キーワードを入力とし、構文規則記述への字句errorの機械的挿入により補完候補計算プログラムの自動生成を行うツールを作成した。例として、C言語のYaccの仕様記述ファイルを入力とし、C言語のキーワードの補完を行うプログラムを生成した。補完対象キーワードは自動生成ツールの使用者が指定できる。また、コード補完等の様々な機能を持つプログラム開発システムにおけるソースコードのリファクタリング機能に関し、関数型言語Standard MLを対象に関数適用がギャップとなっているクローンを検出する新たな手法を提案し実装した。この成果はACM SIGPLAN 2017Workshop on Partial Evaluation and Program Manipulation (PEPM 2017)において発表した。平成28年度の計画としては、単純な例として、StandardMLの核となる部分に対し、構文に関する文脈を考慮したキーワード補完方式を開発する予定であったが、例をC言語としてこれを実施した。平成29年度は、コード補完の基本的な場合として、LR構文解析に基づいて構文および識別子の補完を行う方式を考案、実装した。この成果はACM SIGPLAN 2018Workshop on Partial Evaluation and Program Manipulation(PEPM 2018)において発表した。この研究においては、カーソル位置より前の部分は完全にプログラムが記述されているという前提を置いた。この前提のもとで、カーソル部分より後ろの部分に来うる構文の候補を提示するという問題設定とした。その際、補完候補は、構文のうち不明な部分を穴とする文脈の形とした。穴は、識別子用とterm用の2種類がある。構文補完の研究は1980年代頃にstructured editorにおいて多く行われ、エディタの機能の仕様を形式的に定めることができるなどの利点があるが、プログラムテキストの編集を文字単位で行うには不便であり、現時点でプログラミングにstructured editorを使う場合はほとんどない。そこでこの研究ではEmacs等のテキストベースのエディタ上で構文補完を行うことを目指している。これにより、形式的に仕様が定められた機能を提供し、かつ文字単位の編集を自由に行うことのできるプログラミング支援環境を実現することを目指している。文脈の穴はテキストで表示する必要があり、3つのドット...などで提示し、後でプログラマにより書き換えられる。実装はLR構文解析器であるYaccを用いて行っており、プログラムの途中までの構文およびactionをYaccの仕様ファイルにおいて手書きで記述しているが、将来的には一部を系統的に生成することを目指している。平成29年度は、構文補完の基本方式を考案する予定であり、これを行った。

この研究においては、カーソル位置より前の部分は完全にプログラムが記述されているという前提を置き、この前提のもとで、カーソル部分より後ろの部分に来うる構文の候補を提示するという問題設定とした。その際、補完候補は、構文のうち不明な部分を穴とする文脈の形とし、後置と前置の2種類の文脈を用いた。これらの文脈を構文定義から導出するアルゴリズムをPEPM2018の発表では与えていなかった。そこで平成30年度は、このアルゴリズムを考案し、論文を国際会議PADL2019、国内会議PPL2019へ投稿した。しかしアルゴリズムに不備があり、論文は採録に至らなかった。平成30年度に行った研究の意義は、テキストベースでの、文脈を考慮した構文補完システムの実装を一部機械化することにある。従来から研究されている構造エディタでなくテキストベースのエディタを対象とするのは、構造エディタではプログラマのプログラム編集の自由度が低く、実際に使うプログラマが少ないからである。テキストベースの開発環境は、EmacsやEclipse等において多くの環境が広く用いられているが、これらは補完機能の仕様が明示されていない。平成30年度の研究は、どのような編集が開発環境において行われるか明確に把握したいプログラマにとって意味のある開発環境を提供する上での1つの過程である。研究実績の概要に記した通り、平成30年度に書いた論文中のアルゴリズムに不備があった。そのため、会議での発表に至らず、当初の想定より遅れた。平成28年度に考案したキーワード補完方式は、Yaccの構文記述への字句errorの入れ方が単純であり、生成される補完システムは仕様が明確ではあるが、プログラマが望む補完にならない場合がある。また、Yaccの代わりにANTLRなどの他の構文解析器生成系を用いることも検討する。補完対象をキーワードから識別子や式などに拡張する。平成29年度に提案した補完方式は定式化が洗練されていないと思われ、今後、カーソル位置までのプログラムが完全である前提を置いた上で構文補完方式を整理し、補完プログラムの一部を系統的に生成することを目指す。また、現時点の方式においてはLR構文解析の内部には入っていないが、今後、LR構文解析のsentential formを使うことなどにより、より適切な補完候補を提示できる方式を考案したい。平成31年度は、平成30年度に考案したアルゴリズムの不備を直し、論文を国内外の会議へ投稿する。その上で開発したコード補完システムをインターネット上で無償で公開する。
硝酸イオンの降水・土壌忰・地下水・河川水・湖水の富化傾向とその連関評価

農地への多量の科学肥料の継続的投入,畜産廃棄物の不完全な処理・処分,下水道等の排水処理の未普及等によって,流域からの窒素酸化物負荷量の流出が目立って増加傾向にある。とくに,葉菜類の畑作物や芝育成畑等の特定銘柄の指定産地からの集中的な排出によって,硝酸イオンの高濃度での流出が顕著となっている。固定発生源の煙突等からの排気,移動発生源のディーゼル車の排ガス等によるNOxによる大気降下物中の硝酸イオン負荷量の増加が降水の経年調査から確認できた。土壌水中での硝酸イオン濃度の上昇は,流域からの降雨による早い中間流出成分による高濃度・高負荷量での流出現象として,多くの河川での降雨時流出負荷量観測から明らかにできた。地下水については,降水,土壌水,河川水と同じ流域あるいは隣接する流域の調査資料を中心に検討した。畑地や畜産廃棄物の野積地付近については,とくに硝酸イオンの高濃度状況が明らかとなった。河川での硝酸イオンあるいは全窒素量としての流出負荷量の年間観測をもとに,流域面積当りの年間流出負荷量の大きさとして評価した。土地利用形態から見て,畑地面積のシエアが大きい河川流域で大きくなる傾向が明らかとなった。河川下流端での年間を通した流出負荷量を流域からの人間活動等の負荷の結果としての出力(output)として,流域への降下物負荷量を流域への入力(Input)に対する差あるいは比から、人為的な硝酸イオンおよび全窒素量での人為的負荷の大きさの評価を行った。ベース(バックグラウンド)負荷としての降水負荷に対する流域の負荷を比較することができた。最上流部が山地,緩傾斜部が畑地,低平地部が水田という典形的な地形連鎖の見られる恋瀬川流域を例として,降水・土壌水・地下水・河川水と霞ケ浦への富化原因の連関を明らかにすることができた。地下水・河川水・湖水等の陸水中での濃度増加が顕在化しつつあるNO_3について,原因と影響等の相互の連関を降水や土壌水との関係も含めて評価するために研究を進め、以下のような結果を得た。(1)田園地河川におけるNO_3収支の調査と解析4月下旬から9月上旬の水田の灌漑期間を主とした130日間に田園地河川(霞ヶ浦への流入河川の恋瀬川,流域面積147.4km^2の上流から下流までの6地点で頻度の高い47回の定時流出負荷量調査を実施した。これらの調査結果と同一河川で過去の1年間毎週1回定時で52回の調査結果から,湛水期間のNO_3を中心とする窒素の流出負荷量変化を追跡・検討し,1年間に対して湛水期間のNO_3流出負荷量のウエイトの大きさを定量評価することができた。水稲移植前後の45月の6週間の流出負荷量平均値は,年間流出負荷量の平均値を上回ることが明らかとなった。(2)降雨時流出に伴うNO_3の土壌層からの排出量評価上記の定時調査を行った田園地河川中流部の1地点において,6回の降雨時流出負荷量調査を実施し,降雨量,降雨強度,先行晴天日数や,降雨前後のNO_3濃度レベルの変化の関係から,降雨に伴う山地・畑地等の土壌層からのNO_3排出量の大きさが評価できた。(3)大気からの窒素降下物負荷量の観測継続による評価大気からの降水中のNO_3,NO_2,NH_4の負荷量を継続観測し、降雨量が多い年の年間NO_3負荷量は降雨量に比例的に大きくなる傾向が確認された。