hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
老人患者に対する身体抑制の実態と改善方策に関する研究

身体抑制によって生じる老人患者のストレスを推測する目的で、健康な高齢者を被験者として、身体抑制時と非抑制時の脳波を測定した。心身共に健康な男性10名、女性17名から被験者となる協力が得られたが、このうち女性1名については都合により非抑制時の測定ができなかったので分析対象から除外した。したがって分析対象者は男性10名(6379歳、平均71.0歳)、女性16名(5874歳、平均66.9歳)である。実験は、各被験者について身体抑制をする日としない日を無作為に割り付け、それぞれ安静仰臥位2時間の脳波記録を行った。抑制は体幹の動きは可能な程度に、両肘と両膝を抑制帯にてベッドに固定した。脳波導出は耳朶に基準電極をおき、頭頂部(C_3-A_1,C_4-A_2)と後頭部(O_1-A_1,O_2-A_2)から導出した。分析にはC_3-A_1とO_1-A_1の脳波記録を用い、記録不良の場合のみ他側の記録を使用した。A/D変換したデータに高速フーリエ変換(FFT)を行い周波数パワースペクトルを計算し、測定開始時から30分間ずつに区切って、周波数帯区別パワー値の出現百分率を求めた。周波数帯域の域別は、δ波(0.53Hz)、θ波(47Hz)、α波(813Hz)、中間速波(1417Hz)、β波(1830Hz)、γ波(30Hz以上)とした。身体抑制時のδ波の出現百分率は非抑制時のそれより小さく、逆にα波の百分率は大きかった。身体抑制時と非抑制時のδ波およびα波の出現百分率の差は、測定開始後1時間30分経過以後が最も顕著であり、1時間から1時間30分にかけては有意な差ではなかった。性別でみると、男女は女性より上記の差が大きく、特に1時間30分経過した後の差が大きかった。測定順序の違いによる影響は認められなかった。病院や老人福祉施設では、老人患者の安全確保や治療・看護上の必要性から身体を抑制することがあるが、身体抑制は患者の身体・精神に悪影響を及ぼすのみならず、家族や看護・介護者にとってもストレスとなる。今年度は、身体抑制の実態、および身体抑制が必要な状況と必要性に関する看護・介護職員等の意識を調査した。調査対象施設は、A特別養護老人ホーム(入所定員109名)、B老人保健施設(同55名)、C老人保健施設(同100名)、D病院(99床)の4施設である。各施設での観察日の身体抑制状況は、Aホームでは約20%の入所者に対して身体抑制をしていた。主な抑制方法は車椅子用安全ベルトで、ほかに、ジャンプス-ツが2名、ひもによる手の抑制が1名いた(抑制方法別は延べ数、以下同様)。B・C施設では78%の入所者に車椅子用安全ベルトを使用していた。D病院での身体抑制は30%弱で、そのうち半数はジャンプス-ツ着用で、指なし手袋7名、ひも5名、肘関節固定具2名であった。上記にはベッド柵による抑制は含んでいない。身体抑制の必要性に関しては、転倒・転落の防止、カテーテル・チューブ類の抜去防止、創部の保護、異常行動・危険行為の防止などの17項目について、「全く必要性がない」から「極めて必要性が高い」の間の5段階で回答する調査票を作成した。4施設の看護婦19名、看護補助者3名、介護職員54名、生活指導員3名、家族1名の計80名から回答が得られた。多くの項目で、病院、老健施設、特養ホームの順に必要性が高いという傾向があった。看護婦と看護補助者・介護職員とを比べたととき、身体抑制の必要性が高いとする人が看護婦の方に多い傾向があった項目は「不穏状態による危険防止のため」と「徘徊防止のため」であり、逆に看護補助者・介護職員の方に多い傾向があったのは、「不安定な歩行による転倒防止のため」であった。

周波数帯域の域別は、δ波(0.53Hz)、θ波(47Hz)、α波(813Hz)、中間速波(1417Hz)、β波(1830Hz)、γ波(30Hz以上)とした。身体抑制時のδ波の出現百分率は非抑制時のそれより小さく、逆にα波の百分率は大きかった。身体抑制時と非抑制時のδ波およびα波の出現百分率の差は、測定開始後1時間30分経過以後が最も顕著であり、1時間から1時間30分にかけては有意な差ではなかった。性別でみると、男女は女性より上記の差が大きく、特に1時間30分経過した後の差が大きかった。測定順序の違いによる影響は認められなかった。
抗生物質に頼らない口腔バイオフィルム制御戦略を用いた新規う蝕予防法の開発

本研究の目的は、外膜小胞の機能を追求することにより、耐性菌の出現を惹起する抗菌成分に依存したバイオフィルム制御の弊害を克服するべく、非抗菌剤に着目した新規制御法の確立を目指す。本研究では、(1)ストレス応答時の外膜小胞内容物の局在と(2)非抗菌剤による付着抑制メカニズムの解明と2つの課題を設定した。本研究成果は、注目されてこなかった抗菌成分ストレス応答時の外膜小胞の新たな機能の解明とともに、外膜小胞によるバイオフィルム形成亢進メカニズムの把握に直結し、現行の細菌を標的とした殺菌剤による成熟バイオフィルム制御から、抗菌成分に非依存的な制御戦略への転換につながることが期待される。
患者由来iPS細胞を用いたVHL病新規病態モデルの構築

血液細胞等から樹立されたVHL病患者由来のVHL+/-iPSでKaryotypingにより正常であることが確認された細胞を用いて実験を進めている。また、これらのVHL+/- iPSに関してはNOD-scidマウスの精巣に移植を行いmature teratomaが形成されている(多分化能を有する)ことも既に確認されている。樹立に成功したVHL-/-iPSを腎被膜下に移植を行ったところ、一部の組織において患者の病型を反映していると思われる組織像が得られた。また、腫瘍の発生母地である中胚葉への分化誘導を行なったところmesodermの分化マーカーが発現されていることが確認された。CRISPR-Cas9systemによるwild-type VHLのdisruptionに成功し、複数のVHL-/-iPSの作成に成功したこと。また、中胚葉への分化誘導にも成功し、今後の実験計画が進むことが期待されるため。皮膚線維芽細胞、または、血液細胞からエヒソーマル法により作製された各患者由来のVHL+/-iPSに関してKaryotypingを行ったところ正常であることが確認された。また、VHL+/- iPSをNOD-scidマウスに移植を行いxenograft腫瘍の病理学的検討を行ったところmature teratomaが形成されていることが明らかとなった。上記の実験により新たに樹立したVHL-/-iPSのexpression profileをCAGE法によりVHL+/-iPSと比較解析を行うと共に両者の分化誘導を開始した。上記の分化誘導効率に関しては、同じくCAGE法により比較を行いomics解析を進めている。CRISPR-Cas9systemによるwild-type VHLのdisruptionに成功したことから、今後の実験計画が進むことが期待されるため。樹立に成功したVHL-/-iPSを腎被膜下に移植を行い、患者の病型が再現され得るか確認を行う。また、他の症例から樹立されたVHL+/-iPSに関してもCRISPR/Cas9systemを用いてVHL-/-iPSの樹立を行う。今後は、2017年度に得られた樹立されたexpression profile結果の解析を進め、VHL-/- iPS細胞のin vitroにおける分化誘導効率を上げていく実験を行う。
細菌が生産する新規酸性多糖の機能特性と食品工業への応用に関する研究

本研究は、われわれが土壌から分離した一細菌が生産する新しい微生物多糖の機能特性を明らかにし、それを食品分野へ利用することを最終目的として行ったものである。本申請者らは、グルコースを炭素源とする培地中に高い粘性を示す多糖を生産する細菌を土壌から分離し、同細菌をBacillus circulansと同定するとともに、同細菌が生産する多糖がラムノース、ガラクトース、マンノースおよびグルキュロン酸を構成糖とする新規の酸性ヘテロ多糖であることを明らかにした。次に、本多糖の最適生産条件ならびにその回収・精製方法等について検討し、炭素源として1%グルコース、窒素源として0.05%アスパラギンおよび少量の酵母エキス、無機塩類からなる最適生産培地を確立した。また、本多糖の最適生産条件を培養温度、時間、通気量、接種量などについてフラスコおよびジャーファーメンターを用いて検討した結果、1%グルコースを含む培地1Lあたり、30°C、48時間培養で最大約2gの多糖を生産することができた。培地中の多糖の分離ならびに精製方法については、界面活性剤による多糖複合体の形成、同複合体の塩化ナトリウム溶液による溶解、ついでエタノール添加による多糖の沈殿操作が適していることを明らかにした。本多糖の化学構造を酸加水分解、メチル化分析、^1H-NMRなどで検討した結果、主鎖が→3-α-D-GlcUAp1→2-α-D-Manp1→3-α-D-Galp1→で、GlcUAの4位にβ-Rhapが結合している構造であることが明らかとなった。本多糖の粘性特性、pH安定性、熱安定性、乳化特性、保水性などについて既知の多糖類と比較した結果、本多糖が高い粘性とすぐれた保水性、乳化性、フィルム形成能を持つことを明らかにした。本研究は、新しい微生物多糖の工業生産ならびにその食品分野等への利用の可能性を示唆しており、その実用化にむけた今後の研究が期待される。微生物が生産する多糖の中には、既知の植物性多糖に見られない特有の理化学的特性や生理活性を有するものが多く発見されており、それらの中の幾つかは食品工業や医薬品工業において利用されている。本申請者らは、すでにグルコールを単一炭素源とする半合成培地中にきわめて高い粘性を示す多糖を生産する細菌を土壌から分離し、その菌学的特性を調べた結果、本菌をBacillus circulansに属する細菌と同定した。また、本菌が生産する多糖は、構成糖としてラムノース、ガラクトース、マンノースおよびウロン酸(グルキュロン酸)を含む新規の酸性ヘテロ多糖であることも明らかにした。本研究は、われわれが見出した細菌多糖の食品工業への応用を最終目的とするものであり、本年度は多糖の最適生産条件ならびに多糖の回収・精製方法等について検討を行った。まず、多糖生産菌の最適培養条件を決定するために、グルコース、アスパラギン、酵母エキスおよび少量の無機塩類を含む基本培地を設定し、フラスコ(最大容量300ml)による最適培養条件を検討するとともに、ジャーファーメンター(230L)による大量生産条件を検討した。とくに、ジャーファーメンターによる効率的な多糖生産のための条件(温度、時間、通気攪拌速度、種培養の接種量など)を検討した結果、1%グルコースを含む生産倍地1Lあたり、30°C、48時間の培養で約2gの多糖を生産することが可能となった。

また、培地中の多糖の分離・精製方法についても検討し、界面活性剤添加による多糖複合体の沈殿、塩化ナトリウム溶液による溶解、ついでエタノール-による沈殿操作が適していることを明らかにした。本研究は、われわれが自然界から単離した一細菌が生産する新しい微生物多糖の食品分野への応用を目的として行ったものである。本申請者らは、グルコースを単一炭素源とする培地中にきわめて高い粘性を示す多糖を生産する一細菌を土壌から分離し、その菌学的諸性質から本菌をBacillus circulansと同定するとともに、同菌が生産する多糖がラムノース、ガラクトース、マンノース及びグルキュロン酸を構成糖とする新規の酸性ヘテロ多糖であることを明らかにした。次に、本菌による同多糖の最適生産条件ならびにその回収・精製方法等について検討を行い、炭素源として1%グルコース、窒素源として0.05%アスパラギン及び少量の酵母エキス、無機塩類を含む良好な生産培地を確定した。また、本多糖の最適生産条件を培養温度、時間、通気量、種培養の接種量などについてフラスコ及びジャーファーメンターを用いて検討した結果、1%グルコースを含む生産培地1リットルあたり、30°C、48時間の培養で最大約2gの多糖を生産することができた。培地中の多糖の分離・精製方法については、界面活性剤による多糖複合体の沈殿、塩化ナトリウム溶液による溶解、ついでエタノール沈殿操作が適していることを明らかにした。本多糖の化学構造を酸加水分解、メチル化分析、^1H-NMRなどで検討した結果、主鎖が→3-α-D-GlcUAp1→2-α-D-manp1→3-α-D-Galp1→で、GlcUAの4位にβ-Rhapが結合している構造であることを明らかにした。本多糖の粘性特性、pH安定性、熱安定性、乳化特性、保水性などについて既知の多糖類と比較した結果、本多糖が高い粘性とすぐれた保水性、乳化性、フィルム形成能を持つことを明らかにした。本研究は、新しい微生物多糖の工業生産ならびにその食品分野等への利用の可能性を示唆しており、その実用化にむけた基盤的研究として今後の発展が期待される。
Tリンパ球へのエイズウイルス感染機構におけるトリプシン型プロテア-ゼの関与

HIV-1は人ヘルパ-T細胞膜上のCD4レセプタ-を特異的に認識して結合し、細胞内に侵入することが感染の第一段階であると考えられていたが、最近の研究によりCD4レセプタ-だけではHIV-1の細胞内侵入は不可能で、感染は成立しないことが明らかとなってきている。我々はHIV-1の外膜蛋白gp120のβ-epitope部、-GPCRAF-の一次構造を認識して結合する。CD4レセプタ-とは全く別の結合蛋白を人ヘルパ-T細胞膜上に見出し、精製することを成功した。この蛋白は、分子量18万のトリプシン型の蛋白分解酵素でトリプタ-ゼTL2と銘名された。しかもgp120はβ-epitope部を介して本酵素の阻害剤として働き、本酵素の活性中心に結合すると思われる。従って大量の合成β-epitopeやTryptase TL2に対して阻害活性を持つ阻害剤の中で、その活性中心に-GPCRAF-と類似の構造を持つトリプスタチンやHI-30といった蛋白分解酵素阻害剤はgp120とTryptase TL2の結合を強く阻害し、強いHIV-1の感染阻止能を示した。Tryptase TL2は肥満細胞顆粒に局在するTryptase Mと免疫学的に交叉し、この抗Tryptase M抗体もHIV-1の感染を阻止した。このようにTryptase TL2の活性阻害剤と抗Tryptase M抗体が強い抗HIV活性を示すことから、人ヘルパ-T細胞膜上のTryptase TL2がHIV-1の感染機序の初期のステップに深くかかわっていることが推定される。このことは、Tryptase TL2と結合するgp120のβ-epitope部位に対する抗体が、強い抗HIV活性を持つことからも強く示唆される。以上の発見を基に、HIV-1の感染機序の初期のステップにTryptase TL2とCD4-レセプタ-がそれぞれどのように関与しているかを明確にし、HIV-1感染の初期ステップの機構を明らかにして、有効な抗AIDS治療薬の開発を試みている。
18世紀フランスにおける創発論的自然観の研究

18世紀を中心とする創発論的自然観について、ボイル、ハラー、モンペリエ学派を中心にして考察を行い、次のような成果を上げることができた。ボイルは化学的場面における粒子論的物質理論、ハラーは生理学における階層的構造機能論的生物像、モンペリエ学派は、やはり生理学ではあるが、諸生命の生命という階層的生気論的生物像と、それぞれ相違しながらも、そこには次のような共通性が見られた。(1)全体を考えるに当たって基本単位として原子的なものを前提する、(2)全体を諸構造の構造、諸生命の生命といった階層的秩序において見る、(3)より高次の構造に対応してより高次の機能が存在するとする、(4)低次の構造にはなかった機能が高次の構造においてなぜ出現するのかを説明する必要を感じている、(5)その説明のために、あるときは創発、あるときは「隠れた力」、あるときは霊魂などに依拠する、(6)神秘的なものに助けを求めず、構造機能論を徹底的に貫こうとする場面で、創発の論理を豊かに展開することになる、以上の共通性である。彼らに共通する自然観は粒子論的階層的構造機能論的創発論的自然観(以下、創発論的自然観)と特徴づけることができる。17、8世紀の自然観については、宇宙全体を機械=時計とする機械論が流行し、それに生気論などが対抗したが、最終的に前者が勝利したと見られている。しかし、これでは創発論的自然観の存在が見えなくなってしまう。だが、実は近代科学=機械論・要素主義ではなかった。原子論の復興を契機として、上述したような創発論的自然観が登場し全体論的で複雑な見方を展開していった。言葉はなくても創発を問題とせざるをえないような自然観がこの時代に存在し発展し続け、近代科学を支える自然観の重要な一部を形成していたのである。それゆえ、粒子(原子)論もまた機械論ではない。粒子(原子)論からある種全体論的ともいえる自然観が展開されたからである。本研究課題に関わって、最近次の重要研究が公刊されており、その検討から研究をスタートさせた。それらは、Roselyne REY, Naissance etdeveloppement du vitalisme,2000とTimo KAITARO, Diderot's Holism,1997、Guido Cimino, Francois Duchesneau(ed,), Vitalisms from Haller to the Cell Theory,1997である。これらを読み、生気論や全体論など18世紀の創発論的自然観に関わる研究の状況、問題系、それぞれの論者の研究の特徴などを把握することができた。その結果、18世紀の創発論的自然観を明らかにする上で、生気論の論理構造を批判的に吟味することが決定的に重要であることが理解できた。また、「生気論」というvitalismeの訳語にづいても、こうした研究を踏まえで「活力論」と呼ぶのがふさわしいと考えるに到った。そこで、以下ではこれを「活力論」と呼ぶことにする。現時点で、今年度の主たる研究対象としたハラーとモンペリエ学派について次のような成果が得られた。すなわち、レーやカイタローらに学びつつも、彼らに若干欠けている、物質における構造と機能とのカテゴリー連関に注意して問題を考察することから事態に迫る必要性である。そこから、創発論をそうした論理の一つとして明確化できるであろう。

今年度は、Roselyne REY, Naissance etdeveloppement du vitalisme, 2000とTimo KAITARO, Diderot's Holism, 1997、Guido Cimino, Francois Duchesneau (ed.), Vitalisms from Haller to the CellTheory, 1997などを、引き続き導きの糸としつつ、18世紀フランスにおける生命(生物)観を、主としてディドロとダランベールの『百科全書』の項目を中心に検討した。生理学関係の『百科全書』の項目の多くは、生気(活力)論を主張したモンペリエ学派の医者たち-メニュレやボルドゥ-などによって書かれており、その項目に含まれる生物観に関わる重要なカテゴリーを考察することで、生気(活力)論者が主導した、18世紀後半における生命(生物)観の転換の一端を明らかにしつつある。研究補助手段としては、主としてcd-rom化された電子版『百科全書』を用い、その検索幾能を利用しながら、organisation, organise, economie animaleなどの概念の変化、他の概念との結びつきの変化などを追っている。今のところ、その成果は論文化されていない。来年度、2003年8月に国際18世紀学会(アメリカ・ロサンゼルス)の「科学と啓蒙」のラウンド・テーブルで「『百科全書』におけるorganisation概念」について報告(仏語)を行い、また、同年10月には情神医学史学会(日本・名古屋)でのシンポジウムで、モンペリエ学派が生命(生物)をいかに「科学化」したかについて報告する予定であり、その過程で、本課題についての研究を深めるつもりである。なお、2003年4月に『「編集知」の世紀』を日本評論社より出版するが、この著作と本研究との関連について最後に一言しておきたい。それは、創発論的な「知」の構えを生み出す根底に、異種混淆的なものを連関づけて新たな知を編集する18世紀フランスの「編集知」があるというものである。編集とは、いってみれば、それまでの雑多な要素の寄せ集めから新たな創発的全体を再構成するものなのである。したがって、『「編集知」の世紀』は本課題の成果とはいえないが、本課題を構築する土台を措定するものである。メニュレ・ド・シャンボー、ボルドウ、ラカーズ、フーケなど、18世紀後半のモンペリエ学派の生気論者の生命観を引き続き考察した。昨年からの研究の延長線上で、cd-rom化された電子版『百科全書』を用い、その検索機能を利用しながら、『百科全書』のすべての項目で、organisation, economie animaleなどがいかなる意味で用いられているか、そこにどのような傾向や変化を読み取れるかを考察した。寄稿者には生気論者以外の人々もいるが、後半の巻になると生気論者の存在感が増すこと、その過程で生物の構造を代表する概念であるorganisationと機能を代表する概念であるeconomie animaleを構造機能論的に連関させる方向性が強まること、「ミツバチの群れ」の比喩に象徴されるような、構造連関に依拠した「諸生命の生命」という、創発論に直結する生命観が提起されること、ディドロが後に『ダランベールの夢』で展開する生命観はこうした生気論者の生命観を継承するものであることなどを明らかにした。
摩擦ダンパを用いた三次元配管のセミアクティブ制振に関する研究

本研究は、セミアクティブ型の配管用ダンパの開発を行い、配管系の地震応答の低減を図ることを目的とした。1)個体摩擦を利用したダンパを開発する2)摩擦ダンパのセミアクティブ制御による実験を行い、パッシブ系と比較検討し、制御効果が高いことを明らかにする。3)摩擦ダンパのモデル化を行って解析し、実験結果を追従可能であることを明らかにする。4)3次元立体配管の有限要素モデルに導入し、これまで行ってきた研究結果と比較することによって、耐震性が向上されていることを明らかにする。本年度は、摩擦ダンパの設計とそのモデル化、及び数値解析を行い、耐震性が向上されるか否かを検討し、実験を行うための基礎データを蓄積するところまでを行った。セミアクティブ型のダンパは、しゅう動面をテフロン、しゅう動片を軟鋼にし、摩擦のON/OFFを制御することにより耐震効果を向上させるものであるが、これを行うに先立ち、テフロン-軟鋼間の摩擦による振動エネルギの散逸により、どの程度応答が低減されるのかを把握するための加振実験を行った。ここでは、ダンパは、摩擦が常にONの状態のパッシブ型を用いて、エネルギ散逸量、周波数応答関数、応答低減係数などから摩擦による地震応答低減効果が顕著であることを明らかにした。また、実際のダンパは架構上に設置する為、配管と架構の連成振動応答の解明を含めて実験を行った。この成果は平成6年度に機械学会にて研究発表を行った。数値シュミレーションでは、配管を有限要素にモデル化して固有値解析を行い、モード空間での運動方程式に摩擦ダンパによる摩擦力を導入して時刻歴応答解析、最大応答の推定を行っている。ここでは、摩擦が特に低次モードにのみ作用すると仮定しているが、地震動の周波数範囲から低次モードが振起されるため、低次モードのみを考慮した計算で良く、計算時間の短縮にもなる。この成果は、計算結果がまとまり次第、研究発表を行う予定である。
シクロデキストリン複合体の構造制御による高選択的分子認識材料の構築

シクロデキストリンは、複合体形成ならびに触媒作用において特異性を示す興味あるホスト化合物である。近年、シクロデキストリンを化学修飾する手法が著しい進歩を逐げ、望みの位置に目的の官能基を導入することが可能となってきた。しかし、シクロデキストリンに化学修飾を加えて分子認識能を改造することにより新たな機能を発現させる試みは緒についたばかりであり、今後の発展が期待されている。今回は、我々がすでに報告したリボ核酸(RNA)の位置特異的加水分解に対するシクロデキストリンの触媒能を、さらに一層増進することを目指してシクロデキストリンの化学修飾の効果を検討した。βーシクロデキストリンを触媒としてアデノシン環状リン酸を加水分解するとPーO(3')結合が選択的に開裂してアデノシン2'ーリン酸を優先的に生成し、しかも、ここにさらにKClを添加して行くと選択性がさらに著しく大きくなることを見出した。また、同時に反応が大きく加速される。同様に、CsCl、RbCl、NaClも選択性と反応速度を向上させた。金属塩単独では選択性の向上は全く認められないことより、これらの効果は、βーシクロデキストリンとアルカリ金属塩化物との協同触媒作用に起因する。それに対し、LiClを添加した場合には、反応の加速効果のみが認められ、選択性は逆に低下した。すなわち、βーシクロデキストリンとの協同触媒作用の有無はアルカリ金属の種類に顕著に依存する。種々の物理化学的検討の結果、βーシクロデキストリンにより与えられたPーO(2')結合とPーO(3')結合の化学環境の差異が、アルカリ金属ハライドにより、さらに増幅されることが明らかとなった。さらに、シクロデキストリンに化学修飾を加えることにより、シクロデキストリン単独では実現できない高機能を発現させることにも成功した。
コンピュータ支援診断に用いるX線写真に及ぼす散乱X線の影響

コンピュータ支援診断(CAD)に使用するX線画像は充分な診断情報を持ったものでなければならない.CADシステムの構築をするために,X線画像に及ぼす散乱X線の影響を調べた.1.X線スペクトルの測定:X線画像の画質や患者の被曝線量を考える上でX線管から放出されたX線の性質を知っておくことは大切である.高純度ゲルマニウム検出器と鉛ディスク,円錐形コリメータを用いて散乱X線スペクトルの測定方法を確立した.また,近年注目されているカドミウムジンクテルライド検出器を用いて臨床で使用しているX線装置のスペクトル測定を行ない,その有用性を確認した.2.散乱X線含有率の測定:実験配置を動かすことなく散乱X線除去用グリッド(以下,グリッド)を交換できる実験専用のブッキーテーブルを開発した.これを使って蛍光量計と鉛ディスクを用いた散乱X線含有率測定法を確立した.3.散乱X線除去用グリッドの性能評価:グリッドの散乱線除去効果をモンテカルロシミュレーションを用いて調べた.また,近年開発された病室撮影用グリッドの性能を実験で評価した.その結果,新しいグリッドは撮影条件を工夫すれば大変有用であることがわかった.4.嚥下検査を対象としたCADシステム構築の準備:嚥下運動の解析を行なうためのX線TVシステム,画像記録装置,画像処理・保存装置,嚥下障害者用X線撮影台の選定などを行なった.ある患者について嚥下透視検査と内視鏡検査で経過観察することで誤嚥性肺炎を予防することができた.コンピュータ支援診断(CAD)に使用するX線画像は充分な診断情報を持ったものでなければならない.CADシステムの構築をするために,X線画像に及ぼす散乱X線の影響を調べた.1.X線スペクトルの測定:X線画像の画質や患者の被曝線量を考える上でX線管から放出されたX線の性質を知っておくことは大切である.高純度ゲルマニウム検出器と鉛ディスク,円錐形コリメータを用いて散乱X線スペクトルの測定方法を確立した.また,近年注目されているカドミウムジンクテルライド検出器を用いて臨床で使用しているX線装置のスペクトル測定を行ない,その有用性を確認した.2.散乱X線含有率の測定:実験配置を動かすことなく散乱X線除去用グリッド(以下,グリッド)を交換できる実験専用のブッキーテーブルを開発した.これを使って蛍光量計と鉛ディスクを用いた散乱X線含有率測定法を確立した.3.散乱X線除去用グリッドの性能評価:グリッドの散乱線除去効果をモンテカルロシミュレーションを用いて調べた.また,近年開発された病室撮影用グリッドの性能を実験で評価した.その結果,新しいグリッドは撮影条件を工夫すれば大変有用であることがわかった.4.嚥下検査を対象としたCADシステム構築の準備:嚥下運動の解析を行なうためのX線TVシステム,画像記録装置,画像処理・保存装置,嚥下障害者用X線撮影台の選定などを行なった.ある患者について嚥下透視検査と内視鏡検査で経過観察することで誤嚥性肺炎を予防することができた.今年度は1.散乱X線含有率測定のためのブッキーテーブルの開発、2.カドミウムジンクテルライド検出器を用いたX線スペクトル測定、3.X線TVを用いた嚥下検査の画像記録方法の検討を行った。1.鉛ディスク法を用いて散乱X線含有率の測定を行う場合、散乱X線除去用グリッドを使うとフィルム上に鉛はくの像ができる。写真濃度を測定する際にこの陰影がじゃまになるので、X線照射中にグリッドを移動する必要がある。市販のブッキーテーブルではグリッドの交換が容易でないため、専用のブッキーテーブルを開発した。開発したブッキーテーブルでは、天板上のファントムを移動させることなく大角サイズのグリッドを容易に交換できる。また、カセッテトレイに15cmφの穴をあけてあるのでグリドまたはカセッテ透過後の線量を測定することができる。2.X線スペクトル測定の一環として、カドミウムジンクテルライド検出器を用いて骨密度測定装置のX線スペクトルを測定した。その結果、この検出器が臨床で使用しているX線装置のスペクトルを測定するのに有用であることがわかった。今後、ゲルマニウム検出器と比較しながら散乱X線スペクトル測定への適応を検討する。3.数例の嚥下検査を行った。透視画像を簡易型DSA装置を用いたディジタル画像とビデオテープを用いたアナログ画像で記録した。コンピュータ支援診断のための解析を行うためには1秒あたりのフレーム数の多いビデオ画像が必要であるが、基本的なプログラムの開発には簡易型DSA装置の画像で充分である。コンピュータ支援診断(CAD)に使用するX線画像は充分な診断情報を持ったものでなければならない.CADシステムの構築をするために,X線画像に及ぼす散乱X線の影響を調べた.1.X線スペクトルの測定:X線画像の画質や患者の被曝線量を考える上でX線管から放出されたX線の性質を知っておくことは大切である.高純度ゲルマニウム検出器と鉛ディスク,円錐形コリメータを用いて散乱X線スペクトルの測定方法を確立した.また,近年注目されているカドミウムジンクテルライド検出器を用いて臨床で使用しているX線装置のスペクトル測定を行ない,その有用性を確認した.

2.散乱X線含有率の測定:実験装置を動かすことなく散乱X線除去用グリッド(以下,グリッド)を交換できる実験専用のブッキーテーブルを開発した.これを使って蛍光量計と鉛ディスクを用いた散乱X線含有率測定法を確立した.3.散乱X線除去用グリッドの性能評価:グリッドの散乱線除去効果をモンテカルロシミュレーションを用いて調べた.また,近年開発された病室撮影用グリッドの性能を実験で評価した.その結果,新しいグリッドは撮影条件を工夫すれば大変有用であることがわかった.4.嚥下検査を対象としたCADシステム構築の準備:嚥下運動の解析を行なうためのX線TVシステム,画像記録装置,画像処理・保存装置,嚥下障害用X線撮影台の選定などを行なった.ある患者については嚥下透視検査と内視鏡検査で経過観察することで誤嚥性肺炎を予防することができた.
植物の小胞輸送-機能と分子機構の普遍性と独自性の解明-

植物の小胞輸送の分子機構と高次生命現象における役割を解明すべく研究を行った.その結果,植物が進化の過程で獲得した植物時的なエンドソーム輸送経路を発見するとともに,そこでARA6とVAMP727という植物特異的な膜交通制御因子が機能していることを明らかにした.また,植物の小胞輸送がいかに進化してきたのかについての知見を得るため,ゼニゴケを用いた研究も展開した.植物の小胞輸送の分子機構と高次生命現象における役割を解明すべく研究を行った.その結果,植物が進化の過程で獲得した植物時的なエンドソーム輸送経路を発見するとともに,そこでARA6とVAMP727という植物特異的な膜交通制御因子が機能していることを明らかにした.また,植物の小胞輸送がいかに進化してきたのかについての知見を得るため,ゼニゴケを用いた研究も展開した.シロイヌナズナを用い,植物特異的膜交通制御因子の機能解析をおこなった.これまでの遺伝学的解析により,陸上植物に特異的なRAB5ホモログであるARA6が保存型RAB5と桔抗した機能を持つ可能性が示唆されていたが,その詳細な分子機能は不明であった.そこで,ARA6の詳細な細胞内局在解析をおこなったところ,これまでエンドソームにのみ局在していると思われていたARA6が,細胞膜上にも局在していることが明らかとなった.このことから,ARA6は細胞膜上でも機能することが示唆された.これと並行し,植物にのみ存在するR-SNAREであるVAMP727の機能解析も推し進めた.その結果,VAMP727が液胞のQ-SNAREのみならず,細胞膜上のQ-SNAREであるSYP121/PEN1とも複合体を形成することを突き止めた.エンドサイトーシスの阻害によりVAMP727は細胞膜上に蓄積するが,ara6変異体においてはその蓄積が見られなかった.そこで,野生型とara6変異体におけるVAMP727複合体の量を調べたところ,ara6変異体中では細胞膜のQ-SNAREとの複合体のみが顕著に減少していることが明らかとなった.これらのことから,ARA6がVAMP727とSYP121の複合体形成を促進することにより,エンドソームから細胞膜への輸送を制御していることが明らかとなった.我々はこれまでに,VAMP727がVAM3と複合体を形成することにより.液胞とエンドソーム間の膜融合を実行することを明らかにしている.今回の発見により,植物ユニークな膜融合装置が,エンドソームを中心とした複数の輸送経路で機能していることが示された.真核細胞の中には,多くの機能的に分化したオルガネラが存在し,それぞれが細胞の生存から多細胞生物の高次機能発現に至る多様な階層において重要な機能を果たしていることが知られている.これら複雑なオルガネラ機能を各オルガネラを結ぶ輸送経路は,真核生物の進化の過程において徐々に獲得されてきたものであることが示唆されている.しかし,そのメカニズムはこれまでほとんど明らかにされていない.そこで,植物が進化の過程で独自に獲得した膜融合装置であるVAMP727について,進化細胞生物学的研究を展開した.VAMP727は,祖先型分子であるVAMP72のlongin domainlこ酸性残基に富んだ配列が挿入されることにより誕生したと考えられる.この挿入配列の起源を明らかにするため,基部被子植物,裸子植物,およびコケ植物のVAMP72遺伝子の塩基配列とEST配列の詳細な比較解析をおこなった.その結果,苔類においては,同一の遺伝子から挿入配列を持つものと持たないものの2種類の産物が転写されているのに対し,被子植物ではそれらが別々の遺伝子にコードされていることが明らかとなった.次に,シロイヌナズナを用いてVAMP727の挿入配列の人為的欠失の影響を解析したところ,この挿入配列が,エンドソームへのVAMP727の局在と液胞における膜融合に必須であることが明らかとなった.これらの結果から,R-SNAREの多様化を通じ,植物が進化の過程でいかに複雑かつ独自の膜交通経路を獲得してきたのかの一端を明らかにすることに成功した.昨年度までの研究により,我々はシロイヌナズナのARA6がエンドソームから細胞膜への輸送経路を制御していることを明らかにするとともに,ARA6の機能欠失が塩ストレスに対する耐性を低下させることを見いだしている.本年度は,シロイヌナズナにおけるARA6の塩ストレス環境化での挙動を観察した.その結果,GTP固定型のARA6が,塩ストレスに応答して細胞膜上に凝集することを見いだした.また,GTP固定型のARA6の過剰発現により,塩ストレスや浸透圧ストレスに対する抵抗性が向上することが示された.このARA6の機能が陸上植物の間で多様化している可能性を検証するため,ゼニゴケのARA6ホモログ(MpARA6)の機能解析を行った.その結果,MpARA6がシロイヌナズナARA6と同様エンドソームに局在することが示された.続いて,恒常活性型のMpARA6のゼニゴケにおける過剰発現の影響を調べたところ,これが葉緑体膜の変形を引き起こすことが示された.この結果は,ARA6の機能が陸上植物間で大きく多様化していることを示唆している.現在は,この可能性のさらなる検証のため,ARA6のエフェクター候補についてもゼニゴケより単離し,この細胞内局在や機能の解析を進めている.上記の他,陸上植物におけるVAMP
人エマイクロRNAによる個体レベルでの制御下アレル特異的発現抑制系の開発

個体レベルにおけるアレル特異的な、かつ制御下における遺伝子発現抑制系の開発を目指し、点変異TTR遺伝子を対象に、至適なmiRNAの設計を行った。アレル特異的抑制は見られたものの、期待された共通領域のミスマッチによる、共発現別種miRNAによる抑制の増強効果は得られなかった。また、既に抑制効果を至適化しているSmad及びSmad3を標的とする2種の並列したmiRNAを用いて、Cre-10xPシステムを利用した人工miRNAスイッチングベクターを構築し、ES細胞レベルでの人工miRNAによる抑制作用を制御する転写スイッチングシステムを確立した。自然に存在するマイクロRNAを模した人工的なpre-miRNA配列(artificial miRNA precursor motif : AMPMと命名)を、pol II系プロモーターで転写される遺伝子内に組換えることにより、効率的な発現抑制が得られる系を既に確立している。この系では2つのAMPMを連結することにより、複数サイトをターゲットにすることができ、この際、塩基ミスマッチのある2つのターゲットに対するmiRNAを用いることにより抑制効果を制御できることを見出した。そこで、家族性アミロイドポリニューロパチィー(FAP)のTTR(トランスサイレチン)遺伝子の30番目コドンの一塩基置換を対象に、この変異を含む領域をターゲットとしたpre-miRNA配列をもつAMPMを作製している。この際我々が開発した人工miRNAの系では26塩基のガイド鎖で効率よい抑制が見られたこと、さらにmiRNAの5'側のseed配列の置換が抑制効果に影響を来し易いこと、またsiRNAでは中央に位置する置換がアレル特異的抑制効果を示すことを考慮し、miRNAの中央付近に病因遺伝子変異を設定している。これに加え、オフターゲット効果を避けるために1個のミスマッチを1塩基づつずらして導入した分子も作製している。さらに2つのAMPMによる本来のターゲットサイトに対する抑制効果へ影響を検討するため、上記変異領域以外の領域をターゲットとしたミスマッチpre-miRNA配列を持つAMPMも作製している。自然に存在するマイクロRNAを模した人工的なpre-miRNA配列(artificial miRNA precursor motif : AMPMと命名)を、pol-II系プロモーターで転写される遺伝子内に組換えることにより、効率的な発現抑制が得られる系を既に確立している。家族性アミロイドポリニューロパチィー(FAP)のTTR(トランスサイレチン)遺伝子の30番目コドンの1塩基置換を対象に、この変異を含む領域をターゲットとしたAMPMとオフターゲット効果を避けるために1個のミスマッチを1塩基づつずらして導入したAMPMのコンストラクトを用いて、HeLa細胞によるtransient expressionの系により解析を行った。その結果1個のミスマッチの導入により、変異アレルについては10%の抑制効果ながら野生型アレルについてはほぼ抑制効果が見られない配列を見出した。しかし2塩基のミスマッチ導入によっては、却って変異アレルの抑制効果が減じることが分かった。さらに、別のAMPMによる本来のターゲットサイトに対する抑制効果増強の可能性を検討するため、上記変異領域以外の領域(3'-UTR)をターゲットとしたミスマッチpre-miRNA配列を持つAMPMを用いて同様な解析を行ったが、却って抑制効果の減少が見られた。これまでのところ3'-UTRへの2塩基ミスマッチのコンストラクトでの検討であり、今後は1塩基ミスマッチの導入による抑制効果の増加を検討する。またCreの導入によるコンディショナルな個体レベルで抑制系の解析を進めるため、loxP配列で挟み込んだNeo遺伝子(3'側にMAZ配列を4コピー設定している)をCAGプロモーターとAMPM-EYFP遺伝子間に逆向きに挿入したコンストラクトを作成した。昨年度HeLa細胞によるtransient expressionの系により、アレル特異的な抑制効果が得られた。そこで、並列して設定する人工的なpre-miRNA配列カセットであるAMPM(artificial miRNA precursor motif)による本来のターゲットサイトに対する抑制効果増強の可能性を検討するため、上記変異領域以外の領域(3'-UTR)をターゲットとしたミスマッチpre-miRNA配列を持つAMPMを用いて同様な解析を行った。しかし、却って抑制効果の減少が見られ、当初予想した抑制増強効果は得られなかった。一方、(Creの導入によるコンディショナルな個体レベルでの抑制系の解析を進めるため、すでに細胞レベルでの抑制効果を見出しているSmad2,3に対する並列したAMPMを用いてloxp配列で挟み込んだNeo遺伝子(3'側にMAZ配列を4コピー設定している)をCAGプロモーターとAMPM-EYFP遺伝子間に逆向きに挿入したコンストラクトを作成した。このスイッチングベクターをマウスES細胞に導入してトランスジェニックES細胞を作成した。この細胞に組換えアデノウイルスを用いてCre recombinaseを発現させたところ、Cre recombinase導入前と比較してEYFPの発現強度が増強し、人工miRNAの発現とそれに伴う標的遺伝子の抑制が見られた。以上の結果から、人工miRNAの発現を制御する転写スイッチングシステムを確立することができたと考える。

今後は、トランスジェニックES細胞を用いてトランスジェニックマウスを作成し、個体レベルでの人工miRNAスイッチングシステムの機能評価が必要である。
制御系のレジリエンスを評価・保証する確率的手法の構築

本研究課題では制御システムが情報システムとリンクされたため,制御システムの不確定要因に対する頑健性が要求されることを動機に,確率的手法をベースとしたレジリエンスを保証する制御系設計や解析の手法を構築することを目指して研究を行った.第一歩として,不確定要因の存在下においても頑健に動作するアルゴリズム:確率近似法を取り上げ,その性能解析を与えた.また,雑音存在下でのシステム同定理論について研究を行った.モデルパラメータの存在領域は不確定要因の影響を受け,領域が非連結となることがあるが,制御器設計には不都合である.そこで,連結な推定領域が求まるよう,データを事前に整形するアイデアを示した.本研究課題「制御系のレジリエンスを評価・保証する確率的手法の構築」では,近年の制御システムが情報システムとリンクされていることにより,制御システムの不確定要因に対する頑健さについての要求仕様が変化しつつあることを動機に,制御システムが持つべき頑健性についてもう一度考え直す.そして必要な頑健性を解析・実現するために,研究代表者がこれまでに行ってきた制御系解析・設計のための確率的手法をベースとした理論構築を行うことが本研究の目的である.計画1年目となる平成27年度では,最も基礎的な問題である,雑音を含む観測値から,未知の方程式を解く確率近似法について,観測回数と解の精度の関係を導出した結果を雑誌論文にまとめた.本結果は,マルチエージェント系において観測雑音のある場合の合意問題へも応用することが可能であり,別の研究プロジェクトにおいて研究を進めている.本成果はその基礎をなす結果であり,雑音を含む目的関数値からの最適化問題の解法への展開なども行いつつある.また,非凸ロバスト最適化問題としてパラメータ依存双線形行列不等式により記述される最適化問題を取り上げ,研究を開始した.こちらは萌芽的研究成果をまとめつつある.本問題に対して,より効率的なアルゴリズムを考えつつ,パラメータ依存な決定変数をもつ問題へも展開を図る予定である.観測雑音のある場合のマルチエージェント系の合意制御の基礎をなす問題についての基礎的な結果を雑誌論文としてまとめた.また,ロバスト非凸最適化の基礎について,萌芽的な研究成果をまとめつつあり学会発表する予定である.以上より,現在までの達成度はおおむね順調である.本研究課題では,近年の制御システムが情報システムとリンクされていることにより,制御システムの不確定要因に対する頑健性についての要求しようが変化しつつあることを動機に,制御システムが持つべき頑健性についてもう一度考え直し,確率的手法をベースとしたレジリエンスを保証する制御系設計や解析の手法を構築することを目的としている.計画2年目となる平成28年度は,目的関数の値が雑音を含んでいたとしても最適化を行うことができる有限差分確率近似法と同時摂動確率近似法について,反復回数と解の精度の関係を導出した結果を論文にまとめた.この結果はシステムのレジリエンスを考える上で基礎的な結果になると思われる.また,非凸ロバスト最適化問題としてパラメータ依存双線形行列不等式により記述される最適化問題を取り上げ,萌芽的な研究成果を口頭にて発表した.今後,現実的な制御系設計問題を対象に,この研究を進めていくためには,計算パワーを有した計算機を用意する必要があり,その他の研究の進度をみつつ進めるかどうかを検討したい.さらに,観測雑音を含む観測値からモデル集合を同定する方法についての研究を開始した.これは,観測雑音を含む観測値からシステムのダイナミクスを同定した場合,高い確率で真のモデルを含むようなモデル集合を求めるアルゴリズムを与える研究であり,レジリエンスを保証する制御系を構築するためには必要不可欠な研究であり,萌芽的な研究成果が出つつある段階である.有限差分確率近似法と同時摂動確率近似法について,反復回数と解の精度の関係を導出した結果を論文にまとめた.また本年度当初の計画通り,非凸ロバスト最適化問題としてパラメータ依存双線形行列不等式により記述される最適化問題をすすめ,発表を行った.本研究課題では,近年の制御システムが情報システムとリンクされていることにより,制御システムの不確定要因に対する頑健性についての仕様が変化しつつあることを動機に,制御システムが持つべき頑健性についてもう一度考え直し,確率的手法をベースとしたレジリエンスを保証する制御系設計や解析の手法を構築することを目的としている.最終年度である本年度は,これまでに出版してきた雑音の存在下における未知の最適化問題や未知方程式を解くための有限差分確率近似法や確率近似法に関する停止則の結果を取り上げた.これらの解法は逐次解法であるが,問題に対する事前情報を利用することにより,有限ステップでアルゴリズムを停止した際,理論的な意味で精度保証のある解を得る方法を示した.本年度はこれらの結果を広く世に問うため,周辺分野の研究との比較を含めて解説記事としてまとめ,学術雑誌に寄稿した.また,雑音存在下でのシステム同定理論について研究を行った.観測された入出力データから,対象システムのモデルパラメータの真値が高い確率で存在する集合を導出すると,この集合が連結でない状況が多々発生する.この推定されたパラメータの存在領域を,制御対象がもつ不確定性と解釈すると,その集合が連結でないことは,その後のステップにて制御器を設計する際に不都合である.そこで,連結な集合が求まるよう,データを事前に整形するアイデアを示し,数値シミュレーションにてその効果を確認した.本研究課題では制御システムが情報システムとリンクされたため,制御システムの不確定要因に対する頑健性が要求されることを動機に,確率的手法をベースとしたレジリエンスを保証する制御系設計や解析の手法を構築することを目指して研究を行った.

第一歩として,不確定要因の存在下においても頑健に動作するアルゴリズム:確率近似法を取り上げ,その性能解析を与えた.また,雑音存在下でのシステム同定理論について研究を行った.モデルパラメータの存在領域は不確定要因の影響を受け,領域が非連結となることがあるが,制御器設計には不都合である.そこで,連結な推定領域が求まるよう,データを事前に整形するアイデアを示した.計画2年目以降も,制御系のレジリエンスを評価・保証する確率的手法の構築について課題を設定し,研究を進めていく.今年度雑誌論文にまとめた結果を進め,雑音を含む目的関数の観測地から逐次的に最適化問題を解く場合についての観測回数と解の精度の関係を導出し,その結果を現在,雑誌論文に投稿中である.ロバスト非凸最適化問題に対する解法については問題自体が非常に難しいため,さらなる改良が必要である.また,この結果をモデル予測制御などへ応用し展開を図る予定である.計画三年目も,制御系のレジリエンスを評価・保証する確率的手法の構築を目指し,研究を進める.特にモデル集合の同定に関する研究を進めていく.制御工学今年度は参加した国際学会が国内開催であったため,旅費の支出が極端に少なかった.また,購入予定の計算機の発注が遅れ年度内に納品されなかったため,使用予定の額より少ない執行額となった.研究初年度に参加した国際学会が偶然,日本国内で開催であったため,執行残額が大きくなったことが理由である.初年度に購入予定だった計算機を購入するとともに,初年度の旅費が安くついた分を有効活用し,研究発表,資料収集,研究交換などを行う予定である.今後,研究を進めていくにあたって,強力な計算パワーを有する計算機が必要となりそうであり,その計算機を購入する費用や資料収集,研究交換の費用などにあてる予定である.
湖沼生態系保全を目的とした車軸藻類衰退要因の解明と植生復元法の検討

沈水植物の中でも特に水質浄化効果があるとされている車軸藻類の保全を目的として、分布範囲と現存量をマルチビームソナーで定量化する手法を開発した。シャジクモを用いた光合成と藻体の成長への除草剤の影響実験により、アトラジンでは10^<-6> M、DCMUでは10^<-8> Mで影響を与えることが分かった。現在では車軸藻類が繁茂していない湖沼において過去には複数種の車軸藻類が繁茂しており、その当時の透明度は現在よりも有意に高かったことが、写真判読と種子解析から明らかになった。湯ノ湖でROVによるシャジクモ類分布調査を試みたところ、自然保護の観点から動力船を使えない本湖では、ROVの運行は困難なことが判明した。そこで、このような湖沼でも面的にシャジクモ類の分布を把握することを目的に、水中カメラとソナーを使ったシャジクモ類マッピングシステムを開発した。同じく湯ノ湖を対象にした現地調査で、ヒメフラスコモ(Nitella flexiris)群落が維管束植物の水草群落に代わっていたことが分かった。また季節によって優占種が置き換わることや、同じ種類でも場所によって生息深度が異なり、補償深度以外の要因がシャジクモ類の分布を規定している可能性が示唆された。置き換わりの要因として、カタシャジクモ(Chara globularis)については、8月になると無性芽数が減っていることが分かった。栄養塩濃度が夏の観光シーズンに特に高くなってはいなかったので、68月にこの地域は日照時間が減ることが原因である可能性が考えられた。室内実験では、生物微弱発光計測技術(微弱発光計測システム、浜松ホトニクス)を用いて、シャジクモ属シャジクモ(Charabraunii)の培養株(NIES1586)および野外水田での採取株の遅延発光パターンを比較し、産地、培養条件の違いがそのパターンに影響することを見出した。さらに、カタシャジクモ、フラスコモ属ヒメフラスコモ、同オトヒメスラスコモ(Nitella hyalina)の比較により、遅延発光パターンが種により異なることを見いだした。さらに、戦後水田で多用された3種の農薬が低濃度で高い光合成活性阻害を示すことを明らかにした。シャジクモ類は、湖沼生態系におけるキーストーン種であることが明らかとなっているが、環境省レッドデータブックでは絶滅危惧種(第一種)に指定されている。シャジクモ類の生育はその湖沼生態系の健全性を示す指標となると同時に、シャジクモ類の生育によってその水質浄化作用により湖沼生態系の水質が良好に保たれると考えられている。実験室実験として今年度は、水田産(Chara braunii)および湖沼産(Chara globularis)のシャジクモ類を用いて培養実験を行った。前年度までに確立した成長量測定用の培養容器および長期影響調査用の培養系の両方を用いて、窒素、リン酸塩、農薬の影響を調べた。その結果、近年、両生類の生殖器に対して性転換効果を有することが報告されたある農薬が、植物であるシャジクモ類にも影響を与えることが明らかになった。この結果は社会に与えるインパクトが大きいので、物質名を公開しないでその作用機序をさらに検討する。昨年度は栃木県湯の湖でサイドスキャンソナーを使用した沈水植物帯の調査法の検討を行い平面分布の調査法を確定することができたが、立体的に現存量を推定することができなかった。本年度は秋田県・青森県に位置する十和田湖で,マルチビームソナーを使用した沈水植物帯の調査法の検討を行った。使用機材はマルチビームソナー(Sonic2024 R2sonic社),RTK-GPS・慣性GPSジャイロ(POS/MV Applanix社)で,小型船の制動・位置情報を記録しながら走査した。地形と水中のエコー(沈水植物や魚影)を分離し地形図を作成した後,沈水植物のみを地形データ上に表示する手法で作成した。その結果、沈水植物の自然高の測定・被度の観測が可能となり,沈水植物生育面積は1948m^2・沈水植物量1324m^3と推定することができた。シャジクモ類は沈水植物の中でも特に水質浄化作用が大きいことが知られているが、日本ではその衰退が著しく、環境省レッドデータブックでは絶滅危惧種(第一種)に指定されており、推定原因の解明が急務である。今年度は衰退原因に関するフィールド調査1項目、実験室実験2項目を行った。沈水植物が再生した湖沼の堆積物を採取して種子分析を行った結果、1950年代半ばに衰退したのは現在再生している維管束植物ではなく、シャジクモ類3種であったことが明らかになった。このことから、シャジクモ類は維管束植物の沈水植物より、人為的影響に脆弱であることが示唆された。

湖沼の浅所に生育するChara globularisと深所に生育するNitella flexilisの2種のシャジクモ類を用いて、富栄養化の要因となるリンと窒素と水中の光強度の減少がこれら2種のシャジクモ類の光合成活性と隼育に与える影響を、光強度と栄養塩濃度を変化させた実験室実験で検討した。その結果、リンや窒素の増加はカタシャジクモの衰退の要因とは考えられず、透明度の低下が主要因となっていると考えられた。除草剤アトラジン(10^<-6>M)がシャジクモに与える短・中期影響を実験室実験で確認した。アトラジンはシャジクモの伸長促進を促した。光合成電子伝達系に対する影響の解析を行ったところ、光化学系の阻害及び炭酸固定活性の指標の一つであるアルカリバンド形成の阻害効果を引き起こし、その影響は3週間たっても消失することなく維持されたが、植物体が細くなり弱化した。また、光強度を上げた時、光合成阻害効果がさらに高まり、より低濃度でも伸長促進が観察された。以上の結果から、C. brauniiの伸長促進は、光合成電子伝達系阻害剤による光合成阻害効果の二次的影響が矮化と同様の影響を引き起こしたと推測した。