hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モノクローナル抗体を応用した内分泌悪性腫瘍抗原の組織化学的・生化学的解析.

「目的」各種モノクローナル抗体(特に、HISL-19)を用い、内分泌腫瘍および非内分泌腫瘍の免疫組織化学的検索を試み,本抗体の腫瘍マーカーとしての意義を検討する。更に、本抗体に対する共通抗原を生化学的に検討する。「材料と方法」材料は、手術時得られた内分泌および非内分泌腫瘍のformalin固定、paraffin包埋標本で4μに薄切したものを使用。組織化学的手技は蛍光抗体法またはSAB法を用いた。また、抗原検索の生化学的手技にはWestern Blotting法を応用した。「結果」組織化学的にHISL-19に陽性所見を呈した腫瘍は、甲状腺腫瘍の中ではC-cell由来の髄様癌のみであった。膵腫瘍の中ではインスリノーマ、ガストリノーマ等のislet cell tumorで、acinarcell carcinomaは陰性であった。副腎腫瘍の中ではcushing症候群、アルドステロン症等の皮質腫瘍は陰性であったが、髄質腫瘍である褐色細胞腫は陽性所見を呈し、特に悪性で強陽性所見を示した。消化管腫瘍の中ではカルチノイドおよび内分泌細胞癌に陽性を示し、食堂癌、胃癌、大腸癌、直腸癌は陰性であった。腹水の細胞診でも同様な結果を得た。組織化学的に陰性な、甲状腺乳頭癌、副腎皮質腫瘍および弱陽性を呈した良性褐色細胞腫と強陽性を呈した悪性褐色細胞腫に対してWestern Blottingをおこなった結果は悪性褐色細胞腫において他に見られないバンド(新しい抗原)が確認された。「考案と今後の実験計画」本抗体は内分泌腫瘍の腫瘍マーカーとして有用性があり、細胞診の結果からこの種の腫瘍の術前診断に臨床応用できる。また、Western Blottingの結果から悪性内分泌腫瘍において新しいHISL-19抗原が出現するものと思われる。以上、これらの研究結果はコンピューターに登録、整理し組織化学的所見も写真としてコンピューターに保存した。これら一連の研究結果は平成7年9月カナダ、ケベック市において発表した。今後は免疫電子顕微鏡により本抗原が細胞質のどのorganellaeに局在しているのかを検討する。また、我々の保有する他のモノクローナル抗体を用い同様な実験を試み、内分泌腫瘍に対する結合能の相違に関して検討を加える。「目的」我々の使用している各種モノクローナル抗体(A2B5,PKK-1,4F2,HISL-19)の中でモノクローナル抗体HISL-19は、各種内分泌腫瘍に特異的に反応し腫瘍マーカーとして有用性があること、また良性内分泌腫瘍に比して悪性内分泌腫瘍で反応性が強いことを平成7年度の研究で報告した。平成8年度は、更にこれらの症例を重ねこの事実を裏付けるとともに、この抗原の細胞質内における抗原蛋白の局在部位が両者に相違があるのかを免疫電顕法を応用し超微形態学的に検討する。「材料と方法」光顕的組織化学材料として内分泌および非内分泌腫瘍のformalin固定、paraffin包埋標本で染色法は蛍光抗体法またはSAB法を用いた。電顕的組織化学材料は、手術時得られた甲状腺髄様癌で、オスミウム酸前固定、グルタール固定標本で組織化学的手技は、pre-embedding法を用いた。「結果」光顕的組織化学研究の結果は、平成7年度の結果とほぼ同様であった。電顕的組織化学法によるHISL-19抗原の局在検索の結果は、甲状腺髄様癌のsecretary granule内に陽性所見として認められた。
海洋有機物の統合的理解－有機物プールの消長と地球表層炭素循環へのインパクト－

海洋有機物プール消長がもたらす地球表層炭素循環へのインパクトを明らかにするために海洋有機物動態の総合的理解を目指した。ハイスループット分析法を用いて溶存有機物の分布を求め、その特徴から溶存有機物動態を明らかにし、分子レベルで有機物プールの詳細に把握することが主題である。本研究課題では、LC-MS/MSを用いたハイスループット分析法を開発し、観測海域から大量の基礎データを採取した。2次元多核種NMR法およびFACE法を用いて溶存および懸濁態有機物の高分子レベル分析法を用いて、海洋有機物の高次構造を明らかにすることで、海洋有機物の化学像を洗い出しを行った。本研究では、海洋有機物プール消長がもたらす地球表層炭素循環へのインパクトを明らかにするために海洋有機物動態の総合的理解を目指す。2つのアプローチとそれぞれに課題を設け、研究を推進する。アプローチI:溶存有機物全体を網羅的に把握し、海盆スケールの分布から各有機成分の動態を解明する観測的・現象論的アプローチ課題1:化学的同定可能成分の全分析課題2:CDOMの光学的特性把握アプローチII:生態系の変動に伴う非生物有機物生成の変化と海水中に存在する有機分子の残存現象を実験的・メカニズム面から解明するアプローチ課題3:プール中の生体分子の高分子レベルでの同定とその残存メカニズムの解明課題4:微生物ループ駆動に伴いプールへ負荷される同定可能成分及びCDOMの化学的特性把握海洋有機物プール消長がもたらす地球表層炭素循環へのインパクトを明らかにするために海洋有機物動態の総合的理解を目指した。以下に本研究の目的を達成するための2つのアプローチを設け、研究を推進する。初年度は、アプローチIに重点を置いて研究を遂行した。アプローチI:溶存有機物全体を網羅的に把握し、海盆スケールの分布から、各有機成分の動態を解明する観測的・現象論的アプローチアプローチII:生態系の変動に伴う非生物有機物生成の変化と海水中に存在する有機分子の残存現象を実験的・メカニズム面から解明するアプローチ平成20年7月に東京大学海洋研究所所属淡青丸による相模湾・黒潮域を対象海域とした研究航海および平成20年9月に三重大学生物資源学部所属勢水丸による伊勢湾三河湾黒潮流軸四国海盆航海に参加し、これらの航海において、試料を採取した。採取した試料に対し、有機炭素量、同定可能成分(脂質、糖、アミノ酸)の濃度を有機炭素計、高速液体クロマトグラフィーを用いて測定し、試料の基礎パラメータを得た。さらに得られた試料について、限外濾過法および電気透析法を用いて、海水中の無機塩類の除去方法について条件検討し、濃縮有機物試料を得たのち、蛍光標識糖鎖電気泳動法を用いて、海水中の溶存有機物に221単糖の糖鎖が含まれることを発見した。これらの糖鎖は、従来海水に酸処理を行うことで検出可能となる単糖類の存在することから、海水には多糖類が存在することが指摘されてはいたが、具体的に糖鎖を構成する単糖の個数までは知られていなかった。海洋の溶存有機物中の多糖類そのものを世界で初めて検出したことは、大きな成果である。本研究の目的を達成するための2つのアプローチで研究を推進している。一つは、ハイスループット分析法を用いて溶存有機物の分布を求め、その特徴から溶存有機物動態を明らかにするアプローチである。溶存有機物中のCDOM(chromophoric dissolved organic matter)について、太平洋海盆スケールの分布を求めた。その結果、表層(0200m)及び中層(2001000m)水中のCDOMは、表層から中層へかけて濃度は大きく減少するものの、分光学的特徴は同じであった。一方、深層(1000m海底)水中のCDOMは、表・深層水中のそれと異なっており、海洋大循環の影響を強く受けている事を示した。二つめのアプローチとして懸濁態有機物中に含まれる結合型アミノ酸の化学型を明らかにする試みを行った。その結果、結合型アミノ酸は、尿素可溶、SDS可溶、SDS/尿素不溶、の3画分に分ける事ができた。結合型アミノ酸は、従来タンパク質と考えられていたが、SDS/尿素不溶画分に結合型アミノ酸が検出された。このことから、懸濁態有機物中の結合型アミノ酸には、タンパク質とは全く異なる化学型が存在することがわかった。

一つは、ハイスループット分析法を用いて溶存有機物の分布を求め、その特徴から溶存有機物動態を明らかにするアプローチである。二つめのアプローチとして分子レベルで有機物プールの有り体を詳細に把握するアプローチである。本年度は、二つめのアプローチとして懸濁態有機物中に含まれる結合型アミノ酸の化学型および溶存有機物中の複合糖質の化学型を明らかにする試みを行った。海洋全深度において、結合型アミノ酸は、尿素可溶、SDS可溶、SDS/尿素不溶、の3画分に分ける事ができた。結合型アミノ酸は、従来タンパク質と考えられていたが、SDS/尿素不溶画分に結合型アミノ酸が検出された。このことから、懸濁態有機物中の結合型アミノ酸には、タンパク質とは全く異なる化学型が存在することがわかった。溶存有機物中の複合糖質については、蛍光誘導体化法と電気泳動法を組み合わせた分析法を開発した。溶存有機物中に2糖から23糖までの複合糖質が存在していることが分かった。本研究では、海洋有機物プール消長がもたらす地球表層炭素循環へのインパクトを明らかにするために海洋有機物動態の総合的理解を目指す。本研究の目的を達成するための2つのアプローチで研究を推進している。本研究課題では、1)ハイスループット分析法によって、観測海域から大量の基礎データを採取し、2)溶存有機物の高分子レベル分析において、丁寧に海洋有機物の高次構造を明らかにすることで、海洋有機物の化学像を洗い出し、3)微生物ループ駆動実験によって、得られた知見をモデル化することが主題である。本年度は、ハイスループット分析法を用いて懸濁・溶存有機物の分布を求め、その特徴から溶存有機物動態を明らかにするアプローチの研究を、3次元蛍光スペクトル装置を用いて行った。ハイスループットで、海洋の溶存有機物の3次元蛍光特性を把握するために伊勢湾内で船上観測を行った。ろ過試料、未ろ過海水試料をそれぞれ3次元蛍光測定を行った結果、伊勢湾湾奥部から伊勢湾湾口部に至るまで、緯度・深度にかかわらずタンパク様蛍光ならびに腐植様蛍光は観測されたが、未ろ過海水試料の3次元蛍光スペクトルとろ過試料の3次元蛍光スペクトルの差、すなわち、懸濁態有機物の3次元蛍光スペクトルは統計的に有意な差が見られなかった。ろ過試料の3次元蛍光スペクトルについては、周辺の河川からの腐植様物質の流入を反映した分布特徴を示した。
構造体コンクリートの発熱・熱伝導・水分拡散モデルを統合した強度推定システム

コンクリート構造体内部で生じる発熱、熱伝導および水分拡散の影響を取り込んだ構造体コンクリートの強度推定システムを構築した。コンクリートの発熱にはセメントの水和反応が大きく関与し、またコンクリート中の水分拡散にはセメントの水和反応による水分消費が複雑に関与している。そこで、セメントの水和反応モデルを出発点としたコンクリート構造体の発熱モデル、熱伝導モデルおよび水分拡散モデルをそれぞれ構築し、それらを互いに関連付けることで広範な強度推定システムの開発を目指した。本研究の目的は、コンクリート構造体内部で生じる発熱、熱伝導および水分拡散の影響を取り込んだ構造体コングリートの強度推定システムを開発することである。そこで、本研究では次の(1)(5)のモデルを互いに関連付けるとともに統合した(6)の強度推定システムを構築する。(1)セメントの水和反応・組織形成モデル(2)コンクリートの強度発現モデル(3)コンクリートの発熱モデル(4)コンクリート構造体の熱伝導モデル(5)コンクリート構造体の水分拡散モデル(6)上記モデルを統合した強度推定システム上記の(1)(4)については研究代表者がこれまでに実施した研究において、すでにプロトタイプモデルが完成している。本研究では(5)および(6)を中心に取り組んでいる。平成21年度は、以下の研究を実施した。1)コンクリート構造体の水分拡散モデルの開発コンクリート構造体内部で水分が拡散する過程を精緻に予測するモデルを構築した。2)コンクリート試験体中の水分拡散を定量的に把握するための実験水分拡散モデルの適合性を検証するため、コンクリート中の水分拡散現象を定量的に把握するための実験を行った。各種形状のコンクリート試験体の所定位置に印加電圧センサーおよびT型熱電対を埋め込み、水分量および温度の経時変化を調べた。平成21年度の実験では一般強度のコンクリートを対象とした。本研究の目的は、コンクリート構造体内部で生じる発熱、熱伝導および水分拡散の影響を取り込んだ構造体コンクリートの強度推定システムを開発することである。そこで、本研究ではセメントの水和反応モデルを出発点としたコンクリート構造体の発熱モデル、熱伝導モデルおよび水分拡散モデルをそれぞれ構築し、それらを互いに関連付けることで広範な強度推定システムの開発を目指した。平成22年度は、以下の研究を実施した。1)発熱・熱伝導・水分拡散モデルを取り込んだ強度推定システムのプロトタイプ開発構造体コンクリートの強度発現は構造体内部の発熱、熱伝導および水分拡散の影響を受けるが、これらの影響を統合した強度推定システムのプロトタイプを開発した。ここでは、発熱、熱伝導および水分拡散の3つのモデルを単純に合体させるだけでなく、発熱が水分拡散に影響を及ぼしたり、水分拡散が熱伝導に影響を及ぼす等の相互の緊密な関連を考慮し、さらにそれらが強度に及ぼす影響を精緻に表わすことのできるシステムを構築した。2)コンクリート試験体中の水分拡散を定量的に把握するための実験1)のプロトタイプの一部である水分拡散モデルの適合性を検証するため、コンクリート中の水分拡散現象を定量的に把握するための実験を行った。平成21年度の実験では一般強度のコンクリートを対象としたが、平成22年度の実験では高強度コンクリートを対象とした。平成23年度は、以下の研究を実施した。(1)高強度コンクリートの温度上昇特性を把握するための実験高強度コンクリートの温度上昇特性を把握するため、高強度コンクリート試験体の所定位置にT型熱電対を埋め込み、温度の経時変化を調べた。(2)コンクリート試験体のコア強度試験および微細構造分析昨年度に作製したコンクリート試験体からコア供試体を採取し、長期材齢での水分量および圧縮強度を測定した。また、コンクリート中のセメント硬化体部分を電子顕微鏡で観察し、微細構造について調査した。(3)構造体コンクリートの強度推定システムの構築および適合性検証昨年度に試作した構造体コンクリートの強度推定システムのプロトタイプをプログラムとして完成させた。また、実測したコンクリート試験体のコア強度データ等を用いてシステムの適合性を検証した。
印象派物理学から見たフォームと気泡の動力学

これまで、厚みがミリメートル程度の擬2次元セル(ヘレショウセル)中での液滴やバブル、そして液体薄膜の動力学について調べてきた。昨年に引き続き、鉛直に置いたヘレショウセル中に粘性液体を満たしてバブルや液滴を注入した時のバブル・液滴の動力学を詳細に調べ、論文としてまとめた。この運動は重力と粘性力のつり合いによって決まり、一定の上昇(下降)速度が得られる。この研究により、擬2次元に閉じ込められた領域であるヘレショウセル中でのバブル・液滴にかかる抵抗則が明らかとなった。これは3次元の場合にはストークスの法則としてよく知られているもので、我々の擬2次元での結果は、それとは異なる新しいものである。更に、グリセリンとオリーブオイルを満たしたヘレショウセル中にグリセリンの滴を落とした時に形成されるオリーブオイルの薄膜の破裂現象について、スケーリングによる理論と実験の両面から明らかにし、論文として発表した。この運動は界面張力と粘性力のつり合いによって決まっている。これまでに様々な破裂現象が報告されてきたが、破裂が一定速度で起こる場合には破裂先端に破裂した部分の液体が集まることによって隆起が見られることが常識であった。またこの隆起が見られない例外的な場合には、一定速度ではなく、速度が時間により変化することが知られていた。しかし、我々の実験では、隆起が見られないにも関わらず、破裂は一定速度で起こっていることが明らかになった。この新しいタイプのシンプルな破裂法則は、擬2次元に閉じ込めたことにより対称性が破れた結果と解釈できる。厚みが1ミリメートルほどの容器(ヘレ・ショウセル)を用いて、高分子粘性液体中に、2次元に閉じ込められた気泡を生成し、その寿命について実験・理論の両面から調べている。気泡の寿命を論じるには、薄膜の厚み減少・不安定化・破裂という一連の過程について理解する必要がある。これまでに、気泡に生じる薄膜の厚み減少法則を明らかにした。本年度は、液体薄膜の境界条件の変化・気泡の上昇過程について詳しく調べた。薄膜の動力学を議論する上で、境界条件が重要な役割を果たすことが、過去やわれわれのこれまでの研究から明らかになっている。本研究においては、薄膜に粒子を浮かべたり界面活性剤を加えたりすることで、境界条件を変化させることを試みた。界面活性剤を加えた実験では加えない時と比べて顕著な差は見られなかった。粒子を浮かべた実験では、定性的に予期していた結果が得られた。また、気泡は、ヘレ・ショウセル中を一定速度で上昇することが実験解析の結果より分かった。今後、この上昇法則ついてさらに理解したい。また、破裂現象については、気泡に生じる薄膜だけでなく、実験条件を変えて様々な状況での薄膜について調べ、この現象をより詳細に理解したい。また、破裂進行時に不安定化か起こることが予想できるので、それをとらえることを目指す。これまで、垂直に置いたヘレショウセルに粘性液体(ポリジメチルシロキサン、PDMS)を満たし、下からバブルを注入した時のバブルの動力学について調べてきた。バブルの上昇過程については、前年度までの研究により、一定速度で上昇すること、その上昇速度は浮力と粘性力のつり合いによって決まるということが分かっていた。本年度は、その上昇速度についてさらに詳細に調べ、また、バブルをグリセリンの液滴に変えた実験も行った。この2種類の実験ではPDMSの粘性を変えており、バブルの場合にはPDMSの粘性を高くし、グリセリンの液滴の場合にはPDMSの粘性を高くしてある。2種類の実験を行った背景として、3次元の流体中での重力によって運動する液滴にかかる抵抗力(粘性力)と運動速度が、液滴の粘性と外側の流体の粘性比によって係数のみ異なるということがある。しかし、液滴と外部の流体の粘性比によって、抵抗力および運動速度の係数は変わるものの、他の依存性、特に、粘性依存性は変わらず、どちらの場合でも周りの流体の粘性に依存する。これが、ヘレショウセルに閉じ込められた液滴の場合にはどのようになるのかに興味を持ち調べた。ヘレショウセル中のバブルや液滴の運動速度も3次元の場合と同様に、重力と粘性力のつり合いによって得られる。ここで、我々の研究では、ヘレショウセルに閉じ込めたことにより粘性散逸が起きる領域がいくつか考えられるために、実験結果と合わせながら、次元解析的に運動速度を求めた。その結果、液滴内部の粘性の方が周りの流体の粘性に比べて十分に大きい場合には、運動速度は液滴の粘性によって決まるということ、そしてそれは、3次元の場合とは異なり、ヘレショウセルに閉じ込めたために起こる現象だということが分かりつつある。今後さらに検証したい。

更に、グリセリンとオリーブオイルを満たしたヘレショウセル中にグリセリンの滴を落とした時に形成されるオリーブオイルの薄膜の破裂現象について、スケーリングによる理論と実験の両面から明らかにし、論文として発表した。この運動は界面張力と粘性力のつり合いによって決まっている。これまでに様々な破裂現象が報告されてきたが、破裂が一定速度で起こる場合には破裂先端に破裂した部分の液体が集まることによって隆起が見られることが常識であった。またこの隆起が見られない例外的な場合には、一定速度ではなく、速度が時間により変化することが知られていた。しかし、我々の実験では、隆起が見られないにも関わらず、破裂は一定速度で起こっていることが明らかになった。この新しいタイプのシンプルな破裂法則は、擬2次元に閉じ込めたことにより対称性が破れた結果と解釈できる。
核融合安全研究の動向調査と分析・評価

核融合研究は核融合炉の実現を目標とする大型計画的かつ長期的要素を持つ研究である。その開発においては、初期の段階より社会環境に適合できる十分な安全性を考慮したシステムの開発方向が求められる。本研究では、核融合の安全性に関する各方面に渡る研究について総合的、系統的に把握すると共に、現段階で研究の動向を調査・分析し、今後の研究の方向づけに関して検討していくことを目的とする。そこでは、安全研究で扱われる情報・データを体系立てて整理・統合を行い、データベースを形成し、それを研究動向の分析・評価のための基盤として活用するという方法をとる。本年度(第1年度)は、先づ安全研究の枠組みを明確にすることを前提に、次の4点を実施し、本研究の基盤整備をはかった。1.安全研究に関する文献資料を文献データベースの検索と各分野の専門家からの推薦によって収集し、それをKey Dowments(約100件)とし、レビューを行い、安全研究の要素となる重要項目を摘出し、それに基づいた文献分類マトリクス表を完成させた。これは安全研究の枠組みの目安となるものである。2.1の分析から、炉型を特定しない一般的核融合システムにおける機能レベルでの安全解析が課題としてあることを明かにした。これによって異常事象とその因果関係の論理表現を知識ベースとして形成した。その知識ベースを駆動(推論)して、異常事象の進展バスを求め、そこからSafety Reqwiementsを摘出する手法を開発した。(8、研究発表)3.Safety Reqwiementsを安全研究のR&D項目として検討を加え、重要度分類を行う必要がある。そのための受皿となるR&D項目の枠組みと重要度分類の視点、イ、公衆の安全、ロ、安全機能、ハ、深層防護を定め、R&Dの重要度分類マトリクス表を作成した。4、上記の三作業の相互作用によるデータベース形成の手順を確立した。
CD40を介した免疫調節機構の解析

CD100はセマフォリンファミリーに属する分子で、神経系ではPlexin B-1を、免疫系ではCD72をその受容体として細胞内にシグナルを伝達している。CD72は細胞内領域にITIM motifsを持ち、リン酸化を受けるとチロシンホスファターゼSHP-1を会合して、BCRを介したシグナル伝達の抑制性調節因子として働いていると考えられている。我々はこれまでに、CD100はCD72を介してB細胞を活性化する事、またその作用機序としてCD100がCD72の脱リン酸化およびCD72からのSHP-1の解離を誘導し、CD72の抑制性シグナルを解除することによりBCRやCD40のシグナルを調節している事を示してきた(A.Kumanogoh et al.,Immunity 2000.13.621)。実際、CD100欠損B細胞ではSHP-1がCD72に恒常的に会合しており、その結果としてB細胞のCD40、BCRおよびLPSに対する反応性、さらには抑制性受容体であるFcgammaRIIBによるNegative feed back機構も阻害されていると考えられる。そこで、本研究ではCD100がどのような機構でCD72の脱リン酸化を誘導してBCR、CD40およびFcgammaRIIBシグナルを制御するのかを明らかにするため、CD72と各受容体(BcR、CD40及びFcgammaRIIB)との会合状況、及びそれらの会合へのCD100の影響を検討した。WEHI231細胞及びマウス脾臓B細胞において、抗IgMによる刺激後FcgammaRIIB及びBCR構成分子であるImunoglobulin (Ig) AlphaはそれぞれCD72と会合したが、CD100の添加によりこれらの会合は阻害された。これに対して、CD100欠損B細胞では抗IgM刺激後のCD72とFcgammaRIIB及びIgAlphaとの会合はともに野生型B細胞に比べて著しく増強していた。また、CD40を強発現させたWEHI231細胞株ではCD72とCD40の会合が認められたが、CD100添加によりCD72とCD40の会合は阻害された。以上の結果より、CD72はBCR、CD40およびFcgammaRIIBに直接会合することにより、SHP-1を介して各シグナル経路を抑制しており、CD100はCD72のこれらの分子からの解離を誘導して各シグナルを増強することが明らかとなった。申請者らは、免疫応答に必須の副刺激分子であるCD40の下流で働くCD100は、B細胞上の受容体であるCD72を介してB細胞の活性化を増強することにより、免疫系に必須の役割を果たしている事を明らかにしてきた。また、CD100はCD72を脱リン酸化して、CD72の持つ抑制性シグナルを解除することにより、結果としてB細胞の反応性を促進する事を明らかにしてきた。本研究において、CD100欠損マウスを用いた解析から、1.T細胞と抗原提示細胞の相互作用においてT細胞上のCD100が、エフェクターT細胞分化に必須の役割を果たしている事。2.T細胞上のCD100が直接T細胞の活性化や分化に作用するのではなく、抗原提示細胞の活性化を介してT細胞活性化に関与している事。3.B細胞の場合と同様に、CD100は樹状細胞(抗原提示細胞)上に発現するCD72を介して樹状細胞の副刺激分子やMHC class II分子の発現上昇、IL-12の産生を誘導し、間接的にT細胞の活性化分化に寄与している事が明らかとなった。また、CD72からの抑制シグナルが恒常的に伝達されているCD100欠損マウスのB細胞では、B細胞受容体(BCR)を介するシグナル伝達分子であるLynおよびSykのキナーゼ活性、その他種々のシグナル伝達分子のチロシンリン酸化およびB細胞内Ca^<2+>の動員の減少が障害されていたが、一方で、Fc?RIIBを介した抑制シグナルも著しく障害されていた。このBCRシグナルの異常の結果として、CD100欠損マウスは免疫不全を呈するにも関わらず、加齢に伴いB細胞の異常増殖や自己抗体の産生が認められるようになり自己免疫様の症状を呈するようになる事が明らかとなったCD100はセマフォリンファミリーに属する分子で、神経系ではPlexin B-1を、免疫系ではCD72をその受容体として細胞内にシグナルを伝達している。

そこで、本研究ではCD100がどのような機構でCD72の脱リン酸化を誘導してBCR、CD40およびFcgammaRIIBシグナルを制御するのかを明らかにするため、CD72と各受容体(BcR、CD40及びFcgammaRIIB)との会合状況、及びそれらの会合へのCD100の影響を検討した。WEHI231細胞及びマウス脾臓B細胞において、抗IgMによる刺激後FcgammaRIIB及びBCR構成分子であるImunoglobulin (Ig) AlphaはそれぞれCD72と会合したが、CD100の添加によりこれらの会合は阻害された。これに対して、CD100欠損B細胞では抗IgM刺激後のCD72とFcgammaRIIB及びIgAlphaとの会合はともに野生型B細胞に比べて著しく増強していた。また、CD40を強発現させたWEHI231細胞株ではCD72とCD40の会合が認められたが、CD100添加によりCD72とCD40の会合は阻害された。以上の結果より、CD72はBCR、CD40およびFcgammaRIIBに直接会合することにより、SHP-1を介して各シグナル経路を抑制しており、CD100はCD72のこれらの分子からの解離を誘導して各シグナルを増強することが明らかとなった。
一酸化窒素合成酵素(NOS)トランスジェニックマウスの作成とその視機能解析

誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)を網膜色素上皮細胞特異的に発現するiNOSトランスジェニックマウスを5系統作成したところ、そのうち3系統のマウスで、網膜に検眼鏡的にドルーゼンを確認した。この結果から、網膜色素上皮に過剰に発生した一酸化窒素(NO)は、網膜外層に酸化ストレス・ニトロ化ストレスを与え、マウスの網膜にヒト加齢黄斑変性症様の変化を起こしたと考えられた。本研究は、長期間の持続的酸化・ニトロ化ストレス負荷が網膜にどのような変化をもたらすのかをin vivoで明らかにするために、網膜特異的に構成的活性型の一酸化窒素合成酵素(NOS)である誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)を過剰発現させたマウス(iNOSトランスジェニックマウス)を作成し、過剰な一酸化窒素(NO)を網膜内で発生させて網膜の機能的・形態的変化を明らかにするものである。平成20年度においては、当初の計画通りヒトVMD2プロモーターとヒト誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)のDNAコンストラクトを作成し、それらを連結した後、iNOS DNAの3'末端にpoly Aを付加して発現ベクターに組み込み、これを用いてiNOSを網膜色素上皮細胞特異的に発現するiNOSトランスジェニックマウスを作成した。結果的に5系統のiNOSトランスジェニックマウスが作成され、現在各系統のマウスの網膜におけるiNOSの発現量を定量的リアルタイムRT-PCR及び抗iNOS抗体を用いたウェスタンブロット法で定量中である。それと同時に、その発現型を眼底検査、網膜電図、網膜の凍結切片を用いて解析中である。研究代表者は、このiNOSトランスジェニックマウスが酸化・ニトロ化ストレスによって何らかの形で機能的・形態的に網膜変性を起こすものと考えている。網膜色素上皮に過剰に発生したNOは同様の機序でヒト加齢性黄斑変性症に見られるような視細胞変性、網膜色素上皮萎縮、あるいはBruch膜を攻撃して新生血管を誘導するかもしれない。網膜に対する持続的な長期にわたるNO負荷の影響を調査する上で、このプロジェクトは非常に大きな意義のあるものであると考えられる。平成21年度においては、当初の計画通りiNOSを網膜色素上皮細胞特異的に発現するiNOSトランスジェニックマウスのうち、5系統のマウス網膜におけるiNOSの発現量を定量的リアルタイムRT-PCR及び抗iNOS抗体を用いたウェスタンブロット法で定量中である。また、網脈絡膜フラットマウントを作成して、iNOS抗体で組織染色を行い、網膜血管及び神経細胞組織の変化を観察中である。平成21年度においては、iNOSを網膜色素上皮細胞特異的に発現するiNOSトランスジェニックマウスを5系統樹立したが、平成22年度においては、そのうち3系統のマウスについて月齢6カ月以上のマウスの網膜に検眼鏡的にドルーゼンを確認した。さらにこれらのマウスの網膜ドルーゼンの経時的変化を長期間にわたって経過観察した。同時に、その発現型を眼底検査、網膜電図、網膜の凍結切片を用いて解析中である。当初、研究代表者はこのiNOSトランスジェニックマウスが酸化・ニトロ化ストレスによって何らかの形で機能的・形態的に網膜変性を起こすという仮説を立てて実験を進めたが、上記の3系統のトランスジェニックマウスで見られた網膜ドルーゼンの出現は、網膜色素上皮に過剰に発生したNOが網膜外層に酸化ストレスを与え、ヒト加齢黄斑変性症様の変化を起こしたと考えられた。

本年はこのプロジェクトの最終年度に当たるが、網膜に対する持続的な長期にわたるNO負荷の影響を調査する必要があったので、上記の3系統のトランスジェニックマウスにフォーカスして、経時的にデータを記録し蓄積した。
励起状態の制御による光学活性誘起と環境の動的解析

(1)10-メチルレチナ-ルとアポレチノクロムとの色素形成をした(λ_<max>505nm)。(2)10-メチルレチノクロムは570nmの光によって、光退色し、高位置選択的に10-methyl-11-cis-retinalを与えることをNMRなどによって確認した。(3)上で得られた10-methyl-11-cis-retinalは負の円二色性を示した。アセトニトリル中で10-methyl-all-trans-retinalを光異性化すると10%以下の選択率で10-methyl-11-cis-retinalが得られるが、それは円二色性を示さない。(5)10-メチルロドプシン再生のダイナミックスレチノクロムの光異性化を利用して得られた10-methyl-11-cis-retinalを用いて10-メチルロドプシンを再生すると、ラセミ化した10-methyl-11-cis-retinalを用いて再生した場合と比較して形成速度が約1/2であることがわかった。また、ラセミ化した10-methyl-11-cis-retinalを用いた形成速度は天然の11-cis-retinalを用いてロドプシンを再生する速度はほぼ等しいこともわかった。(6)この光trans-cis異性化の位置選択性を決める構造因子についてしらべるため、共役系の長さの異なるレチナ-ルアナログである5,6,-dihydroretinal,7,8-dihydroretinal,5,6,7,8-tetrahydroretinal,3,4-dehydroretinal,a-retinalを合成した。(7)これらのレチナ-ルアナログとアポレチノクロムとの色素形成をした。(8)レチナ-ルアナログの相対的な色素形成速度をもとめた。(9)色素形成に際して、β-ヨノンの添加が拮抗作用を示すことがわかった。
可視光下で駆動する有機-無機複合デバイスの構築と高難度光還元反応

本研究では、金属錯体と各種無機材料を階層的に集積し、太陽光の捕捉、高エネルギー電子の生成、および高難度還元反応という一連の光化学反応を駆動する有機ー無機ハイブリッド光触媒の開発を目的とした。対象とする反応は、水からの水素生成や、二酸化炭素からのCOなどの還元反応であり、高難度であるが実用性の高いエネルギー貯蓄型のアップヒル反応である。さらに、溶液中の金属錯体とは異なる特異な物理化学的特性を示した。この特性は、制限された細孔空間による立体的、電子的影響だけでなく、触媒担体表面の官能基などのにも影響している。本研究では、金属錯体と電気伝導性無機材料を階層的に集積し、太陽光の捕捉、高エネルギー電子の生成、相界面での不可逆的な電子移動、および高難度還元反応という一連の光化学反応を駆動する有機ー無機ハイブリッド光触媒の開発を目的とする。対象とする反応は、水からの水素生成や、二酸化炭素からのCO、ギ酸、メタノール合成などの還元反応であり、高難度であるが実用性の高いエネルギー貯蓄型のアップヒル反応である。さらに、表面プラズモン増強電場を利用した反応高効率化、および放射光in situ XAFSを駆使した活性点の局所構造解析・反応素過程の解明も同時に行い、材料の探索・新規触媒設計に多面的なアプローチをする。今年度は、可視光捕捉サイトとしてRu、Ir、Co錯体を、水素発生触媒としてPd、Pt、Rh、Fe錯体のインターカレーションを試みた。光捕捉サイトから還元触媒サイトに効率良く電子移動が起こるよう、層間距離や酸性度、電気伝導性の異なる様々な酸性層状化合物に各種金属錯体を導入した。用いた担体は、リン酸ジルコニウム(Zr(O3HPO)2・H2O)、K4Nb6O17、Potassium Lithium Titanates (KTLOs)などの層状化合物および、多孔質、カーボン系材料である。また、担持方法、錯体担持量によっても光触媒活性が大きく依存し、錯体同士の相互作用も非常に重要なファクターであることが予想される。そこで本研究では、これら諸因子を系統的に変化させ、電子状態、配位環境、光励起過程の精密制御を試みた。また、これら調製した光触媒は、均一系に比べて光触媒活性が飛躍的向上することを見出した。本研究では、金属錯体を基盤とし、水からの水素生成や、二酸化炭素からのCO、ギ酸、メタノール合成などの高難度であるが実用性の高いエネルギー貯蓄型のアップヒル反応に高活性な有機ー無機ハイブリッド光触媒の開発を目的とする。今年度は、可視光捕捉サイトとしてRu、Ir、Co錯体を、水素発生触媒としてPd、Pt、Rh、Fe錯体のインターカレーションを試み、光捕捉サイトから還元触媒サイトに効率良く電子移動が起こるよう、層間距離や酸性度、電気伝導性の異なる様々な酸性層状化合物に各種金属錯体を導入した触媒を合成した。そこで、これら諸因子を系統的に変化させ、電子状態、配位環境、光励起過程の精密制御を試みた。触媒の性能を、可視光照射下での水からの水素生成、二酸化炭素の還元により評価し、犠牲剤、溶媒、触媒量、基質濃度といった基本的なパラメーターを変えるだけでなく、得られた結果を触媒の設計・開発にフィードバックし、それぞれの触媒が各反応に最適な性能を発揮できる触媒と反応条件の組み合わせを提案した。さらに、比表面積測定、XRD、SEMにより触媒のバルク構造を、XPS、IR、XANES/EXAFS等を用いて行い、触媒活性種近傍の微細構造と光触媒機能の関連を明確にした。さらに、フォトルミネッセンス、UV-vis測定により、光吸収特性を詳細に検討した。得られた結果は取りまとめ、学会、学術論文等で成果発表を行った。本年度は、水素生成サイトとしてNi錯体(Ni(NIL2)22+, L = 2-mercaptoethylamin)を強酸性イオン交換樹脂に固定化した不均一系触媒を開発した。本触媒は可視光捕捉サイトとしてエオシンY存在下で固定化前と比較して活性が5倍近く向上していることがわかった。また3回の使用で活性の低下はほとんどなくリサイクル性を確認できた。本触媒系では反応初期に30分程度の誘導期が確認された。Ni K-edge XAFSにより構造解析を行ったところ、誘導期中で犠牲剤還元試薬のTEOAが配位子として機能していることを示しており、新たな活性種の生成が示唆された。

さらにフォトルミネッセンス、UV-vis測定により光吸収特性を詳細に検討した。得られた結果は取りまとめ、学会、学術論文等で成果発表を行った。本研究では、金属錯体と各種無機材料を階層的に集積し、太陽光の捕捉、高エネルギー電子の生成、および高難度還元反応という一連の光化学反応を駆動する有機ー無機ハイブリッド光触媒の開発を目的とした。対象とする反応は、水からの水素生成や、二酸化炭素からのCOなどの還元反応であり、高難度であるが実用性の高いエネルギー貯蓄型のアップヒル反応である。さらに、溶液中の金属錯体とは異なる特異な物理化学的特性を示した。この特性は、制限された細孔空間による立体的、電子的影響だけでなく、触媒担体表面の官能基などのにも影響している。太陽光の捕捉、高エネルギー電子の生成、相界面での不可逆的な電子移動、および高難度還元反応という一連の光化学反応を駆動するそれぞれの機能を最大限発揮できるように、金属錯体と層状化合物を複合化し、均一系の触媒に比べて飛躍的に触媒活性が向上することを見出した。さらに、各種分光学的手法を駆使したキャラクタリゼーションと触媒性能評価を通して、触媒活性種近傍の微細構造と光触媒機能の関連を明確にすることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。触媒化学Ag、あるいはAuナノ粒子を層状化合物に同時にインターカレートし、プラズモン増強電場の利用により光捕捉サイトの励起効率を向上させ、最終的に光触媒活性の増大を試みる。さらに、実用触媒への応用を視野にいれ、光源としてソーラーミュレーターでの反応や、再利用を含めた触媒寿命も検討する。また、放射光in situ XAFSを駆使した活性点の局所構造解析・反応素過程の解明も同時に行い、材料の探索・新規触媒設計に多面的なアプローチをする。それぞれの機能を最大限発揮できるように、金属錯体を層状化合物にインターカレートした新規光触媒が、均一系に比べて光触媒活性が飛躍的向上することを見出した。海外出張の予定変更や、購入予定の分析機器の変更27年度が最終年度であるため、記入しない。得られた光触媒を比表面積測定、XRD、SEMにより触媒のバルク構造を解析する。また、固体NMR、XPS、IR、XANES/EXAFS等を用いて行い、触媒活性種近傍の微細構造と光触媒機能の関連を明確にする。さらに、フォトルミネッセンス、UV-vis測定により、光吸収特性を詳細に検討する。また、高エネルギー加速器研究機構(KEK-PF)の研究課題が採択されており、XANES/EXAFS測定も可能である。さらに高輝度光科学研究センター(SPring-8)での研究課題も随時申請予定である。種々の分光学的手法を駆使した触媒活性種近傍の微細構造に関する知見と触媒機能の関連性を解明することで、更なる高性能光触媒の設計指針にフィードバックする。これまで申請者は、放射光XAFSなどの分光学的手法を駆使して、優れた触媒機能とナノレベルの構造との相関を明らかにしてきており、実績は十分にある。国際会議での研究成果発表、ならびに分析機器購入の再検討27年度が最終年度であるため、記入しない。当初、蛍光寿命測定装置(5,000,000円)の購入を検討していたが、機種変更に伴い、予定する実験の遂行可否に疑問が生じた。
電場変調ホールバーニング分光法によるコヒーレントJ会合体中の励起子状態

今年度は、対象をポルフィリン(TPPS)のJ会合体に移して、コヒーレント会合体の励起子状態の研究を行った。電場変調分光法では、TPPS-J会合体分散膜を異なる色素濃度で作成した試料について比較検討を行った。その結果、コヒーレント会合体の会合分子数は、分極率の増大因子から46個と求められた。さらに、コヒーレントJ会合体の会合分子数を会合平衡の条件式から簡便に決定する方法を適用し、TPPS水溶液にKClを添加して会合体を形成した試料では会合数が7個程度と求められた。この会合分子数は励起子吸収強度から求めたものなので、コヒーレント会合体(メゾ会合体)の構成分子数であるといえる。今年度はさらに電場変調ホールバーニング分光法に加えて、フェムト秒分光法によりTPPSJ会合体の光学時間応答を詳しく測定した。フェムト秒吸収変化の時間変化は長寿命成分(50ps)の他に、1ps程度の短寿命成分とパルスに追従する瞬時成分の3成分の和で再現できた。信号をこれらの3成分に分解した後のそれぞれの信号強度を励起密度の関数としてプロットすると、瞬時成分と長寿命成分は励起密度に比例するが、短寿命成分は励起密度の二乗に比例することがわかった。長寿命成分50psはすでに報告されている蛍光寿命と一致しているので、S1励起子の寿命と考えられる。瞬時成分はフェムト秒干渉計による非線形感受率の実部の測定から、溶媒である水の応答であることがわかった。短寿命成分は、励起密度依存性と併せて、ポルフィリンJ会合体のS2励起子帯(Bバンド)の一光子禁制遷移が二光子共鳴付近に広がっていることから、二光子励起されたS2励起子の緩和過程に関係しているものと結論された。J会合体分散試料の吸収スペクトルには、会合体サイズ等の不均一広がりの寄与により、異なるサイトのスペクトルが重畳して現れる。そこで、本研究ではホールバーニング分光によって選択的にあるサイトを励起し、単一サイトの励起子状態を観察することを目的とする。本年度は電場変調ホールバーニング分光装置の開発を行ったが、ホールスペクトルを高い波長分解能で測定するためには、単色光の強度が微弱になってしまうため、十分な信号/雑音比でスペクトルを測定することが困難であった。そこでJ会合体分散試料の試料作成条件を検討し直し、コヒーレントJ会合体が単独に分散している試料を作成した。そして、波長分解能を多少犠牲にして、コヒーレントJ会合体の電場変調スペクトルを測定した。コヒーレントJ会合体の静的双極子モーメントと静的分極率を求めた結果、シアニン色素会合体において、平均会合体サイズが55個程度と見積もられた。同様に、ポルフィリン会合体についても静的双極子モーメントと静的分極率を求めた結果、平均サイズが5個程度となり、会合体中でのコヒーレントな励起子の拡がりがシアニンの場合と大きく異なる結果となった。単一サイトのJ会合体を感度よく検出する方法として、ホールバーニング分光の他、顕微分光法についても試みた。実験には、できるだけ少数の会合体からの発光を測定するためシアニン色素の濃度を下げて、スピンコート法により作成したJ会合体分散膜を試料として用い、試料面を高開口数をもつ顕微鏡対物レンズの焦点面に置き、微小領域(直径20μm)からの発光を同一対物レンズで再び集光し、分光器へと導いた。励起光にはYLFレーザーの第二高調波(パルス幅7ns・波長523nm)を用いた。試料面上の場所の違いにより、半値全幅等の異なったスペクトルが得られ、不均一拡がりの中の個々の会合形態のばらつきを反映しているものと考えられる。

短寿命成分は、励起密度依存性と併せて、ポルフィリンJ会合体のS2励起子帯(Bバンド)の一光子禁制遷移が二光子共鳴付近に広がっていることから、二光子励起されたS2励起子の緩和過程に関係しているものと結論された。
リアルタイム葉内二酸化炭素濃度測定を用いた植物ストレス診断による灌水制御

本年ではタイ国東北部コンケン地域のサトウキビ転換畑圃場における生産モデル構築に向けて現地観測による現状把握および各種パラメータにおけるデータの収集を中心に行った。具体的には、タイ東北部コンケン近郊の傾斜を有するサトウキビ圃場一筆を対象に、斜面方向に標高の異なる4点の観測地点を設け、春の生育初期(5月)および夏の生育旺盛期(8月)、冬の収穫時期(12-1月)に現場観測を行なった。現場観測では各地点での土壌のサンプリング、測量、土壌物理試験、また生育調査および収量調査を行い平行して現地の気象データの入手および各地点での土壌水分の生育期間を通したモニタリングも行った。結果として同一圃場内においても標高の差異によって収穫時の生産性に3.3倍ほどの大きなばらつきがみられた。具体的には標高の低い水田側の地点では高く、標高の高い地点では低いバイオマス量の値を示した。最低標高地点を除いて40cm以深の土壌水分量は10月の乾期以降減少する推移をたどっており、特に深さ60cmにおける土壌水分量の推移結果は、地点毎で収穫時のバイオマス量の結果にほぼ対応する。従って当地のサトウキビの生産性は40cm以深の土壌水分状態に依存していると考えられる。かつ、最低標高地点においては生育期間を通してどの深度においてもほぼ安定した土壌水分量を保っていた。これは当地が低地で周辺からの流入があるのみならず土壌が水田由来のものであるためどの深度においても透水性が低かったためであると考えられる。従って、時期毎の降水量に大きなばらつきがあるコンケン東北部においては、特に生育旺盛期から収穫期にまたがる乾期における生産性がそのまま全体の生産性につながること、かつ生産性の制限要因としては傾斜の有無、そしてそれに伴う土壌物理性にあることが示唆され同一圃場内においても空間的差異を吟味してモデルを構築する必要性があることが判明した。平成30年度前半は、既存のデータを用いて研究において用いるAPSIMモデルの感度分析を実施した。また、後半においてはタイ国コンケン近郊のさとうきび畑において斜面内の位置の違いによるサトウキビの成長の違いを把握するためのフィールド調査を行なった。前半の感度分析では、既往の研究で確認されているサトウキビに関する結果をコンケン地域においても確認できた。後半のフィールド調査においては、これまで評価されていなかった同一斜面圃場における生産性の差異について確認でき、それが土壌水分状態に影響があることが認められた。本調査においては、約1ヶ月間現地滞在し、圃場調査および試料分析を行った。従って、本年度はタイ東北部におけるサトウキビの生産性を大きく規定するパラメータの精緻な推定および、現場圃場での単一圃場内においても生産性に空間的なばらつきがあることの定量的な評価、またそれを組み込んだモデルの開発の必要性を認識できた。従って、最終目標である東北タイにおけるサトウキビ生産モデル作成のために必要な知見を得ることができ、大きく前進したと考えられる。以上より、最終年度において研究成果を論文として発表することができる段階に来ており、おおむね順調に進展していると評価する。本年度は、前年度得られたデータの結果を踏まえ、次のような目的で研究を進める。1得られたデータの統計的精査:平成30年度に観測したデータについて、斜面位置と土壌水分の関係や、土壌水分とサトウキビ生産量との関係について統計的手法を用いて精査する。2東北タイの代表的品種であるKK3品種に関するモデル(APSIM-Sugar)パラメータの同定:これまで東北タイでは、コンケン畑作研究所を中心に地域の代表品種であるKK3について多くの実験・調査が行われている。今年度は、これらのデータを用いてサトウキビ生産モデル構築の上で必要となるKK3品種に関するモデルパラメータの同定を行う。そして、これらのパラメータを用いて、平成30年度の実測結果の検証を行う。3東北タイのサトウキビ生産の特徴を評価できるサトウキビ生産モデルの構築および改良:東北タイは降雨量の少ないサバナ気候帯であり、かつ当地の農業形態は主に天水依存のため気象や気候の変動に脆弱な地域である。そのため、各年の生産性(時間的生産性)のばらつきが大きい。さらに地形的にはなだらかな起伏が連続しており、空間的な生産性のばらつきも大きい。このような東北タイの状況を適切に反映できるモデルを先にKK3のパラメータを同定したAPSIM-Sugarを基本として構築し、さらに東北タイにおける今後の気候変動化でのサトウキビ生産の将来予測および最適化に寄与するようにモデルの改良を行う。本研究の目的は,限られた水資源を有効活用するため「作物の水ストレスに対する応答を葉内CO2濃度(Ci)計測により診断し,灌水制御システムの確立」を試みることにある.平成28年度は,水ストレスの進行に伴う葉の気孔反応とガス交換速度を調べた.供試作物としてC4植物のサトウキビ,C3植物のヤトロファを用い,ストレス応答の植物間差を評価した.測定項目は葉のガス交換速度,葉内CO2濃度(Ci-c),pF,蒸発散量,体積含水率,微気象要因であった.ポット栽培した両植物に灌水停止後急激な水ストレスを与え,上記項目の変化を調べた.

水ストレス進行に伴い両植物の気孔は敏感に応答し,サトウキビの場合,潅水を停止して7日目に光合成速度(A)と気孔コンダクタンス(gs)はほぼゼロに達し,pFは3.8であった.Ci-cは大きく振動し,pF4.0付近ではマイナスの値も観察された.再潅水後2日目では,Aとgsとも潅水停止前の値に回復した.ヤトロファでも,潅水停止後6日目でガス交換速度はほぼゼロに達し,その時の土壌pFは4.0であった.Ci-cに関しては,マイナス値は観察されななかったものの,値が大きく振動した.次に,大型の根箱で栽培後,緩やかな水ストレスを与え,ポット栽培と同様に気孔反応を調べた.その結果,サトウキビの場合,潅水停止後20日目にガス交換速度はゼロになり,その時のpFは4.0付近にあった.Ci-cは50ppmまで低下し,pF>4.0では振動幅が大きくなり,300ppmを超える値も観察された.ヤトロファの場合,潅水停止後10日目にpF4.0となり,gsはほぼゼロとなったが光合成速度はpF4.3付近でゼロとなった.Ci-cはpF3.8以降で急速に低下し,4.0付近では振動し,4.3以上では上昇に転じた.すなわち,両植物ともCi-cはpFの変化に伴い一定の関係を示さないことが判明した.一年目の研究目標は「土壌水分状態が植物の水分生理にどのように影響し,さらにそれがどのように光合成機能に影響しCiの変化として現れるかを体系的に明らかにすること」であった.本年度は農学部内のガラスハウスにおいてC3植物のヤトロファとC4植物のサトウキビを用いポット栽培と根箱栽培を行い,ストレスの進行程度の違いと植物間の違いによる応答の違いを解明することができた.ガス交換パラメータを測定した結果より,計算Ci(Ci-c)が大きく振動する現象が見られ,Ci実測(Ci-m)の必要性が示唆された.根箱栽培においては深度の異なる3か所にTDRセンサーを設置し,ストレス進行に伴う土壌水分状態を綿密に比較したところ,前半は上層部が,後半は下層部の水分状態が大きく変化することも明らかにできた.これらの土壌水分データと葉のガス交換速度との関係を検討し,葉のガス交換速度に対しダメージの少ない土壌水分含量を決定し,潅水開始のタイミングを導き出した.以上により,目的の土壌水分状態と植物の水分状態及び光合成パラメーターであるCiの変化とCi直接測定の意義を見出す基礎的知見を得た.また,光合成タイプの異なる植物種間の水ストレス反応の違いも明らかにすることができた.本研究の成果については,現在,査読付きの英文雑誌および和文雑誌に投稿予定である.関連した内容を筆頭著者として口頭2件,ポスター3件を学会発表できた.さらに,査読付き共著論文も4報あり,研究室のメンバーの協力を得ながら研究活動を順調に行うことができたといえる.以上より,研究進捗状況は「おおむね順調に進展している」である.本年ではタイ国東北部コンケン地域のサトウキビ転換畑圃場における生産モデル構築に向けて現地観測による現状把握および各種パラメータにおけるデータの収集を中心に行った。具体的には、タイ東北部コンケン近郊の傾斜を有するサトウキビ圃場一筆を対象に、斜面方向に標高の異なる4点の観測地点を設け、春の生育初期(5月)および夏の生育旺盛期(8月)、冬の収穫時期(12-1月)に現場観測を行なった。現場観測では各地点での土壌のサンプリング、測量、土壌物理試験、また生育調査および収量調査を行い平行して現地の気象データの入手および各地点での土壌水分の生育期間を通したモニタリングも行った。
Ni基ホイスラー合金における圧力誘起相変態の研究

構造式X2YZ型で表されるNi基ホイスラー合金Ni2MnZ(Z=Ga,In,Sn,Sb)の中で、Ni2MnGaは強磁性マルテンサイト変態(M変態)を示すほぼ唯一の物質系である。近年、Ni2MnGa合金の巨大双晶磁歪が発見されて以来、機能材料として注目されているが、巨大磁歪は構造変態温度(200 K)直下で観測されるため、室温での実用化は実現できていない。高圧下での基礎物性や構造変態の振る舞いを研究することは、構造変態点を室温近傍に持っていくための研究指針を与えるものであり、次世代の磁性形状記憶材料や、超磁歪向け材料としての実用化が大いに期待される。2018年度の実績を以下に述べる:x =0.02-0.12の6種の3元系合金の多結晶試料を作製した。x増に伴い、1プレマルテンサイト相(P相)への変態温度が室温付近まで上昇、2強磁性転移温度は徐々に減少、逆にM相への構造変態温度が急激に増加し、0.08 < x < 0.12の領域で磁気と構造が結合した相転移現象を示すことが明らかになった。1の効果により、P変態直下の摂氏零度近傍でも380 ppmの大きな磁歪を示すことがわかった。P相への転移温度をもう少し上げることができれば、室温近傍での磁歪材料が実現できる。2では磁気と構造の相転移が同時に発生しており、大きな磁気熱量効果が期待できる。2.高圧下X線回折実験従来型の回転対陰極型X線発生装置と、ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いた加圧方式により、高圧下での構造解析を試みた。圧力は約15 GPaの高圧力まで発生させることに成功したが、回折X線による信号が、圧力保持材であるガスケットの信号と重なったこと、また複数の回折プロファイルを分離可能な高精度データを取得することができなかったことから、高圧下の構造解析には至らなかった。2019年度は高精度な測定が可能な大型放射光施設での実験を申請する。磁気、電気、熱などの基礎特性の測定は順調に進み、温度ー組成状態図の基本形を作成することができた。2019年度は組成幅を増やして詳細な状態図を完成させ、先行しているNi2+xMn1-xGaやNi2Mn1+xGa1-x合金との関連性を明確にしたい。高圧X線回折は実験室レベルでの事前調査が終了したので、2019年度からは放射光施設での実験にフェーズを移して、高圧下での結晶構造解析を遂行する。2018年度に実施したNi2+xMnGa1-x合金の基礎物性と詳細なT-x状態図は新しい知見であることから、本年の国際会議(ICFSMA)で発表し、論文執筆の準備も同時に進めていく。また、x置換量を増やして詳細な状態図を完成することで、他の合金系のNi2+xMn1-xGaやNi2Mn1+xMn1-xの状態図と比較検討することで、Ni-Mn-Ga系ホイスラー合金の磁性、構造変態を統一的に理解していきたい。具体的には、ランダウによる現象論的な観点からの解析を実施予定である。また、同時にMnをVに一部置換したNi2Mn1-xVxGa合金も研究対象に加える。本系はNi2+xMnGa1-x合金とちがい、x増に伴い1分子あたりの価電子数が減少する系である。Ni基ホイスラー合金の構造変態が単純に価電子数だけで特徴付けられるのか、もしくは別の要因があるのか、構造、原子配列、電子・磁気物性を詳細に調べることで明らかにしたい。