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ベトナム乳幼児への亜鉛投与がワクチンの抗体獲得および感染症罹患に及ぼす影響

本研究は、亜鉛の栄養状態が子どもの成長や、予防接種(麻疹)による免疫の獲得を含めた感染症の罹患に与える影響について検討することを目的とした。ベトナム北西部Bac Giang省YenThe地区を代表する4村において、6ヶ月齢2歳の乳幼児とその母親を対象とし、乳幼児の亜鉛の栄養状態、母乳および離乳食からの亜鉛摂取状況、成長発達、予防接種後の麻疹抗体価および感染症の発症について調査を実施し、栄養介入を今後実施するために有益な知見を得た。今年度はハノイ国立栄養研究所と試験計画の詳細な打ち合わせを行い、調査地域の選定、基礎情報の収集、調査システムの確立を行った。1.調査地域の選定調査地域としてはベトナムの北東地域に位置するBacGiang省YenThe地区を選定した。当該地域は首都ハノイからおよそ60km北東に位置する山岳地域であり、小児や妊婦の栄養障害や貧血の頻度が高いことが報告されている。また予防接種、乳幼児の栄養評価(身体計測)や栄養剤の配布(ビタミンA、鉄)及び母親への栄養や衛生指導が長年行われており、調査システムの確立が容易である。2.基礎情報の収集YenThe地区を代表すると考えられる4地区において、2ヶ月以上18ヶ月未満の児およびその母親を全例調査した。調査では、栄養不良の割合は約20%であり、6ヶ月までの完全母乳保育率は0%であった。授乳婦における亜鉛欠乏のり患率は55%と高く、また貧血のり患率も約40%と高いものであった。従って、調査地域における乳幼児の亜鉛欠乏リスクは高いことが示唆された。また、調査地域の母子保健プログラムの施行状況として、乳幼児へのビタミンA投与は12ヶ月以上児の96.8%が内服しており、麻疹ワクチンの接種率は97.4%と良好であった。当地域における感染症の年間り患率および麻疹ワクチン接種時の抗体獲得能については、現在調査が進行中である。3,調査システムの確立当地域のコミュニティーヘルスセンターを中心として、新生児のリクルートおよびその後の栄養状態、感染症の発症など、研究における調査項目の追跡調査が可能となるよう現地の状況把握と現地スタッフへのシステムの説明、指導を行った。4.介入期間の変更介入期間について、感染症の発症には季節変動があるため1年を通しての評価が望ましいとの指摘があった。そこで、本試験の介入期間を、6ヶ月から1年に延長した。乳幼児の亜鉛投与を実施するに際し、亜鉛の投与量に関する考察が必要であり、乳幼児の母乳と離乳食からの亜鉛摂取量の把握が必要である。そこで、母乳中の亜鉛濃度および、離乳食からの亜鉛の摂取量について調査を実施しか。母乳中の亜鉛濃度は、母親が亜鉛欠乏状態にあると低濃度となることが報告されている。調査地域で無作為に抽出した60名の授乳婦(授乳6-12ヶ月)において、亜鉛欠乏者は55.4%(31/59人)であった。母乳中の亜鉛濃度は、授乳6-12ヶ月と比較して、授乳9-12ヶ月において有意に濃度が低く(p<0.01)、授乳6-8ヶ月齢(幾何平均(95%CI))で0.67(0.61,0.79)ing/に9-12ヶ月で0.70(0.55,0.80)mg/Lであった。調査地域の授乳婦の母乳濃度は、米国の授乳婦の報告(乳幼児の推定亜鉛必要量の算定に用いられる標準値)と比較すると、低かった。離乳食からの亜鉛摂取量について、調査地域で無作為に抽出した6-18ヶ月齢の乳幼児120名を対象として3日間の24時間思い出し法および秤量法による食事調査を実施した。離乳食からの亜鉛摂取量(中央値(25,75バーセンタイル)は6-8ヶ月齢の母乳保育児で1.38(0.98,1.80)mg/d、9-11ヶ月齢母乳保育児で1.87(1.10、2.68)mg/d、12-18ヶ月齢母乳保育児で1.93(1.33,2.36)mg/dであり、推定必要量の約半分程度であった。なお、12-18ヶ月齢非母乳保育児の亜鉛摂取量は、2.83(2.02,4.03)mg/dであり、母乳栄養児と同様に推定必要量の約半分程度であった。以上より、調査地域の乳幼児の亜鉛摂取量は推定必要量の約半分程度であり、その不足を補うには毎日約4mg(推定吸収率10%)の補給が必要であることが示唆された。本年度は乳幼児の亜鉛の栄養状態と感染症発症、身体的発育との関連について検討を進めた。調査地域より160名の妊婦を選出し、生まれた児が18ヶ月齢になるまでの感染症の発症、身体的発育、母乳・離乳保育、予防接種歴について追跡調査した。

感染症の発症は、WHOの診断基準(1999)を参考とし、現場のフィールドワーカーの意見も取り入れて作成した診断基準を用い、以下の項目について評価した。(1)下痢症(1)急性下痢症、2)赤綱、3)慢性下痢症)、(2)呼吸器感染症・肺炎・中耳炎、(3)麻疹。感染症の記録は、児の母親が発症状況を毎日記録し、その母親の記録を基にトレーニングを受けた現地調査員が2週間毎に聞き取り調査を行った。急性下痢症以外の感染症はトレーニングを受けた医師による診断を記録した。身体的発育は、トレーニングを受けた現地調査員が毎月測定を行い、WHOの成長曲線(WHO, 2006)に基づき、評価した。亜鉛の栄養状態は生後9ヶ月齢において評価した。追跡調査のモニタリングは、研究代表者および分担研究者が現地を訪れて確認を行った。感染症の発症状況等、現地で回収しているデータは、ベトナム国立栄養研究所の研究者らと共同で内容の確認を行った。データ入力は、当初Epi Infoを用いて進めていたが、出力内容が複雑であることから、FOXPROに変更した。調査地域の74.5%(79/106人)の児が亜鉛欠乏状態にあることが示されており、現在は亜鉛の栄養状態がその後の感染症の発症および身体的発育に及ぼす影響について解析を進めている。その結果は、6月に最終報告書として提出予定である。
高強度ポリ乳酸成形体の骨接合術への応用

金属性骨接合材料のもつ種々の欠点を克服するため,生体内分解性ポリマーであるポリ-L-乳酸より高強度の骨接合材(ロッド,スクリュー,プレート)が作製された。延仲率2.5倍,直径3.2mmのロッドの曲げ強度は240MPa,曲げ弾性率は13GPaと,これまでに報告されたPLLAの内で最も高い強度を有する。37°C燐酸バッファー中では,直径の大きいもの程より長く強度が保持された。またin vivoの研究では,家兎皮下に埋入したロッドは,in vitroの場合とほぼ同様の強度を保持したが,骨髄内では,やや低い傾向であったが有意差はみられなかった。分子量の減少は,in vitro,皮下,骨髄内の順に減少した。重量の減少は,52週で約22%,78週で約70%を示した。組織学的には,52週までは,明かな尖症反応や異物巨細胞による反応を認めなかったが,それ以後,次第に組織球の浸潤と盆食像がみられ,約2年2年半でその反応は最大となった。完全な吸収には3年以上を要すると考えられた。また,家兎の脛骨止位部の骨切りをスクリューにて固定した実験においては,金属製スクリューと,PLLAスクリューで固定した群との間には,骨片の転位率や骨癌含率に関して有意差は認められなかった。スクリュー先端部の骨形成は,PLLAスクリュー群の方が,より良好であった。さらに,プレートにて,家兎大腿骨々幹部の骨切りを固定した実験においても,金属製プレートとPLLAプレートとの間に骨癌含率に差はなく,25週以後において,PLLAプレート群の方が,骨強度や骨塩量において金属製プレートよりも有意に優れていた。以上の結果より,PLLA骨接合材は,骨内においても,ヒトの骨皮質の強度も上回る強度を約8週間維持するのでヒトの骨折(関節内,関節同囲骨折)の修後に十分応用しえると考えられた。生体内分解性高分子であるポリーLー乳酸を延伸して高い強度のロッドを作成し,これを家兎の皮下,骨髄内に埋入し強度変化,組織反応および長期における挙動(分解、吸収)を明かにした。37°Cリン酸バッファ-中で、太さの大きいロッド程より長く強度が維持され,5mm径では3ヵ月でも60%の曲げ強度を維持した。皮下及び骨髄内での強度変化については,皮下ではバラツキが大きいものの,in vitroの結果とほゞ同様であった。骨髄内では皮下より劣化がやゝ早い傾向を示したが,その曲げ強度は,8週間人の皮質骨の曲げ強度以上を維持していた。曲げ強度は25週で失われていた。分子量の低下は早期より起こり,骨髄内,皮下,in vitroの順に低下率は大であった。重量変化は,1年で約20%減少,1年半で70%の減少を認めた。組織学的には,初期には比較的bio inertで,厚い介在性の骨形成をロット周囲に認め,1年以降分解による組織反応がみられ,1年半以後加速し,組織球による分解物の貧食像がみられた。従って23年以上でこのロットは完全に吸収されるものと考えられ,強度においても,十分に人の関節周囲の骨を固定するに十分な強度を維持しており,すでに人の骨折に対し,一部臨床使用を開始している。すでに,家兎の下腿骨において,ポリ乳酸性スクリュ-による骨接合に成巧し,近く外国雑誌に掲載予定である。現在,成犬を用いて大腿骨の実験的

骨接合術をプレ-トとスクリュ-にて開始しているが,尚,継続の予定である。将来,人の骨折のある程度が抜去を要しない生体内分解性のインプラントにより行われているものと確信している。体生内分解性高分子であるポリ-Lー乳酸(PLLA)を延伸して作製されたスクリュ-,ロッドは,完全に吸収される乳酸類の成形体の中で,最も高い強度を有するものである。すでに,家兎の下腿骨においてPLLAスクリュ-を用いて骨接合術に成巧し,スクリュ-先端の骨形成が金属性スクリュ-より良好なこと及び両者間と骨癒合の差がないことを明かにし,外国雑誌に掲載した。また,高強度秤PLLAスクリュ-のin vitroおよびin vivoでの挙動を研究し,8週間骨内においても,ヒト骨皮質の強度を上回っている強度を維持していた。1年までの組織反応ではほぼ良好な生体親和性を示していた。吸収は,2年でまづ重量を失うと考えられたが,23年においても尚,組織球による貪食像が認められ,完全な吸収には,さらに研究を続ける必要があった。一方,スクリュ-のトクルは,直径の3乗に準じて(その破壊トルクが)増加し,直径6.5mmの海綿骨スクリュ-では1.1N・mであった。スクリュ-のin vitroでの引き抜き実験では,犬大腿骨では,4060kgfでアり又,挿入時のトルクは,破壊トルクの1/51/3と小さく,ヒトの骨接合術にも充分応用できることが明かとなった。犬を用いたプレ-ト実験では,部分的に良好な結果を得たいるが,尚,継続実験の予定である。家兎を用いたプレ-ト固定の実験では,金属性プレ-トと比べてより高い癒合率を示していたが,引続き実験を継続中である。以上の結果より,PLLAスクリュ-・ロッドは,ヒトの骨析に対して十分有用であり,臨床応用を行っている所である。生体内分解性高分子であるポリ-L-乳酸(PLLA)を一軸方向に延伸して作製された骨接合材は、繊維で強化しないPLLAの中では最も高い強度を有する。家兎脛骨近位端を用いた実験的骨切り術において、PLLAスクリューの有用性が実証されすでに外国雑誌に掲載された。次に、長期の埋入実験を続けているが、家兎大腿骨髄内においてPLLAロッドは重量を、1年半で約70%減少し、2年では殆んど計測し得るものは認められなかったが、この前後より組織球による活発な貧食反応がロッド周囲にみられ、2年2年半頃にピークに達していた。3年を過ぎると、周囲の組織球と数・活動性ともに減少していたが、尚、3年半においても、組織球の反応は続いていた。ロッド埋入部は、一部、線維性組織や骨により置換されていたが、完全に骨組織で置換されるか否かは、今後より長期の実験を要する。1年半までの、延伸された高強度ポリ-L-乳酸ロッドの骨内・皮下における強度.分子量の経時的変化は、すでに別の外国語論文で明かにした。また、延伸PLLAプレートを用いた家兎の大腿骨と切り術の実験において、金属性プレートと比較して骨癒合成巧率において差はなく、DEXAを用いた骨塩量定量検査において、8週までは両者間に差を認めないが、25週以後PLLA群の方が骨塩量の低下は少なく、金属性プレートを用いた群では、特に40週において著しい骨塩量の低下を来たしていた。三点曲げ強度試験においても、ばらつきはあるものの同様の傾向を示した。この結果より、PLLAプレート(延伸し高強度のもの)は、骨折治療の過程で骨のリモデリングを妨げず、金属を用いた時のような骨粗鬆化を来さないので、有力な骨接合材となり得ると考えられた。人の臨床治験においても、最高3年までに副作用はみられず、良好な経過を辿っている。
道徳的感受性尺度看護学生版ver.3の開発

本研究の目的である、我が国における看護学生の道徳的感受性を評価するための標準ツールとして広く活用するために、道徳的感受性尺度第2版を改訂して道徳的感受性尺度看護学生版第3版を開発するとともに、開発した学生用の第3版と看護師向けの既存の道徳的感受性尺度の整合性の確認に向けて、2018年度(平成30年)は研究計画の実施のために倫理審査を受けて承認された。また、平成30年度の実施計画として掲げていた看護学生を対象としたビニエット方式のフォーカスグループインタビュー(FGI)に向けて、ビニエットの作成に取り組んだ。道徳的感受性を構成する3つの要素(道徳的強さ、道徳的な気づき、道徳的責任感)を端的に表現した道徳的に問題のある3つの場面のシナリオ作成に苦戦し、現在もビニエット作成を進行中である。次年度は、作成したビニエットを用いて看護学生を対象としたフォーカスグループインタビューを実施し、その結果に基づいて第3版draft1を作成する計画にしている。2018年度(平成30年度)の研究実施計画において、看護学生を対象としたビニエット方式のフォーカスグループインタビュー(FGI)に向けて、1.ビニエットを作成し、2.作成したビニエットを用いて看護学生を対象としたフォーカスグループインタビューを実施し、3.FGIの結果に基づいた道徳的感受性尺度看護学生版第3版draft1の開発をして、4.第3版draft1を示したFGIを予定していた。現時点でビニエット作成に取り組んでいるため、計画よりやや遅れている状況である。今後は、ビニエットを早急に完成し、看護学生を対象としてビニエットを用いたフォーカスグループインタビューを実施し、道徳的感受性尺度看護学生版第3版draft1の開発に着手する。また、看護学生を対象として第3版draft1を示したFGIを実施して必要な修正を行い、それを用いて看護学生を対象とした質問紙調査を実施する予定である。(理由)看護学生を対象としたビニエット方式のフォーカスグループインタビュー(FGI)の実施に向けて、ビニエット作成に難航したため、購入を予定していたプロジェクターを次年度に購入することにした。そのため、プロジェクター等の予算が未執行となった。(使用計画)2019年度は、看護学生を対象としたフォーカスグループインタビューで使用するビニエット上映のためのプロジェクターを購入する予定である。
液体・タンパク質中における分子振動の共鳴励起移動と時間領域の光学過程

振動相互作用が大きい振動モードの解析は,タンパク質や液体など比較的サイズの大きい分子系の構造化学において重要であり,それらのモードが関係した現象を解析することにより,深い洞察が得られることが期待できる.本研究では,この点に関して,次に示す研究を行った.(1)時間領域光学過程のシグナル強度を決定する要因を解明するため,極性分子液体の低波数ラマン及びOKE強度に対する分子超分極率の効果を,具体的な液体系を対象に検討した。(2)液体中における分子振動の共鳴励起移動によって起こるラマンバンドのノンコインシデンス効果に対する,液体ダイナミクスの影響について,理論的に解析する手法を考案し,実際の液体系を例にとって解析を行った.液体ダイナミクスによって液体の振動固有状態がサブピコ秒の時間スケールで変化する様子を,具体的に明らかにし,時間領域の分光データを解析する際の指針を示した.(3)液体中における分子振動の共鳴励起移動を阻害する要因である振動位相緩和のメカニズムについて,深い知見を得るために,双極子微分が大きい振動モードと無極性溶媒の間の相互作用を解析した.四塩化炭素など,広く用いられる幾つかの無極性溶媒分子について,分子周辺に比較的大きい静電場が存在し,それが塩素原子などの上に存在する電気四重極子に由来するものであることを見出した.(4)メタノールと四塩化炭素の混合液体を対象に,ラマンバンドのノンコインシデンス効果の濃度依存性を解析し,濃度によって変化する液体構造の様子を明らかにした.特に,メタノールに四塩化炭素を混合するにつれて,微視的に異方性のある構造変化が起こっていることを具体的に示した.(5)タンパク質自体とその中に含まれる色素分子の間の相互作用による,光学的性質の変化の様子を明らかにした.特に,振動相互作用が大きい振動モードの果たす役割を明らかにした.振動相互作用が大きい振動モードの解析は,タンパク質や液体など比較的サイズの大きい分子系の構造化学において重要であり,それらのモードが関係した現象を解析することにより,深い洞察が得られることが期待できる.本研究では,この点に関して,次に示す研究を行った.(1)時間領域光学過程のシグナル強度を決定する要因を解明するため,極性分子液体の低波数ラマン及びOKE強度に対する分子超分極率の効果を,具体的な液体系を対象に検討した。(2)液体中における分子振動の共鳴励起移動によって起こるラマンバンドのノンコインシデンス効果に対する,液体ダイナミクスの影響について,理論的に解析する手法を考案し,実際の液体系を例にとって解析を行った.液体ダイナミクスによって液体の振動固有状態がサブピコ秒の時間スケールで変化する様子を,具体的に明らかにし,時間領域の分光データを解析する際の指針を示した.(3)液体中における分子振動の共鳴励起移動を阻害する要因である振動位相緩和のメカニズムについて,深い知見を得るために,双極子微分が大きい振動モードと無極性溶媒の間の相互作用を解析した.四塩化炭素など,広く用いられる幾つかの無極性溶媒分子について,分子周辺に比較的大きい静電場が存在し,それが塩素原子などの上に存在する電気四重極子に由来するものであることを見出した.(4)メタノールと四塩化炭素の混合液体を対象に,ラマンバンドのノンコインシデンス効果の濃度依存性を解析し,濃度によって変化する液体構造の様子を明らかにした.特に,メタノールに四塩化炭素を混合するにつれて,微視的に異方性のある構造変化が起こっていることを具体的に示した.(5)タンパク質自体とその中に含まれる色素分子の間の相互作用による,光学的性質の変化の様子を明らかにした.特に,振動相互作用が大きい振動モードの果たす役割を明らかにした.振動相互作用が大きい振動モードは,それ故に構造にsensitiveであり,特にタンパク質の場合には,種々の経験則を基にした振動スペクトルの解析から,タンパク質の構造に関する多くの有用な情報が得られる。また,液相系についても,振動相互作用が大きい振動モードにはラマンnoncoincidence効果が見られ,その解析から液体構造についての情報が得られる。このように,振動相互作用が大きい振動モードの解析は構造化学的に重要であり,それらのモードが関係した現象を解析することによって,深い洞察が得られることが期待できる。一方,振動相互作用が大きいということは,振動モードが空間的に非局在化しやすいということを意味するが,これを時間領域で捉え直すと,振動の共鳴励起移動が起こりやすいということになる。近年,時間分解分光測定の技術の進歩に伴い,時間領域光学過程のシグナルが得られるようになってきた。本研究では,時間領域光学過程のシグナル強度を決定する要因を解明する第1歩として,極性分子液体の低波数ラマン及びOKE強度に対する分子超分極率の効果を考察した。非共鳴ラマンバンドや光学的カー効果(OKE)の強度は,分極率テンソルの時間変化によって生ずる。分子間相互作用に由来する強度増大は,多くの場合dipole-induced dipole(DID)メカニズムにより記述される。双極子モーメントに関するDIDメカニズムの表式を電場で1回微分して得られる,分極率に関する表式において,双極子場による分極率変化を表すμβ項は,これまで取り入れられていなかったが,理論の自己無撞着性の観点から,これを含めるのが適当である。ここでは,μβ項がどの程度の強度を持つのかについて,液体ホルムアミドとN-メチルホルムアミドを対象に,理論的検討を行った。

振動相互作用が大きい振動モードの解析は,タンパク質や液体など比較的サイズの大きい分子系の構造化学において重要であり,それらのモードが関係した現象を解析することにより,深い洞察が得られることが期待できる.本研究では,この点に関して,次に示す研究を行った.(1)液体中における分子振動の共鳴励起移動によって起こるラマンバンドのノンコインシデンス効果に対する,液体ダイナミクスの影響について,理論的に解析する手法を考案し,実際の液体系を例にとって解析を行った.液体ダイナミクスによって液体の振動固有状態がサブピコ秒の時間スケールで変化する様子を,具体的に明らかにし,時間領域の分光データを解析する際の指針を示した.(2)液体中における分子振動の共鳴励起移動を阻害する要因である振動位相緩和のメカニズムについて,深い知見を得るために,双極子微分が大きい振動モードと無極性溶媒の間の相互作用を解析した.四塩化炭素など,広く用いられる幾つかの無極性溶媒分子について,分子周辺に比較的大きい静電場が存在し,それが塩素原子などの上に存在する電気四重極子に由来するものであることを見出した.(3)メタノールと四塩化炭素の混合液体を対象に,ラマジバンドのノンコインシデンス効果の濃度依存性を解析し,濃度によって変化する液体構造の様子を明らかにした.特に,メタノールに四塩化炭素を混合するにつれて,微視的に異方性のある構造変化が起こっていることを具体的に示した.(4)タンパク質自体とその中に含まれる色素分子の間の相互作用による,光学的性質の変化の様子を明らかにした.特に,振動相互作用が大きい振動モードの果たす役割を明らかにした.
安定同位体トレーサーを活用した高度処理水の水稲生育に対する効果の解明

安定同位体(^<15>N,P^<18>O_4)を添加した高度処理水を,無希釈で灌漑水として利用した水稲ポット試験を行った.それにより,施肥条件,土壌の種類,灌漑水の浸透速度等が異なった場合の,処理水中の窒素・リンの肥料効果を定量的に解明するとともに,処理水が水稲生育に及ぼす影響を明らかにした.さらに,処理水中のカチオン類(K,Na,Ca,Mg)とSO_4が水稲生育に影響を与える可能性と,具体的効果の一部を解明した.これらの成果は,高度処理水の水田灌漑水としての有効性の大きさと,その有効性が発揮される条件を示したもので,今後の高度処理水活用技術の確立に大いに役立つ.安定同位体(^<15>N,P^<18>O_4)を添加した高度処理水を,無希釈で灌漑水として利用した水稲ポット試験を行った.それにより,施肥条件,土壌の種類,灌漑水の浸透速度等が異なった場合の,処理水中の窒素・リンの肥料効果を定量的に解明するとともに,処理水が水稲生育に及ぼす影響を明らかにした.さらに,処理水中のカチオン類(K,Na,Ca,Mg)とSO_4が水稲生育に影響を与える可能性と,具体的効果の一部を解明した.これらの成果は,高度処理水の水田灌漑水としての有効性の大きさと,その有効性が発揮される条件を示したもので,今後の高度処理水活用技術の確立に大いに役立つ.高度処理水の水田灌漑水としての影響と効果的利用方法を解明するため、愛媛県O地区の高度処理水と河川水に^<15>NO_3(全灌漑期間)およびP^<18>O_4(中干し後のみ)を微量溶解させた水を利用し、O地区の水田土壌(灰色低地土)を用いたポット試験を行った。その結果、施肥条件によらず、処理水利用では河川水利用に比較して、刈り取り時の水稲の分げつ数は多く、籾及び茎・葉の乾燥重量は大きく、登熟歩合は高かった。また、第5節間は短くて太く、倒伏しにくい形態であった。生育期間全般のSPAD値と最大草丈および籾千粒重には、処理水利用と河川水利用で明確な差はなかった。一方、利用した水によらず無施肥条件、基肥のみ条件、基肥+追肥条件の順に分げつ数は多く、籾及び茎・葉の乾燥重量は大きく、登熟歩合は高かった。また、^<15>NO_3移行量から求めた、水稲に移行した処理水中のNO_3は施肥が多いほど多く、基肥+追膜巴条件で35%に達した。しかし、籾及び茎・葉中のN含有量が高まりN過多となる傾向はなかった。P^<18>O_4移行量から求めた基肥+追肥条件での水稲生育に移行した処理水中のPO_4は約5%であった。施肥条件によらず、籾及び茎・葉の塩基類含有量は、処理水利用で河川水利用よりも高まり、基肥+追肥条件ではNaとCaの上昇が顕著であった。以上より、日本の代表的水田土壌である灰色低地土では、高度処理水による水稲生育への悪影響はなく、収穫量増大・耐倒伏性向上といった好影響が生じること。また、収量を増加させ、処理水中のNO_3の肥効率を高める施肥条件は基肥+追肥条件で、その際、処理水中のPO_4も5%以上が肥料として働き、塩基類ではNaとCaの肥料効果が大きいことが分かった。以上の知見は、今後、益々水量が増加する高度処理水の水田への利用の有効性・留意点を明らかにしたもので、持続可能な社会構築に貢献する。本年度は「水田土壌の種類の違い」による,高度処理水の水稲生育への影響の差異を解明することを目的とした.そして,愛媛県0地区の高度処理水と河川水に安定同位体トレーサー(^<15>NO_3とP^<18>O_4)を微量溶解させた水を灌漑水とし,降雨遮断条件・JA基準施肥の下で,0地区の灰色低地土,つくば市の黒ボク土,八郎潟の干拓地土壌で,水稲のポット栽培を行った.その結果,1.灰色低地土では,河川水利用より処理水利用で,地上部全体及び籾の乾燥重量,籾の登熟歩合が増加した.黒ボク土と干拓地土壌では,その傾向は明確でなかった.玄米千粒重および水稲の分げつ数・最大草丈・葉緑体含有量には,全ての土壌で,河川水利用と処理水利用で差は殆ど無かった.2.処理水中のNO_3-Nの水稲地上部への移行率は,灰色低地土13.3%,黒ボク土10.7%,干拓地土壌9.9%と差があった.また,河川水利用に対する処理水利用でのNO_3-N移行率の上昇は灰色低地土3%,黒ボク土-0.5%,干拓地土壌1.5%であり,水稲生育に好影響が見られた灰色低地土での,処理水中のNO_3-Nの肥料効果が,他の土壌より高かった.3.カチオン類(K・Na・Ca・Mg)の水稲

地上部の総含有率は,全ての土壌で河川水利用より処理水利用で上昇し,処理水利用でカチオン類に富んだ水稲が生育した.ただし,上昇が顕著だったのはNaに限られ,処理水利用によるNa含有率の上昇程度に,土壌による差は殆ど無かった.以上より,高度処理水の水稲生育への効果および肥料効果が高いのは,灰色低地土であることが明らかとなった.灰色低地土は,日本の水田の約40%を占める主要な水田土壌である.従って,本研究の成果は,高度処理水が,日本の多くの水田で,極めて有効な水資源・肥料資源として働くことを示し,今後の高度処理水の水田利用の活発化,すなわち,持続可能な循環型社会の発展に大きく寄与する.集落排水の高度処理水に含まれるNO_3^-・Na^+・SO_4^<2->が,水稲の生育や栄養吸収に及ぼす影響を明らかにするため,安定同位体トレーサー(^<15>NO_3^-)を使った水稲ポット試験(施肥はJA基準)を実施し,以下の知見を得た.1.高度処理水(NO_3-N1.5mg・L^<-1>)と,高度処理水にNO_3^-を添加してNO_3-Nを5・10mg・L^<-1>に高めた水を使った試験により,処理水中のNO_3-N濃度が高くなるにつれて,それにほぼ比例して,処理水中NO_3-Nの水稲への移行量(肥料として有効利用される量)は多くなることが分かった.一方,籾収穫量は,NO_3-N濃度が高くなるにつれて減少し,処理水のNO_3-Nを5mg・L^<-1>以下の範囲で低めに保つことが,河川水利用時よりも多くの籾収穫量を得るために重要であることが明らかとなった.2.河川水と,河川水にNa^+を添加し,Na^+を処理水並の50・100mgL^<-1>に調整した水を利用した試験によって,処理水中のNa^+は,草丈短縮(耐倒伏性の増大),有効分げつ数の増加,登熟歩合の増大といった生育に対する好影響因子として働いていることが分かった.ただし,Na^+濃度の上昇は,籾の収穫量増大には繋がらず,処理水による収穫量増大効果は,Na^+以外の成分(例えばK^+)の影響と考えられた.3.河川水と,河川水にSO_4^<2->を添加し,SO_4^<2->濃度を処理水並の60mgL<-1>に高めた水を利用した試験により,処理水中のSO_4^<2->は,籾収穫量を低下させる影響を及ぼすことが分かった.また,その影響は,処理水の土壌浸透速度が遅い場合に大きくなること等が明らかとなった.従って,処理水のSO_4^<2->濃度を低く保つことができれば,高度処理水の収量増加効果は更に高まる可能性が示唆された.これらの知見は,高度処理水のより安全で効果的な水田への利用技術確立に繋がり,持続可能社会の構築に大きく貢献する.
言語間におけるライティング能力の双向性のついての研究:L1からL2へ

本研究の目的は、どんな能力がL1(日本語)からL2(英語)へ、またはL2(英語)からL1(日本語)に移行するかを調べ、言語間に共通するライティング能力を特定することであった。本研究では、特に先行研究(小林・リナート、平成12年基盤研究C2研究報告書)の結果に基づき、高等学校で受けた日本語小論文訓練がどのように英語作文に影響するかを精査した。方法は、大学1年生の4グループ((1)L1とL2の両言語で訓練、(2)L1訓練のみ、(3)L2訓練みの、(4)訓練なし)、計28名から日本語と英語の作文とインタビューデータを収集し、プロダクトとプロセスの側面から分析した。その結果、日本語による小論文訓練は英語作文に確実に影響を与えていることが判明した。具体的には(1)日本語小論文訓練を受けた大学1年生((1)と(2))の英語作文は、受けていない学生((3)と(4))の作文より、序、本論、結論と全体の文章構成がしっかりしており、論理構成も反論を入れるなど、首尾一貫(coherence)の度合いが高い、(2)全体の構成やパラグラフ間の関係を示すディスコースマーカー(指標語句や接続詞)の使用が多い、(3)自分の意見や主張のサポートとして個人体験よりも一般的事実や観察を使う傾向がある。一方、日本語小論文訓練を受けていない学生の英語作文の特徴にはいわゆる感想文的な傾向や主張文でも個人体験を基にしているものが多くみられた。ライティングプロセスをボーズやインタビューによっても分析したが、以上の結果を裏付けている。さらに、日本語と英語の両言語による作文訓練を受けた場合は、相乗効果として英語作文の内容展開が質量ともに日本語のみの場合より優れていることも判明した。以上、日本語小論文訓練が特に論理構築に影響を与えている点から、すぐれた英語小論文を書くには日本語による小論文訓練を受けていることが有益であると強く示唆される。平成14年度の研究目標は、立案した計画に基づきリサーチを実行し、データを収集することである。まず大学1年生4名を対象に予備調査を実施し、収集したデータおよび面接調査結果を分析した。その結果、当初の計画の中では英語能力を一つの要因として調査する予定であったが、これを英語ライティング訓練の有無に変更した。この理由は、被験者である大学1年生の英語力が均質的で、大きな違いが見られないこと、また大学入試に向けて日本語小論文の訓練ばかりでなく英語ライティング訓練も高等学校で頻繁に行われていることが判明したからである。本研究では、日本語と英語によるライティング訓練経験の有無を基に、4つの異なる被験者グループを作成し、合計20名の学生から、1名につき56時間かけて作文プロセスとプロダクトに関するデータを収集した。データの種類は、日本語と英語による小論文、ポーズ分析のためのビデオデータと口頭記緑、聞き取り調査データ等、多岐にわたる。これらのデータは、ライティング・プロセスを精査する観点から、いつ/どこで/何の目的でボーズをしたかについての分析や文章作成のためどんなストラテジーを使用したかを特定する。またプロダクトの側面からは、作文の総合評価、構成、内容の展閣、論理の首尾一貫性等について分析を行う予定である。現在までの分析の中で判明した顕著な点は、(1)作文課題のとらえ方の重要性(「作文」か「小論文」か、そのとらえ方によってディスコースが、説明文か、意見文か、感想文に分かれた)、(2)4グループの中で日本語と英語によるライティング訓練をうけた学生の英語小論文が最も内容があり、論理的構成も優れている。

この結果は量的分析によってさらに実証する必要がある。平成15年度はさらなる分析と考察、研究のまとめを行いたい。平成15年度の研究目標は、データベースの拡大を図り、分析を精密に行い、まとめることであった。データとして9名分を新しく追加し、計28名分の英語および日本語作文のプロダクト、プロセスデータを分析した。(14年度収集した19名分のデータ分析の結果は、リーズ大学でのイギリス応用言語学会にて口頭発表を行い、この発表を論文としてまとめた。論文、"Composing competence : How L1 and L2Writing Experience Interact"は、2003年度学会プロシーディングに掲載される予定である。)分析方法は、正確さを高めるために、何度も手直ししたためすべてのデータ分析が完了したとは言えないが、客観的な測定方法(writing fluency, overall structure, discourse organizers, elaboration per point, planning time, functions of pauses)を導入して分析した。その結果、日本語小論文/英語作文の訓練の有無をベースに分けた4グループの特徴について以下のことが判明した。日本語小論文訓練を受けたグループは、英語作文訓練を受けたグループや全く訓練を受けていないグループに較べると、(1)小論文の構成を強く意識し、英語作文のパラグラフ構成や構成を示す指標discourseorganizerの使用などにその意識が反映されている。(2)課題への取り組み方は、日本語と英語で一貫して説明文か意見文でまとめられ、他の二つグループに見られるような感想文的な文章は少ない。(3)作文を書くプロセスについても、日本語と英語でも構想(プランニング)時間を十分とって書き出すなど、一賞した書き方をしている。以上のように日本語小論文訓練グループはL1の基本的な論理構成に関するメタ知識を英文に転移させているが、英語作文訓練を受けていないために、ポイントの説明が不十分で、説得ある内容の文章になりえていない弱点も見られた。一方、日本語と英語の両方で訓練を受けたグループは、他の3グループと比較すると、英語作文の内容量は多く、しっかりした論理構成の英文を書いている。これは、二つの言語による訓練の相乗効果によるところが大きいと考えられる。
実地調査に基づく技術者教育における発達障害のある学生への支援モデルの構築と検証

高専における発達障害のある学生の在籍状況および支援状況を明らかにするため、実地調査およびヒアリング調査、アンケート調査、支援関係者との情報交換を行った。ほとんどの高専で発達障害のある学生が在籍しており、個人指導を中心とした支援が行われていた。これらの具体的支援策を支援リストにまとめた。今後は組織的な支援への展開が課題であるが、支援組織を立ち上げている高専は3割ほどに留まっていた。平成20年度末時点における調査の進捗状況は、実地・インタビュー調査を行った高等専門学校(以下「高専」)が7高専、研修会・電話・e-mail等を通じた限定的な情報交換の対象が26高専である。調査の途中経過より、全国の高専における発達障害のある学生への支援モデルとして、大きく次の3つが考察された。(1)担任や指導教員による環境調整や個人指導の形を取る支援、(2)キーパーソンを中心とした少人数のグループによる「対処」的支援、(3)トップダウンによって組織化されたグループによる、ある程度学内で統一された対応と情報共有が可能な支援、の3タイプである。ほぼ同規模の学生数と教職員数を抱え、同じ5年間一貫教育システムによる早期技術者教育を目指す全国の高専において、各校異なるタイプの支援モデルが採用されている理由は、単に支援体制の整備が過渡的状況にあるためというだけではない。各高専に在籍する発達障害のある学生が抱える困り感の内容にも、高専間でバラつきがあることも要因のひとつである。その内容に応じて、学校が迫られる対応が異なる。現在各校に形成された「支援」体制も、初期段階では、問題を抱える学生に対する「対応」であったケースが多い。例えば、パニックや人間関係のトラブルといった問題への対応から派生した支援は(2)のモデルを取ることが多く、看護師や相談室スタッフがキーパーソンとなっている。レポートの提出や学業不振といった問題が主とされた高専では、担任や指導教員の個別指導に任される(1)のモデルが取られるケースが多い。この場合、教職員の発達障害に対する認識度の格差が、そのまま支援の差となる危険性が残される。今後さらに調査を進め、発達障害のある学生が必要としている支援と、それを実践するために必要な支援体制の関係を明らかにし、それぞれの学校の状況に応じて柔軟に編成できる支援モデルを検討する。本研究では、高等専門学校(以下「高専」)に在学する発達障害のある学生の実態を把握し、表面化する問題を整理した上で、各校で実施されている具体的な支援策をリストアップした。全国51高専のうち、10高専において実地調査を行い、29高専においては電話・メールを通じたヒアリングおよび情報交換によってデータ・資料を収集した。発達障害またはその疑いのある学生は、ほぼ全ての高専の高専に在籍するとみられ、医療機関等による診断のある学生は、その1/3ほどであった。高専1校あたりの在籍数は、主に教員を対象としたヒアリングでは平均4.6人、看護師を対象としたアンケート調査では平均7.5人であった。表面化する問題として最も多くあげられたのは、学業不振の問題で、特に、高専の特色である実験・実習科目において、レポート・課題が提出できないなどの躓きがみられた。評価基準や提出期限が厳格に定められている講義も多く、発達障害のある学生の苦手な面をより際立たせる側面があった。対人関係のトラブルでは、クラスで孤立してしまうケースや、寮生活でのトラブルがみられた。特に寮生活においては、環境の急変や、二人部屋での人間関係など、発達障害のある学生にとってはハードルの高い面がある。その他、適応上の問題や、家庭の問題、問題行動を伴うケース、健康上の問題を伴うケースがあった。卒業後の進路・就職については、どの高専でも問題意識の高いこれからの課題であった。これらの表面化する問題に対して、各校の具体的な支援策を集め、支援リストにまとめた。個人指導や、定期面談、ソーシャルスキルトレーニングや、連絡・伝達手段の工夫、安心できるスペースの確保などの配慮があった。これらの支援策を実現するためにはオーソライズされた組織的支援体制が重要であり、個人頼みの支援から組織的支援への展開が必要であることが確認できた。
元素置換戦略による多環性天然物の迅速合成と機能性プローブ創製

抗マラリア剤アルテミシニンの構成要素を簡略化せずに,窒素官能基や非天然型置換基を導入した6-アザ-アルテミシニン群を設計した。縮環骨格6位の不斉炭素を窒素へ置換する“元素置換戦略"により,(I)柔軟な構造多様化が可能な迅速合成(3ー5工程)プロセス,(II)水溶性・薬物動態の改善,(III)ハイブリッド分子群の創製,の実現を目論んだ。窒素の反応性を活用したアプローチで,3つのセグメントから僅か3ポットの変換でアザーアルテミシニン骨格を不斉合成した。銅触媒による触媒的不斉三成分連結反応でエンイン環化前駆体(>95%ee)を一挙に合成した[ポット1]。次に,低原子価チタンで環化させ、Z配置のビニルシランを導入したピペリジン環を高ジアステレオ選択的に構築した[ポット2]。活性発現に重要なトリオキサン部位の構築については,i)カルボニル保護基の除去,ii)アミノ基の保護,iii)ビニルシランとオゾンとの1,3-双極子付加,iv)シリル基転位を伴う環開裂によるシリルペルオキシドとアルデヒドの導入,v)連続的なアセタール形成をワンポットで進行させる手法を確立した[ポット3]。6-アザ-アルテミシニン骨格を三成分連結反応から3ポットで不斉合成するモジュラー式迅速合成プロセスを開発することができた。国内共同研究で抗マラリア活性を評価した。In Vitro活性評価試験で、窒素上の置換基が活性に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。また,C9位にメチル基を導入すると一般に活性が向上する傾向を見出した。更に、窒素上にベンジル基,C9位にメチル基を導入したアザーアルテミシニンがアルテミシニンよりも優れたIn Vivo活性を示し,抗マラリア薬アルテスネートに比肩する治療効果を示した。N6,C9位の置換基が相乗的に活性向上に寄与する結果と考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。抗マラリア剤アルテミシニンの構成要素を簡略化せずに、窒素官能基や非天然型置換基を導入した6-アザ-アルテミシニン群を設計した。縮環骨格6位の不斉炭素を窒素へ置換する“元素置換戦略"により、1柔軟な構造多様化が可能な迅速合成(3ー5工程)、2水溶性・薬物動態の改善、3ハイブリッド分子群の創製、を実現する。当研究グループでは、6-アザーアルテミシニンをモジュラー式に構築するため、アミン、アルデヒドとアセチレンを有する3セグメントへ分割するアプローチを採用している。これまでに、三つの構築ブロック連結反応から僅か4工程で天然型骨格(ラセミ体)を合成する手法を開発していた。本年度は、この短段階合成プロセスを不斉触媒化を鋭意検討した。光学活性な配位子を活用した銅触媒による三成分連結反応により、高い光学純度でエンイン型環化前駆体を高収率で合成する手法を確立できた。Z配置の三置換ビニルシランを導入しながらピペリジン環を構築する工程においても、最近再現性良く、本環化反応を実施できるようになってきた。また、ビニルシランとオゾンとの1,3-双極子付加とシリル基の転位を伴う環開裂により、シリルペルオキシドとアルデヒドを同時に導入した。連続的なアセタール形成でトリオキサンコア部を構築し、6-アザ-アルテミシニン(天然型骨格)を触媒的不斉合成するプロセスを実現することができた。さらにごく最近、窒素へ各種置換基を連結可能な共通中間体を結晶性の誘導体へ変換し、X線結晶構造解析により、絶対配置を含めた構造を確認することに成功した。

更に、窒素上にベンジル基,C9位にメチル基を導入したアザーアルテミシニンがアルテミシニンよりも優れたIn Vivo活性を示し,抗マラリア薬アルテスネートに比肩する治療効果を示した。N6,C9位の置換基が相乗的に活性向上に寄与する結果と考えられる。強力で特異な抗マラリア活性を発現しうるアザーアルテミシニン群を設計・合成している。本年度は、種々の誘導体を創製する鍵中間体を触媒的に不斉合成するプロセスを開発することができた。さらに、X線結晶構造解析により、ペルオキシド架橋を有する複雑な五環性分子の絶対配置を含めた化学構造の確認に成功した。この化学合成法の開発と最適化により、生理活性発現に重要なトリオキサンコア部を損なわずに、天然型骨格の三方位に配置した置換基R1-R3に様々な機能性ユニットを連結した各種プローブ分子を自在に創製できるはずである。天然物骨格の炭素を窒素へ置換する分子設計により、天然物に比肩する活性を発現するリード化合物を創出し、生体内での分子機構を研究する基盤を着実に整備することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。今回確立した触媒的不斉合成プロセスを洗練させ、天然物とほぼ同一の三次元構造を持ち、優れた生理活性を発現する人工リガンドを従前の手法よりも圧倒的に短い工程数で化学合成する。ほぼ同一の分子量を持ち三次元構造が異なる6-アザ-アルテミシニン群の抗マラリア/制ガン活性等を評価し、骨格や立体化学を指標とした構造活性相関の知見を蓄積する。更に、アルテミシニンとは異なる作用機序の薬剤を連結したハイブリッド分子群の創製する。天然型骨格の三方位に配置した置換基R1-R3に様々な機能性ユニットを連結した各種分子プローブを設計・合成し、アルテミシニン類の作用機構や細胞内局在について新知見を得る。
椎間板内在性幹細胞の解析と変性への関与、治療への応用へ向けた基礎的研究

大小動物およびヒト検体を用いた椎間板細胞を検討した結果、髄核細胞の"heterogeneity"とその特色を明らかにした。また椎間板内における組織内在性幹細胞とそのニッチにつき解析、椎間板内在性幹細胞やその未分化度、活性度について年齢と負の相関関係にあることを実証した。これは椎間板再生により適した細胞集団の選択に役立つものと考える。さらに他臓器では骨髄などの幹細胞プールより細胞が"mobilize"してくるが、椎間板においてそのような機構が存在するかにつき、GFPキメラマウスを用いて解析した。その結果、骨髄から"mobilize"する細胞は終板付近には多く認められるが、線維輪、髄核と中心部に行くに従い減少し、椎間板には幹細胞プールからの細胞供給が極端に少なく、このことは外来から細胞を補充することの妥当性を示した。(目的)臓器特異的内在性幹細胞および前駆細胞とそのニッチの存在は組織恒常性維持に不可欠であるが椎間板では報告がない。我々は椎間板変性の病態とその予防・治療法開発の目的で椎間板内在性幹細胞の同定を試みた。一般的に活性の高い細胞集団はコロニー形成能が高い為、マウス、ラット、イヌ、ヒトの椎間板細胞にコロニー形成能力があるのか否か、および導出コロニーを形態別に分けそれぞれの細胞活性、分化能力を評価したので報告する。(方法)C57BL6マウス、SD系ラット、ビーグル成犬の腰椎あるいは尾椎より各々髄核と線維輪細胞を酵素処理し分離、メチルセルロース上にて28日間培養、経時的に細胞増殖率、コロニー形成能、形態を評価した。次にヒト髄核細胞を同様の手法にて評価した。(結果)マウス、ラット、イヌ全ての髄核および線維輪細胞で接着型と球状型の3種類以上のコロニー形成細胞が導出された。イヌでの結果、細胞増殖率は腰尾椎間で差は認めなかったが、より器質合成能力が高い細胞を多く含むとされる尾椎髄核から多くのコロニーが出現した。ヒト髄核細胞でもこの2種類のコロニーを認め、提供者の年齢が若い方が球状コロニーの出現数が顕著に多く、免疫染色の結果、球状コロニーにより多く基質を産生する細胞が存在することが判明した。(考察)本研究の結果、生物学的活性度の高い細胞集団は球状型コロニー形成細胞に多く、椎間板前駆細胞の一つであると考えられた。これらを中心にそのマーカーや分別法を解析することで、より再生治療に効果的な細胞組成や変性機序を解明できる研究に応用できることが示唆された。椎間板障害は腰痛のみならず"motion segment"における"imbalance"を来たし、多彩な脊椎変性疾患を誘引しうる重大な問題である。我々は細胞移植による変性抑制を目指し、小から大動物に至る実験を継続し、細胞の種類としては自家活性化髄核細胞や未分化骨髄幹細胞、髄核細胞へ分化誘導を促した幹細胞などを検討してきた。本手法は我々のみならず、海外でも多数追試され細胞移植療法の将来性につき注目されている。しかし動物モデルの限界や構成細胞の発生、分化、運命、脊索性髄核細胞の意義などが未知であり、真の椎間板再生を目指す為には椎間板内の微小環境における細胞レベルでの様々な変化、恒常性維持機構を解明する必要がある。ヒト検体を用いた臨床研究の検討の結果、我々は髄核細胞の"heterogeneity"とその特色を明らかにした。椎間板における細胞移植療法の臨床応用化にむけた一連の研究の結果、椎間板における細胞レベルでの微小環境をより理解し、さらに質の高い治療法の探索へと椎間板再生研究は進んでいる。今後、多くのことが明らかになるにつれて椎間板障害の予防、治療に応用できると考える。
金融環境変動期における銀行行動と金融政策の運営方法について

多くの伝統的な金融論の教科書には、ハイパワードマネーの供給量を変化させるとその乗数倍のマネーサプライの変化をもたらすという解説が見られる。しかし、日々金融調節を行っている日本銀行関係者の間にはハイパワードマネーのコントロールは困難であるという考えが根強い。何度も議論されてきたことであるが、従来は平行線に終わることが多く、現在のところ統一の見解には至っていない。しかし、この問題をゲーム論的な枠組みの中で考えることにより議論の食い違いの原因が明らかになるとともに従来は重視されなかった新しい問題点が浮上してきた。現時点での主な研究成果は以下の通りである。(1)ハイパワードマネーのコントロールが可能であるという結論と、それが不可能であるという結論とは、共に同一のゲームにおけるナッシュ均衡である。(2)現行の制度の下ではコントロールが不可能となるナッシュ均衡がサブゲーム完全均衡として成立する可能性が高い。(3)このような結論が導かれるのは市中銀行による一種のモラルハザードが原因である。(4)バブル形成期に見られた土地や株式などの一部の価格騰貴に対しては現行の制度の下では対応が困難である。今回の研究は市中銀行の利潤最大化行動および日銀とのゲームの均衡に関する分析が中心となり、それによって現行制度が抱える問題点はある程度明らかになった。しかし、これらの問題を解決することは容易ではないため今後も引き続き研究する必要がある。
薬用植物の高効率生産のための生育ステージ別環境制御技術の開発

生薬原料になる薬草のうち、地下部を利用する甘草および地上部を利用するニホンハッカについて、栽培時の地上部および地下部の環境を制御することで、目的とする薬用成分濃度を高める研究を実施した。甘草については、温室試験および人工環境下での試験により、地上部への紫外線(UV)照射、地下部の低温処理、収穫後の貯蔵、乾燥温度について検討し、主要薬用成分であるグリシルリチンやそれ以外の薬用成分濃度を高められる環境条件を明らかにした。ニホンハッカについて、地上部へのUV照射によって、葉の外観を損なわない状態で薬用成分であるメントール濃度を高める波長、強度、時間帯を明らかにした。昨年度、選定した薬用植物ニホンハッカ'さやかぜ'とウラウカンゾウ'IV-2'を用い、今年度および次年度で予定している「薬用植物の目的部位の成長および高濃度化に適した環境要因の解明」を実施した。太陽光利用型植物工場等において薬用植物の生産効率や品質を高めるためには、短期間に薬用成分濃度を高める栽培技術が必要である。明期における過度のUV照射は植物の生育を阻害することが知られており、UV照射により生産が促進される二次代謝物は、生育阻害に対する防御機構により生産されると考えられている。明期におけるUV照射による生育阻害は、UV強度一定の場合、光合成有効放射が少ない条件下で大となることが報告されているため、暗期では明期よりも少ないUV照射量で二次代謝物生産が促進される可能性がある。しかし、暗期におけるUV照射の効果については明らかとなっていない。本年度は、葉を薬用とするニホンハッカと、根を薬用とするウラルカンゾウを人工環境下で栽培し、それらの地上部に強度を3段階に変えたUV-AまたはBを410日間、暗期中12時間照射した。その結果、ニホンハッカの葉のメントール、メントンおよびリモネン濃度は、UV-AまたはBを4日間照射することで、ウラルカンゾウの根のグリチルリチン、リキリチン、リキリチゲニンおよびイソリキリチゲニン濃度は、UV-Bを10日間照射することで、UV無照射区よりも高くなる傾向がみられた。本研究ではさらに、効率的に薬用成分濃度を高める照射部位の検討や暗期と明期におけるUV照射の効果の比較を行い、実用的なUV照射方法を提案した。「薬用成分を高含有する系統の増殖および増殖に適した環境要因の解明」として、長日植物で葉を利用する一年性草本のニホンハッカ3品種について、研究に適した(生育速度が速く、精油濃度および精油中のメントール濃度が高い)優良品種を選抜し、増殖効率の高い苗の生産方法について検討した。これまでニホンハッカ品種を多数育種してきた北海道農業試験場の報告より、精油およびメントール濃度が高い品種として`あやなみ'、`さやかぜ'、`わせなみ'に着目し、この3品種の生育速度、匍匐性の有無、精油およびメントール濃度の調査を行った。本研究では、葉を残した組織を無糖の培地に挿木し、光、気温、二酸化炭素を制御した環境で光独立栄養としてクローン増殖した。根がウレタンスポンジに活着し、ウレタンスポンジから4ー5 cm程度伸びた苗をコンテナーに移植し、湛液水耕栽培した。光環境や気温などの基本的な栽培環境条件は、本研究グループでのニホンハッカを使用した研究(Hikosaka et al., 2010; Malayeri et al., 2010)を参考とした。約1ヶ月栽培した結果、`さやかぜ'では`わせなみ'や`あやなみ'よりも全体に対する葉への乾物分配量が多く、主茎長および主茎の平均の節間長が`さやかぜ'で最も小となり、`さやかぜ'は他の2品種よりも少ない空間でより多くの葉を生産できると考えられた。メントール濃度は定植後28日間`さやかぜ'が`あやなみ'よりも大となる傾向がみられ、精油濃度に関しても`さやかぜ'が`あやなみ'よりも大となったと考えられた。以上の結果より、今回用いた3品種の中では`さやかぜ'が効率生産に最も適していると考えられ、今後`さやかぜ'を使用して研究を行うこととした。生薬原料としての品質を満たす甘草の効率生産のために、太陽光利用型植物工場(環境制御型の温室)で甘草の栽培を行った。今年度は改良型(簡易)水耕栽培装置を設置し、薬効成分が高濃度となる系統の甘草を夏季から秋季まで栽培した。温室で栽培した株は生育の個体差が大きかったことから、それらを同様に扱うと環境条件などの処理による影響が不明瞭になる。そこで今年度は、地上部および根の直径で株を数グループに分けた後に人工気象室内でUV照射および貯蔵温度処理を行い、薬用成分の高濃度化に必要な条件の組合せを明らかとした。このことで、比較する株のばらつきが減り、処理の影響がより明確になったと思われた。また、乾燥時の温度の影響については、同一の株の根を分割することで熱風乾燥または凍結乾燥の差を明確にできたと思われた。従来の生薬加工法では、収穫後に貯蔵せず温熱乾燥を行うが、本試験では収穫した株の根を分割して貯蔵温度処理を行い、凍結乾燥後の薬用成分濃度を測定し、従来法との比較を行った。その結果、乾燥温度が高い従来法に比べ、低温での貯蔵処理および凍結乾燥により、主要薬用成分濃度の低下を抑え、あるいは薬用成分濃度を高められることが明らかとなった。